北京地区夏季奶牛直肠温度及其对产奶量影响初探

徐　伟，赵玉超，曹　露，周　婕，郭　刚，董刚辉，王新宇，李锡智，乔　绿，王雅春*

(1.中国农业大学，北京 100193； 2.北京首农畜牧发展有限公司，北京 100029)



北京地区夏季奶牛直肠温度及其对产奶量影响初探

徐伟1，赵玉超1，曹露1，周婕1，郭刚2，董刚辉2，王新宇2，李锡智2，乔绿2，王雅春1*

(1.中国农业大学，北京 100193； 2.北京首农畜牧发展有限公司，北京 100029)

摘要：本研究旨在通过直肠温度(RT)测定，探究夏季热应激情况下北京地区牛群RT变化规律及其对产奶量的影响。试验实测了2014年7-8月份北京地区3个奶牛场上午、下午奶牛RT、体况评分(BCS)、牛舍内温度，并收集各牛场DHI报告，利用固定模型分析不同场、胎次、泌乳阶段及BCS对RT、测定日产奶量的影响。结果表明：1)803头奶牛的上午、下午RT和日体温差平均值及标准差分别为(38.69±0.45)℃、(38.98±0.50)℃、(0.29±0.53)℃；2)不同场间RT存在差异，泌乳第Ⅰ阶段(1～50 d)的奶牛RT显著高于其他泌乳阶段(P<0.05)，BCS显著影响下午RT(P<0.05)；3)下午RT与BCS平方均对测定日产奶量有显著影响(P<0.05)，下午RT每升高1 ℃，平均日产奶量减少约1.26 kg·头-1。夏季热应激情况下北京地区奶牛RT较高，且下午RT过高可导致测定日产奶量降低。因此，管理人员可通过加强防暑降温措施降低体温，并注意控制体况，着重关注泌乳前期牛；RT可作为奶牛热应激相关研究的指标，并为抗热应激奶牛选育计划提供间接选择信息。

关键词：奶牛；直肠温度(RT)；体况评分(BCS)；产奶量；热应激

荷斯坦牛具有耐寒怕热的特性，其舒适的环境温度为范围5～25 ℃[1]，1971-2014年，奶牛温度应激的相关研究逐年增多，其中奶牛热应激仍是主流研究方向[2]。国内外均有研究表明，热应激情况下，奶牛直肠温度与产奶量呈负相关[3-6]，当环境温度超过上限25～26 ℃时，奶牛受热应激影响，呼吸频率增加，直肠温度升高，生产性能下降[7]。而近年来，北京地区气候呈现明显的暖干特征，2010-2012年较1951-1959年整体温度升高1.93 ℃，而奶牛每年热应激主要发生在5～9月份[8]。奶牛的热应激状态可以通过环境温湿度指数、奶牛呼吸频率和直肠温度来评价。热应激情况下，奶牛个体直肠温度(Rectal temperature，RT)比适宜环境条件下升高(39.55 ℃vs38.83 ℃)，且在1 d之内有较大变化(RT最高41.4 ℃，最低38.7 ℃)[9]。但北京地区热应激情况下，奶牛直肠温度的变化规律以及直肠温度变化对产奶量的影响未见报道。

本研究旨在通过大群测定RT，获得北京地区夏季牛群RT变化规律及其对产奶量的影响，为北方地区奶牛管理提供依据。

1材料与方法

1.1资料来源

数据来自位于北京市东南、西南区域的3个奶牛场，由中国农业大学4名本科生于2014年7月28日-8月14日期间集中测定。3个牛场8月份生产性能测定数据由北京奶牛生产性能测定中心提供。除场3有部分娟姗牛外，3个牛场奶牛品种均为荷斯坦牛，经核查测定群无发病记录。

1.2测定方法

1.2.1直肠温度每天上午07：15-11：00，下午14：15-18：15，对采食时卡上颈夹或者躺卧在卧床上的泌乳母牛用电子体温计(OMRON欧姆龙)测定RT，体温计插入直肠深度约10 cm，停留约10 s后取出读数，精确到0.1 ℃。每个牛群连续测2 d，确保每头牛至少获得一对在同一天内有上下午对照的可用数据。2 d内环境温度状况差异不大(图1)，因此未考虑测定日影响。

日体温差(ΔRT)用下午RT减去上午RT表示。

1.2.2牛舍温度在牛舍内饲料通道中央高约1.5 m处，测定环境温湿度，每次在测定RT开始前、结束后用电子数显温湿度计(KANOMAX KH21)进行2次环境温度测定，并记录测定时间。

1.2.3体况评分参考《奶牛信号》[10]中的体况评分标准，测定前对4名测定人员进行专业训练。测定时两人同时对同一头牛打分，二者相差不大于0.5分时记为有效，否则重评。BCS最终评分取2人评分均值。

1.3数据分析

1.3.1数据整理整合个体数据，剔除：(1)同一天内RT不足两次的个体，RT异常的个体；(2)未经过2人同时评估BCS的个体；(3)DHI报告中胎次错误，无测定日产奶量，泌乳天数大于330 d的个体；(4)阴雨天气当日及次日测定的个体。最终整理得到3个场803头荷斯坦牛数据。

胎次共划分为4个水平，分别是1胎、2胎、3胎、4胎及以上。考虑到奶牛产后子宫恢复时RT本身偏高，泌乳阶段细分为5个阶段：1～50 d(阶段Ⅰ)，51～100 d(阶段Ⅱ)，101～200 d(阶段Ⅲ)，201～300 d(阶段Ⅳ)，301～330 d(阶段Ⅴ)。

考虑到不同品种奶牛对热应激的敏感程度不同，本研究还对场3同一时间内测定的荷斯坦牛和娟姗牛RT数据进行了分组，共选出胎次(1胎)和泌乳阶段(101～200 d)一致的88头牛(其中荷斯坦36头，娟姗52头)进行了品种效应的分析。

1.3.2统计方法采用SAS9.2软件GLM过程/DUNCAN检验(α=0.05)对数据进行分析和多重检验。奶牛直肠温度的影响因子分析采用固定模型1：

Yijkm=μ+Fi+Pj+Sk+Fi*Pj+βBCS+ijkm

式中，Yijkm为奶牛上午、下午直肠温度或日体温差，μ为总体平均，Fi为场效应，Pj为胎次效应，Sk为泌乳阶段效应，Fi*Pj为场与胎次互作效应，BCS为体况评分，β为回归系数，ijkm为随机残差。

奶牛测定日产奶量(简称日奶量)的影响因素分析采用固定模型2：

Yijkm=μ+Fi+Pj+Sk+Pj*Sk+b1ΔRT+b2ΔRT2+b3BCS+b4BCS2+b5RT+ijkm

式中，Yijkm为测定日产奶量，μ，Fi，Pj，和Sk含义同模型1，其中Pj*Sk为胎次与泌乳阶段互作效应；ΔRT、ΔRT2为日体温差的一、二次项，BCS、BCS2为体况评分的一、二次项，RT为下午直肠温度的一次项，b1～b5为回归系数，ijkm为随机残差。

模型1和模型2中因子两两互作不显著的效应已剔除，仅保留显著的互作加入模型进行分析；由于数据有限不考虑三因子互作。

不同品种奶牛直肠温度分析采用固定模型3：

Yij=μ+Bi+βBCS+ij

式中，Yij为奶牛上午/下午直肠温度或日体温差，μ为总体平均，Bi为品种效应，BCS为体况评分，β为回归系数，ij为随机残差。

2结果

图1给出了试验测定期间3个牛场的牛舍内上午和下午环境温度曲线图。场1、场2、场3上午牛舍内平均温度范围分别为26.04～28.48 ℃、29.91～30.06 ℃和26.30～28.21 ℃；下午牛舍内平均温度范围分别为31.16～33.40 ℃、31.50～31.65 ℃和30.83～33.40 ℃。通过曲线可以看出，3个牛场之间甚至同一个牛场之内，上午舍内温度变化较大，相差范围在4 ℃左右，而下午牛舍内温度比较相近，相差约2.5 ℃。

803头荷斯坦牛上午RT平均为(38.69±0.45)℃，下午RT平均为(38.98±0.50)℃，日体温差平均为(0.29±0.53)℃。

8月3日场3因仪器故障缺失一次上午数据记录The morning ambient temperature of the third farm in August 3th was missed due to the unexpected equipment mistake图1　2014年3个奶牛场牛舍内上午、下午环境温度曲线图Fig.1 The morning and afternoon ambient temperature in the barn in 3 dairy farms in 2014

2.1直肠温度与日体温差的关系

日体温差(ΔRT)用下午RT减去上午RT表示。简单线性回归分析显示上午、下午RT与日体温差的一元线性回归方程分别为Y=-0.575X1+22.55(P<0.000 1)，Y=0.658X2-25.38(P<0.000 1)，其中Y为日体温差，X1、X2分别为上午、下午RT。上午和下午RT与日体温差之间的线性关系相反，且日体温差受下午RT影响更大(图2)。

图2　直肠温度与日体温差关系示意图Fig.2 The relationship between rectal temperature and daily temperature difference

2.2场、胎次、泌乳阶段及体况评分对直肠温度的影响

利用模型1分析不同场、胎次、泌乳阶段之间奶牛RT的差异。总体而言，3个因子对奶牛RT存在显著影响(P<0.05)。场与胎次互作效应对上午直肠温度影响显著(P=0.016 2)，但对下午直肠温度和日体温差的影响不显著(P=0.544 0，P=0.392 7)。各因素不同水平的最小二乘均值结果见表1。

表1不同场、胎次、泌乳阶段及体况评分对奶牛直肠温度的影响

Table 1The effect of farm，parity，stage of lactation and body condition score on rectal temperature in cows

项目Item类型(头数)Type(number)上午RT/℃MorningRT下午RT/℃AfternoonRT日体温差/℃RTdifferenceLSMSELSMSELSMSE场1(343)38.58a0.02739.000.0310.41a0.033场Farm场2(163)38.76b0.05838.930.0670.17b0.071场3(297)38.78b0.03838.920.0430.14b0.046胎次Parity1(421)38.70ab0.02538.98b0.0280.280.0302(205)38.74a0.03739.02a0.0420.280.0453(87)38.74ab0.06038.92b0.0690.180.073≥4(90)38.66b0.05838.88b0.0670.220.071阶段StageⅠ(142)38.93a0.03939.19a0.0440.260.047Ⅱ(129)38.62b0.04438.90b0.0500.270.053Ⅲ(239)38.68b0.03538.89b0.0400.210.043Ⅳ(251)38.71b0.03538.94b0.0400.240.042Ⅴ(42)38.60b0.07238.83b0.0820.230.088BCS(回归系数与SE)BCS(CoefficientsofregressionandSE)-0.0510.031-0.0800.035-0.0290.037

RT为直肠温度；LSM为最小二乘均值；SE为标准误；BCS为体况评分。同一因子的同列数据肩标不同表示差异显著(P<0.05)。下表同RT.Rectal temperature；LSM.Least squares means；SE.Standard error；BCS.Body condition score.Under the same factor within a column with different superscript letters differ significantly (P<0.05).The same for the following tables

由表1可知，场1牛群上午RT显著低于场2、3(P<0.05)，下午RT则高于场2、3，但不显著，且场1牛群日体温变化显著大于场2、3，这与场1牛舍内上午环境温度(26.97 ℃)低于场2(29.98 ℃)、场3(27.38 ℃)，而下午环境温度(32.08 ℃)略高于场2(31.58 ℃)、场3(31.55 ℃)的状况相符合。

不同胎次奶牛RT间存在差异，2胎奶牛的下午平均RT显著高于其他所有胎次的奶牛；各泌乳阶段中第Ⅰ阶段RT最高，平均上午高0.22 ℃～0.33 ℃、下午高0.25 ℃～0.36 ℃。不同胎次、不同泌乳阶段间奶牛日体温变化差异不显著。BCS对下午RT有显著影响(P=0.022 1<0.05)。BCS与RT和日体温差之间均呈负相关；BCS与奶牛下午RT间线性回归系数估计值为-0.080，即随着奶牛BCS的增加，下午RT呈下降趋势。

2.3场、胎次、泌乳阶段、直肠温度及体况评分对测定日产奶量的影响

利用模型2分析了不同场、胎次、泌乳阶段、胎次与泌乳阶段互作及△RT、BCS、下午RT对测定日产奶量的影响。其中，场、胎次和泌乳阶段3个因子均差异显著(P<0.05)，胎次与泌乳阶段互作对产奶量影响显著(P<0.05)。

2.3.1不同场、胎次、泌乳阶段对测定日产奶量的影响由表2可看出，各场日产奶量均处于较高产水平，不同场之间存在显著差异，场1最低，约28.47 kg·头-1，场2最高，约34.37 kg·头-1，比场1每头牛平均每天多产5.90 kg。2、3胎的测定日产奶量显著高于1胎、4胎及以上的。5个泌乳阶段之间日产奶量除Ⅰ阶段与Ⅱ阶段无显著差异，其他阶段之间存在显著差异，第Ⅱ阶段的最高，符合泌乳曲线规律。

2.3.2日体温差、下午直肠温度、体况评分对测定日产奶量的影响经协方差检验分析，ΔRT、ΔRT2和BCS对日奶量影响不显著(回归系数分别为0.195、0.135、2.29)，而下午RT、BCS2对测定日奶量有显著影响(P值分别为0.036 1，0.020 3)。下午RT范围为37.9～40.7 ℃，测定日奶量对下午RT的线性回归系数估计值为-1.26，可见，随着奶牛下午RT的增加，测定日奶量呈下降趋势。

表2不同场、胎次、泌乳阶段测定日产奶量的比较

Table 2Effect of farm，parity and stage of lactation on test-day milk yield

项目Item类型(头数)Type(number)8月份测定日产奶量/kgTest-daymilkyieldinAugustLSMSE场Farm场1(343)28.47a0.47场2(163)34.37b0.66场3(297)32.33c0.52胎次Parity1(421)30.48bc0.372(205)32.69a0.553(87)33.68ab0.79≥4(90)30.04c1.32阶段StageⅠ(142)33.67a0.59Ⅱ(129)36.12a0.67Ⅲ(239)33.02b0.54Ⅳ(251)29.37c0.50Ⅴ(42)26.43d1.77

2.4不同品种间直肠温度的差异

不同品种奶牛RT的差异见表3，品种效应差异不显著，但娟姗牛RT相对于荷斯坦奶牛略低。

表3不同品种奶牛直肠温度的比较

Table 3The comparison of RT between different breeds

项目Item类型(头数)Type(number)上午RT/℃MorningRT下午RT/℃AfternoonRT日体温差/℃RTdifferenceLSMSELSMSELSMSE品种Breed荷斯坦(36)38.650.05838.840.0610.190.079娟姗(52)38.550.04838.800.0510.250.066BCS(回归系数与SE)BCS(CoefficientsofregressionandSE)0.00940.0830-0.120.087-0.130.11

3讨论

本研究中，夏季3个牛场无论上午还是下午牛舍内环境温度均超过了奶牛最佳环境温度，为热应激天气情况。结果显示，3个场牛群平均RT存在差异，可能源于各场饲养管理方式、牛舍结构、饲养密度、风扇与喷淋控制等方面不同[11]。另外，本研究测定时间过长，从测定开始到结束环境温度可以相差2 ℃以上，可能影响分析结果。因此，今后在测定奶牛直肠温度时应在环境温度变化不大的时间段内进行测定，避免测量受环境温度影响；如果测定相对湿度，与温度计算得到温湿度指数(Temperature-humidity index，THI)，可探究THI与奶牛直肠温度和生产性能之间的关系。有研究报道，THI超过72时，奶牛处于热应激状态，产奶量下降，造成一定的经济损失，还影响奶品质，体细胞数增加[12]。

本研究中，日体温差与上午RT呈负相关，与下午RT呈正相关，并且受下午RT的影响较大。这可能是因为上午测定时，奶牛经过夜间舒适温度后，直肠温度基本恢复正常水平；而下午测定时，经过中午的高温高热，热耐受程度不同的个体之间体温变化的差异加剧。即下午RT能够更好地反映出奶牛对热应激的适应能力，这也是在研究直肠温度对产奶量影响时(模型2)，为什么只考虑了下午RT的原因。

不同胎次间，2胎奶牛上、下午直肠温度均高于其他胎次。而泌乳阶段中第Ⅰ阶段的牛群上、下午RT均较高，因为泌乳第1～50天的奶牛大多处于子宫恢复阶段，与文献报道热应激对泌乳前期的奶牛RT影响较大一致[13-14]。本研究中的全群奶牛平均体温超过奶牛正常温度范围(38.3～38.7 ℃)[15]，说明北京地区夏季奶牛长时间内处于较强的热应激状态，应加强防暑降温措施。尤其对处于2胎的高产奶牛和泌乳前期的奶牛，要给予更多的观察、关注。

本试验还发现，奶牛BCS与下午RT呈负相关，奶牛BCS每降低1分，下午RT会升高0.080 ℃。这与国外研究人体肥胖与低体温相关的结论[16]和C.B.Tucker等[17]在研究冬季荷斯坦牛体况对其行为和生理影响中得到体况较差奶牛比体况较好奶牛有更高体温的结果类似。因此，奶牛场管理应关注奶牛体况，使奶牛各阶段保持适宜的体况，防止奶牛因偏瘦受热应激影响加剧。

J.L.Vasconcelos和J.E.Umphrey等人[3-4]均研究得出产奶量与RT呈负相关，H.D.Johnson等人[5]得出RT每升高0.55 ℃，产奶量和TDN(总可消化养分)采食量分别下降1.8和1.4 kg。本试验结果测定日产奶量对下午RT的线性回归系数估计值为-1.26，即产奶量与RT呈负相关，且RT每增加1 ℃，产奶量降低1.26 kg。安代志等[18]研究表明，早晨08：00时，RT和产奶量成反比，这与本试验下午RT与产奶量呈负相关的结果不同，可能原因是奶牛数量、试验地区和条件不同。

S.Dikmen等[19]研究得出荷斯坦牛RT遗传力估值为(0.17±0.13)，属中等遗传力，J.W.West[20]也指出奶牛个体间降温能力存在遗传变异，可以通过基因选择选出耐热的奶牛。此外，RT不止与产奶量存在相关性，与繁殖力性状之间也存在负遗传相关[21]。因此奶牛RT的研究有一定意义。

A.Srikandakumar等[22]研究在11和7月份THI(温湿度指数)分别为72和93时，荷斯坦牛RT均高于娟姗牛(39.18vs38.73 ℃，39.65vs39.43 ℃)，然而娟姗牛RT增幅牛(0.70 ℃)却高于荷斯坦(0.47 ℃)。由此可见，娟姗牛维持正常体温的能力较弱，表明其并不是很耐热。本试验日体温差的结果与A.Srikandakumar等[22]研究趋势一致。

4结论

北京地区夏季环境温度长时间处于高温，奶牛的直肠温度(RT)也处于较高水平。处于泌乳前期或者因高产自身代谢增加的奶牛，RT升高更为显著。RT测量简单易行，不仅能够反映出奶牛处于热应激的状态，还与产奶量存在一定相关。因此RT有望用于奶牛热应激遗传机制的研究，为抗热应激奶牛选育提供间接选择信息。

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(编辑郭云雁)

Study on the Effect of Dairy Cows’ Rectal Temperature on Milk Yield in Summer in Beijing Area

XU Wei1，ZHAO Yu-chao1，CAO Lu1，ZHOU Jie1，GUO Gang2，DONG Gang-hui2，WANG Xin-yu2，LI Xi-zhi2，QIAO Lü2，WANG Ya-chun1*

(1.ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100193，China；2.BeijingSunlonLivestockDevelopmentCompanyLimited，Beijing100029，China)

Abstract:This study was designed to measure cows’ rectal temperature (RT)，and to explore the pattern of dairy cows’ RT and effect of RT on milk yield under the heat stress during summer in Beijing area.Dairy cows’ morning & afternoon RT，body condition score (BCS) and ambient temperature in the barn were measured from 3 scaled dairy farms in Beijing area from July to August，2014，and DHI data of researched dairy farms was collected.The effects of farm，parity，stage of lactation and BCS on RT and test-day milk yield were analyzed using a fixed model.The result showed that：1) The simple statistics of 803 cows’ morning，afternoon RT and their difference were (38.69±0.45)℃，(38.98±0.50)℃ and (0.29±0.53)℃，respectively；2) RT among different farms was significantly different，the RT level at the first stage of lactation (day 1 to 50) was significantly higher than that at other stages (P<0.05)，BCS had significant effect on afternoon RT(P<0.05)；3) Both afternoon RT and squared BCS had significant effect on test-day milk yield (P<0.05)，the average daily milk yield decreased 1.26 kg with per unit increase of afternoon RT.These results indicated that afternoon RT was relatively higher and might cause loss of test-day milk yield under heat stress during summer in Beijing area.Therefore，herd managers should strengthen cooling measures in summer in Beijing，monitor cows’ BCS，and pay more attention to early lactating dairy cows.RT can be used as an indicator in the study related to heat stress in dairy cows，and RT could provide indirect information for breeding plan for selecting heat tolerance ability in dairy cow.

Key words:dairy cow；rectal temperature(RT)；body condition score(BCS)；milk yield；heat stress

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.04.014

收稿日期：2015-04-07

基金项目：现代农业(奶牛)产业技术体系建设专项资金(CARS-37)；国家自然科学基金(31172191)；“十二五”科技支撑计划(2011BAD28B02)；2014年北京市科技计划“奶牛抗热应激综合措施研究与科技示范” (Z151100001015012)；中央高校基本科研业务费专项资金项目；长江学者和创新团队发展计划(IRT1191)

作者简介：徐伟(1991-)，男，本科生，安徽人，主要从事分子数量遗传学研究，E-mail：405432986@qq.com *通信作者：王雅春，教授，主要从事分子数量遗传学研究，E-mail：wangyachun@cau.edu.cn

中图分类号：S823.91；S815.4

文献标志码：A

文章编号:0366-6964(2016)04-0745-07