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氣候變遷下-乳牛的熱壓力指數持續上升

作者:闕帝旺 國家災害防救科技中心 專案佐理研究員
施意敏 行政院農委會畜產試驗所     副研究員
凃柏安 行政院農委會畜產試驗所     副研究員

高溫環境對乳牛造成傷害

臺灣位於熱帶及亞熱帶地區,夏季來臨時,室外溫度往往高達30℃以上,近年來,甚至已有超過40℃的紀錄,並且臺灣相對濕度平均達75%以上。在這樣高熱、高濕的環境下,很容易使乳牛產生熱緊迫現象,對牛隻的生長、繁殖和泌乳性能等都會造成不良的影響,如圖1所示。

圖1、高溫環境影響乳牛之關係圖 (圖片來源:Polsky et al., 2017[1])

在氣候變遷影響下,乳牛已不僅於夏季受到高溫高濕影響,未來臺灣將面臨四季逐漸升溫情況下,導致乳牛受熱緊迫持續時間逐年增長,進而衝擊未來牛乳生產量。面對未來乳牛熱緊迫的情境越加劇烈嚴峻,如何預測未來衝擊,建立調適作為,以減少乳量減損之目標為目前主要的課題。
 

危害指標-溫濕度指數

臺灣乳牛飼養甚少以放牧的方式飼養,大都為開放式畜舍的集約飼養。畜牧領域對於乳牛熱緊迫的研究[2] [3]常以溫濕度指數 (temperature-humidity index,以下簡稱THI) 評估乳牛遭受熱緊迫的程度。酪農飼養乳牛經常參考畜舍的溫濕度指數變化,決定是否啟動畜舍的降溫設施。根據葉等 (2022)[4] 的研究報告指出,乳牛遭受熱緊迫時最先表現在呼吸速率的變化,當畜舍內THI開始升高至74.08乳牛呼吸速率則急速增加,開始表現熱緊迫的生理特徵。以臺灣畜舍THI變化而言[4],每年約有6.73個月(主要為熱季5-10月)處於熱緊迫狀態 (THI≧72),因此,乳價收購上特別分涼季(11~4月)與熱季(5~10月)不同的收乳價格。有關各國對THI的臨界值大多落於68至74之間,主要因飼養管理模式不同 (放牧或集約飼養) 及畜舍降溫設備而異。

根據農委會畜牧生產統計資料顯示,全臺泌乳牛飼養頭數約6萬5千頭,總產乳量約45萬公噸,產值約新臺幣110億元。其中,彰化縣泌乳牛飼養頭數16,282頭,屏東縣11,523頭、臺南市10,905頭及雲林縣7,634頭,為全國四大產乳縣市;其餘縣市則低於5,000頭之泌乳牛飼養頭數。本研究以全臺產乳牛頭數最多之縣市[5] 為模擬試算為例,使用國科會臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫 (以下簡稱TCCIP) 於2020年7月推出TCCIP-AR5 HiRAM動力降尺度日資料[6],計算每日每筆 THI,模擬未來情境2050年氣候暖化後的THI變化。THI的計算公式如下:

THI=(1.8×T+32)- (0.55-0.0055×RH)× (1.8×T-26)(T為溫度℃,RH為相對濕度%)[3]

如圖2所示,全臺酪農飼養乳牛頭數最多的四縣市 (彰化、雲林、臺南、屏東) 未來2050年可能面臨THI超過警戒門檻值的天數,中部地區的彰化縣與雲林縣超過 THI門檻值的天數分別為214及222天。南部地區的臺南市及屏東縣THI門檻值的天數分別為229及248天;表示2050年未來情境一年365天,乳牛遭受熱緊迫的天數已達200天以上,將來乳牛群是否往臺灣北部移動。面臨高度都市化開發的北部地區,是否有足夠土地空間進行乳牛飼養或全臺啟動高強度的降溫設施,將是未來乳牛飼養面臨的嚴峻挑戰。

圖2、全臺酪農飼養乳牛頭數最多的四縣市 (彰化、雲林、臺南、屏東) 未來2050年可能面臨THI超過警戒門檻值的天數
 

減熱調適行動

經由前述可瞭解到未來乳牛受熱緊迫時間增長後,將導致乳牛的產乳量受到嚴重衝擊。乳牛在受熱環境下,通常食慾不佳、口渴及呼吸喘息次數增加,當採食量減少,將造成營養不平衡及泌乳量下降,減緩熱緊迫的調適作為 [7] 包括 :

  1. 畜舍的改善:採開放式牛舍,增加通風設施及噴霧灑水設備,利用溫濕度控制儀啟動自動降溫設施等智能控制 (如圖3)。
  2. 日糧中能量和礦物質的給予:當乳牛遭受熱緊迫時,牠們將會提高對能量的需求以降低本身的熱負載,但高溫使乳牛採食量降低,如何讓泌乳牛在熱緊迫下,願意採食高品質的日糧,則有賴於其他技術的配合。添加礦物質於日糧中,對於乳牛熱緊迫現象具有紓緩的作用,增加乳牛對日糧的採食。
  3. 飲水的給予和飲水的品質:水中含有多量的氯離子、硫酸根離子和硝酸根離子,則會降低乳牛對水的飲用。
  4. 餵飼時間的調整和增加餵飼的次數﹕夜間餵飼提高乳牛採食量,少量多餐提高採食量,目前皆有自動餵飼機可以代勞 (如圖4)。
  5. 飼糧中精粗料的比例:精料給予不能比粗料多,否則就會發生瘤胃過酸症的問題。
(a)溫、濕度顯示器  (b)開放式牛舍及通風系統

圖3、牛舍環境改善 (圖片來源:畜產試驗所新竹分所 施意敏博士攝)

圖4、自動餵飼機提供定時定量及少量多餐的餵飼模式 (圖片來源:畜產試驗所新竹分所 施意敏博士攝)
 

結論

全球暖化已是正在發生的事情,且未來可能持續加劇。在氣候變遷下,逐年升高的溫度和相對濕度將對所有乳牛造成熱緊迫,並對乳牛產生不利影響。本研究初步呈現全臺泌乳牛飼養頭數最高四縣市,未來受到熱緊迫潛在情形,後續將推估未來全臺溫濕度指數的變化及應用乳牛群性能改良資料庫 (Dairy Herd Improvement, 以下簡稱DHI) 收集之乳牛經濟性狀,進行未來乳量損失之推估。

TCCIP官方網站目前提供AR5 HiRAM動力降尺度的最高溫度、最低溫度及平均溫度之月資料,本篇所使用的溫度、相對溼度之日資料,目前為測試階段資料,需透過TCCIP網站註冊會員申請使用。

目前本研究僅是初步採用2050年氣候推估資料進行溫濕度指數分析,因氣候變遷推估資料有不確定性,無法僅以一年資料即表示未來情形,後續應以20年或更長期之氣候變遷推估資料進行溫溼度指數評估。
 

參考文獻

[1] Polsky, L.; von Keyserlingk, M.A.G. , 2017: Invited review: Effects of heat stress on dairy cattle welfare. J. Dairy Sci.,100, 8645–8657.

[2] 陳志毅、葉家舟、李國華、張菊犁、蕭宗法、謝昭賢、江欣蓉、姜延年,2009:不同季節牛舍溫濕度指數與乳牛生產性狀之關係,畜產研究。42 (1),01-12。

[3] J. Bohmanova, I. Misztal, J.B. Cole, 2007:Temperature-humidity indices as indicators of milk production losses due to heat stress J. Dairy Sci., 90,1947-1956.

[4] 葉亦馨、陳怡璇、陳一明、趙俊炫、陳志毅、楊明桂、李國華、蕭振文、凃柏安,2022:評估荷蘭泌乳牛於臺灣涼季及熱季之耐熱性能及其溫濕度指數閾值, 中國畜牧學會會誌。51(1),95-107。

[5] 農委會農業統計年報,https://agrstat.coa.gov.tw/sdweb/public/book/Book.aspx

[6] TCCIP (n.d.):統計與動力降尺度方法。from: https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/ km_publish_data_document_one.aspx?dd_id=20210609212941

[7] 高溫環境對乳牛生理和泌乳影響。https://www.coa.gov.tw/ws.php?id=2501744
 

延伸閱讀

臺灣區域氣候的動力降尺度,https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/km_newsletter_one.aspx?nid=20191101150111

 

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Q : DHI

乳牛群性能改良 (Dairy Herd Improvement,以下簡稱DHI) 是乳牛之乳量、品質性能檢定及乳業紀錄、收集、保存與分析的工作,目的是透過酪農或輔導員每月定期蒐集牛群管理記錄、測定個別牛隻乳量、採集牛乳樣品送檢驗中心進行資料處理及檢驗分析,分析資料除可在最短的期間內迅速提供酪農做為牧場經營管理的參考外,並可提供乳業相關單位評估國內牛群遺傳性能、選育優良種公牛及輔導的依據,促使國內乳牛群性能整體水準的提升。

Q : 日糧、精粗料

乳牛完全混合日糧包括粗料與精料,粗料指含纖維較高的草料,精料則以高蛋白質的飼料為主,包括大豆粉、玉米粉及一些礦物質。完全平衡日糧以乳牛營養需求為主,不同生長階段的乳牛有不同的營養需求。

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【新資料上架】6月份更新上架資料:AR5颱風降尺度資料、臺灣歷史氣候重建資料、網格化觀測資料網格高程

6月份更新上架的資料包含AR5颱風降尺度資料、臺灣歷史氣候重建資料、網格化觀測資料網格高程。

  1. AR5颱風降尺度資料包含模式輸出資料以及偏差修正資料,此次延伸HiRAM動力降尺度的四種海溫模擬的世紀中及世紀末資料長度;資料延伸後,四種海溫情境的颱風數量都有增加。
  2. 臺灣歷史氣候重建資料更新至2021年;目前資料長度為42年 (1980~2021年)
  3. 利用中研院GIS中心所提供的臺灣30米數值地形模型資料 (DEM) 第二版產製的臺灣0.01度及0.05度網格高程資料;可用於TCCIP所有網格化資料的計算及參考。

更多資料請參考:https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/au_04_one.aspx?aid=20230604143539

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