夏季物理降溫對晉南牛生產的影響

文│車雷杰 王強華 郝王寶 楊紅軍 田國富 蘇祺 鄭月英*（山西省運城市畜牧獸醫發展中心）

項目：運城市現代農業、大健康與生物醫藥領域科技計劃項目

晉南牛因產于山西省晉南盆地而得名，是我國五大地方良種黃牛之一，也是我國寶貴的畜禽品種資源。運城市地處山西省最南端，又處運城盆地和汾河河谷地帶，受地理位置及地形影響，年平均氣溫上升明顯，每年高溫持續時間和強度均為全省之首，高溫環境下肉牛易出現熱應激反應，引起采食量減少，免疫力降低，繁殖力與生產性能下降，甚至引發炭疽病、腐蹄病、氣腫病等疾病，給養殖業造成較大的經濟損失。為了應對熱應激帶來的不良影響，國內外采取的措施主要有物理降溫、改變日糧組成和加強肉?？篃釕て贩N選育。相較后兩者，物理降溫最為簡單、經濟，也是改善肉牛福利的一項重要舉措。為了應對夏季熱應激，陳昭輝等研究遮陽網的降溫效果，發現其可使環境從嚴重熱應激狀態轉變為中度熱應激，但仍然不利于肉牛的生長；南方夏季肉牛舍采用濕簾風機負壓通風系統，可使舍內平均溫度降低3.2℃，肉牛體感溫度降低1.8℃，呼吸頻率平均降低13次/分鐘，皮溫降低0.92℃，平均日增質量提高0.13千克/天，但濕簾風機負壓通風系統對畜舍密閉性要求高，而大部分牛舍為開放或半開放式，因此該系統在牛舍中的應用尚不多見。目前，國內夏季采取物理降溫措施來改善肉牛生產性能的研究主要集中在南方地區，而晉南地區的溫熱環境亦會使晉南牛出現熱應激，采取物理降溫措施能否緩減熱應激，熱應激對肉牛生產影響的研究還未見報道。因此，本試驗采用噴霧降溫系統，旨在探索其對牛舍的降溫效果以及對晉南牛生理指標、增重和相關血液指標的影響，為晉南地區夏季肉牛舍的環境調控提供理論依據。

◎圖1 處理舍噴霧開啟后的狀況

一、材料與方法

1.試驗牛舍和試驗對象。試驗選在山西省運城市國家級晉南牛遺傳資源基因保護中心（34.85°N，110.30°E），該地區地處暖溫帶大陸性季風氣候，夏季盛行東南季風，高溫多雨。試驗牛舍為開放式，雙列式頭對頭類型，東西走向，坐北朝南，牛舍長78米，寬13米，屋頂高5.5米，屋檐高4米，南北外墻高1.2米，南北側各5個牛舍，規格（長×寬×高）為14米×5米×5.5米，中間東西方向為過道，頂部為雙坡復合板彩鋼瓦鋼架脊型結構。

選擇體重接近、月齡相同、健康無病的晉南牛母牛18頭，隨機分為2組，分別為試驗組和對照組，散養在2棟構造相同的牛舍。兩組初始體重分別為（385.11±12.74）千克、（399.00±24.83）千克（P＞0.05）。

2.噴霧降溫系統的安裝。噴霧系統安裝在牛舍運動場，噴頭的霧滴直徑為80微米，噴霧射程為寬1.5～2米，高3米，流量0.224升/分鐘，噴頭角度為豎直向下。噴霧銅管距地面為3米，在首位靠墻處安裝第一根（南北走向），后面每隔3米1根，每根安裝噴嘴8個，每個牛舍4列共32個。主機型號WR7.5HP，系統壓力為800千克/厘米，過濾精度為0.1微米，配自動控制箱，可控制時間范圍為1～999秒。圖1為噴霧系統開啟后狀況。噴霧射程為寬1.5～2米，高3米，流量45升/分鐘。

3.試驗管理。試驗組每天8:00～18:00開啟噴霧降溫系統，噴霧程序為噴霧5分鐘、暫停10分鐘，對照組不做任何處理。定期檢查噴霧設備，確保噴霧降溫系統的正常運行。試驗于2021年7月13日～8月10日進行，試驗組和對照組飼養管理一致，人工清糞，飼料統一配制，每天05:00和17:00各飼喂1次，自由飲水，試驗為期28天。

4.試驗方法。

環境指標的測定。環境指標包括溫度、相對濕度、NH3和CO2濃度。在牛舍中部和兩端距離地面1.5米處懸掛溫度計和干濕球溫度計，每天08:00、14:00、18:00測定溫度、干球溫度和濕球溫度，并計算三次測定結果的平均值。通過干濕球溫度計上的對照表，查出牛舍內的相對濕度，并計算舍內溫濕指數。溫濕指數計算公式：THI＝0.72（Td+Tw）+40.6，其中Td為干球溫度，Tw為濕球溫度。NH3和CO2濃度測定分別用NH3檢測管和CO2檢測管，試驗期間每周連續三天14:00時測定各組牛體高度的CO2及NH3含量。

生理和經濟指標的測定。生理和經濟測定指標包括直腸溫度、呼吸頻率、心率和日增重。每組選擇接近平均體重的3頭牛進行生理指標測定，直腸溫度測定時間為8:00、14:00和18:00，呼吸頻率、心率測定時間為14:00。直腸溫度由獸用玻璃體溫計測定，呼吸頻率采用人工秒表連續3分鐘計數側腹起伏次數，心率的測定采用聽診器按壓在牛左側胸壁前下方，肘關節內側第3～5肋間，記錄3分鐘心跳次數，從而計算心率。試驗開始第1天和第28天空腹稱量牛的體重，計算平均日增量。

血液指標的測定。每組隨機選取3頭牛，于試驗期第1天、14天和28天早晨進行空腹頸靜脈采血，每次每頭采集血樣10毫升，4000轉/分鐘離心10分鐘，分離血清，冷凍保存，送至山西比博生物科技有限公司檢測血液生化和免疫指標，包括生長激素（GH）、類胰島素生長因子（IGF-1）、皮質醇（CORT）、促腎上腺皮質素（ACTH）、三碘甲腺原氨酸（T3）、甲狀腺素（T4）、免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白M（IgM）、免疫球蛋白A（IgA）、白介素2（IL-2）、白介素4（IL-4）。

5.數據處理。所有數據均采用平均值±標準差表示。采用SPSS 23.0軟件進行單因素方差分析和顯著性檢驗（P＜0.05：差異顯著，P＜0.01：差異極顯著）。

二、結果

1.噴霧降溫對舍內空氣環境指標的影響。從表1可以看出，噴霧處理后，試驗組日平均溫、濕度為（29.64±0.34）℃和（68.48±1.51）%，對照組為（31.61±0.47）℃和（63.88±1.44）%。試驗組平均溫度比對照舍低1.97℃（P＜0.05），平均相對濕度比對照舍高6.72 %（P＜0.05）。試驗組和對照組THI分別為（79.95±0.36）和（82.28±0.60），差異極顯著（P＜0.01）。噴霧處理還可降低舍內NH3和CO2含量，降幅分別為15.01%（P＜ 0.01）和15.75%（P＞0.05）。

表1 噴霧降溫對舍內空氣環境指標的影響

2.噴霧降溫對晉南牛生理指標的影響。測量對照組和試驗組晉南牛的呼吸頻率分別為（65.18±2.16）和（52.86±1.75）次/分鐘，心率分別為（89.86±1.94）和（76.29±1.50）次/分鐘，與對照組相比，試驗組呼吸率降低了12次/分鐘（P＜0.01），心率降低了14次/分鐘（P＜0.01）（表2）。試驗期間每天8:00、14:00、18:00測定兩組牛的直腸溫度，如表3所示，14:00和18:00時，噴霧處理均可降低肉牛的直腸溫度，但差異不顯著（P＞0.05）。

表2 噴霧降溫對晉南牛呼吸率和心率的影響

表3 噴霧降溫對晉南牛直腸溫度的影響

3.噴霧降溫對晉南牛增重性能的影響。由表4可以看出，在第1天和第28天分別對?？崭狗Q重，對照組的總增重量和日增重量分別為（21.33±4.02）千克和（0.76±0.08）千克/天，試驗組的總增重量和日增重量分別為（25.78±2.31）千克和（0.92±0.14）千克/天，與對照組相比，試驗組的總增重量和日增重量分別提高17.26%、17.39%，但差異不顯著（P＞0.05）。

表4 噴霧降溫對晉南牛增重性能的影響

4.噴霧降溫對晉南牛血液生化指標的影響。在試驗期間，與第1天相比，GH的含量，對照組在第14天和第28天變化不顯著，試驗組則分別提高了11.73%和25.24%（P＜0.05），與對照組相比，試驗組在第14天、第28天分別提高了3.12%和11.08%（P＜0.05）；IGF-1的含量，對照組在試驗第14天和第28天分別下降5.17%和13.43%，試驗組則分別提高19.9%和22.3%，與對照組相比，試驗組在第14天、第28天提高了36.94%（P＜0.01）和44.16%（P＜0.05）；CORT的含量，對照組有所下降，但差異不顯著，試驗組則在第28天與第1天相比顯著下降（P＜0.05），與對照組相比，試驗組在第28天下降極顯著（P＜0.01）；ACTH的含量，對照組在第14天和第28天分別下降16.81%和11.25%，試驗組在第14天和第28天分別降低19.21%和26.01%（P＜0.05），與對照組相比，試驗組在第14天差異不顯著，但在第28天下降了20.59%（P＜0.01）；T3的含量，對照組變化不大，試驗組在第14天和第28天分別提高26.09%（P＜0.05）和29.9%（P＜0.01），與對照組相比，試驗組在第14天和第28天分別提高了8.7%和12.99%；T4含量，試驗組在第14天和第28天分別提高了14.85%（P＜0.01）和26.66%（P＜0.01），對照組則差異不顯著，與對照組相比，試驗組在第14天和第28天均未出現顯著差異（見表5）。

表5 噴霧降溫對晉南牛血液生化指標的影響

5.噴霧降溫對晉南牛血清免疫指標的影響。由表6可知，通過噴霧降溫，與第1天相比，IgG的含量，試驗組在第14天和第28天分別提高了29.65%（P＜0.05）和33.07%（P＜0.01），對照組則變化不大，與對照組相比，試驗組在第14天、第28天分別提高10.63%和8.56%；IgM的含量，對照組變化差異不顯著，試驗組在第14天和第28天分別提高了21.4%（P＜0.01）和28.15%（P＜0.01），與對照組相比，試驗組在第28天變化不大，在第14天提高了19.99%（P＜0.01）；IgA的含量，對照組無明顯變化，試驗組第28天比第1天極顯著升高，與對照組相比，試驗組在第14和第28天分別提高了12.57%和18.16%（P＜0.01）；IL-2的含量，對照組在第14天和第28天分別下降了22.35%（P＜0.01）和33.4%（P＜0.05），試驗組則均有所上升，與對照組相比，試驗組在第14天和第28天分別提高了21.68%（P＜0.05）和35.41%（P＜0.01）；IL-4的含量，對照組變化不大，試驗組在第14天和第28天分別提高了25.80%（P＜0.05）和26.47%，與對照組相比，試驗組在第14天、第28天均差異不顯著。

表6 噴霧降溫對晉南牛血清免疫指標的影響

三、討論

1.噴霧降溫對舍內空氣環境指標的影響。大量研究證明，噴霧降溫能改善畜舍溫濕環境，有效緩解動物熱應激。試驗結果表明，通過加強噴霧，可降低牛舍溫度，與此同時，相對濕度有所升高，但仍能保證在70%以下，符合牛舍相對濕度低于80%的要求，不會形成高溫、高濕環境而加重熱應激。溫濕指數能綜合反映環境溫度和濕度，是判斷動物熱應激程度的表觀指標。有研究將熱應激劃分為以下幾個等級：非熱應激（THI≤72），輕度熱應激（THI＞72≤79），中度熱應激（THI＞79～≤88），重度熱應激（THI＞88）。由此可見，噴霧處理后牛只仍處于中度熱應激狀態，但由于試驗組和對照組之間THI表現為差異極顯著，對于夏季持久的熱應激影響，噴霧處理能在很大程度上緩解肉牛熱應激。噴霧處理還可降低舍內有害氣體NH3和CO2含量，有益于晉南牛的健康。

2.噴霧降溫對晉南牛生理指標的影響。本試驗通過安裝噴霧設備，使晉南牛呼吸頻率和心率分別降低達12和14次/分鐘，牛體的汗腺機能不發達，為了適應夏季高溫天氣，機體必須通過下丘腦而啟動相應的神經、體液調節功能，從而引起呼吸和心跳的加快來加強散熱。試驗測得兩組牛的直腸溫度沒有差異，這與李川等、丁露雨等研究一致，這可能是因為晉南牛耐熱性好，在試驗期間自身能夠調節體溫的恒定，因而直腸溫度始終在一個正常范圍之內。

3.噴霧降溫對晉南牛增重性能的影響。夏季熱應激情況下肉牛的飼料轉化率和日增重量均會有所下降，噴霧處理28天后，試驗組和對照組相比，總增質量和日增重量分別提高4.45千克和0.16千克/天，這說明噴霧處理在一定程度上可緩減熱應激對養牛業造成的損失。

4.噴霧降溫對晉南牛血液生化指標的影響。熱應激時牛的代謝率降低、產熱減少，以增加機體對炎熱環境的適應，因此造成生長激素（GH）、相應類胰島素因子（IGF-1）、三碘甲腺原氨酸（T3）以及甲狀腺素（T4）等分泌減少，促腎上腺皮質素（ACTH）和皮質醇（CORT）分泌增加。本試驗結果表明，噴霧組GH含量第28天比第1天顯著提高，且與對照組相比，在第28天上升顯著。對照組IGF-1含量下降，而試驗組IGF-1含量上升，與對照組相比，試驗組在第14天、28天均提高了36.94（P＜0.01）和44.16（P＜0.05）。與第1天相比，噴霧組CORT在第28天顯著下降，且在第28天，噴霧組極顯著低于對照組。第14天和第28天對照組ACTH含量均有下降，但是噴霧組下降更加明顯，與對照組相比，試驗組在第28天下降了20.59%（P＜0.01）。噴霧降溫后，T3在試驗第14天、第28天分別上升26.09%（P＜0.05）、29.9%（P＜0.01），T4在第14天、第28天分別提高了14.85%（P＜0.01）和26.66%（P＜0.01），與對照組相比，試驗組T3和T4含量在第14天、第28天均有所提高。結果表明，通過噴霧降溫能有效提高GH、IGF-1、T3和T4的含量，降低ACTH和CORT含量，緩解肉牛熱應激，促進晉南牛生長發育。

5.噴霧降溫對晉南牛血清免疫指標的影響。大量研究表明，動物應激時血液糖皮質激素水平有所改變，其變化可直接影響動物的免疫水平。IgA、IgG、IgM是血清中重要的免疫球蛋白，血清IgA、IgG、IgM含量升高，說明機體體液免疫功能增強。在機體受到抗原刺激時，T淋巴細胞分泌的IL-2可以起到維持T/B淋巴細胞增殖分化，以及提高殺傷細胞活性的作用，而IL-4更多起到促進炎癥反應的作用。本試驗結果表明，與第1天相比，對照組IgA、IgG、IgM含量在第14天和28天均無顯著變化，而試驗組IgG、IgM含量均顯著或極顯著提高，IgA含量在第28天極顯著提高，與對照組相比，試驗組IgM和IgA含量分別在第14天和第28天極顯著提高。熱應激使對照組IL-2含量在第14天和第28天分別下降了22.35%（P＜0.01）和33.4%（P＜0.05），而噴霧組IL-2含量則升高，且與對照組相比，試驗組在第14天和第28天分別顯著和極顯著升高。IL-4的含量，試驗組在第14天和第28天分別提高了25.8%（P＜0.05）和26.47%，而對照組無明顯變化，與對照組相比，試驗組在第14天、第28天均差異不顯著。說明噴霧降溫有提高晉南牛免疫力的作用。

四、結論

炎熱夏季在肉牛舍進行噴霧處理，可有效降低牛舍溫度1.97℃，降低15.01%的NH3濃度和15.75%的CO2濃度，降低呼吸頻率和心率分別12和14次/分鐘，提高17.39%的日增質量，有效提高晉南牛血液中GH、IGF-1、T3和T4含量，而降低ACTH和CORT含量，血液中IgG、IgM、IgA含量增加，且促進IL-2和IL-4的分泌。試驗證明噴霧降溫系統可改善牛舍溫熱環境，降低牛舍溫度，調節晉南牛的生理狀況，提高其生產性能，改善機體內穩定，提高肉牛免疫力，有效緩解肉牛熱應激，值得在生產中推廣應用。