寇紅祥，趙福平，任　康，王振玲，陳　龍，陳曉麗，路永強(qiáng)，王　棟*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所 農(nóng)業(yè)部畜禽遺傳資源與利用重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長春 130118； 3.北京市畜牧總站，北京 100107； 4.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 102442；5.石家莊天泉良種奶牛有限公司，石家莊 050020)

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奶牛體溫與活動量檢測及變化規(guī)律研究進(jìn)展

寇紅祥1，2#，趙福平1#，任康3#，王振玲4，陳龍5，陳曉麗1，路永強(qiáng)3*，王棟1*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所 農(nóng)業(yè)部畜禽遺傳資源與利用重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長春 130118； 3.北京市畜牧總站，北京 100107； 4.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 102442；5.石家莊天泉良種奶牛有限公司，石家莊 050020)

摘要：體溫與活動量是評價家畜健康狀況和生理狀態(tài)的重要指標(biāo)，對提高奶牛養(yǎng)殖效率具有重要意義。圍繞奶牛體溫與活動量的檢測方法進(jìn)行了大量研究，檢測方法逐漸由手動檢測向機(jī)械化、自動化、智能化方向發(fā)展；檢測靈敏度和準(zhǔn)確性不斷提高，數(shù)據(jù)覆蓋度不斷加大，數(shù)據(jù)可用性不斷提高；體溫和活動量的疾病規(guī)律、繁殖活動規(guī)律不斷揭示。只有活動量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動化采集和規(guī)?；瘧?yīng)用，體溫?cái)?shù)據(jù)雖然已開發(fā)出瘤胃丸、陰道埋植等自動化采集方法，這些方法還不能大規(guī)模推廣應(yīng)用，體溫的自動化采集方法仍在探索中。本文綜述了奶牛體溫與活動量數(shù)據(jù)的采集方法，分析其在奶牛疾病與發(fā)情、妊娠及分娩等繁殖行為中的變化規(guī)律，并展望了奶牛體溫與活動量自動化采集技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：奶牛；體溫；活動量；自動檢測

奶牛養(yǎng)殖業(yè)中，對經(jīng)濟(jì)效益高低具有決定作用的產(chǎn)奶效率與繁殖效率緊密相關(guān)[1]，及時發(fā)現(xiàn)發(fā)情牛并適時配種可最大限度縮短產(chǎn)犢間隔、提高泌乳期的高峰期比例，提高產(chǎn)奶效率，是奶牛管理的關(guān)鍵；同時，控制疾病發(fā)生率，可降低疾病對產(chǎn)奶影響、減少治療費(fèi)用，對奶牛養(yǎng)殖業(yè)同樣具有重要意義。

體溫與活動量是評價家畜健康狀況和生理狀態(tài)的重要指標(biāo)。奶牛是恒溫動物，正常情況下，體溫和活動量只在較為恒定的范圍內(nèi)發(fā)生細(xì)微變化，但病理過程時卻發(fā)生不同程度的體溫升高或降低等變化[2]，并伴隨活動量的明顯改變(以降低為主)。例如，奶牛肢蹄部或消化系統(tǒng)發(fā)生疾病時，活動量會顯著降低，同時伴隨不同程度的體溫升高；家畜體溫和活動量還因發(fā)情、妊娠及分娩等繁殖狀態(tài)而發(fā)生規(guī)律性改變。G.S.Lewis等[3]發(fā)現(xiàn)，奶牛發(fā)情前一天陰道溫度最低(37.74 ℃)，發(fā)情當(dāng)天升高0.1 ℃；發(fā)情前一天活動量增加，發(fā)情時活動量達(dá)峰值，幾乎為黃體期的兩倍，之后逐漸下降，發(fā)情后兩天降至正常水平。Z.Gil 等[4]對96頭配種奶牛的研究發(fā)現(xiàn)，90%妊娠奶牛人工輸精后5～12 d體溫升高0.46 ℃，其中，輸精后5～7 d體溫升高的占妊娠牛的65%，之后恢復(fù)正常；妊娠后奶牛活動量不出現(xiàn)明顯變化，且在下一個情期到來之時活動量不增加[5]。T.R.Wrenn 等[6]發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前10～3 d體溫升高1～2 ℃，產(chǎn)前1～2 d體溫迅速下降；奶牛分娩前一天，活動量明顯增加[7]。準(zhǔn)確、有效的監(jiān)測奶牛體溫與活動量變化，有助于及時確定奶牛的發(fā)情、妊娠等繁殖生理狀態(tài)和健康狀況，并通過科學(xué)、及時的管理技術(shù)預(yù)防疾病、縮短產(chǎn)犢間隔，延長泌乳期，提高產(chǎn)奶量，提高奶牛場經(jīng)濟(jì)效益。本文綜述了以往的體溫與活動量采集方法、及其與繁殖和疾病的相關(guān)變化規(guī)律，并展望了奶牛體溫與活動量自動化測定的應(yīng)用前景。

1奶牛體溫與活動量測定方法

體溫與活動量是哺乳動物非常重要的生理及健康指標(biāo)，具有重要的生產(chǎn)應(yīng)用價值，但是，傳統(tǒng)的手工測定不但費(fèi)時費(fèi)力，也超出人的測定能力和測定范圍，測定方法一直無法取得突破性進(jìn)展，無法深入揭示其生理、病理性狀變化規(guī)律，更不能有效地指導(dǎo)生產(chǎn)。近年來，無線傳感技術(shù)飛速發(fā)展，使這一領(lǐng)域逐漸實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展，首先，加速度傳感器率先被阿菲金公司用于活動量自動測定，并研發(fā)出了奶牛發(fā)情鑒定專用計(jì)步器，在全世界推廣應(yīng)用，為世界奶業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，然而，奶牛全身被毛，較為裸露的無毛部位較少、面積較小、無法固定溫度采集設(shè)備，體溫自動采集進(jìn)展較為緩慢。

1.1奶牛體溫的檢測方法

1.1.1傳統(tǒng)手動測溫方法臨床上通常以直腸溫度作為奶牛體溫，主要通過獸用水銀體溫計(jì)或獸用電子體溫計(jì)測定。這種手動測溫方法需要專人負(fù)責(zé)，勞動強(qiáng)度大，檢測通量較低，容易引起疾病交叉感染，并且不能準(zhǔn)確、實(shí)時獲取奶牛個體體溫?cái)?shù)據(jù)，不能滿足規(guī)?；B(yǎng)殖的精細(xì)管理需求。隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，深入進(jìn)行體溫自動檢測技術(shù)研究，并研究奶牛健康和特定生理現(xiàn)象體溫變化規(guī)律，指導(dǎo)生產(chǎn)，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，J.Bligh等[8]首次提出將無線遙測技術(shù)應(yīng)用于動物體溫測定的設(shè)想。

1.1.2自動測溫方法紅外測溫技術(shù)的誕生使手動測溫實(shí)現(xiàn)了革命，體表溫度測定突破了自動化瓶頸，但是，測定結(jié)果受體表毛發(fā)影響較大，奶牛體表無毛部位較少，紅外測溫較難實(shí)現(xiàn)，所以，圍繞奶牛體表溫度檢測展開大量研究。根據(jù)測溫時傳感器與動物的接觸方式，構(gòu)建非接觸式、接觸式與植入式3種自動測溫方法，3種方法的研發(fā)與應(yīng)用程度不同，為今后奶牛體表溫度自動測定研究提供借鑒和參考，3種測溫方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較結(jié)果見表1。

表1　3種測溫方法優(yōu)缺點(diǎn)

1.1.2.1非接觸式測溫：非接觸式測溫是一種將非接觸式紅外溫度傳感器與無線通信技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的紅外測溫技術(shù)，通過檢測物體表面發(fā)射的能量測定物體溫度，早期紅外測溫只測量物體表面某點(diǎn)的溫度，隨著技術(shù)發(fā)展，又開發(fā)出利用紅外輻射熱效應(yīng)，將物體發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)化成肉眼可見圖像的紅外熱成像技術(shù)[9]。

奶牛紅外測溫研究主要集中在不同部位測溫對直腸溫度指示程度的比較上[10-11]，G.Hoffmann 等[12]采用紅外熱成像技術(shù)測定20頭泌乳牛和9頭犢牛的體表溫度，并與直腸溫度和陰道溫度進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)奶牛體表各部位溫度平均值：眼部37.0 ℃、耳后35.6 ℃、肩胛部34.9 ℃、外陰37.2 ℃。除眼部與外陰溫度無顯著差異外，其他部位溫度均差異極顯著，表明眼部與外陰溫度對奶牛直腸溫度指示作用較強(qiáng)，適用于奶牛體溫自動監(jiān)測。M.Metzner 等[13]使用紅外成像技術(shù)測定奶牛乳房表面溫度發(fā)現(xiàn)，正常乳房表面溫度在34.1～37.9 ℃，接種大腸桿菌后溫度在34.5～40.0 ℃并建立了乳房表面溫度最大值(Tmax)對直腸溫度(Tr)的校正公式(Tr=5.86+0.874×Tmax)。J.S.Church等[14]利用紅外熱成像技術(shù)測定奶牛眼部溫度及其受到的環(huán)境影響，發(fā)現(xiàn)風(fēng)速為7 km·h-1時，紅外熱成像儀測定的眼部溫度下降(0.43±0.13) ℃，當(dāng)風(fēng)速為12 km·h-1時，眼部溫度下降(0.78±0.33) ℃，而陽光直射可使眼部溫度升高(0.56±0.36) ℃。除比較不同部位溫度測定效果外，部分研究將紅外測溫與無線通信技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行奶牛體溫自動采集系統(tǒng)研發(fā)。鄭艷欣等[15]利用TS105-6紅外溫度傳感器結(jié)合nRF24E1無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)奶牛體溫自動采集設(shè)備，測定奶牛耳道溫度，與直腸溫度比較，平均系統(tǒng)誤差為0.58%，說明該系統(tǒng)穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠，但該方法測溫裝置需固定在耳道內(nèi)，耳道內(nèi)不易固定，易脫落，影響了推廣使用。張長利等[16]與范永存等[17]將10TP583T型紅外溫度傳感器結(jié)合ZigBee無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)奶牛體溫自動采集系統(tǒng)，測溫精確度為±0.3 ℃，基本滿足動物體溫測量要求，但精確度較低，仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，未見應(yīng)用報(bào)道。與傳統(tǒng)直腸測溫相比，紅外測溫技術(shù)具有速度快、測溫范圍寬、不受時間限制等優(yōu)勢，但是風(fēng)速、溫度、濕度等環(huán)境因素對測溫結(jié)果的準(zhǔn)確性影響較大，并且只是部分實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，還不能達(dá)到實(shí)時監(jiān)測目的，不能滿足規(guī)?；⒓s化奶牛養(yǎng)殖需求。

1.1.2.2接觸式測溫：接觸式測溫主要利用熱電阻、熱敏電阻、電子式溫度傳感器和熱電偶等電器元件電氣參數(shù)的溫度變化規(guī)律檢測溫度。近年來，這一技術(shù)逐漸應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖業(yè)。武彥等[18]基于ZigBee無線通信技術(shù)，采用MF5A-4型NTC熱敏電阻設(shè)計(jì)奶牛耳道溫度自動采集系統(tǒng)，測定結(jié)果，耳道溫度與直腸溫度差值為1.69～1.74 ℃，平均差值為1.72 ℃，兩者線性相關(guān)系數(shù)R2為0.949 6，有良好的線性關(guān)系，但固定于耳道內(nèi)易脫落，因此未見推廣使用。賈北平等[19]基于nRF403無線通信技術(shù)，利用DS18B20一線式溫度傳感器設(shè)計(jì)體溫自動采集系統(tǒng)，但僅進(jìn)行試驗(yàn)室模擬溫度采集，未見到其進(jìn)行奶牛體溫實(shí)時監(jiān)測的報(bào)道。尹令等[20]基于無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)奶牛體溫自動采集系統(tǒng)，將熱敏電阻固定于奶牛鼻孔周圍或鼻孔內(nèi)，固定于鼻孔周圍時受外部氣流影響較大，固定于鼻孔內(nèi)環(huán)境影響減小，但固定于鼻孔處易脫落，傳感器固定部位需進(jìn)一步改進(jìn)。本研究團(tuán)隊(duì)也利用接觸式測溫方式，對奶牛尾根、頸部、蹄腕部、陰道進(jìn)行了溫度自動采集及比較研究，發(fā)現(xiàn)體外采集溫度以蹄腕部較為理想，采集的溫度變化約為7 ℃，經(jīng)過公式校正后，與直腸溫度相差不超過0.3 ℃[21-23]，為奶牛體表溫度檢測提供理論依據(jù)。陰道自動測溫也取得了理想效果，晝夜變化僅約0.6 ℃，可信度大大提高(數(shù)據(jù)未發(fā)表)。

與非接觸式測溫技術(shù)比，該技術(shù)精確性、靈敏度大幅提高，但奶牛全身濃密被毛，很難找到溫度傳感器最佳固定位置及方法，雖然陰道溫度采集效果較好，但面臨信號傳導(dǎo)、測溫裝置、牛體適應(yīng)性等問題，尚需要深入研究。

1.1.3植入式測溫植入式測溫是一種不同于接觸式測溫的無線遙測技術(shù)，該方法將測溫裝置植入動物體內(nèi)(如消化道、生殖道)，檢測到的溫度數(shù)據(jù)通過電磁信號發(fā)送至體外接收器，可分為吞服式無線電膠囊技術(shù)和專用植入式遙測芯片技術(shù)。B.L.Kyle等[24]在奶牛陰道植入，包含溫度采集、無線發(fā)射設(shè)備的棒狀無線遙測系統(tǒng)，監(jiān)測8頭經(jīng)產(chǎn)奶牛產(chǎn)犢后陰道溫度，在一年的監(jiān)測數(shù)據(jù)中，每頭牛僅有50 h數(shù)據(jù)丟失(0.57%)與297 h數(shù)據(jù)錯誤，準(zhǔn)確率大于96.61%，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠，但對動物刺激較大，未能應(yīng)用于生產(chǎn)。R.Morais等[25]與N.Miranda等[26]通過外科手術(shù)將無線溫度傳感器植入奶牛會陰肌肉，試圖通過監(jiān)測會陰溫度鑒定母牛發(fā)情，但該方法對動物傷害較大，且操作復(fù)雜，未見應(yīng)用報(bào)道。E.Timsit等[27]將無線電瘤胃丸通過?？谇煌度肓鑫福瑢?shí)現(xiàn)瘤胃溫度變化的自動監(jiān)測，研究發(fā)現(xiàn)瘤胃溫度平均比直腸溫度高(0.57±0.27) ℃，兩者相關(guān)系數(shù)R2為0.82。說明無線電瘤胃丸能通過測定瘤胃溫度間接指示牛只體溫。

植入式測溫突破了接觸式測溫設(shè)備固定瓶頸，實(shí)現(xiàn)自動測溫，但是，植入的測定元件可能會造成動物不適，影響動物健康和生產(chǎn)，如何避免這種不利因素，或找到更合適的植入位點(diǎn)與辦法，并避免瘤胃發(fā)酵及陰道液體的酸堿變化對測定元件的腐蝕作用，是該方法進(jìn)一步改進(jìn)的重點(diǎn)。

1.2活動量測定方法

活動量是指對奶牛日常采食、運(yùn)動、反芻等全部行為活動的計(jì)量，其中，關(guān)于奶牛日常運(yùn)動量的研究很多，并且基于加速度傳感器原理，開發(fā)出計(jì)步器專門測定步數(shù)。1984年，以色列阿菲金公司率先推出的阿菲金牧場管理系統(tǒng)就包括計(jì)步功能，阿菲金計(jì)步器佩戴于牛腿腕部，具有監(jiān)測活動量和個體標(biāo)識功能，每天擠奶時同步收集個體號和步數(shù)數(shù)據(jù)，并發(fā)送至計(jì)算機(jī)，目前該系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用[28]。瑞典利拉伐與德國韋斯伐利亞也相繼開發(fā)出奶牛活動量監(jiān)測系統(tǒng)(ALPRO系統(tǒng)與DairyPlan C21系統(tǒng))。利拉伐ALPRO牧場管理系統(tǒng)將計(jì)步器佩戴于奶牛頸部，可實(shí)時上傳奶牛活動量信息，并能預(yù)警高活動量信息；德國韋斯伐利亞DairyPlan C21牛場管理專家系統(tǒng)，計(jì)步器也安裝在奶牛腿腕部，每天擠奶時，通過擠奶廳門口的數(shù)據(jù)收集器會讀取牛號及活動量信息，并上傳至計(jì)算機(jī)[29]。阿菲金與韋斯伐利亞計(jì)步器只能在每天擠奶時收集數(shù)據(jù)，雖然能做到實(shí)時測量，但數(shù)據(jù)傳輸較為滯后；利拉伐計(jì)步器能實(shí)時監(jiān)控奶牛活動量變化情況，但是通信距離<100 m，不能滿足大規(guī)模奶牛養(yǎng)殖需求[30]。

2002年，楊勇[31]開始奶牛計(jì)步器自主研發(fā)，通過計(jì)步器檢測奶?；顒恿孔兓?，每天擠奶時集中采集數(shù)據(jù)，并由電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲，該設(shè)備雖未見推廣使用，但填補(bǔ)了國內(nèi)研究的空白。柳平增等[32]與張穎超等[33]基于MSP430系列單片機(jī)，設(shè)計(jì)開發(fā)計(jì)步器，由于無線通信模塊工作模式下功耗較大，關(guān)閉模式下消耗電流僅為1 μA，該系統(tǒng)不發(fā)送數(shù)據(jù)時將通信模塊置于關(guān)閉模式，通過芯片工作模式轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)低功耗，為應(yīng)用推廣提供重要參考。趙讀俊[30]基于ZigBee無線通信協(xié)議與nRF24LE1無線通信技術(shù)，研發(fā)了奶?；顒恿繖z測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在路由器上增加功率放大器，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)高度為1.5 m時，通信距離可達(dá)300 m，但該系統(tǒng)成本較高、穩(wěn)定性也有待提高，還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。

近年來研發(fā)了大量活動量采集系統(tǒng)，奶牛發(fā)情監(jiān)測自動化水平大幅提高，促進(jìn)了奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，但是，目前計(jì)步器的成本還較高，同時還不能實(shí)現(xiàn)安靜發(fā)情牛的發(fā)情預(yù)警，也不能兼顧通信距離與數(shù)據(jù)的適時傳輸，因此，開發(fā)具有足夠通信距離、可實(shí)時監(jiān)測奶牛活動量的低功耗系統(tǒng)，并突破安靜發(fā)情預(yù)警瓶頸是計(jì)步器研發(fā)面臨的最大挑戰(zhàn)。

2奶牛體溫與活動量數(shù)據(jù)的變化規(guī)律

正常情況下，奶牛體溫與活動量均在一定范圍內(nèi)變化，但病理或生理變化時均伴隨體溫與活動量的變化規(guī)律，這些變化規(guī)律為科學(xué)合理地判斷奶牛的健康狀況與生理周期狀態(tài)具有重要指導(dǎo)意義，是疾病監(jiān)測與高效繁殖管理的重要依據(jù)。

2.1奶牛體溫的變化規(guī)律

2.1.1疾病的體溫變化規(guī)律正常情況下，奶牛體溫變化范圍很小。犢牛正常體溫為38.5～39.5 ℃，青年牛為38.0～39.5 ℃，成年牛為38.0～39.0 ℃[34]。但處于嚴(yán)重營養(yǎng)不良、休克、大出血及瀕死期等狀態(tài)的奶牛，體溫明顯低于正常值；處于各種病原全身感染、某些變態(tài)反應(yīng)性疾病和內(nèi)分泌代謝障礙性疾病等狀態(tài)的奶牛，機(jī)體會表現(xiàn)發(fā)熱，體溫明顯高于正常值[2]。所以，實(shí)際生產(chǎn)中，常以體溫變化確定奶牛的健康狀態(tài)。

E.Timsit等[27]采用瘤胃丸技術(shù)對奶牛瘤胃溫度進(jìn)行自動測定，并以此進(jìn)行疾病診斷，發(fā)現(xiàn)青年牛早期呼吸系統(tǒng)出現(xiàn)臨床癥狀前12～136 h，出現(xiàn)瘤胃溫度升高現(xiàn)象。A.L.Schaefer 等[35]使用紅外熱成像儀測定奶牛眼窩溫度，并結(jié)合臨床癥狀、體內(nèi)溫度、血液病學(xué)及血清皮質(zhì)醇檢測結(jié)果，對牛早期呼吸系統(tǒng)疾病進(jìn)行診斷分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，呼吸系統(tǒng)疾病綜合征患牛眼窩溫度(35.7±0.35) ℃顯著高于正常奶牛眼窩溫度(34.9±0.22) ℃。適時監(jiān)測奶牛體溫有助于盡早發(fā)現(xiàn)疾病，及時治療，既有利于降低治療費(fèi)用，也能最大限度避免由疾病帶來的生產(chǎn)損失。

2.1.2奶牛繁殖周期中的體溫變化規(guī)律繁殖周期不同時相，牛體內(nèi)雌二醇、孕酮、促產(chǎn)素等激素的質(zhì)和量差異很大，這些激素改變也會引起體溫變化[36-37]。掌握各種繁殖狀態(tài)的體溫變化規(guī)律，就可將體溫變化數(shù)據(jù)應(yīng)用于奶牛繁殖管理，如奶牛發(fā)情鑒定、排卵時間預(yù)測、妊娠診斷和分娩時間預(yù)測等。

2.1.2.1發(fā)情及排卵的體溫變化規(guī)律：人工輸精技術(shù)的推廣應(yīng)用，推動發(fā)情鑒定技術(shù)研發(fā)的深入開展，傳統(tǒng)的外部觀察發(fā)情鑒定法費(fèi)時、費(fèi)力，已不適于大型奶牛場[38]，而體溫監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，牛發(fā)情期體溫呈規(guī)律性變化，為發(fā)情鑒定及排卵時間預(yù)測提供新途徑。T.R.Wrenn等[6]發(fā)現(xiàn)，奶牛發(fā)情前4～5 d體溫開始下降，至發(fā)情前2 d降至最低(38.3 ℃)，之后體溫逐漸升高，發(fā)情當(dāng)天達(dá)到最高38.6 ℃，排卵時降至38.4 ℃，排卵后逐漸升高至正常值，發(fā)情當(dāng)天與發(fā)情前2 d及排卵時體溫均差異顯著。楊章平等[39]測定30頭發(fā)情正常黑白花奶牛發(fā)情前、后一兩天和發(fā)情時體溫，發(fā)現(xiàn)發(fā)情時體溫比發(fā)情前高(0.48±0.29) ℃，比發(fā)情后高(0.53±0.29) ℃，差異顯著。S.Talukder 等[40]通過紅外成像技術(shù)測定12頭奶牛陰道溫度發(fā)現(xiàn)，發(fā)情前2 d陰道溫度開始下降，至發(fā)情前1 d達(dá)到最低(35.6 ℃)，隨后溫度上升，發(fā)情時達(dá)最高值(36.9 ℃)，發(fā)情后體溫又開始下降，至排卵時，陰道溫度下降至36.3 ℃，其中發(fā)情前兩天、發(fā)情時與排卵時體溫均存在顯著差異。本研究組關(guān)于陰道溫度自動采集研究也發(fā)現(xiàn)，奶牛溫度隨發(fā)情進(jìn)程而逐漸升高，到發(fā)情盛期時達(dá)最高，然后逐漸降低，變化幅度約為0.5～1.2 ℃(數(shù)據(jù)尚未發(fā)表)。奶牛發(fā)情期的體溫變化規(guī)律，為科學(xué)地進(jìn)行奶牛發(fā)情鑒定并預(yù)測排卵時間，指導(dǎo)人工輸精提供理論指導(dǎo)。

2.1.2.2妊娠的體溫變化規(guī)律：目前，已建立了直腸檢查、超聲波檢查及實(shí)驗(yàn)室診斷等很多奶牛早期妊娠診斷方法，但各種方法均不能滿足奶牛規(guī)?；?、集約化、自動化、智能化養(yǎng)殖要求[41]。Z.Gil 等[4]測定了94頭妊娠奶牛和116頭未妊娠奶牛的牛奶溫度與直腸溫度，結(jié)果表明，輸精后第5～12天90%妊娠牛牛奶溫度、體溫分別上升0.64與0.46 ℃，差異極顯著；而未妊娠奶牛無明顯變化。張丁華等[42]研究30頭妊娠母豬直腸體溫變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，配種后第10～11天體溫升高，從10 d前的38.3 ℃左右，上升至39.0 ℃以上，且一直持續(xù)至18 d，然后逐漸降低，并維持在一定水平。配種后第10～18天體溫的變化為判斷母豬是否妊娠提供了重要參考。奶牛和母豬妊娠后體溫的變化規(guī)律說明，體溫?cái)?shù)據(jù)可輔助進(jìn)行奶牛早期妊娠診斷。該方法診斷時間早，可在配后20 d以內(nèi)做出準(zhǔn)確判斷，對減少奶?？諔褧r間，降低奶牛飼養(yǎng)成本，具有重要意義。

2.1.2.3分娩時體溫變化規(guī)律：T.R.Wrenn等[6]研究發(fā)現(xiàn)，奶牛產(chǎn)前10～3 d體溫升高1～2 ℃，產(chǎn)前1～2 d體溫下降，至分娩時達(dá)到最低38.4 ℃。張忠誠等[43]發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前1個月～產(chǎn)前7～8 d體溫逐漸上升，可達(dá)39 ℃；分娩前12 h，體溫下降0.4～0.8 ℃。池瀧孝等[44]測定了奶牛每天8：00與16：00的體溫，發(fā)現(xiàn)分娩前7～11 d 8：00溫度變化較小為38.6 ℃左右，但分娩前6 d上升0.2 ℃，分娩前2～4 d達(dá)最高(38.8 ℃)，此后至分娩前2 d內(nèi)，體溫約下降0.5 ℃，平均為38.4 ℃并直至分娩，傍晚與早晨體溫變化基本一致，但分娩前2～3 d傍晚最高體溫平均為39.6 ℃，到分娩時體溫約下降0.8 ℃，體溫下降至39.0 ℃以下，對下降0.5 ℃以上分娩牛的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在24、36和48 h內(nèi)分娩的牛分別為72.4%、84.6%和91.8%。張金鐘等[45]對23頭黑白花奶牛的檢測結(jié)果表明，產(chǎn)前一個月體溫逐漸升高，至產(chǎn)前第7～8天平均達(dá)39.18 ℃；產(chǎn)前12 h降到38.81 ℃，與空懷母牛平均體溫(38.79 ℃)相近。奶牛產(chǎn)前體溫的規(guī)律性變化，為奶牛分娩時間預(yù)測提供了理論依據(jù)。

2.2奶?；顒恿康淖兓?guī)律

2.2.1患病牛的活動量變化規(guī)律健康奶牛每天的活動量都在一個相對恒定的范圍內(nèi)變化，但當(dāng)疾病發(fā)生時，奶牛活動量會出現(xiàn)異常變化。研究發(fā)現(xiàn)，患消化系統(tǒng)疾病或肢蹄疾病，奶牛臥地時間較長，活動量顯著降低[5，46]；而患偽狂犬等精神亢奮的疾病牛只和受驚嚇等刺激牛只，活動量則大幅增加。不孕癥是制約奶牛養(yǎng)殖發(fā)展的重要因素[47]，其中卵巢囊腫、持久黃體與卵巢靜止是奶牛不孕的主要因素[48]。奶牛卵巢囊腫表現(xiàn)無規(guī)律的頻繁發(fā)情或持續(xù)發(fā)情，發(fā)情周期縮短，發(fā)情持續(xù)時間長，喜爬跨或被爬跨，表現(xiàn)為持續(xù)強(qiáng)烈的發(fā)情行為，出現(xiàn)慕雄狂，患牛活動量顯著增加[49]。研究表明，卵巢囊腫奶牛發(fā)情間隔明顯縮短(7～10 d)，發(fā)情期延長，并且久配不孕[50]。而持久黃體與卵巢靜止奶牛則不表現(xiàn)發(fā)情癥狀，活動量無發(fā)情周期變化規(guī)律[51-52]，顯著區(qū)別于正常發(fā)情奶?；顒恿康拿黠@增加[53]。奶?；顒恿勘O(jiān)測，為病牛診斷或疾病前兆牛只的篩查提供重要參考，及早治療，可降低治療成本，減少對生產(chǎn)的不利影響。

2.2.2繁殖行為的活動量變化規(guī)律繁殖管理是奶牛生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)，與奶牛繁殖效率和產(chǎn)奶量密切相關(guān)，直接影響到奶牛場的經(jīng)濟(jì)效益，而奶?；顒恿吭谀膛７敝持芷谥谐尸F(xiàn)明顯的規(guī)律性變化，為發(fā)情鑒定與妊娠診斷提供了重要標(biāo)記。

2.2.2.1發(fā)情周期的活動量變化規(guī)律：傳統(tǒng)發(fā)情鑒定靠人工觀察，需要具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并隨時觀察，必要時還要輔以直腸檢查，勞動強(qiáng)度大，技術(shù)要求高。50%以上奶牛在傍晚或夜間發(fā)情，而該時段為非工作時間，人工觀察發(fā)情極為不便，常錯過奶牛最佳配種時間[53]。荷斯坦奶牛發(fā)情時活動量明顯增加[54]，甚至93%發(fā)情牛活動量增加至平時的400%[55]。本團(tuán)隊(duì)關(guān)于活動量自動采集研究結(jié)果表明，奶?；顒恿侩S發(fā)情進(jìn)程逐漸升高，到發(fā)情盛期時達(dá)最高，然后逐漸降低，牛發(fā)情時的活動量比未發(fā)情時高5倍甚至10倍以上(數(shù)據(jù)尚未發(fā)表)?？赏ㄟ^監(jiān)測奶牛活動量變化進(jìn)行奶牛發(fā)情鑒定，并且當(dāng)多于3頭牛同時發(fā)情時，發(fā)情鑒定率可達(dá)95%[53]，活動量開始增加后(29.3±3.9) h、或活動量增加結(jié)束后(19.4±12) h排卵。利用發(fā)情期活動量變化規(guī)律可預(yù)測排卵時間，提高奶牛配種效率，增加奶牛養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。此外，受孕牛在下一個發(fā)情期到來時不再表現(xiàn)發(fā)情特征，然而未孕牛則表現(xiàn)發(fā)情行為。因此，奶牛活動量指標(biāo)還可用于輔助早期妊娠診斷[5，46]，對減少空懷天數(shù)，增加奶牛場經(jīng)濟(jì)效益有重要意義。

2.2.2.2分娩前后的活動量變化規(guī)律：以色列農(nóng)業(yè)部Volcain 農(nóng)業(yè)研究中心研究發(fā)現(xiàn)，奶牛分娩前一天，活動量明顯增加[7]。J.M.Huzzey等[56]對15頭妊娠牛產(chǎn)前10 d～產(chǎn)后10 d行為的觀察發(fā)現(xiàn)，奶牛分娩當(dāng)天活動量明顯增加，每天平均站立時間，分娩前1 d達(dá)最低值，為12.3 h，分娩當(dāng)天達(dá)最高為14.4 h；且分娩當(dāng)天，起臥次數(shù)(21.8 次·d-1)顯著高于分娩前(11.7 次·d-1)與分娩后(13.1 次·d-1)。M.B.Jensen[57]對32頭經(jīng)產(chǎn)荷斯坦奶牛產(chǎn)前與產(chǎn)后96 h躺臥時間、起臥次數(shù)與活動量的監(jiān)測結(jié)果表明，產(chǎn)前2～4 d，3項(xiàng)指標(biāo)均無明顯變化，產(chǎn)前1 d，躺臥時間明顯減少，起臥次數(shù)與活動量明顯增加，活動量增加至原來的1.5倍，差異顯著；產(chǎn)后第2天，3項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)至正常范圍。奶牛分娩前活動量的規(guī)律性變化為準(zhǔn)確預(yù)測產(chǎn)犢日期提供了重要參考，可使養(yǎng)殖場提前做好接產(chǎn)準(zhǔn)備，并及時應(yīng)對可能的突發(fā)事件，減少由于接產(chǎn)不及時造成的損失。這一規(guī)律對大型奶牛場和產(chǎn)犢高峰時期尤為重要。

2.2.3奶牛行為相關(guān)的活動量變化規(guī)律奶?；顒恿繑?shù)據(jù)可為奶牛行為學(xué)研究提供重要參考[46]，泌乳期內(nèi)泌乳量呈現(xiàn)先逐漸升高再逐漸降低的規(guī)律變化，泌乳盛期活動量低于泌乳后期，但高于干奶期[58]；對400頭泌乳牛一年的活動量信息跟蹤發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)，奶牛步數(shù)差異極顯著，春、秋活動量明顯高于夏、冬[59]。對活動量數(shù)據(jù)的收集可揭示奶牛行為學(xué)內(nèi)涵，有助于更好地了解奶牛生活習(xí)性，對改善奶牛生存環(huán)境，提高奶牛福利水平，進(jìn)而提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益有重要意義，而數(shù)據(jù)的自動采集還將有助于探知人類日常無法感知的行為內(nèi)容，更具深遠(yuǎn)意義。

3問題與展望

應(yīng)用體溫與活動量指標(biāo)進(jìn)行奶牛繁殖管理及疾病監(jiān)測具有廣闊應(yīng)用前景。近年來，遙測技術(shù)飛速發(fā)展，并逐漸應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖，開發(fā)出瘤胃丸、計(jì)步器等多種體溫與活動量自動檢測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集自動化，并應(yīng)用于奶牛發(fā)情鑒定等繁殖管理，但單一活動量指標(biāo)，難以準(zhǔn)確反應(yīng)安靜發(fā)情等奶牛繁殖狀態(tài)，而體溫與活動量指標(biāo)從不同側(cè)面給出了同一生理、病理現(xiàn)象的兩方面信息，兩者結(jié)合應(yīng)用，則可對某些生理、病理現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)判定，盡早發(fā)現(xiàn)奶牛的疾病、發(fā)情、妊娠，并預(yù)測分娩時間，大大提高檢出率與準(zhǔn)確率，給奶牛養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)今遙測和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為集成研發(fā)體溫、活動量自動采集設(shè)備奠定了基礎(chǔ)，深入研究奶牛體溫、活動量等指標(biāo)變化規(guī)律，并應(yīng)用于奶牛生產(chǎn)，將推動奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)生巨大變化[60-61]。

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(編輯程金華)

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.07.002

收稿日期：2015-12-28

基金項(xiàng)目：奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(bjcystx-ny-3)；國家自然科學(xué)基金(31372296)；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院家畜胚胎工程與繁殖創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(ASTIP;cxgc-ias-06)

作者簡介：寇紅祥(1988-)，男，河北衡水人，碩士生，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究，E-mail：kouhx2014@163.com；趙福平(1981-)，男，湖南衡陽人，博士，副研究員，E-mail：zhaofuping@caas.cn;任康(1981-)，男，北京人，碩士，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究，寇紅祥、趙福平和任康為并列第一作者 *通信作者： 路永強(qiáng)，研究員，主要從事奶牛繁殖研究，E-mail: luyongqiang@163.com；王棟，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事動物遺傳育種與繁殖研究，E-mail: dwangcn2002@vip.sina.com.cn

中圖分類號：S811

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號:0366-6964(2016)07-1306-10

The Progress on Detection Method and the Regularities of Body Temperature and Activities in Dairy Cows

KOU Hong-xiang1，2#，ZHAO Fu-ping1#，REN Kang3#，WANG Zhen-ling4，CHEN Long5，CHEN Xiao-li1，LU Yong-qiang3*，WANG Dong1*

(1.TheKeyLaboratoryforFarmAnimalGeneticandUtilizationofMinistryofAgricultureofChina，InstituteofAnimalScience，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100193，China；2.CollegeofAnimalScienceandTechnology，JilinAgriculturalUniversity，Changchun130118，China；3.AnimalHusbandryStationofBeijing，Beijing100107，China；4.BeijingVocationalCollegeofAgriculture，Beijing102442，China；5.ShijiazhuangTianquanEliteDairyLtd.，Shijiazhuang050020，China)

Abstract:Body temperature and the amount of activities are important indicators evaluating health state and physiological status of livestock，and they are significant to promote the efficiency of dairy farming.Since that reason many studies were focusing on how to detect the body temperature and the amount of activities of cow，and the detecting methods of mechanization，automation and intelligence were gradually developed from traditionally manual operation，and the sensitivity and accuracy of detecting method and the availability of the collected data are improving.The degree of coverage of the data is becoming more and more comprehensive.So the regularities of body temperature and the amount of activities for illness and reproduction were being discovered constantly.However，only the activity information can be automatically collected and applied in large-scale.Although the automatically collecting techniques of reticulo-rumen boluses and vaginal implant for the body temperature have been developed，they can not be applied widely.The automatically collecting method for body temperature is still being explored.This paper reviewed the collection methods of body temperature and the amount of activities，and their regularities in illness，oestrus，pregnancy and calving were analyzed.The prospect of development and application for the automatically collecting technology of body temperature and the amount of activities of dairy cows were discussed，which will lead to a revolution of dairy industry in the future.

Key words:dairy cow；body temperature；the amount of activity；automatic collection