奶牛体温变化规律及繁殖应用研究进展

李小俊，王振玲，陈晓丽，寇红祥，3，李秀岭，王 艳，王 栋*

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193； 2.北京农业职业学院，北京 102442；3.吉林农业大学动物科学技术学院，长春 130118； 4.北京市大兴区动物疾病控制中心，北京 102600)

奶牛体温变化规律及繁殖应用研究进展

李小俊1，王振玲2，陈晓丽1，寇红祥1，3，李秀岭4，王 艳4，王 栋1*

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193； 2.北京农业职业学院，北京 102442；3.吉林农业大学动物科学技术学院，长春 130118； 4.北京市大兴区动物疾病控制中心，北京 102600)

自动化、信息化是未来奶牛养殖业发展的重要方向，为突破安静发情母牛的自动化发情监测技术瓶颈，继活动量变化规律之后，体温变化成为母牛繁殖周期规律研究焦点。研究发现，奶牛体温呈现一定年龄特征和昼夜变化规律，同时，成年母牛发情、妊娠及分娩等均表现出特征性体温变化规律，并因测定部位而表现较大差异。其中，阴道与繁殖活动紧密相关，阴道温度变化规律对繁殖行为更具指导意义。另外，温度测定不同程度地受到生殖激素、环境温湿度、疾病、测定方法等因素影响，经过科学分析体温测定影响因素，构建体温数据自动采集技术及数据库，是科学利用体温数据的前提基础，将推动奶牛繁殖与健康管理的自动化、精细化以及智能化。

奶牛；阴道温度；直肠温度；繁殖状态

科学技术的飞速发展，推动了奶牛养殖业自动化、信息化水平的不断提高。挤奶已经实现了从手工向机械化、机器人挤奶的转变[1]，饲喂也实现了从手工到全混合日粮配制和自动化传送的飞跃[2]，而阿菲牧等软件则成功实现了活动量、挤奶效率等指标的自动化测定与采集，并建立了自动化奶牛发情鉴定技术，使以目测和直肠检查为主要形式、以手工劳动为特征的传统奶牛发情鉴定实现了技术革命[3]。目前，基于活动量变化的自动化发情鉴定的发情检出率可达71%～87%，高于人工发情检出率(54%左右)，大幅降低了劳动强度，提高了奶牛场的繁殖管理水平和养殖效益，但还有13%～29% 的牛只，因发情过程不伴随明显的活动量变化规律，不能实现准确发情鉴定[4-5]。为更高水平地推进奶牛繁殖管理的精细化、自动化、智能化，针对不同繁殖生理状态开展的体温、阴道黏液电阻及行为等变化规律研究[6-7]，一定程度上揭示了特定繁殖状态下的生理与行为变化规律，为建立方便快捷、易于实时监测并有较高准确率的发情、分娩预测等方法提供了理论指导。研究表明，体温是最基本的生理指标，并且，发情[8]、妊娠[9]、分娩[10]等繁殖行为都伴随体温的规律性变化。对体温进行实时监测，即可实现繁殖周期不同阶段的准确判断，还可及时反应动物健康状况，以便采取相应的管理措施，降低因不及时配种、接产、疾病治疗等造成的经济损失，提高养殖效益。

近十多年来，已建立了网胃丸监测、阴道温度监测等奶牛体温自动实时监测技术。将集成温度传感器与无线发射装置的惰性网胃丸通过食道放入网胃，实现了牛网胃温度实时监测[11-12]，但牛饮水、进食及消化活动对温度测量结果影响很大，影响了其对奶牛身体状况的指示价值；利用红外线照相设备扫描牛目标部位，不同部位因温度不同，扫描后呈现不同颜色，可利用图片处理系统根据颜色确定相关部位温度[13-15]，红外线监测结果易受牛体表清洁度及拍摄距离影响，不能实现自动化；将集成温度传感器与无线发射装置的棒状无线遥测系统置入牛阴道，建立了阴道温度实时监测技术[8,16-17]，由于受到母牛分娩等生理活动影响，该技术如何实现围产期监测还在深入研究中。本团队自行研发了体表测温和数据采集装置，实现了牛后腿腕部表面温度自动采集，并将体表温度与直肠温度进行了拟合分析[18]。这些研究体现了奶牛繁殖和疾病预测中体温监测的重要价值。本文就奶牛体温变化规律、体温变化影响因素及不同生理期预测效果等进行综述，以期为适时配种、科学预产与接产等繁殖决策及疾病预测研究提供重要参考，推动奶牛繁殖与健康管理的自动化、智能化和精细化。

1 牛体温变化规律

哺乳动物是恒温动物，一般情况下，体温随昼夜和不同生理或病理状态在一定范围内呈规律性变化，比如，犊牛正常体温一般是38.5～39.5 ℃，青年牛为38.0～39.5 ℃，而成年牛则为38.0～39.0 ℃[19]。不同年龄个体的生理代谢类型和调控方式可能存在差异，导致奶牛体温呈现不同生长发育阶段特点[20]。同时，母牛不同繁殖状态代谢类型和调控方式变化很大，导致成年母牛体温随繁殖状态改变呈现周期性变化规律[8-10]。

1.1 奶牛不同生理时期的体温规律

奶牛体温呈现一定年龄特征和昼夜节律。研究表明，初生牛犊直肠(深9 cm)温度为38.5 ℃，出生8 d内体温呈上升趋势，上升幅度为0.3 ℃，且不表现昼夜节律；出生第9天，黄昏时体温上升0.2 ℃，而黎明时体温逐渐下降；一直到生后两个月，昼夜体温相差可达1.2 ℃，且白天体温逐渐上升，黄昏时达38.9 ℃左右，夜间体温逐渐下降，到黎明达37.7 ℃左右。不同于犊牛，成年母牛平均直肠温度(深15 cm)为38.3 ℃，呈昼夜节律，变动范围为1.4 ℃，夏天体温日变化范围较冬天大[20]。奶牛阴道温度也呈相似的昼夜变化规律，并因环境影响而呈一定规律性变化，8～9月份阴道温度日变化为39.7～40.7 ℃，且上午8：00达最低值，下午16：00达最高值，1～2月份，体温变化幅度较小，为38.3～38.8 ℃[21]。本团队研究结果表明，成年母牛后腿腕部表面温度呈现明显昼夜规律，上午5：00-6：00点达到一天中的最低值(32.7 ℃)，随后逐渐升高，到下午13：00-14：00达到一天的最高值(36.1 ℃)，随后逐渐降低，直至降到最低点[22]。

奶牛发情前后体温呈现明显规律性变化。发情期母牛，由于雌激素水平逐渐升高，其体温随卵泡发育逐渐上升，阴道温度可由发情前的(38.6±0.3)℃上升到(39.0±0.5)℃，排卵发生前后4 h内下降为(38.5±0.2)℃[8]。使用电阻测量仪对12头荷斯坦牛阴道温度的监测表明，发情期阴道温度平均升高0.48 ℃[23]，而直肠温度上升幅度更大，达到1.3 ℃[20]。红外线照相机检测结果表明，奶牛外阴和鼻镜温度在发情前48 h会出现一个峰值，分别为36.2和35.1 ℃，之后逐渐下降，直到发情前24 h达最低值，分别为35.5和33.5 ℃，之后再次升高，并于发情盛期再次达到峰值(36.8和34.4 ℃)，发情后到排卵的时间段内，外阴温度逐渐下降，而鼻镜温度保持稳定[15]，外阴温度与鼻镜变化不一致，除了拍照距离、表皮污染物及牛饮水等因素影响外[13]，还可能发情过程中代谢的剧烈变化对外阴产生了直接影响。本研究团队体温自动采集结果表明，奶牛阴道温度随发情进程逐渐升高，到发情盛期达到最高，随后逐渐降低，变化幅度为0.5～1.2 ℃(尚未发表资料)。

奶牛妊娠和围产期也伴随体温规律性变化。Z.Gil等对96头配种奶牛的研究发现，由于胚胎进入子宫引起母体免疫反应，88.3%妊娠牛人工输精后，5～12 d牛奶温度升高0.64 ℃，体温升高0.46 ℃，其中，大多数妊娠牛(65%)输精后5～7 d 体温即升高[24]。而妊娠期间，奶牛阴道温度为(39.1±0.4)℃，比空怀牛(38.8±0.3)℃高(0.3±0.01)℃[9]。但奶牛体温随分娩进程逐渐降低，分娩当天，阴道温度比分娩前24和48 h分别低0.2～0.3 ℃和0.6～0.7 ℃，直肠温度比分娩前24和48 h分别低0.3～0.5 ℃和0.4～0.6 ℃[10]，分娩前一天瘤胃温度同步降低至少0.3 ℃[25]。O.Burfeind等研究发现，奶牛产后早期2～10 d，初产牛阴道温度为39.7 ℃，直肠(深8 cm)温度为39.4 ℃，经产母牛较初产母牛低0.2 ℃[26]。L.A.Vickers等研究发现产后胎盘滞留母牛阴道温度(39.2±0.01)℃高于正常分娩母牛体温(39.1±0.01)℃，甚至分娩产生的免疫反应使分娩早期母牛阴道温度平均比盛奶期母牛高0.5 ℃[27]。然而，O.Burfeind等[26]研究的环境THI((60.7±5.1)～(74.4±4.6))高于L.A.Vickers等[27]研究的环境THI(49.0±4.5)，适宜的环境条件可能导致了后者监测到的胎盘滞留阴道温度低于前者热应激下监测到的母牛产后早期正常阴道温度。因研究对象品种及个体差异，饲养管理、使用仪器及环境等不同，研究结果差异较大，但都表明，生长发育及生理变化伴随了体温变化，只要能准确采集到奶牛体温，并深刻揭示奶牛体温随生长阶段、生理及病理状态变化的规律，就可在这些规律指导下，根据体温变化情况进行疾病及生理期准确预测。

1.2 繁殖相关部位温度监测与繁殖活动关系更密切

动物体温因测量部位不同而分为体表温度与体核温度，且整体上由体核向体表递减。因为直肠更接近体核，不易受外界环境影响，温度相对稳定且能反应体温真实情况，常被用作指示动物体温，而体表温度则受环境影响差异很大。对5月龄小公牛的检测结果表明，不同部位皮下温度变异较大，约比直肠温度低1.39～1.65 ℃，36.4%的读数低于37 ℃，19.4%的读数低于36.5 ℃[28]；对奶牛眼部温度的检测表明，眼睛温度比直肠温度低2 ℃[29]，而蔡勇等检测后腿腕部表面温度发现，该部位受环境影响温度变化幅度为2.6～7.0 ℃，而直肠温度变化幅度仅0.6 ℃，二者最佳拟合度为0.734[18]。对牛直肠及阴道、子宫颈、子宫体、子宫角等各生殖道部分的研究发现，直肠与阴道的温度相关系数为0.79，与子宫颈、子宫体及子宫角等生殖道部位温度的相关系数依次为0.76、0.68和0.60，表明直肠与生殖道的温度相关性由外向里顺次递减；但阴道与子宫颈、子宫体及子宫角的温度相关系数依次为0.93、0.80和0.70[30]，明显高于直肠与各部位的温度相关性，说明用阴道温度指示母牛繁殖状况比直肠更科学合理。而红外成像设备检测研究表明，牛阴道与外阴、鼻镜的温度相关系数分别为0.68和0.67[15]，与阴道相比，外阴与鼻镜温度更易受环境影响，且牛体清洁度、检测距离、环境条件等都会影响红外成像检测效果。上述结果表明，在能方便测量的这些部位中，阴道温度与直肠温度相关性较高，且受外界环境影响最小，可作为牛体温参考；同时，阴道与生殖道各部位的温度相关性较高，可为奶牛繁殖状态预测提供科学参考。

相对于直肠温度，阴道不同繁殖生理期的温度变化规律更明显。对4头日本黑牛直肠(深10 cm)和阴道温度的监测发现，发情周期的黄体中期，血浆P4浓度>4 ng·mL-1时，P4可刺激交感神经系统分泌去甲肾上腺素，通过下丘脑温度控制中心，使体温升高，但阴道温度较直肠高0.1 ℃[30]，而奶牛分娩前48 h血液P4含量逐渐降低，到产前16 h达最低水平(约0.4 ng·mL-1)，并一直维持到分娩，血浆P4浓度降低，奶牛体内代谢产热减少，并且胎儿娩出压迫产道导致产道血量减少，血流减缓，使阴道温度降低0.6～0.7 ℃，较直肠温度降低幅度(0.4～0.6 ℃)大，分娩当天，阴道温度最低为(38.5±0.4)℃，低于最低直肠温度(38.6±0.3)℃[10]，而分娩后胎衣排出等免疫反应则可导致母牛体温升高，分娩后2～10 d奶牛阴道温度比直肠高(0.2±0.3)℃[31]。此外，温度相关性研究表明，200 kg体重婆罗门小母牛阴道与直肠的温度相关系数可高达0.92[17]，而日本黑牛可繁母牛发情周期中直肠(深10 cm)与阴道的温度相关系数为0.79[30]，温度相关系数的巨大差异可能反映了阴道对生殖激素敏感度的年龄差异，即可繁母牛比性成熟初期婆罗门小母牛有更高的性激素敏感性。不仅如此，荷斯坦奶牛五六月份(产前8 d)直肠(深8 cm)与阴道的温度相关系数为0.89，10月份(产前9 d)直肠(深8 cm)与阴道的温度相关系数为0.76[10]；5～7月份，产后2～10 d奶牛直肠(深8 cm)与阴道的温度相关系数为0.81～0.85[27,31]，说明环境对直肠与阴道温度相关性有重要影响。而泌乳盛期(98±8)d荷斯坦奶牛直肠与阴道的温度相关系数仅为0.46[27]。综上表明，阴道与直肠的温度相关性受生理及外界环境影响较大，阴道因繁殖活动而呈现较大的温度变异性。

牛体不同部位温度稳定性和相关性不同，均受到一定的生理与环境影响。体温测量时，应选择容易测量、能反映目标生理状态且受外界环境影响较小的部位。同时，奶牛生殖活动不但伴随代谢的质量变化，还伴随了与代谢相适应的循环运输器官的消长，及机体免疫系统的胎儿容受性变化，阴道及相连生殖道作为生殖活动重要器官，不但在启动发情、分娩中充分感受雌激素、促黄体素、催产素、松弛素等调节，以完成相应生殖活动，而且也是妊娠维持最紧密联系的器官，是生殖活动中代谢、血流量及繁殖活动相关免疫容受性改变的标志性器官。阴道温度变化的监控及其规律性研究，可为奶牛繁殖管理提供科学参考。

2 影响奶牛体温的主要因素

动物通过产热和散热调节维持体温恒定，机体主要通过甲状腺激素、肾上腺皮质激素、去甲肾上腺素(NE)和5-羟色胺(5-HT)等调节产热[32-33]，此外，雌激素、孕激素等生殖激素也会影响体温[34]。雌激素可使机体兴奋，代谢增强，并能减缓神经刺激引起的血管收缩，使生殖道体温升高[35]；P4浓度升高可刺激交感神经系统分泌去甲肾上腺素，通过下丘脑温度控制中心，使体温升高[36]。而散热主要受环境因素影响，当环境温度高、湿度大时，体表热交换和汗液蒸发散热途径受阻，散热困难时，体温就会升高。

2.1 激素对体温的影响

甲状腺激素、肾上腺皮质激素等激素在调节机体基础代谢同时也发挥了温度调节作用。甲状腺激素分为甲状腺素(T4)和三碘甲腺原氨酸(T3)，可促进糖、脂类分解代谢，提高基础代谢率，是调节机体产热的重要激素。寒冷刺激会使机体甲状腺激素分泌增加，使机体代谢速率增加20%～30%[37]。研究表明，荷斯坦奶牛4～21 ℃环境下体内T4活性较21～38 ℃环境下高30%[38]，同时，正常体温范围内，甲状腺激素浓度与奶牛体温日变化规律一致[39-40]，而体温达到正常值上限后，T4则随体温继续上升而下降[41]，通过减少机体产热维持体温稳定。肾上腺皮质激素分为盐皮质激素、糖皮质激素和性激素3类，其中，糖皮质激素可促进糖异生，使血糖水平升高，向肌肉和神经组织提供能源，还可促进脂肪和蛋白质分解，提高机体代谢水平[37]。肾上腺切除小鼠在4～18 ℃暴露数小时，体温下降12 ℃，而肾上腺皮质激素处理的切除鼠体温仅下降2～3 ℃(正常小鼠体温下降1 ℃)，肾上腺切除后产热量降低10%～20%，抗寒能力显著降低[42]。此外，5-羟色胺(5-HT)和去甲肾上腺素(NE)对体温也具有调节作用。注射5-HT使猫和狗体温上升，而注射NE则会使体温下降[43-44]；与猫狗相反，注射5-HT对山羊与公牛有降低体温作用，NE则对公牛体温没有影响[45-46]；5-HT和NE对兔子体温均无影响[47]。5-HT和NE等对体温的调节作用因物种差异很大。

雌性动物繁殖活动经受了繁殖激素的重要调节，并伴随体温的规律性变化。使用PGF2α诱导荷斯坦牛发情时发现，发情前48～72 h血液P4浓度较高((5.0±1.5 )ng·mL-1)，排卵后下降((0.9±0.2)ng·mL-1)，发情前48～72 h阴道温度较排卵后高0.1 ℃，P4浓度和阴道温度变化趋势一致[8]；研究发现，妊娠180 d后牛阴道温度和血液P4浓度比空怀牛分别高(0.3±0.01)℃和(5.5±0.4)ng·mL-1；P4处理后，空怀牛阴道温度逐渐升高，在第3 天达到最高后又逐渐降低，第3天的阴道温度比第1天和第5 天高(0.3±0.03)℃；P4处理期(CIDR-P4处理中48 h)阴道温度比处理前48 h及CIDR-P4移除后48 h分别高(0.2±0.05)℃和(0.1±0.05)℃；P4处理期血液P4浓度峰值达(2.2±0.8)ng·mL-1，显著高于处理前期P4浓度(0.2±0.2)ng·mL-1，然而CIDR-P4移除48 h，P4浓度略有升高(2.3±0.7)ng·mL-1，阴道温度却略有降低，其原因有待进一步探究[9]。总之，P4浓度升高可促进阴道温度升高。

研究还发现，当血清P4浓度高于4 ng·mL-1时，生殖道各部分(子宫颈、子宫体及子宫角)温度明显上升，而直肠温度变化不明显，阴道和生殖道其它各部分温度与P4含量呈正相关，与E2∶P4比值呈负相关[30]，此研究没有关注E2与牛体温的关系。本团队对发情期温度变化的自动监测表明，西门塔尔牛阴道温度随发情进程逐渐升高，发情后(8.5±1.3)h阴道温度达最高(39.6 ℃)，而后逐渐下降，并于发情开始后(26.6±4.7)h排卵，阴道温度达到最低((37.68±0.15)℃)(资料未发表)，虽未进行激素浓度监测，但推测此升降温过程中E2是逐渐升高，至发情盛期后逐渐降低，而P4则逐渐降低并维持在低水平，A.H.Elsheikh等[30]的E2∶P4比值理论无法解释牛发情期P4浓度降低、E2浓度升高时的体温升高现象，关于E2、P4对牛体温的影响还需深入研究。

对20头荷斯坦牛发情期P4浓度检测结果，P4浓度在排卵前72 h出现峰值(2.1 ng·mL-1)，随后迅速下降，直到排卵，P4浓度一直稳定在较低水平；排卵前72 h，鼻镜与外阴部温度的峰值与P4峰值同时出现，分别为35.2和37 ℃，但排卵前24 h时，体温又出现了另一个峰值，分别为36.8和34.4 ℃[15]，这可能是排卵前雌激素和LH等生殖激素分泌增加导致的。M.D.Mosher等[48]对9头小母牛的研究表明，发情前期(排卵前4 d)，血浆P4浓度≤0.5 ng·mL-1后，相继出现雌激素(E2)峰和LH峰，E2峰后(1.00±5.90)h阴道温度达到峰值，LH峰后(0.29±5.22)h阴道温度峰值出现，阴道温度上升后(21.14±6.07)h排卵，然而，A.D.Fisher等[24]对21例发情牛的研究发现，16例在血清LH峰值±4 h内出现阴道温度峰值，3例在血清LH峰值±6 h内出现峰值(不含4 h内出现峰值的)，2例在血清LH峰值±6 h外出现峰值。LH峰伴随了阴道温度峰值的出现，但两峰值的先后顺序并不稳定。此外，对海福特牛预产前15 d的研究发现，PGFM(13,14-二氢-15-酮-前列腺素F2α)可阻止体温升高，其与体温的偏回归系数为-0.30[39]；但PGE2可作用于下丘脑引起体温升高，而PGF2α对PGE2有拮抗作用，可降低PGE2升高体温的效果[49]。

甲状腺激素、肾上腺皮质激素等通过调节机体代谢维持了基础体温稳定，而繁殖激素则在基础代谢基础上调控了奶牛的繁殖活动，并表现出一定体温特征，然而，关于体温及生殖激素因果关系的数据较少，监测的时间点不够密集，可能会漏掉一些关键的调控信息。因此，生殖激素对体温调节机理的揭示，还有待于全面、系统、深入的研究。

2.2 环境温湿度对体温的影响

奶牛的舒适环境温度为5～25 ℃[50]，荷斯坦奶牛维持稳定体温的上限环境温度为25～26 ℃[51]。随湿度增加，最适环境温度则降低，比如，温湿指数(THI)达到72时，环境温度超过22 ℃，奶牛就进入轻度热应激状态[52]。同时，随环境温度升高，体温也会有所升高，奶牛通过增加体核与体表温差促进散热，调节应激状态。研究表明，荫凉条件下，环境温度28.4 ℃时，牛直肠温度为38.5～38.9 ℃，低于阳光直射、36.7 ℃环境温度下的直肠温度(39.4 ℃)[53]。除直肠外，阴道温度也随THI而升高，并且变化范围逐渐增大，比如，H.Nabenishi等研究表明，THI为78时，泌乳后期牛阴道温度平均为39.1 ℃，高于在THI为57时的平均阴道温度(38.7 ℃)，且THI低于75时，牛阴道温度稳定在38.5 ℃左右，但THI高于75时，阴道温度昼夜变化提高到39.7～40.7 ℃[21]；而O.Burfeind等[26]研究表明，在THI=74±4的六七月份，分娩早期母牛阴道温度平均为(39.6±0.4)℃和(38.8～40.4)℃，在THI=60±4的5月份，其阴道温度平均为(39.2±0.3)℃和(38.5～39.8)℃，相似THI下，体温差异可能是奶牛生理期不同导所致的。此外，对阴道及直肠温度与THI关系的研究表明，预产前(8±4)d到分娩的奶牛，环境THI为(68.0±7.1)时，阴道及直肠温度与THI相关系数分别为0.25和0.33，高于THI为(52.5±5.7)时的相关系数(分别为0.20和0.22)(P<0.05)[10,21]；产奶牛THI为48.0～68.8条件下，阴道日平均温度与THI的相关系数为-0.08，当THI升高到69时，阴道温度开始上升，当THI升高到72.0～81.1时，相关系数增至0.30(P<0.01)[21]。以上研究表明，奶牛阴道及直肠温度和变化范围均随THI而升高和增大，阴道及直肠温度与THI的相关系数也相应增大，随THI的升高，奶牛繁殖活动的温度特征逐渐减弱。

2.3 疾病对体温的影响

发热是恒温动物抵抗外界病原感染的一种重要防御机制，是典型的炎症表现，机体通过发烧保持生理状态动态平衡[54]，一般情况下，体温超过39.4～39.7 ℃时，即可确诊奶牛发烧[55-56]。根据体温升高程度，发热可分为低热(超过正常体温0.5～1.0 ℃)、中热(超过正常体温1～2 ℃)、高热(超过正常体温2～3 ℃)、超高热(超过正常体温3 ℃)4种。低热常见于结核病、局部炎症、消化不良及功能性低热；中热常见于胃肠炎、支气管炎等疾病；高热多见于流行性感冒、纤维素性肺炎、牛瘟、口蹄疫、败血症等；超高热多见于马传贫、脓毒败血症、中暑、输液反应、动物病死前[57]。不同疾病又表现出稽留热、弛张热、间歇热、波状热、不规则热等不同热型曲线[58]。稽留热是体温升高到一定程度后可稳定持续数天，每天温差1 ℃以内，常见于流行性感冒、大叶性肺炎、犊牛副伤寒等。弛张热是体温升高后1个昼夜内变动范围较大，常超过1 ℃以上，但又不降至常温，常见于化脓性疾病、卡他性肺炎、败血症等。间歇热是发热期和无热期有规律地相互交替，间歇时间较短且重复出现，常见于锥虫病等。波状热是体温上升到一定高度，数天后又逐渐下降到正常水平，持续数天后又逐渐升高，如此反复，可见于牛布鲁氏菌病等。不规则热无规律，可见于牛结核、支气管肺炎等[59]。

由RNA病毒引起的口蹄疫常导致患畜体温升高甚至超过40 ℃，在口和乳头周围出现冠状带水泡，并感染周围皮肤使其温度升高[29,60]。牛感染泰勒虫后，病牛体温升高到40～42 ℃，为稽留热，4～10 d内维持在41 ℃左右，大部分病牛经4～20 d趋于死亡[61-62]。边虫病患牛体温也明显升高，可达39.5～42 ℃，病初体温呈间歇热和稽留热[63-65]。

与发热相反，严重营养不良、休克、大出血及多种疾病的濒死期等，牛体温均低于正常范围，牛若体温低于36 ℃，同时伴有发绀、末梢冷厥、高度沉郁或昏迷、心脏微弱，多愈后不良[59]。此外，中毒性疾病也可引起体温降低。霉菌毒素中毒会使牛体温降到36.7 ℃[66]，巴豆中毒常使牛体温下降至37.2 ℃[67]。饲养管理不当导致的酮血症也常使病牛出现中毒症状，并伴随体温下降[68]。

疾病是重要的体温变化影响因素，中国兽医临床诊断中常把体温监测作为患牛疾病诊断的重要依据，但仅对患牛发病时刻进行体温检测，然后同大群平均数比较，存在明显不足，因为生理状态、年龄、营养状况不同，牛体温个体差异较大，缺乏个体历史数据的横向比较也不够科学。

2.4 其他因素对体温测量结果的影响

除各种因素导致的牛体温变化外，测量过程中，测量人员的技术操作、使用的温度计类型、风速及牛的活动量等因素也可影响测量结果。

测定方法及设备对体温测定影响较大。传统方法均采用手动测定直肠温度，测温是否到位、时间是否充分、读数是否科学，都会影响到测温效果，操作过程不同可导致0.5 ℃的测量误差，温度计类型不同可导致0.3 ℃体温差异，测量直肠深度(11.5和6.0 cm)不同也会导致0.4 ℃的体温差异[69]。并且，生殖道温度由子宫角向阴道呈递减趋势[30]。为提高手工测量效率，研发出可快速测量并直接读数的电子温度计，测温结果表明，酒精温度计(Provet, Palmerston North, New Zealand)测值最高(38.6 ℃)，Genia Digiflash (Genia, St. Hilaire de Chaléons, France)和Rapid Digital (Jasun, Zhejiang, China)这两种电子温度计测值最低(37.7和37.9 ℃)，且Rapid Digital电子温度计(Jasun, Zhejiang, China)测值变化幅度最大(SD=1.47)[70]。L.A.Vickers等[27]采用精度为±0.1 ℃的电子温度计(SC 112, SES Scala Electronics)进行直肠测温，而采用精度为±0.3 ℃的微机控制温度记录器(Minilog8, Vemco Ltd., Halifax, Canada)进行了奶牛阴道温度监测，本团队为降低测量工具误差，采用测量精度(±0.1 ℃)较为接近的电子体温计和传感器进行体表和直肠温度比较(待发表)。测量差异增加了对奶牛生理状态判断的失误率，然而，即便最熟练的技术人员，也不可能避免测量误差。虽然电子温度计以简单快速的优点正被推广应用，但手工测温的技术现状没有改变，并且仍不能全部覆盖24 h体温信息，无法实现体温自动监控与预警。

除温湿度外，风速也对体温有重要影响。研究发现，风速增加通过热辐射方式降低鸸鹋体表热负荷[71]，风引起的空气流动会加速牛体表热量辐射损失，达到降温效果[72]，红外线成像系统研究表明，风速为17 km·h-1时，奶牛身体迎风面体表温度从36.5 ℃迅速降到31.9 ℃，而相同时间内，背风面体表温度则从36.2 ℃降到33.4 ℃，背风面较迎风面温度降低幅度小，降温速度相对缓慢，风停止后，体表温度很快恢复[73]。因此，体表温度测量应尽量避免风的影响。

运动可使体内代谢速率加快[74]，并通过影响机体产热与散热方式调节奶牛体温[75]。研究表明，运动后牛体内产热增加，全身温度明显上升，鼻镜温度从32.6 ℃上升到33.5 ℃，呼吸频率从29.2次·min-1上升到80.1次·min-1。牛眼部温度从34.2 ℃降至32.8 ℃。运动后5 min，体温又恢复到基准值[72]，因此，测量体温应避免运动的影响。牛发情时活动量显著增加[5]，体温升高[8]，但尚未见有关奶牛安静发情体温变化的研究报道。本团队发现，部分安静发情牛体温也会升高(尚未发表资料)。鉴于体温监测对奶牛繁殖状态预测及疾病诊断的重要意义，体温与运动量变化的因果关系还需要深入、系统研究。

3 奶牛体温获取及繁殖行为预测

牛体温需要通过直肠测定才能获得，不但耗时费力，而且，散栏饲养情况下，很难进行体温测定，而当前体表测温技术进展较快，测温也较为方便[13,15]。通过体表测温，然后，采用统计分析技术建立温度校正模型，将体表温度矫正为可参考的体温数据，并根据数据揭示的生理规律，进行奶牛发情、分娩等预测。

S.Talukder等利用红外照相机监测了20头荷斯坦奶牛外阴温度，并建立了矫正公式VulvaT=constant+bA(AmbT-AmbT*)+bH(Hum-Hum*)+Cow-VulvaTB+ε，其中，VulvaT:外阴温度，bA和bH:最大似然估计系数，AmbT和Hum:环境温度和湿度，AmbT*和Hum*:环境温度和湿度的平均值，Cow:牛随机效应，ε:随机误差，VulvaTB:牛个体外阴平均基础温度，所有测定数据均据此进行校正，当预警阈值设定为1 ℃时，发情检出率可达92%，但未发情检出率仅为29%[15]，假阳性率较高。K.D.Redden等利用石蜡涂料包被热敏电阻，通过无线传输设备对奶牛阴道温度实时监测，并设定了阴道温度较前4 d升高0.3～1.0 ℃，并维持3 h以上的奶牛发情预测阈值，该阈值下发情检出率为81%[76]。B.L.Kyle等使用温敏传感器及无线传输设备监测了海福特杂交牛的阴道温度，在阴道温度较前3 d至少升高0.4 ℃，并维持3 h以上的阈值，得到了89.4%的发情检出率[77]。

对分娩的预测研究表明，在对荷斯坦奶牛阴道温度进行监测的同时，设定了阴道温度降低0.3 ℃并维持24 h，即可预测在24 h内分娩的预测阈值，在此阈值下24 h内分娩的检出率为62%～71%，24 h内不分娩的预测准确率达81%～87%。以直肠温度降低0.3 ℃并维持24 h为阈值，对24 h内分娩的预测结果表明，24 h内分娩的检出率达44%～69%，24 h内不分娩的预测准确率达86%～88%[10]。因为阴道是分娩行为的直接参与器官，通过阴道温度预测奶牛分娩比直肠温度更有效。而对日本黑牛～荷斯坦杂交牛的研究，则设定了阴道温度下降0.3 ℃并维持3 h，60 h以内分娩的预测阈值，结果表明，60 h内分娩的预测准确率达100%[78]，但该预测方法预测时间太宽泛，实践应用价值不大。本团队也构建了奶牛阴道温度自动采集系统，并发现了随发情进程逐渐升高、盛期后逐渐降低直至排卵的发情期奶牛阴道温度变化规律(待发表)，现正在根据这一规律进行自动化发情预测技术研发。

以上研究表明，根据体表温度预测奶牛繁殖状态是可行的，但如何同时提高发情及未发情的检出率、分娩及不分娩的预测准确率，还有赖于对各繁殖生理期体温数据的全面而准确采集、变化规律的精确了解、测量数据的合理校正，以及对阈值的合理设定等。

4 总结及展望

经过多年研究，对牛不同繁殖及疾病状态的体温变化规律已有初步认识，可根据体温变化初步判断其繁殖生理期及疾病状态，为开展精细化繁殖与健康管理提供了一定技术支撑。然而，这些判断与管理均以奶牛个体全面真实的体温监测数据为基础，养殖企业尚不具有这些数据，以此为基础的精细化繁殖与健康管理也就难以实现。然而，随着机电传感、生物信息学、计算机技术的飞速发展，物联网时代已经到来，并且正在向奶牛养殖产业深度融合。体温、活动量、体重等信息的自动化采集关键技术已经突破，这些技术必将推动奶牛生理、行为数据采集的机械化、自动化，并推动奶牛个体生理指标数据库的建立及繁殖与疾病规律的深入揭示。基于自动化采集技术及对相关规律的深入揭示，将以体温为关键指标的自动化、精细化奶牛繁殖与健康管理成为现实，并走向智能化。

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(编辑 程金华)

Study Progress on the Rule of Body Temperature and Its Application in Reproduction of Dairy Cattle

LI Xiao-jun1，WANG Zhen-ling2，CHEN Xiao-li1，KOU Hong-xiang1,3，LI Xiu-ling4，WANG Yan4，WANG Dong1*

(1. Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193,China；2.BeijingVocatioealCollegeofAgriculture,Beijing102442,China;3.CollegeofAnimalScienceandTechnology,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China;4.AnimalDiseaseControlCenterofDaxingDestrictinBeijing,Beijing102600,China)

Automation and information are the important development directions of technologies in dairy industry. To break through the bottleneck of automatically monitoring technology for quiet estrus cows, the regulation pattern of body temperature has become another study focus related to reproductive cycle of dairy cattle after the regulation pattern of activity quantity. Both age and diurnal variation characteristics of body temperature in cow have been shown. Meanwhile, the regulation pattern of body temperature related to estrus, pregnancy and delivery on reproductive cows was observed, and the regulation patterns varied with different measurement sites. Among these detection sites, the regulation pattern of viginal temperature plays a more instructive role in marking reproductive behavior for its close relationship to reproductive activities. Additionally, the body temperature was usually affected by reproductive hormones, environmental conditions, diseases, measurement methods and other factors. The premises of making better use of body temperature data are scientific analysis of factors affecting body temperature and construction of an automatic collection technology and database for it, which will promote the automation, elaboration and intelligentization of both cow reproduction and health management.

dairy cattle; vaginal temperature; rectal temperature; reproductive stages

10.11843/j.issn.0366-6964.2016.12.002

2016-06-30

奶牛产业技术体系北京创新团队项目(BAIC06-2016)

李小俊(1992-)，女，陕西渭南人，硕士生，主要从事动物繁殖机理及技术研究，E-mail: 18201420769@163.com

*通信作者：王 栋，研究员，博士生导师，主要从事动物繁殖机理及技术研究，E-mail: dwangcn2002@vip.sina.com

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0366-6964(2016)12-2331-11