貴州省影響豬O 型口蹄疫、豬繁殖與呼吸綜合征和豬瘟免疫效果的環境因素R 和GAM 分析

田 琴，周 怡，張明華，周碧君,2,3，王開功,2,3*，程振濤,2,3，文 明,2,3*

（1. 貴州大學 動物科學學院，貴州 貴陽 550025；2. 貴州省動物疫病研究室，貴州 貴陽 550025；3.貴州省動物生物制品工程技術研究中心，貴州 貴陽 550025）

生豬養殖產業是畜牧業的重要組成部分，也是助推廣大農村脫貧致富和保障城鄉居民安居樂業的重要支柱產業[1]。但隨著養殖規模的不斷擴大、養殖布點的不斷密集、產品貿易的不斷頻繁等，生豬養殖產業面臨的風險特別是疫病風險也在不斷升高。威脅和危害生豬產業健康發展的疫病主要有非洲豬瘟（ASF）、經典豬瘟（CSF）、口蹄疫（FMD）、豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS）、豬偽狂犬?。≒R）、豬圓環病毒?。≒CVD）和豬流行性腹瀉（PED）等[2-5]。疫苗接種是預防和控制生豬主要疫病的常用手段，然而疫苗免疫效果受到諸多因素的影響，包括人為操作、飼養管理和環境因素等。目前，獸醫人員專業技能有了較大提高，飼養管理水平趨于專業化和集約化，因此人為操作與飼養管理已經不再是影響免疫效果的主要影響因素。貴州省地處云貴高原，地勢西高東低，海拔高度差距較大；地形為“地無三里平”，導致生豬養殖規模大小不一；氣候屬亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，晝夜溫差較大[6]。這些環境因素（不同地區、不同養殖規模、不同季節和不同海拔等）對生豬主要疫病免疫效果是否有影響，尚未見到相關報道?；诖?，本研究開展上述環境因素對貴州生豬疫?。∣ 型FMD、PRRS、CSF）免疫效果的影響分析，以期為優化貴州生豬養殖產業疫病疫苗免疫方案提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源豬O 型FMD、PRRS 和CSF 免疫抗體監測數據，收集自2015 年～2018 年本實驗室承擔全省定點監測任務的豬血清樣本檢測結果。根據貴州具體情況，分析不同地區（9 個行政區域）、不同規模（存欄50 頭肥豬以上的規模場和存欄50 頭肥豬以下的散養戶）、不同季節（以溫度劃分，即3 ℃～9 ℃、10 ℃～20 ℃和21 ℃～27 ℃）和不同海拔（1 100 m以下、1 100 m～1 250 m 和1 250 m 以上）對各疫病抗體陽性率的影響，具體樣本數據見表1。

表1 豬FMD、PRRS 和CSF 血清樣本的基本信息Table 1 Information of serum samples from the pigs infected with swine foot-and-mouth,swine reproductive and respiratory syndrome and Ccassical swine fever viruses

1.2 實驗數據分析方法采用易侕統計軟件(www.empowerstats.com) 和R 語言軟件進行數據統計并對影響抗體陽性率的因素進行差異分析，結果用p 值表示，p＜0.05 為差異顯著和p＜0.01 為差異極顯著，均有統計學意義；抗體陽性率=檢測樣本陽性數/檢測樣本總數，單因素分析有統計學意義的則采用線性回歸模型進行多因素分析，多因素分析有意義即因變量和自變量不呈線性關系時則采用廣義相加模型（GAM）分析環境因素多因子對豬疫病抗體陽性率的影響。

2 結 果

2.1 貴州省豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率檢測結果4 種疫病抗體陽性率統計結果顯示，貴州9 個 地 區 豬O 型FMD 抗 體 陽 性 率 為65.67%～95.73%、PRRS 抗體陽性率為54.36%～97.14%、CSF抗體陽性率為33.07%～93.33%；規模場和散養戶豬O型FMD 抗體陽性率分別為82.94%和75.75%、PRRS抗體陽性率分別為82.85%和90.12%、CSF 抗體陽性率分別為71.05%和75.66%；不同環境溫度（3 ℃～9 ℃、10 ℃～20 ℃和21 ℃～27 ℃）豬O 型FMD 抗體陽性率分別為70.74%、83.81%和84.38%、PRRS 抗體陽性率分別為83.93%、84.58%和86.24%、CSF 抗體陽性率分別為67.56%、70.66%和75.63%；不同海拔（1 100 m 以下、1 100～1 250 m 和1 250 m 以上）豬O型FMD 抗 體 陽 性 率 分 別 為73.88% 、 88.60% 和80.19%、 PRRS 抗體陽性率分別為81.73%、91.00%和85.37%、CSF 抗體陽性率分別為67.34%、78.83%和74.54%（表2）。表明貴州省不同養殖地區、不同養殖方式、不同環境溫度和不同海拔高度豬場豬O型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率均不同。

表2 貴州省豬FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率統計結果Table 2 Antibodies positive rates of FMD,PRRS and CSF in swine of Guizhou province

2.2 環境因素單因子對豬疫病抗體陽性率影響的分析結果采用R 語言軟件對貴州9 個地區豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率進行差異分析。結果顯示，不同地區豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.66±0.32、0.66±0.40、0.95±0.11、0.96±0.08、0.77±0.37、0.82±0.26、0.80±0.24、0.78±0.34和0.71±0.31，該抗體陽性率差異顯著（p=0.03）；不同地區豬PRRS 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.54±0.31、0.97±0.08、0.89±0.15、0.95±0.10、0.83±0.18、0.91±0.17、0.92±0.15、0.84±0.24 和0.81±0.27，該抗體陽性率差異極顯著（p＜0.001）；不同地區豬CSF 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.33±0.36、0.93±0.09、0.93±0.14、0.84±0.28、0.59±0.48、0.84±0.26、0.54±0.46、0.72±0.32 和0.80±0.31，該抗體陽性率差異極顯著（p＜0.001）（圖1）。表明貴州省各個地區豬的各疫病疫苗免疫效果不同，各疫病抗體陽性率高低不一。

圖1 貴州不同地區豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率統計結果Fig.1 Comparison of positive rates of type O FMD,PRRS and CSF antibodies in different regions

采用R 語言軟件對貴州不同養殖規模、不同環境溫度和不同海拔高度豬場豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率進行差異分析。結果顯示，不同養殖規模豬場豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.83±0.28 和0.76±0.32，p=0.097；豬PRRS 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.83±0.24 和0.90±0.18，p=0.081；豬CSF 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.71±0.39 和0.76±0.31，p=0.505。不同環境溫度豬場豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.71±0.36、0.84±0.26 和0.84±0.26，p=0.022；豬PRRS 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.86±0.19、0.85±0.26 和0.87±0.16，p=0.891；豬CSF 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.76±0.39、0.71±0.35 和0.73±0.36，p=0.795。不同海拔高度豬場豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.80±0.30、0.89±0.18和0.74±0.35，p=0.019；豬PRRS 抗體陽性率的均值±標準差分別為0.85±0.23、0.91±0.16 和0.82±0.25，p=0.144；同海拔高度豬CSF 抗體陽性率的均值±標準差 分 別 為0.75±0.34、0.79±0.32 和0.67±0.40，p=0.321。不同養殖規模對豬O 型FMD、PRRS 和CSF抗體陽性率的影響不顯著（p＞0.05）；不同環境溫度對豬O 型FMD 抗體陽性率的影響顯著（p＜0.05），而對PRRS 和CSF 抗體陽性率影響不顯著（p＞0.05）；不同海拔高度對豬O 型FMD 抗體陽性率的影響顯著（p＜0.05)，而對PRRS 和CSF 抗體陽性率的影響不顯著（p＞0.05）（圖2）。表明養殖方式對貴州省各個地區豬的O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率影響不大，養殖戶可根據需要選擇合適的養殖方式；不同環境溫度對貴州省各地區豬的O 型FMD 的抗體陽性率有較大影響，在免疫過程中應合理控制環境溫度；海拔僅對貴州省各地區豬O 型FMD 的抗體陽性率有較大影響，應合理調控各影響因素以提高豬的疫病抗體陽性率。

圖2 不同養殖規模、環境溫度和海拔高度對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率影響的統計結果Fig.2 Antibody positive rates of type O FMD,PRRS and CSF in the farms with different scale,temperature and altitude

2.3 環境因素多因子對豬疫病抗體陽性率影響的分析結果采用線性回歸模型分析貴州省豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率。結果顯示，以六盤水市為參照對象，安順市、黔南州、遵義市和銅仁市豬O 型FMD 抗體陽性率趨于下降（p≥0.05），而其它地區為上升趨勢（p≥0.05）；PRRS 抗體陽性率除銅仁市外，其它8 個地區趨于上升（p≥0.05）；CSF抗體陽性率除黔西南州外，其余8 個地區趨于上升（p≥0.05）。以規模場為參照對象，散養戶豬O 型FMD 抗體陽性率趨于下降（p≥0.05），而散養戶PRRS和CSF 抗體陽性率趨于上升（p≥0.05）。隨著溫度的上升，豬O 型FMD 抗體陽性率趨于上升（p＜0.05），而PRRS 的抗體陽性率無明顯變化（p≥0.05），CSF 抗體陽性率趨于上升（p≥0.05）。不同海拔高度對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率無明顯影響（p≥0.05）。貴州不同地區豬O 型FMD、PRRS 和CSF抗體陽性率存在差異，但差異均不顯著（p≥0.05）；養殖方式對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率的影響均不顯著（p≥0.05）；環境溫度對豬O型FMD抗體陽性率影響顯著（p＜0.05），而對PRRS和CSF抗體陽性率影響不顯著（p≥0.05）；海拔高度對O 型FMD、PRRS 和CSF 抗 體 陽 性 率 影 響 均 不 顯 著（p≥0.05）（圖3）。表明4 種環境因素對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 均有不同程度的影響，應合理制定免疫程序，以提高豬對相應疫病的抗體陽性率。

圖3 環境因素多因子對豬疫病抗體陽性率影響的統計分析結果Fig.3 Statistical analysis of the impact of environmental factors on the positive rates of antibodies against swine infectious diseases

2.4 環境因素與豬疫病抗體陽性率的GAM 模型分析結果將貴州不同環境豬場豬O 型FMD、PRRS和CSF 抗體陽性率進行非線性關系和飽和度（閾值）效應分析。結果顯示，只有環境溫度與豬O 型FMD抗體陽性率之間存在非線性關系，其它環境因素與豬其他3 種疫病抗體陽性率均無非線性關系。以環境溫度與豬O 型FMD 抗體陽性率進行GAM 建模，通過遞歸算法計算，環境溫度與豬O 型FMD 抗體陽性率呈非線性關系，溫度拐點為22.5 ℃，在該拐點左側，每增加1 ℃，抗體陽性率提高1%；在拐點右側，環境溫度繼續升高，但抗體陽性率不會再提高（圖4）。表明22.5 ℃是豬養殖的最適溫度，環境溫度對豬O 型FMD 抗體陽性率存在飽和度效應。

圖4 環境溫度與O 型FMD 抗體陽性率之間的關系圖Fig.4 The relationship between temperature and the positive rate of antibodies against type O FMD

3 討 論

豬FMD、CSF 和PRRS 是威脅和危害生豬養豬產業健康發展的重要疫病，被我國農業農村部列為一類或二類傳染病，這些疫病若暴發，不僅給生豬養殖產業造成重大的經濟損失，而且給人類社會穩定造成一定的危害。預防控制重要動物疫病的最有效措施是疫苗接種，而抗體監測是保障疫苗接種效果的重要手段之一。本研究結果顯示，貴州9 個地區豬O 型口蹄疫、CSF 和PRRS 的抗體陽性率分別為65.67%～95.73%、33.07%～93.33%和54.36%～97.14%，采用R 語言軟件對貴州9 個地區豬的這3 種疫病的抗體陽性率進行差異分析可知，各地區豬3 種疫病的抗體陽性率差異顯著（p＜0.05）或者極顯著（p＜0.001），這與南文金等在粵北地區開展相應疫病免疫水平監測結果一致[7]。產生這種地區間養豬場疫病抗體陽性率差異的原因可能是：（1）各個地區獸醫行政管部門對重要動物疫病免疫預防工作的重視程度不一樣，強制免疫覆蓋率存在差異；（2）各個地區養豬場飼養管理、疫病防控意識、重視程度以及免疫程序等不一樣；（3）免疫操作技術人員技能水平有差異。同時還發現不同養殖規模豬場豬病抗體陽性率也存在差異，如規模場豬O 型口蹄疫抗體陽性率高于散養戶，而規模豬場CSF 和PRRS抗體陽性率低于散養戶，這與李靖寧[8]、張蕾[9]、王東升[10]等調查結果基本一致，其原因可能是：規模場飼養群體較大易產生漏免或不免等現象（如CSF 和PRRS），而散養戶豬流動性較大易產生免疫不到位或免疫覆蓋率小等現象（如豬O型口蹄疫）。

除了人為因素外，環境因素也是影響疫苗免疫效果的重要原因。王娟娟對廣西壯族自治區柳城縣豬病免疫抗體水平監測顯示，春季CSF 和PRRS 免疫效果低于秋季[11]；魯印國對陜西省榆林市橫山區家畜疫病免疫監測顯示，羊O 型FMD 春季免疫效果低于秋季[12]；華瑩統計結果顯示，貴州省800 m～1 600 m 海拔地區養豬場PRRS 抗體陽性率高于海拔600 m 以下和1 600 m 以上地區豬場[13]。本研究結果顯示，經單因素分析養殖地區對豬O 型口蹄疫、CSF 和PRRS 抗體陽性率的影響均顯著或極顯著，環境溫度和海拔高度僅對豬O 型FMD 影響顯著；通過多因素及GAM 建模分析發現僅溫度對豬O 型FMD的抗體陽性率影響顯著且存在非線性關系，其溫度拐點為22.5 ℃，即當環境溫度低于22.5 ℃時，每增加1 ℃，該抗體陽性率提高1%；而當環境溫度高于22.5 ℃時，即使溫度繼續升高，該抗體陽性率也不會繼續提高。這些結果表明，環境溫度對疫苗免疫效果具有重要的影響，同時從一個側面說明，我國實施“春秋兩防”政策具有一定的科學性。

綜上所述，本研究采用R 語言和GAM 建模方法，分析了貴州省不同養殖地區、養殖規模、環境溫度和海拔高度對豬O 型FMD、CSF 和PRRS 抗體陽性率的影響，發現環境溫度是影響疫苗免疫效果的重要因素，這為養豬場免疫防控措施的制定提供了參考依據。