以隧道式抽風水簾牛舍紓解荷蘭種泌乳牛於臺灣夏季熱緊迫問題之可行性

(1)

國立臺灣大學生物資源暨農學院動物科學技術學系博士論文

Department of Animal Science and Technology College of Bioresources and Agriculture

National Taiwan University Doctoral Dissertation

以隧道式抽風水簾牛舍紓解荷蘭種泌乳牛於臺灣夏季熱緊迫問題之可行性

Feasibility of Heat Stress Alleviation for Holstein Lactating Cows by a tunnel-ventilated, water-padded barn in hot and humid

summer in Taiwan

蕭宗法

Tzong-Faa Shiao

指導教授：鄭登貴博士

Advisor: Winston Teng-Kuei Cheng, Ph.D.

中華民國 100 年 7 月

July, 2011

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國立臺灣大學博士學位論文口試委員會審定書

以隧道式抽風水簾牛舍紓解荷蘭種泌乳牛於臺灣夏季熱緊迫問題之可行性

Feasibility of Heat Stress Alleviation for Holstein Lactating Cows by a tunnel-ventilated, water-padded barn

in hot and humid summer in Taiwan

本論文係蕭宗法君（D90626001）在國立臺灣大學動物科

學技術學系所完成之博士學位論文，於民國 100 年 7 月 22 日

承下列考試委員審查通過及口試及格，特此證明

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誌謝漫長的十年博士生生活，終於要告一段落了。

有人問我，有何感想？

有人問我，是否值得？

有人問我，這是何苦？

有人問我，如果重來，是否還讀？

漫長的十年博士生生活，我回想做了些甚麼？

前兩年半滿滿抱負，吸取新知，充實自己。

因工作關係，遠離實驗室至西湖拓荒靜思兩年。

靜思兩年後轉調台南總所，開始新牛舍測試、驗收與遷場。

兩個月後通過資格考試，因工作忙碌休學兩年。

同時變更論文題目以配合新的工作性質。

復學後每週四開開心心到學校陪女兒吃早餐。

女兒畢業離開學校後，才想起來要趕快完成論文畢業。

漫長的十年博士生生活，首先要感謝的是指導教授鄭登貴老師。老師辛苦了，很抱歉您收了一個怪怪學生，謝謝老師這段期間的指導、包容與耐心。在這漫長的求學過程，數度想要放棄，但總有一個聲音要我堅持到最後，這是我大學的導師曾弘智老師的囑咐，謝謝您的鼓勵與支持。系主任徐濟泰老師與系辦廖奕雯小姐，

不厭其煩的協助，希望沒有給您們帶來太大的困擾。系上老師與同學的關心與協助在此一併致謝，特別要感謝的是學弟育聖，在這段期間不論大小閒雜事都一手包了，謝謝。

在試驗工作上，要感謝全體工作夥伴的合作，包括畜試所前所長王政騰先生、

所長黃英豪先生、乳牛帶頭大哥前副所長李善男先生與反芻動物研究團隊：產業組組長謝昭賢先生、李恒夫先生、楊德威先生、陳志成先生及現場飼養管理同仁；營養組組長李春芳女士及實驗室化驗分析同仁，謝謝大家的一齊努力。

家中父母兄姐的叮嚀與鼓勵，太座春芳的全力配合與協助，兒女軒竹、軒梅的支持與陪伴，再再溫暖了我的心，使我持續走完這條路。

最後要感謝的是口試委員，李善男先生、陳銘正博士、陳全木博士與沈朋志博士，對論文的斧正與建議，謝謝。

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中文摘要

夏季高溫高濕的熱緊迫一直是國內泌乳牛性能表現的瓶頸，改善牛舍降溫環境是紓解熱緊迫最有效與最直接的方法，本試驗目的在評估應用隧道式抽風蒸發冷卻牛舍 (簡稱水簾牛舍) 來紓解夏季荷蘭種泌乳牛熱緊迫的可行性。2005 年試驗採用每期30 日的交叉設計，平均乳量 26.2 kg 的 42 頭泌乳牛分成二組，分別飼養於水簾牛舍或挑高的太子樓牛舍 (簡稱傳統牛舍)。長方形水簾牛舍可飼養48 頭牛

隻，一端設置整排八臺抽風扇，對應牆面設置 L 型整面水簾，兩側以厚塑膠捲簾

密閉形成隧道，抽風扇依氣溫升高而啟動，提供牛隻周遭最高風速每秒1.66 m 與

牛舍空氣交換速度每分鐘 2 次，空氣抽入時經過水簾上的流水而降溫；傳統牛舍

共懸掛四臺全日開啟的風扇，採食區另設置每日六次每次30 分鐘的噴水吹風降溫

處理。試驗結果顯示，水簾牛舍可以較傳統牛舍降低日間最高舍溫2.4℃，並減少

牛隻曝露於中度熱緊迫狀況 (78 < 溫濕度指數 (THI) ≤ 84) 的時間 2.5 h；但水簾牛舍內持續高的相對濕度 (全日相對溼度 > 93%) 與低的風速增加牛隻熱負荷，牛隻在4 a.m.的呼吸數 (62 vs. 50 次/分鐘)、4 a.m.的直腸溫度 (39.58 vs. 39.31℃) 及 2 p.m.的直腸溫度 (39.75 vs. 39.47℃) 都顯著高於傳統牛舍牛隻，牛隻血液 CO2分壓 (41.4 vs. 43.8 mmHg) 降低，血液 pH 值顯著增加。同時，水簾牛舍飼養環境顯著減少牛隻的採食活動，使牛隻乾物質採食量降低7.6% (17.0 kg vs. 18.4 kg)，4%

乳脂校正乳量降低10.1% (23.1 kg vs. 25.7 kg)，乳蛋白質濃度也顯著降低，但水簾

牛舍環境並不影響瘤胃的消化，牛隻的瘤胃pH 值、揮發性脂肪酸與氨態氮濃度都

相近。為改善水簾牛舍的氣候環境，2006 年增加牛舍內的抽風扇數量，並安裝與傳統牛舍相同的噴水處理，提供白天最高風速2.38 m/s 與 3.2 次/min 的空氣交換速度，夜間環境估計分別為1.17 m/s 與 1.4 次/min。2006 年試驗採用一個 3 x 3 拉丁

方設計，將 36 頭泌乳牛分組飼養於傳統牛舍、水簾牛舍或水簾+噴水牛舍，試驗

每期21 日。結果顯示，水簾兩組在降低牛舍日間溫度與 THI 的效率高於傳統牛舍，

每日增加舍內氣溫 < 26℃的時間達 4.2 小時，但全日相對濕度 > 96%。水簾兩組

牛隻3 a.m.的呼吸數與體表溫都顯著高於傳統牛舍組牛隻。水簾組牛隻陰道溫度持

續高，但噴水兩組牛隻陰道溫度可隨噴水與擠乳處理後明顯下降0.4 – 0.6℃。三種牛舍環境對牛隻採食活動、瘤胃消化及泌乳性能的影響相近，但水簾兩組牛隻採食量顯著較高，且水簾+噴水組牛隻乳量有高於傳統組的趨勢 (25.4 kg vs. 24.7 kg,

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P = 0.10)。由 2006 年試驗結果顯示，三種牛舍環境雖仍無法完全紓解泌乳牛熱緊 迫，但經由增加風速與噴水降溫處理，水簾兩組牛隻的採食與泌乳都已相當於或優於傳統組牛隻表現，因此水簾牛舍在高濕地區的使用值得繼續研究。除了影響泌乳牛生理反應與泌乳性能，熱緊迫也嚴重影響乳牛的熱季繁殖效率。2005 年調查傳統牛舍與水簾牛舍牛隻的血清助孕素濃度，得知在同期化發情處理過程中，

12 頭泌乳牛助孕素濃度相近。於 2007 年熱季將 40 頭泌乳牛分組飼養於傳統牛舍或水簾+噴水牛舍 90 天 (換氣速度 3.2 次/min)，進行兩次前列腺素注射的發情同期化處理。試驗結果顯示，不論在一般傳統牛舍或水簾+噴水牛舍，熱季期間牛隻對

標的配種計畫的反應皆不理想，全期試驗每次人工授精受孕率分別為 20.7%與

17.4%，全期懷孕率分別為 30%與 21.1%。收集接續三年期間 (2008 - 2010) 的田間紀錄，以2 x 2 複因子設計，分析泌乳牛繁殖效率受畜舍降溫處理 (一般傳統牛舍或水簾+噴水牛舍) 及季節 (涼熱兩季) 之影響。結果顯示，泌乳牛熱季 (5 - 10 月) 懷孕率，在一般傳統牛舍或水簾+噴水牛舍分別為 29.0%與 26.4%，全年則分別為40.2%與 36.3%，無顯著性差異。綜合三次試驗結果，顯示水簾牛舍的高濕度問題可藉由提高風速來減緩，水簾牛舍內再配合噴水降溫處理，可以有效協助牛隻排熱，提高牛隻泌乳性能，但仍無法解決熱季繁殖效率的低落，如何增加牛舍內通氣量與降低相對濕度，為往後繼續努力的方向。

關鍵語：熱緊迫、荷蘭泌乳牛、溼度、隧道抽風水簾牛舍

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Abstract

Heat stress from high temperature and humidity is always the bottleneck in enhancing lactation performance of dairy cows in Taiwan. Improving the barn environment is the most effective and direct method to alleviate cow heat stress. The feasibility of heat stress alleviation for Holstein lactating cows by a tunnel-ventilated, water-padded (TP) barn was assessed in this study. In 2005, a crossover designed experiment was conducted for 30 days a period. A total of 42 head of cows with milk yield of 26.2 kg a day were assigned into the TP barn or the conventional barn. The rectangle TP barn has a raising space for 48 head of lactating cows. Eight exhaustive fans and an L shape water-pad were set at the two end walls in the TP barn. Heavy plastic curtains formed both long side walls contributed the tunnel effect. The exhaustive fans would be turned on following the increasing air temperature and provided the highest daytime air speed of 1.66 m per second and air exchange rate of two times per minute. Evaporating water in the pad absorbs heat from the incoming air and cools the air. Four hung fans operated all day long were set in the conventional barn.

Additional six 30-min sprinkler cooling cycles a day were arranged along the intake alley. The results indicated that TP barn could effectively cut down 2.4℃ more at the highest daytime temperature, and decreased 2.5 h more for cows suffering the medium heat stress (78 < THI ≤ 84) than conventional barn did. However, the persistently high relative humidity (> 93%) and low air speed inside the TP barn increased the heat load for cows. Cows raised in the TP barn had the higher 4 a.m. respiration rate (62 vs. 50 breaths/min), 4 a.m. rectal temperature (39.58 vs. 39.31℃), and 2 p.m. rectal temperature (39.75 vs. 39.47℃) than those raised in the convention barn. TP barn environment decreased the partial pressure of CO2 in cow blood (41.4 vs. 43.8 mmHg), thus increased the blood pH. Meanwhile, TP barn environment significantly decreased cow intake activity and resulted in the lower dry matter intake and 4% fat corrected milk yield by 7.6% (17.0 kg vs. 18.4 kg) and 10.1% (23.1 kg vs. 25.7 kg), respectively.

Percentage of milk protein was also decreased. But rumen digestion pattern was kept the same. Diurnal rumen pH, NH3-N and volatile fatty acid productions were not influenced by barn environments. To improve the TP barn environment, fan numbers were increased and same sprinkling program as that in the conventional barn were applied in 2006. The highest daytime air speed at cow level and air exchange rate reached 2.38 m/s and 3.2 times/min after the modification. Both parameters at night in

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the TP barn were estimated to be 1.17 m/s and 1.4 times/min, respectively. In 2006, 36 cows allocated in a 3 x 3 Latin square with 21 days a period were raised in three barn cooling treatments: the conventional barn like in 2005 trial, a TP barn and a TP barn with sprinkler cooling (TP+SP). Both TP barns were more efficient in reducing the daytime temperature and the temperature humidity index. The barn temperature was less than 26°C for an extra 4.2 h per day, but the relative humidity was above 96% in both TP barns. Cows in both TP barns had higher 3 a.m. respiration rates and skin temperatures than cows in the conventional barn. Vaginal temperature was persistently high in cows in the TP barn; in the two barns with sprinkler cooling, vaginal temperature could effectively decreased 0.4 to 0.6°C following the sprinkling and milking. The intake activity, rumen digestion, and milking performance of cows raised in the three environments were similar. Cows in both TP barns ingested more dry matter.

Cows in the TP+SP barn tended to produce more milk than those in the conventional barn (25.4 vs. 24.7 kg, P = 0.10). Although cows’ heat stress was not completely alleviated in these three barns, the TP+SP treatment resolved the negative impact of a previous TP barn built in 2004 on intake and milk yield by increasing air speed and using sprinkler cooling. Thus, it is expected that TP+SP barns will be beneficial in areas of high humidity. Except for the physiological responses and milking performance, the reproductive efficacy of cows is also influenced by the environmental heat stress. The serum progesterone levels during synchronization treatment were similar from 12 cows raised in the conventional barn and TP barn in 2005. In 2007 summer, a total of 40 cows were assigned into the conventional barn or the TP+SP barn (air exchange rate of 3.2 times/min) for a period of 90 days. A target breeding program with two consecutive prostaglandin injections at 14-d interval was applied. No matter cows were raised in the conventional barn or the TP+SP barn, responses to prostaglandin treatment of cows in hot summer was not ideal. Conception rate per AI of cows in these two barns were 20.7% and 17.4%, and for the whole period pregnancy rate were 30% and 21.1%, respectively. From 2008 to 2010, reproductive field data of lactating cows were collected. Data were categorized and statistically analyzed in a 2 x 2 factorial design including barn cooling treatments, conventional barn or TP+SP barn, and seasons, cool or hot season. Results showed that conception rate of cows were not affected by the barn treatment. In hot season (May to Oct.), conception rate of cows in conventional barn and TP+SP barn were 29.0% and 26.4%, and were 40.2% and 36.3% for the whole

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year, respectively. Results from all three studies suggested that the high humidity problem in TP barn could be mitigated by the higher air speed. The application of sprinkler cooling in TP barn is beneficial for cows to dissipate their body heat so that to promote the milking performance. However, poor reproductive efficacy in the hot summer is not resolved by the TP+SP barn. Adequate air speed and lower humidity are likely to be key factors for further TP barn study.

Key words: heat stress, Holstein lactating cow, humidity, a tunnel-ventilated, water-padded barn

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目錄

口試委員會審定書 ………... i

誌謝 ………... ii

中文摘要 ………... iii

英文摘要 ………... v

目錄 ………... viii

圖目錄 ………... xiii

表目錄 ………... xv

第一章緒論 ………... 1

1.1 國內酪農業概況 ………... 1

1.2 環境溫度對牛隻體溫恆定之影響 ... 3

1.3 乳牛熱緊迫程度之評估 ... 4

1.4 乳牛對熱緊迫之反應 ... 6

1.4.1 熱緊迫對牛隻行為之影響 ... 6

1.4.2 熱緊迫對牛隻代謝之影響 ... 8

1.4.3 熱緊迫對牛隻泌乳之影響 ... 9

1.4.4 熱緊迫對牛隻繁殖之影響 ... 12

1.5 以改善牛舍降溫紓解牛隻熱緊迫 ... 12

1.5.1 遮蔭 ... 13

1.5.2 噴水與吹風 ... 14

1.5.3 隧道式抽風 ... 15

1.5.4 隧道式抽風與蒸發冷卻 ... 16

1.5.5 冷氣 ……… 16

(10)

1.5.6 其他降溫方式 ... 18

1.6 台灣的氣候環境 ………... 18

1.7 試驗緣起與目的 ………... 23

第二章以水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫之可行性評估 I.牛舍環境與牛隻生理反應 ... 24

2.1 中文摘要 ... 24

2.2 緒言 ... 24

2.3 材料與方法... 27

2.3.1 水簾牛舍... 27

2.3.2 傳統牛舍... 28

2.3.3 試驗設計... 29

2.3.4 試驗牛群之飼養管理... 29

2.3.4.1 試驗牛群... 29

2.3.4.2 牛群管理... 29

2.3.4.3 牛群飼養... 29

2.3.5 環境資料收集... 29

2.3.5.1 溫濕度之測定... 29

2.3.5.2 THI 之計算公式... 30

2.3.5.3 熱緊迫程度之定義... 30

2.3.6 牛隻熱緊迫生理反應測定項目... 30

2.3.6.1 呼吸次數與直腸溫度... 30

2.3.6.2 血液生化值... 30

2.3.6.3 血液氣體... 30

(11)

2.3.7 統計分析... 31

2.4 結果與討論... 31

2.4.1 環境氣候... 31

2.4.2 泌乳牛生理反應... 35

2.4.2.1 呼吸次數與直腸溫度... 35

2.4.2.2 血液生化值及氣體... 36

2.5 結論與建議... 39

第三章以水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫之可行性評估 II. 採食行為、瘤胃消化與泌乳性能... 40

3.1 中文摘要... 40

3.2 緒言... 40

3.3 材料與方法... 42

3.3.1 試驗設計與處理... 42

3.3.2 試驗動物及飼養管理... 43

3.3.3 測定項目... 44

3.3.3.1 體重變化... 44

3.3.3.2 採食活動... 44

3.3.3.4 瘤胃消化... 45

3.3.3.5 泌乳性能... 45

3.4 結果與討論... 45

3.4.1 牛舍環境... 45

3.4.2 飼糧組成與採食... 48

3.4.3 瘤胃消化... 53

(12)

3.4.4 泌乳性能... 53

3.5 結論與建議... 59

第四章以水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫之可行性評估 III. 增加換氣速度與噴水降溫之效果 ... 60

4.1 中文摘要... 60

4.2 緒言... 60

4.3 材料與方法... 62

4.3.1 牛舍處理... 62

4.3.2 試驗動物飼養管理... 63

4.3.3 牛舍環境參數測定... 63

4.3.4 泌乳牛生理反應... 64

4.3.5 泌乳牛採食、瘤胃消化與泌乳性能... 64

4.3.6 統計分析... 65

4.4 結果與討論... 65

4.4.1 牛舍氣候環境... 65

4.4.2 泌乳牛生理反應... 70

4.4.2.1 呼吸速度與體溫... 70

4.4.2.2 血液氣體及生化值... 74

4.4.2.3 泌乳牛採食活動、瘤胃消化與泌乳性能... 77

4.4.2.3.1 採食活動... 77

4.4.2.3.2 瘤胃消化與泌乳性能... 77

4.5 結論... 83

第五章以水簾牛舍改善荷蘭種泌乳牛熱季繁殖效率可行性評估... 84

(13)

5.1 中文摘要... 84

5.2 緒言... 84

5.3 材料與方法... 85

5.3.1 水簾牛舍對熱季泌乳牛血中助孕素濃度之影響... 85

5.3.2 水簾牛舍對熱季泌乳牛標的配種計畫效果之影響... 86

5.3.2.1 試驗動物管理... 86

5.3.2.2 試驗設計與標的配種計畫... 86

5.3.3 長期飼養於水簾牛舍的泌乳牛的繁殖效率... 87

5.4 結果與討論... 87

5.4.1 水簾牛舍對熱季泌乳牛血中助孕素濃度之影響... 87

5.4.2 水簾牛舍對熱季泌乳牛標的配種計畫效果之影響... 88

5.4.3 長期飼養於水簾牛舍的泌乳牛的繁殖效率... 89

5.5 結論... 91

第六章結論... 92

參考文獻... 93

附錄... 104

(14)

圖目錄

圖1.1 動物體溫、熱生成與環境溫度之關聯... 4

圖1.2 環境溫度的變化與恆溫動物的深層體溫、熱生成、有感熱排除與潛熱排除間的關係 ... 5

圖 1.3 歐洲牛與印度牛女牛每日平均體溫與其採食量、飲水量、呼吸速度及心跳速率的相關性 ... 8

圖1.4 氣溫對荷蘭牛與娟姍牛產乳量之影響 ... 10

圖1.5 荷蘭牛與娟姍牛乾物質採食量與 2 日前平均氣溫及泌乳量與 2 日前平均THI 的相關性 ……….. 11

圖1.6 熱緊迫影響牛隻繁殖功能之可能機制 ... 12

圖1.7 噴水頻度及風速對體表散熱之影響 ... 15

圖1.8 冷氣降溫牛舍在 64 日試驗期間的平均 THI 變化 ... 17

圖1.9 自 2000 至 2009 年畜產試驗所 B2N89 農業氣象站 (東經 120º 26’北緯 23º 04’，海拔 31 m) 所測得的月平均氣溫、相對溼度與溫濕度指數變化 ... 20 圖1.10 台灣各地區 1976 至 2005 年之月平均溫濕度指數 ... 21

圖1.11 自 2005 至 2007 年間參試酪農戶牛舍內於不同季節與地區的溫濕度指數變化... 22

圖1.12 於 2005 至 2007 年間參試酪農戶牛舍內與室外各月份溫濕度指數之變化 ... 22

圖 2.1 水簾牛舍平面設計圖……….. 28

圖 2.2 2005 年夏季水簾牛舍評估試驗期間大氣、傳統牛舍及水簾牛舍一日中溫度、相對濕度與THI 的變化……… 32

圖 2.3 2005 年夏季水簾牛舍評估試驗期間大氣、傳統牛舍及水簾牛舍一日中溫度、相對濕度與THI 各區段的累積變化……….. 33

(15)

圖2.4 2005 年夏季水簾牛舍評估試驗期間大氣、傳統牛舍及水簾牛舍日平均 THI 變化 ... 34 圖3.1 水簾牛舍環境對熱季荷蘭泌乳牛每日採食活動之影響……… 50 圖3.2 水簾牛舍環境對熱季荷蘭泌乳牛瘤胃內容物 pH (A)、氨態氮濃度 (B)

與揮發性脂肪酸濃度 (C)之影響……… 54

圖3.3 在交叉試驗設計下呈現的水簾牛舍環境對熱季荷蘭乳牛泌乳量之影響 56 圖4.1 2006 年夏季水簾牛舍評估試驗期間一般牛舍、水簾牛舍及水簾+噴水

牛舍中的溫度、相對濕度與THI 日變化……….. 67 圖4.2 2006 年夏季水簾牛舍評估試驗期間一般牛舍、水簾牛舍及水簾+噴水

牛舍日平均THI 變化……… 69 圖4.3 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛呼吸次數與體表溫度之影響… 72 圖4.4 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛陰道溫度日變化之影響……… 73 圖4.5 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛採食活動之影響……… 80 圖4.6 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛瘤胃消化之影響……… 82 圖5.1 水簾牛舍飼養環境對熱季荷蘭泌乳牛血清助孕素濃度之影響... 88 圖5.2 2008 至 2010 三年間涼熱季泌乳牛飼養於水簾牛舍或一般牛舍的懷孕

率表現………... 90

圖5.3 同期 2010 年與 2011 年荷蘭種泌乳牛月平均乳量... 91

(16)

表目錄

表1.1 自 2001 至 2010 年間台灣酪農戶數、乳牛頭數與產乳量變化 ... 1

表1.2 歷年來生乳收購基準價變動及夏冬期價差 (新台幣) ... 2

表1.3 自 2000 至 2009 年間畜產試驗所農業氣象站所測得的涼熱季氣溫、相對溼度與溫濕度指數 ... 19

表2.1 水簾牛舍環境對夏季荷蘭高產泌乳牛呼吸次數與直腸溫度之影響... 36

表2.2 水簾牛舍環境對夏季荷蘭泌乳牛血液生化值之影響... 38

表2.3 水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛血液酸鹼值與氣體分壓之影響... 39

表3.1 2005 年大氣、傳統牛舍與水簾牛舍環境參數分析... 47

表3.2 水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫試驗之完全混合日糧配方及組成... 49

表3.3 水簾牛舍環境對熱季荷蘭泌乳牛採食活動之影響... 49

表3.4 水簾牛舍環境對熱季荷蘭泌乳牛養分採食量之影響... 52

表3.5 水簾牛舍環境對熱季荷蘭泌乳牛瘤胃 pH、氨態氮與揮發性脂肪酸濃度之影響... 55

表3.6 水簾牛舍環境對熱季荷蘭乳牛泌乳性能之影響... 57

表4.1 近 10 年臺南新化地區環境溫溼度統計... 62

表4.2 高濕地區水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫試驗的環境參數... 68

表4.3 高濕地區水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫試驗的畜舍風速... 67

表4.4 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛陰道溫度之影響... 74

表4.5 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛血液氣體分壓及血清生化值之影響... 76

表4.6 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭泌乳牛採食與躺臥活動之影響... 79

表4.7 高濕熱地區水簾牛舍環境對荷蘭乳牛泌乳性能之影響... 81

表5.1 水簾牛舍對熱季泌乳牛標的配種計畫效果之影... 89

(17)

第一章緒論

1.1 國內酪農業概況

由民國99年農業統計年報 (2010) 統計資料顯示，我國畜牧業總產值達新台幣 1,446 億元，約佔農業總產值之 33%，其中牛乳產值為 81.4 億元，約佔整個畜牧業產值的 5.6%。從 2001 年至 2010 年統計資料顯示，牛乳產業結構已有所改變，雖然飼養戶數與總牛頭數都減少，但每戶飼養規模與生產效率都在提升中。

酪農戶由 2001 年的 767 戶減少至 2010 年的 571戶 (-26%)，飼養之荷蘭牛頭數也從 133,718 頭下降至 122,983 頭 (-8%)，但平均酪農戶飼養頭數從 174 頭增加至 215 頭 (+24%)，且每頭牛年產乳量也從 5,314公斤增加至 6,097公斤 (+15%) (表1.1)。

表1.1 自 2001 至 2010 年間台灣酪農戶數、乳牛頭數與產乳量變化

Table 1.1 Dairy farm number, herd size and milk yield from 2001 to 2010 in Taiwan Year Dairy

farms

Total dairy cattle (head)

Herd size per farm

(head)

Total Milking cows

(head)

Total annual milk yield

(Ton)

Annual milk yield per cow

(kg) 2001 767 133,718 174 65,125 345,970 5,312 2002 751 132,957 178 64,517 357,804 5,546 2003 715 132,263 184 59,467 354,421 5,960 2004 674 128,286 190 54,615 322,660 5,908 2005 638 122,457 191 53,151 303,496 5,710 2006 636 123,587 194 52,269 323,165 6,183 2007 619 126,689 205 53,107 322,220 6,067 2008 591 123,115 208 52,566 315,559 6,004 2009 572 121,967 213 53,170 321,781 6,052 2010 571 122,983 215 55,296 336,036 6,097 From Taiwan Agriculture Statistics Yearbook 2010.

(http://www.coa.gov.tw/view.php?catid=23586)。

(18)

台灣牛乳生產是採配額制，每年 11 月由乳品廠與其衛星酪農場簽定為期一年之收乳契約，收乳價格皆依照中央畜產會生乳評議委員會所訂定之冬、暖與夏季計價公式，酪農以契約行銷之方式銷售生乳給乳品廠。由於國人鮮乳消費型態，

夏季需求較高冬季則銳減，這與來自溫帶的荷蘭種乳牛較不耐熱的生理特性相牴觸，因此造成夏乳不足冬乳過剩的現象。

表1.2 歷年來生乳收購基準價變動及夏冬期價差 (新台幣)

Table 1.2 Changes of basic prices for raw milk and its difference between hot and cool period from 1976 to 2009 in Taiwan

Basic price for raw milk (NT$/kg)¹

Year Hot period Warm period Cool period Price difference (hot

vs. cool)

1976² 9.50 8.20 1.30

1977 11.00 9.00 2.00

1978 12.00 10.00 2.00

1979 14.22 12.22 2.00

1980 16.72 14.72 2.00

1983 18.73 13.24 5.49

1990³ 20.73 18.73 13.24 7.49

1997 22.73 20.73 15.24 7.49 2002 22.73 20.73 13.74 8.99 2006 22.73 20.73 15.24 7.49 2007 25.73 23.73 18.24 7.49

2009 (12 月) 27.38 25.38 19.89 7.49

(19)

Basic price for raw milk (NT$/kg)¹

Year Hot period Warm period Cool period Price difference (hot

vs. cool)

1Basic price of raw milk is set on 3.4% milk fat content and 1.0300 specific gravity.

2Two-stage pricing: hot period (April to November) and cool period (December to March).

3Thre-stage pricing: hot period (June to September), warm period (April, May, October, and November), and cool period (December to March).

為謀改善此種供需不平衡的問題，紓解牛隻夏季熱緊迫的管理就非常重要了，同時夏季生乳收購價格也提高以鼓勵夏乳的生產。生乳收購價格以乳脂率 3.4% 與比重1.0300為基準，並分季計價，由1976年分夏期 (4 - 11月) 與冬期 (12 - 3月) 的二段式計價，再於1990年調整為三段式計價，區分為夏期 (6 - 9月)、暖期 (4, 5, 10, 及11月) 與冬期 (12 - 3月)，目前每公斤夏季生乳價格高於冬季生乳7.49元 (表1.2)。同時在乳量的調整上，各乳廠普遍採用冬夏乳比例之限制，以夏期＋暖期佔總收乳量的67%，冬期則佔33%。

1.2 環境溫度對牛隻體溫恆定之影響

高生產性能畜禽代謝速率快，其產生的熱須要適當的排出以維持體內環境平衡，當熱的產生大於熱的排除就產生熱緊迫 (heat stress)。環境因素如氣溫、相對濕度、太陽輻射與風速等相互影響，當使環境有效溫度 (effective temperature) 高於動物的中溫帶 (thermoneutral zone) 或舒適帶 (comfort zone) 溫度，就會造成熱緊迫 (圖 1.1) (Kadzere et al., 2002)。中溫帶簡單的說就是在維持正常的直腸溫度下最少熱生成的環境溫度範圍，泌乳牛的中溫帶介於5 - 25℃ (Roenfeldt, 1998)。當環境溫度低於低臨界溫度 (lower critical temperature)，家畜必須提高熱生成以維持恆定的體溫，乳牛在不同時期與泌乳量具有不同程度的代謝熱生成，每日產乳量 30 kg 與 20 kg 之泌乳牛，其低臨界溫度分別為 -16℃與 -10℃，而乾乳牛的低臨界溫度則為 2℃ (Hamada, 1971) ；若環境溫度高於高臨界溫度 (upper critical temperature)，家畜必須提高蒸發散熱如排汗與喘息，以消散代謝熱生成，維持恆

(20)

最嚴重的死亡。泌乳牛之高臨界溫度僅為25 - 26℃ (Berman et al., 1985)，表示當 環境溫度高於 26℃時，泌乳牛即須要開始排除多餘體熱，否則即開始承受熱緊迫。

牛隻體熱排除的方式隨外界環境溫度改變，環境溫度較低時，牛隻體熱的排除以非蒸發 (non-evaporative) 的對流 (convection) 、傳導 (conduction) 與輻射 (radiation) 進行，亦稱為有感熱的排除 (sensible heat loss)；隨著環境溫度的增加，

牛隻散熱方式轉換成蒸發式的流汗 (sweating) 與喘氣 (panting)，亦即為潛熱的排除 (latent heat loss) (Kibler and Brody, 1953)，而總熱生成為有感熱與潛熱的總和 (圖1.2, Mount, 1973)。

圖 1.1 動物體溫、熱生成與環境溫度之關聯 (Kadzere et al., 2002，摘自 Curtis, 1981)。

Figure 1.1 Schematic relationship of the animal’s body core temperature, heat production and environmental temperature. LCT, lower critical temperature; UCT, upper critical temperature (Kadzere et al., 2002, adapted from Curtis, 1981).

1.3 乳牛熱緊迫程度之評估

在熱緊迫的研究上，可以使用環境狀況或動物表現來評估牛隻所承受的熱緊迫程度。雖然有很多不同意見的討論，由環境氣溫 (temperature, T) 與相對濕度 (relative humidity, RH) 所計算的溫濕度指數 (temperature-humidity index, THI, THI

Heat production rate

Envirommental temperature

Death due to cold

LCT UCT

Thermoneutral zone

Death due to heat

Thermal comfort

Cold zone Hot zone

Cool zone

Warm zone

Body core temperature Hyperthermia Hypothermia

(21)

= 9/5 × T + 32 - 0.55 × (1 - RH) × (9/5 × T - 26), T in ºC and RH in decimal, NOAA, 1976) 是常用的環境熱緊迫指標。THI 公式與劃分方法多元，其中多以 Armstrong (1994) 為基礎，其定義 THI < 72 時，牛隻感受舒適且無緊迫 (no stress)、72 < THI

< 78 表示輕微的熱緊迫 (mild stress), 78 < THI < 89 表示牛隻處於中度緊迫狀況、

89 < THI < 99 表示嚴重的熱緊迫 (severe stress), THI > 99 為致命狀況 (fatal)；Hahn et al. (2009) 將 THI 合併家畜氣候安全指數 (livestock weather safety index)，劃分 THI ≤ 74, 75 – 78, 79 – 83, 及 ≥ 84 四段，分別代表正常、警告、危險及緊急狀況。

當牛隻處於熱緊迫狀況下，除了各種適應行為反應外，生產性能表現會明顯低落。

環境THI 值與乳牛乳量及乾物採食量呈負相關，Bouraoui et al. (2002) 研究報告指 出，當 THI 自 68 增加到 78 時，乳量降低 21%，採食量降低 9.6%；THI 自 69 起，每增加一單位THI，就會造成 0.41 kg 乳量的下降。

圖1.2 環境溫度的變化與恆溫動物的深層體溫、熱生成、有感熱排除與潛熱排除

間的關係 (Mount, 1973)。

Figure 1.2 Diagram showing the relationships between the deep-body-temperature, total, sensible and latent heat loss in a homoeothermic animal due to the

(22)

maximum metabolism and beginning hypothermia; C: lower critical temperature; D: temperature of marked increase in latent heat loss; E:

temperature of beginning hyperthermia; F: zone of hyperthermia, CD:

thermoneutral zone or comfort zone; CE: zone of minimal metabolism; BE:

thermoregulatory range (Mount, 1973).

在動物表現方面，呼吸速度 (respiration rate) 與直腸溫度 (rectal temperature) 為良好的熱緊迫指標。研究報告指出，當牛隻處於舒適的中溫帶環境下，每分鐘呼吸速度為 26 次到 35 次 (Reece, 1993) ，直腸溫度為 38.0 ℃ 到 39.3℃

(Andersson and Jonasson, 1993)。當環境氣溫高於牛隻的中溫帶 (thermoneutral zone)，牛隻的呼吸速度會增加，並與氣溫成高度正相關 (Hahn et al., 1997)。中心 體溫 (body core temperature) 的量測因量測部位不同而異，包括直腸、耳鼓膜 (ear tympanic membrane)、皮下 (sub-dermal)、瘤胃、陰道及腹腔 (peritoneal cavity)，

其中直腸溫最高，鼓膜及腹腔溫度較直腸溫低 0.6℃，且與直腸溫具很高的相關性 (Brown-Brandl et al., 2001)。當氣溫高於中溫帶後，牛隻皮下溫度跟隨直腸溫度的 變化而變化，但若氣溫等於或低於中溫帶則無此現象 (Hahn et al., 1997)，因此在熱緊迫狀況下，利用紅外線溫度計量測牛隻表皮溫度，可與呼吸速度有很高的相關而且相當簡易迅速，同時也是量測牛隻周圍微環境很好的方法 (Collier et al., 2006)。

1.4 乳牛對熱緊迫之反應

由於龐大的體軀與快速的代謝速度，泌乳牛對熱緊迫非常敏感，尤其是高產牛。泌乳牛是高生產效率的家畜，每日採食20 kg 以上的乾物質以生產 25 kg 以上的乳汁。牛隻瘤胃發酵及代謝過程產生大量的熱 (約 4,500 BTU/hr = 13.2 kW/hr，

BTU: british thermal unit)，隨著乳量的提高，熱生成也伴隨著增高。Purwanto et al.

(1990) 指出，高產 (31.6 kg/d) 與中產 (18.5 kg/d) 泌乳牛，其熱生成較乾乳牛熱生成分別高出 48.5% 與 27.3%，因此牛隻為維持體溫的恆定，必須即時得將過多的熱排除。

當牛隻處於熱環境狀況下，可以藉著行為或生理的調適，以增加本身熱的散失或讓熱生成降到最低。Bucklin et al. (1991) 指出，泌乳牛反應熱緊迫有以下之方

(23)

法 (1) 減少食物的攝食, (2) 增加水分的攝取, (3) 改變代謝速率, (4) 增加呼吸速度, (5) 改變血液中內泌素的含量, 及 (6) 增加身體的溫度等方式來因應熱環境。

這些對熱環境的反應，在以下章節中分別以行為、代謝、泌乳與繁殖四方面來探討。

1.4.1 熱緊迫對牛隻行為之影響

行為的調適反應快速且不需要太多的能量，因此成為動物紓解熱緊迫的第一選擇，諸如就近尋求遮蔭，以減少太陽直接照射的熱；由躺臥轉成站立，藉由增加體表面積來提高蒸發與有感熱的散失；增加頭或四肢與冷空氣的表面接觸；減少曝露於陽光的表面積等 (Hillman et al., 2005)，進一步，牛隻以增加飲水與排尿、

減少採食、增加排汗與喘氣等來散熱 (Bucklin et al., 1991; Smith et al., 2006a)，若仍無法有效排熱，將導致體溫升高、呼吸次數增加，伴隨著乳量下降與繁殖性能低落等現象 (Ingraham et al., 1975; Fuquay, 1981; Igono and Johnson, 1990; West et al., 2003)。

當氣溫達19℃時牛隻呼吸次數開始增加，氣溫達 25℃時開始排汗 (Hahn et al., 1997; Maia et al., 2005a,b)。高溫環境下，牛隻以流汗為主要散熱方法，但喘氣則比 較容易被管理者觀察到，牛隻流汗與喘氣分別完成 85% 與 15% 的蒸發散熱功能 (Maia et al., 2005b; Hillman, 2009)。環境氣候除了氣溫外，相對溼度與風速也扮演 著舉足輕重的影響因素，牛隻排汗速率受到相對濕度與風速的影響，當相對濕度由 30% 提高到 90% 時，排汗速率由 500 g H2O/(m²h) 顯著得降低至 60 g H2O/(m²h) (Maia et al., 2005b)，經過牛隻體表的風速由 0.2 m/s 提高到 0.9 m/s 時，排汗速率可由75 g H2O/(m²h) 大幅提高到 350 g H2O/(m²h)，若風速再提高至 2.2 m/s，並不會再增加排汗速率 (Hillman et al., 2001)。

牛隻品種的耐熱程度會有差異。澳洲研究團隊在歐洲牛與印度牛之女牛群運輸途中，將溫度監測器埋置於牛隻腹膜腔中，同時觀測牛隻乾物質採食量、飲水量、呼吸速度及心跳速率的變化。結果顯示如圖1.3，歐洲牛採食量與心跳速率隨牛隻體溫升高而下降，但飲水量與呼吸速度則隨牛隻體溫升高而上升；印度牛採食量也隨牛隻體溫升高而下降，飲水量與呼吸速度也隨牛隻體溫升高而上升，但增加的幅度大於歐洲牛，顯示印度牛女牛對體溫升高的行為反應大於歐洲牛女

(24)

圖 1.3 歐洲牛與印度牛女牛每日平均體溫與其採食量、飲水量、呼吸速度及心跳速率的相關性 (Beatty et al., 2006)。

Figure 1.3 Daily average feed intake, water intake, respiratory rate, and heart rate plotted against daily averages of core body temperature for Bos Taurus and Bos indicus heifers (Beatty et al., 2006).

1.4.2 熱緊迫對牛隻代謝之影響

牛隻營養代謝也隨熱緊迫程度有所變化。乳酸鹽脫氫酶 (lactate dehydrogenase, LDH) 是一種葡萄糖代謝過程中的酵素，牛隻血液中的正常値推薦為 < 1,500 U/L (Schmid and von Forstner, 1986)。天門冬胺酸轉胺酶 (aspartate aminotransferase, AST, AST = GOT, glutamic oxaloacetic transaminase) 與丙胺酸轉胺酶 (alanine aminotransferase, ALT, ALT = GPT, glutamic pyruvic transaminase) 參與蛋白質代謝過程中胺基的轉換。當牛隻肝臟受損時，血中AST 與 ALT 活性會升高，但此二轉胺酶的變化並非只對肝臟專一反應 (not liver-specific)。Abeni et al. (2007) 與 Calamari et al. (2007) 認為血液生化值可做為快速且可靠的熱緊迫指標，熱季會造

成荷蘭牛血漿中葡萄糖濃度的降低，血漿中葡萄糖濃度與一日中最高 THI 值成極

顯著的負相關 (P < 0.001)；熱季使血漿中膽固醇濃度與鹼性磷酸酶 (alkaline

(25)

phosphatase, ALP) 活性顯著降低，二者與 THI 值成直線性的負相關；血漿中肌酸酐 (creatinine) 為蛋白質代謝產物之一，也用為肌肉量的指標，熱季血中濃度的升高可能來自肌肉蛋白質的釋出增加 (Fekry et al., 1989)，肌酸酐與牛隻直腸溫成極高的正相關 (P < 0.001)。

乳牛長期曝露在高溫環境下，會影響其體內的酸鹼平衡 (West et al., 1991)，

身體經由化學緩衝作用、呼吸調節血中碳酸及腎臟調節氫離子 (H⁺) 或重碳酸根離子 (HCO3^－) 的排出等三種機制，來維持正常的酸鹼平衡 (Houpt, 1993)。當熱負荷

增加時，牛隻須藉由喘氣來提高上呼吸道的蒸發散熱作用，但喘氣使 CO2的排出

大於生成，CO2的排出增加促使H⁺與HCO3^－合成碳酸 (H2CO3)，因此喘氣雖有助排熱，但也造成呼吸性鹼毒症 (respiratory alkalosis) 現象，即血中 CO2 分壓降低、

HCO3^－濃度降低及血液 pH 値上升 (Collier et al., 1982; Calamari et al., 2007)。

1.4.3 熱緊迫對牛隻泌乳之影響

為降低代謝熱的產生，承受熱緊迫的牛隻會很明顯的降低其採食量，因此泌乳量也快速的降低。在很早的年代裡，研究人員已瞭解到環境溫度對生產的嚴重影響，Yeck and Stewart (1959) 推估了荷蘭牛與娟姍牛乳量受環境溫度的影響情形，顯示在環境相對濕度 55 - 70%時，當氣溫在 2 - 24℃範圍內，牛隻乳量可維持 100% 的表現，但一旦氣溫超過 24℃時，乳量開始急遽下降，荷蘭牛乳量下降的速度更大於娟姍牛，當氣溫到達約 35℃時，荷蘭牛乳量只剩約 50%，娟姍牛乳量也只剩下約 62% (圖1.4)。牛隻每日直腸溫超過 39℃達 16 小時以上，則造成乳量下降，即使短期的熱浪，也可以降低 10% 到 20% 的乳量，而且對高產牛更嚴重 (Igono and Johnson, 1990)。 Rodriquez et al. (1985) 分析美國 Florida 州農業試驗站 22,972 筆資料後，得知每日氣溫最高溫在 8℃到 29℃範圍時，牛隻乳量不受環境溫度的影響，但 > 29℃後，乳量即快速下降；而乳脂肪與乳蛋白濃度隨著每日最高溫自 8℃增加到 37℃而下降。

(26)

圖1.4 氣溫對荷蘭牛與娟姍牛乳產量之影響 (Yeck and Stewart, 1959)。

Figure 1.4 Effect of ambient air temperature on milk production in Holstein and Jersey cattle (Yeck and Stewart, 1959).

West et al. (2003) 將荷蘭牛與娟姍牛泌乳牛曝露於溫和或溼熱環境下，探討 環境溫溼度對牛隻採食量、泌乳量及乳溫之影響。試驗結果指出，乳溫也可做為熱緊迫的指標，乳溫隨氣温的增加而線性地增加，與下午乳溫相關最高的是當日平均氣溫，而上午乳溫則與當日最低氣温有高度相關。不論荷蘭牛或娟姍牛，牛隻採食量與乳量都隨著熱緊迫的增加而減少，當日牛隻乾物採食量受兩日前的平均氣溫影響最大，每度氣溫的增加分別造成荷蘭牛與娟珊牛 0.85 kg 與 0.88 kg 採食量的下降 (圖1.5 A)；當日牛隻乳量受兩日前的平均 THI 影響最大，每單位 THI 增加分別造成荷蘭牛與娟珊牛 0.88 kg 與 0.60 kg 乳量的下降 (圖1.5 B)，這篇研究報告確認環境對牛隻的表現確實存在延長的影響力。

(27)

圖1.5 荷蘭牛 (●) 與娟姍牛 (■) 乾物質採食量與 2 日前平均氣溫 (A) 及泌乳量與2 日前平均 THI 的相關性 (B) (West et al., 2003)。

Figure 1.5 Regressions of DMI on 2-d lag of mean air temperature (A) and milk yield on 2-d lag of mean temperature humidity index (B) for Holstein (●) and Jersey (■) cows (West et al., 2003).

(28)

1.4.4 熱緊迫對牛隻繁殖之影響

熱緊迫不但影響了牛隻的泌乳，同時也影響牛隻的繁殖性能表現，其影響的機制如圖1.6。De Rensis and Scaramuzzi (2003) 指陳，熱緊迫對泌乳牛繁殖效率降低之影響並非是經由單一途徑，諸如經由降低乾物質的採食量，間接的抑制由下視丘-腦垂腺系統 (hypothalamo-pituitary system) 所分泌的 GnRH 與 LH；但是是否可以直接的抑制下視丘-腦垂腺系統分泌 GnRH 與 LH 並不清楚；熱緊迫是可以直接的影響子宮環境造成胚的損失與低生育率。

圖1.6 熱緊迫影響牛隻繁殖功能之可能機制。(De Rensis and Scaramuzzi, 2003) Figure 1.6 A schematic description of the possible mechanisms for the effect of heat

stress on reproduction in the lactating dairy cow. (De Rensis and Scaramuzzi, 2003)

熱緊迫會造成牛隻靜默發情 (silent heat)、乏情 (anoestrus) 與降低發情行為的顯現，因而影響牛隻的繁殖效率。Nobel et al. (1997) 指出荷蘭牛每次發情的牛隻駕乘數，冬季約為夏季的 2 倍，分別為 8.6 次與 4.5 次。熱緊迫亦影響牛隻內分泌的分泌形式，熱緊迫降低了排卵素 (luteinizing hormone, LH) 分泌的脈衝與高度 (pulse and amplitude)，這種低的 LH 分泌模式導致優勢濾泡 (dominant follicle) 的

(29)

遲滯與延遲排卵，雌素二醇 (oestradiol) 分泌降低也影響發情行為的顯現，因此造成生育率的低落 ((De Rensis and Scaramuzzi, 2003))；同時遲滯的優勢濾泡，產生老化與低品質的卵子，因此降低了懷孕率 (Diskin et al., 2002; Bridges et al., 2005)。熱緊迫會降低血液中助孕素 (progesterone, P4) 濃度，影響子宮受孕的環境；減少流入母體子宮的血液量，導致子宮溫度的提高，造成胚早期死亡或埋植失敗，致使繁殖功能與懷孕率的低落 (Mann et al., 1995; Mann et al., 2001)。從營養狀態來看，研究報告也指出，由於熱緊迫會導致泌乳牛乾物質採食量降低，這種長時間的能量負平衡現象，會致使牛隻血液中胰島素、類胰島素生長因子-I (insulin-like growth factor-I, IGF-I) 與葡萄糖濃度降低，造成濾泡發育不良、發情表現不明與卵子的品質低落，也會間接的影響了牛隻的繁殖性能 (Ronchi et al., 2001)。同樣的，熱緊迫造成公牛陰囊與睪丸的過熱，導致不成熟與畸形精子比例的增加，因而影響受精能力 (Hansen, 1997)。

1.5 改善牛舍降溫紓解牛隻熱緊迫之策略

熱緊迫造成乳牛產業嚴重的經濟損失，這些損失包括降低採食量 (West, 1994)、增重、乳量及繁殖效率等 (Hansen et al., 2001)，更嚴重時可導致死亡。以 美國為例，熱緊迫造成畜產業一年的經濟損失達 16.9 到 23.6 億美元，其中酪農產業約佔一半，損失達 8.8 到 15 億美元，因此需要投入更多的研究與資金來研發有效的熱緊迫紓解對策 (St-Pierre et al., 2003)。

Beede and Collier (1986) 建議自牛舍環境改善、耐熱品種選拔及營養管理三方面來減緩乳牛熱緊迫，其中以牛舍環境改善是最有效與直接的方法。本研究致力於探討牛舍環境改善的方法，對於育種與營養方面則未涉獵。

1.5.1 遮蔭 (shades)

遮蔭可保護乳牛減少來自太陽的輻射熱，被認為是防止熱緊迫最根本的需

求。據估計，設計良好的遮蔭可減少乳牛總熱負荷 30%至 50%，遮蔭較無遮蔭可

降低乳牛直腸溫度0.5℃ (38.9 vs. 39.4℃) 與減少每分鐘 28 次的呼吸次數 (54 vs.

82 呼吸次數/分)，並可增加 10%乳量 (Collier et al., 2006)。研究指出，每一頭成年 乳牛須要有3.5 至 4.5 m²的遮蔭 (Wiersma, 1982)，且遮蔭屋頂的高度必須至少有

(30)

遮蔭可以減少太陽照射的輻射熱，但對於空氣溫度與相對濕度並無降低的效果，

因此泌乳牛在濕熱環境下，除了須提供更大面積的遮蔭外 (4.2 至 5.6 m²)，仍須提供其他降溫方法來紓解熱緊迫 (Buffington et al., 1983)。

1.5.2 噴水與吹風 (sprinkler and fan cooling systems)

噴水與吹風是一種普遍用來減少熱緊迫的方法，利用噴水淋濕牛隻表皮，再以風扇吹風加速表皮上水的蒸發來達到蒸發散熱的目的。以同一原理進行降溫的還有水滴很細的噴霧系統 (fog or mist system)，但此一系統不被建議用在濕度高的環境，因為微細的水滴在高濕度下會產生蒸氣浴 (steam bath) 的效應，而取代了冷卻的效果 (Bucklin et al., 1991)。

Hillman et al. (2001) 以每秒鐘 0.2, 0.9, 或 2.2 m 風速搭配不噴水、每 40 min

噴水或每20 min 的噴水頻度，探討對牛隻體表蒸發散熱的影響，結果指出單獨增

加風速即可以明顯增加體表熱的排除，體表熱排除量自單獨每秒 0.2 m 風速處理的100 watts/m²，增加到2.2 m/s 風速的 480 watts/m²，增加4.8 倍；增加風速再與噴水處理配合，更顯著提高體表熱的排除效率，每秒0.2 m 風速下每 20 分鐘噴水一次的處理的體表熱排除量，增加為440 watts/m²，增加噴水處理增加4.4 倍排熱效率；每 20 分鐘噴水一次的處理下再增快風速到 2.2 m/s，體表熱排除量增加為 900 watts/m²，又較低風速時增加2 倍的排熱效率 (圖 1.7)。噴水及吹風是有效並且最經濟的牛隻降溫措施 (Hillman et al., 2005)。

在Florida (Strickland et al., 1989), Missouri (Igono et al., 1987), 與 Kentucky (Turner et al., 1992) 進行噴水吹風降溫方式的田間試驗，設定噴水啟動溫度為 25ºC，噴水時間為 1 - 3 min，然後停止 4.5 - 15 min，風扇在系統啟動時維持運轉。

這種降溫方式可以增加飼糧採食量7.8%，提高產乳量 2.5 kg/day，降低體溫 0.2 - 0.5ºC 及減少呼吸速度 29 %。Chastain and Turner (1994) 推薦在乾燥環境下，將牛

隻毛髮吹乾之風速須要達到每秒 2.04 m，但在潮濕的氣候環境下，風速須要增加

到每秒 2.9 - 4.0 m 才足夠。另外，由於噴水與吹風的降溫方式須使用大量的水，

必須注意水的衛生清潔，以避免疾病的傳播 (Turner et al., 1992)。

(31)

圖 1.7 噴水頻度及風速對體表散熱之影響 (Hillman et al., 2001)。

Figure 1.7 Total heat loss from the sample skin for different levels of wetting and airflow (Hillman et al., 2001).

1.5.3 隧道式抽風 (tunnel ventilation)

隧道式抽風系統的設計是在一密閉畜舍，一端裝置足夠數量的抽風扇，將空氣自另一端抽入畜舍內，其主要是藉由迅速的將包圍在動物身體週圍的熱與濕度帶走排除，來增加經由對流 (convection) 的熱散失，因此使用隧道式抽風系統的牛舍，會比使用自然通風系統牛舍，有較低的舍內溫度，並減少牛隻一日中曝露於熱緊迫的時間；但較高的耗電量是其缺點 (Stowell et al., 2001)。

隧道式抽風系統設計成功與否，取決於牛隻周遭的風速 (air speed at cow level) 與空氣交換速度 (air exchange rate) 是否足夠。Shearer et al. (1991) 建議，牛隻周遭的風速要達到每秒2.5 - 3 m (500 - 600 fpm, feet per min)，才足以提供牛隻冷卻的效果；同時田間試驗結果顯示，在熱的環境下，每頭牛須要的空氣交換速度為每秒0.5 m³ (1,000 cfm, cubic feet per min)。另外，在設計牛舍時須考慮是否有足夠的進氣面積來配合最大的抽氣量，以免因進氣不足造成風扇過負荷而降低效率，研究報告建議為配合每秒0.19 m³的風扇抽氣量，至少須要有930 cm²(1 ft²) 的進氣面積 (Gooch and Timmons, 2000)。

(32)

1.5.4 隧道式抽風與蒸發冷卻 (evaporative cooling system)

在隧道式抽風畜舍的進氣端裝置水簾，當空氣被抽入時經過水簾上的流水而降溫，這種畜舍簡稱為水簾畜舍 (tunnel-ventilated water-padded barn)，在猪與雞的降溫飼養上已非常成功的運用，近年來也運用在乳牛舍方面。高溫下，牛以排汗與喘息為主要排熱的方式，因此牛在低相對濕度下較能耐受高溫，在高相對濕度時則不利體熱的排除 (Hillman et al., 2001)，蒸發降溫隧道式牛舍造成高的相對濕度，因此一直被認為不適宜用來紓解高濕環境的乳牛熱緊迫，東非與東南非的研究指出，蒸發降溫紓解牛隻熱緊迫的方法適用於乾燥地區 (Bengtsson and Whitaker, 1988)。然而，近年來電子科技與環控技術的進步，全球暖化與氣候大幅度變遷，

加上連續熱浪襲擊美國造成牛群大量的損失，蒸發降溫隧道式牛舍再度成為研究的對象。美國東南的 Mississippi 州的夏季較為濕熱，Smith et al. (2006a,b) 比較隧道式蒸發散熱與蔭棚+風扇+噴水兩種降溫系統對泌乳牛之影響，結果顯示隧道式蒸發散熱牛舍可以有效減少84%牛隻曝露於中度熱緊迫 (80 < THI < 90) 的時間，

降低 3.1 - 5.2℃ 舍溫、每分鐘呼吸次數減少 13 – 16 次、直腸溫度降低 0.4 - 0.6℃, 增加牛隻乾物採食量 11 - 12%, 增加泌乳量 2.6 - 2.8 kg 及降低生乳體細胞數 27 - 49%，顯示在較潮濕的地區仍可以妥善應用水簾牛舍來降溫，其具有明顯實際的正面效果，Berman (2006) 也認為蒸發降溫紓解動物熱緊迫系統在濕的環境下是可行的。

Smith et al. (2006a) 指出，利用蒸發降溫系統紓解動物熱緊迫時，其高濕度問 題可經由高的風速帶走動物體表熱而得到紓解，因此足夠的風速是水簾牛舍的關鍵之一。Hillman et al. (2005) 強調噴水吹風是最經濟的牛隻降溫措施，美國與泰國合作研究也建議，在水簾牛舍中再加入噴水處理，可以有效的降低牛隻呼吸數、

皮膚溫度與陰道溫度 (Armstrong et al., 2004; Smith et al., 2005)，這樣的系統結合了隧道式抽風、水簾降溫入氣、直接牛體噴水降溫與足夠的風速等多項策略優勢，

值得再進一步探討。

1.5.5 冷氣 (air condition)

利用冷氣紓解乳牛熱緊迫試驗，早在 1960 及 1970 年代即已評估過，以冷氣來進行牛隻降溫是有潛力的，但是整體牛舍建築與設備的維護與使用上過於昂貴，因此並未被推薦使用 (Bray et al., 2003)。國內魯等 (1992) 在炎熱季節比較空

(33)

調牛舍與一般牛舍對飼養泌乳前期高產牛的效果，得知空調牛舍可降低牛隻分娩後之失重，並縮短分娩後再發情的天數，同時具有提高產乳量與降低生乳體細胞數之效果。蕭等 (1994，未發表資料) 在夏季以待配女牛進行配種效率比較試驗，

荷蘭種女牛分別飼養於空調牛舍與一般開放式牛舍，飼養於空調牛舍女牛有較高的懷孕率，國內研究結果也皆因所需電費過高，不符合經濟效益而無法推廣應用。

泌乳牛舍使用冷氣空調，每一頭牛至少須消耗 2,500 J/s (W) 的電能，因此美國農業工程學會推薦空調牛舍僅適用於在高濕熱環境下之高產泌乳牛群 (ASAE Standards, 2008)。Bray et al. (2003) 比較空調牛舍與一般牛舍加上噴水吹風的兩個 降溫系統，以 THI 值為指標，得到空調牛舍全日時間皆低於 72，相對的，一般牛舍與外界環境的THI 值幾乎相同，白天 THI 皆高於 75 (圖 1-8)。試驗之空調牛舍長 70 m，寬 25 m，屋簷高 4.5 m，使用 25 Ton (87.9 kw) 之空調系統，設定溫度為 21℃。試驗的 64 日期間，平均每月耗電量為 90,000 kwh，相當於 5,400 美金之花費。該作者認為在濕熱環境下，唯有空調才能使牛舍環境之THI 值低於 72。

圖1.8 冷氣降溫牛舍在 64 日試驗期間的平均 THI 變化 (Bray et al., 2003)。

Figure 1.8 Average values of the Index of Temperature and Humidity (THI) for 64 days (Bray et al., 2003).

(34)

另一種變通的空調方式稱為區域冷卻法 (zone cooling)，是將空氣降溫到牛隻舒適帶的溫度，再直接吹向牛隻的頭部與頸部，提供牛隻舒適環境的感覺，因而提高採食量與乳產量。Hahn et al. (1965) 利用此方法，將空氣降溫到 15°C，以 0.7 - 0.85 m³/min 的空氣量吹向牛隻頭部，可以提高產乳量。

1.5.6 其他降溫方式

在 1988 年夏天，美國 Florida 州有約 30% 的乳牛群使用水塘 (pond) 來降溫，由於 Florida 州水資源充沛，人工水塘提供新鮮流動的水源，因此並未提高乳房炎發生比率 (Bray and Shearer, 1988)。直接淋浴 (shower) 是利用傳導與蒸發散熱的方法，提供適度數量的水淋浴20 s 後，在用約 10 min 吹乾牛隻。通常以定時器控制全場每90 - 120 min 啟動一次淋浴，若場地過大，則可使用牛隻自動感應器來啟動 (Chiappini et al., 1992)。這樣的方式使用水量大，會造成地板溼滑、增加廢水量與泥濘，同時使用的水必需清潔以防止疾病傳染 (Frazzi, 2002)。以色列牛舍多以糞便為乾式墊料，因此加強每日數次牛隻在擠乳等待區的噴水吹風降溫處理，是有效的降溫措施 (Flamenbaum and Ezra, 2007)。屋頂灑水 (water on roof)，

是利用水吸收太陽的輻射熱然後蒸發，將熱散發到外面空氣中，如此可以減少太陽輻射熱進入畜舍內 (Nevander and Elmarsson, 1994)。

1.6 台灣的氣候環境

台灣地處亞熱帶，夏季除了高溫問題，嚴重的高濕問題更甚於世界其他很多地區，因此所造成的高溫高濕型熱緊迫一直是台灣乳牛性能表現的瓶頸。自2000 年至2009年近10年來，由位於畜產試驗所站號 B2N89 的農業氣象站 (東經120º 26’北緯23º 04’，海拔31 m) 所測得的月平均氣溫與相對溼度及依此計算的溫濕度指數的變化趨勢，繪如圖1.9所示，數據經統計整理，熱季 (5 – 10月) 月平均氣溫、

RH與THI，已分別達到27.1℃、84.0%與78.8 (表1.3)。

(35)

表1.3 自2000至2009年間畜產試驗所農業氣象站 (B2N89) 所測得的涼熱季氣溫、

相對溼度與溫濕度指數

Table 1.3 Daily air temperature, relative humidity and temperature-humidity index at Livestock Research Institute of Taiwan during cool and hot season from 2000 to 2009 (Meterorological Station B2N89)

Season

Air temperature, ℃

Relative humidity,

%

temperature-humidit y

index Cool (Nov. - April) 20.2 ± 0.5 80.5 ± 2.5 67.2 ± 0.8 Hot (May – Oct.) 27.1 ± 0.2 84.0 ± 1.7 78.8 ± 0.2

同樣的，謝等 (2007) 根據國內中央氣象局 1976 至 2005 年間氣象資料，以每日最高溫度計算 THI (圖1.10)，顯示每年有六個月時間牛隻處於中度熱緊迫 (78

< THI ≤ 84)，2.6 個月處於輕度熱緊迫 (72 < THI ≤ 78)；即使以每日平均溫度計算 THI，每年也有 6.7 個月的氣候環境讓牛隻處於熱緊迫狀況 (THI ≧ 72)，全年只有四個月為最佳人工授精時期 (THI ≤ 68)。陳等 (2009) 根據國內乳牛群性能改良計畫 (Dairy Herd Improvement, DHI) 資料庫挑選台灣北、中及南部地區經營管理良好的酪農戶共六戶，自 2004 年 12 月至 2007 年 11 月為期三年，量測其牛舍內之溫度與相對濕度，並推算其牛舍內之 THI，得到涼季 (12 - 3月)、暖季 (4, 5, 10, 及 11月) 與熱季 (6 - 9月) 時牛舍內 THI 值分別為 66.2, 75.7, 與79.9，表示即使是經營管理良好的酪農戶，全年仍有 2/3 的時間，其牛舍內牛隻仍處於輕度到中度熱緊迫的狀態 (圖1.11)。圖1.12為參試的六戶酪農戶牛舍內與牛舍外各月份 THI 變化，牛舍內在 4 至 11 月間的 THI 值皆高於 72，而 6 至 9 月間的 THI 值更接近於 80。

(36)

圖1.9 自 2000 至 2009 年畜產試驗所 B2N89 農業氣象站 (東經 120º 26’北緯 23º 04’，海拔 31 m) 所測得的月平均氣溫、相對溼度與溫濕度指數變化。

Figure 1.9 Monthly averages of air temperature, relative humidity and temperature- humidity index at Livestock Research Institute of Taiwan from 2000 to 2009 (Meterorological Station B2N89).

(37)

圖1.10 台灣各地區1976至2005年之月平均溫濕度指數 (●為最高THI，○為平均 THI，虛線為THI = 68，實線為THI = 72) (謝等，2007)。

Figure 1.10 Monthly averages of temperature-humidity index (THI) from different districts in Taiwan from 1976 to 2005 (● the highest THI, ○ mean THI, dotted line for THI = 68, and solid line for THI = 72).

(38)

圖1.11 自2005至2007年間參試酪農戶牛舍內於不同季節與地區的溫濕度指數變化 (陳等，2009)。

Figure 1.11 The averaged barn THI at different seasons and areas from six experimental dairy farms from 2005 to 2007 in Taiwan.

圖1.12 於2005至2007年間參試酪農戶牛舍內與室外各月份溫濕度指數之變化 (陳等，2009)。

Figure 1.12 The monthly changes of barn and outside THI for six experimental dairy farms from 2005 to 2007. Nearby data are collected from four meteorological stands including Taoyang, Yuinlin and Kaohsiung Agricultural Research and Extensions Station and Livestock Research Institute in Tainan.

(39)

1.7 試驗緣起與目的

承受熱緊迫的乳牛群，不但須要以排汗與喘氣等方式努力排除體熱外，乳量與繁殖性能都會明顯降低，使夏季酪農業生產效率嚴重受挫，因此如何紓解熱緊迫是國內酪農業發展上的主要瓶頸與挑戰。在國內高濕熱氣候狀況下，提供牛隻蔽蔭的牛舍建築已是必備的設施；李等 (1999) 引入以色列噴水吹風降溫設施，於 1996 年 6 – 9 月間在台灣六個地區的酪農進行試驗，以噴水 1 min 配合吹風 5 min 之方式進行降溫，得知可以有效降低牛隻直腸溫度 0.22℃及每分鐘呼吸數 3.3 次，並且增加乾物質採食量每日 2.03 kg，目前國內酪農於熱季也多採用此種間歇性噴水吹風降溫方法。近年來，在國內經營管理良好的酪農戶進行實地牛舍溫濕度調查，結果全年 2/3 的時間，牛隻仍處於熱緊迫狀況下 (陳等，2009)，顯示紓解熱緊迫這個老問題仍舊存在，有待繼續努力研究。

參考隧道式抽風與蒸發冷卻畜舍 (簡稱水簾舍) 在猪雞產業上的成功應用，

同時為斷絕可能的疫病傳播，畜產試驗所於2004年完成一棟密閉式水簾牛舍的建築，自2005年至今持續評估其用於紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫的可行性，其間不斷依評估試驗結果進行牛舍局部軟硬體及參數的調整，以期能確實達到紓解牛隻熱緊迫之目標。本次博士論文內容包括2005到2007三年的三個評估試驗報告及2008到 2010三年的田間繁殖調查，評估項目包括牛舍環境、牛隻熱生理反應、血液生化值、血中氣體、採食、瘤胃消化、泌乳性能與繁殖性能等。

(40)

第二章以水簾牛舍紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫之可行性評估 I. 牛舍環境與牛隻生理反應

2.1 中文摘要

本試驗目的在評估水簾牛舍用於紓解荷蘭泌乳牛熱緊迫的可行性，評估指標為牛舍環境參數與牛隻生理反應。試驗採用交叉設計，42 頭平均乳量 26.2 kg 的荷蘭泌乳牛逢機分成二組，分別飼養於隧道式抽風降溫水簾牛舍 (簡稱水簾牛舍)或傳統的挑高太子樓牛舍 (簡稱傳統牛舍)，兩種牛舍為相同的自由式牛舍，試驗每

一期為30 日，提供牛隻相同的飼養管理。水簾牛舍底端設置整排八臺排氣風扇，

對應牆面設置 L 型整面水簾，兩側以厚塑膠捲簾密閉形成隧道，空氣抽入時經過

水簾而降溫，再流經牛隻體表帶走體熱；傳統牛舍共懸掛四臺風扇且全日開啟，

採食區另設置每日六次每次30 分鐘的噴水降溫處理。牛隻清晨四點與下午兩點的

呼吸數及直腸溫，分別於兩期試驗量測兩天；試驗結束時採取兩天血液樣品測定血清生化值；試驗結束後再補採血樣測定血中氣體分壓等。試驗結果顯示，在最高每分鐘兩次的換氣速度下，水簾牛舍可以較傳統牛舍有效的降低日間最高舍溫 2.4℃、縮短牛隻曝露於 26℃以上熱緊迫的時間 4.5 h，減少牛隻曝露於中度熱緊迫狀況 (78 < THI ≤ 84)的時間 2.5 h；然而，水簾牛舍內持續高的相對濕度 (全日相對溼度 ≥ 93.5%)對牛隻產生不良的影響。水簾牛舍環境下飼養的牛隻在 4 a.m.的呼吸數 (62 vs. 50 次/分鐘，P < 0.001)、4 a.m.的直腸溫度 (39.58 vs. 39.31℃, P < 0.01) 及2 p.m.的直腸溫度 (39.75 vs. 39.47℃, P < 0.05)都顯著高於傳統牛舍牛隻。水簾 牛舍牛隻的血清總蛋白質及磷濃度顯著較高；但血清膽固醇及麩胺酸丙酸轉氨酶顯著降低。水簾牛舍環境顯著降低泌乳牛下午餵飼前血液CO2分壓 (41.4 vs. 43.8 mmHg, P < 0.05)，使血液 pH 值顯著增加。兩種牛舍環境都無法完全紓解泌乳牛熱 緊迫，水簾牛舍牛隻的熱負荷更嚴重，推測目前水簾牛舍持續的高濕度狀況及較低的換氣速度，可能影響了牛隻體熱藉由體表蒸散的功能，因此增加水簾牛舍換氣速度應為進一步研究探討的方向。

2.2 緒言

熱緊迫造成乳牛事業嚴重的經濟損失，這些損失包括降低採食量 (West, 1994)、增重、乳量及繁殖效率等 (Hansen et al., 2001)，更嚴重時可導致死亡。以

(41)

美國為例，熱緊迫造成畜產業一年的經濟損失達16.9 - 23.6億美元，其中乳牛事業約佔一半，損失達8.8 - 15億美元，因此需要投入更多的研究與資金來研發有效的熱緊迫紓解對策 (St-Pierre et al., 2003)。水簾蒸發降溫隧道式畜舍 (水簾畜舍)用於紓解熱緊迫，已廣泛的應用於猪與家禽，且成效良好。高溫下，牛以排汗與喘息為主要排熱的方式，因此牛在低相對濕度下較能耐受高溫，在高相對濕度時則不利體熱的排除 (Hillman et al., 2001)，蒸發降溫隧道式牛舍造成高的相對濕度，因此一直認為不適宜用來紓解濕熱環境的乳牛熱緊迫，東非與東南非的研究指出，

蒸發降溫紓解牛隻熱緊迫的方法適用於乾燥地區 (Bengtsson and Whitaker, 1988)。然而，近年來電子科技與環控技術的進步，二十年前無法做到的事，以今日的技術或許不成問題，同時全球暖化與氣候大幅度變遷，加上連續熱浪襲擊美國造成牛群大量的損失，蒸發降溫隧道式牛舍再度成為研究的對象。Berman (2006) 認為蒸發降溫紓解動物熱緊迫系統在濕的環境下亦可利用，Smith et al. (2006a)也指出，水簾牛舍較開放式牛舍可降低3.1 - 5.2℃舍溫、每分鐘呼吸次數減少13 - 16 次、直腸溫度降低0.4 - 0.6℃、減少84%牛隻曝露在中等熱緊迫 (80 < THI < 90)的時間、增加牛隻乾物採食量11 - 12%、增加泌乳量2.6 - 2.8 kg及降低體細胞數27 - 49% (Smith et al., 2006b)。利用蒸發降溫系統紓解動物熱緊迫時，高濕度造成的緊 迫可經由高的風速帶走動物體表熱而得到紓解。

乳牛經由瘤胃發酵及代謝過程產生大量的熱，隨著乳量的提高，熱生成也伴隨著增高，為維持體溫的恆定，牛隻必需將過多的熱即時排除。隨著氣溫的增加，

牛隻散熱方式自非蒸發 (non-evaporative)的對流 (convection)、傳導 (conduction) 與輻射 (radiation)，轉換成蒸發式的流汗 (sweating)與喘氣 (panting) (Kibler and Brody, 1953)。當氣溫達 19℃時牛隻呼吸次數開始增加，氣溫達 25℃時開始排汗 (Hahn et al., 1997; Maia et al., 2005ab)。高溫環境下，牛隻以流汗為主要散熱方法，

但喘氣則比較容易被管理者觀察到，牛隻流汗與喘氣分別完成 85%與 15%的蒸發

散熱功能 (Maia et al., 2005b; Hillman, 2009)。牛隻排汗速率受到相對濕度與風速的影響，當相對濕度由30%提高到 90%時，排汗速率由 500 g H2O/(m²h) 降低至 60 g H2O/(m²h) (Maia et al., 2005b)，經過牛隻體表的風速由 0.2 m/s 提高到 0.9 m/s 時，

排汗速率由75 g H2O/(m²h) 提高到 350 g H2O/(m²h)，再提高風速至 2.2 m/s 並不會增加排汗速率 (Hillman et al., 2001)。

(42)

(temperature-humidity index, THI)是常用的環境指標，THI 公式與劃分方法多元，

其中多以Armstrong (1994)為基礎，其定義 THI < 72 時，牛隻感受舒適且無緊迫 (no stress)、72 < THI < 78 表示輕微的熱緊迫 (mild stress)、78 < THI < 89 表示牛隻處於中度緊迫狀況、89 < THI < 99 表示嚴重的熱緊迫 (severe stress)、THI > 99 為致命狀況 (fatal)；Hahn et al. (2009)將 THI 合併家畜氣候安全指數 (livestock weather safety index)，劃分 THI ≤ 74、75 – 78、79 – 83 及 ≥ 84 分別代表正常、警告、危險及緊急狀況。在動物表現方面，呼吸速度 (respiration rate)與直腸溫度 (rectal temperature)為良好的熱緊迫指標，氣溫高於中溫帶 (thermoneutral zone)後，牛隻呼吸速度與氣溫成高度正相關 (Hahn et al., 1997)。中心體溫 (body core temperature) 的量測因量測部位不同而異，包括直腸、耳鼓膜 (ear tympanic membrane)、皮下 (sub-dermal)、瘤胃、陰道及腹腔 (peritoneal cavity)，其中直腸溫最高，鼓膜及腹腔溫度較直腸溫低 0.6℃，且與直腸溫具很高的相關性 (Brown-Brandl et al., 2001)。當氣溫高於中溫帶後，牛隻皮下溫度跟隨直腸溫度的變化而變化，但若氣溫等於或低於中溫帶則無此現象 (Hahn et al., 1997)，因此在熱緊迫狀況下，利用紅外線溫度計量測牛隻表皮溫度，可與呼吸速度有很高的相關，同時也是量測牛隻周圍微環境很好的方法 (Collier et al., 2006)。

牛隻營養代謝也隨熱緊迫程度有所變化，血中尿素氮 (blood urea nitrogen, BUN) 濃度增高，代表飼糧中蛋白質的利用效率降低 (Koubková et al., 2002)。乳 酸鹽脫氫酶 (lactate dehydrogenase, LDH)是一種葡萄糖代謝過程中的酵素，牛隻血液的正常値推薦為 < 1,500 U/L (Schmid and von Forstner, 1986)。天冬胺酸轉胺酶 (aspartate aminotransferase，AST，即 GOT，glutamic oxaloacetic transaminase)與丙胺酸轉胺酶 (alanine aminotransferase，ALT，即 GPT，glutamic pyruvic transaminase) 參與蛋白質代謝過程中胺基的轉換，當牛隻肝臟受損時，血中AST 與 ALT 活性會升高，但此二轉胺酶的變化並非只對肝臟專一反應 (not liver-specific)。Abeni et al.

(2007)與 Calamari et al. (2007)認為血液生化值可做為快速且可靠的熱緊迫指標，熱 季會造成荷蘭牛血漿中葡萄糖 (glucose)濃度的降低，血漿中葡萄糖濃度與一日中最高THI 值成極顯著的負相關 (P < 0.001)；熱季使血漿中膽固醇 (cholesterol)濃 度與鹼性磷酸酶 (alkaline phosphatase, ALP)活性顯著降低，二者與 THI 值成直線性的負相關；血漿中肌酸酐 (creatinine)為蛋白質代謝產物之一，也用為肌肉量的指標，熱季血中濃度的升高可能來自肌肉蛋白質的釋出增加 (Fekry et al., 1989)，