北京地區夏季奶牛直腸溫度及其對產奶量影響初探

徐　偉，趙玉超，曹　露，周　婕，郭　剛，董剛輝，王新宇，李錫智，喬　綠，王雅春*

(1.中國農業大學，北京 100193； 2.北京首農畜牧發展有限公司，北京 100029)

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北京地區夏季奶牛直腸溫度及其對產奶量影響初探

徐偉1，趙玉超1，曹露1，周婕1，郭剛2，董剛輝2，王新宇2，李錫智2，喬綠2，王雅春1*

(1.中國農業大學，北京 100193； 2.北京首農畜牧發展有限公司，北京 100029)

摘要：本研究旨在通過直腸溫度(RT)測定，探究夏季熱應激情況下北京地區牛群RT變化規律及其對產奶量的影響。試驗實測了2014年7-8月份北京地區3個奶牛場上午、下午奶牛RT、體況評分(BCS)、牛舍內溫度，并收集各牛場DHI報告，利用固定模型分析不同場、胎次、泌乳階段及BCS對RT、測定日產奶量的影響。結果表明：1)803頭奶牛的上午、下午RT和日體溫差平均值及標準差分別為(38.69±0.45)℃、(38.98±0.50)℃、(0.29±0.53)℃；2)不同場間RT存在差異，泌乳第Ⅰ階段(1～50 d)的奶牛RT顯著高于其他泌乳階段(P<0.05)，BCS顯著影響下午RT(P<0.05)；3)下午RT與BCS平方均對測定日產奶量有顯著影響(P<0.05)，下午RT每升高1 ℃，平均日產奶量減少約1.26 kg·頭-1。夏季熱應激情況下北京地區奶牛RT較高，且下午RT過高可導致測定日產奶量降低。因此，管理人員可通過加強防暑降溫措施降低體溫，并注意控制體況，著重關注泌乳前期牛；RT可作為奶牛熱應激相關研究的指標，并為抗熱應激奶牛選育計劃提供間接選擇信息。

關鍵詞：奶牛；直腸溫度(RT)；體況評分(BCS)；產奶量；熱應激

荷斯坦牛具有耐寒怕熱的特性，其舒適的環境溫度為范圍5～25 ℃[1]，1971-2014年，奶牛溫度應激的相關研究逐年增多，其中奶牛熱應激仍是主流研究方向[2]。國內外均有研究表明，熱應激情況下，奶牛直腸溫度與產奶量呈負相關[3-6]，當環境溫度超過上限25～26 ℃時，奶牛受熱應激影響，呼吸頻率增加，直腸溫度升高，生產性能下降[7]。而近年來，北京地區氣候呈現明顯的暖干特征，2010-2012年較1951-1959年整體溫度升高1.93 ℃，而奶牛每年熱應激主要發生在5～9月份[8]。奶牛的熱應激狀態可以通過環境溫濕度指數、奶牛呼吸頻率和直腸溫度來評價。熱應激情況下，奶牛個體直腸溫度(Rectal temperature，RT)比適宜環境條件下升高(39.55 ℃vs38.83 ℃)，且在1 d之內有較大變化(RT最高41.4 ℃，最低38.7 ℃)[9]。但北京地區熱應激情況下，奶牛直腸溫度的變化規律以及直腸溫度變化對產奶量的影響未見報道。

本研究旨在通過大群測定RT，獲得北京地區夏季牛群RT變化規律及其對產奶量的影響，為北方地區奶牛管理提供依據。

1材料與方法

1.1資料來源

數據來自位于北京市東南、西南區域的3個奶牛場，由中國農業大學4名本科生于2014年7月28日-8月14日期間集中測定。3個牛場8月份生產性能測定數據由北京奶牛生產性能測定中心提供。除場3有部分娟姍牛外，3個牛場奶牛品種均為荷斯坦牛，經核查測定群無發病記錄。

1.2測定方法

1.2.1直腸溫度每天上午07：15-11：00，下午14：15-18：15，對采食時卡上頸夾或者躺臥在臥床上的泌乳母牛用電子體溫計(OMRON歐姆龍)測定RT，體溫計插入直腸深度約10 cm，停留約10 s后取出讀數，精確到0.1 ℃。每個牛群連續測2 d，確保每頭牛至少獲得一對在同一天內有上下午對照的可用數據。2 d內環境溫度狀況差異不大(圖1)，因此未考慮測定日影響。

日體溫差(ΔRT)用下午RT減去上午RT表示。

1.2.2牛舍溫度在牛舍內飼料通道中央高約1.5 m處，測定環境溫濕度，每次在測定RT開始前、結束后用電子數顯溫濕度計(KANOMAX KH21)進行2次環境溫度測定，并記錄測定時間。

1.2.3體況評分參考《奶牛信號》[10]中的體況評分標準，測定前對4名測定人員進行專業訓練。測定時兩人同時對同一頭牛打分，二者相差不大于0.5分時記為有效，否則重評。BCS最終評分取2人評分均值。

1.3數據分析

1.3.1數據整理整合個體數據，剔除：(1)同一天內RT不足兩次的個體，RT異常的個體；(2)未經過2人同時評估BCS的個體；(3)DHI報告中胎次錯誤，無測定日產奶量，泌乳天數大于330 d的個體；(4)陰雨天氣當日及次日測定的個體。最終整理得到3個場803頭荷斯坦牛數據。

胎次共劃分為4個水平，分別是1胎、2胎、3胎、4胎及以上。考慮到奶牛產后子宮恢復時RT本身偏高，泌乳階段細分為5個階段：1～50 d(階段Ⅰ)，51～100 d(階段Ⅱ)，101～200 d(階段Ⅲ)，201～300 d(階段Ⅳ)，301～330 d(階段Ⅴ)。

考慮到不同品種奶牛對熱應激的敏感程度不同，本研究還對場3同一時間內測定的荷斯坦牛和娟姍牛RT數據進行了分組，共選出胎次(1胎)和泌乳階段(101～200 d)一致的88頭牛(其中荷斯坦36頭，娟姍52頭)進行了品種效應的分析。

1.3.2統計方法采用SAS9.2軟件GLM過程/DUNCAN檢驗(α=0.05)對數據進行分析和多重檢驗。奶牛直腸溫度的影響因子分析采用固定模型1：

Yijkm=μ+Fi+Pj+Sk+Fi*Pj+βBCS+ijkm

式中，Yijkm為奶牛上午、下午直腸溫度或日體溫差，μ為總體平均，Fi為場效應，Pj為胎次效應，Sk為泌乳階段效應，Fi*Pj為場與胎次互作效應，BCS為體況評分，β為回歸系數，ijkm為隨機殘差。

奶牛測定日產奶量(簡稱日奶量)的影響因素分析采用固定模型2：

Yijkm=μ+Fi+Pj+Sk+Pj*Sk+b1ΔRT+b2ΔRT2+b3BCS+b4BCS2+b5RT+ijkm

式中，Yijkm為測定日產奶量，μ，Fi，Pj，和Sk含義同模型1，其中Pj*Sk為胎次與泌乳階段互作效應；ΔRT、ΔRT2為日體溫差的一、二次項，BCS、BCS2為體況評分的一、二次項，RT為下午直腸溫度的一次項，b1～b5為回歸系數，ijkm為隨機殘差。

模型1和模型2中因子兩兩互作不顯著的效應已剔除，僅保留顯著的互作加入模型進行分析；由于數據有限不考慮三因子互作。

不同品種奶牛直腸溫度分析采用固定模型3：

Yij=μ+Bi+βBCS+ij

式中，Yij為奶牛上午/下午直腸溫度或日體溫差，μ為總體平均，Bi為品種效應，BCS為體況評分，β為回歸系數，ij為隨機殘差。

2結果

圖1給出了試驗測定期間3個牛場的牛舍內上午和下午環境溫度曲線圖。場1、場2、場3上午牛舍內平均溫度范圍分別為26.04～28.48 ℃、29.91～30.06 ℃和26.30～28.21 ℃；下午牛舍內平均溫度范圍分別為31.16～33.40 ℃、31.50～31.65 ℃和30.83～33.40 ℃。通過曲線可以看出，3個牛場之間甚至同一個牛場之內，上午舍內溫度變化較大，相差范圍在4 ℃左右，而下午牛舍內溫度比較相近，相差約2.5 ℃。

803頭荷斯坦牛上午RT平均為(38.69±0.45)℃，下午RT平均為(38.98±0.50)℃，日體溫差平均為(0.29±0.53)℃。

8月3日場3因儀器故障缺失一次上午數據記錄The morning ambient temperature of the third farm in August 3th was missed due to the unexpected equipment mistake圖1　2014年3個奶牛場牛舍內上午、下午環境溫度曲線圖Fig.1 The morning and afternoon ambient temperature in the barn in 3 dairy farms in 2014

2.1直腸溫度與日體溫差的關系

日體溫差(ΔRT)用下午RT減去上午RT表示。簡單線性回歸分析顯示上午、下午RT與日體溫差的一元線性回歸方程分別為Y=-0.575X1+22.55(P<0.000 1)，Y=0.658X2-25.38(P<0.000 1)，其中Y為日體溫差，X1、X2分別為上午、下午RT。上午和下午RT與日體溫差之間的線性關系相反，且日體溫差受下午RT影響更大(圖2)。

圖2　直腸溫度與日體溫差關系示意圖Fig.2 The relationship between rectal temperature and daily temperature difference

2.2場、胎次、泌乳階段及體況評分對直腸溫度的影響

利用模型1分析不同場、胎次、泌乳階段之間奶牛RT的差異。總體而言，3個因子對奶牛RT存在顯著影響(P<0.05)。場與胎次互作效應對上午直腸溫度影響顯著(P=0.016 2)，但對下午直腸溫度和日體溫差的影響不顯著(P=0.544 0，P=0.392 7)。各因素不同水平的最小二乘均值結果見表1。

表1不同場、胎次、泌乳階段及體況評分對奶牛直腸溫度的影響

Table 1The effect of farm，parity，stage of lactation and body condition score on rectal temperature in cows

項目Item類型(頭數)Type(number)上午RT/℃MorningRT下午RT/℃AfternoonRT日體溫差/℃RTdifferenceLSMSELSMSELSMSE場1(343)38.58a0.02739.000.0310.41a0.033場Farm場2(163)38.76b0.05838.930.0670.17b0.071場3(297)38.78b0.03838.920.0430.14b0.046胎次Parity1(421)38.70ab0.02538.98b0.0280.280.0302(205)38.74a0.03739.02a0.0420.280.0453(87)38.74ab0.06038.92b0.0690.180.073≥4(90)38.66b0.05838.88b0.0670.220.071階段StageⅠ(142)38.93a0.03939.19a0.0440.260.047Ⅱ(129)38.62b0.04438.90b0.0500.270.053Ⅲ(239)38.68b0.03538.89b0.0400.210.043Ⅳ(251)38.71b0.03538.94b0.0400.240.042Ⅴ(42)38.60b0.07238.83b0.0820.230.088BCS(回歸系數與SE)BCS(CoefficientsofregressionandSE)-0.0510.031-0.0800.035-0.0290.037

RT為直腸溫度；LSM為最小二乘均值；SE為標準誤；BCS為體況評分。同一因子的同列數據肩標不同表示差異顯著(P<0.05)。下表同RT.Rectal temperature；LSM.Least squares means；SE.Standard error；BCS.Body condition score.Under the same factor within a column with different superscript letters differ significantly (P<0.05).The same for the following tables

由表1可知，場1牛群上午RT顯著低于場2、3(P<0.05)，下午RT則高于場2、3，但不顯著，且場1牛群日體溫變化顯著大于場2、3，這與場1牛舍內上午環境溫度(26.97 ℃)低于場2(29.98 ℃)、場3(27.38 ℃)，而下午環境溫度(32.08 ℃)略高于場2(31.58 ℃)、場3(31.55 ℃)的狀況相符合。

不同胎次奶牛RT間存在差異，2胎奶牛的下午平均RT顯著高于其他所有胎次的奶牛；各泌乳階段中第Ⅰ階段RT最高，平均上午高0.22 ℃～0.33 ℃、下午高0.25 ℃～0.36 ℃。不同胎次、不同泌乳階段間奶牛日體溫變化差異不顯著。BCS對下午RT有顯著影響(P=0.022 1<0.05)。BCS與RT和日體溫差之間均呈負相關；BCS與奶牛下午RT間線性回歸系數估計值為-0.080，即隨著奶牛BCS的增加，下午RT呈下降趨勢。

2.3場、胎次、泌乳階段、直腸溫度及體況評分對測定日產奶量的影響

利用模型2分析了不同場、胎次、泌乳階段、胎次與泌乳階段互作及△RT、BCS、下午RT對測定日產奶量的影響。其中，場、胎次和泌乳階段3個因子均差異顯著(P<0.05)，胎次與泌乳階段互作對產奶量影響顯著(P<0.05)。

2.3.1不同場、胎次、泌乳階段對測定日產奶量的影響由表2可看出，各場日產奶量均處于較高產水平，不同場之間存在顯著差異，場1最低，約28.47 kg·頭-1，場2最高，約34.37 kg·頭-1，比場1每頭牛平均每天多產5.90 kg。2、3胎的測定日產奶量顯著高于1胎、4胎及以上的。5個泌乳階段之間日產奶量除Ⅰ階段與Ⅱ階段無顯著差異，其他階段之間存在顯著差異，第Ⅱ階段的最高，符合泌乳曲線規律。

2.3.2日體溫差、下午直腸溫度、體況評分對測定日產奶量的影響經協方差檢驗分析，ΔRT、ΔRT2和BCS對日奶量影響不顯著(回歸系數分別為0.195、0.135、2.29)，而下午RT、BCS2對測定日奶量有顯著影響(P值分別為0.036 1，0.020 3)。下午RT范圍為37.9～40.7 ℃，測定日奶量對下午RT的線性回歸系數估計值為-1.26，可見，隨著奶牛下午RT的增加，測定日奶量呈下降趨勢。

表2不同場、胎次、泌乳階段測定日產奶量的比較

Table 2Effect of farm，parity and stage of lactation on test-day milk yield

項目Item類型(頭數)Type(number)8月份測定日產奶量/kgTest-daymilkyieldinAugustLSMSE場Farm場1(343)28.47a0.47場2(163)34.37b0.66場3(297)32.33c0.52胎次Parity1(421)30.48bc0.372(205)32.69a0.553(87)33.68ab0.79≥4(90)30.04c1.32階段StageⅠ(142)33.67a0.59Ⅱ(129)36.12a0.67Ⅲ(239)33.02b0.54Ⅳ(251)29.37c0.50Ⅴ(42)26.43d1.77

2.4不同品種間直腸溫度的差異

不同品種奶牛RT的差異見表3，品種效應差異不顯著，但娟姍牛RT相對于荷斯坦奶牛略低。

表3不同品種奶牛直腸溫度的比較

Table 3The comparison of RT between different breeds

項目Item類型(頭數)Type(number)上午RT/℃MorningRT下午RT/℃AfternoonRT日體溫差/℃RTdifferenceLSMSELSMSELSMSE品種Breed荷斯坦(36)38.650.05838.840.0610.190.079娟姍(52)38.550.04838.800.0510.250.066BCS(回歸系數與SE)BCS(CoefficientsofregressionandSE)0.00940.0830-0.120.087-0.130.11

3討論

本研究中，夏季3個牛場無論上午還是下午牛舍內環境溫度均超過了奶牛最佳環境溫度，為熱應激天氣情況。結果顯示，3個場牛群平均RT存在差異，可能源于各場飼養管理方式、牛舍結構、飼養密度、風扇與噴淋控制等方面不同[11]。另外，本研究測定時間過長，從測定開始到結束環境溫度可以相差2 ℃以上，可能影響分析結果。因此，今后在測定奶牛直腸溫度時應在環境溫度變化不大的時間段內進行測定，避免測量受環境溫度影響；如果測定相對濕度，與溫度計算得到溫濕度指數(Temperature-humidity index，THI)，可探究THI與奶牛直腸溫度和生產性能之間的關系。有研究報道，THI超過72時，奶牛處于熱應激狀態，產奶量下降，造成一定的經濟損失，還影響奶品質，體細胞數增加[12]。

本研究中，日體溫差與上午RT呈負相關，與下午RT呈正相關，并且受下午RT的影響較大。這可能是因為上午測定時，奶牛經過夜間舒適溫度后，直腸溫度基本恢復正常水平；而下午測定時，經過中午的高溫高熱，熱耐受程度不同的個體之間體溫變化的差異加劇。即下午RT能夠更好地反映出奶牛對熱應激的適應能力，這也是在研究直腸溫度對產奶量影響時(模型2)，為什么只考慮了下午RT的原因。

不同胎次間，2胎奶牛上、下午直腸溫度均高于其他胎次。而泌乳階段中第Ⅰ階段的牛群上、下午RT均較高，因為泌乳第1～50天的奶牛大多處于子宮恢復階段，與文獻報道熱應激對泌乳前期的奶牛RT影響較大一致[13-14]。本研究中的全群奶牛平均體溫超過奶牛正常溫度范圍(38.3～38.7 ℃)[15]，說明北京地區夏季奶牛長時間內處于較強的熱應激狀態，應加強防暑降溫措施。尤其對處于2胎的高產奶牛和泌乳前期的奶牛，要給予更多的觀察、關注。

本試驗還發現，奶牛BCS與下午RT呈負相關，奶牛BCS每降低1分，下午RT會升高0.080 ℃。這與國外研究人體肥胖與低體溫相關的結論[16]和C.B.Tucker等[17]在研究冬季荷斯坦牛體況對其行為和生理影響中得到體況較差奶牛比體況較好奶牛有更高體溫的結果類似。因此，奶牛場管理應關注奶牛體況，使奶牛各階段保持適宜的體況，防止奶牛因偏瘦受熱應激影響加劇。

J.L.Vasconcelos和J.E.Umphrey等人[3-4]均研究得出產奶量與RT呈負相關，H.D.Johnson等人[5]得出RT每升高0.55 ℃，產奶量和TDN(總可消化養分)采食量分別下降1.8和1.4 kg。本試驗結果測定日產奶量對下午RT的線性回歸系數估計值為-1.26，即產奶量與RT呈負相關，且RT每增加1 ℃，產奶量降低1.26 kg。安代志等[18]研究表明，早晨08：00時，RT和產奶量成反比，這與本試驗下午RT與產奶量呈負相關的結果不同，可能原因是奶牛數量、試驗地區和條件不同。

S.Dikmen等[19]研究得出荷斯坦牛RT遺傳力估值為(0.17±0.13)，屬中等遺傳力，J.W.West[20]也指出奶牛個體間降溫能力存在遺傳變異，可以通過基因選擇選出耐熱的奶牛。此外，RT不止與產奶量存在相關性，與繁殖力性狀之間也存在負遺傳相關[21]。因此奶牛RT的研究有一定意義。

A.Srikandakumar等[22]研究在11和7月份THI(溫濕度指數)分別為72和93時，荷斯坦牛RT均高于娟姍牛(39.18vs38.73 ℃，39.65vs39.43 ℃)，然而娟姍牛RT增幅牛(0.70 ℃)卻高于荷斯坦(0.47 ℃)。由此可見，娟姍牛維持正常體溫的能力較弱，表明其并不是很耐熱。本試驗日體溫差的結果與A.Srikandakumar等[22]研究趨勢一致。

4結論

北京地區夏季環境溫度長時間處于高溫，奶牛的直腸溫度(RT)也處于較高水平。處于泌乳前期或者因高產自身代謝增加的奶牛，RT升高更為顯著。RT測量簡單易行，不僅能夠反映出奶牛處于熱應激的狀態，還與產奶量存在一定相關。因此RT有望用于奶牛熱應激遺傳機制的研究，為抗熱應激奶牛選育提供間接選擇信息。

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(編輯郭云雁)

Study on the Effect of Dairy Cows’ Rectal Temperature on Milk Yield in Summer in Beijing Area

XU Wei1，ZHAO Yu-chao1，CAO Lu1，ZHOU Jie1，GUO Gang2，DONG Gang-hui2，WANG Xin-yu2，LI Xi-zhi2，QIAO Lü2，WANG Ya-chun1*

(1.ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100193，China；2.BeijingSunlonLivestockDevelopmentCompanyLimited，Beijing100029，China)

Abstract:This study was designed to measure cows’ rectal temperature (RT)，and to explore the pattern of dairy cows’ RT and effect of RT on milk yield under the heat stress during summer in Beijing area.Dairy cows’ morning & afternoon RT，body condition score (BCS) and ambient temperature in the barn were measured from 3 scaled dairy farms in Beijing area from July to August，2014，and DHI data of researched dairy farms was collected.The effects of farm，parity，stage of lactation and BCS on RT and test-day milk yield were analyzed using a fixed model.The result showed that：1) The simple statistics of 803 cows’ morning，afternoon RT and their difference were (38.69±0.45)℃，(38.98±0.50)℃ and (0.29±0.53)℃，respectively；2) RT among different farms was significantly different，the RT level at the first stage of lactation (day 1 to 50) was significantly higher than that at other stages (P<0.05)，BCS had significant effect on afternoon RT(P<0.05)；3) Both afternoon RT and squared BCS had significant effect on test-day milk yield (P<0.05)，the average daily milk yield decreased 1.26 kg with per unit increase of afternoon RT.These results indicated that afternoon RT was relatively higher and might cause loss of test-day milk yield under heat stress during summer in Beijing area.Therefore，herd managers should strengthen cooling measures in summer in Beijing，monitor cows’ BCS，and pay more attention to early lactating dairy cows.RT can be used as an indicator in the study related to heat stress in dairy cows，and RT could provide indirect information for breeding plan for selecting heat tolerance ability in dairy cow.

Key words:dairy cow；rectal temperature(RT)；body condition score(BCS)；milk yield；heat stress

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.04.014

收稿日期：2015-04-07

基金項目：現代農業(奶牛)產業技術體系建設專項資金(CARS-37)；國家自然科學基金(31172191)；“十二五”科技支撐計劃(2011BAD28B02)；2014年北京市科技計劃“奶牛抗熱應激綜合措施研究與科技示范” (Z151100001015012)；中央高校基本科研業務費專項資金項目；長江學者和創新團隊發展計劃(IRT1191)

作者簡介：徐偉(1991-)，男，本科生，安徽人，主要從事分子數量遺傳學研究，E-mail：405432986@qq.com *通信作者：王雅春，教授，主要從事分子數量遺傳學研究，E-mail：wangyachun@cau.edu.cn

中圖分類號：S823.91；S815.4

文獻標志碼：A

文章編號:0366-6964(2016)04-0745-07