高睿恒，吳瑋琪，金 曉，徐元慶，張勇偉，閆素梅，史彬林* (.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 動物科學學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 0008；.內(nèi)蒙古草原御驢科技牧業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 057)

熱應激作為一種常見的應激嚴重制約了養(yǎng)殖業(yè)的高效發(fā)展，對動物的各項指標均會產(chǎn)生不利影響。有研究表明，當溫度超過25℃時肉牛的采食量隨著溫度的升高而降低，當超過40℃時甚至會出現(xiàn)停止采食的行為[1]，同時，陳軍等[2]指出熱應激會顯著降低泌乳奶牛的營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率。研究表明，高溫環(huán)境能夠顯著提高動物皮膚溫度、直腸溫度和呼吸頻率，且直腸溫度和呼吸頻率已被廣泛應用判斷動物是否處于熱應激狀態(tài)[3]。先前的大量研究也表明，熱應激會造成動物免疫和抗氧化功能的下降，使機體內(nèi)促炎因子含量升高，抗炎因子和免疫球蛋白含量降低，從而導致機體免疫功能下降[4-5]，通過干擾抗氧化酶的活性進而抑制機體清除有害促氧化劑的能力，從而導致機體抗氧化功能下降[6]。

伴隨著農(nóng)業(yè)機械化的飛速發(fā)展及居民飲食結(jié)構(gòu)的改變，養(yǎng)驢用途已經(jīng)從傳統(tǒng)的役用向肉用和藥用轉(zhuǎn)變，驢的規(guī)?；B(yǎng)殖同時也在飛速發(fā)展。驢作為一種抗逆性較強的動物在其規(guī)模化養(yǎng)殖時往往忽略了畜舍舒適性和科學系統(tǒng)的養(yǎng)殖措施。簡陋的畜舍建筑類型會使動物暴露于高于舒適區(qū)的高溫環(huán)境，進而誘導熱應激反應的產(chǎn)生，引起動物某些生理功能和代謝的改變[7]。然而現(xiàn)階段關(guān)于熱應激對家畜影響的研究主要集中于奶牛、豬和禽類，且多是以熱應激對家畜影響程度的研究，關(guān)于緩解熱應激的措施及預防熱應激產(chǎn)生的相關(guān)福利化設(shè)施的研究極少，有關(guān)福利化設(shè)施對青年驢影響的研究更是鮮有報道?；诖?，本試驗旨在探討高溫時福利化管理對青年驢生長性能、基礎(chǔ)生理指標、免疫和抗氧化指標的影響，深入了解高溫環(huán)境對青年驢生理功能的損傷程度，并確定青年驢飼養(yǎng)過程中適宜的福利化管理措施，為后續(xù)青年驢集約化養(yǎng)殖提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計試驗于2019年7月12日至2019年8月22日在內(nèi)蒙古草原御驢科技牧業(yè)有限公司進行，采用單因子完全隨機試驗設(shè)計。選用24頭13月齡、體質(zhì)量為(157±13) kg的青年母驢，隨機分成4個處理組，每個處理組6個重復。各處理組實驗驢初始體質(zhì)量差異不顯著(P>0.1)，4個處理組分別設(shè)置不同的環(huán)境條件，分別為部分透光單層頂棚組(對照組)、隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組、隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組。舍頂隔熱材料選用單面錫紙海綿式隔熱棉，將3個福利化試驗組頂棚全部鋪滿。風扇選用扇面直徑為1.2 m的吊扇，功率75 W，依據(jù)說明書垂直地面懸掛于畜舍中央位置，距地面2.3 m。噴淋裝置為背負式手動噴霧器，每天人工噴淋。所有驢均為舍飼育肥，預飼期5 d，試驗期42 d。每天飼喂全混合日糧，精粗比4∶6，各處理組日糧營養(yǎng)水平一致，每天自由采食和飲水，試驗期每天11:00～16:00開啟風扇，開啟風扇期間每隔1 h進行1次噴淋，每頭驢每次噴淋2～3 L水。

1.2 測定指標及方法

1.2.1環(huán)境指標的測定 各處理組畜舍中央與驢等高處放置自動溫濕度記錄儀，記錄試驗期每天的溫濕度。利用熱球式風速測定儀測定試驗期每天08:00、14:00和20:00時舍內(nèi)外風速。利用輻射熱計測定試驗期每天08:00、14:00和20:00時舍內(nèi)外熱輻射值。

1.2.2采食量與體質(zhì)量的測定 試驗期以重復組為單位，每天07:00稱重飼料與前一日剩料，計算試驗驢平均日干物質(zhì)采食量(average daily feed intake，ADFI)。于試驗期第0,21和42天清晨空腹測量所有試驗驢體質(zhì)量，計算平均日增質(zhì)量(average daily gain，ADG)。據(jù)此計算試驗驢的料重比(F∶G)，F(xiàn)∶G=ADFI∶ADG。

1.2.3糞便、飼料樣品采集和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的測定 于試驗中期(17～21 d)和后期(38～42 d)連續(xù)5 d收集新鮮糞樣和飼料樣，利用烘箱65℃烘干后粉碎待測。測定飼料及糞便樣品中干物質(zhì)(DM)、粗脂肪(EE)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)和磷(P)的含量。采用濾袋技術(shù)(ANKOMA200i型半自動纖維分析儀)測定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)。酸不溶灰分(4N-鹽酸不溶灰分，AIA)含量作為內(nèi)源指示劑，計算營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率。

某營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率=100%-100%×[(b2/b1)×(a1/a2)]

式中：a1表示飼料中AIA含量(%)；a2表示糞便中AIA含量(%)；b1表示飼料中某營養(yǎng)物質(zhì)含量(%)；b2表示糞便中營養(yǎng)物質(zhì)含量(%)。

1.2.4基礎(chǔ)生理指標的測定 試驗期間，每周第7天的05:00和14:00時測定驢的呼吸頻率、皮膚溫度(頭部、耳部、腹部、腿部)和直腸溫度。呼吸頻率：觀察記錄驢安靜時1 min內(nèi)胸廓及腹部的運動；皮膚溫度測定：用紅外測溫儀距離所測部位(前額、右側(cè)耳后，腹部和右側(cè)后腿內(nèi)側(cè))約2 cm處進行測定；直腸溫度測定方法：采用獸用直腸溫度計測定試驗驢的直腸溫度，每次測定完均進行消毒處理。

1.2.5血液采集 于試驗開始后第21天和42天中午14:00，使用真空采血管對青年驢進行頸靜脈血液采集，以3 500×g離心15 min制備血清，將血清分裝后保存于-20℃冰箱，用于后期免疫指標和抗氧化指標的測定。

1.2.6血清免疫指標的測定 采用ELISA試劑盒(南京建成生物工程研究所產(chǎn)品)進行血清中細胞因子和免疫球蛋白的測定。測定指標包括白介素1β(IL-1β)、白介素4(IL-4)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)。測定方法按照試劑盒說明書進行。

1.2.7血清抗氧化指標的測定 通過相應的檢測試劑盒(南京建成生物工程研究所產(chǎn)品)測定血清中抗氧化指標。測定指標包括總抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)、總超氧化物歧化酶(T-SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)。測定方法按照試劑盒說明書進行。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2010整理后，采用SAS 9.2軟件的GLM模型進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，不同處理組的均值采用Duncan氏多重比較，P<0.01為差異極顯著，P<0.05為差異顯著，0.05

2 結(jié)果

2.1 驢舍溫度日變化及熱輻射變化連續(xù)監(jiān)測4個處理組驢舍42 d的溫度，選擇整點溫度進行統(tǒng)計分析，利用平均值繪制得圖1。由圖1可知，4個處理組環(huán)境溫度的變化規(guī)律基本一致，05:00為全天中溫度最低點，從05:00各組溫度開始上升，14:00達到全天最高溫度；隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組3組全天溫度差異較小，對照舍內(nèi)溫度顯著高于其他3組，最高溫差可達2.5℃，且在10:00～13:00之間對照組溫度高于舍外溫度。連續(xù)監(jiān)測4個處理組驢舍42 d的輻射熱，選擇14:00輻射熱進行統(tǒng)計分析，利用平均值繪制得圖2。由圖2知，部分透光頂棚雖然可以阻擋一部分的熱輻射，但仍顯著高于增設(shè)福利化管理的3個處理組，3個福利化處理組舍內(nèi)輻射熱極弱，隔熱棉材料有效阻隔了輻射熱。

圖1 驢舍溫度日變化情況

圖2 驢舍14:00熱輻射變化情況

2.2 高溫時福利化管理對青年驢生長性能的影響由表1可，知隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組試驗全期的ADG均極顯著高于對照組(P<0.01)。試驗前期隔熱棉頂棚組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的ADFI極顯著高于隔熱棉頂棚+風扇組和對照組(P<0.01)，隔熱棉+風扇+噴淋組的ADFI在試驗后期和全期極顯著高于其他3組(P<0.01)。綜合試驗全期來看，增設(shè)福利化管理的3個處理組F∶G極顯著低于對照組(P<0.01)。

表1 高溫時福利化管理對不同組別青年驢生長性能的影響

由表2可知，試驗前期隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的DM、EE、Ash、Ca的表觀消化率極顯著高于對照組(P<0.01)，CP、P、NDF和ADF的表觀消化率無顯著性差異(P>0.1)；隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的EE和Ca的表觀消化率顯著高于隔熱棉頂棚組和隔熱棉頂棚+風扇組(P<0.05)。隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組在試驗后期DM的表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05)，EE、Ca、P的表觀消化率極顯著高于對照組(P<0.01)，CP、Ash、NDF和ADF的表觀消化率差異不顯著(P>0.1)；試驗后期隔熱棉頂棚組P的表觀消化率顯著低于隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組(P<0.05)。

表2 高溫時福利化管理對不同組別青年驢營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響 %

2.3 高溫時福利化管理對青年驢基礎(chǔ)生理指標的影響由表3可知，在05:00時各處理組之間所有基礎(chǔ)生理指標差異均不顯著(P>0.1)。在14:00時隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的頭部、耳部和腿部的皮膚溫度及直腸溫度均極顯著低于對照組(P<0.01)，腹部的皮膚溫度顯著低于對照組(P<0.05)；在3組福利化管理處理組間，隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的耳部、腹部和腿部的皮膚溫度顯著低于隔熱棉頂棚組(P<0.05)。各處理組間呼吸頻率差異不顯著(P>0.10)。

表3 高溫時福利化管理對不同組別青年驢基礎(chǔ)生理指標的影響

2.4 高溫時福利化管理對青年驢免疫指標的影響由表4可知，在第21天，增設(shè)福利化管理設(shè)施的3個處理組血清IL-1β和TNF-α含量顯著低于對照組(P<0.05)，IL-4含量極顯著高于對照組(P<0.01)；對照組IgG和IgM含量顯著低于其他3個處理組(P<0.05)，與對照組相比，增設(shè)福利化管理設(shè)施有提高IgA含量的趨勢(P=0.055)。在第42天，增設(shè)福利化管理設(shè)施的3個處理組血清IL-1β和TNF-α含量顯著低于對照組(P<0.05)，IgG含量顯著高于對照組(P<0.05);與對照組相比，增設(shè)福利化管理設(shè)施有提高IgA含量的趨勢(P=0.084)。在整個試驗期3組福利化處理組的各項免疫指標均無顯著組間差異(P>0.10)。

表4 高溫時福利化管理對不同組別青年驢血清免疫指標的影響

2.5 高溫時福利化管理對青年驢抗氧化指標的影響由表5可知，在第21天時，增設(shè)福利化管理設(shè)施的3個處理組的T-AOC和CAT活性及MDA含量極顯著低于對照組(P<0.01)，4個處理組間T-SOD和GSH-Px的活性差異不顯著。在第42天時，與對照組相比，增設(shè)福利化管理設(shè)施有提高血清中T-AOC的趨勢(P=0.055)，其他抗氧化指標各處理組間差異不顯著。隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組間的各項抗氧化指標均無顯著組間差異(P>0.10)。

表5 高溫時福利化管理對不同組別青年驢血清抗氧化指標的影響

3 討論

3.1 生長性能和基礎(chǔ)生理指標生長性能是反應畜禽養(yǎng)殖效益最直觀的數(shù)據(jù)指標。已有研究表明，夏季高溫條件下，設(shè)置飲冷水和風扇的福利化管理措施提高了綿羊采食量和體增重[8]，同樣，趙育國等[9]通過對肉牛舍增設(shè)通風噴淋裝置的研究表明，福利化管理措施顯著提高了肉牛的ADG和ADFI，降低了F∶G。此外，對綿羊[10]，豬[11-12]，家禽[13]和嚙齒動物[14]的研究也表明熱應激會抑制動物的生長性能。本試驗結(jié)果表明，隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的ADG

顯著高于對照組，隔熱棉頂棚組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的ADFI顯著高于對照組和隔熱棉頂棚+風扇組，結(jié)合4個處理組間F∶G的差異綜合判定，高溫時增設(shè)隔熱棉頂棚、隔熱棉頂棚+風扇和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋的管理措施可以提高青年驢是生長性能，但3組福利化處理組間的生長性能無顯著性差異，我們推斷可能是本試驗的畜舍類型通風性較強，從而弱化了風扇和噴淋設(shè)施的增益作用。

動物處于熱應激時，由于交感神經(jīng)興奮，導致胃腸蠕動減弱，消化液分泌減少，消化器官循環(huán)血量減少，胃腸黏膜發(fā)生病理損傷導致胃腸機能減弱[15]，從而抑制了營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率。先前研究表明，輕度和中度熱應激都會使泌乳奶牛干物質(zhì)、粗脂肪、鈣和磷的表觀消化率顯著降低[2]，同樣，對于不同品系青年肉牛而言，熱應激均降低了其干物質(zhì)、粗脂肪、鈣和磷的表觀消化率[16]。在本試驗中，隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的DM、EE、Ash、Ca和P的表觀消化率顯著高于對照組，在試驗前期隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組的EE和Ca的表觀消化率顯著高于隔熱棉頂棚組和隔熱棉頂棚+風扇組，但綜合全期試驗來看，3組福利化處理組間的營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率無顯著性差異。

依據(jù)測量所得溫度變化規(guī)律，本試驗選擇在全天中溫度最低時(05:00)和溫度最高時(14:00)進行體溫和呼吸頻率的測量。大量研究表明，高溫環(huán)境能夠顯著提高動物皮膚溫度、直腸溫度和呼吸頻率，且直腸溫度和呼吸頻率已被廣泛應用判斷動物是否處于熱應激狀態(tài)[3]。本試驗研究結(jié)果表明，高溫時隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組青年驢的皮膚溫度和直腸溫度顯著低于對照組，隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組雖然在耳溫、腹溫和腿溫上與隔熱棉頂棚組存在差異，但其數(shù)值差距相對較小，綜合對比隔熱棉頂棚更具有實用性。在05:00時各處理組所有基礎(chǔ)生理指標差異均不顯著，可能是由于夜間處于溫度舒適區(qū)顯著緩解了白天高溫環(huán)境對青年驢生理功能造成的影響。對比05:00和14:00時各項指標之間的變化規(guī)律，我們發(fā)現(xiàn)皮膚溫度的變化受周圍環(huán)境溫度變化的影響更大，且變化幅度也高于直腸溫度，這與皮膚直接接觸外界環(huán)境是密不可分的，該結(jié)論在綿羊上也得到驗證[17-18]，同樣，蔡麗媛[19]和ITOH等[20]對山羊和奶牛的研究也表明，熱應激會顯著提高皮膚溫度，但對直腸溫度影響不顯著，與我們所得出的結(jié)論一致，這也說明皮膚可以通過較為靈敏的變化，及時調(diào)節(jié)機體溫度，將恒溫動物的體溫維持在正常范圍。各處理組間呼吸頻率無顯著性差異，但對比05:00和14:00時的呼吸頻率發(fā)現(xiàn)高溫環(huán)境顯著提高了各處理組的呼吸頻率，這與先前熱應激會使奶牛呼吸頻率顯著提高的研究結(jié)果一致[21-23]。

3.2 免疫指標免疫應答和炎癥反應是機體調(diào)節(jié)免疫功能的重要生理過程。其中，Th1和Th2型細胞是介導和參與細胞及體液免疫反應的重要成員，兩者的平衡是衡量炎癥反應的重要信號[24]。而Th1和Th2型細胞通過分化產(chǎn)生的IL-1β、IL-2、IL-4和IL-6等細胞因子相互調(diào)節(jié)，維持正常免疫功能[25]。TNF-α、IL-1等促炎細胞因子作為炎癥早期反應的主要炎性因子，能夠與多種免疫細胞上的受體結(jié)合，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，但隨著其分泌量的增加，機體的炎癥反應會加劇，最終造成組織損傷，降低機體免疫功能[26]。本試驗結(jié)果表明，與對照組相比，增設(shè)隔熱棉頂棚、隔熱棉頂棚+風扇和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋的管理設(shè)施顯著降低了試驗全期青年驢血清中TNF-α、IL-1β的含量，馬燕芬等[27]在熱應激對奶山羊影響的研究上也得到一致結(jié)果。與增設(shè)福利化管理的3個處理組相比，對照組的炎熱環(huán)境顯著降低了青年驢IL-4的含量。SUN等[28]研究結(jié)果也表明處于42℃時奶牛外周血淋巴細胞中的IL-4顯著低于處于37℃時。IL-4是Th2型細胞分泌的一種多功能細胞因子，主要作為調(diào)節(jié)機體炎癥反應的抗炎細胞因子，它能促進Th2細胞的生長和分化，誘導B細胞向免疫球蛋白類轉(zhuǎn)化，從而增加免疫球蛋白類抗體水平[24,29]，對維持機體的促炎-抗炎平衡十分重要[30]。本試驗中對照組IL-4含量降低的原因可能是炎熱環(huán)境增加青年驢體內(nèi)皮質(zhì)酮的分泌，抑制Th1免疫反應并刺激Th2免疫反應，從而抑制IL-4的分泌[31-32]。免疫球蛋白作為體液免疫的重要組成部分，不僅能夠促進單核細胞和巨噬細胞的吞噬作用，還可以與抗體結(jié)合產(chǎn)生多種生物學效應，在機體特異性免疫應答中發(fā)揮著重要的作用[33]。本試驗結(jié)果表明，隔熱棉頂棚組、隔熱棉頂棚+風扇組和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋組試驗前期青年驢血清中IgG、IgM含量和試驗后期血清中IgG含量顯著高于對照組，IgA含量也有顯著增高的趨勢。該結(jié)果與先前研究結(jié)果一致，趙育國等[9]研究發(fā)現(xiàn)使用通風噴淋裝置顯著提高了肉牛血清IgA、IgG、IgM的含量，陳浩等[34]和石璐璐等[26]研究發(fā)現(xiàn)熱應激會顯著降低放牧牛和綿羊血清中IgA、IgG、IgM的含量，也驗證了本試驗的結(jié)果。與生長性能結(jié)果相同的是3個福利化管理處理組間的各項免疫指標無顯著性差異，從養(yǎng)殖成本角度考慮選擇隔熱棉頂棚作為福利化管理更有益于提高青年驢養(yǎng)殖的生產(chǎn)效益。

3.3 抗氧化指標氧化反應對機體新陳代謝起著重要作用，但氧化反應過程中產(chǎn)生過量的ROS則會導致氧化損傷[35]。ROS的過量產(chǎn)生可能與機體抗氧化能力下降有關(guān)，機體的抗氧化防御系統(tǒng)包括非酶抗氧化劑和抗氧化酶，其中抗氧化酶的主要作用是保護機體免受有害促氧化劑的侵害[6,36]。SOD能夠?qū)2分解為毒性較小的H2O2，GSH-Px和CAT進一步將H2O2還原成無毒的H2O，使細胞免受氧化損傷[37]。如果ROS不能及時轉(zhuǎn)化為水，這些高活性的ROS就會與機體大分子反應，導致氧化應激[38]。王玲等[39]研究發(fā)現(xiàn)，熱應激會抑制肉牛血清中SOD和GSH-Px的活性從而降低其抗氧化能力，增加了機體氧化損傷程度。本試驗結(jié)果表明，增設(shè)福利化管理的3個處理組試驗前期青年驢血清中T-AOC和CAT活性及MDA含量顯著低于對照組，試驗后期青年驢血清中T-AOC顯著低于對照組，在3組福利化處理組中上述抗氧化指標均無顯著性差異，與其他指標變化規(guī)律一致。MDA作為脂質(zhì)過氧化的副產(chǎn)物是衡量機體脂質(zhì)氧化損傷程度的可靠指標[40-41]，這在本試驗結(jié)果上也得到證實。與先前研究結(jié)果相反是，對照組青年驢血清中T-AOC和CAT活性顯著高于其他3個處理組，該結(jié)果可能是由于對照組所形成的炎熱環(huán)境造成機體氧化損傷，而樣品采集是在14:00，持續(xù)的高溫環(huán)境促使青年驢體內(nèi)T-AOC和CAT活性升高以抵抗氧化損傷。

綜上所述，高溫時增設(shè)隔熱棉頂棚、隔熱棉頂棚+風扇和隔熱棉頂棚+風扇+噴淋的管理措施能夠顯著提高青年驢ADG、ADFI，降低F∶G，增強青年驢DM、EE、Ash、Ca和P的表觀消化率，顯著降低了青年驢的皮膚溫度和直腸溫度。同時也能夠提高青年驢血清中免疫球蛋白(IgA、IgG和IgM)和抗炎因子(IL-4)的含量，并且抑制了促炎因子(IL-1β和TNF-α)含量的升高，從而提高青年驢的免疫功能；能夠降低青年驢血清中MDA的含量，減少機體氧化損傷，提高青年驢的抗氧化功能。3種福利化處理組間生長性能、基礎(chǔ)生理指標、免疫和抗氧化指標均無顯著性差異，綜合對比選擇隔熱棉頂棚來改善畜舍環(huán)境提高動物福利更具實際生產(chǎn)意義。