奶牛与热应激

奶牛与热应激 Rich Verbeck博士，助理研究员，美国新墨西哥州大学 John F. Smith 博士，著名奶牛专家，美国新墨西哥州大学 Dennis V. Armstrong博士，著名奶牛专家，美国亚利桑纳州大学 James Ma 译，王光文 校

热应激在世界许多不同地区都对奶牛生产带来了某种程度的影响。在美国，热应激问题在潮湿的东南部地区和干旱的西南部地区表现的最为突出。 1.热应激的由来 当奶牛所承受的热负荷超出它自身的散热能力时，热应激就会发生。所谓奶牛的热负荷是指由奶牛自身体内产生的热量加上环境中的热量（包括空气温度、相对湿度、空气流动和阳光的辐射）所产生的叠加热效应总和。 环境温度和相对湿度组合在一起构成了温湿度指数（THI）。当THI超过72时，通常被认为是超越了热应激发生的临界点。它是由美国亚利桑纳州立大学的农业工程师Frank Wiersma博士研制出来的。这种指数图表能够帮助奶牛养殖者来确定热应激对奶牛的影响程度。 奶牛对热应激的反应能够从许多方面体现出来。比如，它们通常会寻找较为阴凉的地方呆着；减少采食量；增加饮水的次数和数量；更喜欢站着而不是躺着等等。另外，在降低体内器官中血液流动速率的同时，增加了血液在皮肤表层流动的速率。呼吸的速度加快；直肠的温度上升和出汗增加。这些现象和特征都说明奶牛在用它自己的调节方式来降低体热和向环境中释放热量。 奶牛能够通过传导、对流、辐射和蒸发等方式与它们所处的环境进行热交换。 ⑴ 传导：传导是通过身体接触的传热形式。 ⑵ 对流：对流是随空气运动的热交换形式。 ⑶ 辐射：指外界环境温度低于体表温度时，牛体表以波辐射（红外线）放散体热的过程。 ⑷ 蒸发：对奶牛而言，蒸发是最重要的和最有效的一种散热方式。奶牛的蒸发散热主要通过喘气和出汗来实现。喘气是一种快速、较浅的呼吸活动，它能够使得鼻腔水黏膜表面的空气流动最大化。这种湿气的蒸发可以冷却吸入的空气。然而，出汗是这两种方式中最重要的。汗腺分泌的速率大体上相当于蒸发的速率，因此，奶牛的皮肤很少由于出汗而变得潮湿。 2. 热应激对奶牛的一般影响 在热应激期间，奶牛的呼吸速率和直肠温度增加了。对亚利桑纳州的奶牛在夏季和冬季里的表现进行比较时，发现在夏季泌乳的奶牛呼吸速率和直肠温度要高一些。和泌乳牛相比较，干奶牛和小母牛则受环境因素的影响要小一些。因为它们不必像泌乳牛那样在泌乳生产过程中产生大量的热，所以面临的热应激压力要相对少一些。 在热应激期间奶牛许多的生理特征会发生一些变化，例如，在热天奶牛的饮水量会比平时增加约三分之一。遭受到热应激袭击的牛，由于出汗增多，因而对钾的需求量增加了。受热应激影响的牛，其食糜流通的速度降低，并且其内脏的运动减缓。大量的科学研究还表明：热应激能够改变瘤胃的发酵状况。比如，当采食量一定时，挥发性脂肪酸（VFA）的总产量却下降了。 a. 热应激对牛奶产量和乳成分的影响 热应激的发生对奶牛场的经济效益产生重大的影响，奶产量的下滑和繁殖效率的降低。许多试验表明，热应激会导致奶产量减少；主要是由于遭受热应激的奶牛采食量减少的缘故。研究也证实，即使给热应激的奶牛强行饲喂与对照组等量的日粮，它们的奶产量还是会下降。这是因为热应激增加了奶牛自身生理维持与散热的需要从而导致了饲喂效率的降低。饲喂高纤维型日粮的奶牛干物质采食量的下降是非常大的。这是因为奶牛在利用纤维时所产生的热量要比利用淀粉（精料）时高得多。 热应激似乎并不对乳蛋白的百分比含量产生恒定的影响。热应激有导致脂肪含量减少的趋势；主要是由于纤维摄取量下降所致。此外，热应激也有增加体细胞数量的趋势。从美国亚利桑纳州在夏季对奶牛进行DHI的检测情况来看，体细胞数会比平时增加大10%-15%左右。 b. 热应激对奶牛繁殖性能的影响 可以肯定，热应激对奶牛的繁殖性能有负面影响。热应激对卵子、精子和胚胎有直接的影响和杀伤力。并且由于热应激能够改变固醇类激素的分泌水平因而它对子宫环境也有间接的影响。 在大多数情况下，热应激对奶牛繁殖性能的影响来自上述两个途径。奶牛繁殖性能下降的原因之一是热应激情况下奶牛的发情状况更不易被察觉，因为受到热应激影响的牛不愿意活动。在以色列进行的一项研究表明，在预计发情日的前一天和接下来的8天里对奶牛进行冷却处理，结果，它们比对照组的牛表现出更为明显的发情特征。试验还显示受到热应激影响的奶牛的发情时间要比呆在空调房间里的牛少5-6个小时。 或许，热应激带给奶牛的主要繁殖问题是早期的胚胎死亡率。有研究表明，被进行冷却处理（采用冷却空气和蒸发冷却的方式）的母牛在配种45天后与对照组相比有较高的受胎率。事实上，通过检测妊娠特定蛋白发现试验组和对照组都有一半的牛怀孕了。正是由于对照组（热应激组）牛的胚胎死亡率较高才会得出这样的结论。胚胎死亡的时间大都发生在配种后的头七天。对排卵牛的胚胎进行检测，研究人员发现热应激的母牛产生更多的退化胚胎和变态胚胎。一项有关胚胎移植成功率的评估显示在正常情况下胚胎从被移植到母牛体内的第七天开始基本上不受受体温度的影响。这暗示我们胚胎移植后的头七天是一个危险的阶段。美国佛罗里达州的研究人员发现在热应激期间采用胚胎移植方式受孕的母牛数量（约占29%-33%）要比人工授精（约占13%）的多。 就受孕而言，母牛发情后的7-10天是非常关键的时期。亚利桑纳州的试验发现在7月和8月期间从配种前12个小时开始一直到配种后的1-4天之内对母牛进行冷却处理并不能够改善其受胎率。而在6月份则有一点轻微的改善。这一结果与在以色列所做的类似试验的结论相当吻合。在以色列进行的试验表明：在发情的前一天开始并一直延续8天对母牛采取冷却措施，这种做法并不能够提高母牛的生育率。但是，有的试验结果与其相反。在另外一项试验里，从第二次给母牛注射催情激素开始，连续8天或16天给母牛采取降温措施，结果受孕率有所提高。这些牛是用连续蒸发冷却或者连续冷却空气的方式来降温的。该试验并没有发现这两种冷却方式之间存在着明显的差异。但是几乎所有被实施降温处理的奶牛45天受孕率得到了提高。 3. 减轻热应激的方法 有三种最基本的管理措施可以减轻热应激对奶牛的影响。⑴改善奶牛的自然生存环境；⑵从遗传的角度来降低繁殖对热的敏感程度；⑶采用适当的营养管理程序。本文从改善环境方面进行讨论。 c. 遮阳措施 遮阳是夏季许多奶牛场应用最广泛的一种降温措施。靠大树提供的自然遮阳方式显然是有效的，但人们常使用型钢等材料来为奶牛搭建遮阳棚。而使用遮阳布和防雪栅栏这些可渗漏材料所搭建的遮阳棚效果不如用型钢材料制作的遮阳棚有效。虽然遮阳一般并不能够降低环境温度，但它却能够通过阻拦太阳辐射来减轻奶牛的热负荷。在遮阳棚庇护下的奶牛其直肠温度、呼吸频率和临床乳腺炎的发病率都较低。 为每头成年母牛提供38-45平方英尺（约3.53-4.18m2）大小的遮阳场所足以帮助它减少太阳辐射的危害。遮阳面积超过45平方英尺也不见得有什么更多的好处，因为牛在遮阳棚下面有聚群的趋势。遮阳棚必须有足够高才能够起到减少阳光辐射的作用。一般来讲，遮阳棚顶部的材料到奶牛之间的距离应至少超过12英尺（约3.66m）。在降雨量比较少的地区，遮阳棚的位置应按照南北走向来设定比较好。因为当太阳从东往西掠过遮阳棚时会起到一个干燥的效应。与因减少热应激而带来的经济效益相比较，搭建遮阳棚所产生的费用是相当便宜的。遮阳棚每个平方英尺的建筑成本大约为1.75-2.25美元（约折合人民币14.5-18.6元）或者平均每头奶牛摊分到80美元（约折合人民币662元）。从生产应用实践来看，遮阳棚的使用已经在维持高产奶牛的生产和提高受孕效率方面带来了正面的积极效应。来自美国佛罗里达州和亚利桑纳州的统计数据表明，在高产奶牛受到阳光直接照射和白天的温湿度指数（THI）超过80的情况下，有遮阳棚庇护的奶牛比没有遮阳棚庇护的奶牛平均每天多产奶约4-5磅（约2-2.5kg）。为一头奶牛搭建遮阳棚所需的费用大约等于700磅牛奶的价值。在一些地区夏季约有150天或更长的时间THI平均会超过80。这样，遮阳棚的搭建成本与一个季度啬的奶产量收入相抵，这还不包括遮阳棚给奶牛繁殖性能改善所带来的经济效益。今后，随着奶牛单产的增加，遮阳棚所产生的经济效益将会更大。 d. 风扇的使用 风扇能够被用来凭借它自身的力量去推动奶牛周围的空气。但对那些地处炎热区域的奶牛场来讲，仅凭借风扇是不能够达到给奶牛降温的目的。只有在环境温度低于奶牛体温的情况下，风扇才能够起到给奶牛降温的作用。通常，在热带气候条件下使用风扇比在干燥气候条件下使用它更有意义。事实上，风扇经常与遮阳棚和喷淋系统结合在一起使用。 e. 等候区的冷却措施 奶牛可以在挤奶前的待挤区里被进行冷却处理。这种冷却处理方式是指先用低压洒水装置来淋湿奶牛，然后再使用大功率风扇来吹奶牛，使得附在牛体表面的水分被蒸发掉。奶牛每天都要被挤奶，因此使用这种方式奶牛每天至少能够被冷却2-3次。这样的冷却系统也可以安置在待挤区外的其它地方。这种冷却方式通常用一套喷淋和风扇转换系统来实现（即：先对每头奶牛进行30秒的喷淋紧接着用风扇朝它吹5分钟）。使用这套系统每头牛每小时大约要消耗近1000CFM（立方英尺/分）的空气和约每分钟1-2加仑的水量。作为一种选择，也可以使喷淋器和风扇都一起连续运转。在此种情况下，每头牛每小时大约要消耗近1000CFM的空气和每分钟约0.5-0.75加仑的水。需要注意的是，风扇应该安装在牛的上方并与垂直面形成一个30°的夹角，以便空气能够被朝下吹并在奶牛的周围形成流动态势。在这种系统里最常使用的是直径为36寸和48寸的风扇。 与没有进行过冷却处理的奶牛相比较，待挤区采取冷却措施处理的奶牛其体温可下降3°F，并且能够多产奶1.9磅。一个能够容纳100头奶牛的待挤区，安装一套喷淋吹风冷却系统的投入大约在4500-7000美元之间（约折合人民币37215-57890元），具体的情况要视该牛场所需的电力增容费用而定。在整个夏季，因使用待挤区喷淋风扇冷却系统所产生的设备投资、水电消耗等费用完全可以用受益奶牛所增加的牛奶产量来冲抵。在夏季的几个月里，只要环境温度超出80°F就应该立即启动风扇和喷淋系统为奶牛实施降温措施。如果环境温度处在70°F到80°F之间(大约在21℃到26℃之间)仅使用风扇也会对奶牛有益处。 f. 在挤奶厅出口通道的冷却 当奶牛挤完奶退出挤奶厅时可以对它们进行冷却处理。具体来讲，就是在奶牛离开挤奶厅的退出通道上安装带有电子眼或行程开关的淋水喷头，在奶牛经过的时候向它喷水。在美国亚利桑纳州使用的这种系统由三个喷头组成，供水量为每分钟8加仑。如安装合适，奶牛的顶部和两个侧面将被淋湿，但它们的头部和乳房将保持干燥状态以免影响到挤奶后对乳头的浸洗处理。 这种冷却系统的成本非常低，大约只需要花费500-800美元（约折合人民币4135元-6616元）。能在挤奶后给奶牛提供15-25分钟的冷却机会，在干旱的气候条件下它的使用效果最好。 g. 蒸发冷却 大多数针对奶牛使用的蒸发冷却系统都是属于采用风扇和高压喷雾所构成的低维护运作系统。这些系统中使用的大功率风扇通过叶片驱动空气进而产生一个对着奶牛向下旋动的空气流。随后，雾化的水被