动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 7: 4388 - 4399

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.378

研究论文

通风喷雾对热应激肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响

  • 吴清洋 , 1 ,
  • 万发春 1 ,
  • 刘磊 2 ,
  • 程安玮 3 ,
  • 兰欣怡 1 ,
  • 王祚 , 1, * ,
  • 沈维军 , 1, *
展开
  • 1 湖南农业大学动物科学技术学院,长沙 410128
  • 2 湖南农业大学动物医学院,长沙 410128
  • 3 湖南农业大学食品科学技术学院,长沙 410128
*王祚,讲师,硕士生导师,E-mail: ;
沈维军,教授,博士生导师,E-mail:

吴清洋(1999—),女,山东临沭人,硕士研究生,动物营养与饲料科学专业。E-mail:

Copy editor: 菅景颖

收稿日期: 2024-01-10

  网络出版日期: 2024-07-09

基金资助

国家自然科学基金青年基金项目(32302764)

湖南省教育厅重点项目(22A0168)

新疆自治区科技重大专项(2202A02001-1)

国家重点研发计划(2022YFD1301101)

湖南省科技厅科技创新团队项目(2021RC4060)

湖南省草食动物产业技术体系

收起

Effects of Mechanical Ventilation and Water Spraying on Growth Performance, Apparent Nutrient Digestibility, Rumen Fermentation Parameters and Serum Indexes of Heat-Stressed Beef Cattle

  • WU Qingyang , 1 ,
  • WAN Fachun 1 ,
  • LIU Lei 2 ,
  • CHENG Anwei 3 ,
  • LAN Xinyi 1 ,
  • WANG Zuo , 1, * ,
  • SHEN Weijun , 1, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
  • 2 College of Veterinary Medicine, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
  • 3 College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
*WANG Zuo, lecturer, E-mail: ;
SHEN Weijun, professor, E-mail:

Received date: 2024-01-10

  Online published: 2024-07-09

Fold

摘要

本试验旨在研究通风喷雾对热应激肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响。选取12月龄左右、体重(420.22±46.67) kg的西门塔尔杂交公牛32头,随机分为2组,即对照组和通风喷雾组,每组16个重复,每个重复1头牛。试验期间2组肉牛大部分时间处于轻度或中度热应激环境中,试验组牛舍安装风机和喷雾装置,对照组牛舍不做任何处理。试验期共45 d,其中预试期15 d,正试期30 d。结果显示:1)与对照组相比,通风喷雾组肉牛的呼吸频率(RR)和直肠温度(RT)极显著降低(P<0.01)。2)与对照组相比,通风喷雾组肉牛的生长性能和营养物质表观消化率无显著变化(P>0.05),但平均日增重(P=0.089)和干物质采食量(P=0.075)均有显著升高的趋势。3)与对照组相比,通风喷雾组的肉牛瘤胃液pH极显著升高(P<0.01),丁酸浓度和乙酸/丙酸(A/P)比值显著升高(P<0.05)。4)与对照组相比,通风喷雾组肉牛血清中总胆固醇(TCHO)、皮质酮(CORT)含量及谷丙转氨酶(ALT)活性极显著降低(P<0.01),甘油三酯(TG)含量显著降低(P<0.05),高密度脂蛋白(HDL)含量显著提高(P<0.05)。5)与对照组相比,通风喷雾组肉牛血清中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及总抗氧化能力(T-AOC)极显著提高(P<0.01),丙二醛(MDA)含量极显著降低(P<0.01)。6)与对照组相比,通风喷雾组肉牛血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)含量极显著降低(P<0.01),免疫球蛋白A(IgA)含量极显著升高(P<0.01),免疫球蛋白G(IgG)含量显著升高(P<0.05)。综上所述,在热应激条件下对牛舍进行通风喷雾能够降低肉牛直肠温度和呼吸频率,提高肉牛血清中免疫球蛋白含量和抗氧化水平,减少体内自由基累积,从而有效缓解热应激对肉牛生理和免疫功能以及抗氧化能力造成的负面影响。

关键词： 热应激; 肉牛; 通风喷雾; 抗氧化; 免疫

本文引用格式

吴清洋 , 万发春 , 刘磊 , 程安玮 , 兰欣怡 , 王祚 , 沈维军 . 通风喷雾对热应激肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(7) : 4388 -4399 . DOI: 10.12418/CJAN2024.378

Abstract

This experiment was to investigate the effects of mechanical ventilation and water spraying on growth performance, apparent nutrient digestibility, rumen fermentation parameters and serum indexes of heat-stressed beef cattle. Thirty-two Simmental crossbred bulls aged about 12 months with body weight of (420.22±46.67) kg were randomly divided into 2 groups, they were control group (CON group) and mechanical ventilation and water spraying group (MVWS group), with 16 replicates per group and 1 cattle per replicate. Beef cattle in the two groups were exposed to mild or moderate heat stress environment most of the time during the experiment. The cattle barn of the MVWS group was equipped with mechanical ventilation and water spraying, while no treatment was done in the CON group. The experiment lasted for 45 days, with a pre-test period of 15 days and a formal test period of 30 days. The results showed as follows: 1) compared with the CON group, the respiratory rate (RR) and rectal temperature (RT) of the beef cattle in the MVWS group were extremely significantly reduced (P<0.01). 2) Compared with the CON group, the growth performance and nutrient apparent digestibility of beef cattle in the MVWS group had no significant changes (P>0.05), however, the average daily gain (P=0.089) and dry matter intake (P=0.075) showed a significant increase trend. 3) Compared with the CON group, the beef cattle in the MVWS group had an extremely significant increase in rumen fluid pH (P<0.01), and had a significant increase in the concentration of butyrate and acetate/propionate (A/P) ratio (P<0.05). 4) Compared with the CON group, the contents of total cholesterol (TCHO) and cortisol (CORT), alanine aminotransferase (ALT) activity in the serum of beef cattle in the MVWS group were extremely significantly decreased (P<0.01), and the triglyceride (TG) content was significantly decreased (P<0.05), while the high-density lipoprotein (HDL) content was significantly increased (P<0.05). 5) Compared with the CON group, the activities of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-Px) and total antioxidant capacity (T-AOC) in the serum of beef cattle in the MVWS group were extremely significantly increased (P<0.01), while the content of malondialdehyde (MDA) was extremely significantly decreased (P<0.01). 6) Compared with the CON group, the contents of tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β) and interleukin-6 (IL-6) in the serum of beef cattle in the MVWS group were extremely significantly decreased (P<0.01), while the content of immunoglobulin A (IgA) was extremely significantly increased (P<0.01), and the content of immunoglobulin G (IgG) was significantly increased (P<0.05). In conclusion, under the heat stress conditions, mechanical ventilation and water spraying in cattle barn can reduce the rectal temperature and respiratory rate of beef cattle, increase the contents of immunoglobulins and antioxidant level in the serum, reduce the accumulation of free radicals in the body, and effectively alleviate the negative effects of heat stress on the physiological and immune function and antioxidant ability of beef cattle.

Key words： heat stress; beef cattle; mechanical ventilation and water spraying; antioxidant; immune

随着温室气体排放的不断增加,国际政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告指出,全球气温将继续上升。2022年夏季,全球大范围创下高温记录,多地最高气温突破历史极值[1]。在夏季高温环境下,肉牛养殖面临更大的热应激和疾病发生的风险[2]。热应激会引起肉牛一系列行为、生理、神经内分泌和分子反应以适应热损伤[3]。当温湿度指数(THI)超过特定阈值时,肉牛可能经历轻度或重度的热应激反应,进而导致其食欲减退、体重增长缓慢、繁殖能力下降、免疫力减弱以及易感染疾病的风险增加,甚至可能引发热射病和死亡,最终影响肉牛的生产效益和福利,对养殖业造成巨大损失[4]。为缓解热应激对养殖业带来的负面影响,目前在畜牧生产中多采用湿帘、喷雾和风机等降温设备,以促进空气对流和增加湿度,降低环境温度[5-6]。湖南省位于亚热带地区,夏季高温多雨,据报道,2022年湖南省夏季气温居1961年有完整气象观测纪录以来历史同期之最,最高温度达40 ℃以上[7]。为缓解湖南地区夏季高温热应激对肉牛产生的负面影响,本研究旨在探究通风喷雾对热应激条件下肉牛生长性能、营养物质表观消化率、瘤胃发酵参数及血清指标的影响,为湖南地区夏季肉牛养殖提供理论基础和参考。

1 材料与方法

1.1 试验设备运行方案

本试验于2022年7—9月在湖南省怀化市鹤城区振鑫农业科技有限公司进行。选择2栋开放式牛舍,跨度为7 m,牛舍长度为25 m,宽为10 m,2栋牛舍均为双列头对头式,牛舍中间纵横1条过道。
风机和喷雾装置安装方案:每侧栏舍各安装3台0.4 kW风机(YE3-100L1-8),间隔6 m,距地面高2.5 m处,与水平面成60°,转速710 r/min,频率50 Hz,共6台;栏舍上方1.7 m处每隔1.5 m安装喷淋头1个,呈扇形喷淋,孔径0.155 mm,流量0.02~0.05 L/min,共52个。
风机和喷雾装置运行方案:风机和喷雾装置持续运行时间为08:00—20:00,当舍内温度低于25 ℃时,风机和喷雾装置停止工作。

1.2 试验设计

试验采用完全随机设计,选取32头12月龄左右、体重(420.22±46.67) kg的西门塔尔杂交公牛,随机分为2组,即对照组(CON组)和通风喷雾组(MVWS组),每组16个重复,每个重复1头。MVWS组牛舍进行通风喷雾处理,即在牛舍安装风机和喷雾装置,CON组牛舍则不做任何处理。试验期45 d,其中预试期15 d,正试期30 d。试验期间2组试验牛均饲喂相同的基础饲粮,其组成及营养水平见表1,基础饲粮为全混合日粮(TMR),自由采食、自由饮水。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis)%

项目 Items 含量 Content
原料 Ingredients
甜叶菊根 Stevia root 12.80
花生秧 Groundnut stem 14.10
象草 Pennisetum purpureum 34.50
精料 Concentrate 36.90
微量元素预混料 Trace element premix1) 0.20
碳酸氢钠 CaHPO4 1.00
食盐 NaCl 0.50
合计 Total 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
综合净能 NEmf/(MJ/kg) 5.26
干物质 DM 43.28
粗蛋白质 CP 11.72
粗脂肪 EE 1.17
粗灰分 Ash 9.89
中性洗涤纤维 NDF 38.62
酸性洗涤纤维 ADF 24.53
钙 Ca 2.03
总磷 TP 0.70

1)每千克微量元素预混料含有One kg of trace element premix contained the following:Zn (as zinc sulfate) 5~13.75 g,Cu (as copper sulfate) 0.35~15.625 g,Mn (as manganese sulfate) 0.25~18.75 g,Fe (as ferrous sulfate) 5~31.25 g。

2)综合净能根据《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)计算得出,其他为实测值。NEmf was calculated according to Feeding Standard of Beef Cattle (NY/T 815—2004), while the others were measured values.

1.3 测定指标及方法

1.3.1 环境温湿度测定

将12个温湿度计分别均匀放置于2栋牛舍距离地面1.5 m处,在每天的08:00、14:00、20:00进行温湿度记录并根据以下公式计算每天的THI,取3次平均值作为结果。计算公式如下:
THI=(1.8×T+32)-(0.55-0.005 5×R)×(1.8×T-26)[8]。
式中:T为环境温度(℃);R为相对湿度(%)。

1.3.2 生理指标测定

每天的14:00对肉牛进行直肠温度和呼吸频率的测定。
直肠温度测定:将体温计用酒精棉球擦拭消毒后,缓缓旋动将体温计插入牛的肛门内,插入牛直肠并固定,让体温计在牛直肠内停留3~5 min后取出读数,重复3次取平均值,记录数据。
呼吸频率测定:在牛处于安静状态下进行测量,使用秒表观察和记录牛腹部起伏次数,连续测定3次,每次1 min,取3次测定的平均值,记录数据。

1.3.3 生长性能指标测定

在试验开始和结束当天,晨饲前对所有牛只进行空腹称重,记录为初始体重(IBW)和终末体重(FBW),计算平均日增重(ADG)。每天饲喂前后准确称量饲粮的添加量和剩余量,计算每头牛每天的采食量,并据此计算干物质采食量(DMI)和料重比(F/G)。
平均日增重(kg/d)=[终末体重(kg)-初始体重(kg)]/饲养时间(d);
干物质采食量(kg/d)=总干物质采食量(kg)/饲养时间(d);
料重比=干物质采食量/平均日增重。

1.3.4 营养物质表观消化率测定

正试期内采用四分法每5 d采集1次饲粮样品及剩料样,-20 ℃保存待测。试验结束前7 d,采集肉牛粪便样品,-20 ℃保存待测。干物质(DM)含量参照《饲料中水分的测定》(GB/T 6435—2014)测定;粗脂肪(EE)含量参照《饲料中粗脂肪的测定》(GB/T 6433—1994)测定;粗蛋白质(CP)含量参照《饲料中粗蛋白的测定 凯氏定氮法》(GB/T 6432—2018)测定;钙(Ca)含量参照《饲料中钙的测定》(GB/T 6436—2018)测定;总磷(TP)含量参照《饲料中总磷的测定 分光光度法》(GB/T 6437—2018)测定;粗灰分(Ash)含量参照《饲料中粗灰分的测定》(GB/T 6438—2007)测定;有机物(OM)含量通过样品重量减去Ash含量计算得出;中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest等[9]的方法测定;盐酸不溶灰(AIA)含量参照《饲料中盐酸不溶灰分的测定》(GB/T 23742—2009)测定。
营养物质表观消化率采用以AIA为内源性指示剂的方法进行测定,计算公式如下:
某营养物质表观消化率(%)=100-100×(A1/A2)×(F2/F1)。
式中:F1为饲粮中该营养成分含量(%);F2为粪便中该营养成分含量(%);A1为饲粮中AIA含量(%);A2为粪便中AIA含量(%)。

1.3.5 瘤胃发酵参数测定

正试期第15天和第30天,所有肉牛用胃管式瘤胃液采集器经口腔采集120 mL瘤胃液,立即使用便携式pH计(LE438-2M,梅特勒托利多)测定pH,经4层纱布过滤后收集滤液,分装至10 mL离心管,放入-20 ℃冰箱冻存。瘤胃液氨态氮(NH3-N)浓度参照冯宗慈等[12]的比色法测定,挥发性脂肪酸(VFA)浓度参照曹庆云等[11]的方法,使用气相色谱仪(GC8860)测定。

1.3.6 血清生化、抗氧化和免疫指标测定

正试期第15天和第30天,晨饲前对所有肉牛进行尾静脉采血,分3管采集,每管5 mL,离心机1 509.3×g离心10 min,分离出血清分装于1.5 mL离心管中,先液氮速冻,再-80 ℃保存以备后续检测。使用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒(上海酶联生物科技有限公司)利用酶标分析仪(Rayto RT-6100)进行血清生化、抗氧化和免疫指标的测定。血清生化指标包括总胆固醇(TCHO)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、皮质酮(CORT)、三碘甲状腺原氨酸(T3)、四碘甲状腺原氨酸(T4);血清抗氧化指标包括总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px);血清免疫指标包括总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-2(IL-2)和白细胞介素-6(IL-6)。

1.4 数据统计分析

瘤胃发酵参数与血清指标使用2次样品数据进行综合分析。结果以平均值和均值标准误(SEM)表示。试验数据采用SPSS 22.0软件通过独立样本t检验进行分析,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著,0.05<P<0.10表示有显著的趋势。

2 结果与分析

2.1 热应激环境参数

THI是判定动物是否处于热应激状态的常用指标[12]。当THI<72时,肉牛处于无应激状态;当THI在72~79,肉牛处于轻度热应激状态;当THI在80~88,肉牛处于中度热应激状态;当THI>88时,肉牛处于重度热应激状态[8]。试验期间CON组与MVWS组牛舍THI变化如图1所示,从图中可知2组肉牛大部分时间处于轻度或中度热应激环境中,但MVWS组牛舍THI在各个时间点均低于CON组。由表2可知,MVWS组牛舍的平均温度极显著低于CON组(P<0.01);2组牛舍的平均相对湿度没有显著差异(P>0.05);MVWS组牛舍的平均THI显著低于CON组(P<0.05)。
图1 牛舍温湿度指数变化

Fig.1 Change of THI in cattle barn

表2 通风喷雾对牛舍环境指标的影响

Table 2 Effects of mechanical ventilation and water spraying on environmental indicators in cattle barns

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
平均温度 Average temperature/℃ 30.84A 29.34B 0.51 <0.001
平均相对湿度 Average relative humidity/% 50.96 49.86 1.80 0.541
平均温湿度指数 Average THI 78.65a 76.58b 0.92 0.028

同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),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)。下表同。

In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01). The same as below.

2.2 通风喷雾对肉牛生理指标的影响

由表3可知,MVWS组肉牛呼吸频率平均为37.00次/min,极显著低于CON组(P<0.01);MVWS组肉牛直肠温度平均达38.31 ℃,较CON组低0.14 ℃,2组间有极显著差异(P<0.01)。
表3 通风喷雾对肉牛生理指标的影响

Table 3 Effects of mechanical ventilation and water spraying on physiological indexes of beef cattle

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
呼吸频率 RR/(次/min) 54.03A 37.00B 2.43 <0.001
直肠温度 RT/℃ 38.45A 38.31B 0.03 <0.001

2.3 通风喷雾对肉牛生长性能的影响

由表4可知,2组肉牛的初始体重、终末体重、平均日增重、干物质采食量及料重比均没有显著差异(P>0.05),但与CON组相比,MVWS组肉牛的平均日增重(P=0.089)和干物质采食量(P=0.075)均有显著升高的趋势。
表4 通风喷雾对肉牛生长性能的影响

Table 4 Effects of mechanical ventilation and water spraying on growth performance of beef cattle

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
初始体重 IBW/kg 417.56 422.87 17.02 0.757
终末体重 FBW/kg 436.37 452.68 16.46 0.330
平均日增重 ADG/(kg/d) 0.72 0.99 0.18 0.089
干物质采食量 DMI/(kg/d) 8.92 9.46 0.29 0.075
料重比 F/G 14.02 10.18 5.41 0.483

2.4 通风喷雾对肉牛营养物质表观消化率的影响

由表5可知,MVWS组与CON组相比各营养物质表观消化率均没有显著差异(P>0.05)。
表5 通风喷雾对肉牛营养物质表观消化率的影响

Table 5 Effects of mechanical ventilation and water spraying on nutrient apparent digestibility of beef cattle%

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
干物质 DM 78.25 79.43 0.01 0.160
粗蛋白质 CP 62.90 61.75 0.02 0.478
粗脂肪 EE 48.14 51.09 0.04 0.409
有机物 OM 66.31 66.75 0.01 0.737
中性洗涤纤维 NDF 60.83 61.15 0.02 0.869
酸性洗涤纤维 ADF 55.15 55.00 0.02 0.943
钙 Ca 35.85 36.58 0.04 0.836
总磷 TP 62.93 62.08 0.02 0.575

2.5 通风喷雾对肉牛瘤胃发酵参数的影响

由表6可知,MVWS组瘤胃液pH极显著高于CON组(P<0.01),丁酸浓度和乙酸/丙酸比值显著高于CON组(P<0.05)。
表6 通风喷雾对肉牛瘤胃发酵参数的影响

Table 6 Effects of mechanical ventilation and water spraying on rumen fermentation parameters of beef cattle

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
pH 6.81B 6.93A 0.04 0.001
氨态氮 NH3-N/(mg/dL) 4.27 4.89 0.51 0.221
乙酸 Acetate/(mmol/L) 40.58 37.84 1.84 0.139
丙酸 Propionate/(mmol/L) 10.60 9.82 0.53 0.143
丁酸 Butyrate/(mmol/L ) 7.14b 7.91a 0.38 0.048
乙酸/丙酸 Acetate/propionate 3.93b 4.20a 0.11 0.012
总挥发性脂肪酸 TVFA/(mmol/L) 60.39 60.55 2.66 0.955

2.6 通风喷雾对肉牛血清生化指标的影响

由表7可知,MVWS组肉牛血清中TCHO、CORT含量和ALT活性极显著低于CON组(P<0.01),TG含量显著低于CON组(P<0.05),HDL含量显著高于CON组(P<0.05)。
表7 通风喷雾对肉牛血清生化指标的影响

Table 7 Effects of mechanical ventilation and water spraying on serum biochemical indexes of beef cattle

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
总胆固醇 TCHO/(mmol/dL) 0.37A 0.30B 0.01 <0.001
甘油三酯 TG/(mmol/L) 0.96a 0.88b 0.03 0.012
高密度脂蛋白 HDL/(mmol/L) 96.28b 101.85a 2.67 0.041
低密度脂蛋白 LDL/(mmol/L) 5.72 5.32 0.24 0.096
谷丙转氨酶 ALT/(ng/mL) 69.40A 58.36B 2.53 <0.001
谷草转氨酶 AST/(ng/mL) 142.78 139.82 7.39 0.690
皮质酮 CORT/(ng/mL) 36.03A 30.42B 1.34 <0.001
三碘甲状腺原氨酸 T3/(nmol/L) 6.35 6.32 0.29 0.924
四碘甲状腺原氨酸 T4/(nmol/L) 63.92 66.29 8.81 0.789

2.7 通风喷雾对肉牛血清抗氧化指标的影响

由表8可知,MVWS组肉牛血清中SOD和GSH-Px活性与T-AOC均极显著高于CON组(P<0.01),MDA含量极显著低于CON组(P<0.01)。
表8 通风喷雾对肉牛血清抗氧化指标的影响

Table 8 Effects of mechanical ventilation and water spraying on serum antioxidant indexes of beef cattle

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
总抗氧化能力 T-AOC/(μmol/mL) 0.29B 0.35A 0.02 0.001
超氧化物歧化酶 SOD/(ng/mL) 4.04B 5.28A 0.31 <0.001
丙二醛 MDA/(nmol/mL) 10.13A 8.85B 0.33 <0.001
谷胱甘肽过氧化物酶 GSH-Px/(ng/mL) 547.72B 636.49A 26.60 0.001

2.8 通风喷雾对肉牛血清免疫指标的影响

由表9可知,MVWS组肉牛血清中IgA含量极显著高于CON组(P<0.01),IgG含量显著高于CON组(P<0.05),而TNF-α、IL-1β和IL-6含量极显著低于CON组(P<0.01),其他指标与CON组相比差异均不显著(P>0.05)。
表9 通风喷雾对肉牛血清免疫指标的影响

Table 9 Effects of mechanical ventilation and water spraying on serum immune indexes of beef cattle

项目
Items		 对照组
CON group		 通风喷雾组
MVWS group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
总蛋白 TP/(mg/mL) 31.91 33.15 0.81 0.130
白蛋白 ALB/(mg/mL) 13.72 14.93 1.01 0.232
免疫球蛋白A IgA/(mg/mL) 2.53B 2.89A 0.11 0.001
免疫球蛋白G IgG/(μg/mL) 5.49b 5.96a 0.22 0.036
肿瘤坏死因子-α TNF-α/(ng/mL) 0.15A 0.13B 0.01 <0.001
白细胞介素-1β IL-1β/(ng/mL) 0.40A 0.27B 0.01 <0.001
白细胞介素-2 IL-2/(ng/mL) 1.03 0.98 0.04 0.264
白细胞介素-6 IL-6/(ng/mL) 0.16A 0.14B 0.01 0.001

3 讨论

3.1 通风喷雾对肉牛生理指标的影响

在畜牧生产中,直肠温度和呼吸频率被认为是衡量热应激程度的重要指标。当环境温度过高时,肉牛将通过提高呼吸频率来增加机体[13]。李建国等[14]研究表明,夏季高温环境使牛的呼吸频率和直肠温度显著提高,相较于春、秋季,直肠温度和呼吸频率平均提高0.87 ℃和19次/min。蒲启建等[15]研究表明,西杂牛、地方黄牛和犏牛发生热应激后的直肠温度较发生前分别升高了1.15%、0.84%和1.98%。Chen等[16]研究发现,与不做任何处理相比,使用不同流速的喷头对奶牛进行喷淋都不同程度地降低了奶牛的呼吸频率。丁露雨等[17]研究表明,夏季使用喷雾和风机处理可以显著降低西杂牛的呼吸频率和直肠温度。本试验中,与CON组相比,MVWS组肉牛呼吸频率和直肠温度极显著降低,分别降低了16.4次/min和0.2 ℃,这说明在牛舍内添加通风喷雾装置可以有效缓解西杂肉牛的热应激现象,降低肉牛的呼吸频率和直肠温度,减少心肺负荷及肺部疾病的发生。吴武平[18]和李川[19]研究发现,通风喷雾系统对锦江黄牛的直肠温度没有显著影响,这与本试验研究结果相反,这可能是因为试验肉牛的品种不同,耐热性存在差异,锦江黄牛在炎热环境中能更好的调节自身体温的恒定。

3.2 通风喷雾对肉牛生长性能及营养物质表观消化率的影响

肉牛在遭受热应激后,干物质采食量及饲料利用率均出现下降的情况,进而影响了肉牛的生长速度,在极端情况下肉牛甚至可能出现负增长现象[20]。本试验结果显示,MVWS组肉牛干物质采食量仅比CON组高6.05%,平均日增重高37.5%,与Gao等[21]的研究结果相似,通风喷雾处理虽然降低了肉牛的呼吸频率和直肠温度,但对于干物质采食量的影响却没有显著差异,可能是因为试验中通风喷雾装置的运行方式和类型需要进一步改善。
营养物质表观消化率是评价家畜消化性能的重要指标,反映了其对饲粮中营养物质的消化吸收效率。王超[22]研究表明,在不同温度环境下,对照组羔羊(温度为21.5 ℃,相对湿度为60%)相较于热应激组羔羊(温度为33.5 ℃,相对湿度为60%)对于CP、EE、NDF、ADF和Ca的消化率都有显著升高,其中NDF、EE和Ca的消化率变化最为明显,而CP和ADF的消化率提高幅度较小。本试验中,2组肉牛的各营养物质表观消化率均差异不显著,与CON组相比,MVWS组只有NDF、EE和Ca的表观消化率有轻微的提升,这可能是因为通风喷雾装置虽缓解了肉牛热应激状况,但降温效果还未达到理想状态,并不能根本上缓解热应激对肉牛的影响。

3.3 通风喷雾对肉牛瘤胃发酵参数的影响

瘤胃液pH是反映应瘤胃内环境是否稳定的基本指标,VFA是瘤胃微生物发酵饲粮中的碳水化合物产生的,是反刍动物的主要能量来源[23]。热应激条件下反刍动物瘤胃液pH和VFA浓度变化不尽相同。Mishra等[24]研究发现,高温环境降低了奶牛的瘤胃液pH。Gao等[21]研究发现,与热应激组相比,添加冷却降温装置对于奶牛瘤胃液pH没有产生显著影响,但在环境THI最高的第2周,热应激组奶牛瘤胃液丙酸、戊酸和VFA浓度显著高于冷却降温组。本试验中,CON组肉牛瘤胃液pH极显著低于MVWS组,原因可能是炎热环境增强了肉牛的呼吸作用,血液中二氧化碳含量降低,减少了碳酸的生成,使得瘤胃液pH降低,而MVWS组牛舍中的通风喷雾系统降低了肉牛呼吸频率,进而缓解了肉牛瘤胃液pH的下降。温雅俐等[25]研究发现,热应激可以使泌乳前期、中期和后期奶牛瘤胃液中乙酸/丙酸比值显著提高,乙酸与丙酸浓度呈下降趋势。本试验中,与MVWS组相比,CON组瘤胃液中乙酸、丙酸浓度在一定程度上升高,乙酸/丙酸比值则显著降低。不同研究出现不同结果可能是因为瘤胃液中VFA的产量和组成与饲粮结构密切相关,饲粮的种类、比例和粗纤维含量等因素都直接影响瘤胃内微生物的发酵代谢过程[26]。有研究报道,在使用高能量饲粮进行饲喂时,肉牛瘤胃液中乙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸浓度和乙酸/丙酸比值均下降,而使用低能量饲粮进行饲喂则导致这些参数上升[27]。

3.4 通风喷雾对肉牛血清生化指标的影响

血清生化指标的变化可以反映肉牛营养代谢和机体健康状态[28]。血清中ALT、AST活性可以反映动物肝脏功能和健康状况,当肝细胞受到损伤或炎症时,ALT和AST会释放到血液中引起机体一系列的病理反应[29]。刘庆华等[30]研究认为,荷斯坦奶牛和娟荷奶牛夏季与冬季相比,在夏季环境下细胞受到损伤,细胞膜的通透性增大,血清中ALT活性显著升高。本试验通过添加风机和喷雾装置改善夏季牛舍环境,MVWS组肉牛血清中ALT活性极显著降低,说明减少了肉牛肝细胞的损伤或死亡,降低了炎热环境下肉牛肝脏问题和其他疾病发生的风险。热应激在降低动物生长性能的同时,也会影响其体脂的代谢水平。HDL具有抗炎、抗氧化的功能,并且在胆固醇反向转运和动脉粥样硬化的保护作用中发挥着重要的作用,因此被称为“好胆固醇”[31]。与之相反,LDL被认为是“坏胆固醇”,具有与HDL相反的作用[32]。研究发现,热应激可以增加试验动物血清中TG和TCHO的含量[33-34]。本试验发现,通过引入风机和喷雾装置来改善外部环境条件,可以显著或极显著降低肉牛血清中TG和TCHO的含量,缓解肉牛脂质代谢紊乱,减少能量消耗的增加和脂肪动员的增强。此外,牛舍中增加风机和喷雾装置显著提高了肉牛血清中HDL含量,降低了LDL含量,促进肉牛体内脂质的正常代谢,从而对其健康和生长产生积极影响。

3.5 通风喷雾对肉牛血清抗氧化指标的影响

长时间的热应激可能会打破机体内抗氧化系统的平衡,加速细胞新陈代谢,导致活性氧自由基(ROS)积累,这些ROS与细胞内的分子结构相互作用,造成蛋白质、核酸和脂质等生物分子的氧化损伤,最终导致机体组织受损并引发疾病[35]。T-AOC是评估生物体内全部抗氧化防御系统能力的指标。GSH-Px和SOD是机体内重要的抗氧化酶,它们的活性降低意味着机体缺乏足够的能力来清除ROS。MDA是脂质过氧化的产物,其含量的上升暗示了脂质过氧化反应在热应激期间加剧,导致细胞膜结构和功能受损。相关研究表明,热应激时期动物血清中SOD和GSH-Px活性与T-AOC、均显著低于非应激期,MDA含量显著上升[36-37]。本试验中,MVWS组肉牛血清中SOD和GSH-Px活性与T-AOC极显著高于CON组,MDA含量极显著低于CON组,说明通风喷雾在改善炎热环境的同时,使肉牛机体的抗氧化能力增强,抗氧化防御系统能有效地应对所产生的ROS,降低了疾病发生的风险。

3.6 通风喷雾对肉牛血清免疫指标的影响

在热应激条件下,机体会释放CORT,同时伴随着IL-6、IL-10和IL-1β和可溶性TNF-α受体的上调来抵御炎症损伤并调节免疫反应[38]。免疫球蛋白是免疫系统最重要的防御工具之一,能够识别和抵御外来病原体,保护机体免受感染和疾病的危害[39]。陈浩等[37]研究发现,热应激会造成放牧肉牛血清中IgA、IgG、IgM、IL-2含量显著下降,IL-6含量显著上升。彭孝坤等[40]研究发现,在山羊发生热应激时,其血清中IgA含量显著降低。本试验中,MVWS组肉牛血清中CORT、IL-6、IL-1β、TNF-α含量极显著低于CON组,IgA、IgG含量显著或极显著高于CON组,这说明在牛舍中使用风机和喷雾装置对遭受热应激的肉牛可以提高其机体内抗体的产生,缓解炎症损伤,增强免疫功能。

4 结论

在牛舍中进行通风喷雾可以降低热应激肉牛的直肠温度和呼吸频率,提高血清中免疫球蛋白含量和机体抗氧化能力,减少体内自由基积累,从而缓解热应激对肉牛生理功能产生的负面影响。

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