不同抗热应激模式对奶牛棚内微环境的影响.doc

不同抗热应激模式对奶牛棚内微环境的影响周 妞1，张瑞华1，2，张克春2，黄克和1（1.南京农业大学动物医学院，南京：210095；2.上海市奶牛研究所，上海：200032）摘 要：通过对使用不同抗热应激模式的奶牛棚内干球温度、湿球温度、风速的测定，计算相对湿度以及评价奶牛热应激程度，研究三种不同抗热应激模式对奶牛棚内微环境的影响。结果显示，三种模式均具有一定的抗热应激作用，其中使用湿帘为主的模式下的奶牛具有最好的抗热应激效果；使用风扇为主的模式效果其次；隔热草帘效果较差，也有可能受牛棚格局影响所致，为达到较好的防暑降温作用，在使用防暑降温措施时，奶牛棚内的密闭性是十分必要的。关键词：奶牛；热应激；微环境；温度；相对湿度；风速应激反应是动员机体的防御机能，克服不利于自身平衡和稳定的各种刺激因素的影响，保持机体相对平衡和稳定所做出的非特异性防御反应，是机体在长期的进化过程中形成的一种扩大适应范围的生理反应。奶牛的热应激是指奶牛对不利于生理活动的高温环境产生的非特异性应答反应的总和1。奶牛热应激是造成夏季奶牛业损失的主要原因。奶牛正常体温为38.5左右，适宜的饲养环境温度为10-20。当人为或自然等因素的影响引起周围环境温度超过25时，奶牛可产生应激反应。研究表明，温度在20以上产奶量就会下降，并且在28以上产奶量下降可达50以上2。外界温度的升高可引起奶牛采食量下降：在40时的采食通常不会超过18-20的60，40以上时部分不耐热的奶牛停止采食3。来自于美国密苏里大学的大量报道表明高温对奶牛产奶量影响显著。以气温10时的产乳量为100，温度上升到21.1、27.4、29.4和38.0时，产奶量分别下降到89.3、75.2、69.6和26.94。据李建国等5报道，荷斯坦奶牛热应激期比非热应激期牛的泌乳前期、中期和后期奶产量分别下降19.30、15.88和13.83。不仅如此，环境气温过高还会引起奶牛生产性能、繁殖性能、血液生化指标等不同程度的改变5-8，还能引起其它疾病，如：乳房炎、肢蹄病、消化系统疾病等发病率的提高9，更重要的是热应激还能影响奶牛的繁殖力10，包括排卵、发情等行为10、11，对奶牛业造成巨大的经济损失。因此，夏季如何避免或减轻奶牛热应激，已成为热带、亚热带地区奶牛研究的热点问题之一。本文通过对上海市奶牛研究所实验牧场现使用的三种不同抗热应激模式的牛棚为对象，研究不同防暑降温措施对奶牛棚内温度、相对湿度、风速等微环境指标的影响，评定不同抗热应激模式下奶牛的热应激程度。1 材料与方法1.1 降温模式与设备1.1.1 降温模式试验牛棚为上海市奶牛研究所实验牧场提供的六、七、八号棚，所饲奶牛均为泌乳期奶牛，采用双列尾对尾栓系式饲养，仅八号棚牛只夜晚为放养式。三个棚采用不同的防暑降温模式：六号棚采用隔热草帘、喷淋、风扇、无动力风机、冰块等五种措施，以隔热草帘为主要措施；七号棚采用风扇、喷淋、无动力风机、冰块等四种措施，以风扇为主要措施；八号棚采用湿帘、无动力风机、冰块等三种措施，以湿帘为主要措施。1.1.2 降温设备1.1.2.1 喷淋喷淋为自动模式，于牛头部上方约0.5m处横向安装一供水管，每隔2m设置一个喷头，当牛舍内温度达到34以上时自动启动，每次喷淋凉水持续时间为20s，可以将奶牛头部和部分牛体喷湿，以达到降温的目的。1.1.2.2 风扇风扇设有壁式风扇（0.45kw）和轴流式风扇（0.37kw），前者每4m设置一台，后者每8m设置一台，风扇的持续使用，一方面有助于增强牛舍空气流动，另一方面，在使用喷淋后能加速牛体表水分蒸发，带走牛体热量，两方面都能使得奶牛体温下降。1.1.2.3 无动力风机无动力风机采用了空气“热胀冷缩”的原理，棚内热空气往上升，冷空气往下降，棚内的热气或污烟会聚集于屋顶附近，棚内气温高、压力大，配合屋顶上转动的涡轮，将棚内的热气或污烟由叶片的空隙旋出棚外，进而达到调节气温、去除污烟的效果，让棚内的空气变得清净凉爽。1.1.2.4 冰块冰块在气温较高时，由牧场管理人员订购。在最高气温前约一个小时，即中午十二点左右，搬入各牛舍，于牛舍南面和北面每隔8m置一同等规格的大冰块，冰块融化持续时间为5-6个小时，对牛舍内降温具有一定的作用。1.1.2.5 湿帘湿帘仅用于8号棚，现有11台能正常使用，平均约7m设有一台。其主要原理是利用大功率的风机（1.1kw）鼓入空气，将鼓入的空气进入牛棚前通过湿帘，使其温度降低，最终使得牛舍内温度降低，达到防暑降温的目的。1.1.2.6 隔热草帘 隔热草帘，由稻草和塑胶带编制而成，铺于牛棚顶部，具有一定的防晒隔热效果。1.2 试验设计试验从2009年7月23日开始至8月13日结束。试验期间，不定期测定8点、13点和20点三个试验牛棚内东端南和北、中部南和北、西端南和北等六个点（试验点）两台风扇之间，每个牛棚选定2个死角点以及距离牛棚50m以上处（对照点）测定的柱状干球温度、柱状湿球温度、风速；通过干球温度和湿球温度示数，查询相对湿度。最后对试验结果进行统计分析，得出结论。牛棚温度（干球温度和湿球温度）的测定，分别为选定的测定点在牛头部位距地面0.5m、1.0m处进行，所用仪器为上海医联控温仪器厂生产的272-A型干湿计；风速测定在风扇之间靠近牛头部进行，测定一段时间内（2-3min）最大风速和最小风速，所用仪器为PROVA公司生产的AVM-05型风速测定仪；相对湿度值查询相关书籍12获得。2 结果与分析试验期间，由于室外或室内未出现高温情况，喷淋和冰块均未投入防暑降温使用。在试验总结时，可以不考虑喷淋和冰块对奶牛棚内微环境的影响。其余设备，如无动力风机、风扇、湿帘、隔热草帘等，均正常运作，少有故障发生；若有，能及时发现并通知相关人员，进行适当处理。2.1 三种降温模式对奶牛棚内干球温度的影响试验牛棚干球温度示数，如图1、图2、图3。图1：三种抗热应激模式8：00干球温度比较图2：三种抗热应激模式13：00干球温度比较图3：三种抗热应激模式20：00干球温度比较由图1、图2、图3可以看出：试验期间，总体上各牛棚内温度随室外温度变化而变化，八号棚温度总体低于其余两个牛棚内温度。其中六号棚随室外温度变化波动较大（尤其在8：00），可能是由于六号棚窗口开设较大，较易随外界温度变化而变化；就图1所示，三个棚降温效果从强到弱为：八号棚 七号棚 六号棚；就图2所示，三个棚防暑效果从强到弱为：八号棚 六号棚 七号棚；就图3所示，三个棚降温效果从强到弱为：八号棚 七号棚 六号棚。试验期间，各牛棚8点、13点、20点测得干球温度平均值如表1。表1：各棚8点、13点、20点干球温度平均值8:0013:0020:006#27.1527.7226.357#26.9127.8326.328#26.6527.2625.83室外27.5928.2625.57从表1可以看出，试验期间，各牛棚白天（8：00、13：00）棚内温度均低于室外温度，夜晚（20：00）温度高于室外温度，可能是室外温度变化较大，棚内温度比较恒定，且受室外温度影响较小所致；八号棚各时间点温度平均值为三个棚中最低，七号棚其次，六号棚最高，说明八号棚所用的防暑降温模式为三种模式中降温效果最明显，其次为七号棚的模式，最后为六号棚的模式。2.2 三种降温模式对奶牛棚内风速的影响试验牛棚风速示数，如图4、图5、图6。图4：三种抗热应激模式8：00风速比较图5：三种抗热应激模式13：00风速比较图6：三种抗热应激模式20：00风速比较由图4、图5、图6可以看出，整体上，各棚内风速与室外风速变化没有明显关系；各棚内风速变化波动较小，比较稳定；室外风速波动较大，可能是由于大气运动比较不稳定，和测定的时间点风速运动变化差异；就图4所示，三个棚风速从强到弱为：八号棚 （或=）七号棚 六号棚；就图5所示，三个棚风速从强到弱为：八号棚 七号棚 六号棚；就图6所示，三个棚风速从强到弱为：八号棚 七号棚 六号棚。试验期间，各牛棚8点、13点、20点测得风速平均值如表2。表2：各棚8点、13点、20点风速平均值8:0013:0020:006#1.70.181.760.161.750.217#2.140.292.070.382.030.318#2.250.412.390.622.30.42室外1.650.691.610.731.320.98从表2可以看出，试验期间，各牛棚各时间点（8：00、13：00、20：00）棚内风速均高于室外风速，是由于各棚内大量使用大功率风扇所致；八号棚各时间点风速为三个棚内最高，七号棚其次，六号棚风速最低，说明八号棚所用的防暑降温模式为三种模式中增加风速最明显，其次为七号棚的模式，最后为六号棚的模式。2.3 三种降温模式对奶牛棚内相对湿度的影响试验期间，各牛棚8点、13点、20点测得相对湿度（RH）平均值如表3。表3：各棚8点、13点、20点相对湿度（RH）平均值8:0013:0020:006#88.8287.6690.877#90.2287.7291.478#90.5289.8393.21室外88.5186.2093.46由表3可以看出，试验期间，各牛棚白天（8：00、13：00）棚内相对湿度均高于室外相对湿度，夜晚（20：00）相对湿度低于室外相对湿度；八号棚各时间点相对湿度值为三种模式中最高，七号棚其次，六号棚最低；八号棚相对湿度最高，可能是因为八号棚较为密闭，空气与外界交流不畅，奶牛呼吸释放水汽以及湿帘鼓入空气时带入水分不能及时排除棚外所致；六号棚最低，可能是由于六号棚窗口开设较大，通风性能较好，棚内空气能很好地与外界交流的原因所致。2.4 三种降温模式对奶牛热应激程度的影响评价奶牛热应激程度的常用指标主要有“有效温度”、“温湿指数”和“等温指数”。 本次试验选定的评价指标选用“等温指数”。等温指数（Equivalent Temperature Index，ETI）是Baeta等(1985)用气温、相对湿度和风速相结合来评定不同状态奶牛热应激程度的一个指标。该指标以20气温、40RH和0.5m/s风速作为基础舒适环境，在气候室中以大量试验数据求得计算ETI值的回归公式13为：ETI = 27.88 - 0.456Td + 0.010754Td2 - 0.4905RH + 0.00088RH2 + 1.1507v - 0.126447v2 + 0.019876Td*RH - 0.046313Td*v式中，Td 气温（）；RH 相对湿度（）；v 风速（m/s）。当16 ETI 26.5时，认为奶牛热应激程度为安全（Safe）；当26.5 ETI 31.5时，认为奶牛热应激程度为小心（Caution）；当31.5 ETI 37.5时，认为奶牛热应激程度为高度警惕（Extreme Caution）；当37.5 ETI 43.5时，认为奶牛热应激程度为危险（Danger）；当43.5 ETI时，认为奶牛热应激程度为致死（Extreme Danger）。一般认为ETI值低于23，奶牛较为舒适；ETI值越大，奶牛舒适度越差，甚至发生死亡。该式适用于气温16-41，相对湿度40-90，风速0.5-6.5m/s。可计算ETI值，并对奶牛舒适度进行评价。试验牛棚ETI值，如图7、图8、图9。图7：三种抗热应激模式8：00 ETI值比较图8：三种抗热应激模式13：00 ETI值比较图9：三种抗热应激模式20：00 ETI值比较由图7、图8、图9可以看出，三种抗热应激模式下奶牛的ETI值大多处于31.5-37.5之间，即试验期间各牛棚内奶牛热应激程度处于高度警惕；各棚ETI值有一定差异，ETI值从小到大为：八号棚 七号棚 六号棚，说明不同方式降温模式对奶牛抗热应激程度从大到小为：八号棚 七号棚 六号棚。值得注意的是，在夜晚（20：00）ETI值整体较小，有条件的奶牛场可考虑将奶牛进行放养，一方面，棚内防暑降温设备可以停用，达到节能、降低成本的目的；另一方面，奶牛在户外活动，进行适当运动，有利于奶牛身心健康，提高奶牛生产性能。各棚干球温度、风速、相对湿度、ETI的总体平均值见表4。表4：各棚整体Td、v、RH、ETI平均值TdvRHETI6#27.071.421.730.18A89.125.65a34.052.18a7#27.021.362.080.33B89.815.19ab33.892.09ab8#26.581.382.320.38C91.184.04b33.202.06b空白27.142.231.530.81D89.397.77ab34.112.62a注：表中数据，同列右上肩标有不同小写字母者为差异显著（P0.05）；标有不同大写字母者，为差异极显著（P0.05）；各棚的风速(v)均有极显著的差异（P30时各棚Td、v、RH、ETI平均值TdvRHETI6#29.150.88a1.750.17A82.096.836.20.177#28.981.02aA2.240.33B83.536.3535.871.49a8#28.390.79aA2.50.25B85.64.15A35.171.37A空白30.921.76bB1.970.9677.087.58B37.61.77bB从表5可以看出，在室外温度30时，各抗热应激模式均获得较好的效果。八号棚以湿帘为主的抗热应激模式，整体上防暑降温效果较好，棚内各点温度差异不显著，但值得注意的是：棚内南北面风速相差较大，表现为南面（进风口）风速明显大于北面（出风口）风速，差异极显著（P0.01）。牧场管理人员可以考虑采取相关措施以提高出风口处奶牛的舒适度。六号棚的防暑降温模式预期为中等。试验结果与试验预期效果不符合，究其原因，可能是六号棚格局所致。六号棚窗口开设较大，密闭性差，与室外交流密切，导致棚内干球温度、风速均比七、八号棚不理想，从而导致ETI值偏大。由此可以看出，我国夏季炎热，在使用防暑降温措施帮助奶牛抗热应激的同时，奶牛棚内的密闭性是十分必要的。参考文献1 屈军梅,李文平.奶牛热应激及其防治对策J.畜牧与饲料科学,2004,(5):51-532 李如治.奶牛热应激现状J.中国奶牛,1994,(12):22-243 阎小艳,李新浩,阎晓晖.奶牛热应激J.动物科学与动物医学,2004,21(9):42-444 钱文熙,崔慰贤.瘤胃发酵过程及其调控J.宁夏农学院学报,2004,25(1):61-645 J.W. 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