夏季肉牛舍喷雾系统的环境评价
夏季肉牛舍喷雾系统的环境评价姓名姚望[20200510204239]
摘要：南方夏季多高温，肉牛受到的较大的热应激。为了缓解这一现象，该试验采用喷雾联合悬挂式风机的降温措施对两种品种肉牛降温效果进行了评估。试验对象为12月龄西门塔尔牛以及4月龄锦江黄牛。评定了环境指标、生理指标、福利状况等。结果表明：处理舍相对外界温度降低2.6℃（P<0.01），比对照组体感温度降低1.28℃，CO2浓度降低91ppm（P<0.05）,NH3浓度降低1ppm（P<0.05）；直肠温度降低0.3℃（P<0.01）℃；对西门塔尔牛，呼吸速率降低16次/min（P<0.01），皮温降低1.09℃（P<0.01）；对于锦江黄牛，呼吸速率降低4次/min（P<0.05），皮温降低2℃（P<0.01）；肉牛行为方面，试验组1h内站立时间比对照组少14min（P<0.01）,一次反刍持续时间比对照组多6min（P<0.01）。
关键字：喷雾；风机；降温；肉牛
Effects of spraying cooling system for environment of beef cattle shed in the summer
Student majoring in animal science of technology YAO wang
Tutor YAN Peishi
Abstract: The south of China in summer is heat, cattle suffered greater heat stress. In order to alleviate this phenomenon, the test studied the effect of spraying combine with fans for different varieties of cattle . Test subjects was 12 months old Simmental Cattle and and 4 month old Jinjiang Yellow Cattle . Data of evaluation index such as the environmental indicators, physiological indicators, welfare status. The results showed that: the average air temperature was lower than outside temperature by 2.6 ℃(P <0.01). Compared with the control barn, the temperature-humidity-velocity index was lower by 1.28℃, CO2 concentration was lower by 91ppm (P <0.05), NH4 concentration was low by 1ppm (P <0.05); rectal temperature was lowered by 0.3 ℃ (P <0.01) ℃; For the Simmental Cattle, cooling by fans combined with spraying can reduce its respiration rate and skin temperature by 16 times / min (P <0.01) and 1.09 ℃ (P <0.01); for JingJiang Yellow Cattle, cooling by fans combined with spraying can reduce its respiration rate and skin temperature by 4 times / min (P <0.05) and 2 ℃ (P <0.01); For behavior of cattle, the duration of stanging in one hour and first a rumination afer feeding for experimental group was lower by 14min(P <0.01) and more 6min (P <0.01) than the control group .
引言：肉牛耐寒不耐热[1]。我国南方夏季长期处于高温高湿的气候，同时肉牛采食量大且饲粮中粗纤维含量高，以致热增耗大，在反刍过程中瘤胃发酵产生大量的热量[2]。这都使夏季肉牛热应激问题十分突出。而然，最近几十年里，大多数有关牛的热应激研究都集中在奶牛上，肉牛热应激的研究几乎处于空白状态。降温措施也主要包括湿帘-风机系统、喷淋-风机系统等。研究表明，夏季高温时，牛舍通过湿帘和风机系统可降低舍内温度 7℃[3]。放牧情况下，喷淋可以降低奶牛60%的呼吸频率和 0.5℃的体温[4]。直接喷淋会导致地面过于潮湿的问题，不利于肉牛躺卧。本实验采用较大颗粒的细雾结合风机进行降温，并相比之前的研究适度增加了风机的角度，通过牛舍环境指标与肉牛生理指标反映降温效果。
1 材料与方法
1.1 试验牛舍与试验动物
本试验在2013年7-8月在江西省宜春市国家肉牛体系高安试验站进行。该地区7、8 月份全月 THI 皆在 78以上。试验牛舍为东西走向，总长56 m。牛舍内南北两侧各13个栏，每个栏长4m，宽3.4m，高1.4m，每栏饲养3头12月龄西门达尔牛或者5头4月龄锦江牛肉牛，栓系饲养。试验在试验舍以及对照舍分别选取10头生长状况相近的12月龄西门达尔牛以及10头四月龄锦江牛肉牛，所选试验动物均为未阉割的公牛。试验在肉牛舍正常养殖情况下进行，饲料配方、饲喂量和管理措施等遵循试验站原始方式，不做任何改变。
1.2设备及其参数
牛舍内南北各3个风扇，间隔16m，风机倾斜角度大约为21度（风机与垂直面夹角）,风扇半径0.4m，安装距离地面2.1m，风量330m3/min。风机运行时间09:00-18:00。喷雾系统喷头的雾滴直径为 80 μm，流量0.22 L/min。喷雾主管道高2.1 m，距颈枷 0.7 m，首端喷头距墙 0.5 m，两喷头间距 1 m，共 112 个喷头。主机型号为WR7.5HP，系统压力为 35 kg/cm，过滤精度为 50 μm。每次喷雾进行5min，间隔3min，运行时间为09:00-18:00。
1.3试验方法
1.3.1 环境指标参数 本试验涉及的环境指标参数主要包括干球温度、湿球温度、纵向风速、NH3以CO2等气体浓度。干球温度以及湿球温度采用天津气象厂DHM2型机械通风干湿表dhm2测量舍内五个点温度以及舍外温度，距离地面1.5米，分别测定10:00、14:00、18:00的舍内外干湿度。纵向风速用风速计测量，方法地点同干湿度测量，每个点分别测量0.5m、1m高度风速。NH3以CO2等气体浓度测量采用红外气体采集器，每个舍选取12个点，每个点在0.5m以及1m高度各测量4次气体浓度，测量时间分别为9:00、11:00、15:00、17:00。
1.3.2体感温度 体感温度是根据温度、湿度和风速评价环境综合温度的指标，它反映着动物在环境中的舒适程度，牛的 THVI 计算公式为[5]
THVI=(0.35×td+0.65×tw)×V-0.058
式中，td表示干球温度，℃；tw表示湿球温度，℃；V表示风速，m/s。
通过温度、湿度、风速综合评价喷雾风机效果的影响。
1.3.3生理指标测定 试验中测定的肉牛的生理指标主要包括直肠温度（rectal temperature，Tr）以及呼吸速率（respiration rate，RR）。研究表明，测定10头正常牛的体温，如果由于7头体温超过39.4℃，可以认为肉牛已经开始处于热应激状态；如果有7头以上的肉牛体温超过40℃，表明肉牛处于严重的热应激状态[6]；如果7头呼吸频率超过80次/min，表明肉牛已经开始处于热应激状态；如果7头肉牛呼吸频率高于85次/min，表明肉牛处于严重的热应激状态。我们采用兽用温度计插入肛门中5分钟测定肉牛直肠温度，采用人工秒表测定1min肉牛侧腹起伏次数。测定时间分别是10:00、14:00、18:00。
1.3.4 皮温测定 利用红外热像仪测定肉牛的皮温。选定躯干上前部、躯干上后部、躯干下后部、躯干下前部、四肢上前部、四肢下前部、四肢上后部、四肢下后部、耳部、颈部10个部位，每个部位拍摄4次红外照片，通过数据处理分析肉牛各个部位皮温大小。测定时间为16：00。
1.3.5行为观察 处理组与对照组分别选取两个品种的肉牛5头，观15:00-16:00时间段内肉牛站立与俯卧情况，并详细记录时间；同样的实验对象观察16：00喂食后第一次反刍持续时间，并记录时间。
1.3.6 数据分析 试验数据采用 SPSS 20.0 统计软件分析。数据结果以“平均值±标准差”的形式表示。
2 结果与分析
2.1喷雾对舍内温度与湿度的影响
试验期牛舍外日平均环境温度为（37.85±2.8）℃。喷雾冷风处理后，处理舍日平均温度为（35.17 ±1.5）℃，对照舍日平均温度为（36.05±1.8）℃，处理舍相对外界温度降低2.6℃，差异显著（P<0.01）。处理舍10：00舍内日均温度为（34.78±1.1）℃，对照舍为（35.55±1.0）℃；处理舍14:00舍内日均温度（36.06±1.7）℃，对照舍为（37.22±1.68）℃；处理舍18:00舍内日均温度（35.66±1.4）℃，对照舍为（35.31±1.9）℃。图1a,b,c图为不同时间点舍内温度变化趋势，图2为处理组与实验组日平均温度对比。
a 试验组与对照组一周内10：00温度变化趋势
b 试验组与对照组一周内14：00温度变化趋势
c 试验组与对照组一周内18：00温度变化趋势
图 1 处理舍与对照舍不同时间点一周内温度变化趋势
Fig.1 The temperature trend of treatment and control homes homes at different time points during the week
图 2 试验组与对照组同一时间点日平均温度比较
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
Fig.2 The average temperature of experimental group and the control group at the same time point daily
喷雾冷风处理后，处理舍日平均湿度为（77.5 ±2.74）℃，对照舍日平均湿度为（74.6±4.24）℃。处理后，牛舍相对湿度有一定升高，但牛舍相对湿度基本能控制在80%以下，不会对牛造成过大的应激。表1为一周内各个时间点湿度分布。
表1 一周内各个时间点湿度分布
Table 3 Each time point humidity distribution within a week
时间10:0014:0016:00
试验组(%)79 80 78 78 78 7479 78 77 75 75 82 7869 78 80 77 78 77 80
对照组(%)77 75 78 74 79 6778 74 76 70 70 80 67 67 77 79 73 77 78 76
2.2喷雾对舍内有害气体的影响
喷雾风机处理后，试验舍的CO2 平均浓度为（492.61±102）ppm，对照组CO2 平均浓度为（573.34±462.4）ppm，处理过后舍内CO2 浓度显著降低（P<0.05）。同样，试验舍NH4 平均浓度为（11.93±1.64）ppm，对照组浓度为（12.94±1.9），试验组与对照组差异极其显著(P<0.01)。另外，试验舍CO平均浓度为(6.23±1.64)ppm，对照舍为(6.59±1.99)ppm。喷雾风机设备的使用，一方面增加舍内气体流通，降低有害气体浓度；另一方面喷雾有效的吸收了极易溶于水的有害气体如氨气，起到稀释作用。图3为试验舍与对照舍有害气体浓度比较。
表2 日平均有害气体浓度
Table 2 The average concentration of harmful gases
气体（ppm） CO2 NH4 CO
实验组 492.61±102 * 11.93±1.64 ** 6.23±1.64
对照组 573.34±462.4 12.94±1.9 6.59±1.99
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
2.3 喷雾对体感温度的影响
喷雾风机通过改变温湿度以及风速，综合改变牛的体感温度。试验舍日平均体感温度为（33.77±0.95）℃，对照舍为（35.15±1.11）℃；10：00试验舍平均体感温度为（33.73±1.14）℃，对照舍为34.57+0.95；14:00试验舍平均体感温度（34.73±1.91）℃，对照舍为（36.39±1.84）℃。试验组与对照组差异不是很大，有可能是风速可变因素比较大，而试验时测量重复过少，导致风速测量值不具有代表性，体感温度就不是很准确。综合看来，处理舍体感温度普遍低于对照舍。图3是一周内试验舍以及对照舍体感温度变化趋势。
图3：试验舍与对照舍平均体感温度变化趋势
Fig.3 Test homes and control homes average apparent temperature trends
2.4喷雾对生理指标的影响
图4、5为一周内西门塔尔牛与锦江黄牛直肠温度变化趋势。西门塔尔牛与锦江黄牛试验组平均直肠温度比对照组低0.3℃，且具有显著差异（P<0.01）。试喷雾处理后，总体来看，西门塔尔牛呼吸速率降低16次/min,锦江黄牛呼吸速率降低4次/min。图6、7为西门塔尔牛与锦江黄牛试验组、对照组同一时刻呼吸速率对比，发现西门塔尔牛10：00与14:00以及锦江黄牛10:00试验组与对照组呼吸速率差异显著。
图4 西门塔尔牛一周直肠温度变化趋势
Fig.4 Simmental Cattle one week rectal temperature trends
图5 锦江黄牛一周直肠温度变化趋势
Fig 5 Jinjiang Yellow Cattle one week cattle rectal temperature trends
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
图6 不同时刻西门塔尔牛呼吸速率试验组与对照组对比
Fig 5 Comparing different moments Simmental Cattl respiration for test group and the control group
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
图7 不同时刻锦江黄牛呼吸速率试验组与对照组对比
Fig 7 Comparing different moments JinJiang Yellow Cattle for respiration test group and the control group
2.5喷雾对表皮温度的影响
利用红外热像仪测得试验组西门塔尔牛平均日皮温是（36.84±1.08）℃，对照组是（37.93±1.12）℃，试验组与对照组差异显著（P<0.05）℃,锦江黄牛试验组平均日皮温是（36.03±1.03）℃，对照组为（38.02±0.76）℃，试验组降低了2℃，差异极其显著（P<0.01）。取肉牛的躯干上前部、躯干上后部、四肢前部、耳部等10个部位作为测量点，分别对比试验组与对照组，分析降温效果最明显的部位，因为大多数试验组与对照组都差异极其显著，所以从以试验组与对照组均值差值为参考值。表3为各个部位试验组与对照组平均皮温，从差值看出颈部降温幅度最大。
表3 锦江黄牛各个部位平均皮温
Table 3 JinJiang Yellow Cattle all parts of the average skin temperature
躯干上前部躯干上后部躯干下前部躯干下后部四肢上前部四肢上后部四肢下前部四肢下后部颈部耳部
试验36.09**36.03**36.14**36.35**35.81**36.26*35.71*35.96*35.63**36.03**
对照38.4838.6138.238.3137.4937.5637.537.2838.3238.47
差值2.392.582.061.961.681.31.791.322.692.44
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
2.6喷雾对肉牛行为的影响
肉牛的行为变化是对环境适应度最直接的表现。通过观察以及记录，试验组平均每天14:00-15:00中站立时间为（25±6.32）min，对照组平均为（39.3±7.64）min，差异极其显著（P<0.01）。试验组平均每头每天一次反刍持续时间(25.33±2.94)min,而对照组为(19.66±2.3)min,差异极其显著（P<0.01）。喷雾系统降低地面温度，使肉牛更愿意俯卧，减少站立走动产热，也间接说明地面的潮湿程度没有超过肉牛承受范围，而对照组地面温度比较高，肉牛更愿意选择站立；反刍持续时间间接反映肉牛的食欲，处于舒适的外界环境有利于增加肉牛的食欲。图8为六天内平均每天每头牛14:00-15:00期间站立时间变化趋势图，图9为六天内平均每天每头牛16:00喂食后第一次反刍持续时间变化趋势图。
图8 14:00-15:00期间站立时间变化趋势
Fig 8 14:00-15:00 standing time trends
图9 16:00喂食后第一次反刍持续时间变化趋势
Fig 9 16:00 the duration of first ruminants after feeding
3讨论
3.1 喷雾对环境温度的影响
温热环境包括温度、湿度、气流、热辐射四个方面，其中温度是影响肉牛健康以及肉产品生产的最重要的因素。为了降低夏季牛舍温度，国内外学者都对开放式牛舍的喷雾风机系统进行尝试。张良银[7]2001年试验表明采用通风、喷雾降低牛舍干球温度约为3.75℃；丁露雨[8]2013年研究了喷雾冷风机可以有效降低 10:00～19:00 的舍内温度 2.1℃。本实验相比与照组，喷雾冷风机处理的试验组降低舍温度幅度不大，其原因一是可能因为实验地点温度过高（舍外14:00温度普遍高于40℃），超过喷雾冷风机可控范围；二是喷雾冷风机对高温地区半开放牛舍降低空气温度效果不佳。
3.2喷雾对直肠温度以及呼吸速率的影响
很多实验表明，降低呼吸速率可以有效的缓解热应激[9]。郭永立[10]2009年试验表明采用喷雾冷风机每分钟可减少10次的呼吸次数。直肠温度也可以体现肉牛深部体温的状况。本实验中西门塔尔牛与锦江黄牛试验组相比对照组直肠温度降低0.3℃，差异极其显著(P<0.01)。相比12月龄西门塔尔牛，试验组4月龄锦江黄牛呼吸速率10:00与14:00都显著降低。其原因可能是由于年龄较小的锦江黄牛生长所需要较多的营养，代谢较快产热较快，降温措施对其产生的效果更为明显。
3.3喷雾对皮温的影响
南方夏季外界温度过高，显热散热效果已然很不显著。通过喷雾风机降低皮温，有利于缓解肉牛热应激。一方面通过喷水雾到皮肤上吸收热量，另一方面通过吹风提高空气流动速度，增加蒸发效率，有利于潜热散热。本试验对试验组以及对照组十个部位皮温进行比较，发现喷雾冷风机处理后皮温都显著降低了，说明喷雾冷风机对降低皮温的效果是十分明显的，其中颈部皮温降低幅度最大，这个结果可以做为喷雾冷风机作用部位的参考。
3.4喷雾对肉牛行为的影响
动物的行为是动物感受最直接的表现。研究表明，高产奶牛的热应激中会导致反刍次数减少[11]，同时，高产奶牛会增加它们站立的时间。通过不躺卧在经过太阳照射的混凝土地面以免吸收热量来降低自己的体温[12]。本试验将肉牛行为作为喷雾冷风机效果的评价标准，符合家畜福利的要求。通过肉牛站立时间以及反刍持续时间的对比，试验组拥有更多的俯卧时间，得到更多的休息，减少散热，地面潮湿程度也在肉牛可承受范围内，并且有较为正常的食欲维持其生长生产。总体来说，试验组福利状况优于对照组。
4结论
在南方高温地区，喷雾冷风机系统对降低半开放式牛舍环境温度效果不是很明显，但能显著降低舍内CO2 以及NH3等有害气体的浓度。对于肉牛本身，喷雾冷风机的效果是十分明显的，显著降低4月龄锦江黄牛皮温2℃，显著降低12月龄西门塔尔牛呼吸速率16次/min ,包括西门塔尔牛与锦江黄牛直肠温度也显著降低了0.3℃。喷雾冷风机对提高家畜福利也起着一定作用。落实到肉牛本身，喷雾冷风机对降低夏季肉牛的热应激有着十分积极的意义。
致谢
最后，特别感谢父母多年来对我的养育、支持。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力;他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。
本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。
参考文献：
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引言1
1 材料与方法1
1.1 实验牛舍与试验动物2
1.2 设备及其参数2
1.3 试验方法2
1.3.1 环境参数指标2
1.3.2 体感温度2
1.3.3 生理指标测定2
1.3.4 皮温测定2
1.3.5 行为观察2
1.3.6 数据分析3
2 结果与分析3
2.1 喷雾对舍内温度与湿度的影响3
2.2 喷雾对舍内有害气体的影响4
2.3 喷雾对体感温度的影响5
2.4 喷雾对生理指标的影响6
2.5 喷雾对皮温的影响7
2.6 喷雾对行为变化的影响7
3 讨论 8
3.1 喷雾对环境温度的影响8
3.2 喷雾对直肠温度以及呼吸速率的影响8
3.3 喷雾对皮温的影响8
3.4 喷雾对肉牛行为的影响9
4 结论 9
致谢9
参考文献10
夏季肉牛舍喷雾系统的环境评价
引言
摘要：南方夏季多高温，肉牛受到的较大的热应激。为了缓解这一现象，该试验采用喷雾联合悬挂式风机的降温措施对两种品种肉牛降温效果进行了评估。试验对象为12月龄西门塔尔牛以及4月龄锦江黄牛。评定了环境指标、生理指标、福利状况等。结果表明：处理舍相对外界温度降低2.6℃（P<0.01），比对照组体感温度降低1.28℃，CO2浓度降低91ppm（P<0.05）,NH3浓度降低1ppm（P<0.05）；直肠温度降低0.3℃（P<0.01）℃；对西门塔尔牛，呼吸速率降低16次/min（P<0.01），皮温降低1.09℃（P<0.01）；对于锦江黄牛，呼吸速率降低4次/min（P<0.05），皮温降低2℃（P<0.01）；肉牛行为方面，试验组1h内站立时间比对照组少14min（P<0.01）,一次反刍持续时间比对照组多6min（P<0.01）。
关键字：喷雾；风机；降温；肉牛
Effects of spraying cooling system for environment of beef cattle shed in the summer
Student majoring in animal science of technology YAO wang
Tutor YAN Peishi
Abstract: The south of China in summer is heat, cattle suffered greater heat stress. In order to alleviate this phenomenon, the test studied the effect of spraying combine with fans for different varieties of cattle . Test subjects was 12 months old Simmental Cattle and and 4 month old Jinjiang Yellow Cattle . Data of evaluation index such as the environmental indicators, physiological indicators, welfare status. The results showed that: the average air temperature was lower than outside temperature by 2.6 ℃(P <0.01). Compared with the control barn, the temperature-humidity-velocity index was lower by 1.28℃, CO2 concentration was lower by 91ppm (P <0.05), NH4 concentration was low by 1ppm (P <0.05); rectal temperature was lowered by 0.3 ℃ (P <0.01) ℃; For the Simmental Cattle, cooling by fans combined with spraying can reduce its respiration rate and skin temperature by 16 times / min (P <0.01) and 1.09 ℃ (P <0.01); for JingJiang Yellow Cattle, cooling by fans combined with spraying can reduce its respiration rate and skin temperature by 4 times / min (P <0.05) and 2 ℃ (P <0.01); For behavior of cattle, the duration of stanging in one hour and first a rumination afer feeding for experimental group was lower by 14min(P <0.01) and more 6min (P <0.01) than the control group .
引言：肉牛耐寒不耐热[1]。我国南方夏季长期处于高温高湿的气候，同时肉牛采食量大且饲粮中粗纤维含量高，以致热增耗大，在反刍过程中瘤胃发酵产生大量的热量[2]。这都使夏季肉牛热应激问题十分突出。而然，最近几十年里，大多数有关牛的热应激研究都集中在奶牛上，肉牛热应激的研究几乎处于空白状态。降温措施也主要包括湿帘-风机系统、喷淋-风机系统等。研究表明，夏季高温时，牛舍通过湿帘和风机系统可降低舍内温度 7℃[3]。放牧情况下，喷淋可以降低奶牛60%的呼吸频率和 0.5℃的体温[4]。直接喷淋会导致地面过于潮湿的问题，不利于肉牛躺卧。本实验采用较大颗粒的细雾结合风机进行降温，并相比之前的研究适度增加了风机的角度，通过牛舍环境指标与肉牛生理指标反映降温效果。
1 材料与方法
1.1 试验牛舍与试验动物
本试验在2013年7-8月在江西省宜春市国家肉牛体系高安试验站进行。该地区7、8 月份全月 THI 皆在 78以上。试验牛舍为东西走向，总长56 m。牛舍内南北两侧各13个栏，每个栏长4m，宽3.4m，高1.4m，每栏饲养3头12月龄西门达尔牛或者5头4月龄锦江牛肉牛，栓系饲养。试验在试验舍以及对照舍分别选取10头生长状况相近的12月龄西门达尔牛以及10头四月龄锦江牛肉牛，所选试验动物均为未阉割的公牛。试验在肉牛舍正常养殖情况下进行，饲料配方、饲喂量和管理措施等遵循试验站原始方式，不做任何改变。
1.2设备及其参数
牛舍内南北各3个风扇，间隔16m，风机倾斜角度大约为21度（风机与垂直面夹角）,风扇半径0.4m，安装距离地面2.1m，风量330m3/min。风机运行时间09:00-18:00。喷雾系统喷头的雾滴直径为 80 μm，流量0.22 L/min。喷雾主管道高2.1 m，距颈枷 0.7 m，首端喷头距墙 0.5 m，两喷头间距 1 m，共 112 个喷头。主机型号为WR7.5HP，系统压力为 35 kg/cm，过滤精度为 50 μm。每次喷雾进行5min，间隔3min，运行时间为09:00-18:00。
1.3试验方法
1.3.1 环境指标参数 本试验涉及的环境指标参数主要包括干球温度、湿球温度、纵向风速、NH3以CO2等气体浓度。干球温度以及湿球温度采用天津气象厂DHM2型机械通风干湿表dhm2测量舍内五个点温度以及舍外温度，距离地面1.5米，分别测定10:00、14:00、18:00的舍内外干湿度。纵向风速用风速计测量，方法地点同干湿度测量，每个点分别测量0.5m、1m高度风速。NH3以CO2等气体浓度测量采用红外气体采集器，每个舍选取12个点，每个点在0.5m以及1m高度各测量4次气体浓度，测量时间分别为9:00、11:00、15:00、17:00。
1.3.2体感温度 体感温度是根据温度、湿度和风速评价环境综合温度的指标，它反映着动物在环境中的舒适程度，牛的 THVI 计算公式为[5]
THVI=(0.35×td+0.65×tw)×V-0.058
式中，td表示干球温度，℃；tw表示湿球温度，℃；V表示风速，m/s。
通过温度、湿度、风速综合评价喷雾风机效果的影响。
1.3.3生理指标测定 试验中测定的肉牛的生理指标主要包括直肠温度（rectal temperature，Tr）以及呼吸速率（respiration rate，RR）。研究表明，测定10头正常牛的体温，如果由于7头体温超过39.4℃，可以认为肉牛已经开始处于热应激状态；如果有7头以上的肉牛体温超过40℃，表明肉牛处于严重的热应激状态[6]；如果7头呼吸频率超过80次/min，表明肉牛已经开始处于热应激状态；如果7头肉牛呼吸频率高于85次/min，表明肉牛处于严重的热应激状态。我们采用兽用温度计插入肛门中5分钟测定肉牛直肠温度，采用人工秒表测定1min肉牛侧腹起伏次数。测定时间分别是10:00、14:00、18:00。
1.3.4 皮温测定 利用红外热像仪测定肉牛的皮温。选定躯干上前部、躯干上后部、躯干下后部、躯干下前部、四肢上前部、四肢下前部、四肢上后部、四肢下后部、耳部、颈部10个部位，每个部位拍摄4次红外照片，通过数据处理分析肉牛各个部位皮温大小。测定时间为16：00。
1.3.5行为观察 处理组与对照组分别选取两个品种的肉牛5头，观15:00-16:00时间段内肉牛站立与俯卧情况，并详细记录时间；同样的实验对象观察16：00喂食后第一次反刍持续时间，并记录时间。
1.3.6 数据分析 试验数据采用 SPSS 20.0 统计软件分析。数据结果以“平均值±标准差”的形式表示。
2 结果与分析
2.1喷雾对舍内温度与湿度的影响
试验期牛舍外日平均环境温度为（37.85±2.8）℃。喷雾冷风处理后，处理舍日平均温度为（35.17 ±1.5）℃，对照舍日平均温度为（36.05±1.8）℃，处理舍相对外界温度降低2.6℃，差异显著（P<0.01）。处理舍10：00舍内日均温度为（34.78±1.1）℃，对照舍为（35.55±1.0）℃；处理舍14:00舍内日均温度（36.06±1.7）℃，对照舍为（37.22±1.68）℃；处理舍18:00舍内日均温度（35.66±1.4）℃，对照舍为（35.31±1.9）℃。图1a,b,c图为不同时间点舍内温度变化趋势，图2为处理组与实验组日平均温度对比。
a 试验组与对照组一周内10：00温度变化趋势
b 试验组与对照组一周内14：00温度变化趋势
c 试验组与对照组一周内18：00温度变化趋势
图 1 处理舍与对照舍不同时间点一周内温度变化趋势
Fig.1 The temperature trend of treatment and control homes homes at different time points during the week
图 2 试验组与对照组同一时间点日平均温度比较
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
Fig.2 The average temperature of experimental group and the control group at the same time point daily
喷雾冷风处理后，处理舍日平均湿度为（77.5 ±2.74）℃，对照舍日平均湿度为（74.6±4.24）℃。处理后，牛舍相对湿度有一定升高，但牛舍相对湿度基本能控制在80%以下，不会对牛造成过大的应激。表1为一周内各个时间点湿度分布。
表1 一周内各个时间点湿度分布
Table 3 Each time point humidity distribution within a week
时间10:0014:0016:00
试验组(%)79 80 78 78 78 7479 78 77 75 75 82 7869 78 80 77 78 77 80
对照组(%)77 75 78 74 79 6778 74 76 70 70 80 67 67 77 79 73 77 78 76
2.2喷雾对舍内有害气体的影响
喷雾风机处理后，试验舍的CO2 平均浓度为（492.61±102）ppm，对照组CO2 平均浓度为（573.34±462.4）ppm，处理过后舍内CO2 浓度显著降低（P<0.05）。同样，试验舍NH4 平均浓度为（11.93±1.64）ppm，对照组浓度为（12.94±1.9），试验组与对照组差异极其显著(P<0.01)。另外，试验舍CO平均浓度为(6.23±1.64)ppm，对照舍为(6.59±1.99)ppm。喷雾风机设备的使用，一方面增加舍内气体流通，降低有害气体浓度；另一方面喷雾有效的吸收了极易溶于水的有害气体如氨气，起到稀释作用。图3为试验舍与对照舍有害气体浓度比较。
表2 日平均有害气体浓度
Table 2 The average concentration of harmful gases
气体（ppm） CO2 NH4 CO
实验组 492.61±102 * 11.93±1.64 ** 6.23±1.64
对照组 573.34±462.4 12.94±1.9 6.59±1.99
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
2.3 喷雾对体感温度的影响
喷雾风机通过改变温湿度以及风速，综合改变牛的体感温度。试验舍日平均体感温度为（33.77±0.95）℃，对照舍为（35.15±1.11）℃；10：00试验舍平均体感温度为（33.73±1.14）℃，对照舍为34.57+0.95；14:00试验舍平均体感温度（34.73±1.91）℃，对照舍为（36.39±1.84）℃。试验组与对照组差异不是很大，有可能是风速可变因素比较大，而试验时测量重复过少，导致风速测量值不具有代表性，体感温度就不是很准确。综合看来，处理舍体感温度普遍低于对照舍。图3是一周内试验舍以及对照舍体感温度变化趋势。
图3：试验舍与对照舍平均体感温度变化趋势
Fig.3 Test homes and control homes average apparent temperature trends
2.4喷雾对生理指标的影响
图4、5为一周内西门塔尔牛与锦江黄牛直肠温度变化趋势。西门塔尔牛与锦江黄牛试验组平均直肠温度比对照组低0.3℃，且具有显著差异（P<0.01）。试喷雾处理后，总体来看，西门塔尔牛呼吸速率降低16次/min,锦江黄牛呼吸速率降低4次/min。图6、7为西门塔尔牛与锦江黄牛试验组、对照组同一时刻呼吸速率对比，发现西门塔尔牛10：00与14:00以及锦江黄牛10:00试验组与对照组呼吸速率差异显著。
图4 西门塔尔牛一周直肠温度变化趋势
Fig.4 Simmental Cattle one week rectal temperature trends
图5 锦江黄牛一周直肠温度变化趋势
Fig 5 Jinjiang Yellow Cattle one week cattle rectal temperature trends
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
图6 不同时刻西门塔尔牛呼吸速率试验组与对照组对比
Fig 5 Comparing different moments Simmental Cattl respiration for test group and the control group
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
图7 不同时刻锦江黄牛呼吸速率试验组与对照组对比
Fig 7 Comparing different moments JinJiang Yellow Cattle for respiration test group and the control group
2.5喷雾对表皮温度的影响
利用红外热像仪测得试验组西门塔尔牛平均日皮温是（36.84±1.08）℃，对照组是（37.93±1.12）℃，试验组与对照组差异显著（P<0.05）℃,锦江黄牛试验组平均日皮温是（36.03±1.03）℃，对照组为（38.02±0.76）℃，试验组降低了2℃，差异极其显著（P<0.01）。取肉牛的躯干上前部、躯干上后部、四肢前部、耳部等10个部位作为测量点，分别对比试验组与对照组，分析降温效果最明显的部位，因为大多数试验组与对照组都差异极其显著，所以从以试验组与对照组均值差值为参考值。表3为各个部位试验组与对照组平均皮温，从差值看出颈部降温幅度最大。
表3 锦江黄牛各个部位平均皮温
Table 3 JinJiang Yellow Cattle all parts of the average skin temperature
躯干上前部躯干上后部躯干下前部躯干下后部四肢上前部四肢上后部四肢下前部四肢下后部颈部耳部
试验36.09**36.03**36.14**36.35**35.81**36.26*35.71*35.96*35.63**36.03**
对照38.4838.6138.238.3137.4937.5637.537.2838.3238.47
差值2.392.582.061.961.681.31.791.322.692.44
注：不同的*表示试验组与对照组的差异
2.6喷雾对肉牛行为的影响
肉牛的行为变化是对环境适应度最直接的表现。通过观察以及记录，试验组平均每天14:00-15:00中站立时间为（25±6.32）min，对照组平均为（39.3±7.64）min，差异极其显著（P<0.01）。试验组平均每头每天一次反刍持续时间(25.33±2.94)min,而对照组为(19.66±2.3)min,差异极其显著（P<0.01）。喷雾系统降低地面温度，使肉牛更愿意俯卧，减少站立走动产热，也间接说明地面的潮湿程度没有超过肉牛承受范围，而对照组地面温度比较高，肉牛更愿意选择站立；反刍持续时间间接反映肉牛的食欲，处于舒适的外界环境有利于增加肉牛的食欲。图8为六天内平均每天每头牛14:00-15:00期间站立时间变化趋势图，图9为六天内平均每天每头牛16:00喂食后第一次反刍持续时间变化趋势图。
图8 14:00-15:00期间站立时间变化趋势
Fig 8 14:00-15:00 standing time trends
图9 16:00喂食后第一次反刍持续时间变化趋势
Fig 9 16:00 the duration of first ruminants after feeding
3讨论
3.1 喷雾对环境温度的影响
温热环境包括温度、湿度、气流、热辐射四个方面，其中温度是影响肉牛健康以及肉产品生产的最重要的因素。为了降低夏季牛舍温度，国内外学者都对开放式牛舍的喷雾风机系统进行尝试。张良银[7]2001年试验表明采用通风、喷雾降低牛舍干球温度约为3.75℃；丁露雨[8]2013年研究了喷雾冷风机可以有效降低 10:00～19:00 的舍内温度 2.1℃。本实验相比与照组，喷雾冷风机处理的试验组降低舍温度幅度不大，其原因一是可能因为实验地点温度过高（舍外14:00温度普遍高于40℃），超过喷雾冷风机可控范围；二是喷雾冷风机对高温地区半开放牛舍降低空气温度效果不佳。
3.2喷雾对直肠温度以及呼吸速率的影响
很多实验表明，降低呼吸速率可以有效的缓解热应激[9]。郭永立[10]2009年试验表明采用喷雾冷风机每分钟可减少10次的呼吸次数。直肠温度也可以体现肉牛深部体温的状况。本实验中西门塔尔牛与锦江黄牛试验组相比对照组直肠温度降低0.3℃，差异极其显著(P<0.01)。相比12月龄西门塔尔牛，试验组4月龄锦江黄牛呼吸速率10:00与14:00都显著降低。其原因可能是由于年龄较小的锦江黄牛生长所需要较多的营养，代谢较快产热较快，降温措施对其产生的效果更为明显。
3.3喷雾对皮温的影响
南方夏季外界温度过高，显热散热效果已然很不显著。通过喷雾风机降低皮温，有利于缓解肉牛热应激。一方面通过喷水雾到皮肤上吸收热量，另一方面通过吹风提高空气流动速度，增加蒸发效率，有利于潜热散热。本试验对试验组以及对照组十个部位皮温进行比较，发现喷雾冷风机处理后皮温都显著降低了，说明喷雾冷风机对降低皮温的效果是十分明显的，其中颈部皮温降低幅度最大，这个结果可以做为喷雾冷风机作用部位的参考。
3.4喷雾对肉牛行为的影响
动物的行为是动物感受最直接的表现。研究表明，高产奶牛的热应激中会导致反刍次数减少[11]，同时，高产奶牛会增加它们站立的时间。通过不躺卧在经过太阳照射的混凝土地面以免吸收热量来降低自己的体温[12]。本试验将肉牛行为作为喷雾冷风机效果的评价标准，符合家畜福利的要求。通过肉牛站立时间以及反刍持续时间的对比，试验组拥有更多的俯卧时间，得到更多的休息，减少散热，地面潮湿程度也在肉牛可承受范围内，并且有较为正常的食欲维持其生长生产。总体来说，试验组福利状况优于对照组。
4结论
在南方高温地区，喷雾冷风机系统对降低半开放式牛舍环境温度效果不是很明显，但能显著降低舍内CO2 以及NH3等有害气体的浓度。对于肉牛本身，喷雾冷风机的效果是十分明显的，显著降低4月龄锦江黄牛皮温2℃，显著降低12月龄西门塔尔牛呼吸速率16次/min ,包括西门塔尔牛与锦江黄牛直肠温度也显著降低了0.3℃。喷雾冷风机对提高家畜福利也起着一定作用。落实到肉牛本身，喷雾冷风机对降低夏季肉牛的热应激有着十分积极的意义。
致谢
最后，特别感谢父母多年来对我的养育、支持。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力;他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。
本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。
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目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法1
1.1 实验牛舍与试验动物2
1.2 设备及其参数2
1.3 试验方法2
1.3.1 环境参数指标2
1.3.2 体感温度2
1.3.3 生理指标测定2
1.3.4 皮温测定2
1.3.5 行为观察2
1.3.6 数据分析3
2 结果与分析3
2.1 喷雾对舍内温度与湿度的影响3
2.2 喷雾对舍内有害气体的影响4
2.3 喷雾对体感温度的影响5
2.4 喷雾对生理指标的影响6
2.5 喷雾对皮温的影响7
2.6 喷雾对行为变化的影响7
3 讨论 8
3.1 喷雾对环境温度的影响8
3.2 喷雾对直肠温度以及呼吸速率的影响8
3.3 喷雾对皮温的影响8
3.4 喷雾对肉牛行为的影响9
4 结论 9
致谢9
参考文献10
夏季肉牛舍喷雾系统的环境评价
引言
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