夏海斌,王健,翟云飛,徐潔,曾涵芳,韓兆玉*

(1.南京農業(yè)大學動物科技學院乳?？茖W研究所,江蘇 南京 210095;2.伊犁州畜牧科學研究所,新疆 伊寧 835000)

牛舍作為奶牛長期生活的場所,舍內環(huán)境會對奶牛生產(chǎn)性能產(chǎn)生影響［1］,其中環(huán)境因素通常占20%～35%［2］,因此牛舍類型的選擇是奶牛養(yǎng)殖過程中重要環(huán)節(jié)。通常情況下,牛舍的建造主要根據(jù)當?shù)貧夂驐l件和牧場實際需求,以減少不良環(huán)境刺激對奶牛造成的影響,達到節(jié)本增效的目的。常見的牛舍類型主要包括:開放式、半開放式以及封閉式牛舍。其中,開放式牛舍的應用最為廣泛,造價低廉且運行成本低,但因采用自然通風,受外界環(huán)境影響較大;封閉式牛舍通常利用機械通風,能夠在一定程度上維持舍內環(huán)境的穩(wěn)定。

低屋面橫向通風(low profile cross ventilated,LPCV)牛舍,因舍內環(huán)境相對穩(wěn)定而又被稱為恒溫牛舍,屬于封閉式牛舍類型。一面?zhèn)葔Π惭b濕簾,另一側安裝負壓風機,并在采食和臥床處安裝導流板,利用橫向負壓機械通風［3］。恒溫牛舍全年處于封閉狀態(tài),主要通過人工調控牛舍環(huán)境。同時,恒溫牛舍在緩解奶牛熱應激方面具有較大潛力［4-5］。鑒于恒溫牛舍封閉性較高,當外界環(huán)境適宜時(春秋季節(jié)),關于其環(huán)境狀況以及是否利于奶牛健康生產(chǎn)方面還有待研究。為此,本研究通過測定開放式和恒溫牛舍的環(huán)境參數(shù),分析比較秋季時2類牛舍間環(huán)境狀況差異;采集試驗牛生理指標、泌乳性能和血液生化指標等數(shù)據(jù),探究牛舍類型對荷斯坦牛的影響,為奶牛舍的建造與日常管理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

溫度(T)和相對濕度測定(RH)使用W8型數(shù)字式溫濕度計(武漢中測宏圖測量有限公司),T和RH測量范圍分別為-20～60 ℃和0～100%,精度分別為±0.3 ℃和±3%。風速測定使用PM6252A型數(shù)顯風速儀(桂林華誼智測科技有限公司),測量范圍0～30 m·s-1,使用誤差±5%。CO2和NH3濃度測定使用JK40-M3-D型氣體檢測儀(深圳吉順安科技有限公司),CO2和NH3測量范圍分別為0～100 mg·m-3和0～2 000 mg·m-3,檢測精度≤±3%。使用PC-5A手持式多功能激光粉塵檢測儀(江蘇省激光研究所有限公司)測量懸浮顆粒物,測量范圍0～10 mg·m-3,精度≤±10%。使用MC-347型體溫計［歐姆龍自動化(中國)有限公司］測量奶牛直腸體溫,測量范圍32～42 ℃,精度±0.1 ℃。

1.2 試驗設計

2021年10月在山東日照分別采用開放牛舍和恒溫牛舍管理的2個牧場中各選擇一棟牛舍,記為本試驗的開放牛舍和恒溫牛舍。2個牧場屬同一牧業(yè)公司,相距20 km。奶牛的日糧配方和日常管理基本一致,每日飼喂全混合日糧2次,擠奶3次,散欄式飼養(yǎng),雙列頭對頭式臥床,墊料為鋸木屑,采用全自動刮糞板清糞。試驗期間,于每日07:00、10:00、13:00和18:00距離地面1.5 m處測定試驗牛所在牛舍區(qū)域(11個采樣點均勻分布)的環(huán)境參數(shù):溫度(T)、相對濕度(RH)、風速和二氧化碳(CO2)、氨氣(NH3)、PM10和PM2.5濃度,同時測定牛舍外環(huán)境溫度和RH,計算溫濕指數(shù)(THI):THI=0.81T+RH(0.99T-14.3)+46.3［6］。連續(xù)測定7 d,所有環(huán)境參數(shù)取每日4次測定值的平均值。

根據(jù)胎次(頭胎)、泌乳時間(d)和產(chǎn)奶量(連續(xù)7 d平均值)相近的原則在開放牛舍和恒溫牛舍中分別選擇30和27頭荷斯坦奶牛。采集試驗牛生理指標、反芻行為和產(chǎn)奶性能等信息并于第7天尾靜脈采血以獲取血清測定生化指標。相關數(shù)據(jù)見表1。

1.3 試驗奶牛生理指標、反芻行為和舒適度測定

每日早上和下午擠奶返回采食1 h后,隨機觀察(每組不小于12頭)試驗牛,以秒表和計數(shù)器測定其呼吸頻率(1 min內奶牛腹部和胸廓起伏次數(shù))和反芻行為相關數(shù)據(jù)(每食團咀嚼次數(shù)和咀嚼時間),每頭試驗牛記錄2次取平均值。每隔15 min記錄牛群中處于不同狀態(tài)(包括躺臥、站立于臥床、行走于過道)的奶牛數(shù)量,用于評估奶牛舒適度:臥床使用指數(shù)(躺臥于臥床上的奶牛占牛群中除采食或飲水以外奶牛的比例)和奶牛站立指數(shù)(站立于臥床上奶牛占接觸臥床奶牛的比例)。同時,每日于12:00和19:00,每組選取至少15頭試驗牛,使用電子體溫計測定直腸溫度。

1.4 奶牛產(chǎn)奶性能和血清生化指標測定

奶牛每日產(chǎn)奶量由轉盤式擠奶設備自動記錄,并從2021年10月和11月DHI資料中獲取其乳成分(乳脂率、乳蛋白率、體細胞數(shù)和尿素氮)數(shù)據(jù)。于第7 天下午擠奶返回牛舍時,采集兩牛舍所選試驗牛(分別為30和27頭)的尾靜脈血5 mL,靜置后3 500 r·min-1離心10 min獲取血清,置于-20 ℃,使用試劑盒(南京建成生物工程研究所)測定血液生化指標:總蛋白(TP)、白蛋白(Alb)、尿素氮(BUN)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、免疫球蛋白G(IgG)、白介素6(IL-6)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

2 結果與分析

2.1 不同牛舍環(huán)境參數(shù)

如圖1所示:牛舍內外的溫度(T)、溫濕指數(shù)(THI)均無顯著差異(P>0.05);恒溫牛舍與舍外相對濕度(RH)差異極顯著(P<0.01),開放牛舍與舍外RH顯著差異(P<0.05)。而兩牛舍之間的T、RH和THI均無顯著差異(P>0.05)。在各測定時間點,牛舍溫度在5～25 ℃,THI也未超過熱應激的最低閾值(THI=68)［7］,RH呈現(xiàn)先降后增趨勢(圖2)。

圖1 不同牛舍環(huán)境的溫度(T)、相對濕度(RH)和溫濕指數(shù)(THI)比較Fig.1 Comparison of temperature(T),relative humidity(RH)and temperature-humidity index(THI) in different cowshedsA.開放牛舍;B.恒溫牛舍;C.開放牛舍舍外;D.恒溫牛舍舍外。*P<0.05,** P<0.01。下同。A. Open cowshed;B. LPCV cowshed;C. Outside the open cowshed;D. Outside the LPCV cowshed. *P<0.05,** P<0.01. The same below.

圖2 不同牛舍環(huán)境溫度、相對濕度和溫濕指數(shù)變化Fig.2 The changes of temperature,relative humidity and temperature-humidity index in different cowsheds

由表2和圖3可知,開放牛舍NH3濃度有高于恒溫牛舍趨勢(P=0.069);牛舍間CO2濃度無顯著差異(P>0.05)。開放牛舍中懸浮顆粒物濃度有低于恒溫牛舍的趨勢(0.05

圖3 兩牛舍部分環(huán)境參數(shù)變化Fig.3 The changes of some environmental parameters in cowshedsA.開放牛舍Open cowshed;B.恒溫牛舍Low profile cross ventilated(LPCV)cowshed.

表2 牛舍間部分環(huán)境參數(shù)比較Table 2 Comparison of some environmental parameters between cowsheds

2.2 不同牛舍環(huán)境參數(shù)相關性分析

從表3可知:在開放牛舍中,NH3與T、風速和THI存在顯著負相關(P<0.05),CO2與RH極顯著正相關(P<0.01),T與RH顯著負相關(P<0.01)。在恒溫牛舍中,NH3濃度與CO2、PM10、PM2.5濃度和RH極顯著正相關(P<0.01),CO2濃度與PM10、PM2.5濃度及RH極顯著正相關(P<0.01),與T和THI極顯著負相關(P<0.01),T與RH極顯著負相關(P<0.01)。

表3 牛舍環(huán)境參數(shù)間相關性Table 3 Correlations of environmental parameters in cowsheds

2.3 不同牛舍奶牛反芻行為、生理指標和舒適度差異

由表4可知:恒溫牛舍奶牛的每食團咀嚼次數(shù)有高于開放牛舍的趨勢(P=0.077),而每食團咀嚼時間、直腸溫度和呼吸頻率極顯著低于開放牛舍(P<0.01)。在舒適度上,恒溫牛舍的臥床使用率極顯著高于開放牛舍(P<0.01),而奶牛站立指數(shù)極顯著低于開放牛舍(P<0.01)。

表4 不同牛舍奶牛反芻行為、生理指標和舒適度比較Table 4 Comparison of rumination behavior,physiological indexes and comfortability of cows in different cowsheds

2.4 不同牛舍奶牛產(chǎn)奶量差異

如圖4所示,從產(chǎn)奶量變化曲線(10月4日至11月7日,共35 d)來看,開放牛舍中奶牛產(chǎn)奶量增長速度快于恒溫牛舍,日產(chǎn)奶量從低于35 kg增加到40 kg以上,而恒溫牛舍奶牛的產(chǎn)奶量低于40 kg。在乳成分上(表5),兩牛舍奶牛的乳脂率、乳蛋白率、脂蛋比和尿素氮無顯著差異(P>0.05),且均在正常范圍內,而恒溫牛舍奶牛乳中體細胞數(shù)極顯著高于開放牛舍(P<0.01)。

圖4 不同牛舍奶牛產(chǎn)奶量變化曲線Fig.4 Milk yield curve of dairy cows in different cowsheds

表5 不同牛舍奶牛乳成分比較Table 5 Comparison of milk composition of dairy cows in different cowsheds

2.5 奶牛血液生化指標

由表6可知:在血清生化指標上,兩牛舍奶牛的TP和Alb含量無顯著差異(P>0.1),而開放牛舍奶牛的BUN含量顯著高于恒溫牛舍(P<0.05);在血清抗氧化指標上,開放牛舍奶牛GSH-Px活性有高于恒溫牛舍的趨勢(P=0.067),而SOD活性極顯著低于恒溫牛舍(P<0.01);在血清免疫指標上,開放牛舍奶牛TNF-α和IgG含量極顯著低于恒溫牛舍奶牛(P<0.01),同時IL-6含量顯著低于恒溫牛舍奶牛(P<0.05)。

表6 試驗牛血液生化指標比較Table 6 Comparison of blood biochemical indexes in experimental dairy cows

3 討論

3.1 牛舍環(huán)境參數(shù)比較分析

為奶牛提供適宜的生活環(huán)境關乎其健康生產(chǎn),進而影響到牧場的經(jīng)濟效益。恒溫牛舍和開放牛舍由于結構和通風方式不同,會引起舍內環(huán)境有所差異。從本試驗結果來看,2種牛舍在T和RH上無顯著差異。恒溫牛舍中NH3濃度有低于開放牛舍的趨勢,二氧化碳濃度無顯著差異。趙育國等［8］發(fā)現(xiàn)秋季有窗封閉舍內NH3濃度為0.78～1.11 mg·m-3。馬軻軻等［9］在秋季時測定全舍飼奶牛舍內CO2和NH3平均濃度分別為775和0.5 mg·m-3。秋季發(fā)酵床奶牛舍內NH3濃度為0.84 mg·m-3［10］。雖然牛舍類型不同,但有害氣體濃度均低于國家現(xiàn)行標準［11］,表明秋季時各牛舍的通風換氣能夠滿足畜舍管理要求,能及時將有害氣體排出舍內。兩牛舍懸浮顆粒濃度均在其他研究結果范圍之內［12］,但恒溫牛舍有高于開放牛舍趨勢,這可能是由于恒溫牛舍的風速較高而促進空氣流動,引起更多顆粒物產(chǎn)生。

從牛舍環(huán)境參數(shù)相關性分析看,兩牛舍有害氣體和懸浮顆粒物之間均存在正相關,二者又與RH正相關,同時牛舍T和RH之間呈極顯著負相關,這與Kaasik等［13］研究結果基本一致。CO2常作為牛舍通風效果的評判指標［14］,其濃度高表明牛舍通風效率低且空氣質量差,舍內NH3、PM10和PM2.5等濃度升高。此外,兩牛舍內有害氣體濃度均與T呈負相關。通常情況下,溫度升高會提高脲酶活性而促進糞尿中NH3產(chǎn)生,因而NH3濃度與溫度呈正相關［15-16］。而本試驗中NH3濃度與溫度則是負相關,這可能是隨著溫度升高為了保持牛舍環(huán)境穩(wěn)定而加強通風,促進有害氣體排出。

3.2 奶牛反芻行為、生理指標和舒適度差異

反芻行為作為奶牛日?；顒拥闹匾M成,能夠反映其機體狀態(tài),受到環(huán)境、日糧成分以及疾病等因素的影響［17］。恒溫牛舍試驗牛的每個食團咀嚼次數(shù)有高于開放牛舍趨勢,而每個食團咀嚼時間顯著低于開放牛舍,即咀嚼頻率更高,每個食團可以被更充分咀嚼。有研究指出食團咀嚼時間和次數(shù)較長有利于食物充分咀嚼,促進消化吸收［18］。恒溫牛舍奶牛的生理指標均極顯著低于開放牛舍,但均在正常范圍內［19］。開放牛舍奶牛呼吸頻率和直腸溫度較高的原因可能是中午溫度較高,只開啟臥床上方風扇,機體散熱受到影響,引起奶牛呼吸頻率加快,體溫升高。此外,恒溫牛舍奶牛舒適度(臥床使用率和奶牛站立指數(shù))優(yōu)于開放牛舍,且臥床使用率均超過推薦值85%,表明奶牛處于較為舒適狀態(tài)［20］,有利于生產(chǎn)性能的發(fā)揮。

3.3 奶牛產(chǎn)奶性能和血液生化指標差異

牛奶產(chǎn)量和質量是衡量奶牛經(jīng)濟價值高低的主要指標,關于牛舍類型對產(chǎn)奶性能影響的相關研究主要集中在高溫季節(jié)［21-22］,而在其他季節(jié)由于不同牛舍內環(huán)境狀況存在一定差異,對產(chǎn)奶性能會產(chǎn)生不同影響。泌乳初期奶牛所需能量超過采食能量供應,機體需要動員體脂以保證能量供給而處于能量負平衡狀態(tài),并且這種狀態(tài)可能持續(xù)數(shù)月［23］。從本試驗結果看,恒溫牛舍奶牛產(chǎn)奶量增加速度慢于開放牛舍,同時乳中體細胞數(shù)和血清中的促炎性因子(TNF-α、IL-6)、IgG含量和SOD活性均顯著高于開放牛舍,這可能是由于恒溫牛舍即使環(huán)境參數(shù)優(yōu)于開放牛舍,但舍內長期無陽光照射,細菌滋生易引發(fā)感染而不利于奶牛產(chǎn)后恢復。同時機體炎癥和氧化應激較強,反饋刺激抗氧化［24］和免疫反應［25］以減少組織損傷,最終引起乳中體細胞數(shù)增加而減緩產(chǎn)奶量增長速度。因此,需要注意泌乳初期奶牛各類疾病的及時診治,以及加強牛舍消毒而保證奶牛機體健康。

綜上,環(huán)境因子間存在相關性,兩牛舍有害氣體和懸浮顆粒物之間均存在正相關,二者又與相對濕度正相關,同時牛舍溫度和相對濕度之間呈極顯著負相關。從牛舍環(huán)境參數(shù)和奶牛生理指標以及舒適度評價上看,恒溫牛舍在秋季能夠為奶牛提供較適宜的環(huán)境。但恒溫牛舍奶牛泌乳初期產(chǎn)奶量增長速度沒有開放牛舍快,且乳中體細胞數(shù)高,機體炎癥反應較強,需要注重奶牛產(chǎn)后護理和疾病診治,并保證牛舍日常的消毒全面而有效。