反光膜對舍內溫熱環境及青年奶牛血液生化指標的影響

趙俐辰，趙心念，馮 曼，宋連杰，王亞男，李永亮，郭建軍，高玉紅

反光膜對舍內溫熱環境及青年奶牛血液生化指標的影響

趙俐辰1，趙心念1，馮 曼2，宋連杰2，王亞男2，李永亮1，郭建軍2，高玉紅1※

（1. 河北農業大學動物科技學院，保定 071001； 2. 承德市農林科學院畜牧研究所，承德 067000）

針對夏季單彩鋼屋頂結構的奶牛棚舍隔熱性能差、舍溫高的生產難題，該研究對單彩鋼屋頂進行改造，彩鋼板外側鋪設反光膜（鋪膜舍），未鋪設反光膜的相同結構牛舍作為對照舍，每棟舍飼養90頭青年奶牛。測定7－8月和9－10月份牛舍溫熱環境、舍中青年奶牛的生理指標、血液生化指標及生產性能，通過對比分析鋪膜舍與對照舍各指標評價鋪膜緩解牛熱應激的效果。結果表明：1）7—8月份和9—10月份中午時段鋪膜舍屋頂內表面溫度較對照舍分別降低10.48 ℃和8.16 ℃（<0.01），且舍溫在7—8月份的09:30－13:30降低0.87～1.04℃（<0.05）；2）7－8月份鋪膜舍青年奶牛的呼吸頻率較對照舍降低12.51%（<0.01），且10:00－14:00躺臥比例增加7.90%～18.77%（<0.05），而9－10月份兩棟舍未表現出顯著性差異（>0.05）。產犢后鋪膜舍的產奶量較對照舍表現出增加趨勢，且乳蛋白率提高4.85%（<0.05）；3）7－8月份鋪膜舍青年牛的血清超氧化物歧化酶和總抗氧化能力水平較對照舍分別提高5.71%和10.47%（<0.05），血清白細胞介素4及其mRNA水平分別提高24.78%和25.43%（<0.01），且血清熱應激蛋白HSP60和HSP70含量兩棟舍之間也表現出顯著性差異（<0.05），鋪膜舍較對照舍分別降低14.06%和15.87%，且HSP70 mRNA表達量也表現出顯著性降低（<0.05）。綜上，單彩鋼屋頂進行鋪膜改造后，能顯著降低牛舍溫度（7－8月份），有效緩解青年奶牛的熱應激，提高青年奶牛產犢后的泌乳性能。

溫度；奶牛；濕度；奶牛舍；抗氧化性能；免疫性能

0 引 言

隨著全球氣候變暖，奶牛遭受熱應激的風險逐漸增加。據聯合國政府間氣候變化專門委員會IPCC第五次評估報告（AR5），預計到2035年全球地表平均溫度將升高0.3～0.7 ℃[1]。高溫環境下，奶牛內源性產熱無法有效擴散，加之從外界環境獲得的熱量，導致體溫升高，產生熱應激反應[2]。研究已經證實，熱應激條件下奶牛呼吸頻率和體溫增加，采食量下降，產奶量降低25%～40%[3-4]，尤其對頭胎青年奶牛而言，這個時期是胎兒快速發育和乳腺更新換代的重要階段，熱應激勢必會影響奶牛的泌乳性能及初生犢牛的生長發育。因此，做好預防青年奶牛的防暑降溫工作尤為重要。

為了緩解夏季高溫對奶牛造成的影響，華北地區大部分奶牛場通過“風扇+噴淋”降溫模式以緩解熱應激[5]，但對于單彩鋼屋頂結構的棚舍，該降溫模式仍難以有效緩解奶牛的熱應激。目前中國仍有部分奶牛舍屋頂使用單層彩鋼板，其隔熱性能遠低于復合板結構[6-7]，若將單彩鋼屋頂改造為復合板結構，成本會大大增加，養殖場/戶難以接受。反光膜作為一種新型建筑材料，通常為鋁箔、鍍鋁膜或者鋁塑膜結構，因其具備良好的隔熱效果，已廣泛應用于建筑物或構筑物的表面[8]，目前反光膜應用于畜禽建筑以緩解熱應激的研究報道較少[9]?；诖?，本試驗對單彩鋼板結構的棚舍進行外表面鋪設反光膜的改造，并對棚舍外圍護結構的內表面溫度和舍內環境溫濕度進行測定，通過檢測青年奶牛生理指標、血清抗氧化酶活性和免疫性能，了解反光膜對奶牛夏季熱應激的緩解效果，以期為單彩鋼棚舍的改造提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

試驗于2020年6—10月份在河北保定市某規?；膛鲞M行。

1.2 試驗設計

選擇2棟結構完全相同、屋頂材料為1 mm厚藍色單層彩鋼板的南北向棚舍，一棟舍作為試驗舍，在單彩鋼板外表面鋪設0.375 mm厚的灰色鍍鋁層反光膜，即鋪膜舍。另一棟舍作為對照舍，屋頂表面不做任何處理。2棟舍跨度均為31 m，長度50 m，檐高5.5 m，脊高13 m，雙列單走道，設置對頭臥床。每棟舍飼養90頭（體質量為(380±20)kg，(16±0.4)月齡）健康的青年荷斯坦奶牛，每頭牛占舍面積為15 m2。牛舍建筑結構如圖1所示。

注：A1-A3、B1-B3、C1-C3為屋頂內表面溫度測點；D1、D4為臥床溫度測點；D2、D3為料道溫度測點；E1-E8為承重柱溫度測點。

整個試驗分2個階段進行，即7－8月份和9－10月份，2棟舍的降溫措施均采用吹風+噴淋，風機（1.2 m，0.75 kW）裝于舍內立柱上，高度2.1 m，傾斜角度25°，相鄰間距6 m，當外界環境溫度超過23 ℃時，開啟風機和噴淋；噴淋采取間歇方式（噴1 min，停5 min），噴頭安裝高度1.8 m，相鄰噴頭間隔1.5 m。整個試驗期2棟舍青年奶牛均飼喂相同的全混合日糧（Total Mixed Ration, TMR），每日撒料2次（06:00和18:00），自由采食，自由飲水，刮糞板機械化清糞，每隔2 h清糞1次。全期試驗牛的飼養管理完全一致。

1.3 檢測指標及方法

1.3.1 外圍護結構內表面溫度測定

按牛舍長軸方向均勻選擇3個截面，利用紅外熱成像儀（Testo-890，德國）分別采集3個截面的外圍護結構內表面（屋頂、料道、承重柱等）清晰的紅外熱像圖，每個截面均勻布置21個外圍護結構溫度測點（A1，A2，A3，B1，……，E8），如圖1所示。每個溫度測點提取3個相鄰的溫度信息作為重復，以3個重復的均值溫度作為采樣點的實測值。每周連續檢測3 d，即，早晨（06:00－07:00）、中午（12:00－13:00）和晚上（18:00－19:00）。

1.3.2 牛舍環境溫濕度和溫濕指數的測定

利用電子溫濕度記錄儀（KTH-350-I型，法國）對舍內外溫度和相對濕度進行連續測定，每0.5 h自動采集溫度和濕度數據，檢測高度均為垂直地面1.7 m，分別于南、北兩側臥床及中間料道兩側，每棟舍共設12個溫濕度測點；舍外設3個采樣點，均勻布置于場區凈道。試驗結束后，繪制24 h的溫濕度連續曲線，并計算溫濕指數（Temperature and Humidity Index, THI）[10]。

1.3.3 青年奶牛生理指標的測定

每棟舍隨機選擇8頭青年奶牛，分別于各試驗階段末3 d采用頸枷將牛固定，選擇中午12:00－14:00時段對青年奶牛的呼吸頻率、直腸溫度和皮溫進行測定。呼吸頻率測定時，利用秒表和計數器記錄連續3 min牛的呼吸次數，連續測3次。直腸溫度利用獸用體溫計進行測量，將體溫計消毒并涂上潤滑劑后插入肛門3～5 min后記錄體溫。皮溫的測量參照《家畜環境衛生學》（第4版）的計算方法[11]。利用紅外熱成像儀（Testo-890，德國）采集青年奶牛清晰的紅外熱像圖，并對牛的軀干上部（軀干上部）、軀干下部（軀干下部）、四肢上部（四肢上部）、四肢下部 （四肢下部）、頸部（頸部）和耳部（耳部）分別選取3個位點提取溫度信息，以3個位點的均值作為實測值，平均皮溫（Average skin temperature, AST）計算式如下：

AST（℃）=0.25軀干上部+0.25軀干下部+0.32四肢上部+

0.12四肢下部+0.04頸部+0.02耳朵（1）

1.3.4 青年奶牛行為的測定

分別于7－8月份和9－10月份對青年奶牛行為進行記錄，每2周連續測定3 d，每天選擇8個時間點（06:00、08:00、10:00、12:00、14:00、16:00、18:00和20:00）對躺臥、站立、采食和飲水的牛群數量進行記錄并計算各種行為的比例。

1.3.5 奶牛泌乳性能的測定

青年奶牛產犢后測定一個泌乳周期（305 d）的產奶量，記錄每天每頭牛的產奶量，并將產奶量轉化為4%校正乳（Fat Correction Milk, FCM）[12]。另外，整個泌乳周期的每個月末連續3 d采集每次擠奶時的奶樣，每日擠奶3次（05:00、12:00和18:00），每次各舍采集100 mL奶樣，將3個時間點的奶樣按4∶3∶3比例加入盛有重鉻酸鉀的試管中搖勻[13]，送至河北省種畜禽質量監測站DHI中心檢測乳成分。

1.3.6 青年奶牛血清抗氧化酶含量的測定

分別于各試驗階段末的前一天晚上對牛進行禁水禁食，次日早晨進行空腹采血?？紤]到奶牛在妊娠期因采血可能會受到刺激而導致不良后果，每組隨機選取8頭牛，使用一次性采血針和抗凝真空牛尾靜脈采血10 mL，裝入EDTA抗凝真空采血管中，經3 000 r/min離心15 min，取上層血清分裝，一部分用于血清抗氧化酶和免疫分子指標蛋白含量的測定，?20 ℃保存；另一部分用于基因定量表達測定的血清樣品立即放入抗降解RNA的離心管中，?80 ℃保存。

測定的抗氧化酶含量包括丙二醛（Malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、谷胱甘肽-S轉移酶（Glutathione-S Transferase，GSH-ST）、總抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC），該4種酶活的測定方法按照南京建成生物工程所的試劑盒說明書進行操作，使用ECA2000B半自動生化分析儀直接讀取數據。

1.3.7 青年奶牛血清免疫指標含量的測定

測定的血清免疫指標包括2種白細胞介素（IL-4和IL-6）、3種免疫球蛋白（IgA、IgG和IgM）和3種熱休克蛋白（HSP60、HSP70和HSP90），白細胞介素和免疫球蛋白含量按照ELISA試劑盒（南京建成生物工程研究所）說明書使用酶標儀（華衛德朗DR-200BS）進行測定；熱休克蛋白含量采用酶聯免疫吸附雙抗體夾心法（ELISA）進行測定。

1.3.8 血清基因定量表達水平的測定

選擇上述血清抗氧化酶和免疫指標中效果顯著的指標進行基因定量表達水平的測定。

采用TRNzol提取樣品總RNA并通過凝膠電泳和波長260 nm檢測RNA提取質量，OD260 nm/OD280 nm為1.8～2.1時可進行反轉錄，按照反轉錄試劑盒說明書進行。主要操作如下：37 ℃孵育15 min，然后85 ℃ 5 s進行反轉錄，cDNA保存放?20℃冰箱備用。再根據SYBR GreenⅠReal Time PCR檢測系統說明書進行實時熒光定量PCR反應，PCR 擴增程序為：95 ℃預變性10 min；95 ℃變性10 s；60 ℃退火60 s；95 ℃延伸15 s，循環40次。擴增反應結束后形成PCR產物的熔解曲線。所測基因的引物序列見表1。

表1 所測基因的引物序列

1.4 數據分析

利用SPSS22.0統計軟件分析試驗數據，兩棟舍數據比較的統計分析采用獨立樣本檢驗，<0.05表示差異顯著，<0.01表示差異極顯著，0.05<<0.1表示存在顯著性趨勢。數據以平均值±標準誤表示。另外，利用熱成像分析軟件（Testo IRSoft2）對熱譜圖像進行處理，提取溫度信息；并利用GraphPad Prism 9.2對青年奶牛的血清熱休克蛋白含量及其基因表達量進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 屋頂鋪設反光膜對牛舍外圍護結構內表面溫度的影響

單彩鋼屋頂外表面鋪設反光膜對外圍護結構內表面溫度的影響如表2所示。7－8月份12:00－13:00時段2棟舍外圍護結構表面溫度均達到峰值，且該時段鋪膜舍屋頂的內表面溫度和料道表面溫度與對照舍比較均表現出顯著性差異（<0.05），屋頂內表溫度較對照舍降低10.48℃（<0.01），料道溫度較對照舍降低1.97 ℃（<0.05）。如圖2所示，7－8月份12:00－13:00時段對照舍屋頂內表面溫度最高可達45.5 ℃，而鋪膜舍為34.5 ℃，2棟舍表現出極顯著差異（<0.01）；9－10月份12:00－13:00鋪膜舍較對照舍降低8.16 ℃（<0.01）。06:00－07:00和18:00－19:00各外圍護結構（屋頂、承重柱、料道及臥床）的表面溫度2棟舍之間均未表現出顯著性差異（>0.05）。

表2 不同時段牛舍的外圍護結構內表面溫度

Table 2 Inner surface temperature of cowshed enclosure in different periods ℃

注：各試驗期同一時段同列不同大寫字母表示差異極顯著（<0.01），不同小寫字母表示差異顯著（<0.05），無字母標注表示差異不顯著（>0.05），下同。

Note: At same time stage for each period, different capital letters in same column mean extremely significant difference (<0.01), and different small letters mean significant difference (<0.05); no letter means no significant difference (>0.05), the same as below.

圖2 7—8月份屋頂內表面溫度對比圖（12:00—13:00）

2.2 屋頂鋪設反光膜對牛舍環境溫濕度的影響

屋頂鋪設反光膜對牛舍環境溫濕度的影響如圖3所示。7－8月份鋪膜舍和對照舍環境溫度變化范圍分別為22.95～29.39 ℃（平均溫度26.03 ℃）和22.92～30.23 ℃（平均溫度26.19 ℃），濕度分別為69.65%～90.77%（平均濕度82.71%）和67.99%～89.91%（平均濕度82.61%）。如表3所示，全天中09:30～13:30時段鋪膜舍溫度較對照舍顯著降低（<0.05），降溫范圍達0.87～1.04 ℃（平均溫度0.96 ℃），而9－10月份鋪膜舍和對照舍環境溫度變化范圍分別為11.01～22.75 ℃（平均溫度15.86 ℃）和11.48～21.78 ℃（平均溫度15.78 ℃），差異不顯著（>0.05）。

圖3 屋頂鋪設反光膜對牛舍溫濕度的影響

表3 屋頂鋪設反光膜對牛舍環境溫度的影響（7－8月份）

注：同行不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）。

Note: Small letters in the same trade mean significant difference (<0.05)。

2.3 屋頂鋪設反光膜對牛舍溫濕指數的影響

屋頂鋪設反光膜對舍內THI的影響如圖4所示。根據中華人民共和國農業行業標準關于奶牛熱應激評價技術規范[NYT2363-2013]，當72

2.4 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛生理指標的影響

屋頂鋪設反光膜對青年奶牛生理指標的影響如表4所示。7－8月份2棟舍青年奶牛的呼吸頻率分別為58.33和66.67次/min，存在顯著性差異（<0.01），鋪膜舍較對照舍降低12.51%，9－10月份差異不顯著（>0.05）。同時整個試驗期2棟舍青年奶牛的直腸溫度和體表溫度均未達到差異顯著性水平（>0.05）。

圖4 屋頂鋪設反光膜對舍內溫濕指數的影響

表4 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛生理指標的影響

2.5 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛行為的影響

屋頂鋪設反光膜對青年奶牛行為的影響如圖5所示。7—8月份每天的10:00、12:00和14:00鋪膜舍青年奶牛的躺臥比例較對照舍表現出顯著性提高（<0.05），分別提高7.90%、18.77%和9.08%，同時，2棟舍青年奶牛的站立比例也存在顯著性差異（<0.05），鋪膜舍較對照舍分別降低5.74%、11.63%和8.12%。7—8月份其余時間點和9—10月份全天2棟舍青年奶牛的躺臥、站立、飲水和采食4種行為比例均未表現出顯著性差異（>0.05）。

圖5 屋頂鋪設反光膜對妊娠奶牛行為的影響

2.6 屋頂鋪設反光膜對奶牛泌乳性能的影響

屋頂鋪設反光膜對奶牛泌乳性能的影響如表5所示。7－8月份青年奶牛舍鋪膜對產犢后（305 d）奶牛的產奶量表現出增加的趨勢（=0.08），較對照舍增加了7.20%。2棟舍奶牛的乳蛋白率也表現出顯著性差異（<0.05），鋪膜舍較對照舍提高了4.85%。其余各項乳指標均未表現出顯著性差異（＞0.05）。

表5 屋頂鋪設反光膜對奶牛泌乳性能的影響

2.7 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清抗氧化酶活性的影響

屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清抗氧化活性的影響如表6所示。7－8月份鋪膜舍青年奶牛血清MDA、SOD和T-AOC的含量與對照舍之間表現出顯著性差異（<0.05），SOD和T-AOC含量較對照舍分別提高5.71%和10.47%，MDA含量降低15.45%，而GSH-ST含量2棟舍間未達到顯著性差異水平（>0.05）。9－10月份各種抗氧化酶活性2棟舍間均未達顯著水平（>0.05）。

2.8 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清免疫指標的影響

屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清免疫分子蛋白含量的影響如表7所示。7－8月份鋪膜舍青年奶牛血清中IgG、IgM、IL-4和IL-6的含量較對照舍表現出顯著性差異（<0.05），其中IL-4較對照舍提高了24.78%，差異達極顯著水平（<0.01），IgG、IgM和IL-6較對照舍分別提高了18.58%、21.23%和9.06%，差異達顯著水平（<0.05）。9－10月份鋪膜舍青年奶牛血清IL-4的含量較對照舍提高了23.62%（<0.05），IgA、IgG、IgM和IL-6未表現出顯著性差異（>0.05）。

表6 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清抗氧化酶含量的影響

表7 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清免疫指標的影響

屋頂鋪設反光膜對青年奶牛HSP含量的影響如圖6所示。7－8月份鋪膜舍青年奶牛血清中HSP60和HSP70含量均顯著低于對照舍（<0.05），分別降低14.06%和15.87%。而非熱季前期上述3種HSP含量2棟舍間均未表現出顯著性差異（>0.05）。

2.9 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛血清基因mRNA表達的影響

從上述檢測的血清生化指標中選擇反光膜影響極顯著的2種HSP（HSP60和HSP70）和白細胞介素IL-4進行基因mRNA表達測定，結果如圖7所示。7－8月份鋪膜舍青年奶牛HSP70 mRNA表達量較對照舍顯著降低（<0.05），降低了24.48%，IL-4的mRNA表達量較對照舍顯著升高（<0.01），升高幅度達25.43%，但9－10月份上述3個基因表達量2棟舍均未表現出顯著性差異（>0.05）。

注：**表示同一指標2棟舍存在極顯著差異（P<0.01），*表示2棟舍存在顯著差異（P<0.05）。

圖7 屋頂鋪設反光膜對青年奶牛敏感基因mRNA表達的影響

3 討 論

3.1 單彩鋼屋頂外鋪反光膜對舍內溫熱環境的影響

單層彩鋼屋頂是目前牛羊舍應用較為普遍的結構，由于其熱阻低，隔熱性能差，往往導致夏季舍內的高熱環境。鄧利軍等[14]研究發現，單彩鋼屋頂的隔熱性能差，不僅體現在屋頂的表面溫度高，而且升溫快。本文試驗牛舍的單彩鋼屋頂厚度僅1 mm，7－8月份單彩鋼板的內表面溫度高達42.82 ℃，當單彩鋼板屋頂外側鋪設反光膜后，屋頂內表面溫度降低，尤其中午時段（12:00－13:00），屋頂內表面溫度降低了10.48 ℃，此時段舍內溫度降低范圍達0.92～0.97 ℃，即使在9－10月份的非熱季期，12:00－13:00鋪膜舍屋頂的內表面溫度較對照舍也有所降低，達8.16 ℃，此時段舍內溫度降低0.80～1.01 ℃，明顯改善了舍內的溫熱環境，與THI分析得到的結果一致。

3.2 反光膜對青年奶牛生理指標及泌乳性能的影響

呼吸頻率和直腸體溫是反映家畜熱應激生理特征的公認指標[15]。陳少侃等[16]研究認為，呼吸頻率會隨熱應激程度的增加而升高。彭丹丹[17]關于奶牛熱應激的研究發現，高THI環境下，奶牛直腸溫度可達到39.51 ℃，顯著高于低THI環境下的直腸溫度（39.22 ℃），且隨著熱應激程度的增加，奶牛乳蛋白率和乳脂率顯著降低。本文試驗中雖然兩棟舍青年奶牛的呼吸頻率均超過正常范圍，但單彩鋼屋頂鋪設反光膜明顯降低了青年奶牛在7－8月份的呼吸頻率，在一定程度上緩解了牛的熱應激，從本文試驗檢測到的牛行為變化也進一步說明了鋪膜后牛的熱應激得到一定程度的緩解。行為是奶牛適應環境并應對環境變化最早出現反應且容易觀察的指標，尤其躺臥與奶牛健康和泌乳性能息息相關。本文試驗中屋頂鋪膜顯著提高了7－8月份青年奶牛的躺臥比例，10:00－14:00時段鋪膜舍牛的躺臥比例較對照舍提高了7.90%～18.77%，分析原因可能與09:30－13:30時段鋪膜舍的環境溫度較對照舍降低0.96 ℃密切相關。同時，7－8月份鋪膜舍青年奶牛每天的站立時間較對照舍相應減少。相關研究也表明，舒適的條件下奶牛往往選擇躺臥，而暴露于高溫環境下的奶牛經常選擇站立[18]，且隨著環境溫度的升高，奶牛的站立次數增加，站立時間延長，這可能是由于站立增加了身體表面與外界空氣的接觸面積，使體熱盡可能散發且耗能少，以此緩解高溫帶來的負效應[19]。Allen 等[20]研究也表明，處于中度或重度熱應激時，奶牛站立比例高達68.2%，較無熱應激狀態下奶牛的站立比例增加24.6%。本文試驗中，7－8月份12:00時鋪膜舍（THI為80.89）青年奶牛站立比例較對照舍（THI為79.89）減少11.63%；14:00時鋪膜舍（THI為81.71）青年奶牛站立比例較對照舍（THI為80.49）減少8.12%。另外，本文試驗中熱季期青年奶牛舍的屋頂進行鋪膜改造后明顯改善了后期產犢后奶牛的泌乳性能。大量研究已經證實，熱環境顯著影響奶牛的產奶量和乳質[21-22]。研究認為，當THI>72時，每增加1個單位，產奶量降低0.2 kg[23]。本文試驗中，妊娠階段鋪膜改造增加了產犢后奶牛的產奶量，較對照舍增加了7.20%，且乳質也得到一定改善，乳蛋白含量顯著性提高。

3.3 反光膜對青年奶?？寡趸阅艿挠绊?/h3>

高溫環境中反芻動物機體的抗氧化系統往往遭到破壞，抗氧化酶的活性會降低，體內的含氧自由基得不到及時清除，容易導致生物膜中不飽和脂類發生脂質過氧化并形成脂質過氧化物，其最終產物形成MDA[24]。研究指出，高熱環境下為了清除熱應激誘導的多余自由基，血清中抗氧化酶系統（如SOD、T-AOC等）被大量消耗，抗氧化酶系統平衡因此被打破，從而加快了組織的脂質過氧化。本文試驗中鋪膜舍青年奶牛在7—8月份血清SOD和T-AOC的含量顯著升高，同時MDA的含量顯著降低，這說明單彩鋼屋頂鋪膜在某種程度上緩解了牛的熱應激，降低了因熱應激導致的抗氧化系統破壞的風險。王換換等[25]研究認為，熱應激導致了機體抗氧化系統的失衡，處于熱應激狀態下的奶牛肝臟中MDA的含量顯著增加，SOD和GSH-ST含量顯著下降，而無熱應激發生的環境下抗氧化酶活性相對穩定，本文試驗與前人研究結果基本一致。由此可見，熱應激條件下單彩鋼屋頂鋪設反光膜可有效減少熱應激對奶?？寡趸到y的破壞，保護機體免受氧化應激的損傷。

3.4 反光膜對青年奶牛血清免疫性能的影響

熱應激容易破壞反芻動物的免疫系統，使機體的抵抗力下降[26]。Tao等[27]研究認為，妊娠后期奶牛遭受熱應激導致出生后犢牛的血清IgG含量顯著下降。本文試驗中，7—8月份間單彩鋼屋頂鋪膜可使青年奶牛血清中IgG、IgM、IL-4和IL-6的含量顯著增加，甚至應激期過后IL-4含量仍有所提高，降低了熱應激對青年奶牛免疫性能的負面影響。IL-4作為一種具多種生物效應的白細胞因子，對B細胞、T細胞、肥大細胞、巨噬細胞等均具免疫作用，可以增強IgG和IgE的免疫效果，促進細胞免疫[28]。本文試驗中IL-4的血清含量及其基因mRNA表達鋪膜舍均表現出顯著性增加，說明鋪膜降溫措施在增強青年奶牛免疫功能方面起到了積極作用。

HSP作為免疫反應的部分指標，對熱應激反應非常敏感，這已在雞[29]、豬[30]、牛[31]和羊[32]的研究中被證實，尤其HSP60和HSP70在熱應激調控中扮演著重要的角色[33-34]。研究認為，熱應激條件下，HSP往往表現為蛋白表達量和基因表達上調，減少變性或異常蛋白的積累以抵抗熱應激反應[35]。Dangi等[36]研究發現，山羊在熱應激狀態下HSP70和HSP90的基因與蛋白質表達量均高于非熱應激狀態。本文試驗中，7—8月份間鋪膜舍青年奶牛的血清HSP60和HSP70蛋白含量及其基因表達水平均顯著降低，尤其是HSP70含量降低幅度高達15.87%。目前關于動物熱應激誘導HSP70表達的文獻報道很多[37-38]。Arnal等[39]研究指出，HSP70可通過激活抗氧化酶系統來減少活性氧的產生，從而保護機體免受氧化損傷，這與本研究中抗氧化酶活性的結果基本吻合。

4 結 論

1）單彩鋼棚舍屋頂鋪設反光膜有效降低了7－8月份和9－10月份外圍護結構的內表面溫度，中午屋頂內表面溫度的降低幅度分別高達10.48 ℃和8.16 ℃。7－8月份舍溫的降低幅度達0.87～1.04 ℃（09:30～13:30），且青年奶牛每天處于中度熱應激時間減少了2.08%，呼吸頻率降低了12.51%。

2）單彩鋼棚舍屋頂鋪設反光膜提高了7－8月份青年奶牛的抗氧化性能和免疫性能，血清MDA含量降低了15.45%，SOD和T-AOC分別提高了5.71%和10.47%。IL-4血清含量及其mRNA水平顯著上調，而HSP60和HSP70的血清含量及HSP70的mRNA水平顯著下調。

3）單彩鋼棚舍屋頂鋪設反光膜提高了青年奶牛產犢后的泌乳性能，產奶量增加了7.20%，乳蛋白率提高了4.85%。

[1] 秦大河，Thomas Stocker. IPCC第五次評估報告第一工作組報告的亮點結論[J]. 氣候變化研究進展，2014，10(1)：1-6.

Qin Dahe, Thomas Stocker. Highlights of the IPCC working group I fifth assessment report[J]. Advances in Climate Change Research, 2014, 10(1): 1-6. (in Chinese with English abstract)

[2] West J W. Effects of heat-stress on production in dairy cattle[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86(6): 2131-2144.

[3] Almoosavi S M M S, Ghoorchi T, Naserian A A, et al. Effects of late-gestation heat stress independent of reduced feed intake on colostrum, metabolism at calving, and milk yield in early lactation of dairy cows[J]. Journal of Dairy Science, 2021, 104(2): 1744-1758.

[4] Tao S, Orellana R M, Weng X, et al. Symposium review: The influences of heat stress on bovine mammary gland function[J]. Journal of Dairy Science, 2018, 101(6): 5642-5654.

[5] Qisthon A, Busono W, Surjowardojo P, et al. The potential of the development of Holstein crossbreed dairy cows in tropical lowland Indonesia: Study of physiological and milk production by body cooling treatment[J]. Indian Journal of Animal Research, 2020, 54(7): 846-850.

[6] 周英昊，毛森，武震鋼，等. 河北省泌乳牛舍建筑結構及其配套設施調查[J]. 中國奶牛，2019(7)：51-55.

Zhou Yinghao, Mao Sen, Wu Zhengang, et al. Investigation of architecture and ancillary facility of lactating cowshed in Hebei province[J]. China Dairy Cattle, 2019(7): 51-55. (in Chinese with English abstract)

[7] 趙俐辰，郭建軍，趙娟娟，等. 不同建筑結構屋頂的奶牛舍夏季隔熱效果評價[J]. 中國畜牧雜志，2022，58(7)：268-272.

[8] 周小安，任旭林. 一種具有反射隔熱功能的反光膜CN110133778A[P]. 2019-08-16.

[9] 趙俐辰，孫新勝，劉愛瑜，等. 反光膜對育肥羔羊生理指標和生長性能的影響[J]. 農業工程學報，2021，37(24)：216-223.

Zhao Lichen, Sun Xinsheng, Liu Aiyu, et al. Effects of reflective film on the physiological parameters and growth performance in fattening lambs[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(24): 216-223. (in Chinese with English abstract)

[10] Hill D L, Wall E. Dairy cattle in a temperate climate: The effects of weather on milk yield and composition depend on management[J]. Animal, 2015, 9(1): 138-149.

[11] 顏培實，李如治. 家畜環境衛生學[M]. 北京：高等教育出版社，2004.

[12] 劉祥圣，冀飛，寧麗麗，等. 不同水平銅源對奶牛生產性能、抗氧化能力和銅代謝的影響[J]. 中國農業大學學報，2021，26(2)：70-78.

Liu Xiangsheng, Ji Fei, Ning Lili. et al. Effects of different levels of copper sources on performance, antioxidant capacity and copper metabolism of dairy cows[J]. Journal of China Agricultural University, 2021, 26(2): 70-78.(in Chinese with English abstract)

[13] 鞏帥. 不同水平互花米草提取物對泌乳青年牛生產性能、瘤胃發酵及血清生化指標的影響[D]. 揚州: 揚州大學, 2020.

Gong Shuai. Effects of Spartina Alterniflora Extract on Performances Rumen Fermentation and Serum Biochemical Parameters of Lactating Dairy Cows[D]. Yangzhou: Yangzhou Unverisity, 2020. (in Chinese with English abstract)

[14] 鄧利軍，高騰云，劉偉，等. 散欄飼養棚式奶牛舍溫熱環境評價[J]. 農業工程學報，2006（增刊2）：100-102.

Deng Lijun, Gao Tengyun, Liu Wei, et al. Assessment of thermal environment of cow house in free stall bran system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2006(Suppl.2): 100-102. (in Chinese with English abstract)

[15] 張磊，董茹月，侯宇，等. 奶牛體溫評價指標及測定方法研究進展[J]. 動物營養學報，2020，32(2)：548-557.

Zhang Lei, Dong Ruyue, Hou Yu, et al. Research progress on evaluation indices and measurements of body temperature in dairy cows[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2020, 32(2): 548-557. (in Chinese with English abstract)

[16] 陳少侃，羅漢鵬，張國興，等. 熱應激條件下荷斯坦奶牛后段腸道差異微生物分析[J]. 中國畜牧獸醫，2019，46(8)：2273-2280.

Chen Shaokan, Luo Hanpeng, Zhang Guoxing, et al. Analysis of ifferences in hindgut microbiota of Holstein dairy cows during heat stress[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2019, 46(8): 2273-2280. (in Chinese with English abstract)

[17] 彭丹丹. 溫熱環境和個體熱敏感性對奶牛產奶性能及生理應激指標的影響[D]. 北京：中國農業科學院，2018.

Peng Dandan. Effects of Thermal Environment and Individual Heat Sensitivity on Milk Production Performance and Physiological Stress Indicators of Dairy Cows[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2018. (in Chinese with English abstract)

[18] 張利敏. 熱應激對奶牛生產性能、反芻行為及躺臥行為的影響[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2019.

Zhang Limin. Effects of Heat Stress on Performance, Rumination Behavior and Lying Behavior in Dairy Cows[D].Yangling: Northwest A&F University, 2019. (in Chinese with English abstract)

[19] Kanjanapruthipong J, Junlapho W, Karnjanasirm K. Feeding and lying behavior of heat-stressed early lactation cows fed low fiber diets containing roughage and non-forage fiber sources[J]. Journal of Dairy Science, 2015, 98(2): 1110-1118.

[20] Allen J D, Hall L W, Collier R J, et al. Effect of core body temperature, time of day, and climate conditions on behavioral patterns of lactating dairy cows experiencing mild to moderate heat stress[J]. Journal of Dairy Science, 2015, 98(1): 118-127.

[21] 魯煜建，王朝元，趙浩翔，等. 東北地區奶牛夏季熱應激對其行為和產奶量的影響[J]. 農業工程學報，2018，34(16)：225-231.

Lu Yujian, Wang Chaoyuan, Zhao Haoxiang, et al. Effect of heat stress of dairy cow on its behavior and milk yield in Northeastern China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(16): 225-231. (in Chinese with English abstract)

[22] 孔令旋，雷放，鄧銘，等. 胎次和熱應激程度對廣州地區奶牛產奶量和乳成分的影響[J]. 畜牧與獸醫，2019，51(1)：1-4.

Kong Lingxuan, Lei Fang, Deng Ming, et al. Effects of parity and heat stress on milk production and milk composition in dairy cows[J].Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2019, 51(1): 1-4. (in Chinese with English abstract)

[23] Ravagnolo O, Misztal I, Hoogenboom G. Genetic component of heat stress in dairy cattle, development of heat index function[J]. Journal of Dairy Science, 2000, 83(9): 2120-2125.

[24] Akhalaya M Y, Platonov A G, Baizhumanov A A. Short-term cold exposure improves antioxidant status and general resistance of animals[J]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2006, 141(1): 26-29.

[25] 王換換，申正杰，肖航，等. 熱應激對肝臟中Keap1-Nrf2信號通路及下游基因表達的影響[J]. 南京農業大學學報，2017，40(1)：151-156.

Wang Huanhuan, Shen Zhengjie, Xiao Hang, et al. Effects of heat stress on Keap-1-Nrf2-ARE signal pathway of liver[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2017, 40(1): 151-156. (in Chinese with English abstract)

[26] 石璐璐，王哲奇，徐元慶，等. 熱應激對綿羊血清免疫和抗氧化指標及相關基因相對表達量的影響[J]. 動物營養學報，2020，32(11)：5275-5284.

Shi Lulu, Wang Zheqi, Xu Yuanqing, et al. Effect of heat stress on serum immune and antioxidative indexes and relative expression of related genes in sheep[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2020, 32(11): 5275-5284. (in Chinese with English abstract)

[27] Tao S, Monteiro A P A, Thompson I M, et al. Effect of late-gestation maternal heat stress on growth and immune function of dairy calves[J]. Journal of Dairy Science, 2012, 95(12): 7128-7136.

[28] 侯鵬霞，王建東，安魏，等. 枸杞枝條發酵飼料對肉牛育肥效果及免疫性能的影響[J]. 中國飼料，2022(11)：123-127.

Hou Pengxia, Wang Jiandong, An Wei, et al. Effect of lyceum branches bermented feed on fattening effect and immune performance of beef cattle[J]. China Feed, 2022(11): 123-127. (in Chinese with English abstract)

[29] Kang D, Shim K. Early heat exposure effect on the heat shock proteins in broilers under acute heat stress[J]. Poultry Science, 2021, 100(3): 100964.

[30] Gallardo-Soler A, Macías-García B, García-Marín L J, et al. Effect of boar semen supplementation with recombinant heat shock proteins during summer[J]. Animal Reproduction Science, 2019, 211: 106227.

[31] Bagath M, Krishnan G, Devaraj C, et al. The impact of heat stress on the immune system in dairy cattle: A review[J]. Research in Veterinary Science, 2019, 126: 94-102.

[32] Romero R D, Montero Pardo A, Montaldo H H, et al. Differences in body temperature, cell viability, and HSP-70 concentrations between pelibuey and suffolk sheep under heat stress[J]. Tropical Animal Health and Production, 2013, 45(8): 1691-1696.

[33] Li M, Hassan F U, Tang Z, et al. Mulberry leaf flavonoids improve milk production, antioxidant, and metabolic status of water buffaloes[J]. Frontiers in Veterinary Science, 2020, 7: 599.

[34] Hassan F, Nawaz A, Rehman M S, et al. Prospects of HSP70 as a genetic marker for thermo-tolerance and immuno-modulation in animals under climate change scenario[J]. Animal Nutrition, 2019, 5(4): 26-36.

[35] 王哲奇. 溫熱環境對綿羊增重性能及生理指標影響的研究[D]. 呼和浩特：內蒙古農業大學，2020.

Wang Zheqi. Study on Effects of Thermal Environment on Weight Gain Performance and Physiology Indexes of Sheep[D]. Hohhot: Inner MongoliaAgricultural University, 2020.

[36] Dangi S S, Gupta M, Dangi S K, et al. Expression of HSPs: An adaptive mechanism during long-term heat stress in goats () [J]. International Journal of Biometeorology, 2015, 59(8): 1095-1106.

[37] Singh K M, Singh S, Ganguly I, et al. Association of heat stress protein 90 and 70 gene polymorphism with adaptability traits in Indian sheep ()[J]. Cell Stress and Chaperones, 2017, 22(5): 675-684.

[38] Rivas R M O, Marins T N, Weng X, et al. Effects of evaporative cooling and dietary zinc source on heat shock responses and mammary gland development in lactating dairy cows during summer[J]. Journal of Dairy Science, 2021, 104(4): 5021-5033.

[39] Arnal M E, Lallès J. Gut epithelial inducible heat-shock proteins and their modulation by diet and the microbiota[J]. Nutrition Reviews, 2016, 74(3): 181.

Effects of reflective film on the thermal environment in shed and blood biochemical parameter of growing dairy cows

Zhao Lichen1, Zhao Xinnian1, Feng Man2, Song Lianjie2, Wang Yanan2, Li Yongliang1, Guo Jianjun2, Gao Yuhong1※

(1.,,071001,2.,,067000,)

Dairy cows are suffering from serious heat stress in the shed with a single-color steel roof. In this study,a reflective film was pasted over the floor for better thermal insulation from the roof at ambient temperature. Two cowsheds were simulated with a similar building structure, one of which was reformed by pasting a reflective film over a single-color steel roof (film shed), and another of which was not reformed as a control (control shed). 90 growing dairy cows were raised in each shed. The measurement was performed on the inner surface temperature of the enclosure structure in the cowsheds and the indoor temperature. Moreover, the physiological parameters, antioxidant, immune properties, and production performance of cows were utilized to evaluate the effects of a single-color steel roof covered with the reflective film on the heat stress of cows in the hot season (from July to August) and non-hot season (from September to October). The results were as follows. 1) The inner surface temperature of the roof in the film shed decreased by 10.48 ℃ for the noon period from 12:00 to 13:00, compared with the control shed (<0.01), whereas, the indoor ambient temperature decreased by 0.87 to 1.04 ℃ (<0.05) for the phase from 09:30 to 13:30, during the hot season from July to August. The surface temperature of the roof in the film shed decreased by 8.16 ℃ for the noon phase, compared with the control shed (<0.01) during the non-hot season from September to October. Besides, the duration of cows under moderate heat stress was 2.08% less in the film shed than that in the control shed every day during the period from July to August. By contrast, there was no heat stress in the two experimental sheds during September and October. 2) The respiratory rate of cows in the film shed was 58.33 times per minute, which was 12.51% lower than that in the control shed (<0.01); the lying ratio of cows from 10:00 to 14:00 increased by 7.90% to 18.77% (<0.05) during the period from July to August. After the growing dairy cows calved, the film shed demonstrated an increase of 7.20% in the milk yield (=0.08) and 4.85% in milk protein rate (<0.05) compared with control shed. 3) The concentrations of serum superoxide dismutase and total antioxidant capacity in the film shed increased by 5.71% and 10.47%, respectively (<0.05), and the malondialdehyde concentration was reduced by 15.45% (<0.05) from July to August, compared with the control shed. The serum concentrations of interleukin-4, interleukin-6, immunoglobulin G, and immunoglobulin M in the film shed were higher than those in the control shed (<0.05) during the period from July to August. Particularly, the serum concentration and mRNA expression level of IL-4 increased by 24.78% and 25.43% respectively (<0.01). In addition, the serum concentrations of interleukin-6, immunoglobulin G, and immunoglobulin M in the film shed increased by 9.06%, 18.58%, and 21.23%, respectively, compared with the control shed. The serum concentrations of HSP60 and HSP70 decreased by 14.06% and 15.87% during the hot season, respectively (<0.05), compared with the control shed, and the expression level of HSP70 mRNA also decreased (<0.05). However, there was no significant difference in the parameters between the two sheds during the period from September to October (>0.05). In conclusion, the reformed single-steel roof had a significant heat-insulating effect during the period from July to August, and improved the blood physiological indicators, antioxidant and immune properties of growing dairy cows, which would effectively alleviate heat stress of cows, and improved its lactation performance after calving.

temperature; cows; humidity; cowsheds; antioxidant property; immune property

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.023

S823

A

1002-6819(2022)-17-0214-10

趙俐辰，趙心念，馮曼，等. 反光膜對舍內溫熱環境及青年奶牛血液生化指標的影響[J]. 農業工程學報，2022，38(17)：214-223.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.023 http://www.tcsae.org

Zhao Lichen, Zhao Xinnian, Feng Man, et al. Effects of reflective film on the thermal environment in shed and blood biochemical parameter of growing dairy cows[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(17): 214-223. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.17.023 http://www.tcsae.org

2022-07-27

2022-08-30

河北省現代農業產業技術體系奶牛創新團隊建設項目（HBCT2018120202）；河北省奶業振興重大技術創新專項項目（19226632D）

趙俐辰，研究方向為動物營養與環境工程。

高玉紅，博士，教授，研究方向為畜禽環境控制和環境工程。Email：gyhsxs0209@126.com

中國工程學會會員：高玉紅（中國農業工程學會畜牧工程分會理事：E040800011M）