基于红外设备的母猪发情状态下体温变化研究

秦永孝，王玉梁，高雪峰，弥世荣，邱小田，张　勤，丁向东*

(1.中国农业大学动物科学技术学院，农业部动物遗传育种与繁殖重点实验室，国家畜禽育种工程实验室，北京 100193；2.全国畜牧总站，北京 100125)



基于红外设备的母猪发情状态下体温变化研究

秦永孝1，王玉梁1，高雪峰1，弥世荣1，邱小田2，张勤1，丁向东1*

(1.中国农业大学动物科学技术学院，农业部动物遗传育种与繁殖重点实验室，国家畜禽育种工程实验室，北京 100193；2.全国畜牧总站，北京 100125)

摘要：旨在通过红外测温设备与常规电子温度计研究母猪发情前后体表温度和直肠温度的变化及环境风速、湿度和温度对其影响，为实现母猪发情鉴定的智能化提供依据。本研究选取杜洛克、长白、大白纯繁经产母猪共150头，分成5个批次，对其配种前后10个时间点直肠温度和体表温度进行测定。结果表明：1)5～30 cm，红外测温设备不同距离下体温测定结果差异不显著(P<0.05)；2)不同部位红外测温结果差异显著，背部是理想的测温部位；3)母猪发情时直肠温度升高，配种时达到最高，而配种后直肠温度则显著降低(P<0.05)，体表温度也是在配种时达到最高；4)发情状态能够显著影响直肠温度和体表温度(P<0.05)，测定时间对直肠温度和体表温度没有显著影响，当环境温度、风速和湿度控制在适当范围，对直肠温度和体表温度变化影响不明显，反之，则影响显著。

关键词：发情；直肠温度；体表温度；环境因素；红外测温仪

随着养猪业的快速发展，集约化、精细化、智能化的生产管理越来越成为养殖业发展的必需。体温作为反映猪生理状态的一项重要指标，体温的变化将直接反映动物体内的生理状况，因此通过猪的体温变化实现对猪智能监控成畜牧工作者研究的热点之一。I.C.De Jong等[1]应用DSI动物生理参数无线遥测系统研究育成猪混群前后的体温、心率的变化，表明体内温度能充分反映猪的生理应激反应。用水银温度计测定猪直肠温度的传统方法，由于测定时间长且容易破碎，并不适用于现代养殖业。随着信息技术发展，基于物体热辐射而研发的红外测温仪、红外热成像技术因其测定方便、快捷、无交叉污染等特点已在国外广泛使用，国内也有少量研究[2]。高利波等[3]利用红外线体温仪对生猪屠宰前进行体温筛检，红外体温仪与水银温度计结果符合率为93.11%。柏广宇等[4]利用红外温度传感器与无线网络对母猪体温进行实时监测。大量研究表明，一定范围，不同距离的红外测温结果无显著差异[5-8]，这将加大红外测温的便利性。

母猪的发情鉴定一直是种猪生产场的一个工作重点。常见的母猪发情鉴定方法分为外部观察法、阴道黏膜黏液检查法、静立反射检查法、公猪试情法[9]，但以上方法存在耗时长、耗力大且很难鉴定隐性发情问题。随着养殖规模的日益扩大、劳动力成本上升对养猪生产带来了挑战，信息技术将在猪场生产管理中的作用越来越重要。汪开英等[10]应用红外传感器对母猪发情进行鉴定，结果表明，该系统的准确率较人工观察法有明显提高。但该方法仍然没有实现对发情鉴定的自能化和数字化，不能实现数字化监测。S.C.Scolari等[11]利用红外热成像技术检测母猪发情周期中外阴部体表温度和臀部温度的变化，发现母猪发情开始阴门温度显著升高，排卵前显著降低，由此提出了根据阴部温度的变化来进行发情判断的可能。V.G.Simões等[12]利用红外热成像技术来研究母猪发情前与发情期的外阴部温度与排卵之间的关系，发现母猪发情前外阴部温度开始升高，达到峰值后逐渐降低，发情后6～12 h达到最低，而发情前后臀部温度差异不显著，并提出根据阴部温度来判断排卵时间具有一定的可行性。而红外热成像技术对外界温度、湿度、风速和测定时母猪站立姿势、位置等因素较敏感[13]。了解外界环境因素(温度、湿度、风速)对母猪红外测温的影响，从而更好地校正环境因素，对准确判断母猪发情具有重要意义。

1材料与方法

1.1材料

选取北京六马养猪科技有限公司房山核心场，2014年7月13日-8月11日断奶的杜洛克、长白、大白纯繁经产母猪共150头。每批次30头，同批次母猪统一产后21日断奶，限喂栏中饲养。饲养管理按六马养猪科技有限公司空怀母猪饲养管理规定进行，猪舍采用水帘负压通风降温系统，试验期间环境温度为22～28 ℃，环境相对湿度30%～80%，风速保持在0.0～1.5 m·s-1，整个过程中猪舍内的平均温度、平均相对湿度和平均风速分别保持25.6 ℃、56%和0.6 m·s-1，基本符合母猪对环境的要求。

对试验母猪分别测定直肠温度和体表温度。直肠温度测定采用倍尔康公司生产的DT001型电子体温计(Berrcom，精度：((36～39)±0.1)℃，(<36或>(39±0.2)℃)，体表温度利用红外测温仪(FLUKE 561，±0.5%读数或±1 ℃)。采用KANOMAX手持式热式风速仪6004型(0.1～20.0 m·s-1，精度：±(显示值5%+0.1)m·s-1)测定环境风速，并利用猪场已有的温湿度仪记录猪舍的环境温度和相对湿度。

1.2方法

1.2.1体温测定和发情鉴定

1.2.1.1测定时间：母猪断奶当天为时间基点(第0 天)，对母猪从断奶后第3天～配种后第2天进行持续体温测定。在试验测定期间，每天上午9：30-10：30、下午16：30-17：30对试验母猪进行体温测量，并记录测量时的风速、湿度与温度，测量时尽可能减少引起母猪应激反应。

1.2.1.2体表温度测定：按红外测温仪操作使用说明进行。选取1头空怀母猪的背部和耳部两处，利用红外测温仪在距离体表0(紧贴皮肤)、5、10、15、20、30、40、50 cm时分别对同一部位进行6次测量，记录测量结果，判断不同距离对红外体温测定的影响。

根据不同距离对红外测温仪测定结果的影响，选取合适的测定距离(15～20 cm)对后期试验母猪的背部(肩胛处)、臀部(尾根左侧20～25 cm处)、腹部(脊椎胸腰段结合部，距背中线20 cm左右处)进行体表温度测定，同一部位3次重复。1.2.1.3直肠温度测定：将电子体温计插入空怀母猪直肠5～6 cm，待其发出嗡鸣声拔出，记录其显示值。1.2.1.4发情鉴定：选取一头2～3岁的杜洛克种公猪进行试情，由经验丰富的饲养员对母猪进行压背试验。每天08：00-09：00和18：00-18：30查情两次。如果母猪出现静立反应且外阴红肿、阴道黏膜出现黏液则判定其发情，并将发情鉴定后约2 h作为发情点。母猪经发情鉴定后8～10 h(约为发情点后6 h)进行第1次人工授精，并将此时定义为配种点。然而在实际生产中，该种猪场母猪发情集中于上午，故整个试验期间的母猪群均为上午判断是否发情，而下午进行配种。

1.2.1.5母猪发情时间：将母猪配种时的发情状态记为0 h，依监测时间点的先后顺序将试验母猪发情状态分为10个时间点，分别为-54、-48、-30、-24、-6 h(本研究中又称作发情点)(-表示配种前)、0、18、24、42、48 h(配种后)。

1.2.2数据分析本试验共记录经产母猪150头，约700条体温数据，剔除流产、返情和28 d B超妊检阴性等猪只后，利用四分位检验法[20]剔除各发情时间点直肠温度为异常值的个体数据，最后得到56头，441条配种前后直肠温度和体表温度数据。将猪舍环境温度、相对湿度和环境风速按表1进行分类划分，并利用 SAS9.3(SAS Inst.Inc.，Cary，NC)进行分析。

1.2.2.1距离对红外测温结果影响：利用SAS软件中的ANOVA(Analysis of variance)过程，对红外测温仪在不同距离下测定的两组(耳部和背部)数据进行单因子(距离)方差分析，并进行DUNCAN多重检验。

1.2.2.2不同部位对红外测温结果影响：通过SAS中的MEANS过程，对剔除异常值后的3组(背部、腹部、臀部)体表数据进行背部与臀部、背部与腹部、腹部与臀部之间的配对t检验，了解不同测定部位对红外测温仪的影响。

1.2.2.3直肠温度与体表温度影响因素分析模型：将环境因素(温度、湿度、风速)、发情状态和测定时间作为固定效应，利用GLM(General linear model)模型对直肠温度和体表温度分别进行多因素方差分析，模型：

-54,-48,-30,-24,-6,0,18,24,42,48；

k=1,2,3,4;j=1,2,3;z=1,2,3

式中：yikjz为第i发情时间点,第k个环境温度水平，第j个相对湿度水平和第z个风速水平组合的母猪直肠温度(或者体表温度)观测值；ESi为第i个时间点的发情状态效应；Ak为环境温度的第k个水平效应；Bj为环境相对湿度的第j个水平效应；Cz为环境温度的第z个水平效应；eijkz为随机误差，并假设所有的eijkz都服从相同的正态分布N(0，δ2)，且彼此独立。另外直肠温度和体表温度分析都对显著性因素进行DUNCAN多重检验。

表1猪舍环境因素的分类

Table 1Classification of pigpen environmental factors

数值范围表示分类划分区间；字母及其标号代表不同的分类组别The range of values represents the class division interval，but the letters and numbers represent the different levels

2结果

2.1 红外测温仪不同距离比较

对两组不同距离(0、5、10、15、20、30、40、50 cm)的红外测定结果进行方差分析，其结果见表2。从表2中可以看出，无论是测定背部还是耳部，红外测温仪在距离5、10、15、20、30 cm体温测定结果差异都不显著(P>0.05)，结果比较稳定，而随着距离增加，红外测定差异加大，当贴紧皮肤时，耳部体表温度显著升高。考虑到操作的方便，后期试验采用测定距离15～20 cm。

2.2红外测温仪不同测定部位体表温度测定比较

不同测定部位的红外测定体表温度进行配对t检验发现，试验中选取的背部、腹部、臀部体表温度均差异显著(P<0.001)(表3)，说明不同测定部位对红外设备体表温度测定有影响。考虑到实际应用中红外设备的放置和测定时尽可能减少引起母猪产生应激，后期试验选择背部(肩胛处靠尾部)进行体表温度测定。

表2不同距离下红外测温仪体表温度测定比较(n=6)(Mean±SD)Table 2Surface temperatures measured in different distances by infrared thermometer (n=6)(Mean±SD)

同行数据所标大写字母相异表示差异显著(P<0.05)，字母相同表示差异不显著(P>0.05)，下同

Different letters in the same line means significant difference between the treatments (P<0.05)，same letter in the same line means not significant difference between treatments (P>0.05).The same as below

2.3直肠温度影响因素分析

表4列出了环境因素对直肠温度的影响，发情状态对空怀母猪有极显著的影响(P<0.000 1)，相对湿度在20%～80%对直肠温度也有显著影响(P<0.05)，而温度、风速、测定时间在设定的范围内对直肠温度没有显著影响。在适宜的温度和风速下，湿度对家畜的散热几乎没有影响，但高温高湿、低温高湿以及低湿环境都对家畜的健康有严重的影响[19]。

对不同发情状态和湿度下母猪直肠温度进一步研究(图 1)，发现母猪发情和配种时直肠温度有升高趋势，且在配种时温度达到最高((38.8±0.3)℃，56头的平均值)，但并没有呈现差异显著(P>0.05)。配种后母猪直肠温度显著下降(P<0.05)，在配种后42 h达到最低值((38.3±0.2)℃，54头的平均值)，然后有所回升，与配种前54 h持平。

环境湿度对直肠温度影响的进一步研究发现，虽然试验设定的3个相对湿度水平下，母猪直肠温度平均数相差不大，但处理组B1(20%～40%，(38.7±0.3)℃)与B2(40%～60%，(38.5±0.3)℃)、B3(60%～80%，(38.6±0.3)℃)之间仍表现出差异显著(P<0.05)，而B2与B3之间差异不显著(P>0.05)(图表略)，说明在本试验中母猪对湿度还是比较敏感的。

表3不同部位红外测温仪体表温度测定比较(n=441)

Table 3Surface temperatures measured in different body positions by infrared thermometer(n=441)

1指两个不同部位配对差异均值

1refers to the mean of temperature differences between 2 paired locations

表4空怀母猪直肠温度影响因素方差分析结果(n=441)

Table 4The ANOVA results of rectal temperature of open sows (n=441)

2.4体表温度影响因素分析

表5中列出了发情状态、环境因素和测定时间对体表温度的影响。结果表明，环境风速和测定时间对背部体表温度影响不显著(P>0.05)，环境湿度、温度都对体表温度有极限显著的影响(P<0.01)。同直肠温度一样，母猪发情状态仍然极显著影响其体表温度，体表温度也在配种时达到最高，然后下降(图2)。

环境温度和湿度对体表温度影响的进一步研究中发现(表6)，环境温度24～28 ℃，体表温度变化无差异，低于24 ℃或高于28 ℃则对体表温度产生显著影响，并且环境温度越高，体表温度也越高。3个环境相对湿度水平下，环境湿度在40%～60%时，背部体表温度显著低于其他两个处理(P<0.05)。

表5背部体表温度影响因素方差分析结果(n=441)

Table 5The ANOVA results of back surface temperature factors(n=441)

表6不同环境温度和相对湿度水平下背部体表温度(n=441)

Table 6The back surface temperature in different levels of temperature and humidity (n=441)

同行数据所标字母相异表示差异显著(P<0.05)，字母相同表示差异不显著(P>0.05)

Different letters in the same row means significant difference between the treatments (P<0.05)，same letter in the same row means not significant difference between treatments (P>0.05)

3讨论

本研究表明，一定测定距离范围内，红外测温设备测定结果比较稳定，距离范围也与使用的红外设备有关。相关研究也得到类似结果[5-6，8]。本研究同时也表明不同测定部位对体表温度有显著影响，为保证测定的一致性，后期红外测温设备安装放置时应能保证测定猪的同一部位。相比较其他部位，背部可测部位面积多，容易被红外探头捕获，是较理想的测定部位。研究中固定选取肩胛部作为背部测定点，而在实际生产中这是不易做到的。邵东东等[8]研究发现，背部不同部位体表温度没有显著差异，这使得红外测温设备可以更容易使用。

对恒温动物而言，直肠温度正常情况下保持恒定，变化幅度一般不会超过0.5 ℃，如发生剧烈变化则极有可能由疾病、外界环境突变等因素引起[14]。本研究结果证明了这一观点，发情前后会引起母猪明显的生理变化，这会反映在母猪体温波动上。同样，环境因素也会影响猪体温变化，由于本研究所在的试验猪场处于生产环境风速和温度相对舒适，母猪直肠温度几乎不发生明显变化。另外，该试验同时处于盛夏，高湿闷热，所以当环境湿度升高时会造成母猪体温差异显著。汪开英等[15]发现环境温度对猪的体温和心率影响极显著，环境湿度对猪体温影响显著，对心率影响不显著，与本研究结果基本相同。本研究发现，母猪发情时直肠温度升高(P>0.05)，配种后直肠温度显著下降(P<0.05)，与文献[11-12]利用红外热成像技术研究母猪发情时阴部温度时的结论一致。其原因主要为母猪发情过程中，血浆中雌激素上升，代谢加快，导致血管舒张，增加子宫和生殖系统的相关结构血液循环，从而导致母猪整体体温升高，而配种后(排卵后)，雌激素水平下降，血液循环变慢，体温下降。这可以从本试验母猪不同发情时间点的直肠温度变化趋势中反映出，同样猪体表温度也具有如此趋势。因此，通过对母猪体表温度或直肠温度的变化监控，能够初步判断母猪是否发情或者受到剧烈刺激。

相比直肠温度，体表温度更易受环境因素影响。也有报道提出环境温度、环境湿度与猪体表温度存在显著相关[16-18]。但如果能将这些因素控制在一定范围内，就像本试验中的环境风速那样，则不会引起猪体温大的变化。随着现代养殖技术的快速发展，人们能够轻易通过各种设备将猪舍内的温度和风速保持在恒定范围内，但保持猪舍内的湿度处于某个恒定范围并不是件容易的事。如夏季养殖过程中，人们通过湿帘降温的同时，却在一定程度上增加了猪舍内的湿度，而降低湿度又意味着需要增加通风，但炎热而又干燥的室外空气又将增加猪舍内的温度，并不能够使猪处于相对稳定而又适宜的环境。冬季生产中，在通过供暖和减少通风(关窗、关闭风机)提升猪舍内温度的同时，却不可避免的引起舍内空气湿度增加和空气质量变差，这些因素都将大大的加大养殖的难度。所以养猪生产过程中，处理好风速、湿度和温度的相互关系，保持猪舍内适宜的环境，将在一定程度上保证养殖效益。

本研究探讨了红外设备对猪发情时体温监控的可行性，但如何能够通过体表温度准确预测直肠温度，还需进一步研究。由于两者受各环境因素程度不一，找到合适方法对环境因素加以校正，从而建立体表温度与直肠温度的线性或非线性关系；或者通过持续记录每头猪的体表温度，同时收集环境温度、湿度和风速等信息，综合分析后获得每头猪的体表温度变化曲线，从而初步实现体温异常猪只的判断。

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(编辑程金华)

Temperature Changes during Estrus in Swine Was Studied by Infrared Temperature Measurement Device

QIN Yong-xiao1，WANG Yu-liang1，GAO Xue-feng1，MI Shi-rong1，QIU Xiao-tian2，ZHANG Qin1，DING Xiang-dong1*

(1.KeyLaboratoryofAnimalGenetics，BreedingandReproduction，MinistryofAgriculture，NationalEngineeringLaboratoryforAnimalBreeding，CollegeofAnimalScienceandTechnology，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100193，China；2.TheNationalAnimalHusbandryStation，Beijing100125，China)

Key words:estrus; rectal temperature; surface temperature; environmental factor; infrared thermometer

Abstract:This study aimed to investigate the change of rectal and surface temperature of sows during estrus, the temperature was separately measured by infrared temperature measurement device and conventional electronic thermometer. In addition, the effects of ambient temperature, wind speed and relative humidity were studied as well. A total of 150 sows selected from Duroc, Landrace and Large White, were splited into 5 batches, for each sow, its rectal temperature and surface temperature at 10 time points of mating were measured. Our results showed that：1)Within a distance range of 5-30 cm, surface temperatures were not affected by the distance of infrared device with sow; 2)Surface temperature measured at different body parts were significantly different (P<0.05), and the back of pig was an ideal position for measurement of body temperature; 3)The rectal temperature increased with estrus starting, then reached a peak at mating, thereafter decreased significantly (P<0.05), the surface temperature also reached highest during mating; 4) Estrus significantly influenced rectal temperature and surface temperature (P<0.05), and the measurement time did not take effect on them. Within the appropriate range, the ambient temperature, wind speed and relative humidity had rare influence on rectal and surface temperature, but not vice versa.

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.01.012

收稿日期：2015-03-30

基金项目：国家科技计划课题(2012AA101905-01)；国家生猪产业技术体系(CAR-36)；北京市科技计划(D15110004615004)

作者简介：秦永孝(1993-)，男，重庆人，硕士生，主要从事动物遗传育种研究，E-mail：qinyx@cau.edu.cn *通信作者：丁向东，副教授.E-mail：xding@cau.edu.cn

中图分类号：S828.2

文献标志码：A

文章编号:0366-6964(2016)01-0085-07