高温时福利化管理对青年驴生长、免疫和抗氧化指标的影响

高睿恒，吴玮琪，金 晓，徐元庆，张勇伟，闫素梅，史彬林* (.内蒙古农业大学 动物科学学院，内蒙古 呼和浩特 0008；.内蒙古草原御驴科技牧业有限公司，内蒙古 呼和浩特 057)

热应激作为一种常见的应激严重制约了养殖业的高效发展，对动物的各项指标均会产生不利影响。有研究表明，当温度超过25℃时肉牛的采食量随着温度的升高而降低，当超过40℃时甚至会出现停止采食的行为[1]，同时，陈军等[2]指出热应激会显著降低泌乳奶牛的营养物质表观消化率。研究表明，高温环境能够显著提高动物皮肤温度、直肠温度和呼吸频率，且直肠温度和呼吸频率已被广泛应用判断动物是否处于热应激状态[3]。先前的大量研究也表明，热应激会造成动物免疫和抗氧化功能的下降，使机体内促炎因子含量升高，抗炎因子和免疫球蛋白含量降低，从而导致机体免疫功能下降[4-5]，通过干扰抗氧化酶的活性进而抑制机体清除有害促氧化剂的能力，从而导致机体抗氧化功能下降[6]。

伴随着农业机械化的飞速发展及居民饮食结构的改变，养驴用途已经从传统的役用向肉用和药用转变，驴的规模化养殖同时也在飞速发展。驴作为一种抗逆性较强的动物在其规模化养殖时往往忽略了畜舍舒适性和科学系统的养殖措施。简陋的畜舍建筑类型会使动物暴露于高于舒适区的高温环境，进而诱导热应激反应的产生，引起动物某些生理功能和代谢的改变[7]。然而现阶段关于热应激对家畜影响的研究主要集中于奶牛、猪和禽类，且多是以热应激对家畜影响程度的研究，关于缓解热应激的措施及预防热应激产生的相关福利化设施的研究极少，有关福利化设施对青年驴影响的研究更是鲜有报道。基于此，本试验旨在探讨高温时福利化管理对青年驴生长性能、基础生理指标、免疫和抗氧化指标的影响，深入了解高温环境对青年驴生理功能的损伤程度，并确定青年驴饲养过程中适宜的福利化管理措施，为后续青年驴集约化养殖提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计试验于2019年7月12日至2019年8月22日在内蒙古草原御驴科技牧业有限公司进行，采用单因子完全随机试验设计。选用24头13月龄、体质量为(157±13) kg的青年母驴，随机分成4个处理组，每个处理组6个重复。各处理组实验驴初始体质量差异不显著(P>0.1)，4个处理组分别设置不同的环境条件，分别为部分透光单层顶棚组(对照组)、隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组、隔热棉顶棚+风扇+喷淋组。舍顶隔热材料选用单面锡纸海绵式隔热棉，将3个福利化试验组顶棚全部铺满。风扇选用扇面直径为1.2 m的吊扇，功率75 W，依据说明书垂直地面悬挂于畜舍中央位置，距地面2.3 m。喷淋装置为背负式手动喷雾器，每天人工喷淋。所有驴均为舍饲育肥，预饲期5 d，试验期42 d。每天饲喂全混合日粮，精粗比4∶6，各处理组日粮营养水平一致，每天自由采食和饮水，试验期每天11:00～16:00开启风扇，开启风扇期间每隔1 h进行1次喷淋，每头驴每次喷淋2～3 L水。

1.2 测定指标及方法

1.2.1环境指标的测定 各处理组畜舍中央与驴等高处放置自动温湿度记录仪，记录试验期每天的温湿度。利用热球式风速测定仪测定试验期每天08:00、14:00和20:00时舍内外风速。利用辐射热计测定试验期每天08:00、14:00和20:00时舍内外热辐射值。

1.2.2采食量与体质量的测定 试验期以重复组为单位，每天07:00称重饲料与前一日剩料，计算试验驴平均日干物质采食量(average daily feed intake，ADFI)。于试验期第0,21和42天清晨空腹测量所有试验驴体质量，计算平均日增质量(average daily gain，ADG)。据此计算试验驴的料重比(F∶G)，F∶G=ADFI∶ADG。

1.2.3粪便、饲料样品采集和营养物质表观消化率的测定 于试验中期(17～21 d)和后期(38～42 d)连续5 d收集新鲜粪样和饲料样，利用烘箱65℃烘干后粉碎待测。测定饲料及粪便样品中干物质(DM)、粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)和磷(P)的含量。采用滤袋技术(ANKOMA200i型半自动纤维分析仪)测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)。酸不溶灰分(4N-盐酸不溶灰分，AIA)含量作为内源指示剂，计算营养物质表观消化率。

某营养物质表观消化率=100%-100%×[(b2/b1)×(a1/a2)]

式中：a1表示饲料中AIA含量(%)；a2表示粪便中AIA含量(%)；b1表示饲料中某营养物质含量(%)；b2表示粪便中营养物质含量(%)。

1.2.4基础生理指标的测定 试验期间，每周第7天的05:00和14:00时测定驴的呼吸频率、皮肤温度(头部、耳部、腹部、腿部)和直肠温度。呼吸频率：观察记录驴安静时1 min内胸廓及腹部的运动；皮肤温度测定：用红外测温仪距离所测部位(前额、右侧耳后，腹部和右侧后腿内侧)约2 cm处进行测定；直肠温度测定方法：采用兽用直肠温度计测定试验驴的直肠温度，每次测定完均进行消毒处理。

1.2.5血液采集 于试验开始后第21天和42天中午14:00，使用真空采血管对青年驴进行颈静脉血液采集，以3 500×g离心15 min制备血清，将血清分装后保存于-20℃冰箱，用于后期免疫指标和抗氧化指标的测定。

1.2.6血清免疫指标的测定 采用ELISA试剂盒(南京建成生物工程研究所产品)进行血清中细胞因子和免疫球蛋白的测定。测定指标包括白介素1β(IL-1β)、白介素4(IL-4)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)。测定方法按照试剂盒说明书进行。

1.2.7血清抗氧化指标的测定 通过相应的检测试剂盒(南京建成生物工程研究所产品)测定血清中抗氧化指标。测定指标包括总抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)。测定方法按照试剂盒说明书进行。

1.3 数据统计与分析试验数据经Microsoft Excel 2010整理后，采用SAS 9.2软件的GLM模型进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，不同处理组的均值采用Duncan氏多重比较，P<0.01为差异极显著，P<0.05为差异显著，0.05

2 结果

2.1 驴舍温度日变化及热辐射变化连续监测4个处理组驴舍42 d的温度，选择整点温度进行统计分析，利用平均值绘制得图1。由图1可知，4个处理组环境温度的变化规律基本一致，05:00为全天中温度最低点，从05:00各组温度开始上升，14:00达到全天最高温度；隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组3组全天温度差异较小，对照舍内温度显著高于其他3组，最高温差可达2.5℃，且在10:00～13:00之间对照组温度高于舍外温度。连续监测4个处理组驴舍42 d的辐射热，选择14:00辐射热进行统计分析，利用平均值绘制得图2。由图2知，部分透光顶棚虽然可以阻挡一部分的热辐射，但仍显著高于增设福利化管理的3个处理组，3个福利化处理组舍内辐射热极弱，隔热棉材料有效阻隔了辐射热。

图1 驴舍温度日变化情况

图2 驴舍14:00热辐射变化情况

2.2 高温时福利化管理对青年驴生长性能的影响由表1可，知隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组试验全期的ADG均极显著高于对照组(P<0.01)。试验前期隔热棉顶棚组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的ADFI极显著高于隔热棉顶棚+风扇组和对照组(P<0.01)，隔热棉+风扇+喷淋组的ADFI在试验后期和全期极显著高于其他3组(P<0.01)。综合试验全期来看，增设福利化管理的3个处理组F∶G极显著低于对照组(P<0.01)。

表1 高温时福利化管理对不同组别青年驴生长性能的影响

由表2可知，试验前期隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的DM、EE、Ash、Ca的表观消化率极显著高于对照组(P<0.01)，CP、P、NDF和ADF的表观消化率无显著性差异(P>0.1)；隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的EE和Ca的表观消化率显著高于隔热棉顶棚组和隔热棉顶棚+风扇组(P<0.05)。隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组在试验后期DM的表观消化率显著高于对照组(P<0.05)，EE、Ca、P的表观消化率极显著高于对照组(P<0.01)，CP、Ash、NDF和ADF的表观消化率差异不显著(P>0.1)；试验后期隔热棉顶棚组P的表观消化率显著低于隔热棉顶棚+风扇+喷淋组(P<0.05)。

表2 高温时福利化管理对不同组别青年驴营养物质表观消化率的影响 %

2.3 高温时福利化管理对青年驴基础生理指标的影响由表3可知，在05:00时各处理组之间所有基础生理指标差异均不显著(P>0.1)。在14:00时隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的头部、耳部和腿部的皮肤温度及直肠温度均极显著低于对照组(P<0.01)，腹部的皮肤温度显著低于对照组(P<0.05)；在3组福利化管理处理组间，隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的耳部、腹部和腿部的皮肤温度显著低于隔热棉顶棚组(P<0.05)。各处理组间呼吸频率差异不显著(P>0.10)。

表3 高温时福利化管理对不同组别青年驴基础生理指标的影响

2.4 高温时福利化管理对青年驴免疫指标的影响由表4可知，在第21天，增设福利化管理设施的3个处理组血清IL-1β和TNF-α含量显著低于对照组(P<0.05)，IL-4含量极显著高于对照组(P<0.01)；对照组IgG和IgM含量显著低于其他3个处理组(P<0.05)，与对照组相比，增设福利化管理设施有提高IgA含量的趋势(P=0.055)。在第42天，增设福利化管理设施的3个处理组血清IL-1β和TNF-α含量显著低于对照组(P<0.05)，IgG含量显著高于对照组(P<0.05);与对照组相比，增设福利化管理设施有提高IgA含量的趋势(P=0.084)。在整个试验期3组福利化处理组的各项免疫指标均无显著组间差异(P>0.10)。

表4 高温时福利化管理对不同组别青年驴血清免疫指标的影响

2.5 高温时福利化管理对青年驴抗氧化指标的影响由表5可知，在第21天时，增设福利化管理设施的3个处理组的T-AOC和CAT活性及MDA含量极显著低于对照组(P<0.01)，4个处理组间T-SOD和GSH-Px的活性差异不显著。在第42天时，与对照组相比，增设福利化管理设施有提高血清中T-AOC的趋势(P=0.055)，其他抗氧化指标各处理组间差异不显著。隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组间的各项抗氧化指标均无显著组间差异(P>0.10)。

表5 高温时福利化管理对不同组别青年驴血清抗氧化指标的影响

3 讨论

3.1 生长性能和基础生理指标生长性能是反应畜禽养殖效益最直观的数据指标。已有研究表明，夏季高温条件下，设置饮冷水和风扇的福利化管理措施提高了绵羊采食量和体增重[8]，同样，赵育国等[9]通过对肉牛舍增设通风喷淋装置的研究表明，福利化管理措施显著提高了肉牛的ADG和ADFI，降低了F∶G。此外，对绵羊[10]，猪[11-12]，家禽[13]和啮齿动物[14]的研究也表明热应激会抑制动物的生长性能。本试验结果表明，隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的ADG

显著高于对照组，隔热棉顶棚组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的ADFI显著高于对照组和隔热棉顶棚+风扇组，结合4个处理组间F∶G的差异综合判定，高温时增设隔热棉顶棚、隔热棉顶棚+风扇和隔热棉顶棚+风扇+喷淋的管理措施可以提高青年驴是生长性能，但3组福利化处理组间的生长性能无显著性差异，我们推断可能是本试验的畜舍类型通风性较强，从而弱化了风扇和喷淋设施的增益作用。

动物处于热应激时，由于交感神经兴奋，导致胃肠蠕动减弱，消化液分泌减少，消化器官循环血量减少，胃肠黏膜发生病理损伤导致胃肠机能减弱[15]，从而抑制了营养物质表观消化率。先前研究表明，轻度和中度热应激都会使泌乳奶牛干物质、粗脂肪、钙和磷的表观消化率显著降低[2]，同样，对于不同品系青年肉牛而言，热应激均降低了其干物质、粗脂肪、钙和磷的表观消化率[16]。在本试验中，隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的DM、EE、Ash、Ca和P的表观消化率显著高于对照组，在试验前期隔热棉顶棚+风扇+喷淋组的EE和Ca的表观消化率显著高于隔热棉顶棚组和隔热棉顶棚+风扇组，但综合全期试验来看，3组福利化处理组间的营养物质表观消化率无显著性差异。

依据测量所得温度变化规律，本试验选择在全天中温度最低时(05:00)和温度最高时(14:00)进行体温和呼吸频率的测量。大量研究表明，高温环境能够显著提高动物皮肤温度、直肠温度和呼吸频率，且直肠温度和呼吸频率已被广泛应用判断动物是否处于热应激状态[3]。本试验研究结果表明，高温时隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组青年驴的皮肤温度和直肠温度显著低于对照组，隔热棉顶棚+风扇+喷淋组虽然在耳温、腹温和腿温上与隔热棉顶棚组存在差异，但其数值差距相对较小，综合对比隔热棉顶棚更具有实用性。在05:00时各处理组所有基础生理指标差异均不显著，可能是由于夜间处于温度舒适区显著缓解了白天高温环境对青年驴生理功能造成的影响。对比05:00和14:00时各项指标之间的变化规律，我们发现皮肤温度的变化受周围环境温度变化的影响更大，且变化幅度也高于直肠温度，这与皮肤直接接触外界环境是密不可分的，该结论在绵羊上也得到验证[17-18]，同样，蔡丽媛[19]和ITOH等[20]对山羊和奶牛的研究也表明，热应激会显著提高皮肤温度，但对直肠温度影响不显著，与我们所得出的结论一致，这也说明皮肤可以通过较为灵敏的变化，及时调节机体温度，将恒温动物的体温维持在正常范围。各处理组间呼吸频率无显著性差异，但对比05:00和14:00时的呼吸频率发现高温环境显著提高了各处理组的呼吸频率，这与先前热应激会使奶牛呼吸频率显著提高的研究结果一致[21-23]。

3.2 免疫指标免疫应答和炎症反应是机体调节免疫功能的重要生理过程。其中，Th1和Th2型细胞是介导和参与细胞及体液免疫反应的重要成员，两者的平衡是衡量炎症反应的重要信号[24]。而Th1和Th2型细胞通过分化产生的IL-1β、IL-2、IL-4和IL-6等细胞因子相互调节，维持正常免疫功能[25]。TNF-α、IL-1等促炎细胞因子作为炎症早期反应的主要炎性因子，能够与多种免疫细胞上的受体结合，发挥免疫调节作用，但随着其分泌量的增加，机体的炎症反应会加剧，最终造成组织损伤，降低机体免疫功能[26]。本试验结果表明，与对照组相比，增设隔热棉顶棚、隔热棉顶棚+风扇和隔热棉顶棚+风扇+喷淋的管理设施显著降低了试验全期青年驴血清中TNF-α、IL-1β的含量，马燕芬等[27]在热应激对奶山羊影响的研究上也得到一致结果。与增设福利化管理的3个处理组相比，对照组的炎热环境显著降低了青年驴IL-4的含量。SUN等[28]研究结果也表明处于42℃时奶牛外周血淋巴细胞中的IL-4显著低于处于37℃时。IL-4是Th2型细胞分泌的一种多功能细胞因子，主要作为调节机体炎症反应的抗炎细胞因子，它能促进Th2细胞的生长和分化，诱导B细胞向免疫球蛋白类转化，从而增加免疫球蛋白类抗体水平[24,29]，对维持机体的促炎-抗炎平衡十分重要[30]。本试验中对照组IL-4含量降低的原因可能是炎热环境增加青年驴体内皮质酮的分泌，抑制Th1免疫反应并刺激Th2免疫反应，从而抑制IL-4的分泌[31-32]。免疫球蛋白作为体液免疫的重要组成部分，不仅能够促进单核细胞和巨噬细胞的吞噬作用，还可以与抗体结合产生多种生物学效应，在机体特异性免疫应答中发挥着重要的作用[33]。本试验结果表明，隔热棉顶棚组、隔热棉顶棚+风扇组和隔热棉顶棚+风扇+喷淋组试验前期青年驴血清中IgG、IgM含量和试验后期血清中IgG含量显著高于对照组，IgA含量也有显著增高的趋势。该结果与先前研究结果一致，赵育国等[9]研究发现使用通风喷淋装置显著提高了肉牛血清IgA、IgG、IgM的含量，陈浩等[34]和石璐璐等[26]研究发现热应激会显著降低放牧牛和绵羊血清中IgA、IgG、IgM的含量，也验证了本试验的结果。与生长性能结果相同的是3个福利化管理处理组间的各项免疫指标无显著性差异，从养殖成本角度考虑选择隔热棉顶棚作为福利化管理更有益于提高青年驴养殖的生产效益。

3.3 抗氧化指标氧化反应对机体新陈代谢起着重要作用，但氧化反应过程中产生过量的ROS则会导致氧化损伤[35]。ROS的过量产生可能与机体抗氧化能力下降有关，机体的抗氧化防御系统包括非酶抗氧化剂和抗氧化酶，其中抗氧化酶的主要作用是保护机体免受有害促氧化剂的侵害[6,36]。SOD能够将O2分解为毒性较小的H2O2，GSH-Px和CAT进一步将H2O2还原成无毒的H2O，使细胞免受氧化损伤[37]。如果ROS不能及时转化为水，这些高活性的ROS就会与机体大分子反应，导致氧化应激[38]。王玲等[39]研究发现，热应激会抑制肉牛血清中SOD和GSH-Px的活性从而降低其抗氧化能力，增加了机体氧化损伤程度。本试验结果表明，增设福利化管理的3个处理组试验前期青年驴血清中T-AOC和CAT活性及MDA含量显著低于对照组，试验后期青年驴血清中T-AOC显著低于对照组，在3组福利化处理组中上述抗氧化指标均无显著性差异，与其他指标变化规律一致。MDA作为脂质过氧化的副产物是衡量机体脂质氧化损伤程度的可靠指标[40-41]，这在本试验结果上也得到证实。与先前研究结果相反是，对照组青年驴血清中T-AOC和CAT活性显著高于其他3个处理组，该结果可能是由于对照组所形成的炎热环境造成机体氧化损伤，而样品采集是在14:00，持续的高温环境促使青年驴体内T-AOC和CAT活性升高以抵抗氧化损伤。

综上所述，高温时增设隔热棉顶棚、隔热棉顶棚+风扇和隔热棉顶棚+风扇+喷淋的管理措施能够显著提高青年驴ADG、ADFI，降低F∶G，增强青年驴DM、EE、Ash、Ca和P的表观消化率，显著降低了青年驴的皮肤温度和直肠温度。同时也能够提高青年驴血清中免疫球蛋白(IgA、IgG和IgM)和抗炎因子(IL-4)的含量，并且抑制了促炎因子(IL-1β和TNF-α)含量的升高，从而提高青年驴的免疫功能；能够降低青年驴血清中MDA的含量，减少机体氧化损伤，提高青年驴的抗氧化功能。3种福利化处理组间生长性能、基础生理指标、免疫和抗氧化指标均无显著性差异，综合对比选择隔热棉顶棚来改善畜舍环境提高动物福利更具实际生产意义。