荷斯坦牛泌乳速度指標(biāo)影響因素分析

紀(jì)皓楠，高 清，常 瑤，張海亮，吳宏軍，柴 河，俞 英，王雅春

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物遺傳育種與繁殖(家畜)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，畜禽育種國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.呼倫貝爾農(nóng)墾謝爾塔拉農(nóng)牧場(chǎng)有限公司第三牧場(chǎng)，海拉爾 021012)

近年來，中國(guó)奶業(yè)迅速發(fā)展，奶牛場(chǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)械化和自動(dòng)化水平日益提高，自動(dòng)擠奶系統(tǒng)逐漸普及，可實(shí)現(xiàn)對(duì)擠奶過程的全程監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)了更多高精度的測(cè)量指標(biāo)可用于描述奶牛擠奶的過程。在眾多泌乳參數(shù)中，泌乳速度是近30年來評(píng)定奶牛綜合性能的重要指標(biāo)之一。泌乳速度既影響勞動(dòng)效率和生產(chǎn)成本，又與乳房健康有關(guān)[1-3]；在加拿大、美國(guó)和丹麥等國(guó)家的奶牛育種體系中已經(jīng)將泌乳速度性狀納入了選擇指數(shù)[4]。

泌乳速度指標(biāo)有很多，研究中較為常見的指標(biāo)有班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量及其占比、擠奶時(shí)間、平均流速和最高流速等。研究表明，泌乳速度指標(biāo)受胎次、泌乳階段等奶牛生理因素及季節(jié)、氣溫等環(huán)境因素的廣泛影響。如Ahn等[5]研究發(fā)現(xiàn)，隨著泌乳階段的變化，班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量和擠奶時(shí)間總體上呈先上升后下降趨勢(shì)，泌乳階段對(duì)最高流速也有顯著影響；Cho等[6]在韓國(guó)奶牛群體中發(fā)現(xiàn)，秋、冬季的擠奶時(shí)間比春、夏季更長(zhǎng)，夏季的平均流速和最高流速顯著高于其他季節(jié)；Kuczaj等[7]在波蘭牛群中發(fā)現(xiàn)，春、夏季比秋、冬季的平均流速更快，且班次產(chǎn)奶量更高，不同擠奶班次的班次產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、平均流速和最高流速也存在顯著差異；此外，Wieland等[8-9]還發(fā)現(xiàn)不同擠奶班次對(duì)前兩分鐘產(chǎn)奶量有顯著影響。在國(guó)外牛群中，針對(duì)前兩分鐘產(chǎn)奶量占比指標(biāo)的相關(guān)研究較少，并且在各項(xiàng)泌乳速度指標(biāo)的影響因素分析中，奶牛的初產(chǎn)月齡這一重要因素尚未被考慮。

在國(guó)內(nèi)，圍繞奶牛泌乳速度的研究較少，已發(fā)表研究的樣本量一般較小，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的借鑒意義有限。如王力生等[10]利用197頭奶牛的數(shù)據(jù)，計(jì)算了擠奶前兩分鐘的平均流速與乳房性狀之間的相關(guān)關(guān)系；顧亞平等[11]利用221頭奶牛的數(shù)據(jù)，計(jì)算了平均流速、最高流速與班次產(chǎn)奶量之間的表型相關(guān)，比較了父本、胎次、泌乳階段和乳房形狀對(duì)平均流速和最高流速的影響；郭卓元等[12-13]利用166頭奶牛的數(shù)據(jù)，分析了胎次、泌乳階段和乳房形態(tài)對(duì)奶牛泌乳速度的影響，估計(jì)了遺傳力及其與班次產(chǎn)奶量、305 d產(chǎn)奶量和擠奶時(shí)間的表型相關(guān)。綜上所述，在中國(guó)奶牛群體中，尚無研究利用大規(guī)模數(shù)據(jù)分析泌乳速度指標(biāo)的群體規(guī)律及影響因素。

因此，本研究收集了規(guī)?；翀?chǎng)的擠奶明細(xì)記錄，旨在揭示泌乳速度指標(biāo)的群體特征，并分析季節(jié)、胎次、泌乳階段、初產(chǎn)月齡和擠奶班次等因素對(duì)班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比、平均流速和最高流速等指標(biāo)的影響，以期為中國(guó)規(guī)?；翀?chǎng)的奶廳管理及奶牛泌乳速度的遺傳分析提供有用信息。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來自于北方地區(qū)某規(guī)?；膛?chǎng)，該牧場(chǎng)采用利拉伐重型轉(zhuǎn)盤式擠奶系統(tǒng)(PR3100HD)進(jìn)行擠奶，以6 h為間隔每天擠奶4次，飼養(yǎng)的奶牛均為純種荷斯坦牛，采用全混合飼糧進(jìn)行飼喂，牛群存欄在10 000頭左右。本研究于2017年12月至2018年11月，收集了該牧場(chǎng)8 757頭泌乳母牛每月1、11和21日的擠奶明細(xì)記錄共計(jì)906 748條數(shù)據(jù)，擠奶明細(xì)中包含每頭奶牛每次擠奶的前兩分鐘產(chǎn)奶量、班次總產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間和最高流速。此外，試驗(yàn)?zāi)膛５某錾掌诤透魈ゴ萎a(chǎn)犢日期記錄由試驗(yàn)?zāi)翀?chǎng)提供。

1.2 數(shù)據(jù)整理

根據(jù)擠奶明細(xì)中提供的班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間和最高流速，計(jì)算了前兩分鐘產(chǎn)奶量占比及平均流速。本研究共分析了班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比、平均流速和最高流速6個(gè)泌乳速度指標(biāo)，各指標(biāo)定義及其縮寫見表1。

表1 泌乳速度相關(guān)指標(biāo)定義

剔除重復(fù)套杯和手動(dòng)脫杯的特殊記錄、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比>100%、班次產(chǎn)奶量及流量峰值為0的不合理記錄及擠奶時(shí)間、班次產(chǎn)奶量缺失的不完整記錄后，使用四分位法對(duì)上述6個(gè)泌乳速度指標(biāo)分別進(jìn)行異常值剔除。根據(jù)個(gè)體出生日期和產(chǎn)犢日期記錄，處理得到每頭試驗(yàn)牛的初產(chǎn)月齡、泌乳天數(shù)和胎次，同時(shí)刪除泌乳天數(shù)超過330 d的數(shù)據(jù)。最終共保留了7 811頭奶牛的546 158條擠奶明細(xì)數(shù)據(jù)。

本研究中，根據(jù)氣候特征，將測(cè)定季節(jié)劃分為4個(gè)水平，分別為冬季(12月至次年2月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)；由于4胎以上的試驗(yàn)牛較少，將胎次劃分為4個(gè)水平，分別為1胎、2胎、3胎、4胎及以上；將泌乳階段劃分為4個(gè)水平，分別為0—44 d(階段Ⅰ)、45—99 d(階段Ⅱ)、100—199 d(階段Ⅲ)、200—330 d(階段Ⅳ)；由于初產(chǎn)月齡在23月齡以下、26月齡以上的試驗(yàn)牛較少，將初產(chǎn)月齡劃分5個(gè)水平，分別為23月齡以下、23、24、25～26、26月齡以上；將擠奶班次按照擠奶時(shí)段劃分4個(gè)水平，分別為班次1(00:00—06:00)、班次2(06:00—12:00)、班次3(12:00—18:00)和班次4(18:00—24:00)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 21.0軟件中的相關(guān)性過程分析班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比、平均流速和最高流速等指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)。采用SAS 9.2的GLM過程分析測(cè)定月份、胎次、泌乳階段、初產(chǎn)月齡和擠奶班次對(duì)上述泌乳速度指標(biāo)的影響，采用Bonferronit檢驗(yàn)方法進(jìn)行多重比較，P<0.05表示差異顯著，分析模型如下：

Yijklmn=μ+Si+Pj+Dk+Ll+Tm+εijklmn

式中，Yijklmn為泌乳速度指標(biāo)的觀察值；μ為總體平均值；Si為測(cè)定季節(jié)效應(yīng)；Pj為胎次效應(yīng)；Dk為泌乳階段效應(yīng)；Ll為初產(chǎn)月齡效應(yīng)；Tm為擠奶班次效應(yīng)；εijklmn為隨機(jī)殘差。

2 結(jié) 果

2.1 泌乳速度相關(guān)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)

本研究對(duì)7 811頭荷斯坦牛班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比、平均流速和最高流速進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。由表2可知，該牧場(chǎng)奶牛的班次產(chǎn)奶量、平均流速、前兩分鐘產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比、擠奶時(shí)間和最高流量均值分別為10.32 kg、2.55 kg/min、5.33 kg、53.60%、4.07 min和4.08 kg/min。各泌乳速度指標(biāo)的變異系數(shù)在21.87%～35.46%之間，泌乳速度相關(guān)指標(biāo)的離散程度均較大。由圖1可知，除前兩分鐘產(chǎn)奶量占比之外，其余5項(xiàng)指標(biāo)的頻率分布直方圖均基本呈對(duì)稱分布。

表2 荷斯坦牛泌乳速度相關(guān)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)

A，班次產(chǎn)奶量；B，前兩分鐘產(chǎn)奶量；C，擠奶時(shí)間；D，前兩分鐘產(chǎn)奶量占比；E，平均流速；F，最高流速

2.2 各泌乳速度相關(guān)指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系

由圖2可知，班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、前兩分鐘產(chǎn)奶量占比、平均流速和最高流速等指標(biāo)兩兩之間均存在極顯著的相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。泌乳速度指標(biāo)(平均流速和最高流速)與產(chǎn)奶量指標(biāo)(班次產(chǎn)奶量和前兩分鐘產(chǎn)奶量)之間的相關(guān)系數(shù)較高，且均為正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)在0.60～0.89；泌乳速度指標(biāo)與擠奶時(shí)間之間的相關(guān)系數(shù)較低，且均為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在-0.15～-0.12；泌乳速度指標(biāo)與前兩分鐘產(chǎn)奶量占比之間的相關(guān)中等，且均為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在0.22～0.29。擠奶時(shí)間和班次產(chǎn)奶量間相關(guān)較高，相關(guān)系數(shù)為0.55；擠奶時(shí)間和泌乳速度、前兩分鐘產(chǎn)奶量及占比之間均為負(fù)相關(guān)，擠奶時(shí)間和前兩分鐘產(chǎn)奶量之間存在較高的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.84。

**，極顯著相關(guān)(P<0.01)

2.3 各因素對(duì)荷斯坦牛泌乳速度相關(guān)指標(biāo)的影響

由表3可知，測(cè)定季節(jié)、胎次、泌乳階段、初產(chǎn)月齡和擠奶班次對(duì)荷斯坦牛泌乳速度相關(guān)指標(biāo)均有極顯著影響。

表3 各因素對(duì)荷斯坦牛泌乳速度指標(biāo)的影響

2.3.1 班次產(chǎn)奶量 不同季節(jié)之間，夏、秋季的荷斯坦牛班次產(chǎn)奶量顯著低于春、冬季(P<0.05)；隨著胎次的增加，班次產(chǎn)奶量總體上呈逐漸上升趨勢(shì)，3胎以后不再增加，1胎牛顯著低于3胎、4胎及以上(P<0.05)；隨著泌乳階段的推移，班次產(chǎn)奶量呈先升高后降低的趨勢(shì)，在第Ⅱ階段達(dá)到最高且顯著高于其他階段(P<0.05)；初產(chǎn)月齡為23月齡時(shí)，班次產(chǎn)奶量表現(xiàn)最好，<23月齡時(shí)表現(xiàn)最差；不同擠奶班次之間，夜間擠奶的班次產(chǎn)奶量(班次1和4)顯著高于白天(班次2和3)(P<0.05)，擠奶班次為0:00—6:00時(shí)最高，且顯著高于其他班次(P<0.05)。

2.3.2 前兩分鐘產(chǎn)奶量 不同季節(jié)之間，荷斯坦牛夏季的前兩分鐘產(chǎn)奶量顯著高于冬季(P<0.05)；隨著胎次的增加，前兩分鐘產(chǎn)奶量總體上呈上升趨勢(shì)，3胎以后不再增加，1胎牛顯著低于其他胎次(P<0.05)；隨著泌乳階段推移，前兩分鐘產(chǎn)奶量也呈先升高后降低的趨勢(shì)，在第Ⅱ階段達(dá)到最高，且顯著高于其他階段(P<0.05)；隨著初產(chǎn)月齡的增加，前兩分鐘產(chǎn)奶量總體上呈下降趨勢(shì)，23月齡以下的前兩分鐘產(chǎn)奶量顯著高于其他月齡(P<0.05)；不同擠奶班次之間，擠奶班次1的前兩分鐘產(chǎn)奶量顯著高于其他班次(P<0.05)。

2.3.3 擠奶時(shí)間 不同季節(jié)之間，夏、秋季擠奶時(shí)間顯著短于春、冬季(P<0.05)；不同胎次之間，1胎牛擠奶時(shí)間顯著小于其他胎次(P<0.05)；隨著泌乳階段的推移，擠奶時(shí)間呈先延長(zhǎng)后逐漸縮短的趨勢(shì)，在第Ⅱ階段達(dá)到最長(zhǎng)且顯著高于其他階段(P<0.05)；隨著初產(chǎn)月齡的增加，擠奶時(shí)間總體上呈逐漸延長(zhǎng)的趨勢(shì)；不同擠奶班次之間，夜間(班次1和 4)的擠奶時(shí)間顯著大于白天(班次2、3)(P<0.05)，班次1的擠奶時(shí)間最長(zhǎng)且顯著大于其他班次(P<0.05)。

2.3.4 前兩分鐘產(chǎn)奶量占比 不同季節(jié)之間前兩分鐘產(chǎn)奶量占比差異均顯著(P<0.05),其中夏季顯著高于冬季(P<0.05)；不同胎次之間，1胎牛前兩分鐘產(chǎn)奶量占比顯著高于其他胎次(P<0.05)；隨著泌乳階段的推移，前兩分鐘產(chǎn)奶量占比呈先下降后逐漸升高的趨勢(shì)，在第Ⅱ階段達(dá)到最低，且顯著低于其他階段(P<0.05)；隨著初產(chǎn)月齡的增加，前兩分鐘產(chǎn)奶量占比總體上呈逐漸降低的趨勢(shì)；不同擠奶班次之間，夜間(班次1和4)的前兩分鐘產(chǎn)奶量占比顯著低于白天(班次2和3)(P<0.05)，班次4最低，且顯著低于其他班次(P<0.05)。

2.3.5 平均流速 不同季節(jié)之間，夏季平均流速顯著高于冬季(P<0.05)；不同胎次之間，1胎牛平均流速顯著低于其他胎次(P<0.05)；隨著泌乳階段的推移，平均流速呈先升高后降低的趨勢(shì)，在第Ⅱ階段達(dá)到最高，且顯著高于其他階段(P<0.05)；隨著初產(chǎn)月齡的增加,平均流速總體上呈逐漸降低的趨勢(shì)；不同擠奶班次之間，擠奶班次1的前兩分鐘產(chǎn)奶量顯著高于其他班次(P<0.05)。

2.3.6 最高流速 不同季節(jié)之間，夏、秋季最高流速顯著高于春、冬季(P<0.05)；不同胎次之間，1胎奶牛最高流速顯著低于其他胎次(P<0.05)；隨著泌乳階段的推移,最高流速呈先升高后降低的趨勢(shì)，在第Ⅱ階段達(dá)到最高，且顯著高于其他階段(P<0.05)；隨著初產(chǎn)月齡的增加,最高流速總體上呈逐漸降低的趨勢(shì)；不同擠奶班次之間，擠奶班次1的前兩分鐘產(chǎn)奶量顯著高于其他班次(P<0.05)。

3 討 論

Dechow等[14]發(fā)現(xiàn)在美國(guó)荷斯坦牛群中，班次產(chǎn)奶量平均為13.49 kg，擠奶時(shí)間平均為7.23 min，平均流速均值為1.93 kg/min。Kuczaj等[7]發(fā)現(xiàn)在波蘭荷斯坦牛群中，班次產(chǎn)奶量平均為10.37 kg，擠奶時(shí)間平均為3.97 min，平均流速均值為2.86 kg/min。本研究中，試驗(yàn)群體班次產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間和平均流速的平均值分別為10.32 kg、4.07 min和2.55 kg/min。本研究群體每日擠奶4次，其班次產(chǎn)奶量與上述研究相近，而擠奶時(shí)間和平均流速與上述研究存在差異；這可能與不同牛場(chǎng)的擠奶間隔[15]、擠奶機(jī)參數(shù)設(shè)置[16-17]和擠奶前處理方法[18]等因素有關(guān)，同時(shí)本研究群體的產(chǎn)奶量水平高于上述研究群體。

泌乳速度指標(biāo)間相關(guān)性分析表明，平均流速、最高流速與班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量呈中等或強(qiáng)正相關(guān)，與擠奶時(shí)間呈極弱的負(fù)相關(guān)，與前兩分鐘產(chǎn)奶量占比呈極弱的正相關(guān)；郭卓元[13]研究發(fā)現(xiàn)，平均流速、最高流速與班次產(chǎn)奶量呈中等或強(qiáng)的正相關(guān)，與擠奶時(shí)間呈弱的負(fù)相關(guān)；Dechow等[14]研究表明，平均流速與班次產(chǎn)奶量呈正相關(guān)，與擠奶時(shí)間呈負(fù)相關(guān)；試驗(yàn)群體的遺傳背景和數(shù)據(jù)量差異可能導(dǎo)致不同研究獲得不同的結(jié)果。

本研究結(jié)果顯示，季節(jié)和擠奶班次兩項(xiàng)環(huán)境因素對(duì)泌乳速度指標(biāo)有極顯著影響。與春季和冬季相比，夏、秋兩季的班次產(chǎn)奶量明顯更低，總擠奶時(shí)間也更短，前兩分鐘產(chǎn)奶量和前兩分鐘產(chǎn)奶量占比更高，平均流速和最高流速更高，這與Cho等[6]關(guān)于荷斯坦牛班次產(chǎn)奶量、平均流速和最高流速的研究結(jié)果類似；在韓國(guó)奶牛群體中，春季和夏季的班次產(chǎn)奶量更低，平均流速和最高流速更高。在溫度較高的季節(jié)，受熱應(yīng)激影響，奶牛的產(chǎn)奶量較低，故班次產(chǎn)奶量和擠奶時(shí)間相應(yīng)縮短[19]，同時(shí)考慮高溫引起乳房肌肉松弛導(dǎo)致流速加快[6]。然而，在波蘭牛群中，季節(jié)對(duì)擠奶時(shí)間無顯著影響，春、夏季比秋、冬季的班次產(chǎn)奶量更高[7]。不同地區(qū)的氣候和溫濕度環(huán)境存在差異，可能造成季節(jié)因素對(duì)泌乳速度指標(biāo)有不同的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，夜間的班次產(chǎn)奶量、擠奶時(shí)間、擠奶速度均顯著高于白天，而前兩分鐘產(chǎn)奶量占比則表現(xiàn)出相反趨勢(shì)。在規(guī)?；翀?chǎng)中，工作人員的生產(chǎn)活動(dòng)集中發(fā)生在白天，這些生產(chǎn)活動(dòng)可能對(duì)奶牛造成一定程度的干擾和應(yīng)激。

奶牛胎次、泌乳階段和初產(chǎn)月齡等生理因素對(duì)泌乳速度指標(biāo)有極顯著影響。對(duì)于產(chǎn)奶量，隨著胎次變化，班次產(chǎn)奶量和前兩分鐘產(chǎn)奶量有先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，3胎時(shí)達(dá)到峰值[20-21]；隨著泌乳階段的推移，班次產(chǎn)奶量和前兩分鐘產(chǎn)奶量有先上升后下降的趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在45～99 d[22-23]；隨初產(chǎn)月齡的增加，前兩分鐘產(chǎn)奶量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[24]，胎次和泌乳階段對(duì)班次產(chǎn)奶量、前兩分鐘產(chǎn)奶量的影響與其對(duì)奶牛日產(chǎn)奶量的影響相似。本研究中，胎次對(duì)泌乳速度指標(biāo)的影響與顧亞平[11]、Ahn等[5]研究結(jié)果一致。此外，有研究認(rèn)為，奶牛的平均流速隨胎次增加呈先下降后上升的趨勢(shì)[5,7,25]。值得注意的是，雖然上述研究之間產(chǎn)奶量和泌乳速度指標(biāo)的變化趨勢(shì)不同，但在相同群體內(nèi)泌乳速度指標(biāo)的整體變化趨勢(shì)均與產(chǎn)奶量指標(biāo)一致。此外，不同于泌乳速度指標(biāo)，擠奶時(shí)間在3胎時(shí)尚未達(dá)到峰值，3胎牛的擠奶時(shí)間顯著低于2胎和4胎及以上奶牛。本研究為奶牛泌乳速度性狀的研究和選育積累了經(jīng)驗(yàn)，也為規(guī)模化奶牛場(chǎng)的奶廳管理提供了有用信息。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)荷斯坦牛泌乳速度指標(biāo)的變異較大(變異系數(shù)約為30%)，泌乳速度指標(biāo)兩兩之間存在極顯著的相關(guān)關(guān)系；測(cè)定季節(jié)、胎次、泌乳階段、初產(chǎn)月齡和擠奶班次對(duì)泌乳速度指標(biāo)有極顯著影響，泌乳速度對(duì)奶牛的生理及其所處環(huán)境的變化較為敏感，在建模分析中應(yīng)予以考慮。