CN110419499B - 一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法。该方法具体是(1)检测泌乳期奶水牛生理指标，包括泌乳期奶水牛体表温度BST、直肠温度RT、呼吸频率RR；(2)检测泌乳期奶水牛养殖的牛舍环境指标，包括牛舍干球温度AT、相对湿度RH、黑球温度BGT、湿球温度WBT、露点温度DPT；(3)根据一般模型和/或有效模型和/或实践模型将检测的数据带入计算E1、P1和/或E2、P2和/或E3、P3值来判定泌乳期奶水牛的舒适状态，可为泌乳期奶水牛生产小气候布局提供理论支撑。检测的数据易得，计算方法简单，操作可行性极高，具有很大的推广价值。
Description
【技术领域】
本发明属于泌乳期奶水牛舒适状态评价范围，具体涉及一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法。
【背景技术】
2016年据统计世界水牛总计1亿9446万多头，分布于五大洲的45个国家及地区，其中亚洲占97.08％。中国水牛总数约2334万多头，仅次于印度、巴基斯坦。水牛是我国南方地区重要的特色奶用畜种，具有奶质优良，营养丰富，具有“奶中之王”值美称，深受消费者的喜爱。南方地区夏季由于气候炎热，高温高湿，荷斯坦奶牛适应性差，水牛成为南方地区奶业发展的首选。然而，由于气候变化导致的全球变暖，环境因素对水牛生长和生产效率的影响不容忽视。气候变量如温度，湿度和辐射的变化会对家畜物种的生长和生产带来潜在威胁。随着全球变暖趋势加剧，特别是热带亚热带地区在随后几十年内平均气温将会升高最快，高环境温度是对生活在热带和亚热带地区水牛生产力的主要约束。预计到2050年，温度将会再增加1～3℃，极端高温事件愈加频繁，气候变暖正逐渐成为热带与亚热带地区奶业发展的限制性因素(renaudeau等，2012)。水牛皮肤呈黑色，被毛稀疏，汗腺密度低，在高温环境下，泌乳量、生长速度和繁殖性能都受到了极大的限制(paula等，2012)。广西地处亚热带季风气候区，夏长冬短，高温天气持续时间长，气候特点是炎热潮湿。我国水牛主要分布在广西、云南、广东等南方省份，环境高温是限制水牛生产力的制约因素。
泌乳期奶水牛产奶生产量受到热带、亚热带地区高温因素约束。目前我国水牛饲养适宜环境参数尚不能准确判定，基于我国水牛生产环境特点建立的水牛热舒适指数评价方法缺失，建立规模化舍饲奶水牛舒适环境指标综合评价体系，确定我国奶水牛舒适环境适宜参数阈值，为泌乳期奶水牛生产小气候布局提供理论支撑。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，通过检测泌乳期奶水牛生理指标和生活牛舍环境指标分别带入一般模型和/或有效模型和/或实践模型中，通过模型指标值判定泌乳期奶水牛是否处于舒适状态，可为泌乳期奶水牛生产小气候布局提供理论支撑。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，具体步骤如下：
(1)检测泌乳期奶水牛生理指标，包括泌乳期奶水牛体表温度BST、直肠温度RT、呼吸频率RR；
(2)检测泌乳期奶水牛养殖的牛舍环境指标，包括牛舍干球温度AT、相对湿度RH、黑球温度BGT、湿球温度WBT、露点温度DPT；
(3)根据一般模型和/或有效模型和/或实践模型将检测的数据带入计算，
所述一般模型包括：
一般模型环境指标E1＝0.881*AT+0.194*RH+0.455*BGT-0.347*WBT+0.032*DPT；
一般模型生理指标P1＝0.578*BST+0.047*RT+0.429*RR；
所述有效模型包括：
有效模型环境指标E2＝0.602*AT+0.137*RH+0.421*BGT；
有效模型生理指标P2＝0.584*BST+0.048*RT+0.421*RR；
所述实践模型包括：
实践模型环境指标E3＝1.016*AT+0.139*RH；
实践模型生理指标P3＝0.654*BST+0.381*RR；
确定泌乳期奶水牛舒适性判断依据E1、P1和/或E2、P2和/或E3、P3值；
(4)确定泌乳期奶水牛的舒适状态
①当一般模型E1≤42.65，P1≤25.47和/或有效模型E2≤37.07，P2≤25.57和/或实践模型E3≤37.15，P3≤25.30时，当前泌乳期奶水牛处于舒适状态；
②当一般模型E1＞42.65，P1＞25.47和/或有效模型E2＞37.07，P2＞25.57和/或实践模型E3＞37.15，P3＞25.30时，当前泌乳期奶水牛处于不舒适状态。
进一步说明，所述检测泌乳期奶水牛生理指标的期间，泌乳期奶水牛集中在栏位。
进一步说明，所述泌乳期奶水牛体表温度BST的检测采用动物红外测温仪检测，取额头、左胸、左腹三个部分平均温度值作为水牛体表温度。
进一步说明，所述泌乳期奶水牛的直肠温度RT的检测采用动物直肠温度计检测，取短时最高温度作为直肠温度值。
进一步说明，所述泌乳期奶水牛的呼吸频率RR的检测采用人工计数方式，记录2min并取均值作为呼吸频率。
进一步说明，在步骤(2)中，采用在线扬尘监测系统仪器实时记录气象数据，主要包括牛舍干球温度AT和相对湿度RH，间隔为30min，在线扬尘监测系统仪器安装高度与动物背部高度相近。
进一步说明，在步骤(1)、(2)中，定周期的在上午8:00和下午2：30检测并记录牛舍的湿球温度WBT、牛舍的黑球温度GLB、泌乳期奶水牛的直肠温度RT、泌乳期奶水牛的体表温度BST和泌乳期奶水牛的呼吸频率RR。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
提供一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，具体是通过检测泌乳期奶水牛生理指标和生活牛舍环境指标分别带入一般模型和/或有效模型和/或实践模型中，通过模型指标值作为判定泌乳期奶水牛是否处于舒适状态，依据模型指标值还可以判定泌乳期奶水牛处于临界、应激或危险状态；并且可以通过适当调整泌乳期奶水牛生理指标(奶水牛的体表温度BST、直肠温度RT、呼吸频率RR)、牛舍环境指标(牛舍的干球温度AT、相对湿度RH、黑球温度BGT、湿球温度WBT、露点温度DPT)来达到调整泌乳期奶水牛处于舒适状态，可为泌乳期奶水牛生产小气候布局提供理论支撑。为泌乳期奶水牛能稳定生产提供一条新的指示道路，且是一种新的辅助评价泌乳期奶水牛舒适性的新方法。另外检测的数据易得，计算方法简单，操作可行性极高，具有很大的推广价值。
【具体实施方式】
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
材料与方法
1.1试验地点
试验期从2017年4月至2018年3月，试验地点广西水牛研究所水牛种畜场(北纬N22°53′22.59″东经E 108°21′51.19″海拔122米)位于亚热带季风气候区，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，夏长冬短，高热天气持续时间长，年降雨量1304.2mm，雨季4月至10月，气候特点是炎热潮湿。年平均气温在21.6度左右，极端最高气温40.4度，极端最低气温-2.4度。冬季最冷的1月平均12.8摄氏度，夏季最热的7、8月平均28.2摄氏度。平均相对湿度为79％，相对而言，一般是夏季潮湿，而冬季稍显干燥，干湿季节分明。集中的雨季是在夏天。
1.2试验设计
选取20只泌乳期奶水牛，平均体重600±50Kg，预试验14天，常规饲养管理方式不变，牛舍类型为开放式牛舍，早上6:00和下午2:00挤奶，其它时间牛只自由活动，每周二和周四分早8:00和下午2:30检测奶水牛各项生理指标，和牛舍环境指标，湿球温度(WBT，℃)、黑球温度(GLB，℃)。
1.3指标检测
采用在线扬尘监测系统(深圳市格林福泽环境科技有限公司)实时记录气象数据，主要包括空气温度(AT，℃)和相对湿度(RH，％)，间隔为30min，仪器安装高度与动物背部高度相近；在上午8:00和下午2：30记录湿球温度(WBT，℃)、黑球温度(GLB，℃)、直肠温度(RT，℃)、体表温度(BST，℃)和呼吸频率(RR，次/min)。记录生理数据期间，奶水牛集中在栏位。直肠温度检测采用动物直肠温度计(GLA)检测，取短时最高温度作为直肠温度值；体表温度采用动物红外测温仪检测，取额头、左胸、左腹三个部分平均温度值作为奶水牛体表温度；呼吸频率采用人工计数方式，记录2min并取均值作为呼吸频率。通过各项生理指标将奶水牛生活条件分为舒适、临界、应激和危险状态。
1.4数据处理分析
定期每周周二收集的数据用于确定奶水牛舒适指数；定期每周周四收集的数据用于验证方程的可靠性。
采用多元回归分析使用SPSS19.0的典型相关分析，确定气候变量(AT、RH、WBT、BGT)对生理变量(BST、RR、RT)的影响。
使用卡方检验(P<0.05)验证模型的有效性。动物的舒适状态是由定义为平均值(M)的函数的范围确定，和指数的标准偏差(SD)计算为如下：
表1
| 舒适状况 | 范围 |
| 舒适 | ≤M |
| 临界 | M～M+SD |
| 应激 | M+SD～M+2*SD |
| 危险 | ≥M+2*SD |
1.5试验结果
表2奶水牛环境指标与生理指标简单相关性
| 指标 | AT | RH | BGT | WBT | DPT | BST | RT | RR |
| AT | 1.0000 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| RH | -0.1799 | 1.0000 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| BGT | 0.9748** | -0.2064 | 1.0000 | -- | -- | -- | -- | -- |
| WBT | 0.9566** | 0.0064 | 0.9311** | 1.0000 | -- | -- | -- | -- |
| DPT | 0.8962** | 0.1071 | 0.8660** | 0.9846** | 1.0000 | -- | -- | -- |
| BST | 0.9213** | -0.0657 | 0.9064** | 0.8888** | 0.8319** | 1.0000 | -- | -- |
| RT | 0.6614** | -0.3956** | 0.6291** | 0.5741** | 0.5082** | 0.6517** | 1.0000 | -- |
| RR | 0.8749** | 0.0043 | 0.8807** | 0.8523** | 0.8084** | 0.8554** | 0.5033** | 1.0000 |
备注**：在0.01水平上显著相关，下表同。
将收集到的奶水牛环境指标与生理指标的数据进行记录后，采用SPSS 19.0进行典型相关分析，得到上表数据，由表2可见，泌乳奶水牛生理指标与环境指标间具有显著相关性。
表3 奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标间典型相关系数(一般模型)
| 典型相关系数 | 典型相关系数平方 | Chi-SQ | 自由度 | P-值 |
| 0.9520 | 0.9063 | 197.814 | 15.00 | 0.000 |
| 0.5190 | 0.2693 | 28.044 | 8.00 | 0.000 |
| 0.2740 | 0.0750 | 5.573 | 3.00 | 0.134 |
备注：P值<0.05，表示显著性差异。
将收集到的奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标包括：干球温度(AT)、相对湿度(RH)、黑球温度(BGT)、湿球温度(WBT)、露点温度(DPT)；体表温度(BST)、直肠温度(RT)、呼吸频率(RR)的数据进行记录，采用SPSS 19.0进行典型相关分析，得到上表数据，由表3可见，第一典型相关系数最大且P值具有统计学意义，证实奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标间具有较强相关性。
奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标各对典型变量构成一般模型：
E1(环境指标)＝0.881*AT+0.194*RH+0.455*BGT-0.347*WBT+0.032*DPT；
P1(生理指标)＝0.578*BST+0.047*RT+0.429*RR。
表4 奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标间典型相关系数(有效模型)
| 平方 | ||||
| 0.9500 | 0.9025 | 192.764 | 9.00 | 0.000 |
| 0.5190 | 0.2693 | 23.797 | 4.00 | 0.000 |
| 0.1210 | 0.0146 | 1.076 | 1.00 | 0.300 |
备注：P值<0.05，表示显著性差异。
将收集到的奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标包括：干球温度(AT)、相对湿度(RH)、黑球温度(BGT)；体表温度(BST)、直肠温度(RT)、呼吸频率(RR)的数据进行记录，采用SPSS 19.0进行典型相关分析，得到上表数据，由表4可见，第一和第二典型相关系数和P值具有统计学意义，证实奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标间具有较强相关性。
奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标各对典型变量构成有效模型：
E2(环境指标)＝0.602*AT+0.137*RH+0.421*BGT；
P2(生理指标)＝0.584*BST+0.048*RT+0.421*RR。
表5 奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标间典型相关系数(实践模型)
备注：P值<0.05，表示显著性差异。
将收集到的奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标包括：干球温度(AT)、相对湿度(RH)；体表温度(BST)、呼吸频率(RR)的数据进行记录，采用SPSS 19.0进行典型相关分析，得到上表数据，由表5可见，第一典型相关系数和P值具有统计学意义，证实奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标间具有较强相关性。
奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标各对典型变量构成实践模型：
E3(环境指标)＝1.016*AT+0.139*RH；
P3(生理指标)＝0.654*BST+0.381*RR。
表6 新指数条件下奶水牛舒适状态
由上数据可见，①当一般模型E1≤42.65，P1≤25.47和/或有效模型E2≤37.07，P2≤25.57和/或实践模型E3≤37.15，P3≤25.30时，当前泌乳期奶水牛处于舒适状态；
②当一般模型42.65<E1≤49.94，25.47<P1≤28.74和/或有效模型37.07<E2≤44.04，25.57<P2≤28.83和/或实践模型37.15<E3≤44.06，25.30<P3≤28.64时，当前泌乳期奶水牛处于临界状态；
③当一般模型49.94<E1<57.23，28.74<P1<32.01和/或有效模型44.04<E2<51.01，28.83<P2<32.09和/或实践模型44.06<E3<50.97，28.64<P3<31.98时，当前泌乳期奶水牛处于应激状态；
④当一般模型E1≥57.23，P1≥32.01和/或有效模型E2≥51.01，P2≥32.097和/或实践模型E3≥50.97，P3≥31.98时，当前泌乳期奶水牛处于危险状态。
表7 环境指标三种模型(E)下泌乳期奶水牛状态分类
备注：公式：一致性＝N/M，M表示每周二检测数据得出样本总数量，N表示每周四检测数据对周二所测进行验证，一致性为周四所检测数据符合周二划分奶水牛所处状态的百分比。
由上数据可见，泌乳期奶水牛牛舍环境指标下一般模型与有效模型之间、一般模型与实践模型之间具有良好的吻合度。
表8 奶水牛生理指标三种模型(P)下泌乳奶水牛状态分类
备注：公式：一致性＝N/M，M表示每周二检测数据得出样本总数量，N表示每周四检测数据对周二所测进行验证，一致性为周四所检测数据符合周二划分奶水牛所处状态的百分比。
由上数据可见，泌乳期奶水牛生理指标下一般模型与有效模型之间、一般模型与实践模型之间具有良好的吻合度。
表9 泌乳奶水牛环境指数模型与生理指数模型一致性比较
| 状态 | 一般模型 | 有效模型 | 实践模型 |
| 舒适 | 760 | 728 | 721 |
| 危险 | 264 | 209 | 186 |
| 应激 | 129 | 135 | 108 |
| 紧急 | 7 | 7 | 7 |
| 总数 | 1160 | 1079 | 1066 |
| 占比％ | 74.36 | 69.17 | 65.51 |
由上数据可见，泌乳期奶水牛环境指数模型与生理指数模型一致性为69％左右。
表10 奶水牛生理指标与环境指数相关性分析
| 类别 | THI | GTHI | E1 | E2 | E3 |
| BST | 0.916** | 0.911** | 0.898** | 0.911** | 0.906** |
| RT | 0.634** | 0.614** | 0.503** | 0.535** | 0.539** |
| RR | 0.875** | 0.885** | 0.888** | 0.894** | 0.882** |
备注**：在0.01水平上显著相关；THI＝AT+0.36DPT+41.5(Thom，1959)；GTHI＝BGT+0.36DPT+41.5(Buffington，1981)
将收集到的奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标包括：干球温度(AT)、露点温度(DPT)、黑球温度(BGT)、相对湿度(RH)、湿球温度(WBT)、体表温度(BST)、直肠温度(RT)、呼吸频率(RR)的数据进行记录，并计算出THI、GTHI、E1、E2、E3值，采用SPSS 19.0进行典型相关分析，得到上表数据，从表中数据可见，泌乳期奶水牛牛舍模型环境指标与泌乳期奶水牛生理指标呈现显著相关性。
表11 奶水牛生理指标与生理指数相关性
| 类别 | BTCI | IHTI | P1 | P2 | P3 |
| BST | 0.861** | -0.652** | 0.970** | 0.971** | 0.977** |
| RT | 0.528** | -1.000** | 0.609** | 0.610** | 0.615** |
| RR | 0.999** | -0.504** | 0.956** | 0.954** | 0.946** |
备注**：在0.01水平上显著相关。BTCI＝(RT/38.8)+(RR/23)(Benezra，1954)；IHTI＝100-18*(RT-38.33)(Rhoad，1944)
将收集到的奶水牛牛舍环境指标与奶水牛生理指标包括：干球温度(AT)、露点温度(DPT)、黑球温度(BGT)、相对湿度(RH)、湿球温度(WBT)、体表温度(BST)、直肠温度(RT)、呼吸频率(RR)的数据进行记录，并计算出BTCI、IHTI、P1、P2、P3值，采用SPSS 19.0进行典型相关分析，得到上表数据，从表中数据可见，泌乳期奶水牛模型生理指标与泌乳期奶水牛生理指标呈现显著相关性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）检测泌乳期奶水牛生理指标，包括泌乳期奶水牛体表温度BST、直肠温度RT、呼吸频率RR；
（2）检测泌乳期奶水牛养殖的牛舍环境指标，包括牛舍干球温度AT、相对湿度RH、黑球温度BGT、湿球温度WBT、露点温度DPT；
（3）根据一般模型和/或有效模型和/或实践模型将检测的数据带入计算，
所述一般模型包括：
一般模型环境指标E1=0.881*AT+0.194*RH+0.455*BGT - 0.347*WBT+0.032*DPT；
一般模型生理指标P1=0.578*BST+0.047*RT+0.429*RR；
所述有效模型包括：
有效模型环境指标E2=0.602*AT+0.137*RH+0.421*BGT；
有效模型生理指标P2=0.584*BST+0.048*RT+0.421*RR；
所述实践模型包括：
实践模型环境指标E3=1.016*AT+0.139*RH；
实践模型生理指标P3=0.654*BST+0.381*RR；
确定泌乳期奶水牛舒适性判断依据E1、P1和/或E2、P2和/或E3、P3值；
（4）确定泌乳期奶水牛的舒适状态
2.根据权利要求1所述的评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，所述检测泌乳期奶水牛生理指标的期间，泌乳期奶水牛集中在栏位。
3.根据权利要求1所述的评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，所述泌乳期奶水牛体表温度BST的检测采用动物红外测温仪检测，取额头、左胸、左腹三个部分平均温度值作为水牛体表温度。
4.根据权利要求1所述的评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，所述泌乳期奶水牛的直肠温度RT的检测采用动物直肠温度计检测，取短时最高温度作为直肠温度值。
5.根据权利要求1所述的评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，所述泌乳期奶水牛的呼吸频率RR 的检测采用人工计数方式，记录2min并取均值作为呼吸频率。
6.根据权利要求1所述的评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，在步骤（2）中，采用在线扬尘监测系统实时记录气象数据，主要包括牛舍干球温度AT和相对湿度RH，间隔为30min，在线扬尘监测系统安装高度与动物背部高度相近。
7.根据权利要求1所述的评价泌乳期奶水牛舒适性的方法，其特征在于，在步骤（1）、（2）中，定周期的在上午8:00和下午2：30检测并记录牛舍的湿球温度WBT、牛舍的黑球温度GLB、泌乳期奶水牛的直肠温度RT、泌乳期奶水牛的体表温度BST和泌乳期奶水牛的呼吸频率RR。
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