畜牧兽医学报  2020, Vol. 51 Issue (6): 1342-1353. DOI: 10.11843/j.issn.0366-6964.2020.017    PDF    
引用本文
赵娟娟, 冯曼, 孙新胜, 卢冬梅, 王超, 赵寿培, 车大璐, 李雪梅, 高玉红. 河北省舍饲绵羊的热应激评价及温湿参数与羊生理指标的相关性研究[J]. 畜牧兽医学报, 2020, 51(6): 1342-1353.  
ZHAO Juanjuan, FENG Man, SUN Xinsheng, LU Dongmei, WANG Chao, ZHAO Shoupei, CHE Dalu, LI Xuemei, GAO Yuhong. Evaluation of Heat Stress of Housed Sheep and Correlation between Temperature-humidity Parameter and Physiological Parameter of Sheep in Hebei Province[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2020, 51(6): 1342-1353.  
河北省舍饲绵羊的热应激评价及温湿参数与羊生理指标的相关性研究
赵娟娟1, 冯曼2, 孙新胜3, 卢冬梅4, 王超1, 赵寿培1, 车大璐1, 李雪梅1, 高玉红1     
1. 河北农业大学动物科技学院, 保定 071001;
2. 承德市农林科学院畜牧研究所, 承德 067000;
3. 河北农业大学信息科学与技术学院, 保定 071001;
4. 保定市农牧局, 保定 071001
收稿日期：2019-12-10
基金项目：河北省现代农业产业技术体系羊产业创新团队建设专项（HBCT2018140205）；国家重点研发计划项目（2018YFD0502100）
作者简介：赵娟娟(1995-), 女, 河北沧州人, 硕士生, 主要从事动物营养与环境控制研究, E-mail:2980234925@qq.com; 冯曼(1987-), 女, 河北保定人, 硕士, 兽医师, 主要从事畜禽饲养管理研究, E-mail:840395216@qq.com.
赵娟娟和冯曼为同等贡献作者
通信作者：高玉红, 主要从事畜禽环境和牧场设计研究, E-mail:gyhsxs0209@126.com.
摘要：本研究旨在评价河北省三大区域（冀北燕山、太行山区和冀中南平原）羊场夏季绵羊的热应激程度，并分析温热环境参数与绵羊个体生理指标的相关性，为改善羊舍环境提供理论依据。选择3个区域12个规模化羊场，自动检测并记录夏季羊舍的环境温度和相对湿度2个月，同时检测各场绵羊的直肠温度和呼吸频率。结果表明，冀北燕山、太行山区和冀中南平原的羊舍日均温度分别达24.3、28.5和28.7℃，温湿指数（THI）分别达72.40、79.91和79.47，冀北燕山区域绵羊正遭受轻度热应激，而太行山区和冀中南平原地区的绵羊遭受中度甚至重度热应激，可见，夏季河北省舍饲绵羊的热应激防控需要引起关注，加强夏季的防暑降温措施刻不容缓。从绵羊个体生理指标看，3个区域绵羊的直肠温度范围为39.1~39.8℃，呼吸频率为42~114次·min-1，直肠温度与环境温度、THI之间均未表现出显著相关关系（P>0.05），但与相对湿度间表现出显著的线性负相关关系（P < 0.05，r=0.60）；呼吸频率与环境温度、THI之间表现出极显著正相关关系（P < 0.01，r=0.84；P < 0.01，r=0.87），与相对湿度间未表现出显著相关关系（P>0.05）。因此，通过羊舍温湿参数和THI的测定可以推断绵羊的个体生理状况，对实际生产中舍饲羊热应激的预防及相关疾病的诊断提供依据。
关键词：绵羊    温度    相对湿度    温湿指数    呼吸频率    直肠温度    
Evaluation of Heat Stress of Housed Sheep and Correlation between Temperature-humidity Parameter and Physiological Parameter of Sheep in Hebei Province
ZHAO Juanjuan1, FENG Man2, SUN Xinsheng3, LU Dongmei4, WANG Chao1, ZHAO Shoupei1, CHE Dalu1, LI Xuemei1, GAO Yuhong1     
1. College of Animal Science and Technology, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, China;
2. Animal Husbandry Research Institute, Chengde Academy of Agriculture and Forestry, Chengde 067000, China;
3. College of Information Science and Technology, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, China;
4. Agricultural Bureau of Baoding, Baoding 071001, China
Corresponding author: GAO Yuhong, E-mail:gyhsxs0209@126.com.
Abstract: This experiment was conducted to study heat stress on sheep in three regions (Yanshan Mountain of Hebei North, Taihang Mountain and Central-South plain) of Hebei province in summer, and the correlation was also investigated between ambient temperature-humidity parameters and physiological parameters of housed sheep in order to provide theoretical basis for improving the environment of sheep shed. Twelve large-scale sheep farms in 3 regions were selected to automatically detect and record the ambient temperature and relative humidity of sheep sheds in summer for 2 months. In the mean time, the rectal temperature and respiratory rate of sheep in each farm were detected. The results showed that the average daily temperature in sheep sheds of Yanshan Mountain of Hebei North, Taihang Mountain and Central-South plain reached 24.3, 28.5, and 28.7℃, and the temperature-humidity index (THI) was 72.40, 79.91, and 79.47, respectively. These results suggested that sheep in Yanshan Mountain of Hebei North region were suffering from mild heat stress, while sheep in the other two regions were suffering from moderate or serious heat stress. Thus, the heat stress prevention of sheep in summer in Hebei province should be paid more attention, and it was urgent to strengthen the heat prevention and cooling measures of sheep shed in summer. From physiological parameters of sheep in 3 regions, the range of rectal temperature was from 39.1 to 39.8℃ and respiratory rate was from 42 to 114 times·min-1. There was no significant correlation between rectal temperature and ambient temperature or THI (P>0.05); however, there was a significant linear negtive correlation between rectal temperature and relative humidity (P < 0.05, r=0.60). Also, an extremely significant positive correlation was observed between respiratory rate and ambient temperature (P < 0.01, r=0.84) or THI (P < 0.01, r=0.87); however, no significant correlation was observed between respiratory rate and relative humidity (P>0.05). In summary, the individual physiological condition of sheep can be inferred from ambient temperature, humidity parameters or THI, which can provide data for the prevention of heat stress and diagnosis of related diseases in housed sheep.
Key words: sheep    temperature    relative humidity    temperature-humidity index    respiratory rate    rectal temperature    

我国养羊业具有悠久的发展历史，是我国畜牧业的重要组成部分。随着羊养殖方式从小规模散养逐渐向舍饲、半舍饲养殖模式的转变，规模化、标准化养殖模式已经成为现代化养羊业的发展方向，人们对养殖环境也越来越重视，尤其是夏季高温环境引起的羊热应激现象，对羊生产性能、繁殖性能及其健康状况已经造成严重的影响[1-5]。长期处于热应激条件下的羊容易出现采食量降低、心跳加快、呼吸急促、生产性能和抗病力下降等现象，给生产造成一定的经济损失[6]。据报道，热应激条件下奶山羊采食量下降22%~35%[7-8]。也有报道认为，开放式羊舍环境温度为38.2 ℃时，鲁西黑头羊公羔呼吸次数可达94次· min-1，超过了肉羊在适宜温度环境下的生理常数，而密闭舍配套空调设施降温且舍均温保持在24.4 ℃时，羊的各项生理指标正常[9]。当温度升高到某一临界值时，热应激山羊可能会出现热性喘息，呼吸频率高达300~400次·min-1，而低温休息时仅为10~30次·min-1[10]。

河北省地理环境和气候条件较为复杂，地势呈西北高、东南低走向，且地貌复杂多样，除了大部分平原，还有山地、丘陵、高原等地貌，气候差异明显，这势必会引起不同区域养殖环境的差异，对家畜健康和生产也会造成不同程度的影响。李宏双等[11]关于奶牛热应激的研究认为，冀北山区奶牛正遭受轻度热应激，影响了奶牛的泌乳性能及其健康水平。由于羊的饲养管理相对粗放，对羊养殖环境的研究也较少，河北省现代农业产业技术体系羊创新团队于2018—2019年的调研发现，全省不同区域舍饲羊均存在不同程度的热应激现象，经济损失较为严重，但是目前尚没有关于河北省舍饲羊热应激评价的报道。温湿指数(THI)是将环境温度和相对湿度结合起来综合评价家畜热应激程度的重要指标，该指标已经被广泛应用于反刍家畜热应激的评价[12-15]。本研究通过检测河北省三大区域(冀北燕山、太行山区和冀中南平原)规模化羊场的夏季温湿环境参数，对不同区域绵羊的热应激进行系统评价，并对温湿参数与绵羊个体生理指标的相关性进行分析，以期为预防和减缓绵羊的热应激提供可靠数据，也为全国舍饲羊热应激的评价提供依据。

1 材料与方法 1.1 羊舍选择

试验于2018年6—8月选择河北省三大区域(冀北燕山、太行山区和冀中南平原)的12个规模化羊场(每个场选择1栋羊舍)对温湿参数及羊的个体生理指标进行测定。所测羊舍的羊品种均为杂交小尾寒羊。所测羊舍的建筑特点和饲养情况如表 1所示。

表 1 河北省三大区域羊舍的特点 Table 1 Architectural characteristics of sheep shed in 3 regions of Hebei province
1.2 试验方法

1.2.1 环境温度和相对湿度的测定 　　所测3个区域的各羊舍分别悬挂3个电子温湿度记录仪(型号：KTH-350-I，法国)，选择跨度方向的中央位置，按照羊舍长轴方向均匀选取3个位置悬挂记录仪，悬挂高度(探头距地面的垂直距离)为1.5 m，记录每天羊舍温度和相对湿度的连续变化，每0.5 h记录一次数据，检测周期2个月。试验结束后导出数据，绘制环境温度和相对湿度的昼夜连续变化曲线图，并计算各羊舍的最高、最低和平均温度以及相对湿度。

1.2.2 温湿指数的测定 　　采用国内外公认的THI对各区域羊舍的热应激程度进行评价，具体计算公式[15]：

THI=0.8Ta+RH/100 ×(Ta－14.4)+46.4

其中，Ta表示环境温度(℃)；RH表示相对湿度(%)。

1.2.3 羊个体生理指标的测定 　　各试验羊舍随机选择10只健康、体重接近的杂交小尾寒羊，每天中午14:00测量其直肠温度和呼吸频率，连续测7 d。直肠温度测定采用兽用体温计，测量前将体温计的水银柱甩至35 ℃以下，消毒棉擦拭后涂上润滑剂，然后将体温计缓慢插入肛门，保持3~5 min后取出，擦净体温计周围的粪便，记录读数。呼吸频率的测定是通过秒表记录安静时羊胸廓和腹部运动的起伏次数，连续测定3 min，计算每分钟的呼吸次数。

1.3 数据处理

应用Excel 2007软件绘制不同区域各羊舍的温湿度连续变化曲线，采用R语言统计软件对直肠温度、呼吸频率与环境温度、相对湿度、THI之间的相关性进行一元线性回归分析，以P < 0.05和P < 0.01分别作为差异显著和极显著的判断标准。并且对各舍羊的直肠温度和呼吸频率进行单因素方差分析，结果采用“平均值±标准误”表示。

2 结果 2.1 不同区域羊舍环境温度和相对湿度的变化

河北省3大区域夏季12个羊舍的环境温度和相对湿度测定结果如图 1、图 2和图 3所示。从图 1可以看出，冀北燕山、太行山区和冀中南平原地区羊舍每天的温度变化范围分别为18.6~31.6、24.7~35.1和23.5~36.2 ℃，相对湿度分别为48.3%~91.1%、57.6%~91.4%和46.4%~91.4%。从各区域不同羊舍温湿度比较看(如图 3)，有窗舍(场3)的温度全天24 h均高于半开放舍(场1和场2)，较半开放舍平均高2.8 ℃。太行山区羊舍类型均为有窗舍，但单层彩钢板屋顶的羊舍(场6)温度全天高于复合彩钢板屋顶舍(场5和场7)，中午13:30最高，达35.1 ℃，而同时刻两个复合彩钢舍温度分别为31.4 ℃(场5)和31.7 ℃(场7)；屋顶结构相同、地面结构不同的两栋羊舍比较，砖地面舍(场5)的温度略低于漏缝地板舍(场7)，相差0.3 ℃，湿度略高于漏缝地板舍，相差7.5%。冀中南平原羊舍多为敞棚舍，但由于屋顶结构和材料不同，舍内温湿度差异较大。单彩钢屋顶+土地面的场8和场9羊舍比较，配备风扇降温的羊舍(场9)温度显著低于无风扇降温舍(场8，P < 0.05)，舍内平均温度分别为27.7 ℃和30.5 ℃，而平均湿度分别为74.7%和77.8%。

实线为温度，虚线为相对湿度 The solid line means temperature and the dashed line means relative humidity 图 1 不同区域羊舍环境温度和相对湿度的日变化曲线 Fig. 1 Daily variation of ambient temperature and relative humidity in sheep sheds in different regions
同一组数据间不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P < 0.01)，相同字母表示差异不显著(P>0.05)。下同 The different lowercase letters in the same group mean significant difference among treatments (P < 0.05), different uppercase letters mean extremely significant difference among treatments (P < 0.01), and same lowercase letters mean no significant difference among treatments (P>0.05).The same as below 图 2 不同区域羊舍的平均环境温度和相对湿度比较 Fig. 2 Comparison of average ambient temperature and relative humidity of sheep sheds in different regions
实线为温度，虚线为相对湿度 The solid line means temperature and the dashed line means relative humidity 图 3 不同区域羊舍的最高、最低和平均环境温度和相对湿度 Fig. 3 The highest, lowest and average ambient temperature and relative humidity of sheep sheds in different regions

从不同区域羊舍的温湿度比较结果可看出(图 2和图 3)，不同区域的羊舍均温表现出极显著性差异(P < 0.01)，冀北燕山地区舍温极显著低于其他两个区域(P < 0.01)，3个区域的舍均温分别为24.3 ℃(冀北燕山)、28.5 ℃(太行山区)和28.7 ℃(冀中南平原)，但3个区域羊舍的相对湿度之间无显著性差异(P>0.05)。从图 3也可看出，各区域羊舍最高温度和最低温度表现出与平均温度一致的变化趋势，冀北燕山、太行山区和冀中南平原地区最高温度的平均数分别达29.7 ℃、32.9 ℃和34.3 ℃，最低温度的平均数分别为20.1 ℃、25.0 ℃和24.4 ℃，而最高相对湿度的平均数分别为91.1%、91.4%和91.4%。

2.2 不同区域羊舍的温湿指数变化

不同区域各羊舍环境THI的变化如图 4、图 5和图 6所示。3个区域羊舍的THI表现出显著性差异(P=0.001)，太行山区和冀中南平原羊舍的THI极显著高于冀北燕山(P=0.001)，3个区域每天的THI范围分别为65.05~80.6(冀北燕山)、75.6~86.5(太行山区)和73.1~87.9(冀中南平原)，冀北燕山每天约12 h(8:30~20:30)THI超过70，而其他两个地区全天24 h均已超过70。

图 4 不同区域羊舍温湿指数的日变化曲线 Fig. 4 Daily variation of temperature-humidity index of sheep shed in different regions
图 5 不同区域羊舍的平均温热指数比较 Fig. 5 Comparison of average THI of sheep sheds in different regions
图 6 不同区域羊舍的最高、最低和平均温湿指数 Fig. 6 The highest, lowest and average THI of sheep sheds in different regions

从各区域羊舍THI结果可看出，冀北燕山的有窗舍(场3)全天THI显著高于其他舍(P < 0.05)，且各时刻THI均超过70，中午12:30最高，达80.6，9:00 ~ 20:00(11 h)THI超过75。太行山区的单彩钢屋顶+砖地面舍(场6)白天各时刻THI高于其它舍，尤其是中午时段(12：30~15：30)THI平均达85.9，显著高于其它2栋舍(P < 0.05)，其中12:00~17:00(5 h)期间THI高于85，处于严重热应激状态。冀中南平原的5栋舍中，无风扇降温设施的单彩钢+土地面舍(场8)全天各时刻的THI均最高(P < 0.05)，全天平均达83.0，且10:00 ~17:30(7.5 h)THI高于85，热应激严重。

2.3 绵羊个体生理性能指标与环境温湿度之间的相关性

不同区域绵羊的直肠温度和呼吸频率的测定结果如表 2所示。所有12个羊场羊的直肠温度变化范围为39.1~39.8 ℃，属于正常值范围(38.5~40.5 ℃)；绵羊的呼吸频率变化范围为42~114次·min-1，超过了正常值范围(12~30次·min-1)。太行山区和冀南平原地区绵羊的平均呼吸频率极显著高于冀北燕山绵羊(P < 0.01)，但3个区域绵羊的直肠温度均无显著性差异(P>0.05)。

表 2 不同区域绵羊的直肠温度和呼吸频率 Table 2 Rectal temperature and respiratory rate of sheep in different regions

通过分析全省3个区域绵羊直肠温度、呼吸频率与温湿度间的相关性可知(表 3)，绵羊的直肠温度与环境温度、THI之间均未表现出显著的相关性(P>0.05，r=0.36；P>0.05，r=0.16)，而与相对湿度之间存在显著的线性负相关关系(P < 0.05，r=0.60)。从绵羊呼吸频率与温湿度的相关性分析可以看出，呼吸频率与环境温度、THI之间均呈极显著的线性正相关关系(P < 0.01，r=0.84；P < 0.01，r=0.87)，而与相对湿度之间未表现出显著的相关性(P>0.05，r=0.48)。

表 3 直肠温度、呼吸频率与温湿参数之间的相关系数和回归方程 Table 3 Corre lation coefficients and regression equation between rectal temperature, respiratory rate and temperature humidity parameters
3 讨论 3.1 不同区域羊舍的温热环境评价

羊舍的温热环境直接影响羊的生产性能、繁殖性能及其健康水平[1-5]。一般认为，温热因子主要包括环境温度、湿度、风速和辐射等，羊遭受的热应激往往是多种环境因子综合作用的体现，其中环境温度是家畜发生热应激反应的主导因子[16-20]。冀北燕山地区海拔较高，而太行山区和冀中南平原地区海拔相对较低，这势必会造成不同区域羊场环境存在一定的温湿差异。本研究中冀北燕山地区夏季羊舍的日均温度为24.3 ℃，而太行山区和冀中南平原地区的羊舍日均温度分别达到28.5 ℃和28.7 ℃，中午高温时甚至可达36.2 ℃。已有报道认为，绵羊的最适温度为-3~23 ℃ [21]，等热区为21~25 ℃[22]。除了环境温度是评价家畜热应激程度的主要因素外，湿度也是评价热应激非常重要的因素[23-24]。THI作为国内外认可的评价家畜热应激程度的重要指标，多用于肉牛[25]和奶牛[26-28]的热应激评价，国内关于羊热应激评价的报道很少[16]。Tucker等[29]和Hamzaoui等[30]关于羊热应激评价的研究认为，当55≤THI≤70时，无热应激发生；70＜THI＜75时，为轻度热应激；75≤THI≤85时，为中度热应激；THI＞85时，为重度热应激。本研究中冀北燕山地区绵羊遭受轻度热应激，随着环境温度的升高，中午有些羊舍THI高达80.6，热应激程度达到中度水平，而位于太行山区和平原地区75%羊场的羊遭受中度热应激，25%羊场的羊遭受重度热应激，最高THI达到87.9。除了不同区域羊舍温热环境存在显著性差异，同一区域各羊舍的温热环境也存在一定的差异，这主要是由于羊舍外围护结构及配套设施存在一定的差异，如建筑类型、屋顶结构以及地面类型等。已有研究表明，屋顶和墙体的保温隔热性能直接影响舍内的温热环境[31-32]。本研究中，屋顶为单彩钢结构的羊舍环境温度和THI均较高，太行山区单彩钢屋顶有窗舍(场6)THI全天平均可达81.3，而冀中南平原的单彩钢屋顶敞棚舍(场8)THI全天均值高达83.0，安装配套风扇降温设施(场9)后，THI降低了5.0。另外，本研究中地面为漏缝地板结构的羊舍(场10)相比其他同类舍，舍内温度和THI略有改善。可见，羊舍建筑类型、围护结构及配套设施应因地制宜，冀北燕山地区冬季寒冷，但夏季羊群仍遭受轻度热应激，所以考虑羊舍保温的同时应兼顾防暑措施，太行山区和冀中南平原地区的羊群易出现严重热应激，应重点考虑夏季的防暑降温，不仅提高外围护结构的隔热性能，还要配套风扇等降温设施，以缓解羊的热应激，减少经济损失。

3.2 温热环境与绵羊生理指标的相关性

家畜的呼吸频率和直肠温度是炎热气候条件下评价适应性和耐热性最常见的指标。当家畜处于热应激状态时，机体各项生理指标往往会发生一系列的反应，如呼吸频率、心率和直肠温度升高等。关于牛热应激的研究认为，通过测定呼吸频率、直肠温度和体表温度可以判断牛的热应激程度[33-35]。蔡勇等[36]通过测定体表温度推断出体温，进而也可判断牛的热应激程度。而生理指标的变化往往受温热环境的影响[37]，姚焰础等[38]和张峰等[39]研究也认为，热应激条件下奶牛体温、呼吸频率与环境THI呈显著正相关。本研究中的绵羊直肠温度为39.1~39.8 ℃，属于正常范围，而呼吸频率达到42~114次·min-1，已超出正常值。本研究通过分析绵羊个体生理指标与环境温湿参数的相关性发现，呼吸频率与环境温度、THI间均表现出显著的相关性，相关系数分别高达0.84和0.87，而直肠温度与环境温度和THI相关性均不显著，这与Minka和Ayo[40]报道的山羊热应激与呼吸频率呈显著相关性、与直肠温度无相关性的结果基本一致。上述结果均表明，夏季的高温直接影响羊的呼吸频率，因此，实际生产中，可利用环境温度、THI与呼吸频率的关系来推测不同温度条件下羊呼吸频率的变化，对羊的热应激提供预警。

4 结论

通过分析羊舍夏季温湿参数与羊个体生理指标间的相关性发现，呼吸频率与环境温度、呼吸频率与THI间均存在正相关关系，回归方程分别为Y=5.403X－96.501和Y=4.825 4X－317.27，夏季可通过检测环境温度推测羊的呼吸频率; 通过分析河北省3个区域羊舍平均THI可知，冀北燕山地区夏季羊正遭受轻度热应激(平均THI=72.40)，太行山区(平均THI=79.91)和冀中南平原(平均THI= 79.47)正遭受中度甚至重度热应激。可见，夏季羊的热应激不可小觑，需采取适宜的降温措施。

赵娟娟和冯曼为同等贡献作者。

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