上海地區(qū)奶牛場(chǎng)泌乳曲線初步研究與分析

文/張勝杰 閆田田 余斯炅 郭凱軍

（北京農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院）

根據(jù)奶牛場(chǎng)泌乳曲線可以分析牛群管理水平[1]。關(guān)于泌乳曲線模型的研究至今已經(jīng)有90 多年的歷史，1927年，Gains首次通過數(shù)學(xué)模型來描述泌乳期內(nèi)泌乳天數(shù)和產(chǎn)奶量之間的函數(shù)關(guān)系，之后人們陸續(xù)在泌乳曲線模式模型方面開展大量的研究。國(guó)際上常用的模型有：Wood不完全伽瑪函數(shù)模型、逆多項(xiàng)式模型、Wilmink模型、混合對(duì)數(shù)模型、Ali-Schaeffer模型（簡(jiǎn)稱AS模型）等[2，3]。利用泌乳曲線模型，結(jié)合DHI檢測(cè)數(shù)據(jù)和繁殖性能，制定動(dòng)態(tài)的日糧營(yíng)養(yǎng)供給、繁殖管理方案，使奶牛的實(shí)際泌乳曲線與遺傳上的理論波形相符，獲得理想的乳產(chǎn)量，促使整個(gè)生命周期的泌乳產(chǎn)量的最大化[4，5]。Olori[6]等利用5 種模型對(duì)英國(guó)荷斯坦牛進(jìn)行了擬合研究，發(fā)現(xiàn)AS模型擬合度最高。毛永江等[7]利用5 種泌乳曲線模型對(duì)中國(guó)南方荷斯坦牛進(jìn)行了擬合研究，認(rèn)為AS模型為最適合的泌乳曲線模型。

本文以上海地區(qū)某集團(tuán)牧場(chǎng)下屬5 個(gè)牧場(chǎng)1 年的DHI測(cè)定數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，利用AS模型建立泌乳曲線，結(jié)合高峰日、高峰日產(chǎn)奶量和泌乳曲線變化趨勢(shì)等指標(biāo)，分析泌乳曲線，以期找出泌乳牛群飼養(yǎng)管理方面出現(xiàn)的問題，為奶牛的精準(zhǔn)養(yǎng)殖提供優(yōu)化方案。

表1 數(shù)據(jù)的基本情況

表2 5 個(gè)牧場(chǎng)泌乳曲線參數(shù)及相關(guān)系數(shù)

1 材料與方法

1.1 牧場(chǎng)選擇及數(shù)據(jù)預(yù)處理

選擇上海地區(qū)某集團(tuán)公司5 個(gè)規(guī)模化奶牛場(chǎng)2018年1月—2018年12月測(cè)定的DHI測(cè)定記錄。為保證泌乳曲線的擬合度，按照2018版《ICAR操作指南》，從中篩選符合如下條件的DHI數(shù)據(jù)記錄：（1） 平均泌乳天數(shù)（DIM）為5～305 d；（2）產(chǎn)奶量為預(yù)期值±60%的記錄。整理后獲得奶牛有效DHI測(cè)定記錄。數(shù)據(jù)的基本情況見表1。

將篩選后的5 個(gè)牧場(chǎng)DHI測(cè)定記錄按照胎次不同分為三組：頭胎牛、二胎牛、多胎牛，其中多胎牛為3 胎以上牛只。

1.2 泌乳曲線模型的繪制

本研究所采用的AS模型[8]：

Y=a+b（X/305）+c（X/305）^2+d[ln（305/X）]+e[ln（305/X）]^2

X為泌乳天數(shù)，Y表示時(shí)間X的日產(chǎn)奶量，a、b、c、d、e是模型參數(shù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用SPSS 20.0多元線性回歸模型求出5 個(gè)奶牛場(chǎng)不同胎次的參數(shù)，得到的泌乳曲線方程，通過Excel 2016繪制泌乳曲線。

模型預(yù)計(jì)305 天產(chǎn)奶量和實(shí)際產(chǎn)奶量之間的差異使用SPSS20.0配對(duì)樣本t檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5 個(gè)牧場(chǎng)不同胎次荷斯坦奶牛泌乳曲線分析

5 個(gè)牧場(chǎng)不同胎次AS模型對(duì)應(yīng)的參數(shù)結(jié)果見表2。由表2可以看出，R2值均大于0.7，利用AS模型模擬奶牛場(chǎng)泌乳曲線擬合度良好。

根據(jù)AS模型參數(shù)繪制出的5 個(gè)牧場(chǎng)的泌乳曲線見圖1，由圖可以看出，5 個(gè)牧場(chǎng)牛群泌乳曲線均呈現(xiàn)先上升，達(dá)到頂點(diǎn)，再下降的趨勢(shì)。二胎牛和多胎牛的曲線十分接近，出現(xiàn)峰值的時(shí)間早于頭胎牛，而且峰值大于頭胎牛峰值，同時(shí)峰值后的下降速度也明顯快于頭胎牛，即頭胎牛的持續(xù)力高于后面的胎次，這種現(xiàn)象基本符合奶牛泌乳的生物學(xué)規(guī)律。

圖1 上海地區(qū)5 個(gè)牧場(chǎng)不同胎次牛只泌乳曲線

牧場(chǎng)1、牧場(chǎng)2和牧場(chǎng)3的多胎牛泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為二胎牛、頭胎牛。二胎牛持續(xù)力高于多胎牛。牧場(chǎng)4、牧場(chǎng)5的二胎牛曲線峰值最早出現(xiàn)，其次為多胎牛、頭胎牛。多胎牛持續(xù)力高于二胎牛。

牧場(chǎng)1和牧場(chǎng)2的二胎牛高峰奶量最大，其次為多胎牛，頭胎牛。牧場(chǎng)3、牧場(chǎng)4和牧場(chǎng)5的多胎牛高峰奶量最大，其次高到低順序依次是：牧場(chǎng)2＞牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)4＞牧場(chǎng)3＞牧場(chǎng)5，二胎牛順序是：牧場(chǎng)2＞牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)3＞牧場(chǎng)5＞牧場(chǎng)4，多胎牛順序是：牧場(chǎng)2＞牧場(chǎng)3＞牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)5＞牧場(chǎng)4。

通過t檢驗(yàn)，5 個(gè)牧場(chǎng)模擬產(chǎn)奶量值與實(shí)際值差異不顯著。說明模擬產(chǎn)奶量可以很好的代表牧場(chǎng)產(chǎn)奶量。牧場(chǎng)2各胎次牛產(chǎn)奶量最高，說明牧場(chǎng)2相對(duì)于其他牧場(chǎng)管理水平較高。牧場(chǎng)4管理水平較低，頭胎牛產(chǎn)奶量居中，說明奶牛產(chǎn)奶潛力較好，二胎和多胎牛產(chǎn)奶量最低，顯然是管理水平不為二胎牛、頭胎牛。

基于AS模型，可以模擬5 個(gè)牧場(chǎng)不同胎次305 d產(chǎn)奶量（表3）。頭胎牛模擬產(chǎn)奶量由佳的結(jié)果。

2.2 牧場(chǎng)間不同胎次奶牛泌乳曲線分析比較

為了更精準(zhǔn)的比較牧場(chǎng)間管理水平的差異，將牧場(chǎng)間不同胎次奶牛泌乳曲線放在一起進(jìn)行比較（圖2a-c）。由各胎次泌乳曲線圖可以看出，牧場(chǎng)2曲線峰值均為最大。結(jié)合上述的牧場(chǎng)2產(chǎn)奶量最高的事實(shí)，說明泌乳高峰日的產(chǎn)奶量對(duì)整個(gè)泌乳期的產(chǎn)奶量影響最大。

頭胎牛泌乳曲線中牧場(chǎng)2的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場(chǎng)4、牧場(chǎng)1和5，牧場(chǎng)3的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場(chǎng)2曲線峰值最大（40.85 kg），其次為牧場(chǎng)1（38.07 kg）、牧場(chǎng)3（37.82 kg）、牧場(chǎng)4（37.30 kg），牧場(chǎng)5（37.25 kg）曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)4＞牧場(chǎng)5＞牧場(chǎng)3＞牧場(chǎng)2。

二胎牛泌乳曲線中牧場(chǎng)4的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場(chǎng)5、牧場(chǎng)1、牧場(chǎng)2，牧場(chǎng)3的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場(chǎng)2曲線峰值最大（50.79 kg），其次為牧場(chǎng)5（48.43 kg）、牧場(chǎng)1（47.78 kg）、牧場(chǎng)3（47.74 kg），牧場(chǎng)4（45.56 kg）曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場(chǎng)4＞牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)3＞牧場(chǎng)2＞牧場(chǎng)5。

表3 利用AS模型模擬5 個(gè)牧場(chǎng)305 天產(chǎn)奶量與實(shí)際產(chǎn)奶量比較

圖2 各胎次奶牛泌乳曲線

多胎牛泌乳曲線中牧場(chǎng)1的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場(chǎng)4、牧場(chǎng)2和牧場(chǎng)3，牧場(chǎng)5的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場(chǎng)2曲線峰值最大（50.55 kg），其次為牧場(chǎng)3（49.21 kg）、牧場(chǎng)5（48.51 kg）、牧場(chǎng)1（47.66 kg），牧場(chǎng)4（45.99 kg）曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場(chǎng)4＞牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)5＞牧場(chǎng)2＞牧場(chǎng)3。

2.3 5個(gè)牧場(chǎng)總體泌乳曲線分析

由圖2-d可以看出，牧場(chǎng)1的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場(chǎng)4、牧場(chǎng)2、牧場(chǎng)3、牧場(chǎng)5的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場(chǎng)2曲線峰值最大，其次為牧場(chǎng)3、牧場(chǎng)1、牧場(chǎng)5、牧場(chǎng)4曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場(chǎng)4＞牧場(chǎng)1＞牧場(chǎng)5＞牧場(chǎng)3＞牧場(chǎng)2。各場(chǎng)的305 d產(chǎn)奶量從高到低依次是，牧場(chǎng)2（10 760.54 kg）、牧場(chǎng)1（10 514.92 kg）、牧場(chǎng)3（10 432.10 kg）、牧場(chǎng)4（10 197.74 kg）、牧場(chǎng)5（10 104.19 kg）。說明泌乳高峰日產(chǎn)奶量和持續(xù)力共同決定了整個(gè)泌乳期產(chǎn)奶量，其中高峰日產(chǎn)奶量具有主導(dǎo)作用。

3 討論

3.1 DHI測(cè)定記錄的篩選

本研究收集了DHI原始測(cè)定記錄37 366 條，經(jīng)過篩選后剩余18 684 條測(cè)定日記錄，無效數(shù)據(jù)高達(dá)到50%。泌乳天數(shù)大于305 d的測(cè)定條數(shù)過多是重要的原因，其中超過31.11%測(cè)定記錄是泌乳天數(shù)大于305 d的數(shù)據(jù)，泌乳天數(shù)小于5 d的記錄數(shù)少且變異較大，所以擬合模型參數(shù)時(shí)剔除了這一部分?jǐn)?shù)據(jù)。部分測(cè)定記錄由于不符合《ICAR操作指南》中規(guī)定的產(chǎn)奶量在預(yù)期值±60%之外而被視為無效數(shù)據(jù)，其原因可能是奶樣的采集、運(yùn)輸、測(cè)定過程中的存在的誤差、奶牛個(gè)體疾病或其他原因。為確保后續(xù)的研究，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析前剔除掉異常記錄是十分必要的[9]。

3.2 平均泌乳天數(shù)

泌乳天數(shù)反映了奶牛所處的泌乳階段，有利于對(duì)牛群結(jié)構(gòu)的調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)牧場(chǎng)產(chǎn)奶量和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，荷斯坦牛理想的平均泌乳天數(shù)應(yīng)為150～170 d，因季節(jié)等因素影響，我國(guó)大部分牧場(chǎng)的平均泌乳天數(shù)在180～220 d之間[10]。本研究所用牧場(chǎng)的平均泌乳天數(shù)在246～317 d之間，這將在很大程度上影響奶牛產(chǎn)奶量和牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。說明奶牛繁殖狀況和管理水平均有待提高[11，12]。牧場(chǎng)3平均泌乳天數(shù)最低（224 d），產(chǎn)奶量水平最高的牧場(chǎng)2是246 d，按照正常泌乳曲線分析，平均泌乳天數(shù)越低，產(chǎn)奶量越高，如果能夠加強(qiáng)牧場(chǎng)2繁殖管理，縮短平均泌乳天數(shù)，其305 d產(chǎn)奶量還有可能進(jìn)一步提高。牧場(chǎng)3的平均泌乳天數(shù)比牧場(chǎng)2低，而泌乳期產(chǎn)奶量比牧場(chǎng)2低，說明除了需要提高繁殖水平外，還應(yīng)著重提高牧場(chǎng)飼養(yǎng)管理水平。

3.3 泌乳高峰日

奶牛飼養(yǎng)所追求的目標(biāo)是及時(shí)迎來泌乳高峰日，并維持高峰奶量。參測(cè)的5 個(gè)牧場(chǎng)的高峰日均在50～70 d之間，屬于正常高峰日范圍內(nèi)，表明牧場(chǎng)管理恰當(dāng)。高峰日出現(xiàn)過早或是過晚均值得注意。

3.4 高峰日產(chǎn)奶量

在DHI報(bào)告中的各項(xiàng)指標(biāo)中，最值得關(guān)注的指標(biāo)之一是高峰日產(chǎn)奶量，因?yàn)楦叻迦债a(chǎn)奶量對(duì)泌乳期產(chǎn)奶量起著決定性作用。吳峰軍等[13]報(bào)道高峰奶量每提高1 kg，約可提高頭胎奶牛單產(chǎn)400 kg，提高二胎奶牛單產(chǎn)270 kg，提高三胎奶牛256 kg。

本研究中牧場(chǎng)2各胎次奶牛高峰奶量與其他牧場(chǎng)相比均是最大，盡管泌乳曲線下降較快，其泌乳期產(chǎn)奶量仍處于最高水平。反觀牧場(chǎng)4，與其他牧場(chǎng)相比，高峰奶量處于較低水平，與牧場(chǎng)2相比最多時(shí)相差5 kg，直接影響奶牛泌乳期產(chǎn)奶量。牧場(chǎng)5頭胎牛高峰奶量最低，與高峰奶量最大的牧場(chǎng)2相差3.5 kg，這預(yù)示著奶牛單產(chǎn)將相差1 000 kg之多。

遺傳、泌乳早期營(yíng)養(yǎng)、干奶期飼養(yǎng)管理、乳房炎疾病等諸多因素在奶牛實(shí)際生產(chǎn)中影響著高峰奶量。其中泌乳早期營(yíng)養(yǎng)很重要，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際調(diào)整配方，增加泌乳早期營(yíng)養(yǎng)，調(diào)整時(shí)注意進(jìn)行一至兩周的過渡[14]。除此之外，泌乳早期奶牛往往處于能量負(fù)平衡，做好奶牛干奶期的飼養(yǎng)管理能夠使其獲得良好的體能儲(chǔ)備，來支撐奶牛產(chǎn)奶所需能量，從而才能達(dá)到理想的產(chǎn)奶高峰同時(shí)保持高峰奶量[15]。

3.5 持續(xù)力

持續(xù)力反映了產(chǎn)奶高峰后產(chǎn)奶量下降的速度，除影響奶牛整個(gè)胎次產(chǎn)奶表現(xiàn)，還反映出在泌乳后期飼喂較低營(yíng)養(yǎng)日糧的情況下，奶牛能否表達(dá)出應(yīng)有的遺傳水平。好的持續(xù)力意味著更高的泌乳期總產(chǎn)奶量[15]。

Togashi 等[16]報(bào)道，奶牛泌乳持續(xù)力隨著胎次的增加而遞減。從圖1各牧場(chǎng)泌乳曲線來看，頭胎持續(xù)力均大于后面胎次。但牧場(chǎng)4、牧場(chǎng)5多胎牛持續(xù)力高于二胎牛，與Togashi等[16]的研究不符，原因可能是多胎牛持續(xù)力過高或者是二胎牛持續(xù)力過低。

泌乳持續(xù)力高的可能的原因是奶牛前期的營(yíng)養(yǎng)不良，導(dǎo)致生產(chǎn)性能表現(xiàn)不充分；泌乳持續(xù)力低，表示目前日糧配方不能達(dá)到奶牛產(chǎn)奶需求，乳房因不規(guī)范的擠奶操作或不良的擠奶設(shè)備受感染，或患有消化紊亂、代謝病，牛群重新分群導(dǎo)致牛只在牛群中等級(jí)的改變等[11]。

3.6 305 d產(chǎn)奶量

奶牛的泌乳量是隨著奶牛生長(zhǎng)與乳腺發(fā)育程度而增加的，頭胎由于母牛自身尚處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，產(chǎn)奶量較低，以后隨著泌乳系統(tǒng)逐漸發(fā)育健全，產(chǎn)奶量逐漸增加，到第三、四胎達(dá)產(chǎn)奶高峰以后又會(huì)開始下降[17]。

本研究中頭胎牛305 d產(chǎn)奶量低于二胎和多胎牛，而二胎牛和多胎牛產(chǎn)奶量在各牧場(chǎng)間多少關(guān)系不同，其原因主要是因?yàn)槿ヅ：退奶ヅＴ诙嗵ヅＶ姓嫉谋壤煌?，如果三、四胎牛比例高?05 d產(chǎn)奶量有可能高于二胎牛，相反，有可能低于二胎牛。另外，隨著年齡與胎次增長(zhǎng)，尤其是3 胎以上奶牛逐漸達(dá)到終生最高產(chǎn)奶量，乳房負(fù)擔(dān)較重，導(dǎo)致乳房炎發(fā)病率明顯升高，發(fā)病率明顯提高，從而造成多胎次牛的記錄中低產(chǎn)牛增加[18，19]。

5 個(gè)牧場(chǎng)中，牧場(chǎng)5二胎牛初期產(chǎn)奶量非常低，可能是泌乳早期營(yíng)養(yǎng)不夠或是飼養(yǎng)出問題、圍產(chǎn)期管理不當(dāng)，造成產(chǎn)奶量低。牧場(chǎng)2雖然持續(xù)力較差，但是高峰產(chǎn)奶量最大，305 d產(chǎn)奶量最大，考慮到5個(gè)牧場(chǎng)同屬一個(gè)集團(tuán)公司下，假如5 個(gè)牧場(chǎng)遺傳水平相當(dāng)，可以推斷牧場(chǎng)2在圍產(chǎn)期和泌乳早期飼養(yǎng)管理方面水平較高，而后期管理水平有待于提高。對(duì)于持續(xù)力較高而高峰日產(chǎn)奶量較低的牧場(chǎng)應(yīng)該著重提高圍產(chǎn)期和泌乳早期的飼養(yǎng)管理水平。對(duì)于高峰日產(chǎn)奶量、持續(xù)力和30 5d產(chǎn)奶量相對(duì)較低的牧場(chǎng)，應(yīng)全方位地提高飼養(yǎng)管理水平，從整體上提高奶牛生產(chǎn)性能，從而使牧場(chǎng)獲得更大收益。

4 結(jié)論

本研究表明AS模型可以很好的擬合上海地區(qū)5 個(gè)牧場(chǎng)的泌乳曲線，通過對(duì)5 個(gè)牧場(chǎng)泌乳曲線的比較，可以比較不同牧場(chǎng)泌乳期不同階段飼養(yǎng)管理水平的差異，針對(duì)不同牧場(chǎng)指出優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵時(shí)期。在5 個(gè)牧場(chǎng)中，牧場(chǎng)2相對(duì)而言飼養(yǎng)管理水平最好，但總體來看，所有牧場(chǎng)均應(yīng)提高繁殖水平和飼養(yǎng)管理水平。