荷斯坦牛泌乳前期體況評分及其對泌乳性能和離群壽命的影響

周福振，周 部，代 旭，王海洋，郭夢玲，梁 艷，楊章平，毛永江

(揚州大學動物科學與技術學院，揚州 225009)

奶牛體況評分(body condition score, BCS)是通過觀察奶牛后軀脂肪沉積程度從而對奶牛整體胖瘦進行評價的一種評分體系，間接指示奶牛能量平衡狀態(tài)。BCS不僅對奶牛本身的營養(yǎng)狀況進行分級，也反映了牧場的營養(yǎng)管理水平和牛群福利，對于適時調整奶牛營養(yǎng)配方至關重要。奶牛泌乳初期產奶量上升，當能量攝入不能滿足泌乳的需要時，體內脂肪和鈣等被動員用于產奶，產生能量負平衡。能量負平衡導致奶牛BCS下降，如果變化較大還會引起機體免疫力下降、營養(yǎng)代謝疾病等。影響奶牛泌乳前期BCS的因素很多，如胎次、產奶量和產犢季節(jié)等，泌乳前期奶牛理想的BCS為2.50～3.00。研究表明，奶牛泌乳前期BCS及其變化對產奶量、乳成分及離群壽命等均有顯著影響，Roche等研究表明，BCS的變化可以指示牛體產后恢復情況；Pedron等、Singh和Bhakat發(fā)現(xiàn)，荷斯坦牛過高的BCS會導致較低的產奶量和較差的乳品質。奶牛產犢時，牛只過肥可能會導致泌乳前期體況急劇下降。有研究表明，產后BCS損失較大的牛只患產后癱瘓、酮病、脂肪肝、子宮炎、消化疾病和乳腺炎的風險顯著增加，且泌乳前期BCS的變化與體細胞評分和體細胞數(somatic cell count，SCC)呈負相關。因此，關注奶牛泌乳前期BCS及其變化對生產實踐具有重要意義。

目前，國內關于奶牛BCS及其變化對泌乳性能和離群壽命影響的研究主要集中于干奶期，泌乳前期研究較少。因此，本研究收集江蘇省某大型牛場2018年1月至2020年12月荷斯坦牛泌乳前期BCS、生產性能測定數據(dairy herd improvement，DHI)及淘汰記錄進行分析，以期為改善奶牛泌乳性能和減少疾病發(fā)生提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

1.1.1 DHI記錄 本研究中，泌乳性能數據來源于江蘇省某大型牛場2018年1月至2020年12月共24 800頭荷斯坦牛的184 643條DHI記錄，主要信息包括牛只牛號、測定日期、泌乳天數、胎次、產犢日期、產奶量、乳脂率、乳蛋白率、體細胞評分和尿素氮等。

1.1.2 BCS評定及記錄 BCS由兩位專業(yè)的牛場人員進行評估，評估參照Edmonson等、Ferguson等的5分制評分標準：1分代表極瘦，5分代表極胖，每0.25為一個增減量。每個月按20%的比例對牛群進行至少一次集中評估，并記錄牛號和泌乳天數。共有18 271頭牛參與評估，評估記錄共計53 984條。

1.1.3 離群壽命及淘汰原因記錄 奶牛疾病由牛場專業(yè)獸醫(yī)人員進行診斷治療，離群時進行詳細記錄，主要信息包括牛號、離群胎次、出生日期、離群日期、離群前最后一次產犢日期、離群原因，共有5 126頭牛只離群信息。

1.2 數據整理

將DHI原始數據導入Excel，保留泌乳天數為5～100 d的DHI數據以限定為泌乳前期，并將BCS按評定日期與DHI測定日期對應匹配。為保證數據的整齊性和分析的準確性，按如下標準對數據進行剔除：1) 5胎以上的記錄；2) 測定日產奶量不處于2～80 kg的記錄；3) BCS缺失的記錄。經整理得到數據集1，共7 811頭荷斯坦牛18 907條DHI數據，用于分析荷斯坦牛泌乳前期BCS的影響因素及其對測定日產奶量(milk yield, MY)、乳脂率(milk fat percentage, MF)、乳蛋白率(milk protein percentage, MP)、體細胞評分(somatic cell score, SCS)、乳尿素氮(milk urea nitrogen, MUN)、高峰奶量(peak milk quantity, PM)和高峰日(peak day, PD)的影響，所有具有BCS記錄的牛只所匹配的泌乳性能觀察值來自整個泌乳前期的DHI測定。根據奶牛泌乳和生理規(guī)律將泌乳前期劃分為3個階段：5～30 d(D)、31～60 d(D)、61～100 d(D)；母牛胎次1～5胎各為一個水平；根據江蘇地方氣候特點將全年分為春(3～5月)、夏(6～8月)、秋(9～11月)、冬(12月～次年2月)4個季節(jié)；根據數據分布及相關文獻將BCS分為5組：≤2.5、2.75、3.00、3.25、≥3.50。

在數據集1的基礎上篩選出同時在任意兩個階段均有BCS記錄的牛只數據，并對兩個階段BCS進行差值計算并分組。不同階段的組合及計算方法為：DBCS-DBCS、DBCS-DBCS、DBCS-DBCS，正值則為“升高”組，負值為“降低”組，0為“不變”組。經整理形成數據集2，共1 967頭荷斯坦牛4 653條DHI數據，用于分析荷斯坦牛任意兩個泌乳階段BCS的變化及其對泌乳性能的影響。

根據相關文獻將奶牛離群原因分為代謝疾病(產后癱瘓、酮病等)、繁殖疾病(子宮炎、屢配不孕等)、呼吸疾病(肺炎等)、乳房疾病(乳房炎等)、消化疾病(腸炎等)、肢蹄疾病(蹄病等)、低產淘汰(產奶量低下)和其它(機械性損傷等)。在數據集1的基礎上，對于離群牛只進行統(tǒng)計，限定所有離群牛只離群時間與BCS評定時間為同一胎次，經整理形成數據集3，離群牛只共計880頭，用于分析泌乳前期BCS對離群壽命的影響。

1.3 統(tǒng)計分析

1.3.1 泌乳前期BCS影響因素分析 供試數據錄入Excel后進行篩選剔除，得到數據集1。使用SPSS(Ver.26)多因素方差分析模型分析荷斯坦牛泌乳天數、胎次和產犢季節(jié)對泌乳前期BCS的影響，模型如下：

=++++(×)+
(×)+

(模型1)

其中，為奶牛泌乳前期BCS的觀察值，為總體均值，為泌乳天數的固定效應，為胎次的固定效應，為產犢季節(jié)的固定效應，(×)為泌乳天數和胎次交互作用的固定效應，(×)為泌乳天數和產犢季節(jié)交互作用的固定效應，為隨機殘差。

1.3.2 泌乳性能影響因素分析 基于數據集1，使用模型2分析荷斯坦牛泌乳前期BCS、泌乳天數、胎次和產犢季節(jié)對泌乳性能的影響，模型如下：

=+++++(×)+
(×)+(×)+

(模型2)

其中，為荷斯坦牛泌乳前期泌乳性能的觀察值，為泌乳前期BCS的固定效應，(×)為泌乳天數和BCS交互作用的固定效應，(×)為胎次和BCS交互作用的固定效應，(×)為產犢季節(jié)和BCS交互作用的固定效應，為隨機殘差。其它說明同模型1。

基于數據集2，使用模型3分析泌乳前期BCS變化對泌乳性能的影響，模型如下：

=++++

(模型3)

其中，為荷斯坦牛泌乳性能的觀察值，為BCS變化的固定效應。其它說明同模型1。

1.3.3 離群壽命和生存分析 基于數據集3，使用模型4分析荷斯坦牛泌乳前期BCS對離群胎次和淘汰月齡的影響，模型如下：

=+++

(模型4)

其中，為荷斯坦牛離群胎次和淘汰月齡的觀察值，為隨機殘差。其它說明同模型2。

對離群時不同BCS、胎次、產犢季節(jié)的離群原因分布進行卡方檢驗?；贑OX模型計算存活率，即生存時間到達某一月齡在該月齡的存活率，利用SPSS(Ver.26)進行生存曲線繪制。

1.3.4 相關分析 基于數據集1，泌乳前期BCS與泌乳性能指標的相關性使用SPSS(Ver.26)中Pearson相關系數進行分析，使用Graph Pad Prism(Ver.8)繪制相關圖。本研究中以<0.05為差異顯著，<0.01為差異極顯著，同因素不同水平間多重比較采用Duncan’s法。

2 結 果

2.1 荷斯坦牛泌乳前期BCS影響因素分析

表1為各胎次荷斯坦牛泌乳前期BCS的描述性統(tǒng)計，全群BCS均值為(2.95± 0.32)。由表2和圖1可知，泌乳天數、胎次和產犢季節(jié)對BCS有極顯著影響(<0.01)，其中1胎牛BCS極顯著高于其它胎次(<0.01)，5胎牛BCS極顯著低于其它胎次(<0.01)；全群D、D、DBCS均值隨泌乳天數增加呈顯著下降。泌乳天數與胎次和產犢季節(jié)的互作對泌乳前期BCS均有極顯著影響(<0.01)。

表1 荷斯坦牛不同胎次泌乳前期BCSTable 1 The BCS of Holstein cows in early lactation with different parity

表2 不同因素對荷斯坦牛泌乳前期BCS的影響Table 2 Effects of different factors on BCS in early lactation of Holstein cows

A.不同泌乳天數×胎次對BCS的影響； B.不同泌乳天數×產犢季節(jié)對BCS的影響A.Effect of interaction between days in milk and parity on BCS; B. Effect of interaction between days in milk and calving season on BCS圖1 荷斯坦牛不同因素對泌乳前期BCS的影響Fig.1 Effects of different factors on BCS in early lactation of Holstein cows

2.2 荷斯坦牛泌乳前期BCS對泌乳性能的影響

如表3所示，泌乳前期BCS對產奶量、乳脂率、乳蛋白率等性狀均有極顯著影響(<0.01)。產奶量和高峰奶量隨BCS增加呈極顯著下降(<0.01)，BCS大于等于3.50的牛只乳蛋白率最高，BCS小于等于2.50時SCS最低且高峰日最晚。圖2為泌乳前期不同階段BCS與泌乳性能各指標的相關系數，其中3個泌乳階段BCS與產奶量均呈極顯著負相關(<0.01)，與乳蛋白率呈極顯著正相關(<0.01)；D和DBCS與SCS呈極顯著正相關(<0.01)，DBCS與MUN呈極顯著負相關(<0.01)。如表4所示，泌乳階段為D時，BCS為2.75的牛只產奶量和乳脂率最高，且SCS最低。

圖2 荷斯坦牛不同泌乳天數BCS與泌乳前期泌乳性能相關性Fig.2 Correlation between BCS in different days in milk and lactation performances in early lactation of Holstein cows

表3 荷斯坦牛泌乳前期不同BCS對泌乳性能的影響Table 3 Effects of different BCS on lactation performances in early lactation of Holstein cows

不同胎次、產犢季節(jié)泌乳前期BCS對產奶量、乳蛋白率和高峰奶量均有極顯著影響(<0.01，圖3，圖4)。其中1～4胎牛隨BCS的增加產奶量呈極顯著下降(<0.01)。冬季產犢時BCS為2.75的牛只產奶量最高，其它產犢季節(jié)均為BCS小于等于2.50的牛只產奶量最高；1胎牛BCS小于等于2.50的牛只產奶量、乳脂率最高，BCS大于等于3.50的牛只乳蛋白率最高。2胎牛中BCS對SCS有極顯著影響(<0.01)。3～5胎牛BCS對乳蛋白率和高峰奶量均有極顯著影響(<0.01)。春、夏季產犢的奶牛BCS對乳脂率有極顯著影響(<0.01)，夏、冬季產犢的奶牛BCS對SCS有極顯著影響(<0.01)。

圖3 荷斯坦牛不同胎次與BCS的互作對泌乳前期泌乳性能的影響Fig.3 Effect of interaction between parity and BCS on lactation performances in early lactation of Holstein cows

圖4 荷斯坦牛不同產犢季節(jié)與BCS的互作對泌乳前期泌乳性能的影響Fig.4 Effect of interaction between calving season and BCS on lactation performances in early lactation of Holstein cows

2.3 荷斯坦牛3個泌乳階段BCS的變化及其對泌乳性能的影響

3個泌乳階段牛只BCS的變化及對泌乳性能的影響如表5所示，D至D牛只BCS呈降低趨勢，BCS的變化對SCS和高峰奶量均有顯著影響(<0.05)；BCS降低的牛只產奶量、SCS、MUN和高峰奶量最高，高峰日最遲；BCS增加的牛只乳脂率最高且體細胞分最低；BCS保持不變的牛只乳蛋白率最高。D至D牛只BCS呈降低趨勢，其變化對產奶量、SCS和高峰奶量均有極顯著影響(<0.01)；BCS降低的牛只SCS最高，但高峰日最遲，BCS升高的牛只MUN最高。D至D牛只BCS呈上升趨勢，其變化對SCS有顯著影響(<0.05)，BCS升高的牛只產奶量、MUN和高峰奶量最大，BCS降低的牛只乳脂率和SCS最高且高峰日最遲。

2.4 荷斯坦牛泌乳前期BCS對離群壽命的影響

由表6可知，泌乳前期BCS對離群胎次和淘汰月齡有極顯著影響(<0.01)，BCS為2.75的牛只離群胎次最高且淘汰月齡最大。X分析表明，2胎和4胎母牛、冬季產犢的母牛不同BCS離群分布有極顯著差異(<0.01)，3胎牛不同BCS離群分布有顯著差異(=12.033，<0.05)(圖5)。從表7可看出，泌乳前期BCS對總的離群發(fā)生率有極顯著影響(=31.198，<0.01)；對低產淘汰率有極顯著影響，當BCS大于等于2.75時，隨著BCS的增加母牛淘汰率顯著升高(=66.776，<0.01)，在BCS為3.50時母牛淘汰率最高(8.81%)；BCS對其它淘汰率有顯著影響(=9.614，=0.047)。BCS為2.75時乳房疾病淘汰率最高。生存分析表明，在不同時期BCS為2.75的牛只生存概率均高于其它牛只(圖6)。

A.不同胎次不同BCS淘汰分布的X2檢驗； B.不同產犢季節(jié)不同BCS淘汰分布的X2檢驗A. X2 test for the distributions of culling for the cows in different parity and BCS; B. X2 test for the distributions of culling for the cows in different calving season and BCS圖5 荷斯坦牛不同胎次與產犢季節(jié)淘汰分布及X2檢驗Fig.5 The distribution and X2 test of culling for the Holstein cows in different parity and calving season

圖6 荷斯坦牛不同BCS的生存曲線Fig.6 The survival curve of Holstein cows for different BCS

表6 荷斯坦牛泌乳前期不同BCS的離群胎次和淘汰月齡Table 6 The parity and age of culling for different BCS in the early lactation of Holstein cows

表7 荷斯坦牛泌乳前期不同BCS和淘汰原因在相同泌乳期內淘汰分布及X2檢驗Table 7 The distribution and X2 test of culling for the Holstein cows in different BCS and culling reasons in the same lactation

3 討 論

3.1 荷斯坦牛泌乳前期BCS影響因素分析

本研究中奶牛泌乳前期BCS均值在2.50以上，屬于理想體況。1胎牛最高，5胎牛最低，這可能是由于1胎牛剛進入泌乳期，青年牛時期儲存的體脂還未大量動用，體況評分最高；由于生理和泌乳機能尚未發(fā)育完全，一個泌乳期之后體內貯存能量被大量消耗，且2胎時產奶量上升，BCS下降到一個較低的程度，此后各項機能基本成熟且能量攝入可滿足產奶需求，BCS得以升高。4胎以后機體逐漸衰老，脂肪沉積減少，BCS再次降低。張潔等研究表明，胎次對BCS具有極顯著影響且5胎牛BCS最低，與本研究結果一致。本研究中，秋、冬季產犢的奶牛BCS顯著低于春、夏季，與Pryce等報道的產犢月份對BCS的影響基本一致，其原因可能是寒冷時奶牛除產奶外要消耗更多的能量越冬。相較于其它季節(jié)，夏季產犢時BCS下降更多，這可能是由于夏季熱應激對于新產牛的負面影響更大，同時牛對飼糧中干物質攝入量顯著下降，造成牛體損失更多的體脂。

3.2 荷斯坦牛泌乳前期BCS對泌乳性能的影響

本研究中，荷斯坦牛泌乳前期BCS對產奶量、乳脂率、乳蛋白率等均有顯著影響，且BCS與日產奶量呈極顯著負相關。前人發(fā)現(xiàn)，過量的體脂容易抑制采食量，較瘦的牛只更容易攝入新產期高能量日糧。由于奶牛從飼糧中獲取能量用于產奶的生物學效率遠高于通過分解體脂獲取能量，相較于較瘦的牛只，產犢時較肥的牛只單位采食量更低、采食高峰到來更晚，能量負平衡現(xiàn)象可能更加嚴重，產奶需求增加與攝入能量不足加劇了體脂減少，從而產奶量下降，這可能是高BCS牛只產奶量更低的原因。Garnsworthy和Topps、Zhao等、Agen?s等的研究結果均表明，泌乳前期低BCS的牛只產奶量要高于高BCS的牛只，與本研究結果一致。本研究中BCS與乳蛋白率呈極顯著正相關，與Stockdale的研究結果一致。本研究中BCS與乳脂率無顯著相關關系，但Dirksen等研究發(fā)現(xiàn)高BCS牛只乳脂率更高。本研究中，D奶牛BCS與體細胞評分呈極顯著正相關，這可能是由于產犢時較肥的牛只泌乳初期體重流失更為嚴重，能量損失較多導致機體免疫力降低，從而微生物入侵乳房對乳腺上皮細胞的危害加重，乳中體細胞數增多。Kamali等研究表明，較肥的奶牛乳房炎發(fā)病率明顯升高，這也可能是BCS較高的牛只產奶量較低的原因之一。蘇義童等研究表明，BCS與MUN呈極顯著負相關，與本研究結果一致，原因可能是低BCS的奶牛采食量較高，瘤胃內總氮含量較高從而MUN升高，而高BCS的奶牛一方面攝入氮總量低，另一方面可能由于牛體脂多，有充足的能量使瘤胃微生物保持較佳的活性，從而降低了乳中的MUN。Sharifi等研究也表明隨著BCS的升高MUN呈下降趨勢。

3.3 荷斯坦牛泌乳前期不同泌乳天數BCS的變化對泌乳性能的影響

本研究中D至DBCS呈下降趨勢，而D至DBCS呈上升趨勢。D與DBCS、D與DBCS、D與DBCS三組比較中BCS的變化均對SCS有顯著影響，BCS下降的牛只SCS均為最高值，這與Berry等研究結果一致。Curran等研究表明，奶牛泌乳早期隨著產奶量的增加，乳腺細胞處于低氧狀態(tài)，HIF-1α信號上調同時調節(jié)下游NF-κB表達量上升，炎癥反應增強；同時機體通過提高乳腺葡萄糖轉運蛋白1表達量以加快從血液中吸收葡萄糖進而合成乳糖，加劇乳腺細胞內自由基積累和乳腺細胞調亡，從而導致乳中體細胞數上升。本研究發(fā)現(xiàn)，奶牛泌乳D與DBCS變化對產奶量有極顯著影響，BCS保持不變的牛只產奶量最高，這表明牛只經歷體況下降后在采食高峰前后體況迅速恢復，負能量平衡時間短且泌乳性能優(yōu)異，對于遺傳育種選擇具有重要意義。泌乳D與D的牛只隨著BCS的增加，產奶量和尿素氮均呈上升趨勢，這可能與日糧結構中蛋白比例改變有關，同時隨著采食量增加，總蛋白攝入也增加，導致血液尿素氮增加進而增加了MUN。

3.4 荷斯坦牛泌乳前期BCS對離群壽命的影響

Garro等研究表明，BCS對牛只健康、離群時間均有顯著影響，而牛只健康和離群時間直接關系到生產性能和經濟效益。Blair發(fā)現(xiàn)，牛只離群胎次在3胎以后時經濟效益最佳。本研究中平均離群胎次為2.47胎，低于3胎，說明牛群淘汰時間太早，需加強牛群健康管理。本研究中，泌乳前期BCS為2.75的牛只離群胎次最大，BCS為3.50及以上的牛只淘汰月齡最小，這可能是由于BCS較高的牛只產奶量較低，造成低產淘汰的可能性較大。該牛場為大型現(xiàn)代化牧場，牛群選育水平高、強度大，因此許多低產牛只被淘汰出群。同時卡方檢驗也表明，泌乳前期BCS對低產淘汰的發(fā)生率有極顯著影響，BCS≥3.50的牛只因低產淘汰的比例最大。此外，Randall等研究表明，低BCS牛只患肢蹄病的風險更高，與本研究結果一致。因乳房類和消化道類疾病而淘汰的奶牛主要為泌乳前期BCS較低的牛只，這可能是由于低BCS的牛只采食量和產奶量均高于高BCS牛只，增加了消化道疾病和乳房疾病的患病風險，導致淘汰率較高。此外，牛場應加強冬季奶牛監(jiān)護，降低奶牛被動淘汰風險。

4 結 論

通過對江蘇某大型奶牛場荷斯坦牛泌乳前期BCS的影響因素及BCS對泌乳性能與離群壽命影響的分析，發(fā)現(xiàn)該牧場奶牛泌乳前期平均BCS為(2.95 ± 0.32)，泌乳天數、胎次和產犢季節(jié)對泌乳前期BCS均有極顯著影響，BCS對日產奶量、乳脂率、乳蛋白率等有極顯著影響，泌乳前期BCS與產奶量和高峰奶量呈極顯著負相關，與乳蛋白率呈極顯著正相關。泌乳前期BCS變化對SCS有顯著影響，BCS下降的牛只SCS較高，BCS升高的牛只產奶量較高。因此，應對體況降低的牛只加強乳房炎監(jiān)控和乳腺護理。綜上，奶牛泌乳前期BCS為2.75的牛只泌乳性能較佳且生存概率最大，生產壽命更長。本研究結果為規(guī)?；鐾ㄟ^監(jiān)控BCS及其變化來改變營養(yǎng)策略、調整牛群健康狀況提供了參考。