上海地區(qū)奶牛場泌乳曲線初步研究與分析

文/張勝杰 閆田田 余斯炅 郭凱軍

（北京農學院動物科學技術學院）

根據奶牛場泌乳曲線可以分析牛群管理水平[1]。關于泌乳曲線模型的研究至今已經有90 多年的歷史，1927年，Gains首次通過數(shù)學模型來描述泌乳期內泌乳天數(shù)和產奶量之間的函數(shù)關系，之后人們陸續(xù)在泌乳曲線模式模型方面開展大量的研究。國際上常用的模型有：Wood不完全伽瑪函數(shù)模型、逆多項式模型、Wilmink模型、混合對數(shù)模型、Ali-Schaeffer模型（簡稱AS模型）等[2，3]。利用泌乳曲線模型，結合DHI檢測數(shù)據和繁殖性能，制定動態(tài)的日糧營養(yǎng)供給、繁殖管理方案，使奶牛的實際泌乳曲線與遺傳上的理論波形相符，獲得理想的乳產量，促使整個生命周期的泌乳產量的最大化[4，5]。Olori[6]等利用5 種模型對英國荷斯坦牛進行了擬合研究，發(fā)現(xiàn)AS模型擬合度最高。毛永江等[7]利用5 種泌乳曲線模型對中國南方荷斯坦牛進行了擬合研究，認為AS模型為最適合的泌乳曲線模型。

本文以上海地區(qū)某集團牧場下屬5 個牧場1 年的DHI測定數(shù)據為研究對象，利用AS模型建立泌乳曲線，結合高峰日、高峰日產奶量和泌乳曲線變化趨勢等指標，分析泌乳曲線，以期找出泌乳牛群飼養(yǎng)管理方面出現(xiàn)的問題，為奶牛的精準養(yǎng)殖提供優(yōu)化方案。

表1 數(shù)據的基本情況

表2 5 個牧場泌乳曲線參數(shù)及相關系數(shù)

1 材料與方法

1.1 牧場選擇及數(shù)據預處理

選擇上海地區(qū)某集團公司5 個規(guī)模化奶牛場2018年1月—2018年12月測定的DHI測定記錄。為保證泌乳曲線的擬合度，按照2018版《ICAR操作指南》，從中篩選符合如下條件的DHI數(shù)據記錄：（1） 平均泌乳天數(shù)（DIM）為5～305 d；（2）產奶量為預期值±60%的記錄。整理后獲得奶牛有效DHI測定記錄。數(shù)據的基本情況見表1。

將篩選后的5 個牧場DHI測定記錄按照胎次不同分為三組：頭胎牛、二胎牛、多胎牛，其中多胎牛為3 胎以上牛只。

1.2 泌乳曲線模型的繪制

本研究所采用的AS模型[8]：

Y=a+b（X/305）+c（X/305）^2+d[ln（305/X）]+e[ln（305/X）]^2

X為泌乳天數(shù)，Y表示時間X的日產奶量，a、b、c、d、e是模型參數(shù)。

1.3 統(tǒng)計分析

應用SPSS 20.0多元線性回歸模型求出5 個奶牛場不同胎次的參數(shù)，得到的泌乳曲線方程，通過Excel 2016繪制泌乳曲線。

模型預計305 天產奶量和實際產奶量之間的差異使用SPSS20.0配對樣本t檢驗分析。

2 結果與分析

2.1 5 個牧場不同胎次荷斯坦奶牛泌乳曲線分析

5 個牧場不同胎次AS模型對應的參數(shù)結果見表2。由表2可以看出，R2值均大于0.7，利用AS模型模擬奶牛場泌乳曲線擬合度良好。

根據AS模型參數(shù)繪制出的5 個牧場的泌乳曲線見圖1，由圖可以看出，5 個牧場牛群泌乳曲線均呈現(xiàn)先上升，達到頂點，再下降的趨勢。二胎牛和多胎牛的曲線十分接近，出現(xiàn)峰值的時間早于頭胎牛，而且峰值大于頭胎牛峰值，同時峰值后的下降速度也明顯快于頭胎牛，即頭胎牛的持續(xù)力高于后面的胎次，這種現(xiàn)象基本符合奶牛泌乳的生物學規(guī)律。

圖1 上海地區(qū)5 個牧場不同胎次牛只泌乳曲線

牧場1、牧場2和牧場3的多胎牛泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為二胎牛、頭胎牛。二胎牛持續(xù)力高于多胎牛。牧場4、牧場5的二胎牛曲線峰值最早出現(xiàn)，其次為多胎牛、頭胎牛。多胎牛持續(xù)力高于二胎牛。

牧場1和牧場2的二胎牛高峰奶量最大，其次為多胎牛，頭胎牛。牧場3、牧場4和牧場5的多胎牛高峰奶量最大，其次高到低順序依次是：牧場2＞牧場1＞牧場4＞牧場3＞牧場5，二胎牛順序是：牧場2＞牧場1＞牧場3＞牧場5＞牧場4，多胎牛順序是：牧場2＞牧場3＞牧場1＞牧場5＞牧場4。

通過t檢驗，5 個牧場模擬產奶量值與實際值差異不顯著。說明模擬產奶量可以很好的代表牧場產奶量。牧場2各胎次牛產奶量最高，說明牧場2相對于其他牧場管理水平較高。牧場4管理水平較低，頭胎牛產奶量居中，說明奶牛產奶潛力較好，二胎和多胎牛產奶量最低，顯然是管理水平不為二胎牛、頭胎牛。

基于AS模型，可以模擬5 個牧場不同胎次305 d產奶量（表3）。頭胎牛模擬產奶量由佳的結果。

2.2 牧場間不同胎次奶牛泌乳曲線分析比較

為了更精準的比較牧場間管理水平的差異，將牧場間不同胎次奶牛泌乳曲線放在一起進行比較（圖2a-c）。由各胎次泌乳曲線圖可以看出，牧場2曲線峰值均為最大。結合上述的牧場2產奶量最高的事實，說明泌乳高峰日的產奶量對整個泌乳期的產奶量影響最大。

頭胎牛泌乳曲線中牧場2的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場4、牧場1和5，牧場3的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場2曲線峰值最大（40.85 kg），其次為牧場1（38.07 kg）、牧場3（37.82 kg）、牧場4（37.30 kg），牧場5（37.25 kg）曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場1＞牧場4＞牧場5＞牧場3＞牧場2。

二胎牛泌乳曲線中牧場4的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場5、牧場1、牧場2，牧場3的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場2曲線峰值最大（50.79 kg），其次為牧場5（48.43 kg）、牧場1（47.78 kg）、牧場3（47.74 kg），牧場4（45.56 kg）曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場4＞牧場1＞牧場3＞牧場2＞牧場5。

表3 利用AS模型模擬5 個牧場305 天產奶量與實際產奶量比較

圖2 各胎次奶牛泌乳曲線

多胎牛泌乳曲線中牧場1的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場4、牧場2和牧場3，牧場5的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場2曲線峰值最大（50.55 kg），其次為牧場3（49.21 kg）、牧場5（48.51 kg）、牧場1（47.66 kg），牧場4（45.99 kg）曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場4＞牧場1＞牧場5＞牧場2＞牧場3。

2.3 5個牧場總體泌乳曲線分析

由圖2-d可以看出，牧場1的泌乳高峰日最早出現(xiàn)，其次為牧場4、牧場2、牧場3、牧場5的泌乳高峰日最晚出現(xiàn)。牧場2曲線峰值最大，其次為牧場3、牧場1、牧場5、牧場4曲線峰值最小。持續(xù)力由高到低依次是牧場4＞牧場1＞牧場5＞牧場3＞牧場2。各場的305 d產奶量從高到低依次是，牧場2（10 760.54 kg）、牧場1（10 514.92 kg）、牧場3（10 432.10 kg）、牧場4（10 197.74 kg）、牧場5（10 104.19 kg）。說明泌乳高峰日產奶量和持續(xù)力共同決定了整個泌乳期產奶量，其中高峰日產奶量具有主導作用。

3 討論

3.1 DHI測定記錄的篩選

本研究收集了DHI原始測定記錄37 366 條，經過篩選后剩余18 684 條測定日記錄，無效數(shù)據高達到50%。泌乳天數(shù)大于305 d的測定條數(shù)過多是重要的原因，其中超過31.11%測定記錄是泌乳天數(shù)大于305 d的數(shù)據，泌乳天數(shù)小于5 d的記錄數(shù)少且變異較大，所以擬合模型參數(shù)時剔除了這一部分數(shù)據。部分測定記錄由于不符合《ICAR操作指南》中規(guī)定的產奶量在預期值±60%之外而被視為無效數(shù)據，其原因可能是奶樣的采集、運輸、測定過程中的存在的誤差、奶牛個體疾病或其他原因。為確保后續(xù)的研究，在進行數(shù)據分析前剔除掉異常記錄是十分必要的[9]。

3.2 平均泌乳天數(shù)

泌乳天數(shù)反映了奶牛所處的泌乳階段，有利于對牛群結構的調整。為了實現(xiàn)牧場產奶量和經濟效益的最大化，荷斯坦牛理想的平均泌乳天數(shù)應為150～170 d，因季節(jié)等因素影響，我國大部分牧場的平均泌乳天數(shù)在180～220 d之間[10]。本研究所用牧場的平均泌乳天數(shù)在246～317 d之間，這將在很大程度上影響奶牛產奶量和牧場經濟效益。說明奶牛繁殖狀況和管理水平均有待提高[11，12]。牧場3平均泌乳天數(shù)最低（224 d），產奶量水平最高的牧場2是246 d，按照正常泌乳曲線分析，平均泌乳天數(shù)越低，產奶量越高，如果能夠加強牧場2繁殖管理，縮短平均泌乳天數(shù)，其305 d產奶量還有可能進一步提高。牧場3的平均泌乳天數(shù)比牧場2低，而泌乳期產奶量比牧場2低，說明除了需要提高繁殖水平外，還應著重提高牧場飼養(yǎng)管理水平。

3.3 泌乳高峰日

奶牛飼養(yǎng)所追求的目標是及時迎來泌乳高峰日，并維持高峰奶量。參測的5 個牧場的高峰日均在50～70 d之間，屬于正常高峰日范圍內，表明牧場管理恰當。高峰日出現(xiàn)過早或是過晚均值得注意。

3.4 高峰日產奶量

在DHI報告中的各項指標中，最值得關注的指標之一是高峰日產奶量，因為高峰日產奶量對泌乳期產奶量起著決定性作用。吳峰軍等[13]報道高峰奶量每提高1 kg，約可提高頭胎奶牛單產400 kg，提高二胎奶牛單產270 kg，提高三胎奶牛256 kg。

本研究中牧場2各胎次奶牛高峰奶量與其他牧場相比均是最大，盡管泌乳曲線下降較快，其泌乳期產奶量仍處于最高水平。反觀牧場4，與其他牧場相比，高峰奶量處于較低水平，與牧場2相比最多時相差5 kg，直接影響奶牛泌乳期產奶量。牧場5頭胎牛高峰奶量最低，與高峰奶量最大的牧場2相差3.5 kg，這預示著奶牛單產將相差1 000 kg之多。

遺傳、泌乳早期營養(yǎng)、干奶期飼養(yǎng)管理、乳房炎疾病等諸多因素在奶牛實際生產中影響著高峰奶量。其中泌乳早期營養(yǎng)很重要，應根據生產實際調整配方，增加泌乳早期營養(yǎng)，調整時注意進行一至兩周的過渡[14]。除此之外，泌乳早期奶牛往往處于能量負平衡，做好奶牛干奶期的飼養(yǎng)管理能夠使其獲得良好的體能儲備，來支撐奶牛產奶所需能量，從而才能達到理想的產奶高峰同時保持高峰奶量[15]。

3.5 持續(xù)力

持續(xù)力反映了產奶高峰后產奶量下降的速度，除影響奶牛整個胎次產奶表現(xiàn)，還反映出在泌乳后期飼喂較低營養(yǎng)日糧的情況下，奶牛能否表達出應有的遺傳水平。好的持續(xù)力意味著更高的泌乳期總產奶量[15]。

Togashi 等[16]報道，奶牛泌乳持續(xù)力隨著胎次的增加而遞減。從圖1各牧場泌乳曲線來看，頭胎持續(xù)力均大于后面胎次。但牧場4、牧場5多胎牛持續(xù)力高于二胎牛，與Togashi等[16]的研究不符，原因可能是多胎牛持續(xù)力過高或者是二胎牛持續(xù)力過低。

泌乳持續(xù)力高的可能的原因是奶牛前期的營養(yǎng)不良，導致生產性能表現(xiàn)不充分；泌乳持續(xù)力低，表示目前日糧配方不能達到奶牛產奶需求，乳房因不規(guī)范的擠奶操作或不良的擠奶設備受感染，或患有消化紊亂、代謝病，牛群重新分群導致牛只在牛群中等級的改變等[11]。

3.6 305 d產奶量

奶牛的泌乳量是隨著奶牛生長與乳腺發(fā)育程度而增加的，頭胎由于母牛自身尚處于生長發(fā)育階段，產奶量較低，以后隨著泌乳系統(tǒng)逐漸發(fā)育健全，產奶量逐漸增加，到第三、四胎達產奶高峰以后又會開始下降[17]。

本研究中頭胎牛305 d產奶量低于二胎和多胎牛，而二胎牛和多胎牛產奶量在各牧場間多少關系不同，其原因主要是因為三胎牛和四胎牛在多胎牛中占的比例不同，如果三、四胎牛比例高，305 d產奶量有可能高于二胎牛，相反，有可能低于二胎牛。另外，隨著年齡與胎次增長，尤其是3 胎以上奶牛逐漸達到終生最高產奶量，乳房負擔較重，導致乳房炎發(fā)病率明顯升高，發(fā)病率明顯提高，從而造成多胎次牛的記錄中低產牛增加[18，19]。

5 個牧場中，牧場5二胎牛初期產奶量非常低，可能是泌乳早期營養(yǎng)不夠或是飼養(yǎng)出問題、圍產期管理不當，造成產奶量低。牧場2雖然持續(xù)力較差，但是高峰產奶量最大，305 d產奶量最大，考慮到5個牧場同屬一個集團公司下，假如5 個牧場遺傳水平相當，可以推斷牧場2在圍產期和泌乳早期飼養(yǎng)管理方面水平較高，而后期管理水平有待于提高。對于持續(xù)力較高而高峰日產奶量較低的牧場應該著重提高圍產期和泌乳早期的飼養(yǎng)管理水平。對于高峰日產奶量、持續(xù)力和30 5d產奶量相對較低的牧場，應全方位地提高飼養(yǎng)管理水平，從整體上提高奶牛生產性能，從而使牧場獲得更大收益。

4 結論

本研究表明AS模型可以很好的擬合上海地區(qū)5 個牧場的泌乳曲線，通過對5 個牧場泌乳曲線的比較，可以比較不同牧場泌乳期不同階段飼養(yǎng)管理水平的差異，針對不同牧場指出優(yōu)化經濟效益的關鍵時期。在5 個牧場中，牧場2相對而言飼養(yǎng)管理水平最好，但總體來看，所有牧場均應提高繁殖水平和飼養(yǎng)管理水平。