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为探究气候变化下美国俄克拉荷马州牛生产受影响情况，研究人员基于温度湿度指数（THI）和综合气候指数（CCI）分析 121 个气象站数据。结果显示基于 CCI 的热应激天数增加趋势更显著，且与牛存栏量相关。这对制定适应策略意义重大。
在全球牛肉产业中，美国占据重要地位，其南部平原地区更是牛肉生产的关键区域，像俄克拉荷马州，牛肉产业对当地经济贡献巨大。然而，气候的变化给这片地区的养牛业带来了严峻挑战。随着全球气候逐渐变暖，高温天气愈发频繁，相对湿度、风速、太阳辐射等气象因素也变得不稳定。这些变化引发的热应激问题，正严重威胁着牛的健康和生产效率。比如，过高的温度和湿度会让牛难以散热，导致代谢紊乱、呼吸急促，甚至增加死亡率，还会降低繁殖性能。面对这些棘手问题，研究人员迫切需要了解热应激的时空变化规律，以及它对牛生产的具体影响，从而制定出有效的应对策略，保障养牛业的可持续发展。
为此，美国农业部农业研究服务局（USDA Agricultural Research Service）等机构的研究人员展开了深入研究。他们利用俄克拉荷马州 121 个 Mesonet 气象站 1998 - 2022 年的数据，通过温度湿度指数（THI）和综合气候指数（CCI）来衡量热应激程度。研究发现，基于 THI，只有 12% 的气象站显示热应激天数显著增加；而基于 CCI，超过 60% 的气象站有显著增加趋势，这主要是因为夏季风速显著降低。全州牛和小牛存栏数据表明，牛的数量明显减少，尤其是在基于 CCI 显示热应激天数较多的年份之后。在县一级层面，热应激增加往往伴随着存栏量下降，这表明热应激与牛的健康状况密切相关 。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，对于养牛业应对气候变化具有重要的指导意义。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，收集 121 个 Mesonet 气象站多年的每日气象数据，包括温度（T）、相对湿度（RH）、风速（WS）和太阳辐射（RAD）等。然后，根据特定公式计算 THI 和 CCI 指数，如 THI 计算公式为THI=0.8×T+(100RH)×(T?14.3)+46.4。最后，使用 Sen’s 斜率非参数检验和 Modified Mann - Kendall 检验分析数据趋势，并对比不同指数趋势、牛存栏量及收入数据。
研究结果主要从以下几方面呈现：
- 基于 THI 的时空模式：“极端” 热应激（THI>94）天数极少，“高” 热应激（82<THI≤94）天数年均 96 天，80% 集中在夏季，南部地区热应激天数多于北部，与温度空间分布相符。
- 基于 CCI 的时空模式：排除部分数据缺失站点后，分析 102 个站点，发现 “热危险”（HD）类别年均 54 天，夏季占 87%。其空间分布与基于 THI 的热应激类似，但在俄克拉荷马州中部因考虑 WS 和 RAD 而存在差异。
- 基于 THI 和 CCI 的热应激趋势：基于 THI，多数站点热应激天数虽呈上升趋势，但仅 14 个显著，且夏季平均最高温度（Tmax）仅一个站点有显著上升。基于 CCI，超过 60% 的站点 HD 天数显著增加，Sen’s 斜率更高。进一步分析发现，夏季风速显著下降、相对湿度略有上升是主因。
- 热应激与牛存栏量和收入的关系：俄克拉荷马州牛和小牛存栏量从 1975 年到 2022 年持续下降。2011 年和 2022 年基于 CCI 的 HD 天数最多，随后一年存栏量大幅下降。县一级层面，70% 存栏量下降显著的县，其基于 CCI 的 HD 天数显著增加，而基于 THI 的热应激趋势与存栏量趋势无关。
研究结论和讨论部分指出，THI 和 CCI 虽在热应激空间分布上相似，但长期趋势存在差异。CCI 能更准确反映热应激对牛生产的影响，因为它考虑了风速等多种因素。热应激的增加趋势会给俄克拉荷马州乃至全球养牛业带来更大挑战，可能存在影响牛生产的热应激临界阈值。因此，制定和实施适应策略至关重要，比如推广耐热基础设施和牛品种，这不仅能减轻热应激的即时影响，还能增强未来气候情景下养牛生产系统的长期适应性。
