邹季福，毛家真，高 慧，魏筱诗，吴文旋，王 翀*，杨金勇*

（1.浙江农林大学动物科技学院·动物医学院，集贤学院，浙江杭州 311300；2.浙江省畜牧技术推广与种畜禽监测总站，浙江杭州 310021；3.贵州大学动物科学学院，贵州贵阳 550025）

牛舍环境对奶牛的生长发育、泌乳以及机体健康有重大影响，其中，牛床垫料的管理可直接影响动物的舒适性，牛床垫料舒适性增加会提高奶牛的体重及生产性能。传统牛舍垫料一般为沙子、稻草、锯末、刨花、谷壳、谷类秸秆等。我国奶牛产业的不断发展带来了大量有机废物，尤其是奶牛场粪便废弃物会对环境造成巨大负担。在美国通过物理分离粪便废物回收得到的粪便固体被用作奶牛的垫料已有较多报道。生产干燥牛粪垫料（Cow Dung Bedding）技术是一种有效的资源再利用手段，已逐渐被我国部分奶牛场采用。这种牛粪垫料的主要成分是有机物，且有机垫料的细菌数量高于沙子等无机垫料。不同于美国的干燥气候，中国南方地区气候多变，直接采用牛粪垫料牛粪垫料是否对奶牛乳房和肢蹄存在健康风险值得探讨。本研究拟分析木屑垫料（Wood Packing）和牛粪垫料对奶牛泌乳性能、奶牛乳房炎和肢蹄病的影响，为奶牛场牛床垫料的选择提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验设计与饲粮 试验采用单因素试验设计，选用泌乳性能相近的健康荷斯坦奶牛480头，随机分成2组，即木屑垫料组和牛粪垫料组，每组240头荷斯坦奶牛。2组奶牛胎次结构相同（1胎:2胎:3胎=55:20:137），基础日粮结构相同（表1），分别在朝向相同、结构相似的2栋牛舍饲养，奶牛饲养密度3.75头/m，牛舍垫料铺垫厚度3～5 cm。

表1 基础饲粮组成及营养成分(干物质基础)

1.2 饲养管理 试验于2020年2月—2020年6月在浙江杭州进行，采用散栏式养殖模式，使用全混合日粮（TMR）技术饲喂，分别在06:00、14:00、19:00饲喂日粮。一日挤奶3次，奶牛进食后在奶厅挤奶。采用长条式饮水槽，奶牛自由饮水。牛舍地面采用卡雷拉橡胶垫（德国克莱伯格公司）铺垫，每天对卧床进行3次清洁维护，去除粪便污染的垫料，每隔3 d清理1次牛床，并在橡胶垫基础上重新铺垫3～5 cm厚的垫料，每日用链条式刮粪板自动清除污粪4次。

1.3 牛粪垫料的制备及替换 如图1所示，奶牛的粪尿、废弃垫料及生产污水等粪污经过智能刮粪板（功率为1.5 kW，河北君光有限公司）收集和人工收集后，输送到集污池，再通过牛粪提升机（型号TSJ-06/350，嘉善剑桥机械有限公司）和牛粪固液分离机（型号MJYS-780li，功率为5.5 kW，浙江明佳环保科技有限公司）处理，含水率高于70%的固体湿牛粪通过铲车送至牛粪低温密闭带式干化机[型号CQD7200FL，功率为83 kW，畅庆环保科技（太仓）有限公司]的湿牛粪仓，湿牛粪仓内含水率高于70%的固体湿牛粪通过进料系统的螺旋输送机输送至牛粪低温密闭带式干化机内部，利用除湿热泵对牛粪采用热风循环冷凝除湿烘干，进行全封闭深度机械化脱水后形成含水率低至20%的干牛粪，再通过出料系统的螺旋输送机输送至吨袋中，然后放置于干粪储存室，在机器中湿牛粪蒸发的水分通过冷凝水的形式直排到冷凝水储存室备用。试验中每隔3 d从干粪储存室运输出干牛粪用作牛舍中的垫料，并定期及时清理废弃干粪垫料。

1.4 生鲜奶样品采集检测及牛舍有害气体检测 试验期间每天记录每组奶牛的采食量，每2周收集1次所有奶牛的奶样并测定其产奶量。奶样按4:3:3（早:中:晚）的比例收取2瓶每瓶50 mL并加入重铬酸钾防腐剂，用于乳成分及体细胞数检查。采用乳成分及体细胞分析仪（型号CombiFoss FT+，包括1台Milkoscan FT +型乳成份分析仪和1台Fossomatic FC型体细胞分析仪，丹麦Foss公司）测定生鲜奶的乳蛋白率、乳脂率和体细胞数等。温度和湿度数据采用L92-1温湿度记录仪采集并自动储存记录。牛舍氨气（NH）浓度采用GT-2000多功能复合气体分析仪（型号 GT-2000，北京海富达科技有限公司）采集并记录数据，硫化氢（HS）浓度采用硫化氢气体分析仪（型号 SK-600-HS，深圳市东日瀛能科技有限公司）采集并记录数据。每天17:00在两牛舍的试验区分别均匀选择3个剖面，在每个剖面上均匀选择3点（如图1），距离地面1.2 m作为NH和HS气体的测定位点，共测定9个位点的NH和HS浓度。

图1 牛舍剖面图

1.5 奶牛健康状况 试验期间记录牛群的健康状况，定期（每月）用加州乳房炎试验法（California Mastitis Test，CMT）进行乳房炎的检查记录并及时治疗。检测试剂盒（型号 JC1443）为福州佳宸生物有限公司产品。

1.6 统计分析 采用Excel 2019进行初步的数据整理，对每两周480头奶牛牛奶乳成分数据和每周采食量数据、每组奶牛乳房炎数据和牛舍空气质量数据进行分析，再采用SPSS 23.0对乳房炎和肢体病发病率采用卡方检验而对其他数据采用独立样本检验显著性分析。试验结果用平均值和标准误差（SEM）来表示，＜0.05为差异显著，＞0.05为差异显著。

2 结果

2.1 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛采食量和牛乳成分的影响 如表2所示，木屑垫料组的乳脂率、乳菌落总数、产奶量显著低于牛粪垫料组，其他指标差异不显著。

表2 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛采食量和牛奶乳成分的影响

由图2可知，在试验第1个月木屑垫料组的乳脂率高于牛粪垫料组（＜0.05）；在试验第3、4、5个月牛粪垫料组乳脂率高于木屑垫料组（＜0.05）。

图2 木屑垫料和牛粪垫料对乳脂率的影响

由图3可知，第1、5个月木屑垫料组乳蛋白率高于牛粪垫料组（＜0.05），第3个月牛粪垫料组乳蛋白率高于木屑垫料组（＜0.05）。

图3 木屑垫料和牛粪垫料对乳蛋白率的影响

由图4可知，2组的乳体细胞数在第1、2个月无显著差异，第3个月木屑垫料组体细胞数高于牛粪垫料组（＜0.05），第4、5个月牛粪垫料组乳体细胞数高于木屑垫料组（＜0.05）。

图4 木屑垫料和牛粪垫料对乳体细胞数的影响

由图5可知，整个试验期间牛粪垫料组乳菌落总数高于木屑垫料木屑垫料组（＜0.05）。

图5 木屑垫料和牛粪垫料对乳菌落总数的影响

2.2 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛乳房炎的影响 由图6可知，牛粪垫料组整群奶牛乳房炎发病率5.15%，木屑垫料组为4.66%，牛粪垫料组比木屑垫料组乳房炎发病率高10.68%（＞0.05）。牛粪垫料组和木屑垫料组整群1、2、3胎奶牛乳房炎发病率差异都不显著。

图6 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛乳房炎的影响

由图7可知，牛粪垫料组整群奶牛慢性乳房炎发病率2.08%，木屑垫料组整群奶牛慢性乳房炎发病率1.92%（＞0.05）。1胎奶牛牛粪垫料组慢性乳房炎发病率1.09%，木屑垫料组为0.91%；2胎奶牛牛粪垫料组慢性乳房炎发病率2.47%，木屑垫料组为2.36%；而在3胎奶牛牛粪垫料组慢性乳房炎发病率3.51%，木屑垫料组为3.05%。牛粪垫料组和木屑垫料组整群及1、2、3胎奶牛乳房炎发病率差异都不显著。

图7 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛慢性乳房炎的影响

2.3 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛肢蹄病的影响 由图8可知，牛粪垫料组奶牛肢蹄病发病率9.72%，木屑垫料组为6.88%，牛粪垫料组比木屑垫料组奶牛肢蹄病发病率高41.3%（＞0.05）。

图8 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛肢蹄病的影响

2.4 牛粪垫料和木屑垫料对牛舍空气质量的影响 由表3可知，牛粪垫料和木屑垫料对牛舍空气中HS、NH和臭气浓度无显著影响。由表4可知，整个试验期内牛舍平均温度平稳上升，平均湿度先下降后上升。

表3 木屑垫料和牛粪垫料对牛舍空气质量的影响

表4 试验期间牛舍平均温度和平均湿度

3 讨 论

3.1 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛泌乳性能的影响 牛粪垫料可以增加奶牛的卧趴时间，而奶牛躺卧时间与产奶量呈显著正相关。金晓东等、王均良等研究发现，橡胶垫卧床和牛粪卧床均可提高奶牛产乳量，这与本研究结果一致。而乳中菌落总数和体细胞数可能与试验时的温度和湿度相关。牛舍温度升高会导致空气中的细菌和真菌浓度增高，并且牛舍空气中细菌和真菌的浓度与相对湿度呈正相关。而牛粪中含有大量有机物，相对于木屑垫料更适合微生物繁殖。试验期内牛舍平均温度不断升高，可能造成牛粪垫料中的微生物繁殖更快，垫料微生物由卧床转移到奶牛乳头末端，最后导致牛粪垫料的乳菌落总数显著高于木屑垫料组；并且在试验后2个月湿度增高，牛粪垫料中的微生物繁殖速度加快，可能导致牛粪垫料组的乳体细胞数显著高于木屑垫料组。

3.2 木屑垫料和牛粪垫料对奶牛乳房炎的影响 牛床垫料的细菌增多会导致奶牛乳房细菌增多，而沙子、石灰粉等无机垫料不适应微生物生存。使用牛粪垫料奶牛乳房炎发病率显著高于稻谷垫料。金晓东等研究发现，临床型乳房炎发病率以牛粪卧床最高，沙土卧床次之，橡胶垫卧床最低；牛粪卧床与沙土卧床的隐性乳房炎发病率相近，且明显高于橡胶垫卧床，这与本研究结果一致，说明牛粪垫料有增加奶牛乳房炎患病风险。牛床垫料中病原体数量是奶牛乳房炎的发病因素之一，且牛床多种细菌和空气中的尘埃微生物菌群均表现出明显的季节性变化。Zehner等研究发现，潮湿垫料可能会促进牛床中细菌生长。在湿度较高的情况下，牛粪垫料微生物繁殖速度会超过木屑垫料，这也是使用牛粪垫料导致奶牛乳房炎发病率增加的原因之一。Blaiotta等研究表明，牛粪中的大肠杆菌和肠球菌的平均数量始终高于产品标准；Jordan等研究发现，牛粪是食物和环境中大肠杆菌O157：H7污染的主要来源，而大肠杆菌也是奶牛乳房炎发病传染病源之一。牛粪垫料相对于木屑垫料的大肠杆菌数偏高，这可能导致牛粪垫料奶牛乳房炎发病率高于木屑垫料。

3.3 牛粪垫料和木屑垫料对奶牛肢蹄病的影响 在整个试验期间，牛粪垫料组奶牛肢蹄病发病率高于木屑垫料组。Leach等研究也发现，在牛粪垫料躺卧奶牛比使用沙子、稻草和木屑垫料患严重肢蹄病患病率更高；金晓东等研究发现，肢蹄病细菌感染比率以牛粪卧床最高，奶牛淘汰率也以牛粪卧床最高。以上结果可能与牛粪垫料微生物更易滋生有关，导致病原菌增加，增大肢蹄病患病率的风险。

3.4 牛粪垫料和木屑垫料对牛舍空气质量的影响 本试验发现，牛粪垫料和木屑垫料对牛舍空气中HS、NH、臭气浓度无显著影响，并且空气质量都在安全范围内，这与夏菁等报道结果一致。曾雅琼等研究发现，垫料再生系统处理1.00 t鲜牛粪，CO气体排放量为3.48 kg，CH排放量为4.22g，NO排放量为41.23 mg，总温室气体排放量CO当量为3.60 kg，垫料再生系统综合环境影响值较好，这与本研究试验结果相符。粪中的蛋白质、氨基酸经微生物同化硝酸盐的还原作用产生NH，而牛粪垫料微生物增殖速度微高于木屑垫料，这可能是牛粪垫料组空气中的NH浓度微高于木屑垫料的原因之一，而采用2种垫料牛舍氨浓度均未超过农业行业标准规规定的20 mg/m。

4 小 结

本试验结果显示，与木屑垫料相比，牛床采用牛粪垫料可使产奶量提高3.39 kg/d，生鲜奶乳脂率含量提高1.05%。但是，牛床采用牛粪垫料有增加奶牛乳房炎和肢蹄病患病率的风险，牛粪垫料和木屑垫料对牛舍空气质量影响都在正常范围以内。