自渗牛床表层垫料对夏季奶水牛站立与躺卧行为的影响

普金徽 覃李坤 顾招兵 毛华明 郭露露 张富兰 刘 平 李 林

(云南农业大学 动物科学技术学院，昆明 650201)

奶水牛是全球第二大奶源供应体，水牛奶占世界奶总产量的13%，且具有营养价值高的特点[1]。云南奶水牛存栏量仅次于广西，位居全国第二。但泌乳量低一直困扰着产业的健康发展。奶水牛每天50%～60%以上的时间用于躺卧[2-5]，反刍行为才更充分，才能提高粗饲料消化利用率。在躺卧状态下，流经乳腺的血流量比站立时增加25%以上[6]，为牛奶的生物合成提供充足前体物，提高泌乳量与乳品质。然而，奶水牛普遍栓系饲养在硬质混凝土牛床上，躺卧时间短，肢蹄磨损严重[7-8]，且乳房卫生清洁度差。舍饲卧栏散养能避免粪尿排泄在牛床上，但增加卧栏投资，还限制了行为的充分表达。舍饲散放饲养投资少，但奶水牛排泄随意，无自渗能力牛床上的垫料被粪尿浸泡，对奶水牛乳房卫生与蹄部健康都不利。

在漏缝地板上，奶畜体表卫生清洁度高，但肢蹄损伤严重。直接饲养在实心地面上，粪尿堆积，蹄部浸泡在有腐蚀性的粪尿混合物里容易患腐蹄病。在实心地面上铺稻草等秸秆垫料对此问题有一定缓解。然而，实心地面上的秸秆垫料受制于奶水牛尿液量大与供应存在季节性短缺等问题，不便在规模化牧场中使用[9-10]。橡胶垫在牧场生产中作为秸秆垫料替代品，也因热阻大，不宜在炎热气候区作为卧床使用；还因缺乏渗滤能力，被粪污浸泡后易滑，也不便在舍饲散放饲养模式中使用[11]。牛粪再生垫料在卧栏散养模式中使用效果与管理水平关系很大[12]，管理不当存在引发乳房炎的隐患[13]，也不便在舍饲散放模式中使用。

维护牛床垫料的清洁与干燥，在舍饲散放饲养模式中困难较大。以往的研究关注垫料类型与厚度对奶畜行为舒适度的影响。然而，垫料之下的牛床基础对维持垫料清洁与干燥也起重要作用，但此部分的研究却鲜有报道。受“人工生态湿地”与“海绵城市”理念的启发[14]，云南省现代农业奶牛产业技术体系设施设备与环境控制团队设计一种自渗牛床，包括底部的防渗层，中部的自渗层与表层的垫料(图1(b))，已经在奶水牛养殖场顺利投产2年。自渗牛床可实现粪尿彻底分离，尿液渗滤到底部有1.5% 斜坡的防渗混凝土层流入污水收集沟内，粪便截留在垫料上。

图1 海绵城市理念[14](a)与奶水牛自渗牛床(自绘)(b)示意图Fig.1 Sponge city concept[14] (a) and diagram of self-draining bed system for dairy buffaloes (self-drawn) (b)

沙子渗水能力强，不含营养物质，不易滋生细菌；沙子导热能力强，散热快，在炎热地区作为垫料可极大缓解奶畜热应激反应；沙子柔软，奶畜躺卧舒适度好[15]。木屑保水性能好，是一种理想的垫料[16]。云南奶水牛主产区木材资源丰富，木材加工厂废弃木屑可以作为奶畜垫料使用[17]。为此，本研究旨在选用河沙与木屑作为垫料铺设在自渗牛床上，分析对奶水牛站立与躺卧行为的影响，并探索奶水牛粪便的分布情况，研究成果可望为自渗牛床垫料的合理使用提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地点与时间

2019年7—8月，在云南省德宏傣族景颇族自治州芒市民诚奶水牛场新建牛舍内开展现场试验。

1.2 自渗牛床构建

自渗牛床底部有1.5%坡度的混凝土防渗层，其上依次铺狗头石垫层、鹅卵石、瓜子石，构建尿液、污水自渗层，厚度分别是40、20和10 cm。牛床长12.5 m，宽12 m，以固定的结实圆木将自渗牛床等分为三部分，即12.5 m×4 m(图2(a))，分别在自渗层上铺设10、15和20 cm厚的河沙，作为河沙牛床(简称沙床)，分别简记为S10a、S15和S20。另一组是河沙/木屑牛床，同样等分为三部分。一部分牛床铺设10 cm厚河沙(S10b)，另两部分则分别铺15 cm 与20 cm厚的木屑，作为木屑牛床(简称木屑床)，分别简记为WS15和WS20，木屑约5 cm长(图2(b))。分隔牛床的圆木低矮，不影响奶水牛通行，可自由选择在3个区域活动。垫料厚度适时人工维护，维持厚度基本恒定。

图2 自渗牛床覆盖河沙(a)与河沙/木屑垫料(b)Fig.2 Self-draining beds covered with sand (a) and sand/wood shaving (b) at different depths

1.3 奶水牛行为观察

选择体况、体重与胎次(4.2±0.4)基本一致的杂交奶水牛30头，随机平均分配在2个自渗牛床上(图2)。奶水牛在正式试验前均具有11个月以上的垫料散放饲养经历。自渗牛床奶水牛奶水牛饲养密度10 m2/头，能同时满足15头奶水牛的行为空间需求，且对同圈栏自渗牛床上的3个不同区域可自由选择利用。安装高清摄像头，全覆盖连续96 h记录奶水牛行为。试验结束后，从视频资料中提取奶水牛在各区域的躺卧与站立行为。躺卧定义为奶水牛躯干主体部分与地面接触；站立是其体重由四肢支撑。通道非采食站立用OS(Stand only)表示；通道采食站立用FS(Feeding with standing)表示；通道总站立用AS(All standing)表示。

1.4 环境参数与奶水牛体温采集

在自渗牛床上方1.6 m高度的位置相距4 m悬挂3个德图温湿度传感器(Testo 175H1，±0.4 ℃)，以30 min间隔记录奶水牛舍的温湿度，参照Tucker等[18]的方法并将其转化为温湿指数(Temperature-humidity index, THI)。将纽扣式温度计封闭防水固定在空的阴道栓内，置于5头奶水牛阴道内，以30 min间隔连续记录体温。

1.5 奶水牛粪便排泄量分布测试

每天08:00 h与18:00 h对不同垫料牛床与采食通道上的牛粪实施人工收集、称重，分析奶水牛粪便分布规律。

1.6 数据分析

从视频文件里依次提取每头奶水牛的站立与躺卧行为数据。用Excel 2010软件，将各类行为进行整合与处理，然后再采用IBM SPSS 21.0(IBM Corporation, New York, N.Y., USA)软件对数据做单因素方差分析(One-Way ANOVA)处理，数据用“平均数±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 舍内温湿度与奶水牛直肠温度

试验期间，舍内空气温度为21.8～30.5 ℃(平均24.9 ℃)，相对湿度为58.8%～98.3%(平均85.1%)，平均THI 75.2。夏季河沙牛床与河沙/木屑牛床奶水牛的平均阴道温度分别为38.54±0.14 ℃和38.46±0.16 ℃，差异不显著(P>0.05)。

2.2 沙床对奶水牛站立行为的影响

奶水牛在不同厚度沙床上的站立行为见表1。沙床3个不同区域的第1、第3天奶水牛站立时间无显著差异(P>0.05)。在第2天，S15与S20沙床上的站立时间无显著差异(P>0.05)，但都高于S10a上的站立时间；在第4天，三类沙床上的站立时间都有显著差异(P<0.05)。总体来看，S20上的站立时间最长，显著高于S10a的站立时间(P<0.05)，但与S15相比无显著差异(P>0.05)。通道上非采食站立(OS)、采食站立(FS)与总站立(TS)都分别显著高于各牛床区域上的站立时间(P<0.05)。在采食通道上，FS时间最长，表明奶水牛一天中的站立时间主要用于采食。

表1 奶水牛在沙床上的站立时间(n=15)Table 1 Standing time of dairy buffaloes in the feed alley and self-draining beds covered with sand h

奶水牛在S10a、S15沙床上的站立时间在1～4 d均无显著差异(P>0.05)。在S20沙床上，1～3 d的站立时间也无显著差异(P>0.05)，但都显著低于第4天的站立时间(P<0.05)。在采食通道上的非采食站立时间以第2天最短，第3天最高。奶水牛在厚垫料沙床(S20)上的站立时间在观测期内逐渐增多，可能是厚河沙垫料有较高的站立舒适度。采食通道上的采食站立时间均远高于非采食站立时间，原因是采食必须在采食通道上进行。奶水牛在非采食时段避免长时间站立在硬质混凝土地面上，表明硬质地面不利于蹄部健康。

2.3 沙床对奶水牛躺卧行为的影响

奶水牛在沙床上的躺卧行为见表2。在4 d的观测期内，奶水牛几乎未选择在混凝土实心地面的采食通道上躺卧。在第2 天，未见奶水牛在S10a上躺卧，S15与S20上的躺卧时间无显著差异(P>0.05)。在第1、3与4天，S10a、S15与S20上的躺卧时间均有显著差异(P<0.05)，其中以S15的躺卧时间最长，S10a上的躺卧时间最短。总体看来，S15上的躺卧时间最长，S10a上的躺卧时间则最短(P<0.05)。

表2 奶水牛(n=15)在沙床上的躺卧时间Table 2 Lying time (h) of dairy buffaloes (n=15) in the feed alley and self-draining beds covered with sand h

如前所述，观测期的第2 天，无奶水牛选择在S10a沙床上躺卧；其他3 d的躺卧时间相互间均无显著差异(P>0.05)。S15与S20沙床上的躺卧时间在观测期内也无显著差异(P>0.05)，表明在相同的两类沙床上，躺卧时间在观测期内均比较稳定。

2.4 河沙/木屑牛床对奶水牛站立行为的影响

奶水牛在河沙/木屑牛床上的站立行为见表3。在4 d的测试期内，奶水牛在S10b沙床上有高于其他两类木屑牛床(WS15与WS20)上的站立时间(P<0.05)。采食通道上的OS、FS与TS，均显著高于牛床上的站立时间(P<0.05)。柔软垫料牛床与硬质采食通道的舒适度差异明显，有利于奶水牛对躺卧与采食功能区的识别与合理利用。在有木屑(WS)垫料的情况下，奶水牛在S10b沙床上的站立时间在4 d的观测期内均无显著差异(P>0.05)。WS15与WS20上的站立时间随垫料使用时间的延长逐渐缩短。

表3 奶水牛(n=15)在河沙/木屑牛床上的站立时间Table 3 Standing time of dairy buffaloes (n=15) in the feed alley and self-draining beds covered with sand or wood shavings h

2.5 河沙/木屑牛床对奶水牛躺卧行为的影响

奶水牛在河沙/木屑牛床上的躺卧行为见表4。在观测期内，15头奶水牛中仅发现有1头在通道上短暂躺卧，更多时间是选择在舒适度高的牛床上躺卧。在整个观测期内，奶水牛偏好选择在S10b牛床上躺卧。相比WS20，S10b与WS15在炎热夏季均具有较高的躺卧舒适度(P<0.05)。奶水牛选择在S10b沙床上躺卧的时间在观测期内逐日显著增加(P<0.05)；WS15上的躺卧时间先增加，后又急剧降低；奶水牛在WS20上的躺卧时间在观测期内逐日显著降低(P<0.05)。在15头奶水牛中，也仅发现1头在通道上有过短暂躺卧。

表4 奶水牛(n=15)在河沙/木屑牛床上的躺卧时间Table 4 Lying time of dairy buffaloes (n=15) in the feed alley and self-draining beds with sand or wood shavings h

2.6 奶水牛粪便分布

奶水牛在采食通道上的站立行为有采食站立与非采食站立。由于粗饲料体积大，咀嚼吞咽耗时，奶水牛采食时间约6～8 h，而非采食站立时间较短。由表5可知，15头奶水牛在自渗牛床不同区域及通道上收集的日鲜粪量，采食通道上有极显著高于不同厚度垫料牛床上的粪便量(P<0.01)。表明设置专门的采食通道(兼清粪通道)对维护垫料卫生与干燥都是有必要的。

表5 奶水牛不同排泄点的粪便分布Table 5 Amount of feces of dairy buffaloes at different defecation locations kg

3 讨 论

3.1 沙床对奶水牛站立与躺卧行为的影响

躺卧在奶畜的各类行为中居于优先地位[19]，健康奶畜每天至少需要12 h以上的躺卧时间[20]。牛床垫料对奶畜躺卧行为有很大影响，混凝土地面磨损牛蹄，瘸腿率高。在有选择的条件下，奶畜在混凝土地面上站立与躺卧时间较低[21]。作物秸秆是奶畜的传统垫料，但受制于价格高与季节性供应短缺的影响，规模化牧场应用不多。云南奶水牛主产区德宏的河沙与木屑资源多，价格低，选择二者作为垫料，按不同厚度铺设在自渗牛床上，分析对奶水牛站立与躺卧行为的影响。研究发现奶水牛在S20沙床上站立时间最长，其后依次是S15与S10a。与之匹配，奶水牛在S15沙床上逐日(第2天例外)与观测期内均有显著高于其他两类沙床上的躺卧时间(P<0.05)。奶水牛在S10a沙床上的躺卧时间最短，其舒适度比厚垫料S15与S20差。然而，奶水牛在S20上的躺卧时间较S15短，这与薄垫料降低奶牛躺卧时间的前期研究不一致[22]，可能是在中等厚度河沙垫料自渗牛床上的躺卧-站立行为转换要更便捷所致。奶水牛在S15上的躺卧时间基本呈逐日增加趋势。在S10a与S15沙床上，奶水牛逐日站立时间均不显著(P>0.05)，但S20上的站立时间在第4 天显著增加(P<0.05)。

3.2 河沙/木屑牛床对奶水牛站立与躺卧行为的影响

在可自由选择沙床或木屑牛床的情况下，奶水牛逐日与整体上均优先站立在S10b沙床上，都有显著高于WS15与WS20木屑床上的站立时间(P<0.05)。奶水牛逐日与整体上优先在S10b沙床上躺卧，且均有显著高于WS15与WS20木屑床上的躺卧时间(P<0.05)。正常情况下，奶水牛应优先选择在WS15与WS20木屑床上躺卧。然而，奶水牛皮肤黑色、被毛稀疏、汗腺密度低，不耐热[23]，且试验期间平均THI为75.2，超过了热应激标准的72，奶水牛为此更多选择在S10b沙床上躺卧可能是为了增加散热。

奶水牛在S10b沙床上的躺卧时间呈大幅增加趋势，后3 d均有显著高于首日的躺卧时间(P<0.05)，但后3 d的躺卧时间相互间无显著差异(P>0.05)，可能是河沙相比木屑更有利于炎热夏季奶水牛散热。奶水牛在WS15上的逐日躺卧时间先增加后又急剧降低，而WS20上的躺卧时间则一直呈大幅降低趋势，同样表明在炎热夏季，奶水牛躺卧在木屑垫料上不利于散热；此外，木屑垫料被奶水牛反复躺卧、踩压后，舒适度变差，也可能导致躺卧时间缩短[24]。试验期间，仅发现1头奶水牛在通道上短暂躺卧，表明奶水牛舍不同功能区舒适度差异较大，有利于按需求选择适宜的功能区活动或躺卧。

3.3 奶水牛粪便分布规律

奶水牛粪尿日排泄量分别约30 kg与15 L[19]。采食相同量的干物质，水牛甚至有高于普通牛的粪尿排泄量[20]。牛床粪尿堆积造成奶畜腐蹄病、瘸腿与乳房炎[21]。本研究采食通道面积42 m2，牛床总面积150 m2，采食通道上却有显著高于牛床上的粪便量。云南家庭农场、养殖小区或小规模养殖场尽管采用了舍饲散放饲养，但多数未设置专门的采食通道，导致奶水牛体表卫生清洁度差，对乳房、乳头健康都不利。不同牛床上的粪便量差异不显著(P>0.05)，但均显著低于采食通道上的粪便量(P<0.05)，表明设置专门采食通道对维护自渗牛床表层垫料卫生是非常有必要的。

4 结 论

本研究构建一种能维持表层垫料干燥与清洁的自渗牛床，以增加奶水牛躺卧时间。研究发现，夏季仅提供河沙垫料的情况下，奶水牛在厚度适中S15沙床上的躺卧时间最长。同时提供河沙与木屑垫料，奶水牛仍更多选择在导热能力强的河沙自渗牛床上躺卧。奶水牛将大部分粪便排泄在采食通道上，对维护自渗牛床表层垫料的干燥与清洁起重要作用。综合奶水牛在两类牛床上的躺卧行为来看，在自渗牛床上铺15 cm厚河沙垫料能满足夏季奶水牛的舒适躺卧行为需求，对充分表达反刍行为与提高粗饲料消化利用率有重要意义。