孫福昱，趙卿堯，趙廣永，顧憲紅*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193）

自然行為表達(dá)程度是動(dòng)物福利的一個(gè)重要指標(biāo)，包括動(dòng)物獲得舒適自然環(huán)境的能力以及表達(dá)自然行為的能力[1]。自然行為正常表達(dá)能夠改善動(dòng)物的情感狀態(tài)[2]，在某種程度上，動(dòng)物的異常行為可以看作是自然行為無法表達(dá)或受到應(yīng)激時(shí)出現(xiàn)的替代活動(dòng)。有研究者認(rèn)為，奶牛異常行為的發(fā)生是在不符合其需要的非自然環(huán)境中進(jìn)行飼養(yǎng)的結(jié)果[3]。因此，異常行為頻繁表達(dá)可提醒飼養(yǎng)者該牛群健康和福利水平低下，需引起重視。

熱應(yīng)激會(huì)影響奶牛的生產(chǎn)性能和健康水平，降低經(jīng)濟(jì)效益[4]。由于地理氣候原因，北方地區(qū)夏季奶牛常出現(xiàn)熱應(yīng)激[5]。溫濕指數(shù)（THI）是評(píng)定天氣炎熱程度常用的指標(biāo)，使用比較廣泛，一般當(dāng)THI 低于72 時(shí)奶牛無熱應(yīng)激，72～78 時(shí)輕度熱應(yīng)激，79～89 時(shí)中度熱應(yīng)激，大于89 時(shí)重度熱應(yīng)激[6]。當(dāng)前對(duì)于奶牛熱應(yīng)激研究主要集中在生理生化指標(biāo)方面，而對(duì)奶牛異常行為表達(dá)的福利研究較少。在集約化養(yǎng)殖條件下，動(dòng)物的自然行為和需求得不到有效表達(dá)和滿足[7]。荷蘭研究者對(duì)當(dāng)?shù)?00 余家牛場進(jìn)行了行為觀測研究，發(fā)現(xiàn)存在諸多非營養(yǎng)性口腔行為，如卷舌行為[8]。徐明等[9]研究指出，熱應(yīng)激程度增高會(huì)降低奶牛躺臥時(shí)間，增加呼吸頻率和站立時(shí)間，影響奶牛行為表達(dá)。因此，本研究通過觀測不同熱應(yīng)激條件下的荷斯坦奶牛群體中異常行為的發(fā)生率，確定熱環(huán)境對(duì)荷斯坦奶牛不同生長階段異常行為發(fā)生的影響，為進(jìn)一步探究異常行為發(fā)生機(jī)制和改善熱應(yīng)激條件下荷斯坦奶牛飼養(yǎng)管理提供思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物 試驗(yàn)于2019 年7—8 月在長江以北地區(qū)5 家緯度氣候環(huán)境相近的荷斯坦奶牛場進(jìn)行（N40°27′北京延慶，N38°20′河北新樂，N37°04′河北邢臺(tái)，N34°49′山東菏澤，N33°21′江蘇鹽城），共選取4～5 月齡斷奶犢牛327 頭、12 月齡左右后備牛943 頭和頭胎泌乳階段相近的泌乳牛882 頭作為熱應(yīng)激環(huán)境下異常行為研究對(duì)象，在每家牛場觀測的奶牛均飼養(yǎng)在各階段同一牛舍內(nèi)。分別將5 家試驗(yàn)牛場標(biāo)為A、B、C、D、E，各牛場具體觀測牛頭數(shù)見表1，各牛場觀測時(shí)段溫濕度環(huán)境參數(shù)見表2。

1.2 飼養(yǎng)管理 所有荷斯坦奶牛群體均采用散欄式飼養(yǎng)，舍外設(shè)運(yùn)動(dòng)場，自由飲水、采食。試驗(yàn)期間各牛場試驗(yàn)牛的日糧水平穩(wěn)定，精粗比及粗飼料粉碎長度相近，其營養(yǎng)水平符合《奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 34-2004）。而且，各試驗(yàn)牛場飼喂模式相近，泌乳牛舍每天投料全混合日糧（TMR）3 次，各場投料時(shí)間相近（08:00、14:00、20:00），機(jī)械清糞；后備牛每天投料2 次（10:00、19:00）；斷奶犢牛每天投料1 次（10:00）并均采用顆粒料+干草的飼喂形式。泌乳牛舍均采用噴淋+風(fēng)機(jī)防暑降溫，后備牛舍和斷奶犢牛舍設(shè)有風(fēng)機(jī)調(diào)控舍內(nèi)空氣流動(dòng)。

表1 5 個(gè)不同地區(qū)牛場行為觀測牛數(shù)頭

1.3 行為觀測與數(shù)據(jù)采集 奶牛異常行為類別和判定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

由2 名男性觀察員對(duì)5 家牛場進(jìn)行牛群異常行為切片式瞬時(shí)觀察。2 名觀察員身高相近，在所有牛場都穿著統(tǒng)一服裝。正式觀測前1 d，2 名觀察者對(duì)牛場各階段奶牛行為進(jìn)行預(yù)觀察記錄，統(tǒng)一觀察記錄標(biāo)準(zhǔn)。正式觀測期間，每天對(duì)3 個(gè)階段牛群行為各觀察8 次（08:00—12:00 和13:00—17:00），每次對(duì)各個(gè)階段牛群觀測15 min，3 個(gè)階段牛群1 次觀察時(shí)間約1 h（3×15 min，包括到不同牛群的路程消耗時(shí)間），連續(xù)觀測3 d。對(duì)觀測奶牛的9 種異常行為進(jìn)行記錄，并歸為異?？诓啃袨椤惓＝换バ袨?、異常體況行為3 類，判定標(biāo)準(zhǔn)列于表3，記錄每次觀測時(shí)段各種異常行為的發(fā)生頭數(shù)和牛號(hào)。在每次切片式觀測過程中，同一頭奶牛每種異常行為多次發(fā)生時(shí)的不作重復(fù)記錄。在每個(gè)觀測點(diǎn)使用2 個(gè)Testo-625 手持式溫濕度表（溫度傳感器精度為±0.5℃，濕度傳感器精度為±2.5%RH）實(shí)時(shí)記錄每次觀測時(shí)牛舍觀測區(qū)溫濕度數(shù)據(jù)，取平均值，計(jì)算THI，并根據(jù)文獻(xiàn)[6]將THI 分為4 個(gè)熱應(yīng)激程度區(qū)間組（＜72，72～78，79～89，＞89）。THI 計(jì)算公式：

THI=（1.8×T+32）－[（0.55－0.0055×RH）×（1.8×T－26）]

其中，T 為溫度（℃），RH 為相對(duì)濕度（%）（NRC，1971）。

表3 奶牛異常行為類別和判定標(biāo)準(zhǔn)

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 使用Excel 2016 軟件統(tǒng)計(jì)處理數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)THI 和奶牛異常行為發(fā)生率（發(fā)生率=某類異常行為發(fā)生頭次數(shù)/該舍觀測的奶牛總頭數(shù)；其中每類異常行為統(tǒng)計(jì)過程中若同一頭奶牛在一次觀測中記錄多種同類別行為僅統(tǒng)計(jì)為1 頭次；總體異常行為按3 類行為統(tǒng)計(jì)次數(shù)進(jìn)行加和計(jì)算，此時(shí)不同類別行為之間可重復(fù)牛號(hào)，按實(shí)際類別發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計(jì)。各階段牛群異常行為發(fā)生率按9 種行為數(shù)加和計(jì)算）。對(duì)發(fā)生率數(shù)據(jù)進(jìn)行平方根反正弦變換，符合正態(tài)分布，進(jìn)一步采用SPSS 19.0軟件中對(duì)溫?zé)岘h(huán)境牛群各階段異常行為發(fā)生率進(jìn)行多重比較，使用Two-ANOVA 進(jìn)行THI 和生長階段雙因素方差分析，使用Graphpad Prism 8 作圖。P≥0.05 表示差異不顯著，P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

表2 5 個(gè)不同地區(qū)牛場觀測時(shí)段溫濕度環(huán)境參數(shù)

2 結(jié)果

2.1 牛舍THI 與牛群總體異常行為發(fā)生率 試驗(yàn)期間各牛舍THI 最高為90.45，最低為65.29，變化幅度為25.16。不同THI 下3 個(gè)階段牛群荷斯坦奶牛異常行為發(fā)生率如圖1 所示。牛群總體異常行為發(fā)生率為18%～25%，在輕度（72＜THI＜78）和重度（THI＞89）熱應(yīng)激水平下牛群總體異常行為發(fā)生率較無熱應(yīng)激（THI＜72）和中度熱應(yīng)激（78＜THI＜89）顯著降低，由24.17%、23.89%降至18.40%、18.30%；頭胎泌乳牛異常行為發(fā)生率低于觀測牛群總體發(fā)生率，且發(fā)生率隨THI 增加由13.45%降至1.90%（P＜0.01）；后備牛異常行為變化規(guī)律與頭胎泌乳牛相似，但發(fā)生率在各THI 區(qū)間較泌乳牛顯著增加，為3.51%～25.19%；斷奶犢牛的異常行為發(fā)生率為24.54%～33.82%，高于牛群總體發(fā)生率水平，發(fā)生率在THI＞89 時(shí)顯著降低，低于89 時(shí)發(fā)生率隨THI 變化無顯著差異?？傮w而言，3 個(gè)階段的奶牛異常行為發(fā)生率均隨THI 增加而降低，發(fā)生率降低幅度為后備牛＞泌乳牛＞斷奶犢牛。

2.2 牛群異?？诓啃袨榘l(fā)生率 如圖2 所示，對(duì)于同一生長階段奶牛而言，泌乳牛和后備牛的異?？诓啃袨殡STHI 增加降低（P＜0.05），而斷奶犢牛在THI 低于89時(shí)，隨THI 增加異?？诓啃袨榘l(fā)生率增加（P＜0.05），在THI 高于89 時(shí)降低（P＜0.05）。不同生長階段奶牛間相比，奶牛異常口部行為發(fā)生率隨奶牛生長階段正向變化而極顯著降低。THI 與奶牛生長階段交互作用顯著。

2.3 牛群異常交互行為發(fā)生率 如圖3 所示，THI 變化對(duì)奶牛異常交互行為無顯著影響。奶牛異常交互行為只與奶牛生長階段有關(guān)，發(fā)生率隨奶牛生長階段而極顯著減低。泌乳牛和后備牛發(fā)生率在THI 各個(gè)水平下穩(wěn)定維持在2%以內(nèi)，犢牛發(fā)生率較高，為4%～7%。

2.4 牛群異常體況行為發(fā)生率 如圖4 所示，THI 對(duì)泌乳牛異常體況行為影響不顯著，發(fā)生率在2%左右。奶牛異常體況行為只與奶牛生長階段有關(guān)，后備牛異常體況行為發(fā)生率低于9%且隨THI 增加而降低（P＜0.05），斷奶犢牛發(fā)生率為8%～12%。異常體況行為發(fā)生率隨奶牛生長階段變化而減低（P＜0.01）。THI 與奶牛生長階段對(duì)異常體況行為的影響存在極顯著的交互作用。

3 討 論

3.1 不同THI 環(huán)境下各牛群總體異常行為發(fā)生情況 THI是溫?zé)岘h(huán)境評(píng)定的常用指標(biāo)，在乳業(yè)科學(xué)中常用于奶牛熱應(yīng)激程度評(píng)價(jià)。當(dāng)環(huán)境溫濕度上升時(shí)，動(dòng)物機(jī)體無法通過對(duì)流、傳導(dǎo)、蒸發(fā)和輻射等物理方式將熱量散出，出現(xiàn)散熱和產(chǎn)熱的負(fù)平衡，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)溫度升高、生產(chǎn)性能下降、代謝率降低等一系列應(yīng)激反應(yīng)[10]。而奶牛異常行為的判定依據(jù)于以下幾個(gè)原則：①行為與動(dòng)物正常表現(xiàn)不同，指向不適當(dāng)?shù)膶?duì)象；②在行為的性質(zhì)或頻率上不同于動(dòng)物的特定行為范圍；③沒有功能；④對(duì)自身個(gè)體有害[11-12]。國外研究者認(rèn)為，異常行為主要是因?yàn)閯?dòng)物生活在不適當(dāng)?shù)娜︷B(yǎng)環(huán)境中[11]，因自由被剝奪而產(chǎn)生或加強(qiáng)[13]，它們可能是精神痛苦和自身福利減少的嚴(yán)重表象[14]。異常行為與正常行為的差異只是“量”的差異，而非“質(zhì)”的差異，在限制的環(huán)境中，正常行為無法表達(dá)出來，而異常行為的出現(xiàn)是對(duì)自然條件下正常行為的替代表達(dá)，只是發(fā)生頻次增加。

熱應(yīng)激直接或間接地影響牛的營養(yǎng)、生產(chǎn)、生理健康和行為[15-18]。研究表明，高的代謝需求和環(huán)境濕熱使得高產(chǎn)奶牛對(duì)熱應(yīng)激特別敏感，表現(xiàn)為情緒低落、行為減少、采食量降低、食糜流通速率減緩、生產(chǎn)性能降低等[19]；同時(shí)，熱應(yīng)激能激活下丘腦－垂體－腎上腺軸（HPA），促進(jìn)皮質(zhì)醇和腎上腺素分泌，引起機(jī)體內(nèi)分泌紊亂，降低奶牛免疫力及繁殖性能[20-21]。奶牛的站立行為會(huì)增加體表的蒸發(fā)散熱和對(duì)流散熱，環(huán)境溫度的升高增加了熱應(yīng)激牛的站立時(shí)間[22-23]，從而減少躺臥，降低生產(chǎn)性能，這進(jìn)一步增加了跛行的風(fēng)險(xiǎn)和護(hù)理難度[16,24]。本試驗(yàn)中，熱應(yīng)激抑制了整體牛群異常行為的表達(dá)，且熱應(yīng)激程度越高，異常行為表達(dá)度越低，變化趨勢(shì)與前人關(guān)于熱應(yīng)激抑制奶牛躺臥、采食等行為的研究報(bào)道一致[5]，說明熱應(yīng)激對(duì)奶牛積極行為和異常行為表達(dá)均具有抑制性。就各階段牛群行為分析，泌乳牛和后備牛異常行為發(fā)生率隨THI 增加逐步降低，而斷奶犢牛除高熱應(yīng)激環(huán)境下行為發(fā)生率顯著降低外，中低程度熱應(yīng)激對(duì)異常行為表達(dá)無顯著影響。上述斷奶犢牛和成年牛的行為差異可能與奶牛不同生長階段等熱區(qū)不同有關(guān)，犢牛等熱區(qū)在10～24℃，而成年母牛等熱區(qū)為9～21℃[25]。Berihulay 等[26]指出，由于體型、生理等特性，小型反芻動(dòng)物具有更好的適應(yīng)熱應(yīng)激等極端環(huán)境的能力，并擁有一些獨(dú)特的適應(yīng)性狀表達(dá)，如四肢瘦長、體表被毛蓬松等，由此推測斷奶犢牛的異常行為變化歸因于犢牛對(duì)熱環(huán)境的適應(yīng)性較成年牛高，或更偏向用一些異常性行為表達(dá)出熱應(yīng)激狀態(tài)下的不適感。呼吸頻率的降低意味著機(jī)體熱應(yīng)激水平的降低[27]。王澤棟等[28]研究顯示泌乳荷斯坦牛在中度熱應(yīng)激時(shí)呼吸頻率為73.33次/min[28]，而王立強(qiáng)等[29]研究發(fā)現(xiàn)犢牛在夏季熱應(yīng)激期間呼吸頻率為53.33 次/min，這一對(duì)比也從側(cè)面證實(shí)了犢牛對(duì)熱應(yīng)激的適應(yīng)性可能較成年牛更強(qiáng)。

3.2 牛群異?？诓啃袨榘l(fā)生變化規(guī)律 研究表明，奶牛卷舌、異食等異?？诓啃袨榭赡芘c飼料精粗比不當(dāng)、營養(yǎng)元素缺乏、環(huán)境不適等有關(guān)[30-31]，在接受消極刺激后卷舌行為、自我修飾、搖頭行為顯著增加[32]。從本試驗(yàn)結(jié)果看，后備牛和泌乳牛的異?？诓啃袨榘l(fā)生率隨THI 增加而降低，但斷奶犢牛表現(xiàn)為隨THI 增高而顯著增加，僅在高THI 環(huán)境下異常行為發(fā)生顯著降低，這可能是由于后備牛和泌乳牛對(duì)熱環(huán)境更為敏感且體型較大，通過減少活動(dòng)和采食來減少熱的產(chǎn)生，進(jìn)而減輕熱應(yīng)激對(duì)自身的影響，使得口部活動(dòng)量下降，而斷奶犢牛對(duì)熱應(yīng)激敏感度低，或通過異?？诓啃袨檗D(zhuǎn)移熱應(yīng)激環(huán)境下的體況不適狀態(tài)，增大對(duì)熱應(yīng)激環(huán)境的適應(yīng)程度。

3.3 牛群異常交互行為發(fā)生變化規(guī)律 交互行為屬于社會(huì)行為的一種，動(dòng)物的社會(huì)行為主要是指種群內(nèi)個(gè)體彼此相遇以及相遇后的一系列相互作用，有利于信息共享，提高覓食效率，保證幼畜得到照顧，使動(dòng)物更易完成交配，保證種族延續(xù)和發(fā)展[33]，但是過度的互相梳理和互相吮吸屬于奶牛異常交互行為。從本試驗(yàn)中THI與奶牛異常交互行為發(fā)生率關(guān)系可知，當(dāng)THI 在89 以下時(shí)，后備牛和泌乳牛的異常交互行為發(fā)生率隨著THI增加而顯著降低，斷奶犢牛則表現(xiàn)為交互行為增加。斷奶犢牛異常交互行為增加屬于應(yīng)激表現(xiàn)，可能與母子分離、斷奶和轉(zhuǎn)圈應(yīng)激有關(guān)[34]，改善犢牛飼喂方式和斷奶過程可以減少互相吮吸的發(fā)生。而熱環(huán)境則在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加了犢牛的應(yīng)激刺激，使其可能更偏向做出尋求同伴幫助或向同伴進(jìn)行行為表達(dá)等一系列共情性質(zhì)的社會(huì)行為，因而其異常交互行為增加。疼痛共情是一種能夠理解和分享他人情緒狀態(tài)的親社會(huì)行為。研究發(fā)現(xiàn)處于疼痛狀態(tài)的小鼠可以在社交時(shí)通過情緒傳染把疼痛傳染給它的同籠伴侶，使其痛閾下降，痛反應(yīng)增強(qiáng)，而陌生鼠間無此現(xiàn)象[35]，因此奶牛的部分異常交互行為可能屬于奶牛疼痛共情的一種表現(xiàn)。而當(dāng)THI＞89 時(shí)，高溫濕度環(huán)境抑制了犢牛的行為表達(dá)，此時(shí)主要以減少活動(dòng)量保持體表散熱為主。

3.4 牛群異常體況行為發(fā)生變化規(guī)律 奶牛的異常體況行為通常是體表疾病或精神不適的表現(xiàn)。泌乳牛的異常體況行為主要表現(xiàn)為晃頭和蹭癢，與THI 變化關(guān)系不大，可能與環(huán)境空間大小有關(guān)[36]，個(gè)體被栓系或空間過小，則會(huì)表現(xiàn)出煩躁不安等情緒，通過上述行為進(jìn)行情緒轉(zhuǎn)移和緩解；后備牛異常體況以蹭癢行為為主，且隨THI 增加顯著降低，降低原因可能是熱環(huán)境抑制后備牛的活動(dòng)。而斷奶犢牛異常體況發(fā)生率則一直維持在10%～15%，低THI 環(huán)境下主要發(fā)生蹭癢、喊叫行為，高THI 環(huán)境則以咳嗽行為為主，原因可能是在熱環(huán)境下溫度過高、犢牛飲水過急或機(jī)體免疫力降低等引發(fā)的生理表現(xiàn)。

此外，Mason 等[37]研究認(rèn)為，并非所有集約化畜舍和管理?xiàng)l件下的動(dòng)物都表現(xiàn)出異常行為，那些沒有表現(xiàn)出這種行為的動(dòng)物可能其遭受的痛苦更大，有待進(jìn)一步探究。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同生長階段荷斯坦奶牛對(duì)THI變化表現(xiàn)出不同的異常行為發(fā)生率，其總體發(fā)生率水平變化為斷奶犢牛＞后備牛＞泌乳牛。泌乳牛和后備牛異常行為發(fā)生率隨熱應(yīng)激水平增加而降低，而斷奶犢牛在中度熱應(yīng)激水平以下時(shí)異常行為隨著THI 的增加而增加；不同熱應(yīng)激條件下，奶牛異常行為主要發(fā)生種類不同，低熱應(yīng)激下以異?？诓啃袨闉橹?，中熱應(yīng)激下以異?？诓啃袨楹彤惓ｓw況行為為主，高熱應(yīng)激下除斷奶犢牛異常體況行為增加外，其他各類異常行為發(fā)生率均大幅降低。在不同熱應(yīng)激水平下，對(duì)各階段奶牛開展針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施顯得尤為重要。