自滲牛床表層墊料對(duì)夏季奶水牛站立與躺臥行為的影響

普金徽 覃李坤 顧招兵 毛華明 郭露露 張富蘭 劉 平 李 林

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，昆明 650201)

奶水牛是全球第二大奶源供應(yīng)體，水牛奶占世界奶總產(chǎn)量的13%，且具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的特點(diǎn)[1]。云南奶水牛存欄量?jī)H次于廣西，位居全國(guó)第二。但泌乳量低一直困擾著產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。奶水牛每天50%～60%以上的時(shí)間用于躺臥[2-5]，反芻行為才更充分，才能提高粗飼料消化利用率。在躺臥狀態(tài)下，流經(jīng)乳腺的血流量比站立時(shí)增加25%以上[6]，為牛奶的生物合成提供充足前體物，提高泌乳量與乳品質(zhì)。然而，奶水牛普遍栓系飼養(yǎng)在硬質(zhì)混凝土牛床上，躺臥時(shí)間短，肢蹄磨損嚴(yán)重[7-8]，且乳房衛(wèi)生清潔度差。舍飼臥欄散養(yǎng)能避免糞尿排泄在牛床上，但增加臥欄投資，還限制了行為的充分表達(dá)。舍飼散放飼養(yǎng)投資少，但奶水牛排泄隨意，無(wú)自滲能力牛床上的墊料被糞尿浸泡，對(duì)奶水牛乳房衛(wèi)生與蹄部健康都不利。

在漏縫地板上，奶畜體表衛(wèi)生清潔度高，但肢蹄損傷嚴(yán)重。直接飼養(yǎng)在實(shí)心地面上，糞尿堆積，蹄部浸泡在有腐蝕性的糞尿混合物里容易患腐蹄病。在實(shí)心地面上鋪稻草等秸稈墊料對(duì)此問(wèn)題有一定緩解。然而，實(shí)心地面上的秸稈墊料受制于奶水牛尿液量大與供應(yīng)存在季節(jié)性短缺等問(wèn)題，不便在規(guī)模化牧場(chǎng)中使用[9-10]。橡膠墊在牧場(chǎng)生產(chǎn)中作為秸稈墊料替代品，也因熱阻大，不宜在炎熱氣候區(qū)作為臥床使用；還因缺乏滲濾能力，被糞污浸泡后易滑，也不便在舍飼散放飼養(yǎng)模式中使用[11]。牛糞再生墊料在臥欄散養(yǎng)模式中使用效果與管理水平關(guān)系很大[12]，管理不當(dāng)存在引發(fā)乳房炎的隱患[13]，也不便在舍飼散放模式中使用。

維護(hù)牛床墊料的清潔與干燥，在舍飼散放飼養(yǎng)模式中困難較大。以往的研究關(guān)注墊料類型與厚度對(duì)奶畜行為舒適度的影響。然而，墊料之下的牛床基礎(chǔ)對(duì)維持墊料清潔與干燥也起重要作用，但此部分的研究卻鮮有報(bào)道。受“人工生態(tài)濕地”與“海綿城市”理念的啟發(fā)[14]，云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系設(shè)施設(shè)備與環(huán)境控制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一種自滲牛床，包括底部的防滲層，中部的自滲層與表層的墊料(圖1(b))，已經(jīng)在奶水牛養(yǎng)殖場(chǎng)順利投產(chǎn)2年。自滲牛床可實(shí)現(xiàn)糞尿徹底分離，尿液滲濾到底部有1.5% 斜坡的防滲混凝土層流入污水收集溝內(nèi)，糞便截留在墊料上。

圖1 海綿城市理念[14](a)與奶水牛自滲牛床(自繪)(b)示意圖Fig.1 Sponge city concept[14] (a) and diagram of self-draining bed system for dairy buffaloes (self-drawn) (b)

沙子滲水能力強(qiáng)，不含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不易滋生細(xì)菌；沙子導(dǎo)熱能力強(qiáng)，散熱快，在炎熱地區(qū)作為墊料可極大緩解奶畜熱應(yīng)激反應(yīng)；沙子柔軟，奶畜躺臥舒適度好[15]。木屑保水性能好，是一種理想的墊料[16]。云南奶水牛主產(chǎn)區(qū)木材資源豐富，木材加工廠廢棄木屑可以作為奶畜墊料使用[17]。為此，本研究旨在選用河沙與木屑作為墊料鋪設(shè)在自滲牛床上，分析對(duì)奶水牛站立與躺臥行為的影響，并探索奶水牛糞便的分布情況，研究成果可望為自滲牛床墊料的合理使用提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與時(shí)間

2019年7—8月，在云南省德宏傣族景頗族自治州芒市民誠(chéng)奶水牛場(chǎng)新建牛舍內(nèi)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1.2 自滲牛床構(gòu)建

自滲牛床底部有1.5%坡度的混凝土防滲層，其上依次鋪狗頭石墊層、鵝卵石、瓜子石，構(gòu)建尿液、污水自滲層，厚度分別是40、20和10 cm。牛床長(zhǎng)12.5 m，寬12 m，以固定的結(jié)實(shí)圓木將自滲牛床等分為三部分，即12.5 m×4 m(圖2(a))，分別在自滲層上鋪設(shè)10、15和20 cm厚的河沙，作為河沙牛床(簡(jiǎn)稱沙床)，分別簡(jiǎn)記為S10a、S15和S20。另一組是河沙/木屑牛床，同樣等分為三部分。一部分牛床鋪設(shè)10 cm厚河沙(S10b)，另兩部分則分別鋪15 cm 與20 cm厚的木屑，作為木屑牛床(簡(jiǎn)稱木屑床)，分別簡(jiǎn)記為WS15和WS20，木屑約5 cm長(zhǎng)(圖2(b))。分隔牛床的圓木低矮，不影響奶水牛通行，可自由選擇在3個(gè)區(qū)域活動(dòng)。墊料厚度適時(shí)人工維護(hù)，維持厚度基本恒定。

圖2 自滲牛床覆蓋河沙(a)與河沙/木屑?jí)|料(b)Fig.2 Self-draining beds covered with sand (a) and sand/wood shaving (b) at different depths

1.3 奶水牛行為觀察

選擇體況、體重與胎次(4.2±0.4)基本一致的雜交奶水牛30頭，隨機(jī)平均分配在2個(gè)自滲牛床上(圖2)。奶水牛在正式試驗(yàn)前均具有11個(gè)月以上的墊料散放飼養(yǎng)經(jīng)歷。自滲牛床奶水牛奶水牛飼養(yǎng)密度10 m2/頭，能同時(shí)滿足15頭奶水牛的行為空間需求，且對(duì)同圈欄自滲牛床上的3個(gè)不同區(qū)域可自由選擇利用。安裝高清攝像頭，全覆蓋連續(xù)96 h記錄奶水牛行為。試驗(yàn)結(jié)束后，從視頻資料中提取奶水牛在各區(qū)域的躺臥與站立行為。躺臥定義為奶水牛軀干主體部分與地面接觸；站立是其體重由四肢支撐。通道非采食站立用OS(Stand only)表示；通道采食站立用FS(Feeding with standing)表示；通道總站立用AS(All standing)表示。

1.4 環(huán)境參數(shù)與奶水牛體溫采集

在自滲牛床上方1.6 m高度的位置相距4 m懸掛3個(gè)德圖溫濕度傳感器(Testo 175H1，±0.4 ℃)，以30 min間隔記錄奶水牛舍的溫濕度，參照Tucker等[18]的方法并將其轉(zhuǎn)化為溫濕指數(shù)(Temperature-humidity index, THI)。將紐扣式溫度計(jì)封閉防水固定在空的陰道栓內(nèi)，置于5頭奶水牛陰道內(nèi)，以30 min間隔連續(xù)記錄體溫。

1.5 奶水牛糞便排泄量分布測(cè)試

每天08:00 h與18:00 h對(duì)不同墊料牛床與采食通道上的牛糞實(shí)施人工收集、稱重，分析奶水牛糞便分布規(guī)律。

1.6 數(shù)據(jù)分析

從視頻文件里依次提取每頭奶水牛的站立與躺臥行為數(shù)據(jù)。用Excel 2010軟件，將各類行為進(jìn)行整合與處理，然后再采用IBM SPSS 21.0(IBM Corporation, New York, N.Y., USA)軟件對(duì)數(shù)據(jù)做單因素方差分析(One-Way ANOVA)處理，數(shù)據(jù)用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 舍內(nèi)溫濕度與奶水牛直腸溫度

試驗(yàn)期間，舍內(nèi)空氣溫度為21.8～30.5 ℃(平均24.9 ℃)，相對(duì)濕度為58.8%～98.3%(平均85.1%)，平均THI 75.2。夏季河沙牛床與河沙/木屑牛床奶水牛的平均陰道溫度分別為38.54±0.14 ℃和38.46±0.16 ℃，差異不顯著(P>0.05)。

2.2 沙床對(duì)奶水牛站立行為的影響

奶水牛在不同厚度沙床上的站立行為見(jiàn)表1。沙床3個(gè)不同區(qū)域的第1、第3天奶水牛站立時(shí)間無(wú)顯著差異(P>0.05)。在第2天，S15與S20沙床上的站立時(shí)間無(wú)顯著差異(P>0.05)，但都高于S10a上的站立時(shí)間；在第4天，三類沙床上的站立時(shí)間都有顯著差異(P<0.05)?？傮w來(lái)看，S20上的站立時(shí)間最長(zhǎng)，顯著高于S10a的站立時(shí)間(P<0.05)，但與S15相比無(wú)顯著差異(P>0.05)。通道上非采食站立(OS)、采食站立(FS)與總站立(TS)都分別顯著高于各牛床區(qū)域上的站立時(shí)間(P<0.05)。在采食通道上，F(xiàn)S時(shí)間最長(zhǎng)，表明奶水牛一天中的站立時(shí)間主要用于采食。

表1 奶水牛在沙床上的站立時(shí)間(n=15)Table 1 Standing time of dairy buffaloes in the feed alley and self-draining beds covered with sand h

奶水牛在S10a、S15沙床上的站立時(shí)間在1～4 d均無(wú)顯著差異(P>0.05)。在S20沙床上，1～3 d的站立時(shí)間也無(wú)顯著差異(P>0.05)，但都顯著低于第4天的站立時(shí)間(P<0.05)。在采食通道上的非采食站立時(shí)間以第2天最短，第3天最高。奶水牛在厚墊料沙床(S20)上的站立時(shí)間在觀測(cè)期內(nèi)逐漸增多，可能是厚河沙墊料有較高的站立舒適度。采食通道上的采食站立時(shí)間均遠(yuǎn)高于非采食站立時(shí)間，原因是采食必須在采食通道上進(jìn)行。奶水牛在非采食時(shí)段避免長(zhǎng)時(shí)間站立在硬質(zhì)混凝土地面上，表明硬質(zhì)地面不利于蹄部健康。

2.3 沙床對(duì)奶水牛躺臥行為的影響

奶水牛在沙床上的躺臥行為見(jiàn)表2。在4 d的觀測(cè)期內(nèi)，奶水牛幾乎未選擇在混凝土實(shí)心地面的采食通道上躺臥。在第2 天，未見(jiàn)奶水牛在S10a上躺臥，S15與S20上的躺臥時(shí)間無(wú)顯著差異(P>0.05)。在第1、3與4天，S10a、S15與S20上的躺臥時(shí)間均有顯著差異(P<0.05)，其中以S15的躺臥時(shí)間最長(zhǎng)，S10a上的躺臥時(shí)間最短?？傮w看來(lái)，S15上的躺臥時(shí)間最長(zhǎng)，S10a上的躺臥時(shí)間則最短(P<0.05)。

表2 奶水牛(n=15)在沙床上的躺臥時(shí)間Table 2 Lying time (h) of dairy buffaloes (n=15) in the feed alley and self-draining beds covered with sand h

如前所述，觀測(cè)期的第2 天，無(wú)奶水牛選擇在S10a沙床上躺臥；其他3 d的躺臥時(shí)間相互間均無(wú)顯著差異(P>0.05)。S15與S20沙床上的躺臥時(shí)間在觀測(cè)期內(nèi)也無(wú)顯著差異(P>0.05)，表明在相同的兩類沙床上，躺臥時(shí)間在觀測(cè)期內(nèi)均比較穩(wěn)定。

2.4 河沙/木屑牛床對(duì)奶水牛站立行為的影響

奶水牛在河沙/木屑牛床上的站立行為見(jiàn)表3。在4 d的測(cè)試期內(nèi)，奶水牛在S10b沙床上有高于其他兩類木屑牛床(WS15與WS20)上的站立時(shí)間(P<0.05)。采食通道上的OS、FS與TS，均顯著高于牛床上的站立時(shí)間(P<0.05)。柔軟墊料牛床與硬質(zhì)采食通道的舒適度差異明顯，有利于奶水牛對(duì)躺臥與采食功能區(qū)的識(shí)別與合理利用。在有木屑(WS)墊料的情況下，奶水牛在S10b沙床上的站立時(shí)間在4 d的觀測(cè)期內(nèi)均無(wú)顯著差異(P>0.05)。WS15與WS20上的站立時(shí)間隨墊料使用時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸縮短。

表3 奶水牛(n=15)在河沙/木屑牛床上的站立時(shí)間Table 3 Standing time of dairy buffaloes (n=15) in the feed alley and self-draining beds covered with sand or wood shavings h

2.5 河沙/木屑牛床對(duì)奶水牛躺臥行為的影響

奶水牛在河沙/木屑牛床上的躺臥行為見(jiàn)表4。在觀測(cè)期內(nèi)，15頭奶水牛中僅發(fā)現(xiàn)有1頭在通道上短暫躺臥，更多時(shí)間是選擇在舒適度高的牛床上躺臥。在整個(gè)觀測(cè)期內(nèi)，奶水牛偏好選擇在S10b牛床上躺臥。相比WS20，S10b與WS15在炎熱夏季均具有較高的躺臥舒適度(P<0.05)。奶水牛選擇在S10b沙床上躺臥的時(shí)間在觀測(cè)期內(nèi)逐日顯著增加(P<0.05)；WS15上的躺臥時(shí)間先增加，后又急劇降低；奶水牛在WS20上的躺臥時(shí)間在觀測(cè)期內(nèi)逐日顯著降低(P<0.05)。在15頭奶水牛中，也僅發(fā)現(xiàn)1頭在通道上有過(guò)短暫躺臥。

表4 奶水牛(n=15)在河沙/木屑牛床上的躺臥時(shí)間Table 4 Lying time of dairy buffaloes (n=15) in the feed alley and self-draining beds with sand or wood shavings h

2.6 奶水牛糞便分布

奶水牛在采食通道上的站立行為有采食站立與非采食站立。由于粗飼料體積大，咀嚼吞咽耗時(shí)，奶水牛采食時(shí)間約6～8 h，而非采食站立時(shí)間較短。由表5可知，15頭奶水牛在自滲牛床不同區(qū)域及通道上收集的日鮮糞量，采食通道上有極顯著高于不同厚度墊料牛床上的糞便量(P<0.01)。表明設(shè)置專門的采食通道(兼清糞通道)對(duì)維護(hù)墊料衛(wèi)生與干燥都是有必要的。

表5 奶水牛不同排泄點(diǎn)的糞便分布Table 5 Amount of feces of dairy buffaloes at different defecation locations kg

3 討 論

3.1 沙床對(duì)奶水牛站立與躺臥行為的影響

躺臥在奶畜的各類行為中居于優(yōu)先地位[19]，健康奶畜每天至少需要12 h以上的躺臥時(shí)間[20]。牛床墊料對(duì)奶畜躺臥行為有很大影響，混凝土地面磨損牛蹄，瘸腿率高。在有選擇的條件下，奶畜在混凝土地面上站立與躺臥時(shí)間較低[21]。作物秸稈是奶畜的傳統(tǒng)墊料，但受制于價(jià)格高與季節(jié)性供應(yīng)短缺的影響，規(guī)?；翀?chǎng)應(yīng)用不多。云南奶水牛主產(chǎn)區(qū)德宏的河沙與木屑資源多，價(jià)格低，選擇二者作為墊料，按不同厚度鋪設(shè)在自滲牛床上，分析對(duì)奶水牛站立與躺臥行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)奶水牛在S20沙床上站立時(shí)間最長(zhǎng)，其后依次是S15與S10a。與之匹配，奶水牛在S15沙床上逐日(第2天例外)與觀測(cè)期內(nèi)均有顯著高于其他兩類沙床上的躺臥時(shí)間(P<0.05)。奶水牛在S10a沙床上的躺臥時(shí)間最短，其舒適度比厚墊料S15與S20差。然而，奶水牛在S20上的躺臥時(shí)間較S15短，這與薄墊料降低奶牛躺臥時(shí)間的前期研究不一致[22]，可能是在中等厚度河沙墊料自滲牛床上的躺臥-站立行為轉(zhuǎn)換要更便捷所致。奶水牛在S15上的躺臥時(shí)間基本呈逐日增加趨勢(shì)。在S10a與S15沙床上，奶水牛逐日站立時(shí)間均不顯著(P>0.05)，但S20上的站立時(shí)間在第4 天顯著增加(P<0.05)。

3.2 河沙/木屑牛床對(duì)奶水牛站立與躺臥行為的影響

在可自由選擇沙床或木屑牛床的情況下，奶水牛逐日與整體上均優(yōu)先站立在S10b沙床上，都有顯著高于WS15與WS20木屑床上的站立時(shí)間(P<0.05)。奶水牛逐日與整體上優(yōu)先在S10b沙床上躺臥，且均有顯著高于WS15與WS20木屑床上的躺臥時(shí)間(P<0.05)。正常情況下，奶水牛應(yīng)優(yōu)先選擇在WS15與WS20木屑床上躺臥。然而，奶水牛皮膚黑色、被毛稀疏、汗腺密度低，不耐熱[23]，且試驗(yàn)期間平均THI為75.2，超過(guò)了熱應(yīng)激標(biāo)準(zhǔn)的72，奶水牛為此更多選擇在S10b沙床上躺臥可能是為了增加散熱。

奶水牛在S10b沙床上的躺臥時(shí)間呈大幅增加趨勢(shì)，后3 d均有顯著高于首日的躺臥時(shí)間(P<0.05)，但后3 d的躺臥時(shí)間相互間無(wú)顯著差異(P>0.05)，可能是河沙相比木屑更有利于炎熱夏季奶水牛散熱。奶水牛在WS15上的逐日躺臥時(shí)間先增加后又急劇降低，而WS20上的躺臥時(shí)間則一直呈大幅降低趨勢(shì)，同樣表明在炎熱夏季，奶水牛躺臥在木屑?jí)|料上不利于散熱；此外，木屑?jí)|料被奶水牛反復(fù)躺臥、踩壓后，舒適度變差，也可能導(dǎo)致躺臥時(shí)間縮短[24]。試驗(yàn)期間，僅發(fā)現(xiàn)1頭奶水牛在通道上短暫躺臥，表明奶水牛舍不同功能區(qū)舒適度差異較大，有利于按需求選擇適宜的功能區(qū)活動(dòng)或躺臥。

3.3 奶水牛糞便分布規(guī)律

奶水牛糞尿日排泄量分別約30 kg與15 L[19]。采食相同量的干物質(zhì)，水牛甚至有高于普通牛的糞尿排泄量[20]。牛床糞尿堆積造成奶畜腐蹄病、瘸腿與乳房炎[21]。本研究采食通道面積42 m2，牛床總面積150 m2，采食通道上卻有顯著高于牛床上的糞便量。云南家庭農(nóng)場(chǎng)、養(yǎng)殖小區(qū)或小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)盡管采用了舍飼散放飼養(yǎng)，但多數(shù)未設(shè)置專門的采食通道，導(dǎo)致奶水牛體表衛(wèi)生清潔度差，對(duì)乳房、乳頭健康都不利。不同牛床上的糞便量差異不顯著(P>0.05)，但均顯著低于采食通道上的糞便量(P<0.05)，表明設(shè)置專門采食通道對(duì)維護(hù)自滲牛床表層墊料衛(wèi)生是非常有必要的。

4 結(jié) 論

本研究構(gòu)建一種能維持表層墊料干燥與清潔的自滲牛床，以增加奶水牛躺臥時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)，夏季僅提供河沙墊料的情況下，奶水牛在厚度適中S15沙床上的躺臥時(shí)間最長(zhǎng)。同時(shí)提供河沙與木屑?jí)|料，奶水牛仍更多選擇在導(dǎo)熱能力強(qiáng)的河沙自滲牛床上躺臥。奶水牛將大部分糞便排泄在采食通道上，對(duì)維護(hù)自滲牛床表層墊料的干燥與清潔起重要作用。綜合奶水牛在兩類牛床上的躺臥行為來(lái)看，在自滲牛床上鋪15 cm厚河沙墊料能滿足夏季奶水牛的舒適躺臥行為需求，對(duì)充分表達(dá)反芻行為與提高粗飼料消化利用率有重要意義。