贵州省影响猪O 型口蹄疫、猪繁殖与呼吸综合征和猪瘟免疫效果的环境因素R 和GAM 分析

田 琴，周 怡，张明华，周碧君,2,3，王开功,2,3*，程振涛,2,3，文 明,2,3*

（1. 贵州大学 动物科学学院，贵州 贵阳 550025；2. 贵州省动物疫病研究室，贵州 贵阳 550025；3.贵州省动物生物制品工程技术研究中心，贵州 贵阳 550025）

生猪养殖产业是畜牧业的重要组成部分，也是助推广大农村脱贫致富和保障城乡居民安居乐业的重要支柱产业[1]。但随着养殖规模的不断扩大、养殖布点的不断密集、产品贸易的不断频繁等，生猪养殖产业面临的风险特别是疫病风险也在不断升高。威胁和危害生猪产业健康发展的疫病主要有非洲猪瘟（ASF）、经典猪瘟（CSF）、口蹄疫（FMD）、猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）、猪伪狂犬病（PR）、猪圆环病毒病（PCVD）和猪流行性腹泻（PED）等[2-5]。疫苗接种是预防和控制生猪主要疫病的常用手段，然而疫苗免疫效果受到诸多因素的影响，包括人为操作、饲养管理和环境因素等。目前，兽医人员专业技能有了较大提高，饲养管理水平趋于专业化和集约化，因此人为操作与饲养管理已经不再是影响免疫效果的主要影响因素。贵州省地处云贵高原，地势西高东低，海拔高度差距较大；地形为“地无三里平”，导致生猪养殖规模大小不一；气候属亚热带湿润季风气候，四季分明，昼夜温差较大[6]。这些环境因素（不同地区、不同养殖规模、不同季节和不同海拔等）对生猪主要疫病免疫效果是否有影响，尚未见到相关报道。基于此，本研究开展上述环境因素对贵州生猪疫病（O 型FMD、PRRS、CSF）免疫效果的影响分析，以期为优化贵州生猪养殖产业疫病疫苗免疫方案提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源猪O 型FMD、PRRS 和CSF 免疫抗体监测数据，收集自2015 年～2018 年本实验室承担全省定点监测任务的猪血清样本检测结果。根据贵州具体情况，分析不同地区（9 个行政区域）、不同规模（存栏50 头肥猪以上的规模场和存栏50 头肥猪以下的散养户）、不同季节（以温度划分，即3 ℃～9 ℃、10 ℃～20 ℃和21 ℃～27 ℃）和不同海拔（1 100 m以下、1 100 m～1 250 m 和1 250 m 以上）对各疫病抗体阳性率的影响，具体样本数据见表1。

表1 猪FMD、PRRS 和CSF 血清样本的基本信息Table 1 Information of serum samples from the pigs infected with swine foot-and-mouth,swine reproductive and respiratory syndrome and Ccassical swine fever viruses

1.2 实验数据分析方法采用易侕统计软件(www.empowerstats.com) 和R 语言软件进行数据统计并对影响抗体阳性率的因素进行差异分析，结果用p 值表示，p＜0.05 为差异显著和p＜0.01 为差异极显著，均有统计学意义；抗体阳性率=检测样本阳性数/检测样本总数，单因素分析有统计学意义的则采用线性回归模型进行多因素分析，多因素分析有意义即因变量和自变量不呈线性关系时则采用广义相加模型（GAM）分析环境因素多因子对猪疫病抗体阳性率的影响。

2 结 果

2.1 贵州省猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率检测结果4 种疫病抗体阳性率统计结果显示，贵州9 个 地 区 猪O 型FMD 抗 体 阳 性 率 为65.67%～95.73%、PRRS 抗体阳性率为54.36%～97.14%、CSF抗体阳性率为33.07%～93.33%；规模场和散养户猪O型FMD 抗体阳性率分别为82.94%和75.75%、PRRS抗体阳性率分别为82.85%和90.12%、CSF 抗体阳性率分别为71.05%和75.66%；不同环境温度（3 ℃～9 ℃、10 ℃～20 ℃和21 ℃～27 ℃）猪O 型FMD 抗体阳性率分别为70.74%、83.81%和84.38%、PRRS 抗体阳性率分别为83.93%、84.58%和86.24%、CSF 抗体阳性率分别为67.56%、70.66%和75.63%；不同海拔（1 100 m 以下、1 100～1 250 m 和1 250 m 以上）猪O型FMD 抗 体 阳 性 率 分 别 为73.88% 、 88.60% 和80.19%、 PRRS 抗体阳性率分别为81.73%、91.00%和85.37%、CSF 抗体阳性率分别为67.34%、78.83%和74.54%（表2）。表明贵州省不同养殖地区、不同养殖方式、不同环境温度和不同海拔高度猪场猪O型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率均不同。

表2 贵州省猪FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率统计结果Table 2 Antibodies positive rates of FMD,PRRS and CSF in swine of Guizhou province

2.2 环境因素单因子对猪疫病抗体阳性率影响的分析结果采用R 语言软件对贵州9 个地区猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率进行差异分析。结果显示，不同地区猪O 型FMD 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.66±0.32、0.66±0.40、0.95±0.11、0.96±0.08、0.77±0.37、0.82±0.26、0.80±0.24、0.78±0.34和0.71±0.31，该抗体阳性率差异显著（p=0.03）；不同地区猪PRRS 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.54±0.31、0.97±0.08、0.89±0.15、0.95±0.10、0.83±0.18、0.91±0.17、0.92±0.15、0.84±0.24 和0.81±0.27，该抗体阳性率差异极显著（p＜0.001）；不同地区猪CSF 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.33±0.36、0.93±0.09、0.93±0.14、0.84±0.28、0.59±0.48、0.84±0.26、0.54±0.46、0.72±0.32 和0.80±0.31，该抗体阳性率差异极显著（p＜0.001）（图1）。表明贵州省各个地区猪的各疫病疫苗免疫效果不同，各疫病抗体阳性率高低不一。

图1 贵州不同地区猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率统计结果Fig.1 Comparison of positive rates of type O FMD,PRRS and CSF antibodies in different regions

采用R 语言软件对贵州不同养殖规模、不同环境温度和不同海拔高度猪场猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率进行差异分析。结果显示，不同养殖规模猪场猪O 型FMD 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.83±0.28 和0.76±0.32，p=0.097；猪PRRS 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.83±0.24 和0.90±0.18，p=0.081；猪CSF 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.71±0.39 和0.76±0.31，p=0.505。不同环境温度猪场猪O 型FMD 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.71±0.36、0.84±0.26 和0.84±0.26，p=0.022；猪PRRS 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.86±0.19、0.85±0.26 和0.87±0.16，p=0.891；猪CSF 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.76±0.39、0.71±0.35 和0.73±0.36，p=0.795。不同海拔高度猪场猪O 型FMD 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.80±0.30、0.89±0.18和0.74±0.35，p=0.019；猪PRRS 抗体阳性率的均值±标准差分别为0.85±0.23、0.91±0.16 和0.82±0.25，p=0.144；同海拔高度猪CSF 抗体阳性率的均值±标准差 分 别 为0.75±0.34、0.79±0.32 和0.67±0.40，p=0.321。不同养殖规模对猪O 型FMD、PRRS 和CSF抗体阳性率的影响不显著（p＞0.05）；不同环境温度对猪O 型FMD 抗体阳性率的影响显著（p＜0.05），而对PRRS 和CSF 抗体阳性率影响不显著（p＞0.05）；不同海拔高度对猪O 型FMD 抗体阳性率的影响显著（p＜0.05)，而对PRRS 和CSF 抗体阳性率的影响不显著（p＞0.05）（图2）。表明养殖方式对贵州省各个地区猪的O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率影响不大，养殖户可根据需要选择合适的养殖方式；不同环境温度对贵州省各地区猪的O 型FMD 的抗体阳性率有较大影响，在免疫过程中应合理控制环境温度；海拔仅对贵州省各地区猪O 型FMD 的抗体阳性率有较大影响，应合理调控各影响因素以提高猪的疫病抗体阳性率。

图2 不同养殖规模、环境温度和海拔高度对猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率影响的统计结果Fig.2 Antibody positive rates of type O FMD,PRRS and CSF in the farms with different scale,temperature and altitude

2.3 环境因素多因子对猪疫病抗体阳性率影响的分析结果采用线性回归模型分析贵州省猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率。结果显示，以六盘水市为参照对象，安顺市、黔南州、遵义市和铜仁市猪O 型FMD 抗体阳性率趋于下降（p≥0.05），而其它地区为上升趋势（p≥0.05）；PRRS 抗体阳性率除铜仁市外，其它8 个地区趋于上升（p≥0.05）；CSF抗体阳性率除黔西南州外，其余8 个地区趋于上升（p≥0.05）。以规模场为参照对象，散养户猪O 型FMD 抗体阳性率趋于下降（p≥0.05），而散养户PRRS和CSF 抗体阳性率趋于上升（p≥0.05）。随着温度的上升，猪O 型FMD 抗体阳性率趋于上升（p＜0.05），而PRRS 的抗体阳性率无明显变化（p≥0.05），CSF 抗体阳性率趋于上升（p≥0.05）。不同海拔高度对猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率无明显影响（p≥0.05）。贵州不同地区猪O 型FMD、PRRS 和CSF抗体阳性率存在差异，但差异均不显著（p≥0.05）；养殖方式对猪O 型FMD、PRRS 和CSF 抗体阳性率的影响均不显著（p≥0.05）；环境温度对猪O型FMD抗体阳性率影响显著（p＜0.05），而对PRRS和CSF抗体阳性率影响不显著（p≥0.05）；海拔高度对O 型FMD、PRRS 和CSF 抗 体 阳 性 率 影 响 均 不 显 著（p≥0.05）（图3）。表明4 种环境因素对猪O 型FMD、PRRS 和CSF 均有不同程度的影响，应合理制定免疫程序，以提高猪对相应疫病的抗体阳性率。

图3 环境因素多因子对猪疫病抗体阳性率影响的统计分析结果Fig.3 Statistical analysis of the impact of environmental factors on the positive rates of antibodies against swine infectious diseases

2.4 环境因素与猪疫病抗体阳性率的GAM 模型分析结果将贵州不同环境猪场猪O 型FMD、PRRS和CSF 抗体阳性率进行非线性关系和饱和度（阈值）效应分析。结果显示，只有环境温度与猪O 型FMD抗体阳性率之间存在非线性关系，其它环境因素与猪其他3 种疫病抗体阳性率均无非线性关系。以环境温度与猪O 型FMD 抗体阳性率进行GAM 建模，通过递归算法计算，环境温度与猪O 型FMD 抗体阳性率呈非线性关系，温度拐点为22.5 ℃，在该拐点左侧，每增加1 ℃，抗体阳性率提高1%；在拐点右侧，环境温度继续升高，但抗体阳性率不会再提高（图4）。表明22.5 ℃是猪养殖的最适温度，环境温度对猪O 型FMD 抗体阳性率存在饱和度效应。

图4 环境温度与O 型FMD 抗体阳性率之间的关系图Fig.4 The relationship between temperature and the positive rate of antibodies against type O FMD

3 讨 论

猪FMD、CSF 和PRRS 是威胁和危害生猪养猪产业健康发展的重要疫病，被我国农业农村部列为一类或二类传染病，这些疫病若暴发，不仅给生猪养殖产业造成重大的经济损失，而且给人类社会稳定造成一定的危害。预防控制重要动物疫病的最有效措施是疫苗接种，而抗体监测是保障疫苗接种效果的重要手段之一。本研究结果显示，贵州9 个地区猪O 型口蹄疫、CSF 和PRRS 的抗体阳性率分别为65.67%～95.73%、33.07%～93.33%和54.36%～97.14%，采用R 语言软件对贵州9 个地区猪的这3 种疫病的抗体阳性率进行差异分析可知，各地区猪3 种疫病的抗体阳性率差异显著（p＜0.05）或者极显著（p＜0.001），这与南文金等在粤北地区开展相应疫病免疫水平监测结果一致[7]。产生这种地区间养猪场疫病抗体阳性率差异的原因可能是：（1）各个地区兽医行政管部门对重要动物疫病免疫预防工作的重视程度不一样，强制免疫覆盖率存在差异；（2）各个地区养猪场饲养管理、疫病防控意识、重视程度以及免疫程序等不一样；（3）免疫操作技术人员技能水平有差异。同时还发现不同养殖规模猪场猪病抗体阳性率也存在差异，如规模场猪O 型口蹄疫抗体阳性率高于散养户，而规模猪场CSF 和PRRS抗体阳性率低于散养户，这与李靖宁[8]、张蕾[9]、王东升[10]等调查结果基本一致，其原因可能是：规模场饲养群体较大易产生漏免或不免等现象（如CSF 和PRRS），而散养户猪流动性较大易产生免疫不到位或免疫覆盖率小等现象（如猪O型口蹄疫）。

除了人为因素外，环境因素也是影响疫苗免疫效果的重要原因。王娟娟对广西壮族自治区柳城县猪病免疫抗体水平监测显示，春季CSF 和PRRS 免疫效果低于秋季[11]；鲁印国对陕西省榆林市横山区家畜疫病免疫监测显示，羊O 型FMD 春季免疫效果低于秋季[12]；华莹统计结果显示，贵州省800 m～1 600 m 海拔地区养猪场PRRS 抗体阳性率高于海拔600 m 以下和1 600 m 以上地区猪场[13]。本研究结果显示，经单因素分析养殖地区对猪O 型口蹄疫、CSF 和PRRS 抗体阳性率的影响均显著或极显著，环境温度和海拔高度仅对猪O 型FMD 影响显著；通过多因素及GAM 建模分析发现仅温度对猪O 型FMD的抗体阳性率影响显著且存在非线性关系，其温度拐点为22.5 ℃，即当环境温度低于22.5 ℃时，每增加1 ℃，该抗体阳性率提高1%；而当环境温度高于22.5 ℃时，即使温度继续升高，该抗体阳性率也不会继续提高。这些结果表明，环境温度对疫苗免疫效果具有重要的影响，同时从一个侧面说明，我国实施“春秋两防”政策具有一定的科学性。

综上所述，本研究采用R 语言和GAM 建模方法，分析了贵州省不同养殖地区、养殖规模、环境温度和海拔高度对猪O 型FMD、CSF 和PRRS 抗体阳性率的影响，发现环境温度是影响疫苗免疫效果的重要因素，这为养猪场免疫防控措施的制定提供了参考依据。