蘇 昊

（北京東石北美牧場科技有限公司，北京 100102）

1 引言

熱應(yīng)激是動物對高溫環(huán)境所產(chǎn)生的非特異性應(yīng)答反應(yīng)的總和。一般認(rèn)為，恒溫動物存在“熱中性區(qū)（thermal neutral zone，TNZ）”，動物所處環(huán)境溫度在此范圍內(nèi)時，可通過自身調(diào)節(jié)機(jī)制維持正常體溫，當(dāng)外溫高出此范圍時，動物就會處于熱應(yīng)激狀態(tài)。熱應(yīng)激嚴(yán)重影響奶牛健康和生產(chǎn)，引起人們高度重視。奶牛熱耐受性別、年齡、品種、飼料組成等多種因素的影響，其熱應(yīng)激狀態(tài)不僅影響能量平衡，還影響電解質(zhì)、礦物元素新陳代謝，使準(zhǔn)確衡量奶牛熱應(yīng)激狀態(tài)非常困難。及時準(zhǔn)確評價奶牛熱應(yīng)激，對于保障奶牛健康，提高夏季奶產(chǎn)量和質(zhì)量非常有幫助。我國飼養(yǎng)的奶牛品種以荷斯坦奶牛為主，該品種的奶牛怕熱、耐寒，其體型大，單位體重的散熱面積小，若遇夏季高溫，其熱應(yīng)激發(fā)生非常嚴(yán)重。奶牛的理想環(huán)境溫度是-0.5℃～21℃，泌乳奶牛的最佳產(chǎn)奶環(huán)境溫度是5℃～25℃。當(dāng)熱應(yīng)激發(fā)生時，奶牛表現(xiàn)出一系列的生理反應(yīng)，即熱應(yīng)激綜合征，主要有熱喘息、心率加快、膜系統(tǒng)損傷、甲狀腺和腎上腺的功能加強(qiáng)，體內(nèi)氧化代謝減慢，過氧化物增多，物質(zhì)代謝減慢，免疫力降低、水和電解質(zhì)平衡紊亂，排尿增加，離子丟失增加等，最終造成奶牛采食量、產(chǎn)奶量、乳品質(zhì)、繁殖性能的下降以及誘發(fā)一系列疾病，使養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益下降。

炎熱夏季是奶牛熱應(yīng)激的高發(fā)期，應(yīng)對奶牛熱應(yīng)激須采取多方面技術(shù)手段進(jìn)行綜合調(diào)控，以免造成經(jīng)濟(jì)損失。牧場除了應(yīng)用奶牛飼養(yǎng)管理管理技術(shù)、營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)外，物理環(huán)境調(diào)控技術(shù)也發(fā)揮著重要作用。風(fēng)機(jī)加噴淋的物理降溫方式作為非常有效的熱應(yīng)激緩解手段，其應(yīng)用效果一直被廣大的牧場用戶認(rèn)可。然而，在養(yǎng)殖業(yè)環(huán)保問題還沒有得到有效解決的背景下，我國傳統(tǒng)降溫方式的使用由于其粗狂的運(yùn)作方式，存在著浪費(fèi)水電資源、極大增加糞污處理量、以及人為因素影響大等問題。

物聯(lián)網(wǎng)智慧牧場新技術(shù)的出現(xiàn)，讓物理降溫方式的精準(zhǔn)執(zhí)行成為可能。將極大的提升牧場對于牛舍環(huán)境綜合控制的能力，為牧場在養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化、精準(zhǔn)化方面提供有力的工具。

近期在牧場管理中，“精準(zhǔn)”是主要話題。風(fēng)機(jī)噴淋作為用電、用水大戶，精準(zhǔn)化要求也越來越得到牧場的重視。

目前市場上我們分別觀測了兩種典型常見的控制模式來作對比，以其選擇出更適合牧場需求的精準(zhǔn)控制模式。

（1）使用東石智能環(huán)控模式下的物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)噴淋控制。

（2）僅使用了感知元件對奶牛存在與否做簡單判斷的感應(yīng)噴淋控制。

2 試驗設(shè)計

本試驗是在位于北方的首農(nóng)畜牧金銀島牧場中進(jìn)行。

試驗組：使用東石智能環(huán)控模式下的物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)噴淋控制（金銀島牧場5-8群安裝有東石溫濕度感應(yīng)自動風(fēng)扇噴淋降溫系統(tǒng)）。

對照組：僅使用了感知元件對奶牛存在與否做簡單判斷的感應(yīng)噴淋控制（金銀島牧場1-4群為自動感應(yīng)噴淋人工開啟風(fēng)扇）。

5-8群與1-4群選取胎次相近，泌乳天數(shù)的相近的牛只，對比其在2020年7月17日至2020年8月7日期間的產(chǎn)奶量差異。此外我們還從群體的反芻時間、喘氣時間以及重喘息率方面評估智能環(huán)控系統(tǒng)相較于簡單的感應(yīng)噴淋之間對于緩解熱應(yīng)激以及促進(jìn)泌乳產(chǎn)能的影響。

3 試驗結(jié)果

3.1 THI變化趨勢

我們采集了試驗期間的溫度和THI數(shù)據(jù)，用于分析熱應(yīng)激程度。

經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)2020年7月17日至2020年8月7日期間，THI最高85.62，最低67.21，平均77.37。溫度最高37.5℃，最低20℃，平均27.39℃（如圖1）。

圖1

3.2 對奶牛奶產(chǎn)量的改善

5-8群設(shè)置為試驗組，1-4群設(shè)置為對照組，分別篩選胎次為2.11胎（組間P=0.98），平均泌乳天數(shù)為118d（組間P=0.99）的牛群，對比其產(chǎn)量差異。試驗組平均牛頭數(shù)63頭，對照組平均牛頭數(shù)為65頭。

分析結(jié)果顯示，從7月17日至8月7日期間，試驗組平均產(chǎn)量為47.91kg，對照組平均產(chǎn)量為43.93kg，試驗組與對照組每天平均產(chǎn)量增加3.98kg，且試驗期間產(chǎn)量差異極顯著（P＜0.01）。智能環(huán)控系統(tǒng)效果顯著。

3.3 反芻時間和重喘息時間

我們采集了對照組和試驗組牛舍的泌乳牛的每日反芻時間和每日喘氣頻率，將二者進(jìn)行了比對分析。

通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，試驗組泌乳牛的平均反芻時間總體上要高于對照組的泌乳牛；還有一點(diǎn)需要關(guān)注的是，試驗組群屬于高產(chǎn)牛，對照組屬于混合牛群（有新產(chǎn)/混牛/泌乳晚期牛群），所以對照組牛的反芻時間本應(yīng)該高于試驗組牛，但事實并非如此，由此我們不難得出這樣一個結(jié)論：智能環(huán)控系統(tǒng)有利于提高泌乳牛的反芻時間。

從時間上還可以看出，對照組奶牛的平均每日喘氣時間要明顯的高于試驗組的奶牛，這一數(shù)據(jù)直觀的反應(yīng)出來東石智能環(huán)控系統(tǒng)有效地緩解了試驗組奶牛的熱應(yīng)激。

通過反芻時間和每日喘氣時間的對比發(fā)現(xiàn)，智能環(huán)控模式下的物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)噴淋控制比僅使用了感知元件對奶牛存在與否做簡單判斷的感應(yīng)噴淋控制更能降低熱應(yīng)激，提高反芻時間。

3.4 重喘息百分比

我們還是采集了對照組泌乳牛和試驗組群體泌乳牛的重喘息百分比數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)比較多，特地選出了比較有代表性的7月17號兩個牛舍的牛重喘息頻率方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

重喘息百分比代表了特定群體中表現(xiàn)出熱應(yīng)激行為的奶牛的百分比。結(jié)果表明，出現(xiàn)重喘息體征的奶牛的比例與奶牛陰道溫度（熱應(yīng)激程度主要指證）呈明顯的晝夜循跡關(guān)系。通過監(jiān)測重喘息，可以實時監(jiān)測奶牛熱應(yīng)激程度。

7.17日數(shù)據(jù)顯示，對照組在2：00、6：00和12：00-14：00左右群體喘氣比率高于10%，最高比例為21.9%。試驗組在4：00和12：00-14：00左右群體喘氣比率高于10%，最高比例為14.9%。

通過對照組和試驗組有代表性的重喘息比率對比發(fā)現(xiàn)，試驗組的重喘息比率較低，遭受的熱應(yīng)激小些。

4 結(jié)論

首農(nóng)畜牧金銀島牧場的試驗結(jié)果是比較符合預(yù)期的，在試驗的過程中，我們通過收集數(shù)據(jù)和整理分析得出了以下結(jié)論：

1）使用東石智能環(huán)控模式下的物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)機(jī)噴淋控制可以有效的提高奶牛的產(chǎn)奶量，從7.17日截止到8月7日，試驗組與對照組每天平均產(chǎn)量增加3.98kg，且試驗期間產(chǎn)量差異極顯著（P＜0.01）。

2）使用東石智能環(huán)控的試驗組泌乳牛的反芻時間明顯高于對照組的泌乳牛。

3）使用東石智能環(huán)控可以有效地為奶牛降溫，降低奶牛的重喘息百分比。

牛喘息時間的長短最能夠說明她的應(yīng)激程度。于是我們便對不同控制的噴淋模式（東石智能環(huán)控組、工控感應(yīng)噴淋控制組）下，奶牛的喘氣變化做了詳細(xì)的記錄和統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)了非常有意思的現(xiàn)象。

以THI比較高的7月17日舉例，東石智能環(huán)控模式群的牛群喘氣時間為103分鐘，與之對應(yīng)的工控感應(yīng)噴淋群為146分鐘，牛群重喘息時間比智能環(huán)控模式牛群喘息時間長43分鐘。經(jīng)過分析，這和東石智能環(huán)控模式噴淋的4個主要特點(diǎn)有很大關(guān)系：

即時性（奶牛到來馬上啟動，縮減了了奶牛等待時間）。

實時性（控制依據(jù)使用THI和奶牛數(shù)量變化，以分鐘為單位更新）。

及時性（針對每刻的變化，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會隨時調(diào)整運(yùn)行策略）。

數(shù)據(jù)性（數(shù)據(jù)化反饋強(qiáng)大而清晰，為使用者改善提供堅實依據(jù)）。

可見，省水只是“精準(zhǔn)”噴淋的第一步，如何能夠利用好水才是關(guān)鍵。而利用好水，系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)能力又是關(guān)鍵。收集數(shù)據(jù)、產(chǎn)生數(shù)據(jù)、利用數(shù)據(jù)是精準(zhǔn)噴淋的基本要求，一定不能輕易放過任何能夠?qū)?shù)據(jù)嵌入管理的機(jī)會。