奶牛性情評定方法及其影響因素分析

張　馳，羅宇茜，王嘉熠，常　瑤，李源韜，蘇義童，黃銘逸，徐　偉，張海亮，董剛輝，李錫智，王雅春*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193； 2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京 100029)

奶牛性情是指奶牛對人為壓力或環(huán)境因素改變時的反應(yīng)程度[1]，這種反應(yīng)程度可以從奶牛一系列行為和生理變化上體現(xiàn)[2]。目前動物福利問題備受關(guān)注，動物福利不僅影響動物的生產(chǎn)性能，還與人類的健康密不可分[3]，奶牛性情可在一定程度上反映牛場的管理狀況和動物福利[4]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，奶牛性情與其代謝[5]、免疫[6]有密切關(guān)系。部分國家已將性情評分作為附加指標(biāo)用于體型線性評定[7]，但我國尚無公認(rèn)的奶牛性情評定方法，并缺少對大規(guī)模牛群進(jìn)行性情評定的相關(guān)研究。現(xiàn)有的性情評定方法主要有心率測量法[8]、約束-逃逸測試[9]、踏步踢腿計數(shù)[10]、回避距離測試[11]等，這些評定方法大多需要特殊評定場地或額外的昂貴儀器，操作繁瑣影響牛場正常生產(chǎn)，不適用于評定大規(guī)模群體。關(guān)于性情對生產(chǎn)性能的影響研究者各執(zhí)一詞[12-13]，但研究數(shù)據(jù)量均較小，不具有說服力。

本研究提出兩種簡便、快捷的方法，用于評定大規(guī)模牛群的性情，同時利用大規(guī)模牛群數(shù)據(jù)探索快速評定性情的可行性，剖析性情影響因素并探究奶牛性情對生產(chǎn)性能的影響，以期在一定程度上利用奶牛性情評分反映牛場的生產(chǎn)狀況、經(jīng)營管理和動物福利。

1　材料與方法

1.1　數(shù)據(jù)來源

本試驗數(shù)據(jù)來自于北京地區(qū)7個飼養(yǎng)中國荷斯坦牛的規(guī)?；觯芍袊r(nóng)業(yè)大學(xué)牛百科團隊于2016年7月1日-8月10日集中評測。同年7月和8月奶牛生產(chǎn)性能測定(Dairy Herd Improvement，DHI)數(shù)據(jù)由北京奶牛中心提供。

1.2　奶牛性情及體況評分方法

1.2.1性情評分方法一測定員第一次測定奶牛直腸溫度(將電子體溫計插入奶牛直腸深約10 cm，約10 s后取出讀數(shù))的同時觀察并評價溫度計從插入到拔出全過程中奶牛的反應(yīng)程度，記為性情評分Ⅰ。評分原則為：1分——奶牛一直很安靜，基本無反應(yīng)；2分——奶牛后軀左右擺動，有輕微排斥反應(yīng)；3分——奶牛有較大排斥反應(yīng)，甚至有踢人動作。

1.2.2性情評分方法二測量員在測定頸部皮膚褶皺厚度(使用電子游標(biāo)卡尺，在牛體右側(cè)頸側(cè)部測得)的同時觀察并評價從接近奶牛到測定結(jié)束全過程中奶牛的反應(yīng)程度，記為性情評分Ⅱ，評分原則同方法一。

1.2.3體況評分利用視覺評估和觸覺判斷相互結(jié)合，采用五部位綜合評分法[14]，進(jìn)行1～5分的BCS評定(Body condition score，BCS)。

1.3　數(shù)據(jù)處理

1.3.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將體細(xì)胞數(shù)(Somatic cell count，SCC)轉(zhuǎn)換為體細(xì)胞評分(Somatic cell score，SCS)[15]，通過轉(zhuǎn)換使體細(xì)胞數(shù)更接近正態(tài)分布。

校正奶量 (Herd test adjusted corrected milk，HTACM)是對抽樣值奶量(Herd test milk，HTM)進(jìn)行校正，將實際產(chǎn)量校正到產(chǎn)奶天數(shù)為150 d，乳脂率3.5%、乳蛋白3.2%、頭胎牛占30%、二胎牛占20%、三胎及以上牛占50%進(jìn)行校正，便于比較測定群之間的產(chǎn)量和水平[16]。

1.3.2胎次和泌乳階段分組本研究將胎次分為一胎、二胎、三胎、四胎和五胎及以上。泌乳階段的劃分兼顧數(shù)據(jù)分布均衡性和不同階段特性，分為6個階段，階段Ⅰ(1～44 d)、階段Ⅱ(45～99 d)、階段Ⅲ(100～199 d)、階段Ⅳ(200～304 d)、階段Ⅴ(305～330 d)和階段Ⅵ(330 d以上)。

1.3.3數(shù)據(jù)匹配及篩選本試驗共收集到3 988頭奶牛的性情數(shù)據(jù)，用于不同場、胎次、泌乳階段奶牛性情評分分布研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行如下篩選并分為3個數(shù)據(jù)集：

數(shù)據(jù)集1：具有兩種方法性情評分的個體共2 101頭，用于分析比較性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ兩種評定方法。

數(shù)據(jù)集2：具有兩種性情評分且DHI數(shù)據(jù)完整個體2 036頭，用于性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ?qū)Ξa(chǎn)奶性能影響的分析。

數(shù)據(jù)集3：具有兩種性情評分且BCS和DHI數(shù)據(jù)完整個體1 768頭，用于性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ?qū)CS影響的分析。

1.4　統(tǒng)計分析

采用SAS9.2軟件，用Logistic回歸模型分析奶牛性情評分的影響因素，用 GLM過程分析性情評分對日產(chǎn)奶量和BCS的影響，采用Duncan檢驗對均值進(jìn)行多重比較。

奶牛性情評分的影響因素分析中，以分類變量，即胎次、泌乳階段、場人效應(yīng)(因為評分員與場效應(yīng)不完全交叉，故將評分員和場效應(yīng)合并)作為自變量建立 Logistic 回歸模型。通過對依變量(即性情評分)進(jìn)行逐步回歸選擇最優(yōu)模型。對模型偏回歸系數(shù)假設(shè)檢驗采用似然比、計分和Wald檢驗，P<0.05代表模型具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義。

對校正奶量的影響因素分析采用固定模型1：

Yijkl=μ+Farmi+TemperⅠj+
TemperⅡk+βX+eijkl

——模型1

式中，Yijkl為校正奶量，μ為總體平均數(shù)，F(xiàn)armi為場效應(yīng)，TemperⅠj為性情評分Ⅰ效應(yīng)，TemperⅡk性情評分Ⅱ效應(yīng)，X為體細(xì)胞評分，β為體細(xì)胞評

分的回歸系數(shù)，eijkl為隨機殘差。

對BCS的影響因素分析采用固定模型2：

Yijklmn=μ+Farm-Humani+Stagej+Parityk+
TemperⅠl+TemperⅡm+eijklmn

——模型2

式中，Yijklmn為BCS，μ為總體平均數(shù)，F(xiàn)arm-Humani為場-人效應(yīng)，Stagej為泌乳階段效應(yīng)，Parityk為胎次效應(yīng)，其他簡寫代表含義與模型1相同。

2　結(jié)　果

2.1　奶牛性情評分的簡單統(tǒng)計量

2.1.1不同評分方法得出的奶牛性情評分比較兩種評分方法下，奶牛性情評分分布如圖1所示。本研究中，方法一和方法二評定的1分牛占比分別為81.21%和85.24%，均超過80%，2分牛占比分別為15.17%和11.99%，而3分牛僅占3.62%和2.77%。方法一評得的1分牛占比小于方法二。性情評分Ⅰ的均值為1.21分，性情評分Ⅱ的均值為1.17分，均值差異小(僅為0.04分)。經(jīng)秩相關(guān)檢驗，兩種方法所得評分之間秩相關(guān)顯著(P<0.05)，即兩種評分方法所得結(jié)果之間無顯著性差異。

圖1　性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ的性情評分分布Fig.1　Distribution of temperament scores by temperament score Ⅰ and temperament score Ⅱ

2.1.2奶牛各胎次、泌乳階段性情評分的分布不同胎次性情評分如圖2所示。性情評分Ⅰ中，頭胎牛中的1分個體占比(78.4%)小于經(jīng)產(chǎn)牛(81.7%～86.6%)；性情評分Ⅱ中，頭胎牛中的1分個體占比(84.9%)與二胎牛(84.3%)相近，均小于三胎、四胎、五胎及以上的1分牛占比(86.4%～86.6%)。不同泌乳階段性情評分分布如圖3所示，當(dāng)奶牛處于泌乳階段Ⅱ(即產(chǎn)奶高峰)時，性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ中的1分(即溫順)個體數(shù)降至最低。

2.2　奶牛性情評分影響因素分析

如圖2和圖3所示，頭胎和處于泌乳階段Ⅱ的群體中性情評分為1分的個體占比低于其他胎次或泌乳階段，因此將一胎、泌乳階段Ⅱ、場人效應(yīng)-19或-7(性情評分Ⅰ為19，性情評分Ⅱ為7)設(shè)為基準(zhǔn)，同時產(chǎn)生4個啞變量取代胎次效應(yīng)、5個啞變量取代泌乳階段效應(yīng)、18個或6個啞變量取代場人效應(yīng)，表1是基于以上參數(shù)的Logistic回歸分析結(jié)果。

圖2　各胎次中性情評分的分布Fig.2　Distribution of temperament scores in each parity

圖3　各泌乳階段的性情評分分布Fig.3　Distribution of temperament scores in each lactation stage

利用似然比檢驗、計分檢驗和Wald檢驗對模型偏回歸系數(shù)假設(shè)進(jìn)行檢驗，P值均小于0.001(截距)，表明建立的回歸方程具有顯著意義。當(dāng)表1中OR值大于1時，則代表該水平與基準(zhǔn)水平相比，性情評分為1的概率增大。表1中所有OR值均大于1，表明相比同組因子其他水平，基準(zhǔn)水平1胎和泌乳階段Ⅱ性情評分為1的概率最小，且性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ結(jié)果趨勢一致。胎次、泌乳階段、場人效應(yīng)對性情評分Ⅰ有顯著影響(P<0.05)，泌乳階段、場人效應(yīng)對性情評分Ⅱ有顯著影響(P<0.05)，限于篇幅，場人效應(yīng)不予列出分析。

表2是Logistic回歸分析中，將不同胎次與泌乳階段的性情評分進(jìn)行多重比較的檢驗結(jié)果，限于篇幅，僅列出P<0.15的多重比較對子(即有顯著差異或顯著趨勢的)。

當(dāng)估計差值小于 0 時，則比較參數(shù)從前者變到后者時，性情評分為 1 的優(yōu)勢對數(shù)值減小。例如表2中性情評分Ⅰ一胎與二胎比較，優(yōu)勢對數(shù)為-0.28，代表一胎比二胎優(yōu)勢對數(shù)減少了0.28，且P<0.05，代表其有顯著性差異。總而言之，頭胎牛性情評分為1的概率低于其他胎次，處于泌乳階段Ⅱ的奶牛性情評分為1的概率低于其他泌乳階段，且胎次和泌乳階段對性情評分Ⅰ與性情評分Ⅱ的影響趨勢一致。

表1奶牛性情評分為1的Logistic回歸分析結(jié)果

Table1ResultsofLogisticregressionanalysisontemperamentscoredas1indairy

參數(shù)Parameter水平Level自由度Df估計值Estimate標(biāo)準(zhǔn)誤Standarderror卡方Chi-squareP值P-valueOR值Oddsratio95%CI95%confidenceinterval性情評分ⅠTemperamentscoreⅠ截距Intercept111.170.2916.07<0.0001---212.920.3092.69<0.0001---胎次Parity210.280.125.540.021.321.051.67310.200.151.760.191.230.911.66410.560.235.890.021.751.112.75510.450.243.550.061.580.982.53泌乳階段LactationstageⅠ10.260.211.620.201.300.871.96Ⅲ10.260.162.650.101.300.951.77Ⅳ10.180.161.340.251.200.881.64Ⅴ10.250.231.240.271.290.832.00Ⅵ10.540.226.170.011.721.122.64性情評分ⅡTemperamentscoreⅡ截距Intercept111.500.3716.64<0.0001---213.280.3873.13<0.0001---胎次Parity210.150.151.060.301.170.871.57310.200.191.200.271.230.851.76410.360.271.780.181.430.852.41510.450.282.640.101.570.912.69泌乳階段LactationstageⅠ10.340.251.850.171.410.862.30Ⅲ10.150.190.610.431.160.801.69Ⅳ10.300.202.420.121.360.921.99Ⅴ10.810.374.840.032.261.094.65Ⅵ10.310.251.520.221.360.832.22

表2胎次和泌乳階段多重比較結(jié)果

Table2Multiplecomparisonsamongdifferentlevelsofparityandlactationstage

水平Level估計值Estimate標(biāo)準(zhǔn)誤Standarderror置信區(qū)間Confidenceinterval卡方Chi-squareP值P-value性情評分ⅠTemperamentscoreⅠ一胎vs二胎FirstparityvsSecondparity-0.280.12-0.51-0.055.540.02一胎vs四胎FirstparityvsFourthparity-0.560.23-1.01-0.115.890.02一胎vs五胎及以上FirstparityvsMorethanfourthparity-0.450.24-0.930.023.550.06泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅤLactationstageⅡvsLactationstageⅤ-0.260.16-0.570.052.650.10泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅥLactationstageⅡvsLactationstageⅥ-0.540.22-0.97-0.116.170.01性情評分ⅡTemperamentscoreⅡ一胎vs五胎及以上FirstparityvsMorethanfourthparity-0.450.28-0.990.092.640.10泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅣLactationstageⅡvsLactationstageⅣ-0.300.20-0.690.082.420.12泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅤLactationstageⅡvsLactationstageⅤ-0.810.37-1.54-0.094.840.03

表3性情評分對校正奶量的影響

Table3Theeffectoftemperamentscoreoncorrectedmilkyield

性情評分Tempera-mentscore校正奶量/kgHTACM性情評分ⅠTemperamentscoreⅠ性情評分ⅡTemperamentscoreⅡLSMSELSMSE138.060.7738.820.66239.221.2639.191.36338.301.8737.561.83

LSM代表最小二乘均值，SE代表標(biāo)準(zhǔn)誤

LSM represents the least square mean, and SE represents the standard error

2.3　奶牛性情評分對校正奶量的影響

采用模型1分析性情評分對校正奶量的影響，不同性情評分校正奶量的最小二乘均值如表3所示。性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ?qū)πＵ塘康挠绊懢伙@著(P>0.05)。在兩種評分體系中，性情評分為2的個體均為校正奶量最高，比評分為1或3的個體高0.37～1.63 kg。本模型考慮的場效應(yīng)和SCS均對校正奶量有顯著影響(P<0.05)，因篇幅有限不予列出。

2.4　奶牛性情評分對BCS的影響

采用模型2分析性情評分對BCS的影響，結(jié)果表明，泌乳階段對BCS有顯著影響(P<0.05)，當(dāng)泌乳階段為Ⅴ時BCS最高，泌乳階段為Ⅱ時BCS最低，胎次對BCS無顯著影響(P>0.05)。性情評分Ⅰ和性情評分Ⅱ?qū)CS的影響均不顯著(P>0.05)。

3　討　論

奶牛性情是奶牛對外界環(huán)境變化和人為刺激產(chǎn)生應(yīng)激的程度[17]。L.Kovács 等[8]提出了心率測量法，通過對奶牛心率及其變異的測量來量化奶牛的性情，但此方法器械昂貴、操作繁瑣、需專業(yè)人士進(jìn)行操作，不適合大規(guī)模測量。B.Forkman等[9]的約束-逃逸測試需要特殊裝置約束奶牛，對場地要求較高。T.Rousing等[10]的踏步踢腿計數(shù)法需要在擠奶時進(jìn)行操作，易影響牛場正常生產(chǎn)。M.S.Dodzi等[6]的回避距離測試是通過奶牛對逐漸逼近的陌生人產(chǎn)生回避行為時的距離來衡量性情，不適用于大規(guī)模測定。綜上，目前尚無可用于大規(guī)模牛群簡便、快速評定的性情評價方法，因此，本研究利用測量直腸溫度和測量頸部皮膚褶皺厚度兩種刺激對奶牛性情分別進(jìn)行評判。

本研究中，兩種評分方法皆是在相同環(huán)境下對奶牛進(jìn)行人為刺激，方法Ⅰ是在測量直腸溫度時評價奶牛性情，而方法Ⅱ是在測量頸部皮膚褶皺厚度時評價奶牛性情，兩種方法評定結(jié)果間無顯著差異(P>0.05)，方法Ⅰ評分均值(1.21)略高于方法Ⅱ(1.17)，原因可能與奶牛視野盲區(qū)和兩種評分方法評定的先后順序有關(guān)。奶牛能看到其身體周圍300度范圍內(nèi)的物體[18]，方法Ⅰ評分時，操作員在奶牛的視野盲區(qū)，所以奶牛有更強烈的應(yīng)激，而方法Ⅱ評分時，操作員在奶牛的視野內(nèi)，奶牛產(chǎn)生更小的應(yīng)激。本研究中，首先采用方法Ⅰ對每頭奶牛進(jìn)行性情評定，此時奶牛多是第一次接觸陌生的測定員，而后采用方法Ⅱ進(jìn)行評定時，奶牛已多次接觸測定人員，應(yīng)激緊張感減少，最終導(dǎo)致方法Ⅰ評分略高于方法Ⅱ。但兩種方法皆可用于評價奶牛性情，且下述分析結(jié)果中兩種評分方法趨勢相同，不再分開闡述。

本研究發(fā)現(xiàn)，處于泌乳階段Ⅱ(45～99天)的奶牛群體中，性情溫順的牛占比最小， Logistic分析顯示，奶牛處于泌乳階段Ⅱ時，性情溫順的比例顯著低于泌乳階段Ⅴ(P<0.05)，可能是因為泌乳階段Ⅱ時奶牛產(chǎn)奶壓力較大能量負(fù)平衡嚴(yán)重[19]，從而產(chǎn)生緊張感。

胎次對奶牛性情有顯著影響(P<0.05)，頭胎牛中1分個體占比小于經(jīng)產(chǎn)牛，經(jīng)產(chǎn)牛比頭胎牛更加溫順，這與K.Uetake等[20-21]的研究結(jié)果一致，Logistic分析結(jié)果表明，頭胎牛性情評分為1分的概率與5胎及以上性情評分為1分的概率有顯著差異(P<0.05)，而其余胎次與5胎及以上則無顯著差異(P>0.05)。L.Kovács等[22-24]對奶牛心率變異資料的研究也表明，經(jīng)產(chǎn)牛比初產(chǎn)牛有著更低的緊張感，初產(chǎn)牛尚未適應(yīng)每天的擠奶生活，但經(jīng)產(chǎn)牛已經(jīng)習(xí)慣了擠奶技術(shù)與流程，所以對周圍熟悉的環(huán)境并不緊張。

有研究表明，性情對產(chǎn)奶量有顯著影響(P<0.05)，產(chǎn)奶量對性情回歸系數(shù)為-0.40[25]，本研究中兩種方法評得的性情均對校正奶量無顯著影響(P>0.05)，但性情平靜(1分)和性情暴躁(3分)奶牛的校正奶量較性情中等(2分)稍低。不同研究中，奶牛群體遺傳背景、牧場飼養(yǎng)管理以及性情評判方法的差異都可能導(dǎo)致結(jié)果的不同。本研究利用兩種方法進(jìn)行評分，與同類研究相比數(shù)據(jù)量更大，且本研究中兩種方法所得結(jié)果趨勢基本一致，因此本研究得到的分析結(jié)果具有較高的可信度。R.F.Cooke 等[26]的研究中性情對肉牛BCS沒有顯著影響(P>0.05)，這與本研究結(jié)果一致。

本研究只對影響性情的固定效應(yīng)進(jìn)行了初步分析，未考慮遺傳因素，C.A.Morris等[27]估計得到肉牛性情遺傳力為0.36，S.M.Schmutz等[28-29]也對影響性情的遺傳因素做了研究。在今后的研究中，應(yīng)結(jié)合固定效應(yīng)和遺傳因素，進(jìn)行更深入的探究。

4　結(jié)　論

本研究提出的兩種3分制性情評定方法均可用于大規(guī)模、快速評定奶牛性情，評分越低奶牛越溫順，牛群性情評分可顯示牛場福利狀況和管理水平。頭胎牛和處于泌乳高峰時奶牛性情暴躁概率最大，符合當(dāng)前奶牛管理中重視頭胎牛、泌乳高峰期牛的理念。性情適中的奶牛校正奶量較高的結(jié)果有待進(jìn)一步驗證，但為在奶牛行為學(xué)與高效生產(chǎn)之間建立聯(lián)系提供了有力證據(jù)。

致謝：感謝牛百科實踐小組成員趙新鋼、于亞冬、婁文琦、王俊健、楊光新、周結(jié)科、朱瑩琳、趙藝竹、安濤、羅藝萌、任懷彥對本試驗在數(shù)據(jù)采集、整理等方面提供的幫助。

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