奶牛運(yùn)動(dòng)量輔助發(fā)情診斷參數(shù)的研究

孫保貴,郭予偉,陳茂學(xué),林雪彥,蘇鵬程,王中華

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山東泰安271018)

奶牛運(yùn)動(dòng)量輔助發(fā)情診斷參數(shù)的研究

孫保貴,郭予偉,陳茂學(xué),林雪彥,蘇鵬程,王中華*

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山東泰安271018)

從10個(gè)安裝有運(yùn)動(dòng)量自動(dòng)記錄系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)收集到4752頭成母牛運(yùn)動(dòng)量記錄數(shù)據(jù),從中篩選出1702個(gè)完整發(fā)情期的無缺陷運(yùn)動(dòng)量記錄,通過對(duì)胎次、季節(jié)、地區(qū)差異、發(fā)情周期階段等因素對(duì)運(yùn)動(dòng)量影響的分析,提出了判定發(fā)情的運(yùn)動(dòng)量變化標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明:奶牛的運(yùn)動(dòng)量存在牧場(chǎng)、季節(jié)、地區(qū)之間的差異;隨著奶牛胎次的增加,運(yùn)動(dòng)量明顯減少;在奶牛的1個(gè)發(fā)情周期中,發(fā)情前、后各1 d和發(fā)情當(dāng)天的運(yùn)動(dòng)量明顯增加,其他各天運(yùn)動(dòng)量差異不顯著;與奶牛發(fā)情周期內(nèi)其他各天相比較,奶牛發(fā)情前1 d運(yùn)動(dòng)量平均增加20步,發(fā)情當(dāng)天平均增加370步,發(fā)情后1 d平均增加70步。經(jīng)非參數(shù)檢驗(yàn)中位數(shù)法分析確定,用與前1 d運(yùn)動(dòng)量差值128步為判斷發(fā)情標(biāo)準(zhǔn),發(fā)情奶牛檢出率大于90%,誤判率低于3.7%。

奶牛;運(yùn)動(dòng)量;發(fā)情診斷

提高奶牛繁殖率是牧場(chǎng)效益管理的重要技術(shù)目標(biāo),而發(fā)情診斷的效率高低是影響牛群繁殖率的關(guān)鍵因素［1-3］。當(dāng)前人工發(fā)情診斷主要依靠觀察奶牛的爬胯等行為,研究表明,超過50%的奶牛在傍晚或夜間發(fā)情［4］,且部分隱性發(fā)情奶牛發(fā)情外部表現(xiàn)不明顯,造成人工發(fā)情診斷的檢出率較低,規(guī)模較大的牛群更是如此。有研究表明,人工觀察法的發(fā)情牛只檢出率低于

50%［1］。奶牛發(fā)情時(shí)運(yùn)動(dòng)量增加［5］,據(jù)此原理研發(fā)出的奶牛運(yùn)動(dòng)量自動(dòng)記錄系統(tǒng),可用于奶牛發(fā)情的輔助診斷。有研究表明,奶牛的運(yùn)動(dòng)量受產(chǎn)奶量、溫度、年齡、胎次［6-9］、泌乳階段［7］等因素的影響,當(dāng)前奶牛運(yùn)動(dòng)量輔助發(fā)情診斷參數(shù)均基于對(duì)國(guó)外牛群的研究,對(duì)我國(guó)奶牛群發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量變化規(guī)律尚未見研究報(bào)道。近幾年奶牛運(yùn)動(dòng)量自動(dòng)記錄系統(tǒng)在我國(guó)使用的越來越多,研究我國(guó)奶牛發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量變化規(guī)律,提出適合我國(guó)牛群運(yùn)動(dòng)量輔助發(fā)情診斷參數(shù),將進(jìn)一步提高這些系統(tǒng)的使用效果,更好地為提高我國(guó)奶牛的繁殖率服務(wù)。

1 材料與方法

表 各牧場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄時(shí)間段

表 各牧場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄時(shí)間段

項(xiàng)目 時(shí)間段記錄起始時(shí)間 記錄結(jié)束時(shí)間 安裝系統(tǒng)牧場(chǎng)一 年月 年月 牧場(chǎng)二 年月 年月 牧場(chǎng)三 年月 年月 牧場(chǎng)四 年月 年月 牧場(chǎng)五 年月 年月 牧場(chǎng)六 年月 年月 牧場(chǎng)七 年月 年月 牧場(chǎng)八 年月 年月 牧場(chǎng)九 年月 年月 牧場(chǎng)十 年月 年月

1.2 胎次對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響 對(duì)Afimilk系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,篩選標(biāo)準(zhǔn)為Afimilk系統(tǒng)診斷奶牛為發(fā)情且經(jīng)直腸檢查確診發(fā)情。發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量為系統(tǒng)診斷發(fā)情當(dāng)日的運(yùn)動(dòng)量,非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量為發(fā)情當(dāng)日前20 d或此發(fā)情日到上次發(fā)情日后1 d的運(yùn)動(dòng)量。經(jīng)篩選共獲得1 702組符合要求的發(fā)情周期各日運(yùn)動(dòng)量記錄,數(shù)據(jù)按胎次分為1、2、3胎及大于4胎4組。發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量為發(fā)情當(dāng)日運(yùn)動(dòng)量,非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量為非發(fā)情各日運(yùn)動(dòng)量的平均值,統(tǒng)計(jì)分析胎次對(duì)發(fā)情期和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量的影響。

1.3 產(chǎn)奶量對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響 數(shù)據(jù)樣本同2.2,數(shù)據(jù)按305 d校正產(chǎn)奶量分為7 t以下、7～8 t以下、8～9 t以下和9 t及以上4組,統(tǒng)計(jì)分析奶牛產(chǎn)奶量對(duì)發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量的影響。

1.4 季節(jié)對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響 使用有全年運(yùn)動(dòng)量記錄的2個(gè)牛場(chǎng)的數(shù)據(jù)(牧場(chǎng)五、牧場(chǎng)六,均為Afimilk系統(tǒng)),按季節(jié)將奶牛全年運(yùn)動(dòng)量分組,春季統(tǒng)計(jì)時(shí)間段為3—5月,夏季統(tǒng)計(jì)時(shí)間段為6—8月,秋季統(tǒng)計(jì)時(shí)間段為9—11月,冬季統(tǒng)計(jì)時(shí)間段為12—2月。計(jì)算每頭牛在各季節(jié)每天運(yùn)動(dòng)量的平均值,統(tǒng)計(jì)分析季節(jié)對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響。

1.5 相繼發(fā)情周期峰值活動(dòng)量變化 為研究配種未妊奶牛在后繼發(fā)情周期中運(yùn)動(dòng)量的變化,對(duì)連續(xù)2個(gè)發(fā)情周期配種未妊娠牛3個(gè)相繼發(fā)情周期峰值運(yùn)動(dòng)量差異進(jìn)行了比較。峰值運(yùn)動(dòng)量為發(fā)情日活動(dòng)量最大1 h內(nèi)的運(yùn)動(dòng)量。從2個(gè)安裝SCR系統(tǒng)牛場(chǎng)對(duì)562頭牛共計(jì)1145個(gè)發(fā)情周期的數(shù)據(jù)中篩選出117個(gè)有3個(gè)相繼發(fā)情周期的運(yùn)動(dòng)量記錄,取各牛只連續(xù)3個(gè)發(fā)情期峰值運(yùn)動(dòng)量,統(tǒng)計(jì)分析各發(fā)情期峰值活動(dòng)量差異。

1.7 發(fā)情周期運(yùn)動(dòng)量變化規(guī)律 數(shù)據(jù)樣本同2.2,按奶牛發(fā)情前10 d、發(fā)情日、發(fā)情后10 d共計(jì)21 d分組整理每日運(yùn)動(dòng)量,方差分析比較各日運(yùn)動(dòng)量差異。

1.8 發(fā)情日判斷標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)樣本同2.2,計(jì)算奶牛發(fā)情日與發(fā)情前1 d運(yùn)動(dòng)量差值,用中位數(shù)法確定判斷發(fā)情日的最低差值。在中位數(shù)兩側(cè)區(qū)域覆蓋概率為80%、90%和96%時(shí)選取判定發(fā)情日的運(yùn)動(dòng)量最低差值,對(duì)應(yīng)的發(fā)情日檢出率分別為90%、95%和98%。對(duì)于選定的3個(gè)判斷發(fā)情日最低運(yùn)動(dòng)量差值,統(tǒng)計(jì)非發(fā)情日相繼2 d運(yùn)動(dòng)量差值大于等于選定最低差值的天數(shù),除以總的非發(fā)情日天數(shù)計(jì)算誤檢率。

1.9 統(tǒng)計(jì)分析 使用SAS8.2軟件ANOVA程序?qū)\(yùn)動(dòng)量(或峰值活動(dòng)量)隨胎次、產(chǎn)奶量、季節(jié)、相繼發(fā)情周期、發(fā)情周期各日的變化進(jìn)行單因素方差分析,統(tǒng)計(jì)模型為y=a+μ+e,其中y為觀察值,μ為處理效應(yīng),e為隨機(jī)誤差,Duncan′s法進(jìn)行組間多重比較。SAS8.2軟件Means過程統(tǒng)計(jì)分析發(fā)情日與前1 d運(yùn)動(dòng)量差值中位數(shù)及中位數(shù)兩側(cè)覆蓋概率分別為80%、90%和96%時(shí)的判定發(fā)情日最低差值。

2 結(jié)果

2.1 胎次對(duì)奶牛運(yùn)動(dòng)量的影響 胎次對(duì)奶牛發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量影響見表2。奶牛發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量均隨著胎次的增加極顯著降低(P＜0.01),除第1、2胎發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量差異不顯著外(P＞0.05),其他各胎次間發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量差異極顯著。4胎及以上牛與1胎牛比較,發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量下降了34%,非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量下降了27%。

2.2 產(chǎn)奶量對(duì)奶牛運(yùn)動(dòng)量的影響 產(chǎn)奶量對(duì)奶牛發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量影響見表3。奶牛發(fā)情期和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量均隨著產(chǎn)奶量的增加極顯著降低(P＜0.01),除5～7、7～8 t產(chǎn)奶量水平發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量差異不顯著外(P＞0.05),其他各產(chǎn)奶量水平間發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量差異極顯著。產(chǎn)奶量大于9 t的奶牛與5～7 t奶牛比較,發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量降低了13%,非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量下降了38%。

表 胎次對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響

表 胎次對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響

注:同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)大寫字母不同者表示差異極顯著(P＜ 0.01),小寫字母不同者表示差異顯著(P＜ 0.05)。下表同

項(xiàng)目胎次≥4發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量/d 586.9±161.1A 596.2±159.6A 520.9±158.2B 387.1±132.1C ＜0.01非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量/d 203.5±46.5A 191.5±40.8B 174.8±38.7C 148.1±58.5D ＜0.01 1 2 3 P

表3 產(chǎn)奶量對(duì)奶牛運(yùn)動(dòng)量的影響

2.3 季節(jié)對(duì)運(yùn)動(dòng)量的影響 季節(jié)對(duì)奶牛發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量影響見表4。2個(gè)牧場(chǎng)奶牛的運(yùn)動(dòng)量均隨著季節(jié)出現(xiàn)明顯變化(P＜0.01)。除了山東魯寶牧場(chǎng)的春季和秋季、春季和冬季、包頭群鑫牧場(chǎng)的秋季和冬季運(yùn)動(dòng)量差異不顯著外(P＞0.05),2個(gè)牧場(chǎng)其他季節(jié)間的運(yùn)動(dòng)量差異極顯著(P＞0.01)。2個(gè)牧場(chǎng)地理上處于不同氣候帶,魯寶牧場(chǎng)處于暖溫帶,以春秋兩季的運(yùn)動(dòng)量最高,夏季最低;群鑫牧場(chǎng)處于寒溫帶,以夏季運(yùn)動(dòng)量最高,冬季最低。本研究結(jié)果表明過高或過低的氣溫均降低奶牛的運(yùn)動(dòng)量。

2.4 相繼發(fā)情周期峰值活動(dòng)量變化 奶牛相繼發(fā)情周期峰值活動(dòng)量變化見表5。奶牛相繼發(fā)情周期峰值活動(dòng)量隨著發(fā)情次數(shù)的增加而極顯著降低(P＜0.01),除了第2次和第3次發(fā)情的峰值活動(dòng)量差異不顯著外(P＞0.05),其他各次發(fā)情的峰值活動(dòng)量差異極顯著。奶牛發(fā)情持續(xù)時(shí)間隨著發(fā)情次數(shù)的增加而極顯著增加(P＜0.01),除了第2次和第3次發(fā)情的持續(xù)時(shí)間差異不顯著外(P＞0.05),其他各次發(fā)情的持續(xù)時(shí)間差異極顯著。

2.5 發(fā)情周期各日平均運(yùn)動(dòng)量 發(fā)情前后10 d奶牛運(yùn)動(dòng)量的變化見表6。整個(gè)發(fā)情周期中發(fā)情日運(yùn)動(dòng)量升高幅度最大,發(fā)情日前1 d和后1 d運(yùn)動(dòng)量略有增加,其他時(shí)間的活動(dòng)量差異不顯著(P＞0.05)。

表4 奶牛運(yùn)動(dòng)量不同季節(jié)的差異

表5 相繼發(fā)情周期峰值活動(dòng)量變化

表6 發(fā)情周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)量的變化

2.6 發(fā)情日判斷標(biāo)準(zhǔn)的確定 篩選1 702個(gè)發(fā)情周期發(fā)情日與前1 d運(yùn)動(dòng)量差值的中位數(shù)為314步,中位數(shù)兩側(cè)覆蓋概率為80%、90%和96%時(shí)選定的最低運(yùn)動(dòng)量差值分別為55、89和128步/d,3個(gè)差值標(biāo)準(zhǔn)下的發(fā)情牛檢出率分別為98%、95%和90%,誤檢率分別為62%、17%和3.7%(表7)。

3 討論

3.1 影響運(yùn)動(dòng)量變化的因素 本試驗(yàn)的目的是為了研究不同因素對(duì)奶牛發(fā)情和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量的影響?，F(xiàn)有的研究報(bào)道對(duì)影響奶牛發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量的因素還沒有確定,可能的影響因素有胎次(或年齡)、泌乳階段、牛奶產(chǎn)量等[6];Sangsritavong[7]等報(bào)道,高產(chǎn)奶牛在發(fā)情時(shí)比低產(chǎn)奶牛低,因?yàn)榇萍に厥墙邮盏较虑鹉X誘導(dǎo)發(fā)情的最主要的信號(hào),高產(chǎn)奶牛雌二醇含量減少,牛奶產(chǎn)奶量水平和發(fā)情的物理表現(xiàn)這兩者呈反向相關(guān)關(guān)系;Lopez等[6]報(bào)道,產(chǎn)奶量較高的奶牛(≥39.5kg/d)與產(chǎn)奶量較低的奶牛相比,體內(nèi)雌二醇的濃度偏低,其外在發(fā)情表現(xiàn)也顯著降低,產(chǎn)奶量每增加1000 kg,運(yùn)動(dòng)步數(shù)減少1.6%。

Labernia等[8]報(bào)道,在一年中當(dāng)溫度高于25℃時(shí)奶牛的發(fā)情會(huì)受到抑制;Badinga等[10]研究表明熱應(yīng)激降低奶牛卵泡的雌激素的產(chǎn)生,并且認(rèn)為一段時(shí)間內(nèi)的持續(xù)高溫會(huì)降低發(fā)情行為的強(qiáng)度,其中25℃是正常溫度最大值的一個(gè)臨界點(diǎn)。

本研究結(jié)果顯示,隨著胎次的增加奶牛的運(yùn)動(dòng)量發(fā)情期和非發(fā)情期均出現(xiàn)了顯著的下降;隨著季節(jié)的變化,發(fā)情期和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量也出現(xiàn)了顯著變化。在山東泰安魯寶牧場(chǎng),奶牛夏季運(yùn)動(dòng)量顯著降低,這與上面的研究結(jié)果一致;但是在內(nèi)蒙古的牧場(chǎng)冬季奶牛的運(yùn)動(dòng)量也出現(xiàn)了下降,這說明過冷的環(huán)境也會(huì)對(duì)奶牛的運(yùn)動(dòng)量產(chǎn)生影響;隨著產(chǎn)奶量的增加奶牛的發(fā)情和非發(fā)情期的運(yùn)動(dòng)量均顯著降低,這與上面的研究結(jié)果一致;奶牛相繼發(fā)情周期峰值活動(dòng)量有隨著發(fā)情次數(shù)的增加而降低的趨勢(shì),發(fā)情持續(xù)時(shí)間有逐漸增加的趨勢(shì)。

3.2 發(fā)情周期運(yùn)動(dòng)量變化與發(fā)情日判定 雌激素分泌增加是導(dǎo)致發(fā)情奶牛運(yùn)動(dòng)量增加的主要原因。本研究分析比較了發(fā)情日、發(fā)情日前10 d和發(fā)情日后10 d各日運(yùn)動(dòng)量變化,發(fā)情前1 d、發(fā)情日和發(fā)情后1 d運(yùn)動(dòng)量顯著高于其他各日(P＜0.01),其他各日運(yùn)動(dòng)量差異不顯著(P＞0.05),該結(jié)果表明發(fā)情日的前1 d奶牛的運(yùn)動(dòng)量已經(jīng)開始增加,發(fā)情后1 d的運(yùn)動(dòng)量仍未降至正常水平,而其他非發(fā)情日運(yùn)動(dòng)量變化很小。關(guān)于奶牛發(fā)情日前、后各1 d運(yùn)動(dòng)量較高的原因可能有2個(gè),一是奶牛在出現(xiàn)發(fā)情表現(xiàn)之前(發(fā)情日前1 d)雌激素分泌水平已經(jīng)開始升高,而發(fā)情日后1 d奶牛血液中雌激素含量仍未降至正常水平,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)量偏高;二是奶牛的發(fā)情持續(xù)期橫跨相近2 d,部分奶牛在發(fā)情日前1 d已經(jīng)開始發(fā)情或發(fā)情持續(xù)至發(fā)情日后1 d。徐直等[11]研究結(jié)果表明,奶牛發(fā)情日前2 d雌激素水平開始上升,到發(fā)情開始后的12 h達(dá)到(23.23±17.31)pg/mL,之后逐漸下降到較低水平.SCR系統(tǒng)記錄奶牛每小時(shí)的運(yùn)動(dòng)量,由其記錄的數(shù)據(jù)可以分析奶牛發(fā)情持續(xù)時(shí)間,我們通過對(duì)2個(gè)使用SCR系統(tǒng)牛場(chǎng)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,分析結(jié)果顯示奶牛的發(fā)情持續(xù)期為(31.8±6.2)h(未列出結(jié)果),奶牛的發(fā)情持續(xù)期存在橫跨相近2 d的可能。因此奶牛的雌激素水平較高和發(fā)情期跨日均有可能是發(fā)情日前、后2 d運(yùn)動(dòng)量較高的原因,對(duì)此原因我們還需做進(jìn)一步研究。

本研究用中位數(shù)法確定了3個(gè)判定奶牛發(fā)情日的相近兩日運(yùn)動(dòng)量差值標(biāo)準(zhǔn),分別為55、89和128步/d,對(duì)應(yīng)的發(fā)情日檢出率分別為98%、95%和90%,誤檢率分別為62%、17%和3.7%。從當(dāng)前牧場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用的角度考慮,奶牛發(fā)情診斷檢出率達(dá)到90%已經(jīng)是很高的水平,此時(shí)誤檢率只有3.7%,128步/d應(yīng)是較好的判定奶牛發(fā)情日標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明,奶牛的發(fā)情期和非發(fā)情期運(yùn)動(dòng)量均隨胎次的增加和產(chǎn)奶量的升高而降低;在奶牛的相繼發(fā)情期,后繼發(fā)情期的峰值運(yùn)動(dòng)量連續(xù)下降;在奶牛的同一發(fā)情周期內(nèi),發(fā)情日前1 d運(yùn)動(dòng)量即已經(jīng)開始升高,發(fā)情日最高,發(fā)情日后1 d奶牛運(yùn)動(dòng)量仍未降至正常水平,其他各日運(yùn)動(dòng)量差異不顯著;在本研究數(shù)據(jù)樣本范圍內(nèi),以與前1 d運(yùn)動(dòng)量差值≥128步/d為判定奶牛發(fā)情日的標(biāo)準(zhǔn),發(fā)情日檢出率可達(dá)90%,誤檢率為3.7%。

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Abstract:Data of more than 4752 adult cows were collected from 10 dairy farms installing automatic activity recording systems.A total of 1702 records covering complete estrus cycle were screened from these data and used for the analysis of the influence of parity,season,climatic region,days in estrus cycle on daily activity on lactating cows in the present study.The results indicated that cow activity varied with farm,seasons,climatic region,and decreased with the increase of parity.Only the activities of the previous day,the very day,and the day after cows in heat were increased and differed significantly with the other days in a complete estrus cycle(P＜0.01).Activities of the previous,the very day in heat,and the day after increased 20,370,and 70 steps respectively as compared to the average activity of the other days.The result of median test revealed that 90%detection efficiency with 3.7% inaccuracy was reached when taken 128 steps/d as the least activity increase compared to the previous day for heat day detection standard.

Study on Estrus Detection Parameter Based on Activity Record in Lactating Cows

SUN Bao-gui,GUO Yu-wei,CHEN Mao-xue,LIN Xue-yan,SU Peng-cheng,WANG Zhong-hua*
(College of Animal Science and Technology,Shandong Agricultural University,Shandong Taian 271018,China)

dairy cow;activity;estrus detection

S823.4

:A

:0258-7033(2015)13-0071-04

2014-08-01;

2015-03-12

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(奶業(yè))產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金;山東省牛產(chǎn)業(yè)體系(SDAIT-12-01-06);山東省奶牛良種工程

孫保貴(1983-),男,山東省濰坊市人,碩士研究生,研究方向?yàn)榉雌c動(dòng)物營(yíng)養(yǎng),E-mail:sunbaogui110@126.com

*通訊作者:王中華,E-mail:zhwang@sdau.edu.cn