夏季高温对不同产量奶牛生产性能的影响

     摘要： 为了探讨夏季高温对高产和低产奶牛产奶量和乳组成的影响，选择40 头健康荷斯坦奶牛，分为高产组和低产组，每组20 头，高产奶牛日产奶量在 35 kg 以上，低产奶牛日产奶量为 20 ～30 kg。试验在夏季进行，试验期间每日 8: 00、14: 00 和 20: 00 记录奶牛的呼吸数和直肠温度，每周记录 3 天奶牛产奶量，每周选 1d 的混合奶样测定乳成分。结果表明: 在牛舍平均温湿指数为 81. 9 条件下，高产奶牛的产奶量下降了 29. 3%(P ＜0. 01)，低产奶牛的产奶量下降了 7. 6% (P ＜0. 05); 高、低产奶牛的乳脂率分别升高了 10. 21% 和 8% (P ＜ 0. 05)，而乳蛋白率没有显著变化。高产奶牛的乳脂率显著高于低产奶牛 (P ＜0. 05)。由此可见，高温季节高产奶牛的产奶量下降幅度大于低产奶牛，具有较高的乳脂率。

     奶牛生产环境温度界限为 5 ～25 ℃，当牛舍温度大于 25 ℃时，奶牛散热困难，易引发热应激。奶牛热应激可以理解为奶牛在高温条件下为了防止生理功能紊乱和更好地适应环境，从细胞水平到机体水平发生非特异性防御反应和特异性障碍在内的全身性适应症。热应激对奶牛生产性能、繁殖性能和健康等都会产生很大的影响，严重热应激时可导致动物死亡，尤其是对于没有遮阳的动物，有研究表明，2006 年在加利福尼亚由于热应激导致的奶牛死亡达到 3 万头，2011 年在爱荷华州一次热浪导致4 000 头肉牛死亡。热应激会给农业带来很大的经济损失，每年给美国养牛产业带来的经济损失可达 30亿美元。

     关于高温对奶牛生产性能的影响，已有研究表明高温季节高产奶牛的产奶量下降较大，且与瘤胃发酵功能关联; 高温期间高产奶牛可以依赖其高体温散热以适应环境、维持高产。本试验通过测定热应激前后高、低产奶牛产奶量、乳脂率和乳蛋白率的变化，揭示高温时高、低产奶牛的乳脂代谢规律，为奶牛生产提供参考。

     1  材料与方法

     1.1  试验动物

     选择 40 头健康荷斯坦奶牛，根据分娩时间和胎次进行配对试验设计分为高产组和低产组，每组 20头，高产奶牛日产奶量在 35 kg 以上，低产奶牛日产奶量为20 ～30 kg。非热应激期试验于2013 年6 月24日至 27 日在江苏太仓某牛场进行，热应激期试验于2013 年 7 月 20 日至 8 月 20 日在相同地点进行。

     1.2  饲养管理

     试验所选奶牛采用双列头对头拴系式饲养，散热方式为间歇喷淋结合吹风，饲喂 TMＲ 日粮，每天 7:30、11: 30 和 17: 30 饲喂 3 次，自由饮水，每天挤奶 3 次，人工清粪 1 次。试验奶牛日粮组成及营养水平见表 1。
             
     1.3.3  测定指标及方法

     1.3.1  牛舍温湿指数 (THI)

     在牛舍中平均选取 5 点，在距地面 1. 5 m 高处分别悬挂干湿球温度计 (天津气象仪器厂，DHM2A型，温度测量范围: － 36 ～ 46 ℃，湿度测量范围:10% ～100%)，保证温湿度表的有效通风，防止阳光照射和雨淋，并要避免奶牛触及。每天于8: 00、14: 00 和 20: 00 记录舍内温度和相对湿度，求 3 次平均值。温湿指数 (THI) 计算公式: THI = 0. 72(Td + Tw)+ 40. 6。其中 Td、Tw 分别为干、湿球温度。热应激程度划分: THI ＜ 72 时，表示无热应激; 72≤THI≤79 时为轻度热应激; 79 ＜ THI≤88 时为高度热应激; THI ＞88 时为重度热应激。

     1.3.2  直肠温度和呼吸频率

     每天 8: 00、14: 00、20: 00 测定试验牛的呼吸频率和直肠温度，分别取其平均值。通过观察试验牛安静时胸廓和腹部的运动，用秒表计时，连续测定 3min，计算呼吸频率。直肠温度用兽用体温计测量。

     1.3.3  产奶量和乳成分

     正试期每周记录 3 d 奶牛产奶量，每周选 1 d 的混合奶样 (早∶ 中∶ 晚 =4∶ 3∶ 3) 50 mL，采用全自动乳成分分析仪 (Scope Electric，julie Z9) 测定乳脂率和乳蛋白率。

     1.4  数据统计与分析

     试验数据经正态分布检验后，采用 SPSS 17. 0 软件进行方差分析。各组之间的差异采用单因素方差分析 (one way ANOVA)，均值多重比较采用 LSD 法。结果用平均值 ± 标准误表示。

     2  结果与分析

     2.1  牛舍的温湿指数

     高温期间牛舍的 THI 在 76. 15 ～ 88. 34，平均最高 THI 为 84. 02、平均最低 THI 为 79. 35，平均 THI为 81. 89 (见图 1)。高温试验共计 33 d，其中 1 d 轻度热应激，其余均处于高度热应激。

     2.2  高产和低产奶牛的呼吸频率和直肠温度

     由表 2 可知，高产奶牛在 14: 00 的直肠温度比8: 00 高 0. 47℃ (P ＜ 0. 05); 20: 00 的直肠温度比14: 00 低 0. 16 ℃，比 8: 00 高 0. 31℃ (P ＜0. 05)。可见，高产奶牛能够在每天温度达到最高的时候把直肠温度升上去，增加直肠温度与环境的温度差，提高散热效率，20: 00 已开始下降，而早晨 8: 00 直肠温度已降至 38. 96 ℃，可见高产奶牛能够遵循体温日节律维持体热平衡。而低产奶牛在 8: 00、14: 00 和20: 00 的直肠温度均超过 39 ℃，处于热应激状态，其体温调节能力较高产奶牛差。同样，高产奶牛在14: 00 的 呼 吸 数 比 8: 00 高 4. 52 次/min ( P ＜0. 05)，在 20: 00 的呼吸数比 14: 00 低 2. 67 次/min(P ＜0. 05)，说明高产奶牛中午通过提高呼吸数增加呼吸散热，到晚上 20: 00 时热应激已经得到缓解，呼吸数降低; 而低产奶牛在 20: 00 的呼吸数仍保持在较高水平，说明低产奶牛体温调节能力较差，在20: 00时仍处于热应激状态。
            
     2.3  热应激对高、低产奶牛生产性能的影响

     以产奶量和热应激时期为 2 个因素对热应激前后高、低产奶牛的产奶量、乳脂率和乳蛋白率进行双因素方差分析。由表 3 可知，热应激对奶牛的产奶量和乳脂率均存在显著影响。在经历了一定程度的热应激后，高、低产奶牛的产奶量均降低，高产奶牛的产奶量下降了 29. 32% (P ＜ 0. 01); 尤其是产奶量在 38kg 以上的奶牛乳产量下降量高达 59. 38%。低产奶牛在热应激期的产奶量下降了 7. 61%，与非热应激期相比下降显著 (P ＜0. 05)。
               
     在非热应激期，高、低产奶牛的乳脂率分别为3. 086 和2. 700，高产奶牛比低产奶牛高14. 30%; 在热应激期，高、低产奶牛的乳脂率分别为 3. 401 和2. 916，高产奶牛比低产奶牛高 16. 63%。显然，无论是非热应激期还是热应激期，高产奶牛的乳脂率都显著高于低产奶牛 (P ＜ 0. 05); 且与非热应激期相比，高、低产奶牛在热应激期的乳脂率分别升高了10. 21%和 8%。综上所述，产奶量和时期都会对奶牛的乳脂率产生显著影响 (P ＜ 0. 05)，但是不同产奶量和时期并未表现出显著的交互作用。

     在非热应激期高、低产奶牛的乳蛋白率分别为2. 871 和 3. 114，高产奶牛比低产奶牛高 8. 5%; 在热应激期，高、低产奶牛的乳蛋白率分别为 2. 757 和3. 028，高产奶牛比低产奶牛低 9. 83%，可见，在非热应激和热应激期高产奶牛的乳蛋白率均显著低于低产奶牛 (P ＜ 0. 05); 但在热应激前后高、低产奶牛的乳蛋白率均没有显著变化 (P ＞ 0. 05)，且不同产奶量和时期并未表现出显著的交互作用。
             
     3   讨论

     3.1  热应激对奶牛产奶量的影响

     热应激期间奶牛除了通过加强呼吸等途径增加散热外，还会通过减少干物质采食量来降低机体产热量。当温度达到 22 ～25 ℃ 时，奶牛干物质采食量开始下降; 当温度达到 30 ℃时，干物质采食量急剧下降; 当环境温度达到 40 时，奶牛采食量将降低 20%～ 40%，甚至有个别不耐热奶牛将停止采食。

     Baumgard 等的研究表明与非热应激奶牛相比，热应激奶牛的采食量下降 28%; 陈军等的研究表明在轻微和中度热应激期奶牛采食量分别下降 3. 65%和 13. 46%。采食量的降低会直接影响奶牛的泌乳性能，导致产奶量下降。Ｒavagnolo 等报道，当 THI＞72 时，THI 每升高 1 个单位，奶牛的产奶量降低0. 2 kg; 魏学良等的研究表明，热应激期奶牛泌乳性能会下降 25. 6% ～ 33. 5%; 吕忠海等对南京地区奶牛生产的季节性特征分析结果表明与前 1 个月相比，南京地区奶牛在 5 月份和 7 月份的产奶量分别降低了 14%和 21%，且 7 月份产奶量降幅与 6 月份产奶量呈正相关，直线斜率为 0. 42 kg/kg，即高产奶牛的降幅最大。本研究发现，热应激期间高、低产奶牛的产乳量分别下降了 29. 32%和 7. 61%，高产奶牛的产奶量下降幅度显著高于低产奶牛，这与吕忠海等的研究结果一致。但是，高温时高产奶牛的产奶量依然高于非热应激期的低产奶牛的产奶量，适当降低产奶量是为了减少产奶热负荷，而高产奶牛具有较好体温调节能力，依然保持较高的产奶性能。

     3.2  热应激对奶牛乳组成的影响

     高温除了会降低奶牛产奶量，还会导致奶牛乳成分的变化，主要表现为乳脂率、乳蛋白和非脂固形物的变化。牛奶中的乳脂大部分来源于乙酸和 β － 羟基丁酸在乳腺中的重新合成，因此，夏季高温时，奶牛瘤胃乙酸比例下降很容易导致牛奶乳脂率的下降。有研究表明当环境温度大于27 ℃时，乳脂率开始下降，乳脂率与高温的相关系数为 －0. 23; 宋金东等发现大庆地区奶牛 1—2 月份乳脂率为 3. 82%，而7—8 月份乳脂率为 3. 01%; 但也有报道表明在严重热应激时，由于乳产量急剧下降，乳脂率反而升高。本试验中，奶牛经历热应激后，乳脂率均显著升高，但乳脂总产量降低，高产奶牛的乳脂产量在高温季节降低 22%，但仍为同期低产奶牛乳脂产量的 1. 5 倍，说明高产奶牛具有较强的乳脂代谢能力。且在高温期间高产奶牛的乳脂率显著高于低产奶牛，这可能是因为高产奶牛的脂肪分解代谢水平高于低产奶牛，导致高产奶牛的血清脂肪酸含量较低产奶牛高，合成乳脂的前体物质较低产奶牛多，所以乳脂率高。

     乳蛋白率是评价牛奶品质的重要指标。有研究表明产奶量与乳蛋白率呈负相关，在日产奶量低于15 kg 时，乳蛋白率最高，为 3. 77%; 日产奶量高于35 kg 时，乳 蛋 白 率 最 低，降 至 2. 8% 以 下，为2. 78%。本试验中，奶牛经历一段高度热应激后，乳蛋白率没有显著变化，但高产奶牛的乳蛋白率显著低于低产奶牛，这与上述研究结果一致。这主要是因为在乳蛋白总量相对稳定的情况下，随着乳产量的递增，对乳蛋白的稀释作用加强，从而导致乳蛋白率逐渐下降。

     （南京农业大学动物科技学院   曲明姿，陈志强，王广猛，颜培实）

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