Le stress de chaleur chez la vache laitière : effets sur les performances de production des troupeaux laitiers québécois

Abstract

L’objectif des travaux effectués dans le cadre de cette thèse étaient de fournir de l’information concernant les impacts du stress de chaleur dans les troupeaux laitiers québécois. Le programme de recherche présenté a été conçu en prenant en considération le climat de la province et l’unicité du contexte de production canadien. La relation entre les conditions climatiques mesurées dans six étables laitières québécoises et celles mesurées à des stations météorologiques a d’abord été investiguée. L’objectif était de vérifier si les données collectées aux stations météorologiques pouvaient servir de substitut aux données des étables afin de juger adéquatement du niveau de stress de chaleur des animaux. Les résultats ont démontré que la température ambiante mesurée à l’intérieur des étables était significativement (P < 0,001) plus élevée que celle mesurée aux stations météorologiques alors que le contraire a été observé pour l’humidité relative. Ultimement, cela s’est traduit par un indice de température-humidité (ITH) significativement moins élevé de 4,6 unités dans l’Est du Québec et de 3,7 unités dans le Sud-Ouest du Québec lorsque les données des stations météorologiques sont utilisées au lieu des données des étables dans les calculs d’ITH. Finalement, l’adaptation du calcul d’ITH en substituant les conditions moyennes des stations météorologiques par la température maximale et l’humidité relative minimale a permis une meilleure représentation des conditions de l’étable. Néanmoins, une différence significative (P < 0,05) a été mesurée entre l’ITH modifié et l’ITH de l’étable. À la lumière de ces résultats, il est recommandé d’adapter les seuils d’ITH associés aux impacts négatifs du stress de chaleur lorsque les données environnementales dérivées des stations météorologiques sont utilisées. Dans le deuxième projet, la relation entre les performances de production et la durée des épidoes de stress de chaleur a été caractérisée grâce à un modèle multivarié. Pour ce faire, une banque de données incluant plus de 600 000 contrôles de production de 34 360 vaches a été utilisée et bonifiée de données environnementales exprimées sous forme d’ITH estimé à partir de la station météorolgique la plus près. Tout d’abord, les régressions linéaires effectuées ont révélé qu’il existe un délai de 24 heures entre un stress de chaleur et les impacts négatifs qui lui sont associés. Les résultats ont aussi suggéré que le stress de chaleur avait un effet persistent de huit jours sur les performances de production. Des pertes de production de 20 g de gras suite à une exposition d’un à deux jours de stress de chaleur et des pertes de protéines variant de 20 à 30 g selon la parité de l’animal ont été mesurées après trois ou quatre jours de stress de chaleur. Toutefois, aucune relation (P > 0,05) n’a été mesurée entre les productions de lait et de lactose et la durée des épisodes de stress de chaleur. Dans la troisième étude, les performances de production des vaches de la banque de données décrite précédemment ont été simulées pendant une période de référence (REF : 1971‒2000) et projetées pendant deux horizons futurs (FUT1: 2020‒2049; FL: 2050‒2079). L’objectif était de caractériser l’évolution des diminutions des composants laitiers associées au stress de chaleur et d’en chiffrer l’impact économique. Tout d’abord, les ITH quotidiens des trois périodes temporelles ont été calculés grâce aux données environnementales dérivées de six scénarios climatiques. Ensuite, le modèle élaboré dans la précédente étude a été adapté afin de projeter les performances de production des vaches pour les trois périodes mentionnées. Globalement, les scénarios climatiques utilisés dans cette étude ont démontré que la fréquence, l’intensité ainsi que la durée des épisodes de stress de chaleur pourront augmenter dans le FUT1 et dans le FL comparativement à la période de référence. Dans la région de l’Est du Québec, des pertes moyennes de gras et de protéines de 2405 ± 10 et de 1990 ± 7 kg/année par troupeau ont respectivement été projetées dans le FUT1 comparativement à REF. Dans la région du Sud-Ouest du Québec, des pertes moyennes de gras et de protéines de 2361 ± 147 et de 2057 ± 17 kg/année par troupeau ont respectivement été projetées dans le FUT1 comparativement à REF. Comparativement à REF, les diminutions projetées dans le futur (FUT1 et FL) se sont traduites par des pertes économiques moyennes allant de 5,02 à 7,07 can$/hl dans les troupeaux de l’Est du Québec et allant de 4,75 à 6,99 can$/hl dans les troupeaux du Sud-Ouest du Québec.

The main objective of this thesis was to provide information about heat stress related production impacts in Québec dairy herds. The relationship between on-farm summer environmental conditions and data retrieved from local meteorological stations was first investigated on six dairy farms. Secondly, the relationship between measurements previously established was considered in order to verify if temperature-humidity index (THI) calculations with weather station data could be adapted to better represent on-farm conditions. The farms recruited in the study were located in two contrasting dairy regions of the Province: East (EQ) and Southwest Quebec (SWQ). Our results showed that in both regions ambient temperature (AT) was consistently higher (P < 0.001) on-farm compared to AT measured at the weather station. The opposite was observed with relative humidity (RH), as it was significantly lower on-farm in EQ and numerically (P > 0.05) lower in SWQ compared to RH extracted from weather stations. Overall, this led to lower (P < 0.001) THI by 4.6 and 3.7 units at the weather stations compared to within-barn conditions for EQ and SWQ farms, respectively. Hence, using local meteorological station data to estimate on-farm conditions would lead to an underestimation of heat stress level in dairy cows. Adapting THI calculations by including daily maximum AT, and minimum RH retrieved from local weather station instead of their average counterparts led to a better estimation of within-barn conditions. However, difference between THI measured on-farm compared to the adapted THI calculated with weather station data remained significant. Although the adaption allowed for a closer relation to on-farm conditions, THI calculated with weather station data should only be used to gauge heat stress level in cows when heat stress thresholds are adapted for such data. In a second study, the relationship between milk performance and the cumulative number of days with heat stress was investigated with a multivariate model. A 6-year dataset containing 606,031 milk analysis records for 34,360 Holstein dairy cows at different parities was matched with the corresponding daily maximum THI. On average, cows were exposed to heat stress conditions for 135.8 ± 5.9 days per year in SWQ and 95.3 ± 10.2 days per year in EQ. Cows experiencing heat-stress conditions produced on average less fat, protein, and energy-corrected milk and lower fat and protein concentrations (P < 0.05). The decrease in milk fat reached a maximum of 6 % after an exposure of 7 to 8 heat stress days in cows at parity of three or more. The association between heat stress exposition duration and milk and lactose yields was weak (P > 0.05). Ultimately, heat stress lowered milk fat and protein production but had little effect on milk volume output. Further research is necessary to understand better the mechanism underlying the effects of sporadic low-to-medium-intensity heat stress on dairy productivity. The objective of the third study was to project milk performance of Holstein dairy cows under different climate scenarios through a reference period (REF: 1971–2000), near future (NF: 2020–2049) and distant future (DF: 2050–2079) using a predictive multivariate model. Moreover, this study provided information about the evolution of economic losses due to decreases in milk components associated with heat stress in Québec, Canada. Daily ambient temperature and relative humidity were derived from six climate scenarios in order to calculate daily THI through REF, NF and DF. Secondly, the model developed in the prior study was adapted to project annual milk performance of 71 dairy herds located in EQ and SWQ during the three aforementioned time horizons. Under NF climate conditions and relative to the reference period, projected fat and protein yields declined respectively by 2405 ± 10 and by 1990 ± 7 kg/yr per herd in EQ whereas decreases reached 2361 ± 147 and 2057 ± 17 kg/yr per herd in SWQ. Relative to the reference period, decreases in major milk components reached a maximum during DF in both regions. Ultimately, projected milk components declines resulted in average economic losses ranging from 5.02 to 7.07 can$/hL per EQ herds and from 4.75 to 6.99 can$/hL per SWQ herds.