高玉紅，郭建軍，李宏雙，邱殿銳，李曉濱，吳廣軍，李建國

(1.河北農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，保定 071001； 2.承德市畜牧研究所，承德 067000)

?

寒區(qū)奶牛舍環(huán)境溫濕度、粉塵和氣載細菌的季節(jié)性變化及其相關性研究

高玉紅1*，郭建軍2，李宏雙1，邱殿銳2，李曉濱2，吳廣軍2，李建國1

(1.河北農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，保定 071001； 2.承德市畜牧研究所，承德 067000)

摘要：本試驗旨在研究奶牛舍環(huán)境參數(shù)的季節(jié)性變化及參數(shù)間的相關性。選擇河北省寒區(qū)4種建筑形式的奶牛舍，對溫濕度、粉塵濃度和氣載細菌總數(shù)分別采用連續(xù)記錄法、定點定時測定法以及培養(yǎng)計數(shù)法進行4個季節(jié)的檢測與分析。結(jié)果表明，4個季節(jié)牛舍溫度均表現(xiàn)出中午高、早晚低的規(guī)律性變化，而相對濕度則表現(xiàn)為相反的規(guī)律，夏季所有牛舍溫濕指數(shù)均超過72，寒區(qū)奶牛舍的夏季防暑需重視。牛舍內(nèi)粉塵PM10和PM2.5濃度分別達28.5～211.5和1.9～44.2 μg·m-3，在任何季節(jié)4種牛舍的粉塵(PM10和PM2.5)濃度之間差異均達顯著水平(P<0.05)，PM10季節(jié)性明顯，夏季最高，冬季最低，且PM10與溫度間表現(xiàn)出顯著正相關關系(P<0.05，r=0.60)，與相對濕度不存在顯著相關性(P>0.05)。4種牛舍的氣載需氧菌總數(shù)達1 804～4 944 CFU·m-3，在任何季節(jié)各舍間差異均達到顯著水平(P<0.05)，且與溫度、相對濕度間均呈顯著正相關關系(P<0.05，溫度r=0.49，相對濕度r=0.56)。從需氧菌與粉塵的相關性可知，需氧菌總數(shù)與PM10濃度表現(xiàn)出顯著正相關關系(P<0.01，r=0.80)?？梢?，改善牛舍環(huán)境需綜合考慮溫濕度、粉塵和氣載細菌等環(huán)境參數(shù)間的相關關系。

關鍵詞：奶牛；環(huán)境；粉塵；細菌；溫濕度

隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，奶牛健康和產(chǎn)品安全越來越受到人們的關注，改善奶牛養(yǎng)殖環(huán)境的呼聲也越來越高。溫濕度是影響奶牛環(huán)境的主要因素，多年來有關奶牛溫濕環(huán)境的研究一直是國內(nèi)外的熱點[1-5]。但實際的生產(chǎn)環(huán)境往往是多種因素相互作用的結(jié)果[6]。除了溫濕度，環(huán)境中細菌和粉塵濃度也是影響奶牛環(huán)境的重要因素。

河北省北部山區(qū)冬季寒冷，夏季涼爽，2013年河北省奶牛產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)[7]，該地區(qū)多年來奶牛舍的設計主要側(cè)重于冬季保溫，牛舍的密閉程度較高，再加上通風系統(tǒng)的不完善，很容易導致舍內(nèi)環(huán)境中微生物和粉塵含量的增加，空氣質(zhì)量下降，并且通過氣體交換向周圍環(huán)境傳播散布，造成動物源性生物污染，特別是致病菌和選擇性致病菌可對人類和動物健康構(gòu)成威脅。已有研究證明，懸浮于空氣中的粉塵(PM10和PM2.5)往往攜帶大量的細菌、病毒以及其他的有害物質(zhì)如重金屬和揮發(fā)性有機化合物等，長期或者短期暴露在粉塵污染的環(huán)境中，容易引起飼養(yǎng)員和動物的上呼吸道疾病、慢性支氣管炎及其他呼吸道炎癥[8-10]。目前雖然國外有關于牛舍中氣載細菌數(shù)量和粉塵濃度的零星報道[11-15]，但兩者之間的相關性研究鮮有報道。本研究選擇河北省北部寒區(qū)4種典型的奶牛舍，通過對4個季節(jié)舍內(nèi)環(huán)境中溫濕度、粉塵以及氣載細菌的檢測，分析寒區(qū)奶牛舍環(huán)境參數(shù)的季節(jié)性變化，并對參數(shù)之間的相關關系進行研究，為奶牛的養(yǎng)殖環(huán)境改善提供可靠的數(shù)據(jù)和理論基礎。

1材料與方法

1.1試驗牛舍

選擇河北省承德市豐寧縣3個奶牛場中4種有代表性的奶牛舍，奶牛舍的建筑形式和特點如表1所示。4種奶牛舍均設有舍外運動場，舍內(nèi)通往運動場的大門分別設在兩側(cè)縱墻中央，奶?？勺杂沙鋈脒\動場；每天全混日糧投喂3次，即，早上06:00-07:00、中午14:00-15:00和晚上18:00-19:00，自由采食。除了舍內(nèi)采食飼料，大多數(shù)奶牛停留在運動場，但冬季夜晚部分奶牛選擇進舍躺臥。4種牛舍地面均為混凝土實體地面，舍內(nèi)清糞方式采用刮糞車清糞，每天清糞1次，奶牛隨時排泄的糞便人工及時清除，地面基本無糞便積存。4種牛舍的通風方式均為自然通風。

1.2試驗方法和儀器

試驗選擇在2013-2014年的4個季節(jié)進行，即春季的4月19-25日、夏季的7月18-24日、秋季的9月20-26日以及冬季的1月11-17日，每個季節(jié)4種牛舍的環(huán)境溫度、濕度、粉塵和氣載細菌同步連續(xù)檢測1周，以評價舍內(nèi)各參數(shù)的季節(jié)性變化，并對各參數(shù)之間的相關關系進行分析。

空氣環(huán)境中氣載需氧菌總數(shù)和粉塵(PM2.5和PM10)濃度檢測采用均勻布點原則，在飼料通道和牛欄內(nèi)均勻布置12～20個點，檢測高度均為1.2 m，檢測時間選擇3個時段，即早上07:00-08:00、中午12:00-13:00和晚上18:00-19:00。溫濕度檢測選擇牛舍中央的位置進行晝夜連續(xù)檢測。

溫濕度檢測的儀器采用法國的KTH-350-I型電子溫濕度記錄儀，每0.5 h記錄1次；粉塵檢測的儀器采用DT-9881M型塵埃計數(shù)器；細菌采樣器采用FKC-1型浮游微生物采樣器，采樣流量100 L·min-1，每個采樣點采集1 min，采集細菌后的瓊脂培養(yǎng)基放在37 ℃培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)48 h后菌落計數(shù)。

表1　被測奶牛舍的建筑特點

夏季溫熱環(huán)境的評價采用國內(nèi)外公認的溫濕指數(shù)(THI)指標，具體計算公式[16]：

THI=(1.8×AT+32)-

(0.55-0.55×RH/100)×(1.8×AT-26)

式中，THI 表示溫濕度指數(shù)；AT 表示攝氏溫度， ℃；RH 表示相對濕度，%。

1.3數(shù)據(jù)處理

用SPSS(Statistics Version 17.0，SPSS Inc.)統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差和相關性分析，多重比較采用LSD 法進行分析。

2結(jié)果

2.1牛舍環(huán)境的溫濕度晝夜連續(xù)變化和季節(jié)性變化

4個季節(jié)不同建筑形式奶牛舍的內(nèi)外環(huán)境溫濕度晝夜連續(xù)變化如圖1所示。各季節(jié)4種牛舍的溫度變化規(guī)律基本一致(大跨度有窗舍4的冬季溫度除外)，均表現(xiàn)為中午高、早晚低的變化規(guī)律，而各季節(jié)4種牛舍的相對濕度則表現(xiàn)為相反的變化趨勢，即中午低、早晚高的規(guī)律，這與前期對肉牛舍環(huán)境溫濕度的研究結(jié)果相一致[17]。

牛舍環(huán)境溫濕度的季節(jié)性變化很明顯(圖1)，各季節(jié)牛舍溫度的晝夜變化范圍分別為4.89～22.75 ℃(春)、19.90～30.70 ℃(夏)、10.46～22.32 ℃(秋)和-14.40～1.30 ℃(冬)，而相對濕度的變化范圍則分別為23.8%～79.3%(春)、53.0%～95.5%(夏)、46.2%～92.8%(秋)和26.2%～94.9%(冬)，從各季節(jié)4種舍的溫濕度平均值可以得出，環(huán)境溫度和相對濕度的季節(jié)性變化規(guī)律：夏>秋>春>冬和夏>秋>冬>春。

從圖1也可以看出，建筑形式對牛舍環(huán)境溫度和濕度的影響在不同季節(jié)表現(xiàn)出不同程度的差異，冬季尤為明顯，其次是春季。大跨度有窗舍4的保溫性能相對較好，冬季平均溫度可達到-0.4 ℃，比舍1、舍3和舍2分別高7.5 ℃、6.8 ℃和4.6 ℃，而舍外平均溫度只有-7.9 ℃，而且舍4晝夜溫差較小，日較差只有2.3 ℃，但該舍的相對濕度也較高，平均濕度達到79.5%，且00:00-09:30期間舍4的相對濕度超過85%，已經(jīng)超過國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準規(guī)定值(≤80%，NY/T 388-1999)，甚至最高可達94.5%(早上04：00)，而其他3種舍在所有時間點的相對濕度均低于80%，平均濕度只有53.9%，接近于舍外平均濕度(50.9%)。此外，夏秋兩個季節(jié)不同建筑形式牛舍的晝夜溫濕度變化基本一致。

2.2夏季牛舍THI的晝夜連續(xù)變化

夏季4種牛舍內(nèi)外的THI晝夜連續(xù)變化曲線如圖2所示，4種舍的THI變化趨勢基本一致，THI變化范圍為67.0～79.0，各舍內(nèi)外的平均THI分別達到74.1(舍1)、74.2(舍2)、73.6(舍3)、75.3(舍4)和75.1(舍外)，舍4略高于其他3種舍。從圖2曲線也可看出，在04：30-06：00期間的THI處于低值范圍，隨著時間的推移，THI逐漸增加，達11：00左右曲線趨于平緩，一直持續(xù)到18：00左右，然后又緩慢下降。

圖1　不同季節(jié)奶牛舍溫濕度的晝夜連續(xù)變化曲線Fig.1　Diurnal continuous curves of temperature and relative humidity of cowsheds in different seasons

圖2　夏季奶牛舍THI的晝夜連續(xù)變化曲線Fig.2　Diurnal continuous curves in THI of cowsheds in summer

2.3牛舍環(huán)境中粉塵濃度的季節(jié)性變化

4個季節(jié)牛舍環(huán)境中兩種粉塵(PM2.5和PM10)的濃度如圖3所示。各季節(jié)牛舍空氣環(huán)境中的PM10濃度明顯高于PM2.5濃度，PM10和PM2.5濃度分別達到28.5～211.5和1.9～44.2 μg·m-3。不管是PM10還是PM2.5，在任何季節(jié)不同建筑形式的4種牛舍粉塵濃度之間均表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。另外，牛舍建筑形式對PM10的影響在不同季節(jié)表現(xiàn)出基本相似的規(guī)律(夏季除外)，舍4的PM10濃度最高，舍1濃度最低，舍4的PM10濃度在各季節(jié)是其他3種舍的1.1～3.4倍(春)、1.5～3.1倍(夏)、1.4～2.4倍(秋)和2.3～4.7倍(冬)，而牛舍建筑形式對PM2.5濃度的影響并未隨季節(jié)的變化表現(xiàn)出一致的規(guī)律性，只在冬春兩個季節(jié)表現(xiàn)出和PM10相似的變化趨勢。

從季節(jié)對兩種粉塵的影響程度可以看出，PM10濃度的季節(jié)性較PM2.5明顯。各牛舍不同季節(jié)PM10濃度的粗略比較結(jié)果為：舍1，夏>秋>春>冬；舍2，夏>秋≈春>冬；舍3，春≈秋>夏>冬；舍4，夏>秋>春≈冬，可見，不管何種建筑形式的牛舍，夏季的PM10濃度不同程度的高于冬季，而PM2.5濃度卻未表現(xiàn)出一致的季節(jié)性。

2.4牛舍環(huán)境中氣載需氧菌總數(shù)的季節(jié)性變化

4個季節(jié)牛舍的氣載需氧菌總數(shù)變化如圖4所示，各季節(jié)舍內(nèi)的需氧菌總數(shù)分別達到2 112～3 603 CFU·m-3(春)、2 381～4 944 CFU·m-3(夏)、2 096～4 270 CFU·m-3(秋)和1 804～3 845 CFU·m-3(冬)。不同建筑形式的牛舍內(nèi)需氧菌總數(shù)在各個季節(jié)均表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)，而且舍4的需氧菌總數(shù)在各季節(jié)不同程度的高于其他舍(春季舍1除外)，分別是其他3種舍的1.0～1.7倍(春)、1.1～2.1倍(夏)、1.2～2.0倍(秋)和1.3～2.1倍(冬)。 但不同建筑形式對需氧菌總數(shù)的季節(jié)性變化并未表現(xiàn)出一致性規(guī)律，只有舍2和舍4表現(xiàn)出夏季需氧菌總數(shù)高于其他3個季節(jié)的一致趨勢。

2.5牛舍環(huán)境中粉塵濃度、氣載需氧菌總數(shù)和溫濕度之間的相關性

4種建筑形式的牛舍在4個季節(jié)空氣環(huán)境中的兩種粉塵濃度、氣載需氧菌總數(shù)與溫濕度之間的相關系數(shù)如表2所示。PM10濃度、需氧菌總數(shù)與溫度之間分別表現(xiàn)出顯著的正相關關系(P<0.05，r=0.60；P<0.05，r=0.49)，且需氧菌總數(shù)與相對濕度之間也存在顯著正相關關系(P<0.05，r=0.56)，但兩種粉塵濃度與相對濕度間卻不存在顯著的相關關系(P>0.05)。從需氧菌總數(shù)與粉塵濃度的相關性可知(圖5)，需氧菌總數(shù)與PM10濃度呈極顯著的線性正相關關系(P<0.01)，相關系數(shù)r達到0.80，但需氧菌總數(shù)與PM2.5濃度之間卻未表現(xiàn)出顯著的相關性(P>0.05，r=0.26)。

3討論

3.1奶牛舍環(huán)境溫度和相對濕度的季節(jié)性變化

各季節(jié)柱子上標有不同大寫字母者表示差異極顯著(P<0.01)，標有不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)，標有相同小寫字母者表示差異不顯著(P>0.05)。下同Different capital letters and different lowercase letters above the columns indicate significant differences at the 0.01 level and the 0.05 level at each season，while the same lowercase letters indicate no significant difference(P>0.05).The same as below圖3　不同季節(jié)奶牛舍空氣環(huán)境中的粉塵濃度Fig.3　Airborne dust concentrations in cowsheds in different seasons

圖4　不同季節(jié)奶牛舍環(huán)境中的氣載需氧菌總數(shù)Fig.4　Aerobic bacteria count in cowsheds in different seasons

表2　空氣中粉塵濃度、需氧菌總數(shù)與溫濕度之間的相關系數(shù)

*.表示顯著相關(P<0.05)

*.Indicates significant correlation(P<0.05)

圖5　奶牛舍內(nèi)氣載需氧菌總數(shù)與PM10濃度的相關性Fig.5　Correlation between aerobic bacteria count and PM10concentration in cowsheds

牛舍的建筑形式影響舍內(nèi)的溫濕環(huán)境，其影響程度的大小與季節(jié)密切相關，本研究中對舍內(nèi)溫濕環(huán)境影響最大的季節(jié)是冬季，冬季大跨度牛舍4的門窗關閉，封閉程度較高，舍內(nèi)溫度較高，晝夜溫差較小，而舍1和舍3由于通風面積或開敞面積較冬季保溫性能相對較差。試驗研究和生產(chǎn)經(jīng)驗表明，寒冷的冬季在恒溫飲水、飼料營養(yǎng)水平較高且舍內(nèi)風速較小的前提下，500 kg重的奶牛日產(chǎn)奶9 kg時，下限臨界溫度(適宜溫度)為-24 ℃，而溫度控制在-10 ℃以上，相對濕度不超過85%時不會影響奶牛的生產(chǎn)性能。本研究中，除了舍4，其他3種舍冬季的相對濕度均低于80%，而最低溫度為早上06:00的-14.4 ℃(舍3)，而舍4一天中有9.5 h(00:00-09:30)相對濕度超過85%，但舍內(nèi)溫度較高且平穩(wěn)，所以該舍的保溫性能不容置疑，但由于舍內(nèi)相對濕度的增加，勢必會引起舍內(nèi)氣載微生物數(shù)量的增加，也容易引發(fā)皮膚病和關節(jié)炎等一些疾病，所以需要加強通風以排除舍內(nèi)多余的水汽。

炎熱夏季的熱應激一直是多年來國內(nèi)外研究的熱點。D.V.Armstrong[18]研究發(fā)現(xiàn)，當THI大于72 時奶牛處于熱應激狀態(tài)，產(chǎn)奶量隨THI的升高呈下降趨勢。本研究中的牛舍位于河北省北部山區(qū)，冬季寒冷，夏季炎熱時間較短，長時間以來奶牛養(yǎng)殖場技術(shù)人員認為，河北省北部寒區(qū)只需考慮冬季的保溫，而對夏季防暑的問題沒有引起足夠的重視，但本研究中關于夏季奶牛舍THI的結(jié)果表明，早上06：30一直到夜里01：00，牛舍THI均超過72，處于輕度熱應激狀態(tài)，這足以說明該地區(qū)夏季采取相應的防暑措施是非常必要的，該研究結(jié)果也為寒區(qū)從事奶牛養(yǎng)殖的技術(shù)人員敲醒了警鐘。

3.2奶牛舍環(huán)境中粉塵濃度的季節(jié)性變化

牛舍空氣環(huán)境中粉塵濃度的季節(jié)性較為明顯，本研究中冬季的PM10濃度最低，平均只有69.6 μg·m-3，春秋兩季為107.4 μg·m-3，而夏季濃度最高，是冬季的2.1倍，該結(jié)果和S.Jooh等[13]和R.Schmidtd等[19]結(jié)果基本一致。R.Schmidt等[19]研究指出，冬季和夏季自然通風奶牛舍空氣中的PM10濃度分別達到60和370 μg·m-3。S.Jooh等[13]研究也認為，冬季奶牛舍空氣中的PM10濃度最低(22～29 μg·m-3)，而其他季節(jié)的濃度則達到64～240 μg·m-3，且冬季和夏季PM2.5濃度分別為4和35～44 μg·m-3。本研究中，冬季舍內(nèi)空氣中的PM2.5濃度平均達到8.4 μg·m-3，明顯低于其他3個季節(jié)(平均20.4 μg·m-3)。已發(fā)表文獻表明，季節(jié)溫度對空氣環(huán)境中的粉塵濃度有著直接的影響，高溫更容易使飼料粉末、糞末以及塵土懸浮于空中，粉塵濃度與溫度之間表現(xiàn)出顯著的正相關關系[13，20-21]，這和本研究中PM10與溫度之間的相關性分析結(jié)果基本吻合。已有研究指出，空氣中的粉塵濃度不僅與溫度有關，也與相對濕度有一定的相關性，A.Charron等[20]和K.L.Yang[21]研究認為，粉塵濃度與相對濕度存在顯著的負相關，但本研究中兩種粉塵濃度與相對濕度之間均并未表現(xiàn)出顯著的相關性，這些結(jié)果不一致的原因可能是由于國外奶牛多采用舍飼散欄式飼養(yǎng)工藝，不設舍外運動場，而本研究中試驗牛舍采用帶舍外運動場的飼養(yǎng)工藝，全天中奶牛的大部分時間是在運動場休息或活動，這勢必會影響舍內(nèi)相對濕度的變化規(guī)律。另外，影響粉塵濃度的主要環(huán)境因素除了牛舍建筑類型和飼養(yǎng)工藝，舍內(nèi)溫濕度、風速、清糞方式以及奶牛行為等[8]均可能會對舍內(nèi)空氣環(huán)境中的粉塵濃度造成影響。

3.3奶牛舍環(huán)境中氣載細菌的季節(jié)性變化

已有的國內(nèi)外文獻指出，牛舍的氣載細菌范圍為103～106CFU·m-3[14，22-25]，這和本研究結(jié)果基本吻合。雖然本研究中牛舍的氣載需氧菌總數(shù)未超出國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準的規(guī)定值(≤20 000 CFU·m-3，NY/T 388-1999)，目前也沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)直接表明氣載細菌數(shù)量的多少與疾病的發(fā)生存在相關性，但是研究表明，氣載細菌數(shù)量的增高可導致動物機體免疫力下降以及生產(chǎn)性能降低[26]。本研究中，冬季的部分奶牛舍氣載需氧菌總數(shù)較高，容易引起致病微生物在奶牛之間的傳播，而且舍內(nèi)高濃度的氣載細菌對飼養(yǎng)員的健康也會構(gòu)成潛在威脅[27]。韓國環(huán)境部門2004年提出建議在與環(huán)境衛(wèi)生密切關系的地方(辦公大樓、幼兒園、養(yǎng)老院以及醫(yī)院等)，氣載需氧菌總數(shù)不應超過800 CFU·m-3，而在波蘭的一些職業(yè)場所的氣載需氧菌總數(shù)不能超過105 CFU·m-3。

從各季節(jié)4種舍的氣載需氧菌總數(shù)均值可以得出：夏季>秋季>春季>冬季，本研究也證明了舍內(nèi)氣載需氧菌總數(shù)與舍內(nèi)的溫度和相對濕度存在顯著的正相關關系(溫度r=0.60；相對濕度r=0.56)，但從各牛舍需氧菌總數(shù)的季節(jié)性分析，所測牛舍中只有兩種有窗密閉舍(舍2和舍4)表現(xiàn)出夏季需氧菌總數(shù)高于其他季節(jié)的趨勢，而舍1和舍3并沒有表現(xiàn)出一致的季節(jié)性規(guī)律，這主要是由于牛舍建筑類型以及飼養(yǎng)工藝的差異，舍2和舍4內(nèi)均設有臥床且密閉程度相對較高，奶牛喜歡躺臥在臥床上，而舍1和舍3的通風面積較大，容易受外界環(huán)境如風速和太陽輻射等因素的影響，而且大部分牛喜歡在運動場活動或休息，所以舍1和舍3的氣載需氧菌總數(shù)表現(xiàn)出無規(guī)律的季節(jié)性變動。關于氣載細菌數(shù)量和季節(jié)溫濕度的關系國外也有研究，但結(jié)果不一致，有些研究認為舍內(nèi)氣載細菌數(shù)量與溫度呈正相關關系，而與相對濕度則呈負相關或不相關關系[12，28]，這主要是由于所檢測牛舍所在地的氣候環(huán)境、牛舍類型、飼養(yǎng)工藝以及管理水平等多因素的影響。為了更深入的探討奶牛舍氣載細菌和溫濕環(huán)境之間的相互關系，還需更多、更細致的試驗研究。

3.4奶牛舍環(huán)境中氣載細菌和粉塵濃度的相關性

各種渠道(皮膚、呼吸道、糞便、飼料以及墊料等)排放的細菌很容易聚集并附著于粉塵顆粒上，通過皮膚感染和呼吸的方式傳播疾病，所以氣載細菌數(shù)量與粉塵濃度直接相關。已有研究表明，PM10是氣載細菌的主要載體，本研究中PM10與氣載需氧菌總數(shù)呈現(xiàn)顯著的線性正相關關系，其相關系數(shù)明顯高于需氧菌總數(shù)與溫濕度之間的相關系數(shù)，但PM2.5與需氧菌總數(shù)之間卻未表現(xiàn)出相關關系。PM10和PM2.5均屬于可吸入顆粒物，但由于PM2.5直徑較小，更容易受到舍內(nèi)外環(huán)境的干擾，如動物的行為、人員的走動以及風速的變化等，所以PM2.5與環(huán)境參數(shù)的相關性研究需選擇相對穩(wěn)定的環(huán)境。對于PM10，雖然其危害不及PM2.5，但長期處于高濃度的PM10環(huán)境中，仍會導致人畜呼吸道和心血管疾病的發(fā)生[28-29]。本研究中即使不同季節(jié)、不同建筑形式奶牛舍空氣環(huán)境中的PM10濃度和需氧菌總數(shù)存在很大差異，但需氧菌總數(shù)與PM10濃度仍存在很強的線性相關關系。

4結(jié)論

4.1河北省北部寒區(qū)奶牛舍在4個季節(jié)中環(huán)境溫度均表現(xiàn)為中午高、早晚低的規(guī)律性變化，而相對濕度的變化正好相反。冬季密閉程度較高的牛舍在00:00-09:30時間段相對濕度超過85%，夏季所有牛舍的THI均超過72，奶牛處于熱應激狀態(tài)，建議河北省寒區(qū)密閉程度高的牛舍冬季加強通風排濕，而夏季防暑問題應引起重視，特別是06：30-01：00的時段。

4.24個季節(jié)奶牛舍空氣中的PM10和PM2.5濃度分別達到28.5～211.5和1.9～44.2 μg·m-3，PM10的季節(jié)性較明顯，夏季最高，冬季最低，且PM10濃度與溫度之間表現(xiàn)出顯著正相關關系，但與相對濕度之間不存在顯著相關性。

4.34個季節(jié)奶牛舍氣載需氧菌總數(shù)達到1 804～4 944 CFU·m-3，與空氣中PM10濃度之間存在顯著的線性正相關關系，相關系數(shù)高達0.80，與舍內(nèi)溫度、相對濕度之間也呈顯著正相關關系，所以，改善奶牛舍的環(huán)境質(zhì)量需綜合考慮環(huán)境參數(shù)間的相關關系。

參考文獻(References)：

[1]李保明，施正香，ZHANG G，等.丹麥舍飼散養(yǎng)自然通風奶牛舍的空氣環(huán)境分析[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20(5)：231-236.

LI B M，SHI Z X，ZHANG G，et al.Contaminant gas survey of naturally ventilated dairy-cow freestall houses in Denmark[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering，2004，20(5)：231-236.(in Chinese)

[2]曹露，王澤昭，董剛輝，等.奶牛溫度應激研究知識圖譜分析[J].畜牧獸醫(yī)學報，2015，46(9)：1489-1495.

CAO L，WANG Z Z，DONG G H，et al.Knowledge mapping analysis on thermal stress research of dairy cattle[J].ActaVeterinariaZootechnicaSinica，2015，46(9)：1489-1495.(in Chinese)

[3]郭延生，賈啟鵬，陶金忠.基于GC-MS策略的奶牛熱應激血液代謝組學研究[J].畜牧獸醫(yī)學報，2015，46(8)：1356-1362.

GUO Y S，JIA Q P，TAO J Z.Blood metabolomic studies of heat stress cow with GC-MS[J].ActaVeterinariaZootechnicaSinica，2015，46(8)：1356-1362.(in Chinese)

[4]HILL D L，WALL E.Dairy cattle in a temperate climate：the effects of weather on milk yield and composition depend on management[J].Animal，2015，9(1)：138-149.

[5]KOHLI S，ATHEYA U K，THAPLIYAL A.Assessment of optimum thermal humidity index for crossbred dairy cows in Dehradun district，Uttarakhand，India[J].VetWorld，2014，7(11)：916-921.

[6]MADER T L，JOHNSON L J，GAUGHAN J B.A comprehensive index for assessing environmental stress in animals[J].JAnimSci，2010，88(6)：2153-2165.

[7]郭建軍，高玉紅，邱殿銳，等.河北省奶牛舍建筑結(jié)構(gòu)及其配套設施的調(diào)查與分析[J].中國畜牧雜志，2014，50(22)：29-34.

GUO J J，GAO Y H，QIU D R，et al.Investigation of architecture and mating furniture of dairy cattle housing in Hebei province[J].ChineseJournalofAnimalScience，2014，50(22)：29-34.(in Chinese)

[8]CAMBRA-LOPEZ M，AARNINK A J A，ZHAO Y，et al.Airborne particulate matter from livestock production systems：a review of an air pollution problem[J].EnvironPollu，2010，158(1)：1-17.

[10]SCHARTZ J.Is there harvesting in the association of airborne particles with daily deaths and hospital admissions?[J].Epidemiology(Cambridge，Mass.)，2001，12(1)：55-61.

[11]劉敬博，柴同杰，苗增民，等.奶牛舍環(huán)境中氣載微生物含量的檢測[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版)，2010，38(5)：56-60.

LIU J B，CHAI T J，MIAO Z M，et al.Concentration detection of airborne microbes in cow environments[J].JournalofNorthwestA&FUniversity，2010，38(5)：56-60.(in Chinese)

[12]DUNGAN R S，LEYTEM A B，BJORNEBERG D L.Concentrations of airborne endotoxin and microorganisms at a 10，000-cow open-freestall dairy[J].JAnimSci，2011，89(10)：3300-3309.

[13]JOOH S，NDEGWA P M，HEBER A J，et al.Particulate matter dynamics in naturally ventilated freestall dairy barns[J].AtmosEnviron，2013，69(2)：182-190.

[15]SILVANA P，CRISTIN B，EVA ANDREA D.Microbiological air quality in tie-stall dairy barns and some factors that influence it[J].AfJAgricRes，2011，6(32)：6726-6734.

[16]董曉霞，劉浩淼，張超，等.北京市氣候變化對奶牛熱冷應激的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29(16)：198-205.

DONG X X，LIU H M，ZHANG C，et al.Impact of climate change on heat and cold stress of cow breeding in Beijing[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering，2013，29(16)：198-205.(in Chinese)

[17]高玉紅，曹玉鳳，孫新勝，等.河北省不同建筑類型的肉牛場舍內(nèi)外溫濕環(huán)境的研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2013，36(6)：101-104.

GAO Y H，CAO Y F，SUN X S，et al.Evaluation of thermal environment inside and outside various styles of beef cattle houses in Hebei province[J].JournalofAgriculturalUniversityofHebei(NaturalScienceEdition)，2013，36(6)：101-104.(in Chinese)

[18]ARMSTRONG D V.Heat stress interaction with shade and cooling[J].JDairySci，1994，77(7)：2044-2050.

[19]SCHMIDTD R，JACOBSEN L D，JANNI K A.Continuous monitoring of ammonia，hydrogen sulfide，and dust emissions from swine，dairy，and poultry barns[C].ASAEMeetingPaper，024060，2002.

[20]CHARRON A，HARRISON R M，MOORCROFT S，et al.Quantitative interpretation of divergence between PM10 and PM2.5 mass measurement by TEOM and gravimetric(Partisol) instruments[J].AtmosEnviron，2004，38(3)：415-423.

[21]YANG K L.Spatial and seasonal variation of PM10 mass concentrations in Taiwan[J].AtmosEnviron，2002，36(20)：3403-3411.

[22]柴同杰，柴家前，MUELLER W.牛舍空氣微生物及向環(huán)境傳播的研究[J].中國預防獸醫(yī)學報，1999，21(4)：311-313.

CHAIT J，CHAI J Q，MUELLER W.Airborne microorganisms of a calf stable and spreading to its Environment[J].ChineseJournalofPreventiveVeterinaryMedicine，1999，21(4)：311-313.(in Chinese)

[23]DUCHAINE C，MERIAUX A，BROCHU G，et al.Airborne microflora in Quebec dairy farms：back effect of bacterial hay preservatives[J].AmIndusHygieneAssocJ，1999，60(1)：89-95.

[24]DUTKIEVICZ J，POMORSKI Z J H，SITKOWSKA J，et al.Airborne microorganisms and endotoxin in animal houses[J].Grana，1994，33(2)：85-90.

[25]SEEDORF J，HARTUNG J，SCHR?ER M，et al.Concentrations and emissions of airborne endotoxins and microorganisms in livestock buildings in Northern Europe[J].JAgricEngngRes，1998，70(1)：97-109.

[26]WATHES C M.Air and surface hygiene[M].CAB International，Wallingford，USA，1994.

[27]WESTEEL V，JULIEN S，DE CHAMPS C，et al.Relationships of immunoglobulins E and G sensitization to respiratory function in dairy farmers[J].EurRespirJ，2000，16(5)：886-892.

[28]HANSEN A，BI P，NITSCHKE M，et al.2012.Particulate air pollution and cardiorespiratory hospital admissions in a temperate Australian city：a case-crossover analysis[J].SciTotalEnviron，2012，416(1)：48-52.

[29]YI O，HONG Y C，KIM H.Seasonal effect of PM10 concentrations on mortality and morbidity in Seoul，Korea：a temperature-matched case-crossover analysis[J].EnvironRes，2010，110(1)：89-95.

(編輯郭云雁)

Seasonal Variation of Ambient Temperature，Relative Humidity，Dust and Airborne Bacteria in Dairy Cowshed and Their Correlation in Chill Region

GAO Yu-hong1*，GUO Jian-jun2，LI Hong-shuang1，QIU Dian-rui2，LI Xiao-bin2，WU Guang-jun2，LI Jian-guo1

(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology，AgriculturalUniversityofHebei，Baoding071001，China；2.AnimalHusbandryResearchInstituteofChengde，Chengde067000，China)

Abstract:The objective of this study was to investigate the ambient parameters in dairy cowsheds and their correlation.Four styles of cowsheds in the chill region of Hebei province were used and the continuous record method，fixed spot and time determination method，plate count method were applied to investigate the ambient temperature and relative humidity，airborne dust concentration and airborne bacteria count in 4 seasons，respectively.The results indicated that the indoor temperature was high at noon and low in both the morning and evening，while the opposite tendency in the relative humidity was observed.The temperature-humidity index(THI) was above 72 in all cowsheds in summer，which suggested that heat prevention would be paid more attention in the cowsheds of chill regions.The dust concentrations in all cowsheds ranged from 28.5 to 211.5 μg·m-3of PM10concentrations and from 1.9 to 44.2 μg·m-3of PM2.5concentrations.In each season，a significant difference was observed on the dust concentrations(PM10and PM2.5) among 4 styles of cowsheds(P<0.05).The PM10concentrations depended on seasons，showing the highest value in summer and the lowest in winter.Moreover，the PM10were significantly positively correlated with the temperature(P<0.05，r=0.60)，while not significantly correlated with the relative humidity(P>0.05).In addition，the aerobic bacteria counts ranged from 1 804 to 4 944 CFU·m-3and the bacteria among all cowsheds showed the significant difference in each season(P<0.05)，and the bacteria counts were significantly positively correlated with temperature(P<0.05，r=0.49) and the relative humidity(P<0.05，r=0.56)，respectively.There was significantly positive correlation between bacteria counts and PM10concentrations(P<0.01，r=0.80).In conclusion，the correlation among ambient parameters，including temperature，relative humidity，dust，airborne bacteria，and so on，would be considered to improve the environment in dairy cowsheds.

Key words:dairy cattle；environment；dust；bacterium；temperature-relative humidity

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.03.028

收稿日期：2015-05-23

基金項目：河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系奶牛產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團隊建設專項資金；規(guī)?；膛鼋ㄔO與環(huán)境控制關鍵技術(shù)與示范(201422077)

作者簡介：高玉紅(1971-)，女，河北保定人，博士，副教授，碩士生導師，主要從事畜禽環(huán)境控制和牧場設計的研究 *通信作者：高玉紅，E-mail：gyhsxs0209@126.com

中圖分類號：S823.91;S815.9

文獻標志碼：A

文章編號:0366-6964(2016)03-0620-10