貴州省影響豬O 型口蹄疫、豬繁殖與呼吸綜合征和豬瘟免疫效果的環(huán)境因素R 和GAM 分析

田 琴，周 怡，張明華，周碧君,2,3，王開功,2,3*，程振濤,2,3，文 明,2,3*

（1. 貴州大學(xué) 動物科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2. 貴州省動物疫病研究室，貴州 貴陽 550025；3.貴州省動物生物制品工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550025）

生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)是畜牧業(yè)的重要組成部分，也是助推廣大農(nóng)村脫貧致富和保障城鄉(xiāng)居民安居樂業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)[1]。但隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大、養(yǎng)殖布點的不斷密集、產(chǎn)品貿(mào)易的不斷頻繁等，生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨的風(fēng)險特別是疫病風(fēng)險也在不斷升高。威脅和危害生豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的疫病主要有非洲豬瘟（ASF）、經(jīng)典豬瘟（CSF）、口蹄疫（FMD）、豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS）、豬偽狂犬病（PR）、豬圓環(huán)病毒病（PCVD）和豬流行性腹瀉（PED）等[2-5]。疫苗接種是預(yù)防和控制生豬主要疫病的常用手段，然而疫苗免疫效果受到諸多因素的影響，包括人為操作、飼養(yǎng)管理和環(huán)境因素等。目前，獸醫(yī)人員專業(yè)技能有了較大提高，飼養(yǎng)管理水平趨于專業(yè)化和集約化，因此人為操作與飼養(yǎng)管理已經(jīng)不再是影響免疫效果的主要影響因素。貴州省地處云貴高原，地勢西高東低，海拔高度差距較大；地形為“地?zé)o三里平”，導(dǎo)致生豬養(yǎng)殖規(guī)模大小不一；氣候?qū)賮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，四季分明，晝夜溫差較大[6]。這些環(huán)境因素（不同地區(qū)、不同養(yǎng)殖規(guī)模、不同季節(jié)和不同海拔等）對生豬主要疫病免疫效果是否有影響，尚未見到相關(guān)報道。基于此，本研究開展上述環(huán)境因素對貴州生豬疫病（O 型FMD、PRRS、CSF）免疫效果的影響分析，以期為優(yōu)化貴州生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)疫病疫苗免疫方案提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源豬O 型FMD、PRRS 和CSF 免疫抗體監(jiān)測數(shù)據(jù)，收集自2015 年～2018 年本實驗室承擔(dān)全省定點監(jiān)測任務(wù)的豬血清樣本檢測結(jié)果。根據(jù)貴州具體情況，分析不同地區(qū)（9 個行政區(qū)域）、不同規(guī)模（存欄50 頭肥豬以上的規(guī)模場和存欄50 頭肥豬以下的散養(yǎng)戶）、不同季節(jié)（以溫度劃分，即3 ℃～9 ℃、10 ℃～20 ℃和21 ℃～27 ℃）和不同海拔（1 100 m以下、1 100 m～1 250 m 和1 250 m 以上）對各疫病抗體陽性率的影響，具體樣本數(shù)據(jù)見表1。

表1 豬FMD、PRRS 和CSF 血清樣本的基本信息Table 1 Information of serum samples from the pigs infected with swine foot-and-mouth,swine reproductive and respiratory syndrome and Ccassical swine fever viruses

1.2 實驗數(shù)據(jù)分析方法采用易侕統(tǒng)計軟件(www.empowerstats.com) 和R 語言軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并對影響抗體陽性率的因素進行差異分析，結(jié)果用p 值表示，p＜0.05 為差異顯著和p＜0.01 為差異極顯著，均有統(tǒng)計學(xué)意義；抗體陽性率=檢測樣本陽性數(shù)/檢測樣本總數(shù)，單因素分析有統(tǒng)計學(xué)意義的則采用線性回歸模型進行多因素分析，多因素分析有意義即因變量和自變量不呈線性關(guān)系時則采用廣義相加模型（GAM）分析環(huán)境因素多因子對豬疫病抗體陽性率的影響。

2 結(jié) 果

2.1 貴州省豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率檢測結(jié)果4 種疫病抗體陽性率統(tǒng)計結(jié)果顯示，貴州9 個 地 區(qū) 豬O 型FMD 抗 體 陽 性 率 為65.67%～95.73%、PRRS 抗體陽性率為54.36%～97.14%、CSF抗體陽性率為33.07%～93.33%；規(guī)模場和散養(yǎng)戶豬O型FMD 抗體陽性率分別為82.94%和75.75%、PRRS抗體陽性率分別為82.85%和90.12%、CSF 抗體陽性率分別為71.05%和75.66%；不同環(huán)境溫度（3 ℃～9 ℃、10 ℃～20 ℃和21 ℃～27 ℃）豬O 型FMD 抗體陽性率分別為70.74%、83.81%和84.38%、PRRS 抗體陽性率分別為83.93%、84.58%和86.24%、CSF 抗體陽性率分別為67.56%、70.66%和75.63%；不同海拔（1 100 m 以下、1 100～1 250 m 和1 250 m 以上）豬O型FMD 抗 體 陽 性 率 分 別 為73.88% 、 88.60% 和80.19%、 PRRS 抗體陽性率分別為81.73%、91.00%和85.37%、CSF 抗體陽性率分別為67.34%、78.83%和74.54%（表2）。表明貴州省不同養(yǎng)殖地區(qū)、不同養(yǎng)殖方式、不同環(huán)境溫度和不同海拔高度豬場豬O型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率均不同。

表2 貴州省豬FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率統(tǒng)計結(jié)果Table 2 Antibodies positive rates of FMD,PRRS and CSF in swine of Guizhou province

2.2 環(huán)境因素單因子對豬疫病抗體陽性率影響的分析結(jié)果采用R 語言軟件對貴州9 個地區(qū)豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率進行差異分析。結(jié)果顯示，不同地區(qū)豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.66±0.32、0.66±0.40、0.95±0.11、0.96±0.08、0.77±0.37、0.82±0.26、0.80±0.24、0.78±0.34和0.71±0.31，該抗體陽性率差異顯著（p=0.03）；不同地區(qū)豬PRRS 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.54±0.31、0.97±0.08、0.89±0.15、0.95±0.10、0.83±0.18、0.91±0.17、0.92±0.15、0.84±0.24 和0.81±0.27，該抗體陽性率差異極顯著（p＜0.001）；不同地區(qū)豬CSF 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.33±0.36、0.93±0.09、0.93±0.14、0.84±0.28、0.59±0.48、0.84±0.26、0.54±0.46、0.72±0.32 和0.80±0.31，該抗體陽性率差異極顯著（p＜0.001）（圖1）。表明貴州省各個地區(qū)豬的各疫病疫苗免疫效果不同，各疫病抗體陽性率高低不一。

圖1 貴州不同地區(qū)豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率統(tǒng)計結(jié)果Fig.1 Comparison of positive rates of type O FMD,PRRS and CSF antibodies in different regions

采用R 語言軟件對貴州不同養(yǎng)殖規(guī)模、不同環(huán)境溫度和不同海拔高度豬場豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率進行差異分析。結(jié)果顯示，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.83±0.28 和0.76±0.32，p=0.097；豬PRRS 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.83±0.24 和0.90±0.18，p=0.081；豬CSF 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.71±0.39 和0.76±0.31，p=0.505。不同環(huán)境溫度豬場豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.71±0.36、0.84±0.26 和0.84±0.26，p=0.022；豬PRRS 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.86±0.19、0.85±0.26 和0.87±0.16，p=0.891；豬CSF 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.76±0.39、0.71±0.35 和0.73±0.36，p=0.795。不同海拔高度豬場豬O 型FMD 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.80±0.30、0.89±0.18和0.74±0.35，p=0.019；豬PRRS 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.85±0.23、0.91±0.16 和0.82±0.25，p=0.144；同海拔高度豬CSF 抗體陽性率的均值±標(biāo)準(zhǔn)差 分 別 為0.75±0.34、0.79±0.32 和0.67±0.40，p=0.321。不同養(yǎng)殖規(guī)模對豬O 型FMD、PRRS 和CSF抗體陽性率的影響不顯著（p＞0.05）；不同環(huán)境溫度對豬O 型FMD 抗體陽性率的影響顯著（p＜0.05），而對PRRS 和CSF 抗體陽性率影響不顯著（p＞0.05）；不同海拔高度對豬O 型FMD 抗體陽性率的影響顯著（p＜0.05)，而對PRRS 和CSF 抗體陽性率的影響不顯著（p＞0.05）（圖2）。表明養(yǎng)殖方式對貴州省各個地區(qū)豬的O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率影響不大，養(yǎng)殖戶可根據(jù)需要選擇合適的養(yǎng)殖方式；不同環(huán)境溫度對貴州省各地區(qū)豬的O 型FMD 的抗體陽性率有較大影響，在免疫過程中應(yīng)合理控制環(huán)境溫度；海拔僅對貴州省各地區(qū)豬O 型FMD 的抗體陽性率有較大影響，應(yīng)合理調(diào)控各影響因素以提高豬的疫病抗體陽性率。

圖2 不同養(yǎng)殖規(guī)模、環(huán)境溫度和海拔高度對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率影響的統(tǒng)計結(jié)果Fig.2 Antibody positive rates of type O FMD,PRRS and CSF in the farms with different scale,temperature and altitude

2.3 環(huán)境因素多因子對豬疫病抗體陽性率影響的分析結(jié)果采用線性回歸模型分析貴州省豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率。結(jié)果顯示，以六盤水市為參照對象，安順市、黔南州、遵義市和銅仁市豬O 型FMD 抗體陽性率趨于下降（p≥0.05），而其它地區(qū)為上升趨勢（p≥0.05）；PRRS 抗體陽性率除銅仁市外，其它8 個地區(qū)趨于上升（p≥0.05）；CSF抗體陽性率除黔西南州外，其余8 個地區(qū)趨于上升（p≥0.05）。以規(guī)模場為參照對象，散養(yǎng)戶豬O 型FMD 抗體陽性率趨于下降（p≥0.05），而散養(yǎng)戶PRRS和CSF 抗體陽性率趨于上升（p≥0.05）。隨著溫度的上升，豬O 型FMD 抗體陽性率趨于上升（p＜0.05），而PRRS 的抗體陽性率無明顯變化（p≥0.05），CSF 抗體陽性率趨于上升（p≥0.05）。不同海拔高度對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率無明顯影響（p≥0.05）。貴州不同地區(qū)豬O 型FMD、PRRS 和CSF抗體陽性率存在差異，但差異均不顯著（p≥0.05）；養(yǎng)殖方式對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 抗體陽性率的影響均不顯著（p≥0.05）；環(huán)境溫度對豬O型FMD抗體陽性率影響顯著（p＜0.05），而對PRRS和CSF抗體陽性率影響不顯著（p≥0.05）；海拔高度對O 型FMD、PRRS 和CSF 抗 體 陽 性 率 影 響 均 不 顯 著（p≥0.05）（圖3）。表明4 種環(huán)境因素對豬O 型FMD、PRRS 和CSF 均有不同程度的影響，應(yīng)合理制定免疫程序，以提高豬對相應(yīng)疫病的抗體陽性率。

圖3 環(huán)境因素多因子對豬疫病抗體陽性率影響的統(tǒng)計分析結(jié)果Fig.3 Statistical analysis of the impact of environmental factors on the positive rates of antibodies against swine infectious diseases

2.4 環(huán)境因素與豬疫病抗體陽性率的GAM 模型分析結(jié)果將貴州不同環(huán)境豬場豬O 型FMD、PRRS和CSF 抗體陽性率進行非線性關(guān)系和飽和度（閾值）效應(yīng)分析。結(jié)果顯示，只有環(huán)境溫度與豬O 型FMD抗體陽性率之間存在非線性關(guān)系，其它環(huán)境因素與豬其他3 種疫病抗體陽性率均無非線性關(guān)系。以環(huán)境溫度與豬O 型FMD 抗體陽性率進行GAM 建模，通過遞歸算法計算，環(huán)境溫度與豬O 型FMD 抗體陽性率呈非線性關(guān)系，溫度拐點為22.5 ℃，在該拐點左側(cè)，每增加1 ℃，抗體陽性率提高1%；在拐點右側(cè)，環(huán)境溫度繼續(xù)升高，但抗體陽性率不會再提高（圖4）。表明22.5 ℃是豬養(yǎng)殖的最適溫度，環(huán)境溫度對豬O 型FMD 抗體陽性率存在飽和度效應(yīng)。

圖4 環(huán)境溫度與O 型FMD 抗體陽性率之間的關(guān)系圖Fig.4 The relationship between temperature and the positive rate of antibodies against type O FMD

3 討 論

豬FMD、CSF 和PRRS 是威脅和危害生豬養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要疫病，被我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為一類或二類傳染病，這些疫病若暴發(fā)，不僅給生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)造成重大的經(jīng)濟損失，而且給人類社會穩(wěn)定造成一定的危害。預(yù)防控制重要動物疫病的最有效措施是疫苗接種，而抗體監(jiān)測是保障疫苗接種效果的重要手段之一。本研究結(jié)果顯示，貴州9 個地區(qū)豬O 型口蹄疫、CSF 和PRRS 的抗體陽性率分別為65.67%～95.73%、33.07%～93.33%和54.36%～97.14%，采用R 語言軟件對貴州9 個地區(qū)豬的這3 種疫病的抗體陽性率進行差異分析可知，各地區(qū)豬3 種疫病的抗體陽性率差異顯著（p＜0.05）或者極顯著（p＜0.001），這與南文金等在粵北地區(qū)開展相應(yīng)疫病免疫水平監(jiān)測結(jié)果一致[7]。產(chǎn)生這種地區(qū)間養(yǎng)豬場疫病抗體陽性率差異的原因可能是：（1）各個地區(qū)獸醫(yī)行政管部門對重要動物疫病免疫預(yù)防工作的重視程度不一樣，強制免疫覆蓋率存在差異；（2）各個地區(qū)養(yǎng)豬場飼養(yǎng)管理、疫病防控意識、重視程度以及免疫程序等不一樣；（3）免疫操作技術(shù)人員技能水平有差異。同時還發(fā)現(xiàn)不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場豬病抗體陽性率也存在差異，如規(guī)模場豬O 型口蹄疫抗體陽性率高于散養(yǎng)戶，而規(guī)模豬場CSF 和PRRS抗體陽性率低于散養(yǎng)戶，這與李靖寧[8]、張蕾[9]、王東升[10]等調(diào)查結(jié)果基本一致，其原因可能是：規(guī)模場飼養(yǎng)群體較大易產(chǎn)生漏免或不免等現(xiàn)象（如CSF 和PRRS），而散養(yǎng)戶豬流動性較大易產(chǎn)生免疫不到位或免疫覆蓋率小等現(xiàn)象（如豬O型口蹄疫）。

除了人為因素外，環(huán)境因素也是影響疫苗免疫效果的重要原因。王娟娟對廣西壯族自治區(qū)柳城縣豬病免疫抗體水平監(jiān)測顯示，春季CSF 和PRRS 免疫效果低于秋季[11]；魯印國對陜西省榆林市橫山區(qū)家畜疫病免疫監(jiān)測顯示，羊O 型FMD 春季免疫效果低于秋季[12]；華瑩統(tǒng)計結(jié)果顯示，貴州省800 m～1 600 m 海拔地區(qū)養(yǎng)豬場PRRS 抗體陽性率高于海拔600 m 以下和1 600 m 以上地區(qū)豬場[13]。本研究結(jié)果顯示，經(jīng)單因素分析養(yǎng)殖地區(qū)對豬O 型口蹄疫、CSF 和PRRS 抗體陽性率的影響均顯著或極顯著，環(huán)境溫度和海拔高度僅對豬O 型FMD 影響顯著；通過多因素及GAM 建模分析發(fā)現(xiàn)僅溫度對豬O 型FMD的抗體陽性率影響顯著且存在非線性關(guān)系，其溫度拐點為22.5 ℃，即當(dāng)環(huán)境溫度低于22.5 ℃時，每增加1 ℃，該抗體陽性率提高1%；而當(dāng)環(huán)境溫度高于22.5 ℃時，即使溫度繼續(xù)升高，該抗體陽性率也不會繼續(xù)提高。這些結(jié)果表明，環(huán)境溫度對疫苗免疫效果具有重要的影響，同時從一個側(cè)面說明，我國實施“春秋兩防”政策具有一定的科學(xué)性。

綜上所述，本研究采用R 語言和GAM 建模方法，分析了貴州省不同養(yǎng)殖地區(qū)、養(yǎng)殖規(guī)模、環(huán)境溫度和海拔高度對豬O 型FMD、CSF 和PRRS 抗體陽性率的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度是影響疫苗免疫效果的重要因素，這為養(yǎng)豬場免疫防控措施的制定提供了參考依據(jù)。