基于紅外設備的母豬發情狀態下體溫變化研究

秦永孝，王玉梁，高雪峰，彌世榮，邱小田，張　勤，丁向東*

(1.中國農業大學動物科學技術學院，農業部動物遺傳育種與繁殖重點實驗室，國家畜禽育種工程實驗室，北京 100193；2.全國畜牧總站，北京 100125)

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基于紅外設備的母豬發情狀態下體溫變化研究

秦永孝1，王玉梁1，高雪峰1，彌世榮1，邱小田2，張勤1，丁向東1*

(1.中國農業大學動物科學技術學院，農業部動物遺傳育種與繁殖重點實驗室，國家畜禽育種工程實驗室，北京 100193；2.全國畜牧總站，北京 100125)

摘要：旨在通過紅外測溫設備與常規電子溫度計研究母豬發情前后體表溫度和直腸溫度的變化及環境風速、濕度和溫度對其影響，為實現母豬發情鑒定的智能化提供依據。本研究選取杜洛克、長白、大白純繁經產母豬共150頭，分成5個批次，對其配種前后10個時間點直腸溫度和體表溫度進行測定。結果表明：1)5～30 cm，紅外測溫設備不同距離下體溫測定結果差異不顯著(P<0.05)；2)不同部位紅外測溫結果差異顯著，背部是理想的測溫部位；3)母豬發情時直腸溫度升高，配種時達到最高，而配種后直腸溫度則顯著降低(P<0.05)，體表溫度也是在配種時達到最高；4)發情狀態能夠顯著影響直腸溫度和體表溫度(P<0.05)，測定時間對直腸溫度和體表溫度沒有顯著影響，當環境溫度、風速和濕度控制在適當范圍，對直腸溫度和體表溫度變化影響不明顯，反之，則影響顯著。

關鍵詞：發情；直腸溫度；體表溫度；環境因素；紅外測溫儀

隨著養豬業的快速發展，集約化、精細化、智能化的生產管理越來越成為養殖業發展的必需。體溫作為反映豬生理狀態的一項重要指標，體溫的變化將直接反映動物體內的生理狀況，因此通過豬的體溫變化實現對豬智能監控成畜牧工作者研究的熱點之一。I.C.De Jong等[1]應用DSI動物生理參數無線遙測系統研究育成豬混群前后的體溫、心率的變化，表明體內溫度能充分反映豬的生理應激反應。用水銀溫度計測定豬直腸溫度的傳統方法，由于測定時間長且容易破碎，并不適用于現代養殖業。隨著信息技術發展，基于物體熱輻射而研發的紅外測溫儀、紅外熱成像技術因其測定方便、快捷、無交叉污染等特點已在國外廣泛使用，國內也有少量研究[2]。高利波等[3]利用紅外線體溫儀對生豬屠宰前進行體溫篩檢，紅外體溫儀與水銀溫度計結果符合率為93.11%。柏廣宇等[4]利用紅外溫度傳感器與無線網絡對母豬體溫進行實時監測。大量研究表明，一定范圍，不同距離的紅外測溫結果無顯著差異[5-8]，這將加大紅外測溫的便利性。

母豬的發情鑒定一直是種豬生產場的一個工作重點。常見的母豬發情鑒定方法分為外部觀察法、陰道黏膜黏液檢查法、靜立反射檢查法、公豬試情法[9]，但以上方法存在耗時長、耗力大且很難鑒定隱性發情問題。隨著養殖規模的日益擴大、勞動力成本上升對養豬生產帶來了挑戰，信息技術將在豬場生產管理中的作用越來越重要。汪開英等[10]應用紅外傳感器對母豬發情進行鑒定，結果表明，該系統的準確率較人工觀察法有明顯提高。但該方法仍然沒有實現對發情鑒定的自能化和數字化，不能實現數字化監測。S.C.Scolari等[11]利用紅外熱成像技術檢測母豬發情周期中外陰部體表溫度和臀部溫度的變化，發現母豬發情開始陰門溫度顯著升高，排卵前顯著降低，由此提出了根據陰部溫度的變化來進行發情判斷的可能。V.G.Sim?es等[12]利用紅外熱成像技術來研究母豬發情前與發情期的外陰部溫度與排卵之間的關系，發現母豬發情前外陰部溫度開始升高，達到峰值后逐漸降低，發情后6～12 h達到最低，而發情前后臀部溫度差異不顯著，并提出根據陰部溫度來判斷排卵時間具有一定的可行性。而紅外熱成像技術對外界溫度、濕度、風速和測定時母豬站立姿勢、位置等因素較敏感[13]。了解外界環境因素(溫度、濕度、風速)對母豬紅外測溫的影響，從而更好地校正環境因素，對準確判斷母豬發情具有重要意義。

1材料與方法

1.1材料

選取北京六馬養豬科技有限公司房山核心場，2014年7月13日-8月11日斷奶的杜洛克、長白、大白純繁經產母豬共150頭。每批次30頭，同批次母豬統一產后21日斷奶，限喂欄中飼養。飼養管理按六馬養豬科技有限公司空懷母豬飼養管理規定進行，豬舍采用水簾負壓通風降溫系統，試驗期間環境溫度為22～28 ℃，環境相對濕度30%～80%，風速保持在0.0～1.5 m·s-1，整個過程中豬舍內的平均溫度、平均相對濕度和平均風速分別保持25.6 ℃、56%和0.6 m·s-1，基本符合母豬對環境的要求。

對試驗母豬分別測定直腸溫度和體表溫度。直腸溫度測定采用倍爾康公司生產的DT001型電子體溫計(Berrcom，精度：((36～39)±0.1)℃，(<36或>(39±0.2)℃)，體表溫度利用紅外測溫儀(FLUKE 561，±0.5%讀數或±1 ℃)。采用KANOMAX手持式熱式風速儀6004型(0.1～20.0 m·s-1，精度：±(顯示值5%+0.1)m·s-1)測定環境風速，并利用豬場已有的溫濕度儀記錄豬舍的環境溫度和相對濕度。

1.2方法

1.2.1體溫測定和發情鑒定

1.2.1.1測定時間：母豬斷奶當天為時間基點(第0 天)，對母豬從斷奶后第3天～配種后第2天進行持續體溫測定。在試驗測定期間，每天上午9：30-10：30、下午16：30-17：30對試驗母豬進行體溫測量，并記錄測量時的風速、濕度與溫度，測量時盡可能減少引起母豬應激反應。

1.2.1.2體表溫度測定：按紅外測溫儀操作使用說明進行。選取1頭空懷母豬的背部和耳部兩處，利用紅外測溫儀在距離體表0(緊貼皮膚)、5、10、15、20、30、40、50 cm時分別對同一部位進行6次測量，記錄測量結果，判斷不同距離對紅外體溫測定的影響。

根據不同距離對紅外測溫儀測定結果的影響，選取合適的測定距離(15～20 cm)對后期試驗母豬的背部(肩胛處)、臀部(尾根左側20～25 cm處)、腹部(脊椎胸腰段結合部，距背中線20 cm左右處)進行體表溫度測定，同一部位3次重復。1.2.1.3直腸溫度測定：將電子體溫計插入空懷母豬直腸5～6 cm，待其發出嗡鳴聲拔出，記錄其顯示值。1.2.1.4發情鑒定：選取一頭2～3歲的杜洛克種公豬進行試情，由經驗豐富的飼養員對母豬進行壓背試驗。每天08：00-09：00和18：00-18：30查情兩次。如果母豬出現靜立反應且外陰紅腫、陰道黏膜出現黏液則判定其發情，并將發情鑒定后約2 h作為發情點。母豬經發情鑒定后8～10 h(約為發情點后6 h)進行第1次人工授精，并將此時定義為配種點。然而在實際生產中，該種豬場母豬發情集中于上午，故整個試驗期間的母豬群均為上午判斷是否發情，而下午進行配種。

1.2.1.5母豬發情時間：將母豬配種時的發情狀態記為0 h，依監測時間點的先后順序將試驗母豬發情狀態分為10個時間點，分別為-54、-48、-30、-24、-6 h(本研究中又稱作發情點)(-表示配種前)、0、18、24、42、48 h(配種后)。

1.2.2數據分析本試驗共記錄經產母豬150頭，約700條體溫數據，剔除流產、返情和28 d B超妊檢陰性等豬只后，利用四分位檢驗法[20]剔除各發情時間點直腸溫度為異常值的個體數據，最后得到56頭，441條配種前后直腸溫度和體表溫度數據。將豬舍環境溫度、相對濕度和環境風速按表1進行分類劃分，并利用 SAS9.3(SAS Inst.Inc.，Cary，NC)進行分析。

1.2.2.1距離對紅外測溫結果影響：利用SAS軟件中的ANOVA(Analysis of variance)過程，對紅外測溫儀在不同距離下測定的兩組(耳部和背部)數據進行單因子(距離)方差分析，并進行DUNCAN多重檢驗。

1.2.2.2不同部位對紅外測溫結果影響：通過SAS中的MEANS過程，對剔除異常值后的3組(背部、腹部、臀部)體表數據進行背部與臀部、背部與腹部、腹部與臀部之間的配對t檢驗，了解不同測定部位對紅外測溫儀的影響。

1.2.2.3直腸溫度與體表溫度影響因素分析模型：將環境因素(溫度、濕度、風速)、發情狀態和測定時間作為固定效應，利用GLM(General linear model)模型對直腸溫度和體表溫度分別進行多因素方差分析，模型：

-54,-48,-30,-24,-6,0,18,24,42,48；

k=1,2,3,4;j=1,2,3;z=1,2,3

式中：yikjz為第i發情時間點,第k個環境溫度水平，第j個相對濕度水平和第z個風速水平組合的母豬直腸溫度(或者體表溫度)觀測值；ESi為第i個時間點的發情狀態效應；Ak為環境溫度的第k個水平效應；Bj為環境相對濕度的第j個水平效應；Cz為環境溫度的第z個水平效應；eijkz為隨機誤差，并假設所有的eijkz都服從相同的正態分布N(0，δ2)，且彼此獨立。另外直腸溫度和體表溫度分析都對顯著性因素進行DUNCAN多重檢驗。

表1豬舍環境因素的分類

Table 1Classification of pigpen environmental factors

數值范圍表示分類劃分區間；字母及其標號代表不同的分類組別The range of values represents the class division interval，but the letters and numbers represent the different levels

2結果

2.1 紅外測溫儀不同距離比較

對兩組不同距離(0、5、10、15、20、30、40、50 cm)的紅外測定結果進行方差分析，其結果見表2。從表2中可以看出，無論是測定背部還是耳部，紅外測溫儀在距離5、10、15、20、30 cm體溫測定結果差異都不顯著(P>0.05)，結果比較穩定，而隨著距離增加，紅外測定差異加大，當貼緊皮膚時，耳部體表溫度顯著升高。考慮到操作的方便，后期試驗采用測定距離15～20 cm。

2.2紅外測溫儀不同測定部位體表溫度測定比較

不同測定部位的紅外測定體表溫度進行配對t檢驗發現，試驗中選取的背部、腹部、臀部體表溫度均差異顯著(P<0.001)(表3)，說明不同測定部位對紅外設備體表溫度測定有影響?？紤]到實際應用中紅外設備的放置和測定時盡可能減少引起母豬產生應激，后期試驗選擇背部(肩胛處靠尾部)進行體表溫度測定。

表2不同距離下紅外測溫儀體表溫度測定比較(n=6)(Mean±SD)Table 2Surface temperatures measured in different distances by infrared thermometer (n=6)(Mean±SD)

同行數據所標大寫字母相異表示差異顯著(P<0.05)，字母相同表示差異不顯著(P>0.05)，下同

Different letters in the same line means significant difference between the treatments (P<0.05)，same letter in the same line means not significant difference between treatments (P>0.05).The same as below

2.3直腸溫度影響因素分析

表4列出了環境因素對直腸溫度的影響，發情狀態對空懷母豬有極顯著的影響(P<0.000 1)，相對濕度在20%～80%對直腸溫度也有顯著影響(P<0.05)，而溫度、風速、測定時間在設定的范圍內對直腸溫度沒有顯著影響。在適宜的溫度和風速下，濕度對家畜的散熱幾乎沒有影響，但高溫高濕、低溫高濕以及低濕環境都對家畜的健康有嚴重的影響[19]。

對不同發情狀態和濕度下母豬直腸溫度進一步研究(圖 1)，發現母豬發情和配種時直腸溫度有升高趨勢，且在配種時溫度達到最高((38.8±0.3)℃，56頭的平均值)，但并沒有呈現差異顯著(P>0.05)。配種后母豬直腸溫度顯著下降(P<0.05)，在配種后42 h達到最低值((38.3±0.2)℃，54頭的平均值)，然后有所回升，與配種前54 h持平。

環境濕度對直腸溫度影響的進一步研究發現，雖然試驗設定的3個相對濕度水平下，母豬直腸溫度平均數相差不大，但處理組B1(20%～40%，(38.7±0.3)℃)與B2(40%～60%，(38.5±0.3)℃)、B3(60%～80%，(38.6±0.3)℃)之間仍表現出差異顯著(P<0.05)，而B2與B3之間差異不顯著(P>0.05)(圖表略)，說明在本試驗中母豬對濕度還是比較敏感的。

表3不同部位紅外測溫儀體表溫度測定比較(n=441)

Table 3Surface temperatures measured in different body positions by infrared thermometer(n=441)

1指兩個不同部位配對差異均值

1refers to the mean of temperature differences between 2 paired locations

表4空懷母豬直腸溫度影響因素方差分析結果(n=441)

Table 4The ANOVA results of rectal temperature of open sows (n=441)

2.4體表溫度影響因素分析

表5中列出了發情狀態、環境因素和測定時間對體表溫度的影響。結果表明，環境風速和測定時間對背部體表溫度影響不顯著(P>0.05)，環境濕度、溫度都對體表溫度有極限顯著的影響(P<0.01)。同直腸溫度一樣，母豬發情狀態仍然極顯著影響其體表溫度，體表溫度也在配種時達到最高，然后下降(圖2)。

環境溫度和濕度對體表溫度影響的進一步研究中發現(表6)，環境溫度24～28 ℃，體表溫度變化無差異，低于24 ℃或高于28 ℃則對體表溫度產生顯著影響，并且環境溫度越高，體表溫度也越高。3個環境相對濕度水平下，環境濕度在40%～60%時，背部體表溫度顯著低于其他兩個處理(P<0.05)。

表5背部體表溫度影響因素方差分析結果(n=441)

Table 5The ANOVA results of back surface temperature factors(n=441)

表6不同環境溫度和相對濕度水平下背部體表溫度(n=441)

Table 6The back surface temperature in different levels of temperature and humidity (n=441)

同行數據所標字母相異表示差異顯著(P<0.05)，字母相同表示差異不顯著(P>0.05)

Different letters in the same row means significant difference between the treatments (P<0.05)，same letter in the same row means not significant difference between treatments (P>0.05)

3討論

本研究表明，一定測定距離范圍內，紅外測溫設備測定結果比較穩定，距離范圍也與使用的紅外設備有關。相關研究也得到類似結果[5-6，8]。本研究同時也表明不同測定部位對體表溫度有顯著影響，為保證測定的一致性，后期紅外測溫設備安裝放置時應能保證測定豬的同一部位。相比較其他部位，背部可測部位面積多，容易被紅外探頭捕獲，是較理想的測定部位。研究中固定選取肩胛部作為背部測定點，而在實際生產中這是不易做到的。邵東東等[8]研究發現，背部不同部位體表溫度沒有顯著差異，這使得紅外測溫設備可以更容易使用。

對恒溫動物而言，直腸溫度正常情況下保持恒定，變化幅度一般不會超過0.5 ℃，如發生劇烈變化則極有可能由疾病、外界環境突變等因素引起[14]。本研究結果證明了這一觀點，發情前后會引起母豬明顯的生理變化，這會反映在母豬體溫波動上。同樣，環境因素也會影響豬體溫變化，由于本研究所在的試驗豬場處于生產環境風速和溫度相對舒適，母豬直腸溫度幾乎不發生明顯變化。另外，該試驗同時處于盛夏，高濕悶熱，所以當環境濕度升高時會造成母豬體溫差異顯著。汪開英等[15]發現環境溫度對豬的體溫和心率影響極顯著，環境濕度對豬體溫影響顯著，對心率影響不顯著，與本研究結果基本相同。本研究發現，母豬發情時直腸溫度升高(P>0.05)，配種后直腸溫度顯著下降(P<0.05)，與文獻[11-12]利用紅外熱成像技術研究母豬發情時陰部溫度時的結論一致。其原因主要為母豬發情過程中，血漿中雌激素上升，代謝加快，導致血管舒張，增加子宮和生殖系統的相關結構血液循環，從而導致母豬整體體溫升高，而配種后(排卵后)，雌激素水平下降，血液循環變慢，體溫下降。這可以從本試驗母豬不同發情時間點的直腸溫度變化趨勢中反映出，同樣豬體表溫度也具有如此趨勢。因此，通過對母豬體表溫度或直腸溫度的變化監控，能夠初步判斷母豬是否發情或者受到劇烈刺激。

相比直腸溫度，體表溫度更易受環境因素影響。也有報道提出環境溫度、環境濕度與豬體表溫度存在顯著相關[16-18]。但如果能將這些因素控制在一定范圍內，就像本試驗中的環境風速那樣，則不會引起豬體溫大的變化。隨著現代養殖技術的快速發展，人們能夠輕易通過各種設備將豬舍內的溫度和風速保持在恒定范圍內，但保持豬舍內的濕度處于某個恒定范圍并不是件容易的事。如夏季養殖過程中，人們通過濕簾降溫的同時，卻在一定程度上增加了豬舍內的濕度，而降低濕度又意味著需要增加通風，但炎熱而又干燥的室外空氣又將增加豬舍內的溫度，并不能夠使豬處于相對穩定而又適宜的環境。冬季生產中，在通過供暖和減少通風(關窗、關閉風機)提升豬舍內溫度的同時，卻不可避免的引起舍內空氣濕度增加和空氣質量變差，這些因素都將大大的加大養殖的難度。所以養豬生產過程中，處理好風速、濕度和溫度的相互關系，保持豬舍內適宜的環境，將在一定程度上保證養殖效益。

本研究探討了紅外設備對豬發情時體溫監控的可行性，但如何能夠通過體表溫度準確預測直腸溫度，還需進一步研究。由于兩者受各環境因素程度不一，找到合適方法對環境因素加以校正，從而建立體表溫度與直腸溫度的線性或非線性關系；或者通過持續記錄每頭豬的體表溫度，同時收集環境溫度、濕度和風速等信息，綜合分析后獲得每頭豬的體表溫度變化曲線，從而初步實現體溫異常豬只的判斷。

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(編輯程金華)

Temperature Changes during Estrus in Swine Was Studied by Infrared Temperature Measurement Device

QIN Yong-xiao1，WANG Yu-liang1，GAO Xue-feng1，MI Shi-rong1，QIU Xiao-tian2，ZHANG Qin1，DING Xiang-dong1*

(1.KeyLaboratoryofAnimalGenetics，BreedingandReproduction，MinistryofAgriculture，NationalEngineeringLaboratoryforAnimalBreeding，CollegeofAnimalScienceandTechnology，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100193，China；2.TheNationalAnimalHusbandryStation，Beijing100125，China)

Key words:estrus; rectal temperature; surface temperature; environmental factor; infrared thermometer

Abstract:This study aimed to investigate the change of rectal and surface temperature of sows during estrus, the temperature was separately measured by infrared temperature measurement device and conventional electronic thermometer. In addition, the effects of ambient temperature, wind speed and relative humidity were studied as well. A total of 150 sows selected from Duroc, Landrace and Large White, were splited into 5 batches, for each sow, its rectal temperature and surface temperature at 10 time points of mating were measured. Our results showed that：1)Within a distance range of 5-30 cm, surface temperatures were not affected by the distance of infrared device with sow; 2)Surface temperature measured at different body parts were significantly different (P<0.05), and the back of pig was an ideal position for measurement of body temperature; 3)The rectal temperature increased with estrus starting, then reached a peak at mating, thereafter decreased significantly (P<0.05), the surface temperature also reached highest during mating; 4) Estrus significantly influenced rectal temperature and surface temperature (P<0.05), and the measurement time did not take effect on them. Within the appropriate range, the ambient temperature, wind speed and relative humidity had rare influence on rectal and surface temperature, but not vice versa.

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.01.012

收稿日期：2015-03-30

基金項目：國家科技計劃課題(2012AA101905-01)；國家生豬產業技術體系(CAR-36)；北京市科技計劃(D15110004615004)

作者簡介：秦永孝(1993-)，男，重慶人，碩士生，主要從事動物遺傳育種研究，E-mail：qinyx@cau.edu.cn *通信作者：丁向東，副教授.E-mail：xding@cau.edu.cn

中圖分類號：S828.2

文獻標志碼：A

文章編號:0366-6964(2016)01-0085-07