夏季不同类型牛舍对泌乳中期奶牛热应激和生产性能的影响

杨敏，李亚南，田雨，连红， 李莲*

(1. 南京农业大学动物科技学院，江苏 南京 210095；2. 南京卫岗乳业有限公司，江苏 南京 210014)

奶牛热应激是指奶牛机体释放到环境的热量与机体产生的热量处于负平衡状态时发生的非特异性应答反应[1]。夏季高温高湿环境下，奶牛的热应激反应会造成体温升高、采食量下降，从而影响奶牛的生产和繁殖性能。研究表明，奶牛发生热应激还会影响乳成分，降低乳品质，给奶牛养殖业造成较大经济损失[2]。我国饲养的奶牛以荷斯坦奶牛为主，该品种牛怕热耐寒、体型大、单位体积的散热面积小，夏季高温环境可引起奶牛发生热应激。在我国南方地区夏季高温高湿的气候条件，非常不利于奶牛生产性能的发挥[3]。目前，为了降低热应激对奶牛造成的影响，有效防控奶牛热应激的发生，实际生产中对热应激的防控主要是通过物理降温并辅助营养调控的方式来实现[4]。

牛舍是奶牛活动和生产的主要场所，牛舍的环境会直接或间接影响奶牛的生产和繁殖性能。实际生产中，通过对牛舍小环境的调控，可以减少夏季高温高湿环境下奶牛的热应激水平。在南方地区散栏式饲养的牛场中，最普遍的牛舍为开放式牛舍，其采用的物理降温模式多为喷淋+风扇或喷淋+喷雾+风扇模式。目前，国内牛场已在上述模式的基础上形成了以负压风机+喷淋基础的“隧道式通风系统”，该系统适用于全封闭牛舍，也称恒温牛舍系统[5]。为了解夏季热应激期间不同牛舍环境对奶牛生产性能的影响，本研究分析了开放式牛舍与全封闭式牛舍中奶牛生产性能的差异，为提高夏季奶牛产奶量和舒适度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验场地及饲养管理

试验于江苏省宿迁市泗洪县某规模化奶牛场进行，该地区基本气候特点为：冬冷夏热、雨热同季、雨量充沛、降水集中、梅雨显著、光热充足。试验时间为2019年5—10月。选择奶牛场的开放式牛舍和全封闭式牛舍各1栋，均为东西走向，开放式牛舍为典型的钟楼式设计，四面均开放，舍内装有风扇及喷淋系统等降温措施；封闭式牛舍为所有门窗均封闭，舍内采用负压风机及喷淋系统对舍内环境进行调控。牛舍长120 m、宽70 m。开放式牛舍中存栏550头，封闭式牛舍存栏600头，均为中国荷斯坦奶牛。

选择上述牛舍中胎次为2～3胎、泌乳中期(100～200 d)的奶牛作为研究对象，均采用散栏式饲养、全混合日粮(TMR)饲喂、自动刮粪板清理粪污。

1.2 环境指标测定

试验期间，将自动的温湿度采集系统(南京丰盾开发，其中包含温湿度测定仪、数据采集处理系统及传输系统) 安置于牛舍两端和中部距离地面 1.5 m处，每日9：00、12：00、15：00、18：00、21：00分别采集2栋牛舍舍内的温湿度数据，并计算温湿度指数(THI)，以此用来作为判定奶牛热应激程度的依据。当THI小于72时，奶牛无应激发生；当THI大于72时，动物处于热应激；当THI在73～78时，奶牛处于轻度热应激；当THI在79～89时，奶牛处于中度热应激；当THI达到90时，奶牛处于严重热应激[6]。 其中，THI计算公式为：THI=0.72(Tdb+Twb) +40.6，公式中，Tdb和Twb分别指干、湿球温度(℃)。干球温度为空气温度。

1.3 泌乳奶牛直肠温度测量

试验期间，每日15：00分别在开放式牛舍和全封闭式牛舍的泌乳奶牛中各随机挑选12头，由奶牛场工作人员采用兽用直肠温度计来测量其直肠温度作为奶牛的体温数据。

1.4 乳成分测定

试验期间，每半月测定每头牛的产奶量。奶样采集方法如下：采用特制的加有防腐剂的专用采样瓶采集不同类型牛舍中奶牛的奶样，每头牛的采样量为不少于40 mL，分早、晚2次取样并按6∶4比例取样到采样瓶，采样完成时确保采样瓶中的防腐剂完全溶解并与乳样混合均匀并立即将奶样保存于低温环境中。采样当天送至江苏省奶牛生产性能测定中心，使用福斯乳成分及体细胞分析仪对奶样进行测定。检测指标包括：乳脂率、乳蛋白、总固体、非脂固体物、乳糖、尿素氮和体细胞数(SCC)。

1.5 数据筛选与分析

1.5.1 THI数据统计

取每日温湿度自动采集系统采取的5个时间点的温湿度数据计算各牛舍的日温湿指数，并每月以周为单位使用 Excel 2007 求平均值和标准差，试验结果以“平均数±标准差”表示，并绘制变化曲线。利用 SPSS 13. 0软件中的One-way ANOVA 对奶牛直肠温度进行单因素方差分析，P<0.05和P<0.01分别为差异显著和差异极显著。

1.5.2 产奶量及乳成分数据统计

产奶量与乳成分数据均选取自泌乳中期的奶牛，由于试验期较长，故整个牛群个体是动态变化的。即在试验初期列入统计的奶牛个体，在试验后期由于不处于泌乳中期则不列入统计，但有后续个体补充使牛群个体数始终维持在150头左右。利用 SPSS 13.0软件中的One-way ANOVA对产奶量、能量矫正乳(energy corrected milk，ECM)、脂肪矫正乳(fat corrected milk，FCM)及乳成分指标进行单因素方差分析，P<0.05 和P<0.01分别为差异显著和差异极显著。

2 结果与分析

2.1 不同类型牛舍环境THI指数的变化

THI是衡量奶牛热应激程度的有效指标，由图1可以看出，开放式牛舍和全封闭式牛舍在5月份和10月份的温湿指数基本持平且处于较低水平，而在6—9月份，开放式牛舍和全封闭式牛舍的THI指数升高，但开放式牛舍的THI指数明显高于全封闭式牛舍，尤其在8月份达到了最高。而封闭式牛舍由于受外界环境影响相对较小，同时配备了负压通风系统，THI指数最高值为74.1，最低为71.01，总体趋势处于热应激临界状态。

图1 不同类型牛舍THI变化曲线

2.2 不同类型牛舍中奶牛直肠温度的差异

不同泌乳牛舍奶牛直肠温度如表1所示。在5月和10月，不同牛舍奶牛的直肠温度无显著差异；在6月和9月，开放式牛舍奶牛的直肠体温显著高于封闭式牛舍(P<0.05)；而在7月和8月，开放式牛舍奶牛的直肠体温极显著高于封闭式牛舍(P<0.01)。

表1 不同类型牛舍泌乳奶牛直肠温度比较(n=8) ℃

2.3 不同类型牛舍中奶牛产奶量及乳成分的差异

由图2可知，开放式牛舍和全封闭式牛舍奶牛在5—10月份的产奶量变化情况。2栋牛舍中泌乳中期奶牛产奶量均呈现先下降再上升的趋势，8月产奶量下降到最低点，且从9月份开始逐渐增加。开放式牛舍泌乳奶牛的产奶量与全封闭牛舍无显著差异(P>0.05)，但从产奶量变化曲线还可以看出，与开放式牛舍相比，全封闭牛舍的产奶量波动较小，产奶量较为稳定，受热应激的影响小。

图2 不同类型牛舍奶牛产奶量变化曲线

由图3可知，2栋牛舍在5—10月期间，能量矫正乳产量均呈现先下降后上升的趋势，且在8月降到最低。而在7月和8月，全封闭式牛舍的能量矫正乳产量极显著高于开放式牛舍(P<0.01)。

图3 不同类型牛舍奶牛的能量矫正乳产量变化曲线

由图4可知，2栋牛舍在5—10月期间，脂肪矫正乳均呈现先下降后上升的趋势，且8月乳产量降到最低。而在7月和8月，全封闭式牛舍的脂肪矫正乳产量极显著高于开放式牛舍(P<0.01)。

图4 不同类型牛舍奶牛的脂肪矫正乳产量变化曲线

由表2可知，开放式牛舍与全封闭牛舍中泌乳奶牛的乳脂率、乳蛋白率和乳尿素氮含量差异均不显著(P>0.05)；在7—9月期间，开放式牛舍泌乳奶牛的体细胞数显著高于全封闭牛舍(P<0.05)，且全封闭式牛泌乳奶牛的乳糖率在7—9月显著高于开放式牛舍(P<0.05)。

表2 不同类型牛舍泌乳奶牛乳成分比较

3 讨论

3.1 不同类型牛舍内温热环境分析

牛舍内的温热环境受舍外气温的影响，也受舍内奶牛机体散热、通风散热等的影响。而THI是用来描述奶牛所处的环境条件，作为评价热应激对奶牛生产性能和生理生化影响的一个指标[7]。

开放式牛舍由于缺少围栏结构对外界辐射热量的阻隔作用，受环境温度影响较大，尤其是在高温高热气候条件下，外界热量高于奶牛自身散热能力。本研究表明，在5—10月期间，舍内THI指数波动较大，波动区间为63.18～87.68。开放式牛舍的奶牛在6月和9月时处于轻度热应激，而在7月和8月时处于中度热应激，且在8月份时THI指数达到最高值。综上，虽然开放式牛舍为减缓高温对奶牛的影响，安装了风扇和喷淋系统进行降温，但由于开放式牛舍受外界环境影响大，尤其在高湿的条件下，水分蒸发散热降温效果不佳，所以奶牛在某一阶段仍处于热应激状态。

全封闭式牛舍由于处于相对封闭的状态，保温性能好，减少了舍内和舍外的热量交换，在舍内喷淋系统和负压风机的作用下，受外界温度影响小，从而维持舍内温湿度的相对稳定[8]。本研究发现，全封闭式牛舍中THI指数波动较为平稳，始终维持在72.18左右，奶牛处于热应激临界状态。因此，与开放式牛舍相比，全封闭式牛舍内的温湿指数受外界高温的影响更小，波动更为平稳，且奶牛热应激程度更轻，更能满足在夏季热应激期间奶牛对牛舍环境的需要。

3.2 不同环境温度对奶牛直肠温度的影响

奶牛的直肠温度变化可以反映奶牛对温热环境的调节能力，当环境温度过高时，THI升高，奶牛机体的平衡发生紊乱，从而产生非特异性应答反应，最终导致奶牛直肠温度升高。安代志[9]研究表明，奶牛的直肠温度随着THI的升高而上升。在温度较高而湿度较低的情况下，奶牛可以通过出汗和喘气来有效地散失体内多余的热量；而在高温高湿的环境下，奶牛的这种散热能力水平下降，荷斯坦奶牛的直肠温度受到环境THI的显著影响。本研究表明，开放式牛舍和全封闭式牛舍中奶牛的直肠体温在5—10月期间呈先上升再下降的趋势，且都在8月份达到最高值。开放式牛舍内奶牛在7、8、9这3个月份的直肠温度均超过39.3 ℃，进入热应激状态，且显著性高于全封闭式牛舍奶牛的直肠体温，而全封闭式牛舍奶牛在7月份体温处于39.3 ℃的临界值，仅在8月份时体温超过39.3 ℃。由此说明，全封闭牛舍内的温热环境能更好满足奶牛对环境的需求，使奶牛保持自身的代谢稳定。本试验发现奶牛直肠温度与THI指数的变化趋势呈正相关，这与安代志[9]的结果一致，说明THI指数与直肠温度分别作为评价热应激的指标具有一定的参考性。

3.3 不同类型牛舍对奶牛产奶性能的影响

大量研究表明，夏季高温热应激损伤对奶牛生产性能的影响主要体现在奶牛的产奶量、干物质采食量、乳品质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温热应激下产量奶下降的2个原因为奶牛采食量的下降和高温热应激抑制了甲状腺的功能。研究表明，全封闭式牛舍中奶牛产奶量高于开放式牛舍，这表明通过对牛舍小环境的调控可减缓热应激[12]。本试验结果表明，开放式牛舍和全封闭式牛舍中奶牛产奶量都呈现先下降后上升趋势，且与开放式牛舍相比，全封闭式牛舍中奶牛产奶量的波动趋势较小，这说明在夏季热应激下，全封闭式牛舍中奶牛产奶性能受外界高温影响较小。

已有研究表明，THI高低与产奶量密切相关。Tao等[13]研究发现，热应激(THI=78.3)会对分娩前奶牛的乳腺发育造成损害，降低奶牛乳腺细胞增殖速度，从而导致奶牛产奶量降低。本试验结果表明，奶牛的产奶量与舍内THI指数呈负相关。当THI指数低于68时，即奶牛未处于热应激状态时，2栋牛舍内奶牛产奶量均在较高水平；而当THI指数大于70时，开放式牛舍随着舍内THI指数的升高而产奶量降低，全封闭式牛舍舍内THI指数相对稳定且产奶量也维持相对稳定。这与薛白等[14]的研究结论相似，即THI指数每升高1个单位，产奶量就会下降0.4 kg。因此，本试验结果进一步说明了夏季高温季节牛舍内的环境温度是制约奶牛产奶量高低的重要因素，且全封闭式牛舍对奶牛产奶量下降的影响小于开放式牛舍。

3.4 不同类型牛舍对奶牛乳品质的影响

影响奶牛生产效益的因素除了产奶量外，乳品质也是一个主要因素[15]。SSC是反映奶牛乳房和牛奶品质健康状况的直观指标，SSC受多种因素的影响，如：奶牛胎次、遗传种质资源、饲养管理因素、环境因素等[16-17]。佟晓林[18]指出，高温高湿季节有利于病原菌的增长，抑制机体的免疫功能，诱发乳房炎进而增加乳中体细胞数量。本试验结果表明，7—9月份期间，两类牛舍奶牛体细胞数均有升高趋势，且开放式牛舍中奶牛的体细胞数均显著高于全封闭式牛舍。李悦等[17]研究发现，奶牛乳中体细胞数与乳糖含量呈负相关，体细胞数升高会使乳糖率下降。本试验结果也表明7—9月份期间，开放式牛舍奶牛乳中的乳糖含量显著低于全封闭式牛舍。

4 结论

在夏季高温季节里，开放式牛舍采取风扇联合喷淋系统的降温措施，虽然在一定程度上能缓解热应激对奶牛生产性能的影响，但其效果不如全封闭式牛舍显著，而且全封闭式牛舍内的泌乳牛未出现因持续性的高温而导致持续性奶产量下降的问题，且牛奶中体细胞数低。因此，对有经济条件的大型牧场来说，采取全封闭式牛舍结合风机和喷淋系统对缓解奶牛热应激效果更好。当然由于全封闭牛舍造价高能耗大，所以在实际生产中养殖企业可结合当地情况选择适合自身条件的牛舍。