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學術園地

荷蘭泌乳牛之耐熱性能與變化

◎新竹分所 葉亦馨、楊明桂、凃柏安

　　全球溫度不斷升高成為酪農面臨極大挑戰，夏天室內高溫對乳牛產生熱緊迫，並隨著全球暖化加劇熱緊迫的影響。乳牛生理與行為上為了適應環境改變會做出一些生理變化，以減少熱量產生與增加散熱。泌乳牛透過增加流汗量、增加呼吸頻率、減少採食量以維持熱平衡，但當室內溫度與相對濕度達到熱緊迫閾值時，牛隻體溫發生劇烈改變，並隨著熱緊迫程度逐漸增加。許多研究指出，高溫高相對濕度下，沒有增加額外的降溫措施時，會增加直腸溫度、皮膚表面溫度、心率及減少反芻時間。

　　溫濕度指數 (temperature - humidity index, THI) 只使用環境溫度與相對濕度兩個參數，此兩項參數都受到外界環境熱交換影響，因此通常以此代表環境對動物的整體影響。夏日高溫形成的熱緊迫影響牛隻行為，間接地影響活動量及體溫。THI 與乳牛生理反應（例如直腸溫度、陰道溫度、乳溫、呼吸頻率及皮膚溫度）呈現強正相關，並與生產性能（乳量及採食量）呈負相關。乳牛長期受到熱緊迫影響，THI 指標可以做為降低熱緊迫相關策略與動物福祉的參考依據，並優化熱緊迫調適所需的能源投入時機。

直腸溫度

　　直腸溫度被視為牛隻的核心溫度，不易受到環境溫度、相對濕度、風速或是灑水降溫等外界因素影響。新竹分所研究，臺灣荷蘭泌乳牛熱季的平均直腸溫度 39.02℃ 高於涼季 38.81℃ ( 表 1)，不僅季節有差異，上午與下午也有顯著差異，熱季時，下午 2 點的平均直腸溫度 39.23℃ 也 高於上午 9 點的平均直腸溫度 38.86℃。以統計學計算，找出直腸溫度與 THI 的關係 ( 圖 1)，隨著 THI 逐漸增加，當 THI 達到 76.52 ( 上午 ) 及 78.02 ( 下午 ) 時，直腸溫度急速飆升，此折點代表著 THI 達到臨界值時對牛隻直腸溫度造成顯著影響。

表 1. 健康泌乳牛於涼季及熱季下的上下午直腸溫度（平均值 ± 標準差）

參數

季節

樣品數

上午

下午

平均

直腸溫度(˚C)

熱季

866

38.86 ± 0.02aA

39.23 ± 0.03aB

39.02 ± 0.02a

涼季

938

38.70 ± 0.03bA

38.91 ± 0.04bB

38.81 ± 0.03b

　　　　　　　　　　　　　上午 : 09:00 ± 1:00 小時 ; 下午 : 14:00 ± 1:00 小時 。
　　　　　　　　　　　　　a, b: 熱季與涼季平均值有顯著差異以此標示 (P < 0.05) 。
　　　　　　　　　　　　　A, B: 上午與下午平均值有顯著差異以此標示 (P < 0.05) 。
　　　　　　　　　　　　　*: 臺灣涼季 (11 月 – 4 月 ) 及 熱季 (5 月–10 月 )。

　　　　　　　　　▲圖 1. 以迴歸模型分析上午（a）及下午（b）試驗泌乳牛的直腸溫度與平均 THI，
　　　　　　　　　虛線為直腸溫度顯著開始發 生改變的 THI 分段點。

陰道溫度

　　陰道溫度也被視為核心溫度之一，直腸溫度與陰道溫度的相關係數達 0.79，屬於高度相關，測量陰道溫度比直腸溫度多一項優勢，陰道溫度計放置於牛隻陰道中，可以自動記錄長期的連續體溫，相較於直腸溫度於特定時間點以人工方式測量，所獲得的數據能更精準掌握牛隻體溫變化。在北京，夏季牛隻陰道溫度均高於秋季與冬季 ( 表 2)，並且夏季陰道溫度最高達到 38.7℃，冬季及秋季的平均陰道溫度則介於 38.22℃ - 38.32℃。當環境溫度超過 20℃ 時開始影響陰道溫度，隨著環境溫度增加陰道溫度亦增加 ( 圖 2a)，此外，當 THI 達 到 68 時，伴隨 THI 增加陰道溫度增加 ( 圖 2c)，但是觀察相對濕度與陰道溫度之間的關係卻沒有明顯差異 ( 圖 2b)。

呼吸頻率

　　呼吸頻率可用非侵入方式測量，並亦為熱緊迫的早期指標。在歐美各地均有研究提出適合當地荷蘭牛的呼吸頻率 THI 閾值，大多數的閾值都落在 68 - 74 範圍之內。中國北方的研究認為呼吸頻率的 THI 閾值為 65 - 66。新竹分所的研究中，臺灣荷蘭牛熱季每分鐘平均呼吸頻率 55.11 次高於涼季每分鐘平均 38.25 次 ( 表 3)，熱季的上、下午呼吸頻率也有明顯的差異，但涼季則無影響。統計分析呼吸頻率與 THI 的關係 ( 圖 3)，THI 達到 74.08 ( 上午 ) 及 75.18 ( 下午 ) 時為折點，此時的 THI 對牛隻呼吸頻率造成顯著影響。

表 2. 統計北京夏季、秋季及冬季的牛隻陰道溫度 ( 平均值 ± 標準差 , n = 樣品數 )

 

02:01–07:00 hours

07:01–18:00 hours

18:01–02:00 hours

n

Summer (oC) 夏季

38.40 ± 0.09a

38.70 ± 0.24a

38.71 ± 0.14a

18

Autumn (oC) 秋季

38.26 ± 0.01b

38.23 ± 0.10b

38.31 ± 0.05b

17

Winter (oC)   冬季

38.28 ± 0.03b

38.22 ± 0.07b

38.32 ± 0.06b

16

　　　　　夏季、秋季及冬季平均值有顯著差異以 ab 標示。
　

▲圖 2. 以迴歸模型分析陰道溫度與環境溫度（a）、相對濕度（b）及平均 THI（c）。 (Tian et al., 2021)
　

表 3. 健康泌乳牛於涼季及熱季下的上下午呼吸頻率（平均值 ± 標準差）

參數

季節

樣品數

上午

下午

平均

呼吸頻率(次/分鐘)

熱季

868

51.18 ± 0.71aA

60.99 ± 0.88aB

55.11 ± 0.73a

涼季

872

38.95 ± 0.80b

37.74 ± 1.04b

38.25 ± 0.82b

　　　　　　上午 : 09:00 ± 1:00 小時 ; 下午 : 14:00 ± 1:00 小時。
　　　　　　a, b: 熱季與涼季平均值有顯著差異以此標示 (P < 0.05) 。
　　　　　　A, B: 上午與下午平均值有顯著差異以此標示 (P < 0.05) 。
　　　　　　*: 臺灣涼季 (11 月–4 月 ) 及 熱季 (5 月–10 月 )。
　

▲圖 3. 以迴歸模型分析（a）上午及（b）下午試驗泌乳牛的呼吸頻率與 THI，虛線為呼吸
頻率顯著開始發生改 變的 THI 分段點。

活動量

　　夏季炎熱氣溫所產生的熱緊迫會馬上由動物行為中反映出來，最直接的動物行為就是活動量。以感應器自動記錄牛隻活動量 ( 步伐數 )，每半小時記錄一筆數據，累計觀察時段內的總活動量 ( 總步伐數 )，夏季從上午 7 點到凌晨 2 點牛隻活動量 ( 步伐數 ) 28.3 - 29.7 步遠低於秋季及冬季的 46.7 - 53.9 步 ( 表 4)。此數據顯示夏季熱緊迫大大影響活動量，但在涼爽的秋季及冬季則無明顯變化。

表 4. 統計北京夏季、秋季及冬季的牛隻活動量 ( 平均值 ± 標準差 , n = 樣品數 )
　 　 02:01–07:00 hours 07:01–18:00 hours 18:01–02:00 hours n
Summer (oC) 夏季(步伐數) 38.40 ± 0.09a 38.70 ± 0.24a 38.71 ± 0.14a 18
Autumn (oC) 秋季(步伐數) 38.26 ± 0.01b 38.23 ± 0.10b 38.31 ± 0.05b 17
Winter (oC) 冬季(步伐數) 38.28 ± 0.03b 38.22 ± 0.07b 38.32 ± 0.06b 16

夏季、秋季及冬季平均值有顯著差異以 ab 標示。　　　　　　　　 (Tian et al., 2021)

結論

　　普遍認為 THI 閾值達到 68 時應實施降溫措施，但臺灣即便在涼季的早晨平均 THI 都達到 67.39。在評估散熱設施的效能及使用時機時，應進一步考量牛隻生理機能運作，當牛隻受到熱緊迫，呼吸頻率會比體溫先升高以開始進行散熱。以呼吸頻 率 THI 閾值作為牛隻熱緊迫的領先指標，當 THI 達 74 時，建議開啟降溫設施，不僅可優化動物福祉更達到能源消耗管理的平衡。

參考文獻

　　 葉亦馨、陳怡璇、陳一明、趙俊炫、陳志毅、楊明桂、李國華、蕭振文、凃柏安。 2022。評估荷蘭泌乳牛於臺灣涼季及熱季之耐熱性能及其溫濕度指數閾值。中畜會誌 51(1):95-107。

　　Tian, H., J. Liu, X. Chen, S. Li, X. Li, K. Mengal, Y. Lu and D. Wang. 2021. Effects of ambient temperature and humidity on body temperature and activity of heifers, and a novel idea of heat stress monitoring. Anim. Prod. Sci. 61:1584–1591.
　




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