奶牛體溫與活動量檢測及變化規律研究進展

寇紅祥，趙福平，任　康，王振玲，陳　龍，陳曉麗，路永強，王　棟*

(1.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所 農業部畜禽遺傳資源與利用重點開放實驗室，北京 100193；2.吉林農業大學動物科學技術學院，長春 130118； 3.北京市畜牧總站，北京 100107； 4.北京農業職業學院，北京 102442；5.石家莊天泉良種奶牛有限公司，石家莊 050020)

?

奶牛體溫與活動量檢測及變化規律研究進展

寇紅祥1，2#，趙福平1#，任康3#，王振玲4，陳龍5，陳曉麗1，路永強3*，王棟1*

(1.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所 農業部畜禽遺傳資源與利用重點開放實驗室，北京 100193；2.吉林農業大學動物科學技術學院，長春 130118； 3.北京市畜牧總站，北京 100107； 4.北京農業職業學院，北京 102442；5.石家莊天泉良種奶牛有限公司，石家莊 050020)

摘要：體溫與活動量是評價家畜健康狀況和生理狀態的重要指標，對提高奶牛養殖效率具有重要意義。圍繞奶牛體溫與活動量的檢測方法進行了大量研究，檢測方法逐漸由手動檢測向機械化、自動化、智能化方向發展；檢測靈敏度和準確性不斷提高，數據覆蓋度不斷加大，數據可用性不斷提高；體溫和活動量的疾病規律、繁殖活動規律不斷揭示。只有活動量數據實現了自動化采集和規模化應用，體溫數據雖然已開發出瘤胃丸、陰道埋植等自動化采集方法，這些方法還不能大規模推廣應用，體溫的自動化采集方法仍在探索中。本文綜述了奶牛體溫與活動量數據的采集方法，分析其在奶牛疾病與發情、妊娠及分娩等繁殖行為中的變化規律，并展望了奶牛體溫與活動量自動化采集技術的研發及應用前景。

關鍵詞：奶牛；體溫；活動量；自動檢測

奶牛養殖業中，對經濟效益高低具有決定作用的產奶效率與繁殖效率緊密相關[1]，及時發現發情牛并適時配種可最大限度縮短產犢間隔、提高泌乳期的高峰期比例，提高產奶效率，是奶牛管理的關鍵；同時，控制疾病發生率，可降低疾病對產奶影響、減少治療費用，對奶牛養殖業同樣具有重要意義。

體溫與活動量是評價家畜健康狀況和生理狀態的重要指標。奶牛是恒溫動物，正常情況下，體溫和活動量只在較為恒定的范圍內發生細微變化，但病理過程時卻發生不同程度的體溫升高或降低等變化[2]，并伴隨活動量的明顯改變(以降低為主)。例如，奶牛肢蹄部或消化系統發生疾病時，活動量會顯著降低，同時伴隨不同程度的體溫升高；家畜體溫和活動量還因發情、妊娠及分娩等繁殖狀態而發生規律性改變。G.S.Lewis等[3]發現，奶牛發情前一天陰道溫度最低(37.74 ℃)，發情當天升高0.1 ℃；發情前一天活動量增加，發情時活動量達峰值，幾乎為黃體期的兩倍，之后逐漸下降，發情后兩天降至正常水平。Z.Gil 等[4]對96頭配種奶牛的研究發現，90%妊娠奶牛人工輸精后5～12 d體溫升高0.46 ℃，其中，輸精后5～7 d體溫升高的占妊娠牛的65%，之后恢復正常；妊娠后奶牛活動量不出現明顯變化，且在下一個情期到來之時活動量不增加[5]。T.R.Wrenn 等[6]發現，產前10～3 d體溫升高1～2 ℃，產前1～2 d體溫迅速下降；奶牛分娩前一天，活動量明顯增加[7]。準確、有效的監測奶牛體溫與活動量變化，有助于及時確定奶牛的發情、妊娠等繁殖生理狀態和健康狀況，并通過科學、及時的管理技術預防疾病、縮短產犢間隔，延長泌乳期，提高產奶量，提高奶牛場經濟效益。本文綜述了以往的體溫與活動量采集方法、及其與繁殖和疾病的相關變化規律，并展望了奶牛體溫與活動量自動化測定的應用前景。

1奶牛體溫與活動量測定方法

體溫與活動量是哺乳動物非常重要的生理及健康指標，具有重要的生產應用價值，但是，傳統的手工測定不但費時費力，也超出人的測定能力和測定范圍，測定方法一直無法取得突破性進展，無法深入揭示其生理、病理性狀變化規律，更不能有效地指導生產。近年來，無線傳感技術飛速發展，使這一領域逐漸實現了突破性進展，首先，加速度傳感器率先被阿菲金公司用于活動量自動測定，并研發出了奶牛發情鑒定專用計步器，在全世界推廣應用，為世界奶業發展做出了巨大貢獻，然而，奶牛全身被毛，較為裸露的無毛部位較少、面積較小、無法固定溫度采集設備，體溫自動采集進展較為緩慢。

1.1奶牛體溫的檢測方法

1.1.1傳統手動測溫方法臨床上通常以直腸溫度作為奶牛體溫，主要通過獸用水銀體溫計或獸用電子體溫計測定。這種手動測溫方法需要專人負責，勞動強度大，檢測通量較低，容易引起疾病交叉感染，并且不能準確、實時獲取奶牛個體體溫數據，不能滿足規模化養殖的精細管理需求。隨著奶牛養殖業的規模化發展，深入進行體溫自動檢測技術研究，并研究奶牛健康和特定生理現象體溫變化規律，指導生產，是產業發展的必然趨勢，J.Bligh等[8]首次提出將無線遙測技術應用于動物體溫測定的設想。

1.1.2自動測溫方法紅外測溫技術的誕生使手動測溫實現了革命，體表溫度測定突破了自動化瓶頸，但是，測定結果受體表毛發影響較大，奶牛體表無毛部位較少，紅外測溫較難實現，所以，圍繞奶牛體表溫度檢測展開大量研究。根據測溫時傳感器與動物的接觸方式，構建非接觸式、接觸式與植入式3種自動測溫方法，3種方法的研發與應用程度不同，為今后奶牛體表溫度自動測定研究提供借鑒和參考，3種測溫方法的優缺點比較結果見表1。

表1　3種測溫方法優缺點

1.1.2.1非接觸式測溫：非接觸式測溫是一種將非接觸式紅外溫度傳感器與無線通信技術結合應用的紅外測溫技術，通過檢測物體表面發射的能量測定物體溫度，早期紅外測溫只測量物體表面某點的溫度，隨著技術發展，又開發出利用紅外輻射熱效應，將物體發出的紅外輻射轉化成肉眼可見圖像的紅外熱成像技術[9]。

奶牛紅外測溫研究主要集中在不同部位測溫對直腸溫度指示程度的比較上[10-11]，G.Hoffmann 等[12]采用紅外熱成像技術測定20頭泌乳牛和9頭犢牛的體表溫度，并與直腸溫度和陰道溫度進行對比，發現奶牛體表各部位溫度平均值：眼部37.0 ℃、耳后35.6 ℃、肩胛部34.9 ℃、外陰37.2 ℃。除眼部與外陰溫度無顯著差異外，其他部位溫度均差異極顯著，表明眼部與外陰溫度對奶牛直腸溫度指示作用較強，適用于奶牛體溫自動監測。M.Metzner 等[13]使用紅外成像技術測定奶牛乳房表面溫度發現，正常乳房表面溫度在34.1～37.9 ℃，接種大腸桿菌后溫度在34.5～40.0 ℃并建立了乳房表面溫度最大值(Tmax)對直腸溫度(Tr)的校正公式(Tr=5.86+0.874×Tmax)。J.S.Church等[14]利用紅外熱成像技術測定奶牛眼部溫度及其受到的環境影響，發現風速為7 km·h-1時，紅外熱成像儀測定的眼部溫度下降(0.43±0.13) ℃，當風速為12 km·h-1時，眼部溫度下降(0.78±0.33) ℃，而陽光直射可使眼部溫度升高(0.56±0.36) ℃。除比較不同部位溫度測定效果外，部分研究將紅外測溫與無線通信技術相結合，進行奶牛體溫自動采集系統研發。鄭艷欣等[15]利用TS105-6紅外溫度傳感器結合nRF24E1無線通信技術，設計奶牛體溫自動采集設備，測定奶牛耳道溫度，與直腸溫度比較，平均系統誤差為0.58%，說明該系統穩定、數據可靠，但該方法測溫裝置需固定在耳道內，耳道內不易固定，易脫落，影響了推廣使用。張長利等[16]與范永存等[17]將10TP583T型紅外溫度傳感器結合ZigBee無線通信技術，設計奶牛體溫自動采集系統，測溫精確度為±0.3 ℃，基本滿足動物體溫測量要求，但精確度較低，仍處于實驗室研究階段，未見應用報道。與傳統直腸測溫相比，紅外測溫技術具有速度快、測溫范圍寬、不受時間限制等優勢，但是風速、溫度、濕度等環境因素對測溫結果的準確性影響較大，并且只是部分實現機械化，還不能達到實時監測目的，不能滿足規模化、集約化奶牛養殖需求。

1.1.2.2接觸式測溫：接觸式測溫主要利用熱電阻、熱敏電阻、電子式溫度傳感器和熱電偶等電器元件電氣參數的溫度變化規律檢測溫度。近年來，這一技術逐漸應用于奶牛養殖業。武彥等[18]基于ZigBee無線通信技術，采用MF5A-4型NTC熱敏電阻設計奶牛耳道溫度自動采集系統，測定結果，耳道溫度與直腸溫度差值為1.69～1.74 ℃，平均差值為1.72 ℃，兩者線性相關系數R2為0.949 6，有良好的線性關系，但固定于耳道內易脫落，因此未見推廣使用。賈北平等[19]基于nRF403無線通信技術，利用DS18B20一線式溫度傳感器設計體溫自動采集系統，但僅進行試驗室模擬溫度采集，未見到其進行奶牛體溫實時監測的報道。尹令等[20]基于無線通信技術，設計奶牛體溫自動采集系統，將熱敏電阻固定于奶牛鼻孔周圍或鼻孔內，固定于鼻孔周圍時受外部氣流影響較大，固定于鼻孔內環境影響減小，但固定于鼻孔處易脫落，傳感器固定部位需進一步改進。本研究團隊也利用接觸式測溫方式，對奶牛尾根、頸部、蹄腕部、陰道進行了溫度自動采集及比較研究，發現體外采集溫度以蹄腕部較為理想，采集的溫度變化約為7 ℃，經過公式校正后，與直腸溫度相差不超過0.3 ℃[21-23]，為奶牛體表溫度檢測提供理論依據。陰道自動測溫也取得了理想效果，晝夜變化僅約0.6 ℃，可信度大大提高(數據未發表)。

與非接觸式測溫技術比，該技術精確性、靈敏度大幅提高，但奶牛全身濃密被毛，很難找到溫度傳感器最佳固定位置及方法，雖然陰道溫度采集效果較好，但面臨信號傳導、測溫裝置、牛體適應性等問題，尚需要深入研究。

1.1.3植入式測溫植入式測溫是一種不同于接觸式測溫的無線遙測技術，該方法將測溫裝置植入動物體內(如消化道、生殖道)，檢測到的溫度數據通過電磁信號發送至體外接收器，可分為吞服式無線電膠囊技術和專用植入式遙測芯片技術。B.L.Kyle等[24]在奶牛陰道植入，包含溫度采集、無線發射設備的棒狀無線遙測系統，監測8頭經產奶牛產犢后陰道溫度，在一年的監測數據中，每頭牛僅有50 h數據丟失(0.57%)與297 h數據錯誤，準確率大于96.61%，該系統工作穩定、數據可靠，但對動物刺激較大，未能應用于生產。R.Morais等[25]與N.Miranda等[26]通過外科手術將無線溫度傳感器植入奶牛會陰肌肉，試圖通過監測會陰溫度鑒定母牛發情，但該方法對動物傷害較大，且操作復雜，未見應用報道。E.Timsit等[27]將無線電瘤胃丸通過牛口腔投入瘤胃，實現瘤胃溫度變化的自動監測，研究發現瘤胃溫度平均比直腸溫度高(0.57±0.27) ℃，兩者相關系數R2為0.82。說明無線電瘤胃丸能通過測定瘤胃溫度間接指示牛只體溫。

植入式測溫突破了接觸式測溫設備固定瓶頸，實現自動測溫，但是，植入的測定元件可能會造成動物不適，影響動物健康和生產，如何避免這種不利因素，或找到更合適的植入位點與辦法，并避免瘤胃發酵及陰道液體的酸堿變化對測定元件的腐蝕作用，是該方法進一步改進的重點。

1.2活動量測定方法

活動量是指對奶牛日常采食、運動、反芻等全部行為活動的計量，其中，關于奶牛日常運動量的研究很多，并且基于加速度傳感器原理，開發出計步器專門測定步數。1984年，以色列阿菲金公司率先推出的阿菲金牧場管理系統就包括計步功能，阿菲金計步器佩戴于牛腿腕部，具有監測活動量和個體標識功能，每天擠奶時同步收集個體號和步數數據，并發送至計算機，目前該系統已被廣泛應用[28]。瑞典利拉伐與德國韋斯伐利亞也相繼開發出奶牛活動量監測系統(ALPRO系統與DairyPlan C21系統)。利拉伐ALPRO牧場管理系統將計步器佩戴于奶牛頸部，可實時上傳奶牛活動量信息，并能預警高活動量信息；德國韋斯伐利亞DairyPlan C21牛場管理專家系統，計步器也安裝在奶牛腿腕部，每天擠奶時，通過擠奶廳門口的數據收集器會讀取牛號及活動量信息，并上傳至計算機[29]。阿菲金與韋斯伐利亞計步器只能在每天擠奶時收集數據，雖然能做到實時測量，但數據傳輸較為滯后；利拉伐計步器能實時監控奶牛活動量變化情況，但是通信距離<100 m，不能滿足大規模奶牛養殖需求[30]。

2002年，楊勇[31]開始奶牛計步器自主研發，通過計步器檢測奶牛活動量變化，每天擠奶時集中采集數據，并由電腦進行數據處理和存儲，該設備雖未見推廣使用，但填補了國內研究的空白。柳平增等[32]與張穎超等[33]基于MSP430系列單片機，設計開發計步器，由于無線通信模塊工作模式下功耗較大，關閉模式下消耗電流僅為1 μA，該系統不發送數據時將通信模塊置于關閉模式，通過芯片工作模式轉化實現低功耗，為應用推廣提供重要參考。趙讀俊[30]基于ZigBee無線通信協議與nRF24LE1無線通信技術，研發了奶牛活動量檢測系統，該系統在路由器上增加功率放大器，當終端節點高度為1.5 m時，通信距離可達300 m，但該系統成本較高、穩定性也有待提高，還處于實驗室研發階段。

近年來研發了大量活動量采集系統，奶牛發情監測自動化水平大幅提高，促進了奶牛養殖業發展，但是，目前計步器的成本還較高，同時還不能實現安靜發情牛的發情預警，也不能兼顧通信距離與數據的適時傳輸，因此，開發具有足夠通信距離、可實時監測奶牛活動量的低功耗系統，并突破安靜發情預警瓶頸是計步器研發面臨的最大挑戰。

2奶牛體溫與活動量數據的變化規律

正常情況下，奶牛體溫與活動量均在一定范圍內變化，但病理或生理變化時均伴隨體溫與活動量的變化規律，這些變化規律為科學合理地判斷奶牛的健康狀況與生理周期狀態具有重要指導意義，是疾病監測與高效繁殖管理的重要依據。

2.1奶牛體溫的變化規律

2.1.1疾病的體溫變化規律正常情況下，奶牛體溫變化范圍很小。犢牛正常體溫為38.5～39.5 ℃，青年牛為38.0～39.5 ℃，成年牛為38.0～39.0 ℃[34]。但處于嚴重營養不良、休克、大出血及瀕死期等狀態的奶牛，體溫明顯低于正常值；處于各種病原全身感染、某些變態反應性疾病和內分泌代謝障礙性疾病等狀態的奶牛，機體會表現發熱，體溫明顯高于正常值[2]。所以，實際生產中，常以體溫變化確定奶牛的健康狀態。

E.Timsit等[27]采用瘤胃丸技術對奶牛瘤胃溫度進行自動測定，并以此進行疾病診斷，發現青年牛早期呼吸系統出現臨床癥狀前12～136 h，出現瘤胃溫度升高現象。A.L.Schaefer 等[35]使用紅外熱成像儀測定奶牛眼窩溫度，并結合臨床癥狀、體內溫度、血液病學及血清皮質醇檢測結果，對牛早期呼吸系統疾病進行診斷分析，結果發現，呼吸系統疾病綜合征患牛眼窩溫度(35.7±0.35) ℃顯著高于正常奶牛眼窩溫度(34.9±0.22) ℃。適時監測奶牛體溫有助于盡早發現疾病，及時治療，既有利于降低治療費用，也能最大限度避免由疾病帶來的生產損失。

2.1.2奶牛繁殖周期中的體溫變化規律繁殖周期不同時相，牛體內雌二醇、孕酮、促產素等激素的質和量差異很大，這些激素改變也會引起體溫變化[36-37]。掌握各種繁殖狀態的體溫變化規律，就可將體溫變化數據應用于奶牛繁殖管理，如奶牛發情鑒定、排卵時間預測、妊娠診斷和分娩時間預測等。

2.1.2.1發情及排卵的體溫變化規律：人工輸精技術的推廣應用，推動發情鑒定技術研發的深入開展，傳統的外部觀察發情鑒定法費時、費力，已不適于大型奶牛場[38]，而體溫監測發現，牛發情期體溫呈規律性變化，為發情鑒定及排卵時間預測提供新途徑。T.R.Wrenn等[6]發現，奶牛發情前4～5 d體溫開始下降，至發情前2 d降至最低(38.3 ℃)，之后體溫逐漸升高，發情當天達到最高38.6 ℃，排卵時降至38.4 ℃，排卵后逐漸升高至正常值，發情當天與發情前2 d及排卵時體溫均差異顯著。楊章平等[39]測定30頭發情正常黑白花奶牛發情前、后一兩天和發情時體溫，發現發情時體溫比發情前高(0.48±0.29) ℃，比發情后高(0.53±0.29) ℃，差異顯著。S.Talukder 等[40]通過紅外成像技術測定12頭奶牛陰道溫度發現，發情前2 d陰道溫度開始下降，至發情前1 d達到最低(35.6 ℃)，隨后溫度上升，發情時達最高值(36.9 ℃)，發情后體溫又開始下降，至排卵時，陰道溫度下降至36.3 ℃，其中發情前兩天、發情時與排卵時體溫均存在顯著差異。本研究組關于陰道溫度自動采集研究也發現，奶牛溫度隨發情進程而逐漸升高，到發情盛期時達最高，然后逐漸降低，變化幅度約為0.5～1.2 ℃(數據尚未發表)。奶牛發情期的體溫變化規律，為科學地進行奶牛發情鑒定并預測排卵時間，指導人工輸精提供理論指導。

2.1.2.2妊娠的體溫變化規律：目前，已建立了直腸檢查、超聲波檢查及實驗室診斷等很多奶牛早期妊娠診斷方法，但各種方法均不能滿足奶牛規模化、集約化、自動化、智能化養殖要求[41]。Z.Gil 等[4]測定了94頭妊娠奶牛和116頭未妊娠奶牛的牛奶溫度與直腸溫度，結果表明，輸精后第5～12天90%妊娠牛牛奶溫度、體溫分別上升0.64與0.46 ℃，差異極顯著；而未妊娠奶牛無明顯變化。張丁華等[42]研究30頭妊娠母豬直腸體溫變化規律發現，配種后第10～11天體溫升高，從10 d前的38.3 ℃左右，上升至39.0 ℃以上，且一直持續至18 d，然后逐漸降低，并維持在一定水平。配種后第10～18天體溫的變化為判斷母豬是否妊娠提供了重要參考。奶牛和母豬妊娠后體溫的變化規律說明，體溫數據可輔助進行奶牛早期妊娠診斷。該方法診斷時間早，可在配后20 d以內做出準確判斷，對減少奶牛空懷時間，降低奶牛飼養成本，具有重要意義。

2.1.2.3分娩時體溫變化規律：T.R.Wrenn等[6]研究發現，奶牛產前10～3 d體溫升高1～2 ℃，產前1～2 d體溫下降，至分娩時達到最低38.4 ℃。張忠誠等[43]發現產前1個月～產前7～8 d體溫逐漸上升，可達39 ℃；分娩前12 h，體溫下降0.4～0.8 ℃。池瀧孝等[44]測定了奶牛每天8：00與16：00的體溫，發現分娩前7～11 d 8：00溫度變化較小為38.6 ℃左右，但分娩前6 d上升0.2 ℃，分娩前2～4 d達最高(38.8 ℃)，此后至分娩前2 d內，體溫約下降0.5 ℃，平均為38.4 ℃并直至分娩，傍晚與早晨體溫變化基本一致，但分娩前2～3 d傍晚最高體溫平均為39.6 ℃，到分娩時體溫約下降0.8 ℃，體溫下降至39.0 ℃以下，對下降0.5 ℃以上分娩牛的統計結果表明，在24、36和48 h內分娩的牛分別為72.4%、84.6%和91.8%。張金鐘等[45]對23頭黑白花奶牛的檢測結果表明，產前一個月體溫逐漸升高，至產前第7～8天平均達39.18 ℃；產前12 h降到38.81 ℃，與空懷母牛平均體溫(38.79 ℃)相近。奶牛產前體溫的規律性變化，為奶牛分娩時間預測提供了理論依據。

2.2奶牛活動量的變化規律

2.2.1患病牛的活動量變化規律健康奶牛每天的活動量都在一個相對恒定的范圍內變化，但當疾病發生時，奶牛活動量會出現異常變化。研究發現，患消化系統疾病或肢蹄疾病，奶牛臥地時間較長，活動量顯著降低[5，46]；而患偽狂犬等精神亢奮的疾病牛只和受驚嚇等刺激牛只，活動量則大幅增加。不孕癥是制約奶牛養殖發展的重要因素[47]，其中卵巢囊腫、持久黃體與卵巢靜止是奶牛不孕的主要因素[48]。奶牛卵巢囊腫表現無規律的頻繁發情或持續發情，發情周期縮短，發情持續時間長，喜爬跨或被爬跨，表現為持續強烈的發情行為，出現慕雄狂，患牛活動量顯著增加[49]。研究表明，卵巢囊腫奶牛發情間隔明顯縮短(7～10 d)，發情期延長，并且久配不孕[50]。而持久黃體與卵巢靜止奶牛則不表現發情癥狀，活動量無發情周期變化規律[51-52]，顯著區別于正常發情奶牛活動量的明顯增加[53]。奶牛活動量監測，為病牛診斷或疾病前兆牛只的篩查提供重要參考，及早治療，可降低治療成本，減少對生產的不利影響。

2.2.2繁殖行為的活動量變化規律繁殖管理是奶牛生產重要環節，與奶牛繁殖效率和產奶量密切相關，直接影響到奶牛場的經濟效益，而奶牛活動量在奶牛繁殖周期中呈現明顯的規律性變化，為發情鑒定與妊娠診斷提供了重要標記。

2.2.2.1發情周期的活動量變化規律：傳統發情鑒定靠人工觀察，需要具有豐富的經驗，并隨時觀察，必要時還要輔以直腸檢查，勞動強度大，技術要求高。50%以上奶牛在傍晚或夜間發情，而該時段為非工作時間，人工觀察發情極為不便，常錯過奶牛最佳配種時間[53]。荷斯坦奶牛發情時活動量明顯增加[54]，甚至93%發情牛活動量增加至平時的400%[55]。本團隊關于活動量自動采集研究結果表明，奶牛活動量隨發情進程逐漸升高，到發情盛期時達最高，然后逐漸降低，牛發情時的活動量比未發情時高5倍甚至10倍以上(數據尚未發表)。可通過監測奶牛活動量變化進行奶牛發情鑒定，并且當多于3頭牛同時發情時，發情鑒定率可達95%[53]，活動量開始增加后(29.3±3.9) h、或活動量增加結束后(19.4±12) h排卵。利用發情期活動量變化規律可預測排卵時間，提高奶牛配種效率，增加奶牛養殖經濟效益。此外，受孕牛在下一個發情期到來時不再表現發情特征，然而未孕牛則表現發情行為。因此，奶牛活動量指標還可用于輔助早期妊娠診斷[5，46]，對減少空懷天數，增加奶牛場經濟效益有重要意義。

2.2.2.2分娩前后的活動量變化規律：以色列農業部Volcain 農業研究中心研究發現，奶牛分娩前一天，活動量明顯增加[7]。J.M.Huzzey等[56]對15頭妊娠牛產前10 d～產后10 d行為的觀察發現，奶牛分娩當天活動量明顯增加，每天平均站立時間，分娩前1 d達最低值，為12.3 h，分娩當天達最高為14.4 h；且分娩當天，起臥次數(21.8 次·d-1)顯著高于分娩前(11.7 次·d-1)與分娩后(13.1 次·d-1)。M.B.Jensen[57]對32頭經產荷斯坦奶牛產前與產后96 h躺臥時間、起臥次數與活動量的監測結果表明，產前2～4 d，3項指標均無明顯變化，產前1 d，躺臥時間明顯減少，起臥次數與活動量明顯增加，活動量增加至原來的1.5倍，差異顯著；產后第2天，3項指標恢復至正常范圍。奶牛分娩前活動量的規律性變化為準確預測產犢日期提供了重要參考，可使養殖場提前做好接產準備，并及時應對可能的突發事件，減少由于接產不及時造成的損失。這一規律對大型奶牛場和產犢高峰時期尤為重要。

2.2.3奶牛行為相關的活動量變化規律奶牛活動量數據可為奶牛行為學研究提供重要參考[46]，泌乳期內泌乳量呈現先逐漸升高再逐漸降低的規律變化，泌乳盛期活動量低于泌乳后期，但高于干奶期[58]；對400頭泌乳牛一年的活動量信息跟蹤發現，不同季節，奶牛步數差異極顯著，春、秋活動量明顯高于夏、冬[59]。對活動量數據的收集可揭示奶牛行為學內涵，有助于更好地了解奶牛生活習性，對改善奶牛生存環境，提高奶牛福利水平，進而提高養殖經濟效益有重要意義，而數據的自動采集還將有助于探知人類日常無法感知的行為內容，更具深遠意義。

3問題與展望

應用體溫與活動量指標進行奶牛繁殖管理及疾病監測具有廣闊應用前景。近年來，遙測技術飛速發展，并逐漸應用于奶牛養殖，開發出瘤胃丸、計步器等多種體溫與活動量自動檢測設備，實現數據采集自動化，并應用于奶牛發情鑒定等繁殖管理，但單一活動量指標，難以準確反應安靜發情等奶牛繁殖狀態，而體溫與活動量指標從不同側面給出了同一生理、病理現象的兩方面信息，兩者結合應用，則可對某些生理、病理現象進行科學判定，盡早發現奶牛的疾病、發情、妊娠，并預測分娩時間，大大提高檢出率與準確率，給奶牛養殖業帶來巨大經濟效益。現今遙測和互聯網技術為集成研發體溫、活動量自動采集設備奠定了基礎，深入研究奶牛體溫、活動量等指標變化規律，并應用于奶牛生產，將推動奶牛養殖業發生巨大變化[60-61]。

參考文獻(References)：

[1]邱建飛.奶牛發情監測系統的設計[D].保定：河北農業大學，2012.

QIU J F.Design of automatic system to detect cow oestrus[D].Baoding：Agricultural University of Hebei，2012.(in Chinese)

[2]朱翔宇.臨床檢查測量牛體溫的作用及方法[J].養殖技術顧問，2013(2)：76.

ZHU X Y.Function and method of clinical examination to measure the temperature of cattle[J].TechnicalAdvisorforAnimalHusbandry，2013(2)：76.(in Chinese)

[3]LEWIS G S，NEWMAN S K.Changes throughout oestrous cycles of variables that might indicate estrus in dairy cows[J].JDairySci，1984，67(1)：146-152.

[4]GIL Z，KURAL J，SZAREK J，et al.Increase in milk and body temperature of cows as a sign of embryo entry into the uterus[J].Theriogenology，2001，56(4)：685-697.

[5]曹學浩，黃善琦，馬樹剛，等.活動量監測技術的研究及其在奶牛繁殖管理中的應用[J].中國奶牛，2013(8)：37-40.

CAO X H，HUANG S Q，MA S G，et al.Applications of activity monitoring technology in dairy cattle breeding management[J].ChinaDairyCattle，2013(8)：37-40.(in Chinese)

[6]WRENN T R，BITMAN J，SYKES J F.Body temperature variations in dairy cattle during the estrous cycle and pregnancy[J].JDairySci，1958，41(8)：1071-1076.

[7]陸靜.第二代計步器的功能[A]//中國奶業協會.中國奶業協會年會2009 (I)[C].北京：中國奶業協會，2009：2.

LU J.The function of the second generation of pedometer[A]//China Dairy Association.China Dairy Association Annual Conference 2009 (I)[C].Beijing：China Dairy Association，2009：2.(in Chinese)

[8]BLIGH J，HEAL J W.The use of radio-telemetry in the study of animal physiology[J].ProcNutrSoc，1974，33(2)：173-181.

[9]張杰.紅外熱成像測溫技術及其應用研究[D].成都：電子科技大學，2011.

ZHANG J.Research on the technology of infrared thermal imaging temperature measurement and its application[D].Chengdu：University of Electronic Science and Technology of China，2011.(in Chinese)

[10]STEWART M，WEBSTER J R，SCHAEFER A L，et al.Infrared thermography as a non-invasive tool to study animal welfare[J].AnimWelfare，2005，14(4)：319-325.

[11]DOMINIC J，MCCAFFERTY.The value of infrared thermography for research on mammals：previous applications and future directions[J].MammalRev，2007，37(3)：207-223.

[12]HOFFMANN G，SCHMIDT M，AMMON C，et al.Monitoring the body temperature of cows and calves using video recordings from an infrared thermography camera[J].VetResCommun，2013，37(2)：91-99.

[13]METZNER M，SAUTER-LOUIS C，SEEMUELLER A，et al.Infrared thermography of the udder surface of dairy cattle：Characteristics，methods，and correlation with rectal temperature[J].VetJ，2014，199(1)：57-62.

[14]CHURCH J S，HEGADOREN P R，PAETKAU M J，et al.Influence of environmental factors on infrared eye temperature measurements in cattle[J].ResVetSci，2014 96(1)：220-226.

[15]鄭艷欣，錢東平，霍曉靜，等.基于NRF24E1無線奶牛體溫數據采集系統設計[J].農機化研究，2010(3)：104-107.

ZHENG Y X，QIAN D P，HUO X J，et al.Design of cow temperature data acquisition system of wireless transceiver base on NRF24E1[J].JournalofAgriculturalMechanizationResearch，2010(3)：104-107.(in Chinese)

[16]張長利，王樹文，房俊龍，等.基于ZigBee技術的奶牛體征監測系統設計[A]//黑龍江省農業工程學會2011學術年會[C].哈爾濱：黑龍江省農業工程學會，2011：6.

ZHANG C L，WANG S W，FANG J L，et al.Design on the monitoring system of physical characteristics of dairy cattle based on ZigBee technology[A]//Heilongjiang Academy of Agricultural Engineering，Academic Annual Meeting in 2011[C].Harbin：Heilongjiang Academy of Agricultural Engineering，2011：6.(in Chinese)

[17]范永存，張喜海，李建澤.奶牛體溫監測系統數據采集終端設計[J].東北農業大學學報，2012，43(8)：48-52.

FAN Y C，ZHANG X H，LI J Z.Design of data gathering terminal for dairy cattle body temperature monitoring system[J].JournalofNortheastAgriculturalUniversity，2012，43(8)：48-52.(in Chinese)

[18]武彥，劉子帆，何東健，等.奶牛體溫實時遠程監測系統設計與實現[J].農機化研究，2012(6)：148-152.

WU Y，LIU Z F，HE D J，et al.Design and implementation of real-time remote monitoring system for cow body temperature[J].JournalofAgriculturalMechanizationResearch，2012(6)：148-152.(in Chinese)

[19]賈北平，馬錦儒，李亞敏.奶牛體溫無線收發數據采集系統的設計與實現[J].農機化研究，2008(7)：99-101.

JIA B P，MA J R，LI Y M.Design and realization of a wireless data collection system for milk-cow body temperature[J].JournalofAgriculturalMechanizationResearch，2008(7)：99-101.(in Chinese)

[20]尹令，劉財興，洪添勝，等.基于無線傳感器網絡的奶牛行為特征監測系統設計[J].農業工程學報，2010，26(3)：203-208，388.

YIN L，LIU C X，HONG T S，et al.Design of system for monitoring dairy cattle’s behavioral features based on wireless sensor networks[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgricuturalEngineering，2010，26(3)：203-208，388.(in Chinese)

[21]王棟，蔡勇，趙福平，等.西門塔爾牛體表溫度與體內溫度擬合曲線研究[A]//中國畜牧獸醫學會信息技術分會第十屆學術研討會[C].北京：中國畜牧獸醫學會信息技術分會，2015：82-89.

WANG D，CAI Y，ZHAO F P，et al.Simmental cow surface temperature measurement and correlation with rectal temperature[A]//Information Technology Branch of the China Animal Husbandry and Veterinary Medicine，China’s Animal Husbandry and Veterinary Society Information Technology Branch of the Academic Seminar[C].Beijing：China Animal Husbandry and Veterinary Society Information Technology Branch，2015：82-89.(in Chinese)

[22]蔡勇，趙福平，陳新，等.牛體表溫度測定及其與體內溫度校正公式研究[J].畜牧獸醫學報，2015，46(12)：2199-2205.

CAI Y，ZHAO F P，CHEN X，et al.Cow surface temperature measurement and correlation with rectal temperature[J].ActaVeterinariaetZootechnicaSinica，2015，46(12)：2199-2205.(in Chinese)

[23]蔡勇.牛體表溫度自動采集系統設計及其與體內溫度擬合曲線的研究[D].北京：中國農業科學院，2015.

CAI Y.The Study on the designing of the automatical acquisition system for cow surface temperature and the fitting for surface temperature with rectal temperature[D].Beijing：Chinese Academy of Agricultural Sciences，2015.(in Chinese)

[24]KYLE B L，KENNEDY A D，SMALL J A.Measurement of vaginal temperature by radio telemetry for the prediction of estrus in beef cows[J].Theriogenology，1998，49(8)：1437-1449.

[25]MORAIS R，VALENTE A，ALMEIDA J C，et al.Concept study of an implantable microsystem for electrical resistance and temperature measurements in dairy cows，suitable for estrus detection[J].SensorActuatA，2006，132(1)：354-361.

[26]MIRANDA N，MORAIS R，DIAS M，et al.Bioimplantable impedance and temperature monitor low power micro-system suitable for estrus detection[J].ProcChem，2009(1)：505-508.

[27]TIMSIT E，ASSIé S，QUINIOU R，et al.Early detection of bovine respiratory disease in young bulls using reticulo-rumen temperature boluses[J].VetJ，2011，190(1)：136-142.

[28]鄭偉，年景華，李軍.奶牛計步器的應用效果分析[J].中國奶牛，2014(22)：32-34.

ZHENG W，NIAN J H，LI J.Analysis on the application effect of cow pedometer[J].ChinaDairyCattle，2014(22)：32-34.(in Chinese)

[29]甘芳，楊健瓊，張克春，等.牧場管理專家系統在有機牧場的應用及導電性與奶成分相關性的分析研究[J].上海畜牧獸醫通訊，2010(2)：5-8.

GAN F，YANG J Q，ZHANG K C，et al.Analysis of the application of farm management expert system in organic pasture and the correlation between electrical conductivity and milk composition[J].ShanghaiJournalofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine，2010(2)：5-8.(in Chinese)

[30]趙讀俊.基于ZigBee技術的奶牛活動量監測系統的研究與設計[D].廣州：廣東工業大學，2011.

ZHAO D J.The research and design of cow activity monitoring system based on ZigBee technology[D].Guangzhou：Guangdong University of Technology，2011.(in Chinese)

[31]楊勇.奶牛發情計算機監測系統研究與開發[J].計算機與農業，2002(1)：12-14.

YANG Y.Development of a computer system for monitoring oestrus of dairy cattle[J].ComputerandAgriculture，2002(1)：12-14.(in Chinese)

[32]柳平增，丁為民，汪小旵，等.奶牛發情期自動檢測系統的設計[J].測控技術，2006，25(11)：48-51.

LIU P Z，DING W M，WANG X C，et al.Design of automatic system to detect cow oestrus[J].Measurement&ControlTechnology，2006，25(11)：48-51.(in Chinese)

[33]張穎超，王金成，錢慧.超低功耗奶牛發情期監測器的設計—MSP430F1121A實現計步功能[J].微計算機信息，2008，24(2-2)：74-75.

ZHANG Y C，WANG J C，QIAN H.The design of ultra low power loss about cow oestrus period monitor—realizes counts step function by MSP430F1121A[J].MicrocomputerInformation，2008，24(2-2)：74-75.(in Chinese)

[34]馬延龍，杜文奎.牛的體溫與疾病的關系[J].山東畜牧獸醫，2010(3)：91-92.

MA Y L，DU W K.Relationship between body temperature and disease of cattle[J].ShandongJournalofAnimalScienceandVeterinaryMedicine，2010(3)：91-92.(in Chinese)

[35]SCHAEFER A L，COOK N J，BENCH C，et al.The non-invasive and automated detection of bovine respiratory disease onset in receiver calves using infrared thermography[J].ResVetSci，2012，93(2)：928-935.

[36]EWBANK R.The fall in rectal temperature seen before parturition in sheep[J].JReprodFertil，1969，19(3)：569-571.

[37]陳杰.家畜生理學[M].第4版.北京：中國農業出版社，2005.

CHEN J.Animal physiology[M].4thed.Beijing：China Agriculture Press，2005.(in Chinese)

[38]FIRK R，STAMER E，JUNGE W，et al.Automation of oestrus detection in dairy cows：a review[J].LivestProdSci，2002，75(3)：219-232.

[39]楊章平，陸克文，程廣龍，等.黑白花奶牛體溫變化與發情及排卵關系的研究[J].畜牧與獸醫，1992，24(1)：2-3.

YANG Z P，LU K W，CHENG G L，et al.Study on the relationship between body temperature change and the relationship of heat and ovulation in black and white dairy cow[J].AnimalHusbandry&VeterinaryMedicine，1992，24(1)：2-3.(in Chinese)

[40]TALUKDER S，KERRISK K L，INGENHOFF L，et al.Infrared technology for estrus detection and as a predictor of time of ovulation in dairy cows in a pasture-based system[J].Theriogenology，2014，81(7)：925-935.

[41]左海洋，陳曉麗，蔡勇，等.奶牛早期妊娠診斷技術研究進展[J].畜牧獸醫學報，2014，45(10)：1584-1591.

ZUO H Y，CHEN X L，CAI Y，et al.Advance of early pregnancy diagnosis technology in dairy cows[J].ActaVeterinariaetZootechnicaSinica，2014，45(10)：1584-1591.(in Chinese)

[42]張丁華，王艷豐，李鵬偉，等.體溫與母豬生殖行為關系觀察及應用初探[J].中國豬業，2008(1)：32-33.

ZHANG D H，WANG Y F，LI P W，et al.Observation and application of the relationship between body temperature and sow reproductive behavior[J].ChinaSwineIndustry，2008(1)：32-33.(in Chinese)

[43]張忠誠，朱士恩，周虛，等.家畜繁殖學[M].北京：中國農業出版社，2009.

ZHANG Z C，ZHU S E，ZHOU X，et al.Livestock breeding[M].Beijing：China Agriculture Press，2009.(in Chinese)

[44]池瀧孝，趙中石.通過測量體溫預測奶牛分娩[J].國外畜牧學(草食家畜)，1985(2)：26.

CHI L X，ZHAO Z S.Predicting the delivery of milk cow by measuring body temperature[J].ForeignAnimalHusbandry(Grass-FeedingLivestock)，1985(2)：26.(in Chinese)

[45]張金鐘，高騰云，賴登明，等.黑白花妊娠母牛產前體溫變化與分娩關系的研究[J].黃牛雜志，1999，25(6)：21-24.

ZHANG J Z，GAO T Y，LAI D M，et al.Relationships between parturition and pre-parturition body temperature changes of pregnant holstein cow[J].JournalofYellowCattleScience，1999，25(6)：21-24.(in Chinese)

[46]施福明，董書偉，朱新榮，等.活動量監測在牧場管理中的應用[J].黑龍江畜牧獸醫，2013(1)：59-61，174-175.

SHI F M，DONG S W，ZHU X R，et al.Application of activity-level monitoring in the ranch management[J].HeilongjiangAnimalScienceandVeterinaryMedicine，2013(1)：59-61，174-175.(in Chinese)

[47]胡路鋒，高樹，楊恒，等.口服促孕散治療前后持久黃體奶牛B超影像學的研究[J].中國畜牧獸醫，2013，40(6)：184-189.

HU L F，GAO S，YANG H，et al.Studu on B-mode ultrasonography of persistent corpus luteum before and after taking orally fertility-promoting power in dairy cows[J].ChinaAnimalHusbandry&VeterinaryMedicine，2013，40(6)：184-189.(in Chinese)

[48]包凱，張洪友，夏成，等.探討奶牛產后乏情的3種激素療法[J].畜牧與獸醫，2013，45(11)：85-88.

BAO K，ZHANG H Y，XIA C，et al.To investigate 3 kinds of hormone therapy for postpartum dairy cattle[J].AnimalHusbandry&VeterinaryMedicine，2013，45(11)：85-88.(in Chinese)

[49]武海玉，趙冬琴，王梁，等.奶牛卵巢機能障礙研究進展[J].黑龍江動物繁殖，2014，22(3)：3-7.

WU H Y，ZHAO D Q，WANG L，et al.Research progress of ovarian dysfunction in dairy cows[J].HeilongjiangJournalofAnimalReproduction，2014，22(3)：3-7.(in Chinese)

[50]趙會萍，馬建成，曹玉魁，等.阿菲金奶牛發情監測系統使用效果分析[J].內蒙古農業科技，2014(1)：45-47.

ZHAO H P，MA J C，CAO Y K，et al.Report the effect of afikin for dairy cattle oestrus monitoring system[J].InnerMongoliaAgriculturalScienceandTechnology，2014(1)：45-47.(in Chinese)

[51]李蘭，張洪友，夏成，等.三種激素療法對奶牛持久黃體的治療效果[J].黑龍江畜牧獸醫，2014(10)：62-63.

LI L，ZHANG H Y，XIA C，et al.Treatment effect of three kinds of hormone therapy on persistent corpus corpus of dairy cattle[J].HeilongjiangAnimalScienceandVeterinaryMedicine，2014(10)：62-63.(in Chinese)

[52]富宏騫.中藥治療奶牛卵巢靜止的研究[D].哈爾濱：東北農業大學，2008.

FU H S.Study on Chinese medicine treatment of cow ovary[D].Harbin：Northeast Agricultural University，2008.(in Chinese)

[53]王根林.養牛學[M].北京：中國農業出版社，2000.

WANG G L.Cattle[M].Beijing：China Agriculture Press，2000.(in Chinese)

[54]ROELOFS J B，VAN EERDENBURG F J，SOEDE N M，et al.Pedometer readings for estrous detection and as predictor for time of ovulation in dairy cattle[J].Theriogenology，2005，64(8)：1690-1703.

[55]KIDDY C A.Variation in physical activity as an indication of estrus in dairy cows[J].JDairySci，1977，60(2)：235-243.

[56]HUZZEY J M，VON KEYSERLINGK M A，WEARY D M.Changes in feeding，drinking and standing behacior of dairy cows during the transition period[J].JDairySci，2005，88(7)：2454-2461.

[57]JENSEN M B.Behaviour around the time of calving in dairy cows[J].ApplAnimBehavSci，2012，139(3-4)：195-202.

[58]張華琦，楊正德.不同泌乳時期荷斯坦奶牛的行為觀察[J].中國奶牛，2008(3)：19-21.

ZHANG H Q，YANG Z D.Observation on behavior of dairy cows in different lactation phase[J].ChinaDairyCattle，2008(3)：19-21.(in Chinese)

[59]蔣曉新，鄧雙義，魏星遠，等.北方地區季節因素對荷斯坦奶牛步履數和奶牛泌乳性能的影響[J].江蘇農業科學，2013，41(11)：225-227.

JIANG X X，DENG S Y，WEI X Y，et al.The factors influence on the walking season in northern China Holstein cows number and lactation performance of[J].JiangsuAgriculturalSciences，2013，41(11)：225-227.(in Chinese)

[60]熊本海，楊振剛，楊亮，等.中國畜牧業物聯網技術應用研究進展[J].農業工程學報，2015，31(增刊1)：237-246.

XIONG B H，YANG Z G，YANG L，et al.Reciew on application of internet of things technology in animal husbandry in China[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering，2015，31(Suppl.1)：237-246.

[61]熊本海，楊亮，潘曉花.我國畜牧業信息化與物聯網技術應用研究進展[A]//中國畜牧獸醫學會信息技術分會.中國畜牧獸醫學會信息技術分會2015年學術研討會[C].北京：中國畜牧獸醫學會信息技術分會，2015：16.

XIONG B H，YANG L，PAN X H，et al.Research Progress on the application of information technology and Internet of things technology in China[A]//Information Technology Branch of the China Animal Husbandry and Veterinary Medicine，China’s Animal Husbandry and Veterinary Society Information Technology Branch of the Academic Seminar in 2015[C].Beijing：China Animal Husbandry and Veterinary Society Information Technology Branch，2015：16.(in Chinese)

(編輯程金華)

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.07.002

收稿日期：2015-12-28

基金項目：奶牛產業技術體系北京市創新團隊項目(bjcystx-ny-3)；國家自然科學基金(31372296)；中國農業科學院家畜胚胎工程與繁殖創新團隊項目(ASTIP;cxgc-ias-06)

作者簡介：寇紅祥(1988-)，男，河北衡水人，碩士生，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究，E-mail：kouhx2014@163.com；趙福平(1981-)，男，湖南衡陽人，博士，副研究員，E-mail：zhaofuping@caas.cn;任康(1981-)，男，北京人，碩士，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究，寇紅祥、趙福平和任康為并列第一作者 *通信作者： 路永強，研究員，主要從事奶牛繁殖研究，E-mail: luyongqiang@163.com；王棟，博士，研究員，博士生導師，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究，E-mail: dwangcn2002@vip.sina.com.cn

中圖分類號：S811

文獻標志碼：A

文章編號:0366-6964(2016)07-1306-10

The Progress on Detection Method and the Regularities of Body Temperature and Activities in Dairy Cows

KOU Hong-xiang1，2#，ZHAO Fu-ping1#，REN Kang3#，WANG Zhen-ling4，CHEN Long5，CHEN Xiao-li1，LU Yong-qiang3*，WANG Dong1*

(1.TheKeyLaboratoryforFarmAnimalGeneticandUtilizationofMinistryofAgricultureofChina，InstituteofAnimalScience，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100193，China；2.CollegeofAnimalScienceandTechnology，JilinAgriculturalUniversity，Changchun130118，China；3.AnimalHusbandryStationofBeijing，Beijing100107，China；4.BeijingVocationalCollegeofAgriculture，Beijing102442，China；5.ShijiazhuangTianquanEliteDairyLtd.，Shijiazhuang050020，China)

Abstract:Body temperature and the amount of activities are important indicators evaluating health state and physiological status of livestock，and they are significant to promote the efficiency of dairy farming.Since that reason many studies were focusing on how to detect the body temperature and the amount of activities of cow，and the detecting methods of mechanization，automation and intelligence were gradually developed from traditionally manual operation，and the sensitivity and accuracy of detecting method and the availability of the collected data are improving.The degree of coverage of the data is becoming more and more comprehensive.So the regularities of body temperature and the amount of activities for illness and reproduction were being discovered constantly.However，only the activity information can be automatically collected and applied in large-scale.Although the automatically collecting techniques of reticulo-rumen boluses and vaginal implant for the body temperature have been developed，they can not be applied widely.The automatically collecting method for body temperature is still being explored.This paper reviewed the collection methods of body temperature and the amount of activities，and their regularities in illness，oestrus，pregnancy and calving were analyzed.The prospect of development and application for the automatically collecting technology of body temperature and the amount of activities of dairy cows were discussed，which will lead to a revolution of dairy industry in the future.

Key words:dairy cow；body temperature；the amount of activity；automatic collection