初產(chǎn)月齡對(duì)奶牛泌乳性能及長(zhǎng)壽性的影響分析

董明明，張夢(mèng)華，趙番番，葛建軍，趙俊亮，王 丹，胥 磊，種麗偉，黃錫霞*，王雅春

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆呼圖壁種牛場(chǎng)，新疆呼圖壁 831203；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193）

奶牛首次產(chǎn)犢后才開始給牧場(chǎng)帶來經(jīng)濟(jì)效益，因此后備母牛在適宜的月齡產(chǎn)犢、產(chǎn)奶，是降低后備母牛飼養(yǎng)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵指標(biāo)。初產(chǎn)月齡為母牛首次產(chǎn)犢時(shí)的月齡，可以反映母牛個(gè)體性成熟早晚及其受孕能力，是重要的繁殖和生產(chǎn)指標(biāo)之一。不同初產(chǎn)月齡對(duì)于縮短后備牛飼養(yǎng)時(shí)間、降低飼養(yǎng)成本起著關(guān)鍵作用，同時(shí)不同初產(chǎn)月齡對(duì)奶牛產(chǎn)奶量、乳成分等重要經(jīng)濟(jì)性狀有不同程度的影響。初產(chǎn)月齡對(duì)奶牛長(zhǎng)壽性、體型性狀等功能性狀也有不同程度的影響。Ojango 等分析了肯尼亞荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡為31 月。Haworth 等分析了澳大利亞荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡為28.8 月。Brickell 等和Cole 等分別統(tǒng)計(jì)了美國(guó)和英國(guó)荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡，分別為26 月和26.4 月。Hadi 等分析了伊朗荷斯坦牛群的平均初產(chǎn)月齡為25.3 月，且最早的初產(chǎn)月齡為21 月齡。國(guó)外荷斯坦牛群的初產(chǎn)月齡隨著奶牛養(yǎng)殖水平不斷提高且提前。在我國(guó)華中、北京以及上海等地區(qū)隨著奶牛養(yǎng)殖水平的不斷提高，初產(chǎn)月齡也呈現(xiàn)提前的趨勢(shì)，從2012 年荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡為29.3 月齡提前到2018 年的25.4 月齡。但Eastham 等通過對(duì)荷斯坦牛群不同初產(chǎn)月齡和日產(chǎn)奶量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)日產(chǎn)奶量隨著初產(chǎn)月齡的增加并非呈現(xiàn)線性變化趨勢(shì)，而是呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。過早產(chǎn)犢可能引起難產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的增加以及奶產(chǎn)量、乳成分和繁殖性能的降低。因此，在不同國(guó)家和地區(qū)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)，分析尋找母牛合適的初產(chǎn)月齡，對(duì)實(shí)現(xiàn)奶業(yè)快速高質(zhì)量健康發(fā)展至關(guān)重要。本研究對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦奶牛不同初產(chǎn)月齡對(duì)泌乳性能及長(zhǎng)壽性的影響進(jìn)行分析，尋找新疆地區(qū)荷斯坦奶牛適宜的初產(chǎn)月齡，同時(shí)估計(jì)初產(chǎn)月齡遺傳力，為制定新疆地區(qū)荷斯坦牛綜合選擇指數(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 收集新疆地區(qū)32 個(gè)規(guī)?；?chǎng)2012—2016 年38 994 頭中國(guó)荷斯坦牛147 221 條DHI 生產(chǎn)性能測(cè)定記錄，分析初產(chǎn)月齡對(duì)中國(guó)荷斯坦牛泌乳性能的影響，DHI 生產(chǎn)性能測(cè)定記錄包括乳脂率、乳糖率、乳蛋白率、總固體、體細(xì)胞數(shù)（Somatic Cell Counts，SCC）。

通過體細(xì)胞數(shù)（SCC）計(jì)算體細(xì)胞評(píng)分（SCS），公式如下：

從上述32 個(gè)牧場(chǎng)中隨機(jī)選擇7 個(gè)數(shù)據(jù)資料齊全的規(guī)?；翀?chǎng)為研究對(duì)象，分析初產(chǎn)月齡對(duì)中國(guó)荷斯坦奶牛長(zhǎng)壽性的影響。收集7 個(gè)牧場(chǎng)1997—2019 年間14 849 頭荷斯坦牛離群記錄、出生記錄和產(chǎn)犢記錄共計(jì)44 682 條。定義3 個(gè)長(zhǎng)壽性性狀分別為在群壽命、生產(chǎn)壽命和利用胎次。在群壽命由個(gè)體號(hào)離群日期減去出生日期所得，生產(chǎn)壽命由個(gè)體號(hào)離群日期減去第1 次產(chǎn)犢日期所得，利用胎次為牛只離群時(shí)胎次。收集7 個(gè)牧場(chǎng)個(gè)體3 代系譜信息，共計(jì)17 243 條，其中包括25 047 頭母牛以及1 203 頭公牛，對(duì)初產(chǎn)月齡方差組分進(jìn)行估計(jì)。

1.2 數(shù)據(jù)整理 本研究對(duì)收集到的數(shù)據(jù)依照以下原則進(jìn)行質(zhì)控，用于后續(xù)分析，質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 數(shù)據(jù)質(zhì)控項(xiàng)目及其標(biāo)準(zhǔn)

1.3 效應(yīng)水平劃分 分析不同初產(chǎn)月齡對(duì)奶牛泌乳性能的影響時(shí)，根據(jù)不同出生年份牛只數(shù)分布（圖1），對(duì)出生年份效應(yīng)進(jìn)行劃分，出生年份數(shù)據(jù)為2001—2015年共劃分為5 個(gè)水平，分別為2001—2010 年、2011 年、2012 年、2013 年、2014—2015 年；根據(jù)新疆地域氣候特點(diǎn)將出生季劃分為4 個(gè)水平，分別為3—5 月（春季）、6—8 月（夏季）、9—11 月（秋季）、12 月至次年2月（冬季）；32 個(gè)牧場(chǎng)劃分為32 個(gè)水平；根據(jù)不同胎次牛只數(shù)分布（圖2），對(duì)胎次效應(yīng)進(jìn)行劃分，胎次數(shù)據(jù)為1～11 胎共劃分為3 個(gè)水平，分別為1 胎、2 胎、3胎及以上；對(duì)初產(chǎn)月齡進(jìn)行水平劃分，初產(chǎn)月齡數(shù)據(jù)為18～40 月，共劃分為23 個(gè)水平。具體水平見表2。

圖1 不同出生年份牛數(shù)量分布

圖2 不同胎次牛數(shù)量分布

表2 效應(yīng)水平劃分

分析初產(chǎn)月齡對(duì)奶牛長(zhǎng)壽性的影響及初產(chǎn)月齡遺傳參數(shù)估計(jì)時(shí)，將7 個(gè)牧場(chǎng)劃分為7 個(gè)水平；對(duì)出生年份效應(yīng)進(jìn)行劃分，出生年份數(shù)據(jù)為1994—2017 年，保證每個(gè)分組中有相對(duì)合理的數(shù)據(jù)量，共劃分為4 個(gè)水平，分別為1994—2003、2004—2008、2009—2013、2014—2017 年；根據(jù)新疆地域氣候特點(diǎn)將出生季劃分為4 個(gè)水平，分別為3—5 月（春季）、6—8 月（夏季）、9—11 月（秋季）、12 月至次年2 月（冬季）。具體水平見表3。

表3 效應(yīng)水平劃分

1.4 影響因素顯著性檢驗(yàn) 運(yùn)用SAS 8.1 軟件的GLM過程，分析不同初產(chǎn)月齡、不同場(chǎng)、出生年份等效應(yīng)對(duì)泌乳性能的影響，最小二乘方差分析模型如下：

式中，Y為泌乳性能的觀察值；為總體均值；AFC為第個(gè)初產(chǎn)月齡效應(yīng)；H為第場(chǎng)的效應(yīng)；Y為第出生年份的效應(yīng)；S為第個(gè)出生季節(jié)的效應(yīng)；T為第個(gè)胎次效應(yīng)；e為隨機(jī)誤差。

運(yùn)用SAS 8.1 軟件的GLM 過程，分析不同初產(chǎn)月齡、不同場(chǎng)、出生年份等效應(yīng)對(duì)奶牛長(zhǎng)壽性的影響，最小二乘方差分析模型如下：

式中，Y為長(zhǎng)壽性的觀察值；為總體均值；AFC為第個(gè)初產(chǎn)月齡效應(yīng)；H為第場(chǎng)的效應(yīng)；Y為第出生年份的效應(yīng)；S為第個(gè)出生季節(jié)的效應(yīng)；T為第m 個(gè)胎次效應(yīng)；e為隨機(jī)誤差。

運(yùn)用SAS 8.1 軟件的GLM 過程，分析不同場(chǎng)、出生年、出生季效應(yīng)對(duì)初產(chǎn)月齡的影響，最小二乘方差分析模型如下：

式中，Y為初產(chǎn)月齡的觀察值；為總體均值；H為第牧場(chǎng)的效應(yīng)；Y為第出生年份的效應(yīng)；S為第個(gè)出生季節(jié)的效應(yīng)；e為隨機(jī)誤差。

1.5 遺傳參數(shù)估計(jì)模型 將對(duì)中國(guó)荷斯坦牛初產(chǎn)月齡有顯著影響的因素作為固定效應(yīng)，并使用DMU 軟件的DMUAI 模塊，計(jì)算方差組分估計(jì)值，配合單性狀動(dòng)物模型，表達(dá)式為：

其中，y 為個(gè)體觀察值向量；b 為固定效應(yīng)向量；a 為加性遺傳效應(yīng)向量；e 為隨機(jī)誤差效應(yīng)向量；分別為b、a 的關(guān)聯(lián)矩陣。

得到各性狀的方差組分后帶入如下公式計(jì)算遺傳參數(shù)：

2 結(jié)果與分析

2.1 初產(chǎn)月齡對(duì)產(chǎn)奶性能、乳成分的影響

2.1.1 初產(chǎn)月齡、奶牛泌乳性能的基本量統(tǒng)計(jì)分析 表4 為初產(chǎn)月齡、日產(chǎn)奶量、乳蛋白率等性狀的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果。新疆地區(qū)荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡為（27.27±3.64）月，日產(chǎn)奶量為（27.27±3.64）kg，乳脂率為（3.80±1.20）%，乳蛋白率為（3.25±0.42）%，乳糖率為（4.88±0.45）%。

表4 初產(chǎn)月齡、日產(chǎn)奶量、乳蛋白率等乳成分的描述性統(tǒng)計(jì)

圖4 為日產(chǎn)奶量、乳蛋白率等乳成分隨不同初產(chǎn)月齡變化的趨勢(shì)圖，日產(chǎn)奶量和乳脂率均呈先上升后下降趨勢(shì)，在23—25 月齡時(shí)達(dá)到最高值，隨后呈下降趨勢(shì)。乳糖率相比于乳脂率和乳蛋白率而言受初產(chǎn)月齡的影響較大，變化波動(dòng)大，在21 月齡時(shí)達(dá)到最小值，而乳脂率和乳蛋白率隨不同初產(chǎn)月齡變化趨勢(shì)較小。體細(xì)胞評(píng)分受不同初產(chǎn)月齡影響較大，在21 月齡達(dá)到最小值，后逐漸上升。

2.1.2 初產(chǎn)月齡對(duì)奶牛泌乳性能的顯著性分析 表5 為不同初產(chǎn)月齡、不同場(chǎng)、出生年份等效應(yīng)對(duì)泌乳性能的最小二乘分析結(jié)果?？梢姴煌醍a(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群日產(chǎn)奶量、乳蛋白率、乳蛋白率、乳糖率和體細(xì)胞評(píng)分均有極顯著影響。不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群乳脂率影響不顯著。

圖3 奶牛泌乳性能隨不同初產(chǎn)月齡變化趨勢(shì)圖

表5 日產(chǎn)奶量和乳成分等性狀影響因素顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（F 值）

2.2 初產(chǎn)月齡對(duì)長(zhǎng)壽性的影響

2.2.1 初產(chǎn)月齡、在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次的基本量統(tǒng)計(jì)分析 表6 為初產(chǎn)月齡、在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果。這7 個(gè)牧場(chǎng)荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡為（27.28±3.91）月齡，在群壽命為（1 893.94±737.75）d，約為5 年，生產(chǎn)壽命為（1 052.02±714.69）d，約為2.88 年，利用胎次為（2.24±1.62）胎。

表6 初產(chǎn)月齡、在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次的描述性統(tǒng)計(jì)

圖4 為在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次隨不同初產(chǎn)月齡變化的趨勢(shì)圖，利用胎次隨著初產(chǎn)月齡增加呈明顯下降趨勢(shì)，生產(chǎn)壽命隨著初產(chǎn)月齡增加也呈緩慢下降趨勢(shì)。在群壽命隨著初產(chǎn)月齡的增加呈明顯上升趨勢(shì)。

圖4 在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次隨不同初產(chǎn)月齡變化趨勢(shì)圖

2.2.2 初產(chǎn)月齡對(duì)長(zhǎng)壽性的顯著性分析 表7 為不同初產(chǎn)月齡、不同場(chǎng)、出生年份等效應(yīng)對(duì)在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次最小二乘分析結(jié)果。可見不同初產(chǎn)月齡對(duì)7 個(gè)牧場(chǎng)荷斯坦牛群在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次均有極顯著影響。

表7 在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次影響因素顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（F 值）

2.3 牧場(chǎng)、出生年份、出生季節(jié)對(duì)初產(chǎn)月齡的影響 表8 為不同牧場(chǎng)、出生年份、出生季節(jié)對(duì)初產(chǎn)月齡的最小二乘分析結(jié)果，可見，不同牧場(chǎng)、出生年份、出生季節(jié)對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群初產(chǎn)月齡均有極顯著影響（＜0.001）。

表8 初產(chǎn)月齡影響因素顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（F 值）

圖5 為初產(chǎn)月齡隨出生年份、出生季節(jié)以及牧場(chǎng)變化趨勢(shì)圖。初產(chǎn)月齡隨著出生年份的增加呈現(xiàn)向上升后下降的趨勢(shì)，而夏季出生的荷斯坦牛，初產(chǎn)月齡比其他3 個(gè)季節(jié)出生的荷斯坦牛低，1、2、3 牧場(chǎng)初產(chǎn)月齡水平低于其他4 個(gè)牧場(chǎng)。

圖5 初產(chǎn)月齡隨出生年份、出生季節(jié)以及牧場(chǎng)變化趨勢(shì)圖

2.4 初產(chǎn)月齡遺傳參數(shù)估計(jì) 初產(chǎn)月齡方差組分估計(jì)結(jié)果顯示，加性遺傳方差為2.34，殘差方差為11.87，表型方差為14.20。初產(chǎn)月齡遺傳力為0.16，是低遺傳力性狀。

2.5 初產(chǎn)月齡遺傳進(jìn)展趨勢(shì)分析 以每個(gè)出生年份內(nèi)的牛只初產(chǎn)月齡的平均育種值繪制初產(chǎn)月齡遺傳進(jìn)展趨勢(shì)圖，結(jié)果見圖6。初產(chǎn)月齡隨著年份呈現(xiàn)明顯下降，且長(zhǎng)期處于負(fù)遺傳進(jìn)展中，僅有2004 年、2011 年和2014年遺傳進(jìn)展為正。這與牧場(chǎng)長(zhǎng)期以追求高產(chǎn)為育種目標(biāo)有關(guān)，導(dǎo)致了奶牛繁殖性能的下降。

圖6 初產(chǎn)月齡遺傳進(jìn)展趨勢(shì)圖

3 討 論

3.1 初產(chǎn)月齡對(duì)產(chǎn)奶性能、乳成分的影響 不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群乳脂率影響不顯著，與趙占龍和張敬旸研究結(jié)果一致。但是不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群乳脂量有極顯著影響，這是由于乳脂量是通過日產(chǎn)奶量和乳脂率計(jì)算而來，且不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群日產(chǎn)奶量有極顯著影響。不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群日產(chǎn)奶量、乳脂量、乳蛋白率、乳蛋白量、乳蛋白率、乳糖率和體細(xì)胞評(píng)分均有極顯著影響，且日產(chǎn)奶量、乳脂量、乳蛋白率、乳蛋白量、乳蛋白率、乳糖率和體細(xì)胞評(píng)分隨著初產(chǎn)月齡的增加均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這是由于青年母牛過早產(chǎn)犢，其機(jī)體尚未發(fā)育成熟，生產(chǎn)潛力尚未充分發(fā)揮，影響乳品質(zhì)。通過不同初產(chǎn)月齡對(duì)日產(chǎn)奶量和乳成分影響分析得出，新疆地區(qū)荷斯坦牛群適宜的初產(chǎn)月齡為22～25 月齡。

3.2 初產(chǎn)月齡對(duì)長(zhǎng)壽性的影響 不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群在群壽命、生產(chǎn)壽命以及利用胎次均有極顯著影響。生產(chǎn)壽命和利用胎次隨著初產(chǎn)月齡增加呈下降趨勢(shì)，與張海亮等人分析寧夏地區(qū)荷斯坦牛群初產(chǎn)月齡和生產(chǎn)壽命以及利用胎次變化趨勢(shì)相似。在群壽命隨初產(chǎn)月齡的增加則呈上升趨勢(shì)，而在群壽命是通過初產(chǎn)月齡與生產(chǎn)壽命之和得到，因此在群壽命會(huì)隨著初產(chǎn)月齡的增加而增加。在伊朗和捷克等國(guó)家的奶牛群體中，荷斯坦牛成母牛的淘汰風(fēng)險(xiǎn)隨著頭胎產(chǎn)犢月齡的增加而逐漸增加，奶牛的淘汰年齡逐漸變小，這與本研究結(jié)果一致。通過不同初產(chǎn)月齡對(duì)長(zhǎng)壽性的影響分析，新疆地區(qū)荷斯坦牛群適宜的初產(chǎn)月齡為23～25 月齡。

3.3 初產(chǎn)月齡遺傳參數(shù)估計(jì) 初產(chǎn)月齡加性遺傳方差為2.34，殘差方差為14.2，表型方差為11.87。初產(chǎn)月齡遺傳力為0.16，是低遺傳力性狀。表9 為不同國(guó)家初產(chǎn)月齡遺傳力估計(jì)結(jié)果。初產(chǎn)月齡遺傳力估計(jì)值在0.03～0.25 之間，Eghbalsaied 等報(bào)道的伊朗地區(qū)初產(chǎn)月齡遺傳力估計(jì)值僅為0.03。Laís Costa Brito 和劉澳星等人報(bào)道的巴西、中國(guó)和美國(guó)初產(chǎn)月齡遺傳力估計(jì)值較大，分別為0.25、0.25 和0.2。由于較大的表型方差，不同飼養(yǎng)管理水平、產(chǎn)奶水平以及不同地域?qū)Τ醍a(chǎn)月齡評(píng)估影響較大，Peter 等對(duì)同一個(gè)牧場(chǎng)不同生產(chǎn)水平群體的初產(chǎn)月齡遺傳力進(jìn)行估計(jì)，發(fā)現(xiàn)遺傳力可相差0.1～0.2。加拿大、韓國(guó)、德國(guó)和愛爾蘭初產(chǎn)月齡遺傳力估計(jì)值與本研究結(jié)果相似。因此，可以根據(jù)性狀遺傳力的高低選擇合適的選種方法，其中低遺傳力性狀可以利用育種值來直接選擇。

4 結(jié) 論

新疆地區(qū)荷斯坦牛群平均初產(chǎn)月齡為27.27±3.64月，與其他國(guó)家和地區(qū)相比新疆地區(qū)荷斯坦牛群初產(chǎn)月齡具有更大的改良空間。根據(jù)不同初產(chǎn)月齡對(duì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群日產(chǎn)奶量、乳成分以及長(zhǎng)壽性的影響分析，建議新疆地區(qū)荷斯坦牛群適宜的初產(chǎn)月齡為23～25 月齡。同時(shí)估計(jì)新疆地區(qū)荷斯坦牛群初產(chǎn)月齡的遺傳力，結(jié)果為0.16，屬于低遺傳性狀。本研究結(jié)論為后續(xù)新疆地區(qū)制定綜合選擇指數(shù)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。