許靜漪，羅漢鵬，付 琪，胡羽飏，段禹交，黃思琪，周月玲，楊桐桐，張亞一，郭 剛，劉巧香，王雅春

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動物遺傳育種與繁殖(家畜)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，畜禽育種國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京 100029；3.北京生物種業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體，北京 101206)

體溫是衡量恒溫動物熱平衡的唯一可靠指標(biāo)[1]，可以在動物體內(nèi)或體外的不同部位測量，如直腸、耳、瘤網(wǎng)胃、前額或乳房表面等[2]。不同部位體溫不盡相同，畜禽生產(chǎn)中一般以直腸溫度代表動物體溫[1]。直腸溫度是獸醫(yī)監(jiān)測牛身體健康狀況的常用手段，是測量牛體溫的黃金標(biāo)準(zhǔn)[3]。但直腸溫度測定需要投入額外的人力，且其測定結(jié)果會受到測定過程中人員操作的影響，如熟練程度、插入深度和測定時(shí)間等，同時(shí)還會對奶牛造成應(yīng)激。除直腸溫度外，鼓膜溫度、陰道溫度和瘤胃溫度等在研究中較為常見。鼓膜溫度是一個(gè)非?？煽康捏w溫指標(biāo)[2]，是犢牛唯一有效的核心體溫指標(biāo)[4]。與直腸溫度[5]或陰道溫度[6]相比，鼓膜溫度對環(huán)境溫度的變化更敏感，反應(yīng)更快；研究表明鼓膜溫度對環(huán)境溫度的效應(yīng)時(shí)間為6 min，比直腸溫度早14 min[7]。鼓膜溫度測定設(shè)備能夠深入到牛的耳道，經(jīng)無線傳輸可獲得相對長期連續(xù)的數(shù)值，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測。有關(guān)肉牛[8]和豬[9]的研究表明，鼓膜溫度的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性相對較高，鼓膜溫度與直腸溫度呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系(r=0.67)[10]，Prendiville等[11]研究也發(fā)現(xiàn)，數(shù)字溫度計(jì)在直腸中記錄的溫度與耳道中無線記錄的溫度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

家畜體溫變化反映了機(jī)體產(chǎn)熱和散熱的暫時(shí)不平衡[12]，在氣候變化較規(guī)律時(shí)，奶牛通過生理代謝過程適應(yīng)環(huán)境條件變化[13]。環(huán)境溫濕度指數(shù)(temperature-humidity index，THI)是牲畜熱應(yīng)激的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)[10]，廣泛應(yīng)用于奶牛熱應(yīng)激相關(guān)研究。綜合氣候指數(shù)(comprehensive climate index，CCI)與THI相關(guān)[14]，但更為復(fù)雜。Jara等[15]報(bào)道了15頭經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛的鼓膜溫度與CCI密切相關(guān)。除溫濕度、空氣流速、熱輻射和光暗周期等環(huán)境因素外[16-17]，體溫的日常變化還受到品種、年齡、體況、泌乳、妊娠、疾病和代謝水平等生理因素影響[18]。據(jù)報(bào)道，熱應(yīng)激情況下瘤牛體溫顯著低于非熱應(yīng)激瘤牛[18]；泌乳奶牛直腸溫度隨泌乳階段推移逐漸降低[19]；動物的繁殖活動伴隨著體溫的規(guī)律性變化[20]，如妊娠期奶牛陰道溫度(39.1 ℃)比空懷牛的(38.3 ℃)高[21]。生產(chǎn)管理中人為或設(shè)備的刺激也是引起體溫變化的重要因素，研究證明擠奶前后奶牛直腸溫度存在差異[22]。擠奶時(shí)對乳房的清洗和按摩均會刺激奶牛神經(jīng)-下丘腦-腦垂體軸，使奶牛體溫升高；而擠奶后奶量的流失會帶走身體的部分熱量，導(dǎo)致體溫降低[23]。

基于連續(xù)監(jiān)測的鼓膜溫度記錄，可以了解奶牛的行為特點(diǎn)和生活習(xí)性，有效避免人為活動對奶牛產(chǎn)生的影響；同時(shí)，鼓膜溫度具有可連續(xù)監(jiān)測和敏感度高的優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到牧場及研究人員的重視。目前已有研究報(bào)道了奶牛犢牛、肉牛犢牛和肉牛育成牛的鼓膜溫度與環(huán)境溫度、直腸溫度、鼓膜溫度和陰部溫度等之間的關(guān)系[2,8,24-27]，以及美國安格斯牛鼓膜溫度的晝夜節(jié)律等[12]，但鮮有泌乳牛鼓膜溫度影響因素以及鼓膜溫度生物節(jié)律的研究。本研究對北京地區(qū)某規(guī)?；翀雒谌榕５墓哪囟燃爸蹦c溫度進(jìn)行監(jiān)測，旨在深入分析奶牛鼓膜溫度的變化規(guī)律和影響因素，為進(jìn)一步了解奶牛行為及生理規(guī)律，利用鼓膜溫度對牛群進(jìn)行精細(xì)管理提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)群體

試驗(yàn)于2021年8月5日至8月8日于北京市某規(guī)?；翀鲞M(jìn)行。對牧場638頭荷斯坦泌乳牛的鼓膜溫度和直腸溫度及環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行了測定，試驗(yàn)?zāi)翀鰹殚_放式牛舍，夏季時(shí)采食區(qū)與待擠區(qū)使用噴淋和風(fēng)扇進(jìn)行降溫，試驗(yàn)牛群每日擠奶3次，每次擠奶后喂料。泌乳牛群均采用全混合飼糧(total mixed ration，TMR)飼喂，自由采食。

1.2 數(shù)據(jù)測定

耳部鼓膜實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)采用Health Monitoring Tag設(shè)備(T-AC03，南京稻盛弘網(wǎng)絡(luò)科技有限公司)測定。試驗(yàn)牛鼓膜溫度原始數(shù)據(jù)每小時(shí)記錄1次，每頭泌乳牛每天共有24條鼓膜溫度記錄。試驗(yàn)期間，對試驗(yàn)牛的鼓膜溫度記錄進(jìn)行備份和收集，共獲得638頭泌乳牛的55 157條原始鼓膜溫度記錄，用于變化規(guī)律研究。直腸溫度由試驗(yàn)人員現(xiàn)場測定，每天測定2次(上午：07：00～12：00，下午：14：00～19：00)，每頭牛每次至少測定2次。去除僅有單次測定的溫度記錄后，獲得246頭牛的1 077條直腸溫度記錄。連續(xù)監(jiān)測記錄牧場環(huán)境的溫度和濕度，每小時(shí)測定1次，計(jì)算THI，共獲得93條THI記錄，用于變化規(guī)律研究。THI=0.8×T+(RH/100×(T-14.4))+46.4[28]，式中：T，環(huán)境溫度；RH，相對濕度(%)。奶牛在THI為68時(shí)發(fā)生熱應(yīng)激，6882時(shí)為重度熱應(yīng)激[16]。試驗(yàn)牛的泌乳及繁殖數(shù)據(jù)來自于牧場的奶牛生產(chǎn)性能測定(dairy herd improvement，DHI)記錄和生產(chǎn)管理記錄。

1.3 數(shù)據(jù)整理

使用Excel 2019對直腸溫度記錄進(jìn)行質(zhì)控，成年奶牛正常體溫為37.5～39.5 ℃[29]，故剔除溫度低于37.5 ℃的數(shù)據(jù)，共保留244頭牛的845條直腸溫度記錄。匹配直腸溫度每6 h測定期間內(nèi)的鼓膜溫度和THI，并分別取6 h平均值，共獲得161頭的606條直腸溫度記錄、606條平均6 h鼓膜溫度和6條THI記錄，用于計(jì)算直腸溫度和鼓膜溫度之間的相關(guān)系數(shù)。由于每1 h內(nèi)鼓膜溫度存在不同程度缺失，故將3 h的鼓膜溫度實(shí)時(shí)記錄平均值作為觀測值。將直腸溫度和3 h鼓膜溫度數(shù)據(jù)匹配泌乳階段、胎次、繁殖狀態(tài)以及對應(yīng)時(shí)間段THI等，最終獲得151頭牛的583條直腸溫度、4 713條3 h鼓膜溫度和19條6 h THI和3 h THI用于影響因素分析。

1.4 影響因素效應(yīng)劃分

根據(jù)試驗(yàn)牛泌乳天數(shù)的分布，在盡可能保證數(shù)據(jù)均衡并反映奶牛不同泌乳階段特征的基礎(chǔ)上，將試驗(yàn)牛的泌乳期劃分為3個(gè)泌乳階段，分別為泌乳前期(1～100 d)、泌乳中期(101～200 d)和泌乳后期(>200 d)；將試驗(yàn)牛胎次劃分為3個(gè)水平，分別為1、2和3胎及以上；根據(jù)妊娠或非妊娠，將繁殖狀態(tài)分為2個(gè)水平；根據(jù)牛群擠奶時(shí)間與直腸溫度測定時(shí)間，將直腸溫度測定時(shí)間分3個(gè)水平，分別為1(擠奶前1 h)、2(擠奶后1 h)和3(其他時(shí)間)，鼓膜溫度的測定時(shí)間根據(jù)每3 h劃分，共分為8個(gè)水平。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用R 4.1.2軟件對鼓膜溫度和直腸溫度進(jìn)行相關(guān)性分析及顯著性檢驗(yàn)。測定期間內(nèi)鼓膜溫度和直腸溫度存在重復(fù)測定，故使用SAS 9.2軟件中的Mixed過程，分析THI、測定時(shí)間、泌乳階段、胎次以及繁殖狀態(tài)對處于荷斯坦泌乳牛鼓膜溫度和直腸溫度的影響。采用Bonferronit法進(jìn)行多重比較，以P<0.05為差異顯著，計(jì)算結(jié)果以最小二乘均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。分析模型如下：

Yijkmnp=μ+βTHI+Ti+Lj+Pk+Fm+IDn+eijkmnp

式中，Yijkmnp，鼓膜溫度或直腸溫度；μ，群體均值；THI，環(huán)境溫濕度指數(shù)；β，THI的回歸系數(shù)；Ti，測定時(shí)間效應(yīng)；Lj，泌乳階段效應(yīng)；Pk，胎次效應(yīng)；Fm，繁殖狀態(tài)效應(yīng)；IDn，隨機(jī)永久環(huán)境效應(yīng)；eijkmnp，隨機(jī)殘差。

2 結(jié) 果

2.1 鼓膜溫度和THI的變化規(guī)律

夏季泌乳牛鼓膜溫度變化的生物節(jié)律和THI的變化規(guī)律見圖1。試驗(yàn)期內(nèi)，THI在24 h內(nèi)波動較大，在02：00～04：00相對較低且標(biāo)準(zhǔn)差較大，于06：00達(dá)到最低，于16：00達(dá)到最高。泌乳牛鼓膜溫度在24 h內(nèi)變化較大，差值為0.86 ℃；鼓膜溫度在13：00達(dá)到最高，在08：00達(dá)到最低；鼓膜溫度在05：00和17：00出現(xiàn)兩個(gè)次高峰；泌乳牛鼓膜溫度總體變化趨勢略遲滯于THI。

2.2 泌乳牛體溫相關(guān)指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)

泌乳牛直腸溫度、鼓膜溫度及THI的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。試驗(yàn)期間，76.11

表1 泌乳牛體溫及環(huán)境溫濕度指數(shù)描述性統(tǒng)計(jì)

續(xù)表

2.3 泌乳牛鼓膜、直腸溫度與THI的簡單回歸

泌乳牛鼓膜溫度和直腸溫度隨THI的變化規(guī)律見圖2。由圖2可知，鼓膜溫度與直腸溫度顯著正相關(guān)(P<0.05)，相關(guān)系數(shù)為0.35。鼓膜溫度和直腸溫度隨THI上升均呈上升趨勢，鼓膜溫度和直腸溫度對THI回歸均顯著(P<0.05)，回歸趨勢基本一致，回歸方程分別為：鼓膜溫度=0.09×THI+31.50 (R2=0.09)，直腸溫度=0.10×THI+30.32 (R2=0.08)。

圖2 泌乳牛鼓膜溫度和直腸溫度隨環(huán)境溫濕度指數(shù)變化趨勢

2.4 各因素對鼓膜溫度和直腸溫度的影響

各因素不同水平下的鼓膜溫度和直腸溫度及多重比較結(jié)果見表2和3。由表2可知，測定時(shí)間和胎次對鼓膜溫度有顯著影響(P<0.05)，THI對泌乳牛鼓膜溫度回歸顯著(P<0.05)，泌乳階段和繁殖狀態(tài)對鼓膜溫度無顯著影響(P>0.05)。15：00～17：00泌乳牛鼓膜溫度顯著高于其他時(shí)間(P<0.05)，09：00～11：00泌乳牛鼓膜溫度顯著低于其他時(shí)間(P<0.05)；1、2胎泌乳牛與3胎及以上泌乳牛的鼓膜溫度之間均存在顯著差異(P<0.05)，其中2胎牛鼓膜溫度最高，較3胎及以上高0.10 ℃。

表2 不同效應(yīng)下泌乳牛的鼓膜溫度

由表3可知，胎次和泌乳階段對直腸溫度均有顯著影響(P<0.05)，THI對泌乳牛直腸溫度回歸顯著(P<0.05)，測定時(shí)間和繁殖狀態(tài)對直腸溫度無顯著影響(P>0.05)。3胎及以上泌乳牛直腸溫度最低，且與2胎泌乳牛差異顯著(P<0.05)；泌乳中期(101～200 d)直腸溫度最低，且顯著低于泌乳前期(P<0.05)。

表3 不同效應(yīng)下泌乳牛的直腸溫度

3 討 論

3.1 北京地區(qū)母牛夏季體溫晝夜節(jié)律

本研究發(fā)現(xiàn)，泌乳牛鼓膜溫度隨著THI的變化呈明顯的生物節(jié)律，且滯后于THI的變化。已有研究證明牛體溫變化相對環(huán)境溫度變化存在3～4 h的遲滯[30]。泌乳牛鼓膜溫度于13：00達(dá)到最高，08：00達(dá)到最低，且在05：00與17：00存在2個(gè)次高溫峰值，與Bar等[6]研究中泌乳牛陰道溫度的變化一致，呈現(xiàn)出相似的溫度變化曲線和相同的峰值時(shí)間；溫度變化峰值與犢牛[31]和肉牛[26]體溫變化(07：00最低，14：00最高)也十分接近。上述3項(xiàng)研究中，試驗(yàn)牛均處于中度及以上熱應(yīng)激狀態(tài)，與本研究相似。在其他試驗(yàn)牛處于輕度或非熱應(yīng)激的研究中，犢牛和肉牛24 h內(nèi)鼓膜溫度最低的時(shí)間(06：00～08：00)與本研究相近，但僅存在1個(gè)高溫峰值，達(dá)到高溫峰值時(shí)間與本研究次高溫峰值時(shí)間相近(17：00～18：00)，這表明奶牛的體溫變化規(guī)律在中度熱應(yīng)激與輕度或非熱應(yīng)激下存在差異。熱生理學(xué)家一般認(rèn)為體溫的晝夜節(jié)律的波動主要與穩(wěn)態(tài)有關(guān)，并且通過體溫調(diào)定點(diǎn)的振蕩由晝夜節(jié)律系統(tǒng)進(jìn)行二次調(diào)節(jié)[32]。有研究表明，動物體溫晝夜節(jié)律通常是單相的，在涼爽或中等溫度條件下，動物體溫的晝夜節(jié)律最大值在傍晚，最小值在早晨[12]。一旦熱環(huán)境超過體溫調(diào)節(jié)閾值，動物體溫就會受到環(huán)境條件的驅(qū)動，體溫節(jié)律就會被打亂，出現(xiàn)相移和振幅增加的現(xiàn)象等[12]，這與本研究發(fā)現(xiàn)的額外體溫高峰(05：00與17：00)相符。

3.2 鼓膜溫度與直腸溫度的影響因素分析

北京地區(qū)6至8月是奶牛熱應(yīng)激發(fā)生最嚴(yán)重的3個(gè)月，THI能夠客觀反映奶牛所處的熱環(huán)境[14,33-35]。本研究中，試驗(yàn)牛測定時(shí)間為8月上旬，試驗(yàn)場全天THI最高值為83.18，最低值為76.11，遠(yuǎn)高于THI為68的熱應(yīng)激閾值，處于中度甚至重度熱應(yīng)激[16]；泌乳牛鼓膜溫度和直腸溫度隨THI升高急劇升高，回歸系數(shù)分別為0.09和0.10。Peng等[36]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)THI介于58.40～74.10時(shí)，直腸溫度隨THI升高而降低；當(dāng)THI>74.10時(shí)，直腸溫度隨THI升高急劇升高，回歸系數(shù)為0.07，略低于本研究(0.10)。本研究群體中，泌乳牛鼓膜溫度平均值高于直腸溫度，與Guidry等[7]的研究結(jié)果相符，高濕熱環(huán)境下鼓膜溫度會高于直腸溫度；但Myers等[37]研究發(fā)現(xiàn)，在荷斯坦?fàn)倥：统赡概Ｖ?，鼓膜溫度讀數(shù)始終低于直腸溫度，與本研究結(jié)果不同，可能是該研究中荷斯坦牛處于非熱應(yīng)激狀態(tài)的原因。本試驗(yàn)中，鼓膜溫度與直腸溫度顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.35；有研究表明鼓膜溫度與直腸溫度呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系(r=0.67)[10]；Prendiville等[11]研究表明數(shù)字溫度計(jì)記錄的直腸溫度與耳道中溫度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。上述研究均表明，鼓膜溫度能夠及時(shí)準(zhǔn)確地反映奶牛體溫的變化。

本試驗(yàn)中，胎次顯著影響泌乳牛的鼓膜溫度和直腸溫度。2胎泌乳牛鼓膜溫度和直腸溫度均高于其他胎次泌乳牛，3胎及以上泌乳牛鼓膜溫度和直腸溫度最低，這可能與奶牛自身生理狀態(tài)有關(guān)。研究表明，荷斯坦牛的產(chǎn)奶量與代謝產(chǎn)熱正相關(guān)[38]，高產(chǎn)奶牛飲水時(shí)間和飲水次數(shù)高于低產(chǎn)奶牛[39]也從側(cè)面說明了這點(diǎn)。1胎牛仍處于成長期，生長代謝旺盛，但產(chǎn)奶量相對較低；2胎牛體格達(dá)到成熟，產(chǎn)奶量較高，代謝產(chǎn)熱較多；3胎及以上奶牛體格成熟，身體機(jī)能更完善，體溫調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。研究表明3胎及以上奶?；顒恿肯鄬Φ陀谄渌ゴ蝃40]，因此在熱應(yīng)激狀態(tài)下仍能保持較低的體溫。測定時(shí)間對泌乳牛鼓膜溫度影響顯著，主要由不同測定時(shí)間內(nèi)環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致。泌乳階段對泌乳牛直腸溫度影響顯著，Shalit等[41]研究表明，在相似環(huán)境下，泌乳期奶牛直腸溫度比圍產(chǎn)期奶牛高9 ℃。研究表明，泌乳中期(101～200 d)奶牛活動量低[40]，代謝產(chǎn)熱相對較低，因此泌乳中期奶牛鼓膜溫度和直腸溫度均為最低；泌乳前期(1～100 d)奶牛產(chǎn)奶量較高，由于妊娠和生產(chǎn)導(dǎo)致的采食量降低得到恢復(fù)，采食量達(dá)到高峰，同時(shí)泌乳前期奶牛活動量相對較高[40]，因此其鼓膜溫度和直腸溫度都相對較高。本試驗(yàn)中，泌乳后期(>200 d)試驗(yàn)牛共174頭，其中僅9頭牛處于非妊娠狀態(tài)，其余均為妊娠狀態(tài)；此階段奶牛產(chǎn)奶量下降，但胎兒增大，自身體重增加，代謝活動較強(qiáng)。沈留紅等[19]的研究中，熱應(yīng)激情況下泌乳期奶牛直腸溫度隨泌乳階段推移逐漸下降，但本研究中泌乳后期奶牛直腸溫度高于泌乳中期奶牛。上述研究數(shù)據(jù)量有限(10頭)，且未考慮妊娠對奶牛的影響，可能是其結(jié)果與本研究不完全一致的原因。

4 結(jié) 論

鼓膜溫度作為實(shí)時(shí)體溫監(jiān)測指標(biāo)，與直腸溫度呈正相關(guān)關(guān)系(r=0.35)。其晝夜生物節(jié)律變化明顯，環(huán)境變化(THI)和奶牛生理狀態(tài)(不同胎次)均對其有顯著影響。進(jìn)一步探究其與熱應(yīng)激狀態(tài)、生產(chǎn)性能以及疾病發(fā)生間的關(guān)系，可為牛群的智能化監(jiān)測和精細(xì)化管理提供有效信息。