東北地區(qū)奶牛夏季熱應(yīng)激對(duì)其行為和產(chǎn)奶量的影響

魯煜建，王朝元,3※，趙浩翔，董 禮，施正香,3，李保明,3

（1. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，北京 100083；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3. 北京市畜禽健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術(shù)研究中心，北京 100083）

0 引 言

東北三省是中國奶業(yè)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，2016年奶牛存欄237.5萬頭，牛奶總產(chǎn)量742.0萬t[1]。由于冬季嚴(yán)寒，東北地區(qū)奶牛場(chǎng)設(shè)計(jì)和環(huán)境管理中，普遍關(guān)注牛舍的密閉性以及冬季保溫和防風(fēng)措施，對(duì)奶牛夏季熱舒適性的關(guān)注則較少。隨著東北地區(qū)夏季高溫越來越頻繁，大數(shù)據(jù)分析表明夏季奶牛生產(chǎn)存在熱應(yīng)激現(xiàn)象[2]，然而東北地區(qū)夏季奶牛的熱應(yīng)激狀況常被忽視，系統(tǒng)研究相對(duì)較少。

目前國內(nèi)外常以熱濕環(huán)境指數(shù)、行為與生理參數(shù)相結(jié)合的方式，綜合評(píng)價(jià)奶牛熱應(yīng)激狀況及其對(duì)生產(chǎn)的影響。在奶牛熱舒適性研究中，1959年Thom結(jié)合干球溫度和濕度參數(shù)所提出的溫濕指數(shù)（temperature-humidity index，THI）[3]被廣泛采用；1981年Buffington等用黑球溫度取代 THI中的干球溫度得到黑球溫濕指數(shù)（black globe-humidity index，BGHI），研究了溫度、濕度和太陽輻射對(duì)奶牛熱應(yīng)激的綜合影響[4]。同時(shí)，相關(guān)學(xué)者還使用熱負(fù)荷指數(shù)（heat load index，HLI）和綜合氣候指標(biāo)（comprehensive climate index，CCI）等，綜合評(píng)價(jià)了溫度、濕度、風(fēng)速和太陽輻射對(duì)肉牛熱環(huán)境舒適性的影響[5-6]。雖然評(píng)價(jià)指標(biāo)一直在不斷的調(diào)整完善，但 THI仍然是目前評(píng)價(jià)奶牛熱應(yīng)激最常用的指標(biāo)[7-8]。另外，Dikmen等在探究亞熱帶地區(qū)THI指標(biāo)的適用性時(shí)，將奶牛直腸溫度作為熱濕環(huán)境影響的重要評(píng)價(jià)參數(shù)[9]，而Nabenishi等在評(píng)價(jià)日本奶牛熱應(yīng)激狀況時(shí)，則選取了奶牛的陰道溫度[10]。

在行為研究方面，常采用人工觀察、視頻記錄的方法分析奶牛采食、飲水、站立、躺臥等行為及其影響，如Provolo等通過攝像頭記錄了奶牛躺臥、站立等行為及其變化規(guī)律，探究了通風(fēng)方式和牛舍設(shè)施對(duì)奶牛行為的影響[11]。近年來，采用計(jì)步器、項(xiàng)圈等穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)奶牛行為的研究不斷增多。Allen等通過裝有三軸加速度傳感器的腿部數(shù)據(jù)記錄裝置測(cè)量了奶牛站立、躺臥的時(shí)間，研究了奶牛體溫和行為的關(guān)系[12]。

本文通過對(duì)奶牛舍熱濕環(huán)境參數(shù)、奶牛行為以及生理參數(shù)的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，評(píng)估東北寒區(qū)奶牛夏季熱應(yīng)激程度及其對(duì)行為和產(chǎn)奶量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)牛舍基本情況

試驗(yàn)于2017年7月1日至8月29日在黑龍江省虎林市隆盛牧業(yè)奶牛場(chǎng)進(jìn)行，整場(chǎng)存欄奶牛5 000頭。試驗(yàn)牛舍為自然通風(fēng)舍，采用雙坡屋頂結(jié)構(gòu)、屋脊南北走向，六列散欄牛床對(duì)頭布置；舍內(nèi)劃分為 4個(gè)單元，每個(gè)單元設(shè)有一個(gè)舍外露天運(yùn)動(dòng)場(chǎng)（圖 1）。測(cè)試的泌乳牛舍尺寸為273 m（長）×36 m（寬）×4.1 m（檐口高），共飼養(yǎng)荷斯坦奶牛820頭。

圖1 舍內(nèi)外環(huán)境參數(shù)傳感器測(cè)點(diǎn)布置Fig.1 Sampling locations of automatic sensors to measure indoor and outdoor environment parameters

1.2 熱濕環(huán)境參數(shù)測(cè)量和布點(diǎn)圖

圖 1為南側(cè)牛舍布點(diǎn)圖，北側(cè)為對(duì)稱布置。溫濕度測(cè)量選取試驗(yàn)牛舍南北方向上等間距的 4個(gè)截面，在每個(gè)截面東西臥床上方1.8 m高度處各選取1個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)舍外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)分別布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布置12個(gè)測(cè)點(diǎn)。采用溫濕度傳感器（Testo 175H1，德國）自動(dòng)記錄舍內(nèi)外溫濕度參數(shù)，溫度和濕度測(cè)試精度分別為±0.4℃（溫度）、±2%（相對(duì)濕度），采樣間隔 5 min；在舍內(nèi)外共布置 8個(gè)黑球溫度計(jì)（JRT04，北京建通科技有限公司）進(jìn)行黑球溫度測(cè)量，精度±0.5℃，采樣間隔5 min。另外，在舍內(nèi)外共布置8個(gè)風(fēng)速測(cè)量點(diǎn)，采用風(fēng)速變送器（EE650，E+E，奧地利）測(cè)量風(fēng)速，測(cè)量精度±（0.2 m/s＋3%測(cè)量值），采樣間隔1 min。

1.3 陰道溫度測(cè)量

選取了6頭健康的2～3胎次、泌乳時(shí)間在65～80 d之間的高產(chǎn)奶牛，采用紐扣溫度計(jì)（DS1922L，iButton，精度±0.5℃）和陰道栓（CIDR1380，賽得寶，上海碩滕企業(yè)發(fā)展有限公司）連續(xù)測(cè)量陰道溫度[12]，采樣間隔為5 min。CIDR每六天更換一次，隔天放入。所測(cè)結(jié)果作為奶牛的核心體溫（core body temperature, CBT）。

1.4 行為參數(shù)測(cè)量

采用自主研發(fā)的生理與行為參數(shù)感知裝置（專利號(hào)201720086526.5）對(duì)奶牛站立、躺臥和行走等行為的持續(xù)時(shí)間和發(fā)生頻率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。該裝置包括若干檢測(cè)腳環(huán)、數(shù)據(jù)采集站和用戶端計(jì)算機(jī)。檢測(cè)腳環(huán)包括心率傳感器（分辨率：1次/min）、溫度傳感器（精度±0.3℃）和三軸加速度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集奶牛的生理與行為參數(shù)，并通過無線通訊發(fā)送到數(shù)據(jù)采集站；數(shù)據(jù)采集站對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)后，發(fā)送到用戶端計(jì)算機(jī)，采樣間隔1min。

1.5 產(chǎn)奶量記錄

牧場(chǎng)采用 GEA80位轉(zhuǎn)盤式擠奶系統(tǒng)，每天 6:00、14:00和20:00擠奶3次，自動(dòng)記錄每日總產(chǎn)奶量、泌乳牛頭數(shù)、平均產(chǎn)奶量等信息；產(chǎn)奶量為全群每日平均產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)。

1.6 熱應(yīng)激評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

試驗(yàn)牛舍不受太陽輻射的影響，風(fēng)速較小，選取THI評(píng)價(jià)舍內(nèi)奶牛的熱應(yīng)激狀況。對(duì)于開放式舍外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，選取 BGHI指標(biāo)以綜合考慮包括太陽輻射的影響。THI和BGHI計(jì)算公式如下[13]

式中Tdb為干球溫度，℃，RH（relative humidity）為相對(duì)濕度，%，Tbg為黑球溫度，℃。

根據(jù)之前的研究結(jié)果[4-6]，奶牛熱應(yīng)激程度的評(píng)價(jià)閾值范圍：無熱應(yīng)激THI或BGHI<72；輕度熱應(yīng)激72≤THI或BGHI<78；中度熱應(yīng)激78≤THI或BGHI<89；重度熱應(yīng)激THI或BGHI≥89。

1.7 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS21.0軟件處理數(shù)據(jù)，分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（One-Way ANOVA）、相關(guān)性分析（Pearson）和回歸分析（Regression）。數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，P<0.05為差異性顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 奶牛熱應(yīng)激程度

奶牛夏季熱應(yīng)激結(jié)果如表 1所示，試驗(yàn)期間舍內(nèi)無熱應(yīng)激、輕度熱應(yīng)激和中度熱應(yīng)激的時(shí)間分別占比41.2%、40.9%、17.9%，舍外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)則為49.7%、20.5%、29.8%。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)由于晝夜溫差大且受太陽輻射影響，無熱應(yīng)激和中度熱應(yīng)激程度占比均較大。7、8月份舍內(nèi)和舍外THI和BGHI最大和最小值分別為86.8、50.3和90.5、47.3。徐明等測(cè)得呼和浩特地區(qū)奶牛舍7、8月份最大和最小THI指數(shù)值則分別為84.6、50.4[14]。

表1 舍內(nèi)外奶牛熱應(yīng)激持續(xù)時(shí)間與程度分布Table 1 Duration and distribution of heat stress for indoor and outdoor dairy cows

舍內(nèi)和舍外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)每日 10:00—18:00平均每小時(shí)THI和BGHI分布如圖2所示，2條水平線分別為輕度熱應(yīng)激閾值線（72）和中度熱應(yīng)激閾值線（78）。試驗(yàn)期間，7月中上旬天氣晴朗、氣溫較高，舍內(nèi)外熱應(yīng)激指數(shù)均較高，且運(yùn)動(dòng)場(chǎng)受到太陽輻射影響，奶牛熱應(yīng)激狀況更加嚴(yán)重，之后出現(xiàn)陰雨天氣使得熱應(yīng)激有所緩解。8月中上旬，舍內(nèi)熱應(yīng)激程度降低，但由于舍外仍受到太陽輻射的影響，BGHI指數(shù)降低程度較小，下旬氣溫下降明顯，舍內(nèi)外熱濕指數(shù)均明顯下降。

7月和8月上中旬奶牛熱應(yīng)激較嚴(yán)重，舍內(nèi)每日溫度、濕度和THI變化如表2所示。對(duì)每天8:00—12:00、12:00—16:00、16:00—20:00、20:00—8:00四個(gè)時(shí)段的分析可知，中午至晚間（12:00—20:00）以中度熱應(yīng)激為主，是熱應(yīng)激最嚴(yán)重的時(shí)段。除了中午高溫時(shí)段熱應(yīng)激較嚴(yán)重外，16:00—20:00時(shí)段熱應(yīng)激指數(shù)仍然較高，且舍內(nèi)輕度熱應(yīng)激占比明顯高于舍外，即在舍外熱應(yīng)激程度明顯緩解后，舍內(nèi)仍有一段時(shí)間處于中度熱應(yīng)激狀態(tài)，這與舍內(nèi)小氣候滯后于舍外變化以及舍內(nèi)通風(fēng)不足密切相關(guān)。由于東北地區(qū)晝夜溫差大，夜晚與白天的THI差值大于 10。受太陽輻射影響，舍外奶牛白天熱應(yīng)激程度較高，因此更傾向于選擇在舍內(nèi)休息、活動(dòng)。徐明等探究了內(nèi)蒙古地區(qū)奶牛夏季熱應(yīng)激狀況，發(fā)現(xiàn) 13:00—18:00舍外比舍內(nèi)THI平均高1.0，其余時(shí)間舍內(nèi)比舍外平均高2.1，通過奶牛舍內(nèi)外分布狀況發(fā)現(xiàn)，奶牛能夠感知舍內(nèi)外溫度的細(xì)微變化而安排自己的活動(dòng)區(qū)域[15]。

圖2 舍內(nèi)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)每日10:00—18:00平均每小時(shí)THI（temperature-humidity index）、BGHI（black globe-humidity index）分布Fig.2 Daily 10:00-18:00 hourly THI or BGHI distribution inside and outside of barn

表2 7、8月份上中旬每日溫度、濕度和THI變化Table 2 Daily change of temperature(T), humidity(RH) and THI in early and middle July and August

2.2 熱應(yīng)激對(duì)核心體溫的影響

2.2.1 核心體溫日變化

奶牛核心體溫日變化如表 3所示，該數(shù)據(jù)剔除了發(fā)情奶牛當(dāng)天的體溫?cái)?shù)據(jù)。將每日劃分為 8:00—12:00、12:00—16:00、16:00—22:00和22:00—8:00 4個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析表明，奶牛體溫的變化特征與熱應(yīng)激程度變化相似，在 12:00—16:00時(shí)段體溫較高，而夜間（22:00—8:00）體溫較低，且每日體溫標(biāo)準(zhǔn)差較大。7月19日關(guān)閉運(yùn)動(dòng)場(chǎng)后，奶牛的體溫標(biāo)準(zhǔn)差減小。從12:00—16:00至16:00—22:00，雖然THI指數(shù)降低，但奶牛體溫仍會(huì)出現(xiàn)小幅上升，表明奶牛體溫的變化存在一定的滯后性。Igono等在探究奶牛不同降溫措施對(duì)體溫變化規(guī)律的影響時(shí)，同樣發(fā)現(xiàn)了類似的滯后性，有遮陽下奶牛體溫的最高值出現(xiàn)在20:00，滯后于黑球溫度約5 h[16]。另外，本場(chǎng)20:00—22:00為每日第3次擠奶時(shí)段，奶廳相對(duì)較高的高溫也會(huì)導(dǎo)致奶牛體溫的短暫上升。

從7月19號(hào)前后奶牛體溫標(biāo)準(zhǔn)差變化可知，夜間開放運(yùn)動(dòng)場(chǎng)對(duì)奶牛體溫具有一定的調(diào)節(jié)作用。Igono等研究表明，夜間溫度降到 21℃以下可以在一定程度上緩解白天奶牛在高溫下的熱應(yīng)激，如果 21℃以下的夜間溫度可以維持3～6 h，則可以降低由熱應(yīng)激所導(dǎo)致的產(chǎn)奶量損失[17]。Scott等在探究美國不同地區(qū)夏季熱濕環(huán)境對(duì)奶牛直腸溫度的影響時(shí)表明，如果白天高溫、但夜間溫度≤21℃，可以使奶牛在第二天環(huán)境溫度升高前體溫維持在39℃以內(nèi)[18]。由此可見，晝夜溫差較大伴隨夜間溫度低于 21℃，在東北地區(qū)夜間開放運(yùn)動(dòng)場(chǎng)能夠緩解奶牛白天熱應(yīng)激，降低產(chǎn)奶量減產(chǎn)損失。但在今后管理過程中，需要綜合考慮運(yùn)動(dòng)場(chǎng)可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響。

表3 奶牛分時(shí)段平均核心體溫（CBT）變化情況Table 3 Daily average CBT changes of cows in different time

2.2.2 核心體溫和THI之間的關(guān)系

分析核心體溫和THI、BGHI指數(shù)相關(guān)性可知，奶牛體溫和舍內(nèi)全天平均THI相關(guān)性最高（P<0.01，r=0.88）。如圖3回歸分析所示，當(dāng)THI達(dá)到輕度熱應(yīng)激閾值72時(shí)，CBT為38.8℃，當(dāng)THI達(dá)到中度熱應(yīng)激閾值78時(shí)，CBT則上升到為 39.3℃。奶牛體溫超過閾值會(huì)降低采食量、產(chǎn)奶量以及產(chǎn)奶效率[19]，且產(chǎn)奶量與直腸溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究表明，奶牛處于熱應(yīng)激狀況下的體溫閾值約為38.9～39.0℃，此時(shí)產(chǎn)奶量即開始降低，且體溫每升高0.55℃，產(chǎn)奶量下降1.8 kg[20-21]。本試驗(yàn)期間奶牛體溫的變化范圍為 38.1～40.4℃，最高體溫出現(xiàn)在 12:00—20:00時(shí)段，此時(shí)段平均體溫高于39.0℃，與中度熱應(yīng)激時(shí)段吻合。Nabenishi等探究了日本西南部地區(qū)8、9月份奶牛熱應(yīng)激狀況，測(cè)試期間最大THI為79，CBT變化范圍為 39.7～40.7℃[10]。

圖3 奶牛核心體溫與THI回歸分析Fig.3 Regression analysis between (core body temperature)CBT and THI

2.3 熱應(yīng)激對(duì)奶牛行為的影響

試驗(yàn)期間不同熱應(yīng)激程度下奶牛每日站立、躺臥和行走時(shí)間所占百分比如圖4所示。圖4剔除了每日3次擠奶時(shí)段（共計(jì)6 h）以及發(fā)情奶牛當(dāng)天的行為數(shù)據(jù)，僅分析了每天18 h的行為數(shù)據(jù)。結(jié)果表明由無熱應(yīng)激到中度熱應(yīng)激，奶牛的躺臥時(shí)間比例從 51.3%降低到 42.3%（P=0.28），站立時(shí)間相應(yīng)從45.9%升高至55%（P=0.24），但均不存在顯著性的統(tǒng)計(jì)差異。躺臥時(shí)間與奶牛舒適度密切相關(guān)，是體現(xiàn)奶牛養(yǎng)殖福利化水平的重要指標(biāo)[22-23]。Allen等將奶牛站立時(shí)間分別與環(huán)境溫度、濕度，THI以及三者結(jié)合進(jìn)行回歸分析，判定系數(shù)均不顯著[12]。Zahner等在探究了歐洲中部地區(qū)氣候變化對(duì)奶牛生理和行為規(guī)律的影響，表明白天奶牛的躺臥時(shí)間隨著 THI增加而顯著降低，但是夜間的THI對(duì)躺臥時(shí)間不存在顯著影響[24]。

圖4 每日躺臥、站立和行走時(shí)間所占百分比隨THI變化Fig.4 Percentage changes of daily lying, standing and walking time with THI

圖 5顯示了每日不同時(shí)間段內(nèi)奶牛在不同熱應(yīng)激程度下的躺臥、站立和行走時(shí)間所占百分比的變化情況。在不同時(shí)間段內(nèi)，受行為節(jié)律的影響，奶牛主要行為時(shí)間存在一定的差異；而在同一時(shí)間段內(nèi)，隨著熱應(yīng)激程度的升高，奶牛躺臥時(shí)間縮短、站立時(shí)間相應(yīng)增加的規(guī)律明顯。對(duì)每日熱應(yīng)激較嚴(yán)重時(shí)段（10:00—14:00）的奶牛行為數(shù)據(jù)和THI相關(guān)性分析表明，躺臥時(shí)間和THI之間呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01，r=-0.53）。

圖5 不同熱應(yīng)激程度（THI）下奶牛分時(shí)段行為變化Fig.5 Daily behavior changes of cows at different time under varied heat stress levels

奶牛躺臥時(shí)間隨著熱應(yīng)激程度的增加而降低，而站立時(shí)間相應(yīng)升高，因?yàn)檎玖r(shí)可以增加奶牛體表與環(huán)境的接觸面積，從而增加與環(huán)境間的對(duì)流換熱量[25]。徐東賀在探究牛舍環(huán)境對(duì)三河牛行為的影響時(shí)得到夏季牛通過走動(dòng)或站立來增加機(jī)體散熱，三河牛的躺臥時(shí)間減小，走動(dòng)和站立時(shí)間增加[26]。Provolo等研究表明當(dāng)THI≥60時(shí)，奶牛的躺臥和站立比例與舍內(nèi) THI相關(guān)性分別為-0.738（P<0.01）和 0.788（P<0.01）[11]。Allen 等[12]研究結(jié)果顯示當(dāng) THI＜68時(shí)，站立奶牛的比例最低（43.6%），當(dāng)THI升高至80～89時(shí)，站立比例達(dá)到最高（68.2%）；

本試驗(yàn)期間無熱應(yīng)激、輕度熱應(yīng)激和中度熱應(yīng)激狀況下，奶牛每天的平均躺臥時(shí)間分別為9.2、8.4、7.6 h，變化范圍為 4.7～11.3 h。多數(shù)研究可以得到奶牛每日平均躺臥時(shí)間在10～14 h。Gomez等通過攝像機(jī)觀察16個(gè)商業(yè)化散欄飼養(yǎng)奶牛每日的行為規(guī)律，結(jié)果顯示奶牛的平均躺臥時(shí)間為11.9 h/d，范圍為3.9～17.6 h/d[27]。Bewley等通過腳環(huán)裝置探究了體況、產(chǎn)奶量和泌乳階段等對(duì)奶牛行為的影響，表明奶牛平均躺臥時(shí)間為10.5 h/d[28]。試驗(yàn)期間本場(chǎng)奶牛平均躺臥時(shí)間小于10 h/d，除了受熱應(yīng)激影響外，在奶牛擠完奶返回牛舍采食后也可能會(huì)發(fā)生躺臥行為，而部分時(shí)間沒有統(tǒng)計(jì)。該場(chǎng)奶牛每天擠奶3次，在待擠區(qū)、擠奶以及返回牛舍開始采食的時(shí)間總計(jì)約為6 h，因此躺臥行為只統(tǒng)計(jì)了每天除了擠奶之外的18 h數(shù)據(jù)。

2.4 熱應(yīng)激對(duì)產(chǎn)奶量的影響

試驗(yàn)期間，奶牛日均產(chǎn)奶量變化如圖 6所示，在 7月上中旬下降較大，之后至 8月上旬逐漸回升，隨后又小幅度下降，這與日均THI的變化趨勢(shì)相反。相關(guān)性分析表明，奶牛單產(chǎn)和舍內(nèi)全天平均 THI相關(guān)性最高（P<0.01，r=-0.603）。楊毅等在探究輕中度應(yīng)激對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響時(shí)得到，產(chǎn)奶量和 THI呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.01，R=-0.82）[29]。當(dāng)THI≥75時(shí)，產(chǎn)奶量顯著性下降。

圖6 奶牛日均產(chǎn)奶量與THI隨時(shí)間變化Fig.6 Change of daily average milk yield of cows and THI

對(duì)產(chǎn)奶量和熱應(yīng)激指數(shù)進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)奶量變化會(huì)滯后1 d，即當(dāng)日THI值對(duì)第二天的產(chǎn)奶量的影響最大。這與部分學(xué)者的研究結(jié)果相似，如West等研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)奶量滯后于平均THI 2 d[19]。將產(chǎn)奶量按照不同熱應(yīng)激程度進(jìn)行分析表明（圖7），當(dāng)舍內(nèi)日均THI≥75時(shí)，全群奶牛日均產(chǎn)奶量下降至25 kg，與THI<75時(shí)的產(chǎn)奶量相比，顯著下降 9.2%（P<0.05）。薛白等研究得到當(dāng)THI大于70時(shí)，奶牛的產(chǎn)奶量出現(xiàn)下降[21]。Ravagnolo等研究表明，當(dāng)THI大于72時(shí)，THI每升高一個(gè)單位，產(chǎn)奶量下降0.2 kg[30]。東北地區(qū)夏季晝夜溫差大，夜間部分時(shí)間溫度低于 21℃，這對(duì)奶牛的熱應(yīng)激具有緩解作用，一定程度上提高了熱應(yīng)激指數(shù)（THI）的閾值。

圖7 不同熱應(yīng)激程度下奶牛日均產(chǎn)奶量變化Fig.7 Daily average milk yield changes under different heat stress levels

3 結(jié) 論

本文對(duì)黑龍江地區(qū)奶牛夏季熱應(yīng)激狀況及其對(duì)行為和生產(chǎn)性能的監(jiān)測(cè)研究表明，7～8月份該場(chǎng)奶牛夏季以輕度和中度熱應(yīng)激為主，舍內(nèi)輕度和中度應(yīng)激時(shí)間占比分別為40.9%、17.9%，舍外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)為20.5%、29.8%；每日12:00—20:00是中度熱應(yīng)激發(fā)生的集中時(shí)間段。東北地區(qū)夏季輕度至中度熱應(yīng)激狀況造成奶牛的核心體溫由38.8℃升高至 39.3℃，日均躺臥時(shí)間則由 51.3%下降至42.3%（P=0.28）。當(dāng)舍內(nèi)溫濕指數(shù)THI≥75時(shí)，產(chǎn)奶量顯著下降9.2%。東北地區(qū)夏季晝夜溫差較大，夜間開放運(yùn)動(dòng)場(chǎng)有利于調(diào)節(jié)奶牛的體溫，可以在一定程度上緩解奶牛的熱應(yīng)激及其對(duì)產(chǎn)奶量的影響。另外，由于奶牛體溫的變化滯后于環(huán)境參數(shù)的變化，因此在環(huán)境管理時(shí)建議結(jié)合此特征而采取相應(yīng)的措施。

[1]農(nóng)業(yè)部奶業(yè)管理辦公室. 中國奶業(yè)統(tǒng)計(jì)摘要 2017[M]. 北京：中國奶業(yè)協(xié)會(huì)，2017.

[2]顏志輝.極端溫度對(duì)奶牛生產(chǎn)與生理影響及其調(diào)控措施研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.Yan Zhihui. Research of Extreme Temperatures on the Production Performances and Physiological Conditions of Holstein Dairy Cows and Regulations[D]. Beijing: China Agricultural University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[3]Thom E C. The Discomfort Index[J]. Weather wise, 1959,12(12): 57－61.

[4]Buffington D E, Collazoarocho A, Canton G H, et al. Black globe-humidity index (BGHI) as comfort equation for dairy cows[J]. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 1981, 24(3): 0711－0714.

[5]Gaughan J B, Mader T L, Holt S M, et al. A new heat load index for feedlot cattle[J]. Journal of Animal Science, 2008,86(1): 226－234.

[6]Mader T L, Johnson L J, Gaughan J B. A comprehensive index for assessing environmental stress in animals[J].Journal of Animal Science, 2010, 88(6): 2153－2165.

[7]Morton J M, Tranter W P, Mayer D G, et al. Effects of environmental heat on conception rates in lactating dairy cows: critical periods of exposure[J]. Journal of Dairy Science, 2007, 90(5): 2271－2278.

[8]Bernabucci U, Biffani S, Buggiotti L, et al. The effects of heat stress in Italian Holstein dairy cattle[J]. Journal of Dairy Science, 2014, 97(1): 471－486.

[9]Dikmen S, Hansen P J. Is the temperature-humidity index the best indicator of heat stress in lactating dairy cows in a subtropical environment? [J]. Journal of Dairy Science, 2009,92(1): 109－116.

[10]Nabenishi H, Ohta H, Nishimoto T, et al. Effect of the temperature-humidity index on body temperature and conception rate of lactating dairy cows in southwestern Japan.[J]. Journal of Reproduction & Development, 2011, 57(4):450－456.

[11]Provolo G, Riva E. One year study of lying and standing behavior of dairy cows in a freestall barn in Italy[J]. Journal of Agricultural Engineering, 2009, 40(2): 27－33.

[12]Allen J D, Hall L W, Collier R J, et al. Effect of core body temperature, time of day, and climate conditions on behavioral patterns of lactating dairy cows experiencing mild to moderate heat stress[J]. Journal of Dairy Science, 2015,98(1): 118－127.

[13]Mader T L, Davis M S, Brown-Brandl T. Environmental factors influencing heat stress in feedlot cattle[J]. Journal of Animal Science, 2006, 84(3): 712－719.

[14]徐明，吳淑云，黃常寶，等. 呼和浩特地區(qū)牛舍內(nèi)溫濕度變化規(guī)律和奶牛冷熱應(yīng)激判定[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，36(2)：54－60.Xuming, Wu Shuyun, Huang Changbao, et al. Cold or heat stress determination of barn cows on temperature and humidity index in Hohhot[J]. Acta Ecologiae Animalis Domastici, 2015, 36(2): 54－60. (in Chinese with English abstract)

[15]徐明，礎(chǔ)魯門，冬冬，等. 依據(jù)溫?zé)嵋蜃雍湍膛Ｐ袨榕卸▋?nèi)蒙古地區(qū)夏季奶牛熱應(yīng)激程度[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，36(1)：80－84.Xuming, Chu Lumen, Dong Dong, et al. Heat stress determined by thermal factors and cows behaviors in summer in Inner Mongolia[J]. Acta Ecologiae Animalis Domastici,2015, 36(1): 80－84. (in Chinese with English abstract)

[16]Igono M O, Johnson H D. Physiologic stress index of lactating dairy cows based on diurnal pattern of rectal temperature[J]. Journal of Interdisciplinary Cycle Research,1990, 21(4): 303－320.

[17]Igono M O, Bjotvedt G, Sanfordcrane H T. Environmental profile and critical temperature effects on milk production of Holstein cows in desert climate[J]. International Journal of Biometeorology, 1992, 36(2): 77－87.

[18]Scott I M, Johnson H D, Hahn G L. Effect of programmed diurnal temperature cycles on plasma thyroxine level, body temperature, and feed intake of Holstein dairy cows[J].International Journal of Biometeorology, 1983, 27(1): 47－62.

[19]West J W. Effects of heat-stress on production in dairy cattle[J]. Journal of Dairy Science, 2003, 86(6): 2131－2144.

[20]Vasconcelos J L M, Cooke R F, Jardina D T G, et al.Associations among milk production and rectal temperature on pregnancy maintenance in lactating recipient dairy cows[J]. Animal Reproduction Science, 2011, 127(3): 140－147.

[21]薛白，王之盛，李勝利，等. 溫濕度指數(shù)與奶牛生產(chǎn)性能的關(guān)系[J]. 中國畜牧獸醫(yī)，2010，37(3)：153－157.Xuebai, Wang Zhisheng, Li Shengli, et al. Temperaturehumidity index on performance of cows[J]. China animal husbandry & veterinary medicine, 2010, 37(3): 153－157. (in Chinese with English abstract)

[22]Overton M W, Sischo W M, Temple G D, et al. Using time-lapse video photography to assess dairy cattle lying behavior in a free-stall barn[J]. Journal of Dairy Science,2002, 85(9): 2407－2413.

[23]O’Driscoll K, Boyle L, Hanlon A. The effect of breed and housing system on dairy cow feeding and lying behavior[J].Applied Animal Behavior Science, 2009, 116(2/3/4): 156－162.

[24]Zahner M, Schrader L, Hauser R, et al. The influence of climatic conditions on physiological and behavioral parameters in dairy cows kept in open stables.[J]. Animal Science, 2004, 78: 139－147.

[25]Maia A S C, Dasilva R G, Loureiro C M B. Sensible and latent heat loss from the body surface of Holstein cows in a tropical environment[J]. International Journal of Biometeorology, 2005, 50(1): 17－22.

[26]徐東賀. 夏冬兩季牛舍環(huán)境因素對(duì)三河牛行為及舒適性的影響[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.Xu Donghe. The Impact of Barn Environment Factors on Sanhe Cattle Behavior and Comfort in Summer and Winter[D]. Huhhot: Inner Mongolia Agricultural University,2016.

[27]Gomez A, Cook N B. Time budgets of lactating dairy cattle in commercial freestall herds[J]. Journal of Dairy Science,2010, 93(12): 5772－5781.

[28]Bewley J M, Boyce R E, Hockin J, et al. Influence of milk yield, stage of lactation, and body condition on dairy cattle lying behavior measured using an automated activity monitoring sensor[J]. Journal of Dairy Research, 2010, 77(1):1－6.

[29]楊毅, 梁榮嶸, 劉慶華, 等. 輕微至中度熱應(yīng)激對(duì)荷斯坦奶牛生理指標(biāo)及產(chǎn)奶性能的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2009,25(24): 28－31.Yangyi, Liang Rongrong, Liu Qinghua, et al. The influence of heat stress, from mild to medium, on physiological index and milk yield of holstein lactating cows[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2009, 25(24): 28－31. (in Chinese with English abstract)

[30]Ravagnolo O, Misztal I, Hoogenboom G. Genetic Component of heat stress in dairy cattle, development of heat index function[J]. Journal of Dairy Science, 2000, 83(9):2120－2125.