新疆褐牛及雜交后代生長曲線擬合研究

閆向民，李 娜，邵 偉，杜 瑋，李紅波，張金山，周振勇，張楊

(1.新疆畜牧科學院畜牧研究所，烏魯木齊　830000；2.新疆農業大學動物科學學院動物營養實驗室，烏魯木齊　830052)

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新疆褐牛及雜交后代生長曲線擬合研究

閆向民1，李 娜1，邵 偉2，杜 瑋1，李紅波1，張金山1，周振勇1，張楊1

(1.新疆畜牧科學院畜牧研究所，烏魯木齊830000；2.新疆農業大學動物科學學院動物營養實驗室，烏魯木齊830052)

摘要：【目的】研究新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的生長發育規律，提高生產性能。【方法】采用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy 3種模型對977頭初生至12月齡新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2體重生長數據進行曲線擬合和分析。【結果】3種生長曲線模型對新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2均能較好的擬合(R2>0.99)，但Logistic模型擬合效果最好。【結論】采取Logistic模型對新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2進行體重生長曲線的擬合和分析是可行的，該曲線可為新疆褐牛乳用新品系標準化飼養及選種選育提供參考依據。

關鍵詞：新疆褐；牛體重；生長曲線；模型

0引 言

【研究意義】大多數家畜的體重生長曲線呈“S”型，故常用非線性數學模型來描述擬合家畜生長發育規律，能夠預測家畜的生長發育過程，充分發揮其生長潛力，并能表現出不同家畜在生長率、成熟體重等方面的差異[1,2]。新疆褐牛是我國育成的擁有自主知識產權的草食家畜優良新品種之一，對粗放管理、四季放牧、嚴寒酷暑的惡劣環境有著良好的適應能力，具有耐粗飼、耐寒、抗病力強、適應性強、放牧性能好等優良特點，研究新疆褐牛的生長發育規律對提高生產性能具有重要意義。【前人研究進展】國內梁學武等[3](1995)、姚亞鈴等[4](2006)、左福元等[5](2010)、王玲等[6](2010)、楊曉冰等[7](2011)、王寶東等[8](2011)、白堃[9](2012)先后對福建黃牛、湘西黃牛、川南山地黃牛、秦川牛、沿江牛、三河牛的生長發育規律進行了研究，并建立了相應的生長曲線模型，而有關新疆褐牛合適的生長發育曲線方程尚未見報道。【本研究切入點】新疆褐牛作為新疆養牛業的主體品種，雖具有諸多優良特性，但仍存在體重偏小、體重差異較大等問題。提高新疆褐牛生產性能，研究其生長發育規律。【擬解決的關鍵問題】進一步探討其選育過程中體重生長發育規律，選用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy 3種常用模型來擬合新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生長曲線，通過分析其生長速度和種間差異性，揭示新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生長發育規律，為新疆褐牛乳用新品系標準化飼養及選種選育提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

在烏魯木齊種牛場選擇發育正常、健康無病、飼養管理條件一致的新疆褐牛、美國瑞士褐牛×新疆褐牛雜交后代F1代、F2代共計977頭，其中新疆褐牛(XH)329頭、美新褐F1(MXHF1)327頭、美新褐F2(MXHF2)321頭，從初生至12月齡每月測定體重1次，并認真做好記錄工作。

1.2 生長曲線繪制模型

選擇Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy為3種常用的描述動物生長過程的非線性生長曲線方程，對新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生長發育過程進行擬合，根據曲線方程計算出反映生長發育規律的曲線拐點體重、達到拐點體重的拐點時間、拐點速度(最大日增重)、不同日齡生長速度。表1

表1 生長曲線模型及特征
Table 1 The growth curve models and their characteristic

生長模型Growthmodel公式Formula拐點體重(W)Inflectionpointweight拐點月齡Inflectionpointmonths最大日增重Thebiggestdailygain相對生長率TherelativegrowthrateLogi.y=A/(1+B×e-kt)A/2(lnB)/kkw/2k(1-wi/A)Gomp.y=A×e-B×exp(-kt)A/e(lnB)/kkwk(lnA-lnwi)Bert.y=A×(1-B×e-kt)38A/27(ln3B)/k3kw/23k((A/wi)1/3-1)

注：A為極限生長量(終極生長量或成熟體重)，B為常數尺度，k為順勢相對生長率

Note:yis Weight;Ais Extremly of growth velocity(Ultimate of growth velocity or Adult weight);Bis Constant Scale;kis Transient growth rate

1.3 數據統計

采用SPSS 17.0統計分析軟件進行，3種生長曲線模型采用非線性回歸過程，用Gauss-Newton法和Marquradt法進行循環迭代估計參數，其他統計結果以平均值±標準差(Mean+Std)形式表示。

2 結果與分析

2.1日增重生長變化

從增重指標可以看出，日增重呈現下降、上升、下降的增長趨勢。在初生～6月齡犢牛階段，新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2增重呈現先下降后上升的過程，而在7～12月齡育成牛階段，新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2增重呈現先上升后下降的過程，說明犢牛生長速度加快，而后隨著月齡的逐漸增加，其生長速度逐漸減慢。表2

表2 新疆褐牛及其雜交后代平均體重和日增重
Table 2Average body weight and daily gain of Xinjiang brown cattles and their hybrids

月齡MonthsofageXHMXHF1MXHF2樣本數Numberofsamples體重Weight(kg)日增重Dailygain(kg/d)樣本數Numberofsamples體重Weight(kg)日增重Dailygain(kg/d)樣本數Numberofsamples體重Weight(kg)日增重Dailygain(kg/d)初生3233.98±3.484535.24±2.814135.64±2.6613553.92±6.650.664154.79±7.110.653255.93±8.820.6822463.74±8.730.333065.69±12.030.363068.24±12.150.4132171.11±9.170.252675.19±12.130.322479.26±12.260.3743391.22±8.820.672691.74±18.150.552896.35±17.810.57531116.5±15.920.8428122.23±26.321.0230125.24±19.070.96627136.47±22.020.6724139.76±24.880.5825145.01±22.630.66731168.42±37.491.0718179.44±36.211.3216175.29±36.081.01817180.72±22.110.4120195.65±39.380.5418193.74±31.730.62919209.72±39.020.9716225.43±41.220.9921218.79±29.820.841021223.08±37.810.4516247.97±40.110.7520235.23±38.330.551120233.85±35.210.3617264.69±43.080.5619248.43±41.390.441218248.75±35.010.520280.18±39.910.5217264.74±32.110.54總計329140.88±74.730.6327152.15±85.390.68321149.38±78.810.64

2.2體重生長曲線模型的擬合

用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy這3種非線性生長曲線方程對新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生長發育過程進行擬合，根據模型的擬合度R2和各參數并結合實際生產情況，選擇最合適的生長模型。表3

表3 3種生長曲線模型參數估計值和擬合度
Table 3 Fitting degree and parameter evaluation of three fitting curve models

生長模型Growthmodel品系StrainABKR2拐點月齡(月)Inflectionpointmonths(Month)拐點體重Inflectionpointweight(kg)最大日增重Thebiggestdailygain(kg/d)Logi.XH289.1177.7190.3170.9976.45144.560.76MXHF1343.4288.4360.3050.9976.99171.710.87MXHF2309.3977.0450.3100.9986.30154.700.80Gomp.XH373.9362.4630.1530.9945.89137.560.70MXHF1485.7342.6960.1360.9957.29178.690.81MXHF2401.5612.4510.150.9975.98147.730.74Bert.XH465.7570.5960.0990.9935.87138.000.68MXHF1677.5690.640.0790.9948.26200.760.79MXHF2501.1920.5950.0970.9965.97148.500.72

用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy 3種模型擬合新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2體重的生長曲線，擬合度R2均在0.99以上，表明3種模型均能很好地擬合其生長發育規律，其中Logistic模型體重的擬合度最高、擬合效果最好，Gompertz模型次之，Von Bertalanffy模型擬合效果稍差，說明用Logistic模型能更好地擬合新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2體重的生長曲線。從Logistic模型可以看出，新疆褐牛的成熟體重最小為289.117 kg，美新褐F1成熟體重最大為343.428 kg；美新褐F2拐點月齡最小，第6.30個月拐點體重達到154.70 kg，美新褐F1拐點月齡最大，第6.99個月拐點體重達到171.71 kg；新疆褐牛的最大日增重最小，為0.76 kg/d，美新褐F1最大日增重最大，為0.87 kg/d。因此，新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的Logistic模型適宜體重生長曲線方程依次為YXH=289.117/(1+7.719×e-0.317t)，YMXHF1=343.428/(1+8.436×e-0.305t)，YMXHF2=309.397/(1+7.045×e-0.310t)。表3

2.3 Logistic模型生長曲線的繪制

根據新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的早期各階段的Logistic理論值和實際測定的體重、日增重和相對生長率分別繪制出絕對生長曲線和相對生長曲線。圖1，圖2

初生至6月齡的犢牛階段中Logistic模型理論日增重隨犢牛月齡的增加而呈逐漸上升的趨勢，而實際絕對生長曲線則呈先下降后上升再下降的過程，這與此階段犢牛早期斷奶與6月齡犢牛生理發育有關；而在7至12月齡的育成牛階段中Logistic模型理論日增重隨犢牛月齡的增加則呈逐漸下降的趨勢，實際絕對生長曲線則總體呈現起伏下降的過程，并出現了一個早期生長高峰階段。圖1

新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2在1月齡時生長強度最大，而12月齡時生長強度最小，說明新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生長強度隨著犢牛月齡和體重的增加而呈逐漸下降的趨勢。圖2

圖1 Logistic模型理論與實際體重絕對生長曲線
Fig.1The absolute growth curve of theoreticaland practical body weight in Logistic model

圖2 Logistic模型理論與實際體重相對生長曲線Fig.2The relative growth curve of theoreticaland practical body weight in Logistic model

3 討 論

3.1 體重生長曲線模型的選擇

畜禽生長曲線的分析和擬合是研究畜禽生長發育規律的主要方法之一，其生長曲線模型已在生物學研究中廣泛應用，尤其是國外許多世界知名的牛種已通過Logistic、Gompertz、Von Bertalanffy和Brod 4種非線性生長曲線方程建立了相應的體重生長曲線方程，但由于牛品種和飼養管理的不同而導致生長曲線會有差別，并給擬合過程中模型的選擇和擬合效果好壞產生重要影響，而在實際分析應用中，應該逐個對生長模型進行驗證分析。張麗等[10]利用Gompertz等4種生長模型對南陽黃牛母牛體重生長曲線擬合分析，發現Von Bertallanffy模型擬合效果較佳；左福元等[5]研究發現利用Logistic和Gompertz模型都能很好地擬合川南山地黃牛及其8種雜種后代的生長發育規律，但用Gompertz模型擬合程度高于Logistic模型。與此結果不同的是，針對Logistic模型擬合牛生長曲線中，王寶東等[8]運用Logistic模型對沿江牛生長曲線進行擬合，發現其擬合度均小于0.99，效果不理想；楊曉冰等[7]對固原地區秦川牛利雜群體生長曲線擬合分析，研究發現Logistic模型對于早期生長慢、生長拐點較遲的牛品種更為合適。

而在研究中，依據新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2體重生長曲線擬合的各項參數，Logistic模型的擬合度均在0.997以上，擬合效果最好，均好于Gompertz和Von Bertallanffy模型，與張麗等[10]、姚亞鈴等[4]、左福元等[5]、王玲等[6]等研究結果不同，這可能是由于不同地域、不同生產背景的地方牛種在品種選育及培育過程中因不同的生產用途和生長發育快慢期造成的。根據模型擬合分析建立了新疆褐牛早期體重生長發育曲線方程，為新疆褐牛早期選育和飼養管理提供參考依據。

3.2 生長曲線擬合結果及特點

生長曲線是用來描述畜禽在生長發育過程中隨年齡增長而發生的規律性變化，是畜禽育種和生產的基礎工作，而獲得理想的生長曲線模型對指導畜禽飼養管理、育種實踐及控制生長發育具有重要意義，既可以確定畜禽生長發育的基本模式，也可以與畜禽攝食量等數據相結合，用于預測畜禽各生長期的體重生長率、飼料消耗量、飼料轉化率等[13-14]。

從Logistic模型得到的參數可看出，新疆褐牛的成熟體重為289.117 kg，而美新褐F1、美新褐F2成熟體重為343.428和309.397 kg，均高于新疆褐牛，說明通過導入美國瑞士褐牛血液后，對新疆褐牛選育提高在生產性能方面起到了一定的改良作用。但其Logistic模型擬合的新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2成熟體重較低，這與張文舉[11]對延邊母牛、秦川母牛、安格斯母牛、海福特母牛和娟姍母牛用Brody模型得到的成熟體重在428～479 kg存在差距，與陳江凌等[12]對荷斯坦、西門塔爾、夏洛來、利木贊和紅安格斯用Bert模型得到的成熟體重在793.7～1 081.2 kg存在很大的差距，主要是因為所測定的牛只進行3月齡早期斷奶及6月齡后公母犢牛分群飼養，由于受飼養管理、天氣、飼喂人員責任心等因素的制約，致使生長過程中頻繁出現波浪式生長發育曲線，一定程度上阻礙了牛只生產性能的發揮，導致其成熟體重偏小。

另外，Logistic模型擬合各參數中生長曲線的拐點代表著生長率由持續加速到減速的轉折點，應在實際生產中注重加強拐點月齡階段日糧營養水平，提高體重增重水平。張麗等[10]研究的南陽母牛的體重生長拐點出現的月齡和體重為(4.41，113.77)比延邊牛、秦川牛、安格斯牛、海福特牛、娟姍牛出現的體重拐點時間較早，左福元等[5]研究的金黃阿奎頓雜交后代牛與黑安格斯雜交牛體重生長拐點出現的時間較早，其月齡和體重分別為(4.16，71.83)、(4.97，78.38)，而德國黃牛雜交后代牛、矮腳牛雜交后代牛、西門塔爾牛雜交后代牛體重生長拐點出現的時間相對較晚，其月齡和體重分別為(8.42，103.11)、(8.82，101.27)、(9.58，115.23 )。在研究中新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2體重生長拐點時間各不相同，美新褐F2體重生長拐點出現的時間較早，其月齡和體重為(6.30，154.70)，新疆褐牛體重生長拐點出現的時間次之，其月齡和體重為(6.45，144.56)，而美新褐F1體重生長拐點出現的時間最晚，其月齡和體重為(6.99，171.71)，說明品種早熟性決定牛體重拐點時間，早熟性成熟指標越大，體重拐點時間出現的較早，反之，體重拐點時間出現的較晚；新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2體重生長拐點時間變化均集中在6～7月齡之間，在實際生產中，此階段為斷奶后犢牛飼養向育成牛飼養過渡期，而從斷奶3月齡的低谷生長期到生長曲線下降中出現的生長高峰9月齡，新疆褐牛生長曲線增重水平出現低谷、高峰的起伏變化的過程，則日增重高峰增重水平生長曲線遠高于模型理論值，表明提高營養水平可以滿足新疆褐牛的營養需要，也可滿足拐點月齡后出現一個生長高峰的營養需求，但必須加強日常飼養管理，保持增重水平相對平穩，同時應多注重拐點體重6～7月齡的日糧營養均衡性和飼養過渡中避免飼草料變化引起不良適應性，以免影響新疆褐牛后期最佳生產性能的發揮。

4結 論

Logistic模型的擬合效果最好，擬合了新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的生長發育過程，獲得了理論拐點體重、拐點日齡、最大日增重及生長速度等生長參數，并得到了體重的適宜生長曲線方程為YXH=289.117/(1+7.719×e-0.317t)，YMXHF1=343.428/(1+8.436×e-0.305t)，YMXHF2=309.397/(1+7.045×e-0.310t)，同時分析了新疆褐牛的生長發育特點，認識了新疆褐牛早期生長潛力，為新疆褐牛乳用新品系標準化飼養及選種選育提供參考依據。

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Study on Growth Curve Fitting of Xinjiang Brown Cattle and Their Hybrids

YAN Xiang-min1，LI Na1，SHAO Wei2，DU Wei1，LI Hong-bo1，ZHANG Jin-shan1，ZHOU Zhen-yong1，ZHANG Yang1

(1.ResearchInstituteofAnimalHusbandry，XinjiangAcademyofAnimalHusbandry，Urumqi830000，China； 2.XinjiangKeyLaboratoryofHerbivore'sNutritionforMeatandMilkProduction,CollegeofAnimalScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

Abstract：【Objective】 The purpose of this project is to study the growth and development rules of Xinjiang brown cattle and their hybrids. 【Method】 The growth curve of Xinjiang brown cattle and their hybrids from 0 to 12 months were analyzed and fitted, three growth curve models including Logistic, Gompertz and Von Bertalanffy functions were used to analyze the body weight of Xinjiang brown cattle and their hybrids.【Result】 The growth curves were appropriately fitted with three models(R2>0.99)，but the Logistic model had the best effect on fitting with the growth curves。【Conclusion】 It was feasible to analyze and fit the growth curve of Xinjiang brown cattle and their hybrids using Logistic model. The research provided a reference for standardized breeding and selective breeding on milk products department of Xinjiang brown cattle.

Key words：Xinjiang brown cattle； body weight；growth curve；model

中圖分類號：S823.8+6

文獻標識碼：A

文章編號：1001-4330(2016)03-0569-06

作者簡介:閆向民(1979-)，男，新疆奇臺人，助理研究員，研究方向為肉牛繁育及技術推廣,(E-mail)58376602@qq.com通訊作者:張楊(1962-)，男，新疆烏魯木齊人，研究員，研究方向為肉牛遺傳育種,(E-mail)zhyang@163.com

基金項目:現代農業產業技術體系建設專項資金資助(nycytx-38)；國家科技支撐計劃課題“新疆肉牛高效繁育體系研究與示范”(2011BAD47B01)；自治區“十二五”科技重大專項“新疆肉牛新品種(系)培育與雜交改良技術研究示范”(201230116-10)

收稿日期：2016-01-06

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.03.025

Fund project:Supported by special funds for modern agricultural industry technical system construction (nycytx-38), national science and technology support program "Research on and demonstration of high efficiency breeding of beef cattle system in Xinjiang" (2011BAD47B01) and major science and technology projects of the 12th five-year plan " (201230116-10)