夏季不同類型牛舍對泌乳中期奶牛熱應激和生產性能的影響

楊敏，李亞南，田雨，連紅， 李蓮*

(1. 南京農業大學動物科技學院，江蘇 南京 210095；2. 南京衛崗乳業有限公司，江蘇 南京 210014)

奶牛熱應激是指奶牛機體釋放到環境的熱量與機體產生的熱量處于負平衡狀態時發生的非特異性應答反應[1]。夏季高溫高濕環境下，奶牛的熱應激反應會造成體溫升高、采食量下降，從而影響奶牛的生產和繁殖性能。研究表明，奶牛發生熱應激還會影響乳成分，降低乳品質，給奶牛養殖業造成較大經濟損失[2]。我國飼養的奶牛以荷斯坦奶牛為主，該品種牛怕熱耐寒、體型大、單位體積的散熱面積小，夏季高溫環境可引起奶牛發生熱應激。在我國南方地區夏季高溫高濕的氣候條件，非常不利于奶牛生產性能的發揮[3]。目前，為了降低熱應激對奶牛造成的影響，有效防控奶牛熱應激的發生，實際生產中對熱應激的防控主要是通過物理降溫并輔助營養調控的方式來實現[4]。

牛舍是奶牛活動和生產的主要場所，牛舍的環境會直接或間接影響奶牛的生產和繁殖性能。實際生產中，通過對牛舍小環境的調控，可以減少夏季高溫高濕環境下奶牛的熱應激水平。在南方地區散欄式飼養的牛場中，最普遍的牛舍為開放式牛舍，其采用的物理降溫模式多為噴淋+風扇或噴淋+噴霧+風扇模式。目前，國內牛場已在上述模式的基礎上形成了以負壓風機+噴淋基礎的“隧道式通風系統”，該系統適用于全封閉牛舍，也稱恒溫牛舍系統[5]。為了解夏季熱應激期間不同牛舍環境對奶牛生產性能的影響，本研究分析了開放式牛舍與全封閉式牛舍中奶牛生產性能的差異，為提高夏季奶牛產奶量和舒適度提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗場地及飼養管理

試驗于江蘇省宿遷市泗洪縣某規模化奶牛場進行，該地區基本氣候特點為：冬冷夏熱、雨熱同季、雨量充沛、降水集中、梅雨顯著、光熱充足。試驗時間為2019年5—10月。選擇奶牛場的開放式牛舍和全封閉式牛舍各1棟，均為東西走向，開放式牛舍為典型的鐘樓式設計，四面均開放，舍內裝有風扇及噴淋系統等降溫措施；封閉式牛舍為所有門窗均封閉，舍內采用負壓風機及噴淋系統對舍內環境進行調控。牛舍長120 m、寬70 m。開放式牛舍中存欄550頭，封閉式牛舍存欄600頭，均為中國荷斯坦奶牛。

選擇上述牛舍中胎次為2～3胎、泌乳中期(100～200 d)的奶牛作為研究對象，均采用散欄式飼養、全混合日糧(TMR)飼喂、自動刮糞板清理糞污。

1.2 環境指標測定

試驗期間，將自動的溫濕度采集系統(南京豐盾開發，其中包含溫濕度測定儀、數據采集處理系統及傳輸系統) 安置于牛舍兩端和中部距離地面 1.5 m處，每日9：00、12：00、15：00、18：00、21：00分別采集2棟牛舍舍內的溫濕度數據，并計算溫濕度指數(THI)，以此用來作為判定奶牛熱應激程度的依據。當THI小于72時，奶牛無應激發生；當THI大于72時，動物處于熱應激；當THI在73～78時，奶牛處于輕度熱應激；當THI在79～89時，奶牛處于中度熱應激；當THI達到90時，奶牛處于嚴重熱應激[6]。 其中，THI計算公式為：THI=0.72(Tdb+Twb) +40.6，公式中，Tdb和Twb分別指干、濕球溫度(℃)。干球溫度為空氣溫度。

1.3 泌乳奶牛直腸溫度測量

試驗期間，每日15：00分別在開放式牛舍和全封閉式牛舍的泌乳奶牛中各隨機挑選12頭，由奶牛場工作人員采用獸用直腸溫度計來測量其直腸溫度作為奶牛的體溫數據。

1.4 乳成分測定

試驗期間，每半月測定每頭牛的產奶量。奶樣采集方法如下：采用特制的加有防腐劑的專用采樣瓶采集不同類型牛舍中奶牛的奶樣，每頭牛的采樣量為不少于40 mL，分早、晚2次取樣并按6∶4比例取樣到采樣瓶，采樣完成時確保采樣瓶中的防腐劑完全溶解并與乳樣混合均勻并立即將奶樣保存于低溫環境中。采樣當天送至江蘇省奶牛生產性能測定中心，使用福斯乳成分及體細胞分析儀對奶樣進行測定。檢測指標包括：乳脂率、乳蛋白、總固體、非脂固體物、乳糖、尿素氮和體細胞數(SCC)。

1.5 數據篩選與分析

1.5.1 THI數據統計

取每日溫濕度自動采集系統采取的5個時間點的溫濕度數據計算各牛舍的日溫濕指數，并每月以周為單位使用 Excel 2007 求平均值和標準差，試驗結果以“平均數±標準差”表示，并繪制變化曲線。利用 SPSS 13. 0軟件中的One-way ANOVA 對奶牛直腸溫度進行單因素方差分析，P<0.05和P<0.01分別為差異顯著和差異極顯著。

1.5.2 產奶量及乳成分數據統計

產奶量與乳成分數據均選取自泌乳中期的奶牛，由于試驗期較長，故整個牛群個體是動態變化的。即在試驗初期列入統計的奶牛個體，在試驗后期由于不處于泌乳中期則不列入統計，但有后續個體補充使牛群個體數始終維持在150頭左右。利用 SPSS 13.0軟件中的One-way ANOVA對產奶量、能量矯正乳(energy corrected milk，ECM)、脂肪矯正乳(fat corrected milk，FCM)及乳成分指標進行單因素方差分析，P<0.05 和P<0.01分別為差異顯著和差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同類型牛舍環境THI指數的變化

THI是衡量奶牛熱應激程度的有效指標，由圖1可以看出，開放式牛舍和全封閉式牛舍在5月份和10月份的溫濕指數基本持平且處于較低水平，而在6—9月份，開放式牛舍和全封閉式牛舍的THI指數升高，但開放式牛舍的THI指數明顯高于全封閉式牛舍，尤其在8月份達到了最高。而封閉式牛舍由于受外界環境影響相對較小，同時配備了負壓通風系統，THI指數最高值為74.1，最低為71.01，總體趨勢處于熱應激臨界狀態。

圖1 不同類型牛舍THI變化曲線

2.2 不同類型牛舍中奶牛直腸溫度的差異

不同泌乳牛舍奶牛直腸溫度如表1所示。在5月和10月，不同牛舍奶牛的直腸溫度無顯著差異；在6月和9月，開放式牛舍奶牛的直腸體溫顯著高于封閉式牛舍(P<0.05)；而在7月和8月，開放式牛舍奶牛的直腸體溫極顯著高于封閉式牛舍(P<0.01)。

表1 不同類型牛舍泌乳奶牛直腸溫度比較(n=8) ℃

2.3 不同類型牛舍中奶牛產奶量及乳成分的差異

由圖2可知，開放式牛舍和全封閉式牛舍奶牛在5—10月份的產奶量變化情況。2棟牛舍中泌乳中期奶牛產奶量均呈現先下降再上升的趨勢，8月產奶量下降到最低點，且從9月份開始逐漸增加。開放式牛舍泌乳奶牛的產奶量與全封閉牛舍無顯著差異(P>0.05)，但從產奶量變化曲線還可以看出，與開放式牛舍相比，全封閉牛舍的產奶量波動較小，產奶量較為穩定，受熱應激的影響小。

圖2 不同類型牛舍奶牛產奶量變化曲線

由圖3可知，2棟牛舍在5—10月期間，能量矯正乳產量均呈現先下降后上升的趨勢，且在8月降到最低。而在7月和8月，全封閉式牛舍的能量矯正乳產量極顯著高于開放式牛舍(P<0.01)。

圖3 不同類型牛舍奶牛的能量矯正乳產量變化曲線

由圖4可知，2棟牛舍在5—10月期間，脂肪矯正乳均呈現先下降后上升的趨勢，且8月乳產量降到最低。而在7月和8月，全封閉式牛舍的脂肪矯正乳產量極顯著高于開放式牛舍(P<0.01)。

圖4 不同類型牛舍奶牛的脂肪矯正乳產量變化曲線

由表2可知，開放式牛舍與全封閉牛舍中泌乳奶牛的乳脂率、乳蛋白率和乳尿素氮含量差異均不顯著(P>0.05)；在7—9月期間，開放式牛舍泌乳奶牛的體細胞數顯著高于全封閉牛舍(P<0.05)，且全封閉式牛泌乳奶牛的乳糖率在7—9月顯著高于開放式牛舍(P<0.05)。

表2 不同類型牛舍泌乳奶牛乳成分比較

3 討論

3.1 不同類型牛舍內溫熱環境分析

牛舍內的溫熱環境受舍外氣溫的影響，也受舍內奶牛機體散熱、通風散熱等的影響。而THI是用來描述奶牛所處的環境條件，作為評價熱應激對奶牛生產性能和生理生化影響的一個指標[7]。

開放式牛舍由于缺少圍欄結構對外界輻射熱量的阻隔作用，受環境溫度影響較大，尤其是在高溫高熱氣候條件下，外界熱量高于奶牛自身散熱能力。本研究表明，在5—10月期間，舍內THI指數波動較大，波動區間為63.18～87.68。開放式牛舍的奶牛在6月和9月時處于輕度熱應激，而在7月和8月時處于中度熱應激，且在8月份時THI指數達到最高值。綜上，雖然開放式牛舍為減緩高溫對奶牛的影響，安裝了風扇和噴淋系統進行降溫，但由于開放式牛舍受外界環境影響大，尤其在高濕的條件下，水分蒸發散熱降溫效果不佳，所以奶牛在某一階段仍處于熱應激狀態。

全封閉式牛舍由于處于相對封閉的狀態，保溫性能好，減少了舍內和舍外的熱量交換，在舍內噴淋系統和負壓風機的作用下，受外界溫度影響小，從而維持舍內溫濕度的相對穩定[8]。本研究發現，全封閉式牛舍中THI指數波動較為平穩，始終維持在72.18左右，奶牛處于熱應激臨界狀態。因此，與開放式牛舍相比，全封閉式牛舍內的溫濕指數受外界高溫的影響更小，波動更為平穩，且奶牛熱應激程度更輕，更能滿足在夏季熱應激期間奶牛對牛舍環境的需要。

3.2 不同環境溫度對奶牛直腸溫度的影響

奶牛的直腸溫度變化可以反映奶牛對溫熱環境的調節能力，當環境溫度過高時，THI升高，奶牛機體的平衡發生紊亂，從而產生非特異性應答反應，最終導致奶牛直腸溫度升高。安代志[9]研究表明，奶牛的直腸溫度隨著THI的升高而上升。在溫度較高而濕度較低的情況下，奶牛可以通過出汗和喘氣來有效地散失體內多余的熱量；而在高溫高濕的環境下，奶牛的這種散熱能力水平下降，荷斯坦奶牛的直腸溫度受到環境THI的顯著影響。本研究表明，開放式牛舍和全封閉式牛舍中奶牛的直腸體溫在5—10月期間呈先上升再下降的趨勢，且都在8月份達到最高值。開放式牛舍內奶牛在7、8、9這3個月份的直腸溫度均超過39.3 ℃，進入熱應激狀態，且顯著性高于全封閉式牛舍奶牛的直腸體溫，而全封閉式牛舍奶牛在7月份體溫處于39.3 ℃的臨界值，僅在8月份時體溫超過39.3 ℃。由此說明，全封閉牛舍內的溫熱環境能更好滿足奶牛對環境的需求，使奶牛保持自身的代謝穩定。本試驗發現奶牛直腸溫度與THI指數的變化趨勢呈正相關，這與安代志[9]的結果一致，說明THI指數與直腸溫度分別作為評價熱應激的指標具有一定的參考性。

3.3 不同類型牛舍對奶牛產奶性能的影響

大量研究表明，夏季高溫熱應激損傷對奶牛生產性能的影響主要體現在奶牛的產奶量、干物質采食量、乳品質以及繁殖功能等方面[10]。林代俊[11]研究表明，造成泌乳奶牛在夏季高溫熱應激下產量奶下降的2個原因為奶牛采食量的下降和高溫熱應激抑制了甲狀腺的功能。研究表明，全封閉式牛舍中奶牛產奶量高于開放式牛舍，這表明通過對牛舍小環境的調控可減緩熱應激[12]。本試驗結果表明，開放式牛舍和全封閉式牛舍中奶牛產奶量都呈現先下降后上升趨勢，且與開放式牛舍相比，全封閉式牛舍中奶牛產奶量的波動趨勢較小，這說明在夏季熱應激下，全封閉式牛舍中奶牛產奶性能受外界高溫影響較小。

已有研究表明，THI高低與產奶量密切相關。Tao等[13]研究發現，熱應激(THI=78.3)會對分娩前奶牛的乳腺發育造成損害，降低奶牛乳腺細胞增殖速度，從而導致奶牛產奶量降低。本試驗結果表明，奶牛的產奶量與舍內THI指數呈負相關。當THI指數低于68時，即奶牛未處于熱應激狀態時，2棟牛舍內奶牛產奶量均在較高水平；而當THI指數大于70時，開放式牛舍隨著舍內THI指數的升高而產奶量降低，全封閉式牛舍舍內THI指數相對穩定且產奶量也維持相對穩定。這與薛白等[14]的研究結論相似，即THI指數每升高1個單位，產奶量就會下降0.4 kg。因此，本試驗結果進一步說明了夏季高溫季節牛舍內的環境溫度是制約奶牛產奶量高低的重要因素，且全封閉式牛舍對奶牛產奶量下降的影響小于開放式牛舍。

3.4 不同類型牛舍對奶牛乳品質的影響

影響奶牛生產效益的因素除了產奶量外，乳品質也是一個主要因素[15]。SSC是反映奶牛乳房和牛奶品質健康狀況的直觀指標，SSC受多種因素的影響，如：奶牛胎次、遺傳種質資源、飼養管理因素、環境因素等[16-17]。佟曉林[18]指出，高溫高濕季節有利于病原菌的增長，抑制機體的免疫功能，誘發乳房炎進而增加乳中體細胞數量。本試驗結果表明，7—9月份期間，兩類牛舍奶牛體細胞數均有升高趨勢，且開放式牛舍中奶牛的體細胞數均顯著高于全封閉式牛舍。李悅等[17]研究發現，奶牛乳中體細胞數與乳糖含量呈負相關，體細胞數升高會使乳糖率下降。本試驗結果也表明7—9月份期間，開放式牛舍奶牛乳中的乳糖含量顯著低于全封閉式牛舍。

4 結論

在夏季高溫季節里，開放式牛舍采取風扇聯合噴淋系統的降溫措施，雖然在一定程度上能緩解熱應激對奶牛生產性能的影響，但其效果不如全封閉式牛舍顯著，而且全封閉式牛舍內的泌乳牛未出現因持續性的高溫而導致持續性奶產量下降的問題，且牛奶中體細胞數低。因此，對有經濟條件的大型牧場來說，采取全封閉式牛舍結合風機和噴淋系統對緩解奶牛熱應激效果更好。當然由于全封閉牛舍造價高能耗大，所以在實際生產中養殖企業可結合當地情況選擇適合自身條件的牛舍。