夏季物理降温对晋南牛生产的影响

文│车雷杰 王强华 郝王宝 杨红军 田国富 苏祺 郑月英*（山西省运城市畜牧兽医发展中心）

项目：运城市现代农业、大健康与生物医药领域科技计划项目

晋南牛因产于山西省晋南盆地而得名，是我国五大地方良种黄牛之一，也是我国宝贵的畜禽品种资源。运城市地处山西省最南端，又处运城盆地和汾河河谷地带，受地理位置及地形影响，年平均气温上升明显，每年高温持续时间和强度均为全省之首，高温环境下肉牛易出现热应激反应，引起采食量减少，免疫力降低，繁殖力与生产性能下降，甚至引发炭疽病、腐蹄病、气肿病等疾病，给养殖业造成较大的经济损失。为了应对热应激带来的不良影响，国内外采取的措施主要有物理降温、改变日粮组成和加强肉牛抗热应激品种选育。相较后两者，物理降温最为简单、经济，也是改善肉牛福利的一项重要举措。为了应对夏季热应激，陈昭辉等研究遮阳网的降温效果，发现其可使环境从严重热应激状态转变为中度热应激，但仍然不利于肉牛的生长；南方夏季肉牛舍采用湿帘风机负压通风系统，可使舍内平均温度降低3.2℃，肉牛体感温度降低1.8℃，呼吸频率平均降低13次/分钟，皮温降低0.92℃，平均日增质量提高0.13千克/天，但湿帘风机负压通风系统对畜舍密闭性要求高，而大部分牛舍为开放或半开放式，因此该系统在牛舍中的应用尚不多见。目前，国内夏季采取物理降温措施来改善肉牛生产性能的研究主要集中在南方地区，而晋南地区的温热环境亦会使晋南牛出现热应激，采取物理降温措施能否缓减热应激，热应激对肉牛生产影响的研究还未见报道。因此，本试验采用喷雾降温系统，旨在探索其对牛舍的降温效果以及对晋南牛生理指标、增重和相关血液指标的影响，为晋南地区夏季肉牛舍的环境调控提供理论依据。

◎图1 处理舍喷雾开启后的状况

一、材料与方法

1.试验牛舍和试验对象。试验选在山西省运城市国家级晋南牛遗传资源基因保护中心（34.85°N，110.30°E），该地区地处暖温带大陆性季风气候，夏季盛行东南季风，高温多雨。试验牛舍为开放式，双列式头对头类型，东西走向，坐北朝南，牛舍长78米，宽13米，屋顶高5.5米，屋檐高4米，南北外墙高1.2米，南北侧各5个牛舍，规格（长×宽×高）为14米×5米×5.5米，中间东西方向为过道，顶部为双坡复合板彩钢瓦钢架脊型结构。

选择体重接近、月龄相同、健康无病的晋南牛母牛18头，随机分为2组，分别为试验组和对照组，散养在2栋构造相同的牛舍。两组初始体重分别为（385.11±12.74）千克、（399.00±24.83）千克（P＞0.05）。

2.喷雾降温系统的安装。喷雾系统安装在牛舍运动场，喷头的雾滴直径为80微米，喷雾射程为宽1.5～2米，高3米，流量0.224升/分钟，喷头角度为竖直向下。喷雾铜管距地面为3米，在首位靠墙处安装第一根（南北走向），后面每隔3米1根，每根安装喷嘴8个，每个牛舍4列共32个。主机型号WR7.5HP，系统压力为800千克/厘米，过滤精度为0.1微米，配自动控制箱，可控制时间范围为1～999秒。图1为喷雾系统开启后状况。喷雾射程为宽1.5～2米，高3米，流量45升/分钟。

3.试验管理。试验组每天8:00～18:00开启喷雾降温系统，喷雾程序为喷雾5分钟、暂停10分钟，对照组不做任何处理。定期检查喷雾设备，确保喷雾降温系统的正常运行。试验于2021年7月13日～8月10日进行，试验组和对照组饲养管理一致，人工清粪，饲料统一配制，每天05:00和17:00各饲喂1次，自由饮水，试验为期28天。

4.试验方法。

环境指标的测定。环境指标包括温度、相对湿度、NH3和CO2浓度。在牛舍中部和两端距离地面1.5米处悬挂温度计和干湿球温度计，每天08:00、14:00、18:00测定温度、干球温度和湿球温度，并计算三次测定结果的平均值。通过干湿球温度计上的对照表，查出牛舍内的相对湿度，并计算舍内温湿指数。温湿指数计算公式：THI＝0.72（Td+Tw）+40.6，其中Td为干球温度，Tw为湿球温度。NH3和CO2浓度测定分别用NH3检测管和CO2检测管，试验期间每周连续三天14:00时测定各组牛体高度的CO2及NH3含量。

生理和经济指标的测定。生理和经济测定指标包括直肠温度、呼吸频率、心率和日增重。每组选择接近平均体重的3头牛进行生理指标测定，直肠温度测定时间为8:00、14:00和18:00，呼吸频率、心率测定时间为14:00。直肠温度由兽用玻璃体温计测定，呼吸频率采用人工秒表连续3分钟计数侧腹起伏次数，心率的测定采用听诊器按压在牛左侧胸壁前下方，肘关节内侧第3～5肋间，记录3分钟心跳次数，从而计算心率。试验开始第1天和第28天空腹称量牛的体重，计算平均日增量。

血液指标的测定。每组随机选取3头牛，于试验期第1天、14天和28天早晨进行空腹颈静脉采血，每次每头采集血样10毫升，4000转/分钟离心10分钟，分离血清，冷冻保存，送至山西比博生物科技有限公司检测血液生化和免疫指标，包括生长激素（GH）、类胰岛素生长因子（IGF-1）、皮质醇（CORT）、促肾上腺皮质素（ACTH）、三碘甲腺原氨酸（T3）、甲状腺素（T4）、免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白M（IgM）、免疫球蛋白A（IgA）、白介素2（IL-2）、白介素4（IL-4）。

5.数据处理。所有数据均采用平均值±标准差表示。采用SPSS 23.0软件进行单因素方差分析和显著性检验（P＜0.05：差异显著，P＜0.01：差异极显著）。

二、结果

1.喷雾降温对舍内空气环境指标的影响。从表1可以看出，喷雾处理后，试验组日平均温、湿度为（29.64±0.34）℃和（68.48±1.51）%，对照组为（31.61±0.47）℃和（63.88±1.44）%。试验组平均温度比对照舍低1.97℃（P＜0.05），平均相对湿度比对照舍高6.72 %（P＜0.05）。试验组和对照组THI分别为（79.95±0.36）和（82.28±0.60），差异极显著（P＜0.01）。喷雾处理还可降低舍内NH3和CO2含量，降幅分别为15.01%（P＜ 0.01）和15.75%（P＞0.05）。

表1 喷雾降温对舍内空气环境指标的影响

2.喷雾降温对晋南牛生理指标的影响。测量对照组和试验组晋南牛的呼吸频率分别为（65.18±2.16）和（52.86±1.75）次/分钟，心率分别为（89.86±1.94）和（76.29±1.50）次/分钟，与对照组相比，试验组呼吸率降低了12次/分钟（P＜0.01），心率降低了14次/分钟（P＜0.01）（表2）。试验期间每天8:00、14:00、18:00测定两组牛的直肠温度，如表3所示，14:00和18:00时，喷雾处理均可降低肉牛的直肠温度，但差异不显著（P＞0.05）。

表2 喷雾降温对晋南牛呼吸率和心率的影响

表3 喷雾降温对晋南牛直肠温度的影响

3.喷雾降温对晋南牛增重性能的影响。由表4可以看出，在第1天和第28天分别对牛空腹称重，对照组的总增重量和日增重量分别为（21.33±4.02）千克和（0.76±0.08）千克/天，试验组的总增重量和日增重量分别为（25.78±2.31）千克和（0.92±0.14）千克/天，与对照组相比，试验组的总增重量和日增重量分别提高17.26%、17.39%，但差异不显著（P＞0.05）。

表4 喷雾降温对晋南牛增重性能的影响

4.喷雾降温对晋南牛血液生化指标的影响。在试验期间，与第1天相比，GH的含量，对照组在第14天和第28天变化不显著，试验组则分别提高了11.73%和25.24%（P＜0.05），与对照组相比，试验组在第14天、第28天分别提高了3.12%和11.08%（P＜0.05）；IGF-1的含量，对照组在试验第14天和第28天分别下降5.17%和13.43%，试验组则分别提高19.9%和22.3%，与对照组相比，试验组在第14天、第28天提高了36.94%（P＜0.01）和44.16%（P＜0.05）；CORT的含量，对照组有所下降，但差异不显著，试验组则在第28天与第1天相比显著下降（P＜0.05），与对照组相比，试验组在第28天下降极显著（P＜0.01）；ACTH的含量，对照组在第14天和第28天分别下降16.81%和11.25%，试验组在第14天和第28天分别降低19.21%和26.01%（P＜0.05），与对照组相比，试验组在第14天差异不显著，但在第28天下降了20.59%（P＜0.01）；T3的含量，对照组变化不大，试验组在第14天和第28天分别提高26.09%（P＜0.05）和29.9%（P＜0.01），与对照组相比，试验组在第14天和第28天分别提高了8.7%和12.99%；T4含量，试验组在第14天和第28天分别提高了14.85%（P＜0.01）和26.66%（P＜0.01），对照组则差异不显著，与对照组相比，试验组在第14天和第28天均未出现显著差异（见表5）。

表5 喷雾降温对晋南牛血液生化指标的影响

5.喷雾降温对晋南牛血清免疫指标的影响。由表6可知，通过喷雾降温，与第1天相比，IgG的含量，试验组在第14天和第28天分别提高了29.65%（P＜0.05）和33.07%（P＜0.01），对照组则变化不大，与对照组相比，试验组在第14天、第28天分别提高10.63%和8.56%；IgM的含量，对照组变化差异不显著，试验组在第14天和第28天分别提高了21.4%（P＜0.01）和28.15%（P＜0.01），与对照组相比，试验组在第28天变化不大，在第14天提高了19.99%（P＜0.01）；IgA的含量，对照组无明显变化，试验组第28天比第1天极显著升高，与对照组相比，试验组在第14和第28天分别提高了12.57%和18.16%（P＜0.01）；IL-2的含量，对照组在第14天和第28天分别下降了22.35%（P＜0.01）和33.4%（P＜0.05），试验组则均有所上升，与对照组相比，试验组在第14天和第28天分别提高了21.68%（P＜0.05）和35.41%（P＜0.01）；IL-4的含量，对照组变化不大，试验组在第14天和第28天分别提高了25.80%（P＜0.05）和26.47%，与对照组相比，试验组在第14天、第28天均差异不显著。

表6 喷雾降温对晋南牛血清免疫指标的影响

三、讨论

1.喷雾降温对舍内空气环境指标的影响。大量研究证明，喷雾降温能改善畜舍温湿环境，有效缓解动物热应激。试验结果表明，通过加强喷雾，可降低牛舍温度，与此同时，相对湿度有所升高，但仍能保证在70%以下，符合牛舍相对湿度低于80%的要求，不会形成高温、高湿环境而加重热应激。温湿指数能综合反映环境温度和湿度，是判断动物热应激程度的表观指标。有研究将热应激划分为以下几个等级：非热应激（THI≤72），轻度热应激（THI＞72≤79），中度热应激（THI＞79～≤88），重度热应激（THI＞88）。由此可见，喷雾处理后牛只仍处于中度热应激状态，但由于试验组和对照组之间THI表现为差异极显著，对于夏季持久的热应激影响，喷雾处理能在很大程度上缓解肉牛热应激。喷雾处理还可降低舍内有害气体NH3和CO2含量，有益于晋南牛的健康。

2.喷雾降温对晋南牛生理指标的影响。本试验通过安装喷雾设备，使晋南牛呼吸频率和心率分别降低达12和14次/分钟，牛体的汗腺机能不发达，为了适应夏季高温天气，机体必须通过下丘脑而启动相应的神经、体液调节功能，从而引起呼吸和心跳的加快来加强散热。试验测得两组牛的直肠温度没有差异，这与李川等、丁露雨等研究一致，这可能是因为晋南牛耐热性好，在试验期间自身能够调节体温的恒定，因而直肠温度始终在一个正常范围之内。

3.喷雾降温对晋南牛增重性能的影响。夏季热应激情况下肉牛的饲料转化率和日增重量均会有所下降，喷雾处理28天后，试验组和对照组相比，总增质量和日增重量分别提高4.45千克和0.16千克/天，这说明喷雾处理在一定程度上可缓减热应激对养牛业造成的损失。

4.喷雾降温对晋南牛血液生化指标的影响。热应激时牛的代谢率降低、产热减少，以增加机体对炎热环境的适应，因此造成生长激素（GH）、相应类胰岛素因子（IGF-1）、三碘甲腺原氨酸（T3）以及甲状腺素（T4）等分泌减少，促肾上腺皮质素（ACTH）和皮质醇（CORT）分泌增加。本试验结果表明，喷雾组GH含量第28天比第1天显著提高，且与对照组相比，在第28天上升显著。对照组IGF-1含量下降，而试验组IGF-1含量上升，与对照组相比，试验组在第14天、28天均提高了36.94（P＜0.01）和44.16（P＜0.05）。与第1天相比，喷雾组CORT在第28天显著下降，且在第28天，喷雾组极显著低于对照组。第14天和第28天对照组ACTH含量均有下降，但是喷雾组下降更加明显，与对照组相比，试验组在第28天下降了20.59%（P＜0.01）。喷雾降温后，T3在试验第14天、第28天分别上升26.09%（P＜0.05）、29.9%（P＜0.01），T4在第14天、第28天分别提高了14.85%（P＜0.01）和26.66%（P＜0.01），与对照组相比，试验组T3和T4含量在第14天、第28天均有所提高。结果表明，通过喷雾降温能有效提高GH、IGF-1、T3和T4的含量，降低ACTH和CORT含量，缓解肉牛热应激，促进晋南牛生长发育。

5.喷雾降温对晋南牛血清免疫指标的影响。大量研究表明，动物应激时血液糖皮质激素水平有所改变，其变化可直接影响动物的免疫水平。IgA、IgG、IgM是血清中重要的免疫球蛋白，血清IgA、IgG、IgM含量升高，说明机体体液免疫功能增强。在机体受到抗原刺激时，T淋巴细胞分泌的IL-2可以起到维持T/B淋巴细胞增殖分化，以及提高杀伤细胞活性的作用，而IL-4更多起到促进炎症反应的作用。本试验结果表明，与第1天相比，对照组IgA、IgG、IgM含量在第14天和28天均无显著变化，而试验组IgG、IgM含量均显著或极显著提高，IgA含量在第28天极显著提高，与对照组相比，试验组IgM和IgA含量分别在第14天和第28天极显著提高。热应激使对照组IL-2含量在第14天和第28天分别下降了22.35%（P＜0.01）和33.4%（P＜0.05），而喷雾组IL-2含量则升高，且与对照组相比，试验组在第14天和第28天分别显著和极显著升高。IL-4的含量，试验组在第14天和第28天分别提高了25.8%（P＜0.05）和26.47%，而对照组无明显变化，与对照组相比，试验组在第14天、第28天均差异不显著。说明喷雾降温有提高晋南牛免疫力的作用。

四、结论

炎热夏季在肉牛舍进行喷雾处理，可有效降低牛舍温度1.97℃，降低15.01%的NH3浓度和15.75%的CO2浓度，降低呼吸频率和心率分别12和14次/分钟，提高17.39%的日增质量，有效提高晋南牛血液中GH、IGF-1、T3和T4含量，而降低ACTH和CORT含量，血液中IgG、IgM、IgA含量增加，且促进IL-2和IL-4的分泌。试验证明喷雾降温系统可改善牛舍温热环境，降低牛舍温度，调节晋南牛的生理状况，提高其生产性能，改善机体内稳定，提高肉牛免疫力，有效缓解肉牛热应激，值得在生产中推广应用。