不同規(guī)模牧場和不同季節(jié)因素對荷斯坦牛乳品質(zhì)相關指標的影響

孫雨佳，趙天奇，馬瑤瑤，梁艷，盧徐斌，楊章平*

（1.揚州大學農(nóng)業(yè)科技發(fā)展研究院（國際聯(lián)合實驗室），江蘇揚州 225009；2.揚州大學動物科學與技術學院，江蘇揚州 225009）

奶牛生產(chǎn)性能測定（牛群遺傳改良，Dairy Herd Improvement，DHI）工作與我國奶業(yè)的良性健康發(fā)展密切相關，它利用科學系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有效指導牧場進行高效生產(chǎn)，增加經(jīng)濟收益，是改良奶牛群體生產(chǎn)性能和遺傳性能的核心基礎工作，DHI 技術也是我國奶業(yè)轉(zhuǎn)型升級的引領性技術。截至2019 年年底，全國已有127.7萬頭奶牛參測，約占全國總奶牛數(shù)的45.8%。

高品質(zhì)的乳產(chǎn)品以及健康高產(chǎn)的奶牛是每個牧場所追求的。影響乳品質(zhì)的非遺傳因素有很多，如場規(guī)模效應、季節(jié)、飼養(yǎng)管理水平等。Adediran 等研究表明，季節(jié)因素在塔斯馬尼亞州牧場奶牛產(chǎn)犢模式中起著重要作用，且牛群規(guī)模改善了大型牛群的生產(chǎn)特征。操禮軍等研究發(fā)現(xiàn)不同季節(jié)對牛乳質(zhì)量均有顯著影響。趙秀新等研究表明，不同養(yǎng)殖模式和不同養(yǎng)殖規(guī)模的牛場在各項生產(chǎn)性能指標上存在顯著差異，規(guī)模養(yǎng)殖奶牛場生產(chǎn)性能優(yōu)于奶牛養(yǎng)殖小區(qū)，1 000 頭以上牛場的乳脂率最高，600～1 000 頭存欄規(guī)模的牛場乳蛋白率最高。趙國藝等研究發(fā)現(xiàn)大型牧場與中小型牧場的體細胞評分有極顯著差異（大型牧場<小型牧場<中型牧場）。本研究根據(jù)江蘇地區(qū)4個現(xiàn)代牧場2017—2019年荷斯坦牛DHI 記錄進行分析，研究牛乳品質(zhì)相關指標隨季節(jié)和牧場規(guī)模等因素的變化規(guī)律，以期為提高牧場生產(chǎn)水平與牛乳質(zhì)量積累資料。

1 材料及方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 供測數(shù)據(jù)來自江蘇地區(qū)4個不同規(guī)模的現(xiàn)代牧場2017—2019 年荷斯坦牛DHI 記錄和乳成分數(shù)據(jù)，所有牛只均為1 胎牛，泌乳階段均處于泌乳中后期，共51 254 條，主要包括體細胞評分、真蛋白（乳蛋白）、乳脂、粗蛋白（真蛋白和非蛋白氮）、乳糖、全乳固體、尿素氮、電導率、丙酮、非脂乳固體等。為增加數(shù)據(jù)的準確性和整齊性，在剔除無DHI 記錄的空值和異常極端值后，得到可用于牛乳指標分析的數(shù)據(jù)共47 164 條。

1.2 牧場規(guī)模和季節(jié)劃分 本文所測4個牧場分別來自江蘇省連云港市某牧場、鹽城市某牧場、宿遷市某牧場、南通市某牧場。江蘇省位于我國東南沿海地區(qū)，屬東亞季風氣候區(qū)，該地區(qū)地勢平坦，受海洋影響顯著，氣候綜合表現(xiàn)為四季分明、季風顯著、冬冷夏熱、春溫多變、秋高氣爽、光熱充沛。

其中，4個規(guī)?；翀龈鶕?jù)存欄量大小重新編號，劃分為1 號牧場（存欄500 頭），2 號牧場（存欄1000 頭），3 號牧場（存欄3 000 頭），4 號牧場（存欄5 000 頭）共4個實驗組，并根據(jù)存欄量將牧場劃分為大（4 號牧場）、中（2 號和3 號牧場）、?。? 號牧場）3個水平，劃分標準參考梁艷等劃分標準；測定季節(jié)參考二十四節(jié)氣劃分，并根據(jù)江蘇地理位置及氣候特征劃分為春季（3-5 月），夏季（6-8 月），秋季（9-11 月），冬季（12-次年2 月）。

1.3 統(tǒng)計分析 將供測數(shù)據(jù)導入Excel 進行分類匯總處理后，用SPSS25.0 軟件進行多因素方差分析采用一般線性模型（General Linear Model，GLM）分析不同季節(jié)和不同規(guī)模牧場因素對真蛋白、乳脂、粗蛋白、乳糖、全乳固體、尿素氮、電導率、丙酮、體細胞評分和非脂乳固體的影響，同時，運用隨機方差分析模型，對乳品質(zhì)相關的各項指標進行相關性分析。模型如下：

式中，Y 為真蛋白、乳脂、粗蛋白、乳糖、全乳固體、尿素氮、電導率、丙酮、體細胞評分和非脂乳固體測定值，為總體均值效應，S為測定季節(jié)的固定效應，P為測定牧場的固定效應，（SP）j 為季節(jié)和牧場的互作效應，e為隨機殘差效應。各因素間不同水平的多重比較使用Duncan's 法，數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式為平均值±標準差。<0.05 表示差異顯著，>0.05 表示差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 不同測定季節(jié)對荷斯坦奶牛乳品質(zhì)相關指標的影響由表1 可知，不同測定季節(jié)對荷斯坦牛乳品質(zhì)相關指標有顯著影響。其中，冬季乳中全乳固體和乳脂含量最高，分別為12.97% 和4.19%，顯著高于其他季節(jié)；秋季乳中非脂乳固體、真蛋白、粗蛋白和丙酮含量最高，顯著高于其他季節(jié)；春季和冬季乳中乳糖含量最高，顯著高于夏季和秋季；夏季和秋季乳中電導率最高，顯著高于春季和冬季，冬季乳中電導率顯著低于其他季節(jié)；秋季乳中體細胞評分最高，夏季次之，均顯著高于春季和冬季；夏季乳中尿素氮含量最低，顯著低于其他季節(jié)，春季乳中尿素氮含量最高，顯著高于其他季節(jié)。

表1 不同測定季節(jié)對荷斯坦牛乳品質(zhì)相關指標的影響

2.2 不同規(guī)模牧場對荷斯坦奶牛乳品質(zhì)相關指標的影響不同牧場規(guī)模對荷斯坦牛乳品質(zhì)相關指標的方差分析結果如表2 所示，各項指標受不同牧場規(guī)模的影響都達到顯著水平。1 號牧場乳中全乳固體、乳脂、非脂乳固體、粗蛋白和乳糖含量均顯著高于其他牧場，電導率和尿素氮含量顯著低于其他牧場；2 號牧場非脂乳固體、乳糖和丙酮含量顯著低于其他牧場，全乳固體和乳脂含量顯著低于1 號和3 號牧場；3 號牧場乳中真蛋白、體細胞評分和尿素氮含量顯著高于其他牧場；4 號牧場電導率顯著高于其他牧場，真蛋白含量、粗蛋白含量和體細胞評分顯著低于其他牧場，全乳固體和乳脂含量顯著低于1 號和3 號牧場。

表2 不同規(guī)模牧場對荷斯坦牛乳品質(zhì)相關指標的影響

2.3 不同季節(jié)下不同規(guī)模牧場對荷斯坦奶牛乳品質(zhì)相關指標的影響 不同季節(jié)下不同規(guī)模牧場荷斯坦奶牛乳品質(zhì)相關指標的變化如圖1 所示，呈現(xiàn)出較為相似的變化趨勢。各個牧場全乳固體、乳脂、乳糖整體表現(xiàn)為夏季含量較低，冬季含量較高。在這3 項指標中1 號牧場全乳固體、乳糖、乳脂含量在各個季節(jié)都相對最高，2號牧場則相對最低，其余2 牧場保持相似的季節(jié)變化。非脂乳固體、真蛋白和粗蛋白在各個牧場基本都呈現(xiàn)一條較為相似的波動曲線，夏季相對最低，秋季相對最高點。從體細胞評分角度，4 號大型牧場體細胞評分在各個季節(jié)都明顯低于其他牧場，1、2、3 號牧場體細胞評分隨季節(jié)呈穩(wěn)定相同的變化規(guī)律。尿素氮和丙酮未發(fā)現(xiàn)明顯變化趨勢，尿素氮含量在各個季節(jié)以1 號牧場的變化最不明顯，2 號、3 號牧場表現(xiàn)為夏季含量最低，冬季最高，且2 號牧場在各個季節(jié)均低于3 號牧場。丙酮含量在各個牧場間和各個季節(jié)之間表現(xiàn)規(guī)律均不明顯，2、3、4 號牧場都呈現(xiàn)為秋季最高，春季相對較低的結果，但1 號牧場則表現(xiàn)為冬季最高，春季最低。電導率在冬季各個牧場均達到最低值，且2 號牧場的電導率在四季均低于其余3個牧場。

圖1 不同季節(jié)下不同規(guī)模牧場荷斯坦牛乳品質(zhì)相關指標變化

2.4 荷斯坦牛乳品質(zhì)各項指標間的相關性分析 牛乳品質(zhì)各項指標間的相關系數(shù)分析結果如圖2 所示，體細胞評分與非脂乳固體、乳糖、尿素氮呈負相關（<0.05），其中，與乳糖負相關系數(shù)最大，系數(shù)為-0.387，而體細胞評分與全乳固體、乳脂、真蛋白、粗蛋白、電導率和丙酮呈正相關（<0.05），除電導率外，與粗蛋白正相關系數(shù)最大，為0.208。與體細胞評分的分析結果不同，乳糖除與非脂乳固體呈正相關外（<0.01），相關系數(shù)為0.311，與全乳固體、乳脂、真蛋白、粗蛋白、體細胞評分、尿素氮、丙酮均呈負相關（<0.01或<0.05），其中，與電導率負相關性最高，相關系數(shù)為-0.599，其次與體細胞評分負相關性系數(shù)最高，相關系數(shù)為-0.387。此外，丙酮與非脂乳固體、粗蛋白、乳糖、尿素氮呈負相關（<0.01），與全乳固體、乳脂、等乳成分正相關（<0.01），但與真蛋白無顯著相關性（>0.05）。電導率與全乳固體、乳脂、非乳脂蛋白、乳糖呈負相關（<0.01），其中，與乳糖負相關系數(shù)最高，相關系數(shù)為-0.599，電導率與真蛋白、粗蛋白、體細胞評分、尿素氮、丙酮均呈正相關（<0.01），除體細胞評分外，與丙酮相關系數(shù)最高，相關系數(shù)為0.153。在整個相關性分析中，真蛋白和粗蛋白正相關系數(shù)最高，相關系數(shù)為0.934，電導率和乳糖負相關系數(shù)最高，相關系數(shù)為-0.599。

圖2 乳品質(zhì)各指標間的相關性關系

3 討 論

3.1 不同測定季節(jié)對奶牛乳品質(zhì)相關指標的影響 本研究發(fā)現(xiàn)，不同測定季節(jié)對奶牛DHI 各項指標均有顯著影響，其中冬季乳脂率顯著高于其他季節(jié)，春、夏季乳脂率較低，這與王加祥在江蘇地區(qū)測定的奶牛1月和12 月（冬季）乳脂率顯著高于其他月份，5—9 月（春夏季）乳脂率顯著低于其他月份的結果相符，也與張夢華等的結果基本一致。這有可能是由于季節(jié)溫度改變，奶牛發(fā)生應激行為，采食欲望降低，消化吸收能力下降導致。此外，在高溫季節(jié)，奶牛飲水量提高，如果皮膚在陽光照射下過長會產(chǎn)生較多的皮脂腺，進而一定程度下調(diào)牛乳乳脂率。隨季節(jié)變化，牛乳粗蛋白和真蛋白在受季節(jié)因素影響方面有一定相似，總體表現(xiàn)為秋季含量高、春夏含量低的波動性趨勢。有研究報道，奶牛的牛乳蛋白合成量隨氣溫的升高而逐漸降低，高溫與牛乳蛋白和非脂乳固體含量呈負相關。本試驗結果顯示，春、夏季節(jié)牛乳乳脂、乳蛋白以及非脂乳固體都相對最低，說明供測奶牛一定程度上處于熱應激狀態(tài)，影響采食量，進而使乳品質(zhì)出現(xiàn)下降情況。在熱應激情況下，奶牛乳蛋白合成量逐步降低，與之伴隨的是牛乳中尿素氮含量升高，使奶牛氮代謝途徑改變。本試驗中，牛乳尿素氮含量春季最高，秋季較低，符合奶牛生理生化代謝途徑變化，也與宋佳璇等研究發(fā)現(xiàn)的春季尿素氮含量達到極大值的實驗結果高度一致，但在夏季本實驗中尿素氮含量呈現(xiàn)極低值，這可能是因為夏季奶牛食用日糧量減少，在飼料能量水平、蛋白質(zhì)水平、氮平衡水平以及季節(jié)等非營養(yǎng)性因素的綜合影響下，總體體現(xiàn)為極低值。季節(jié)溫度會對奶牛體細胞評分產(chǎn)生不可忽視的影響，本試驗中體細胞評分在夏、秋季最高，在冬、春季最低，原因可能是夏秋季節(jié)高溫高濕，病原菌大量繁殖，且奶牛受熱應激影響使機體免疫機能受到影響，因此導致患乳房炎概率增加，從而使乳中體細胞數(shù)升高、體細胞評分增加。本研究結果顯示，秋季牛乳丙酮含量最高，與劉德義研究中發(fā)現(xiàn)的奶牛9 月酮病發(fā)病率最高的結果相一致。這可能是由于高溫導致奶牛應激，進而導致糖代謝、脂代謝等其他代謝紊亂，致使酮體大量增加，從而導致酮病發(fā)生。

3.2 不同牧場規(guī)模對奶牛乳品質(zhì)相關指標的影響 不同牧場規(guī)模會對奶牛各項DHI 指標產(chǎn)生顯著影響。本研究中，1 號牧場作為小型牧場，乳品質(zhì)相關指標都顯著高于其他牧場，但體細胞評分相對較高，這可能是由于小型牧場更加注重奶牛的飼喂和牛乳品質(zhì)，但在飼料搭配、控制環(huán)境衛(wèi)生和保持奶牛健康等方面相對薄弱，因此病原菌入侵奶牛乳腺組織的幾率較高，1 號牧場的體細胞評分相對較高。1 號牧場的尿素氮含量為17.35 mg/dL，顯著低于其他牧場，丙酮含量則最高，為0.19 mmol/L，這進一步驗證了1 號牧場存在飼料總蛋白吸收較低，日糧中的粗蛋白質(zhì)或營養(yǎng)物質(zhì)供給不平衡的問題。此外，1 號牧場奶牛丙酮含量較高，相關研究表明，血酮和乳酮相關系數(shù)為0.96，乳中丙酮含量較高，血酮含量可能較高，而血酮含量是用于檢測酮病的主要指標之一，說明1 號牧場牛只患酮病的幾率較高。4 號牧場作為大型牧場，其乳品質(zhì)相關指標大都顯著低于其他牧場，體細胞評分極顯著低于其他牧場，這可能是大型牧場具有較高的管理水平，基礎設施完善，飼喂環(huán)境和衛(wèi)生管理較科學；但大型牧場存在尿素氮含量偏高，乳品質(zhì)相對較低的問題，這可能是由于大型牧場大規(guī)模飼養(yǎng)，飼喂較多精料，飼料配方不夠均衡導致的。2 號牧場和3號牧場在飼養(yǎng)規(guī)模上都可劃分為中型牧場，但由于養(yǎng)殖規(guī)模以及牧場管理的不同，二者間各項指標也有一定顯著差異，2 號牧場在控制奶牛疾病，維持奶牛健康上優(yōu)于3 號牧場，但在乳品質(zhì)方面略有不足，3 號牧場乳品質(zhì)相對較高，但體細胞評分和丙酮含量達到4個牧場的最大值。兩個牧場的實際情況一定程度上反映了中型牧場在整個飼養(yǎng)管理上相對優(yōu)于其他規(guī)模牧場，但相對于大型牧場在基礎設備或管理人員安排上有所不足。

3.3 不同季節(jié)下不同規(guī)模牧場對荷斯坦奶牛乳品質(zhì)相關指標的影響 在不同季節(jié)下，不同規(guī)模牧場的牛乳品質(zhì)相關指標也體現(xiàn)了差異，但呈現(xiàn)一定規(guī)律的顯著變化。1 號牧場的全乳固體、乳糖、乳脂、非脂乳固體和粗蛋白質(zhì)總含量在各個季節(jié)都相對高于其他牧場，但在夏季，指標含量表現(xiàn)不穩(wěn)定，表現(xiàn)大幅度下降，這反映小型牧場雖有精細化管理但基礎設施不完善，受夏季熱應激等環(huán)境變化影響較大，生產(chǎn)效能不穩(wěn)定的真實情況。相對于1 號牧場，其余3個牧場的各項指標隨季節(jié)氣候變化的趨勢都相對平穩(wěn)。4 號牧場在炎熱的夏秋季節(jié)，體細胞評分、乳糖和乳脂等指標未發(fā)生大幅度波動，且體細胞數(shù)在各季節(jié)顯著小于其他牧場，這表明大型牧場有通過人工調(diào)控和先進設備保持奶牛最適生產(chǎn)環(huán)境的能力。3 號牧場各項指標的季節(jié)趨勢變化與2 號和4 號牧場趨于一致，但粗蛋白率在冬季出現(xiàn)明顯的下降，尿素氮含量也明顯上升，二者體現(xiàn)了一定的相關性，這可能是冬季3 號牧場更換日糧或改變奶牛飼養(yǎng)環(huán)境導致。

3.4 荷斯坦牛乳品質(zhì)各項指標相關性分析 本研究結果表明，體細胞評分在一定程度上影響了乳成分相關指標含量，其中，體細胞評分與乳糖含量呈現(xiàn)極顯著負相關，這與趙番番等研究結果一致。體細胞評分高，乳糖率極顯著降低，原因可能是奶牛乳腺感染導致乳腺炎，從而造成奶牛食欲不振，攝入的乳糖含量較低，營養(yǎng)水平不足，以至乳糖合成量不夠，也可能是體細胞評分高的奶牛易患有乳腺炎，乳腺組織中的毛細血管破裂，血液中的無機鹽和離子等成分進入牛乳，降低牛奶的滲透壓，影響乳糖向牛奶中分泌，從而導致牛奶中乳糖含量降低。電導率反映體細胞數(shù)，電導率與奶牛體細胞評分結果具有很大相關性，電導率一定程度上反映了乳房炎的發(fā)生概率，這與本研究中電導率與體細胞評分成極顯著正相關，電導率和乳糖負相關系數(shù)最高的結果一致。

4 結 論

荷斯坦奶牛乳品質(zhì)相關指標受諸多因素影響，各個因素之間還有可能相互影響，產(chǎn)生疊加效應，在不同季節(jié)下，不同規(guī)模牧場的牛乳品質(zhì)相關指標呈現(xiàn)一定規(guī)律性的變化。本試驗中，小型牧場的乳品質(zhì)優(yōu)于中型和大型牧場，但受季節(jié)因素影響極顯著，大型牧場的乳品質(zhì)在不同季節(jié)因素下保持穩(wěn)定，中型牧場的乳品質(zhì)受季節(jié)因素影響較小，但其乳品質(zhì)相對不穩(wěn)定，結果為改善不同規(guī)模牧場在不同季節(jié)下的生產(chǎn)管理水平提供一定的理論支撐。