我國北方地區娟姍牛泌乳曲線分析及其與荷斯坦牛的比較

王 澳 竹 磊 張海亮 師 睿 劉登科 馬亞賓倪俊卿 郭 剛 蔣桂娥* 王雅春*

(1.中國農業大學 動物科技學院/農業農村部動物遺傳育種與繁殖(家畜)重點實驗室/畜禽育種國家工程實驗室，北京 100193； 2.河北省畜牧良種工作站，石家莊 050061； 3.北京首農畜牧發展有限公司，北京 100176)

奶牛泌乳曲線是指用于描述奶牛的產奶量隨泌乳天數變化趨勢的數學模型，對牧場生產及育種實踐具有重要的指導意義，例如預測總體產奶量及牧場收益、動態調整奶牛飼養方案、制定牧場生產決策、定制奶牛日常管理系統等。目前，國內外已有大量研究分析了荷斯坦牛日產奶量的變化規律。研究表明，日產奶量隨泌乳天數呈規律性、連續性變化，具體表現為奶牛自產犢后開始泌乳，日產奶量逐漸上升至高峰后緩慢下降，直至干奶。通?？梢允褂妹谌榍€對泌乳期內日產奶量的變化進行描述，其基本特征包括日產奶量上升階段的上升速率，高峰奶，高峰奶出現的泌乳天數(高峰日)以及日產奶量的下降速率等。Wood模型(Wood’s incomplete gama function model)、AS模型(Ali-Schaeffer model)、Nelder模型(Nelder quadratic polynomial model)、混合線性模型等大量模型均已被成功應用于荷斯坦牛泌乳曲線擬合。在各泌乳曲線擬合模型中，應用最廣泛且最具代表性是不完全伽馬函數模型(Wood模型)，該模型由Wood于1967年提出。研究發現，Wood模型對荷斯坦牛產奶量的擬合度較高，可以有效解釋荷斯坦牛產奶量93%～98%的變異，故本研究使用Wood模型進行泌乳曲線擬合。

受奶牛場生產管理智能化水平的限制，獲取奶牛連續監測的日產奶量記錄較為困難，國內外關于奶牛泌乳曲線的研究多利用測定日DHI(Dairy herd improvement)記錄進行，通過DHI記錄可以建立擬合準確度較高的模型對荷斯坦牛日產奶量的變化趨勢進行描述與分析，并驗證和比較已有模型在不同群體中的擬合能力。然而DHI記錄在奶牛的每個泌乳月中只有一個記錄，在刻畫奶牛的泌乳性能和研究泌乳曲線上存在固有缺陷。隨著我國規?；翀鲋悄芑瘮D奶設備的普及和管理水平的持續提升，部分牧場已可以實現全群奶牛每日產奶量的連續監測，如何有效利用連續監測日產奶量記錄進行泌乳曲線擬合，并用于牧場精細化管理和奶牛遺傳育種，已成為新的研究熱點與挑戰。

娟姍牛具有良好的乳用性能和對熱應激環境的高適應性，對于豐富我國奶業的品種組成具有重要意義。自20世紀初娟姍牛被引入我國以來，養殖規模不斷擴大，娟荷雜交牛已作為優良的新型耐熱群體在我國南方高溫地區推廣養殖。國際上，一些研究已利用測定日DHI記錄對娟姍牛的泌乳曲線進行了分析。例如，Wasike等研究初步證明了Wood模型對娟姍牛泌乳曲線的擬合能力；Hansen等、Mohanty等和Khan等的研究均表明了荷斯坦牛和娟姍牛的泌乳曲線在產奶量變化速率及高峰奶上表現出較大差異。然而這一方面的研究在我國奶牛群體中仍處于空白階段，作為娟姍牛品種特征及與荷斯坦牛種間差異研究的重要一環，對娟姍牛泌乳曲線和日產奶量變化規律進行分析并將其與荷斯坦牛的泌乳規律進行比較具有重要意義。

因此，本研究收集了河北地區某規?；翀鼍陫櫯：秃伤固古＿B續監測日產奶量記錄，旨在擬合娟姍牛的泌乳曲線，全面分析其305 d產奶量和泌乳曲線相關指標的影響因素，并比較荷斯坦牛和娟姍牛兩個群體泌乳曲線之間的差異，以期為兩品種奶牛種間差異研究，及有效利用每日連續監測的日產奶量記錄進行生產性能選育提供理論依據與參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

1

.

1

.

1

日產奶量

本研究使用的數據來源于河北省定州市某規模化奶牛場，該牧場全群存欄約18 000頭，同時飼養荷斯坦牛和娟姍牛，采用散欄牛舍進行飼養，實行TMR(Total mixed rations)飼喂、轉盤式擠奶臺集中擠奶，成母牛全群平均單產達到10 000 kg。該牧場的轉盤式擠奶機可以測定并連續記錄全群奶牛的每日產奶量。本研究收集了牧場2017年1月—2021年1月7 814頭泌乳牛日產奶量記錄共1 903 723條，覆蓋了10 524個泌乳期，包括荷斯坦牛1 056 155條和娟姍牛847 568條，產奶量記錄由奶廳智能監測系統自動導出。

1

.

1

.

2

繁殖記錄

試驗牧場的繁殖記錄由牧場管理軟件導出的事件信息整理而來，提取試驗牛的胎次、產犢日期、配種日期、配種次數、出生日期和初產月齡等用于分析。

1.2 數據質控

對原始數據進行質控時，要求每頭奶牛的泌乳天數處于1～305 d、日產奶量處于2.5～100 kg、初產日齡處于600～1 800 d；對每個泌乳期內日產奶量記錄的條數進行質控，具體質控過程及每一步驟所對應的個體數、泌乳期數和數據量如表1所示。其中，步驟4剔除異常值時，分別對兩個群體每個泌乳天數(Days in milk, DIM)內的日產奶量記錄進行一次質控，剔除每個泌乳天數內產奶量低于平均值減3倍標準差的個體記錄；步驟5～8保證了日產奶量數據在泌乳早、中、后期均勻分布且擁有充足的數據量用于奶牛個體泌乳曲線擬合。質控完成后，形成數據集1和數據集2；數據集1包括921頭娟姍牛的435 836條(覆蓋1 517個泌乳期)日產奶量記錄；數據集2包括1 067頭荷斯坦牛的311 413條(覆蓋1 067個泌乳期)日產奶量記錄。數據集1和2中，每個個體每胎次內產奶量記錄條數分布如圖1所示，兩群體奶牛在1～305 d內大多有300條以上產奶量記錄，然而，僅有1 %的泌乳期包含完整的305條產奶量記錄，大量泌乳期內的記錄不完整，需要對缺失值進行填充。

表1 數據質控過程
Table 1 Process control of the data quality

步驟Step質控項目Item質控條件Condition娟姍牛 Jersey荷斯坦牛 Holstein個體數/頭Numberof cows泌乳期/個Number oflactations數據量/條Data size個體數/頭Numberof cows泌乳期/個Number oflactations數據量/條Data size0原始數據Raw data1 7213 850847 5686 0936 6741 056 1551泌乳天數Days in milk1～305 d1 6623 680735 7405 8036 150876 3722日產奶量Daily milk yield2.5～100 kg1 6573 672721 6695 7816 122863 5493初產日齡Age at first calving600～1800 d1 6573 672721 6695 7816 122863 5494異常值Outliers按DIM對數據進行分組,利用3倍標準差去除下側異常值1 6573 672721 6695 7816 122863 5495305 d內記錄條數Number of records within 305 d >220條1 1352 100574 1661 6341 634448 5286305 d內記錄的時間跨度Time span of records within 305 d >260 d9541 629465 3841 1251 125326 6627首次記錄DIMDIM with the first record within alactation <30 d9501 616461 9321 1031 103320 8578末次記錄DIMDIM with the lastrecord within alactation >270 d9211 517435 8361 0671 067311 413

(a)數據集1，娟姍牛；(b)數據集2，荷斯坦牛(a) Dataset 1 (Jersey cattle); (b) Dataset 2 (Holstein cattle)圖1 數據集1和2中每個泌乳期內日產奶量記錄條數分布Fig.1 Distribution of record number within a lactation in dataset 1 and 2

1.3 數據分析

1

.

3

.

1

泌乳曲線擬合本研究選取Wood模型進行奶牛個體泌乳曲線擬合，數據集1和2的后續處理及擬合過程如圖2所示。首先，步驟a采用簡單移動平均法建立4-d窗口對每個泌乳期的日產奶量記錄進行預處理，即對于奶牛第

n

天的日產奶量，利用第

n

-3天、第

n

-2天、第

n

-1天和第

n

天數據的平均值進行賦值，第1～3天產奶量記錄保持原值，如式(1)所示。使4-d窗口遍歷整個泌乳期，完成移動窗口平均平滑。

圖2 奶牛個體泌乳曲線擬合過程Fig.2 The fitting process of individual lactation curve

(1)

基于步驟a平滑后的數據，步驟b采用Wood模型擬合每個個體每胎的泌乳曲線，并計算決定系數(

R

)和均方根誤差(Root mean squared error, RMSE)作為擬合準確度的判斷標準。Wood模型如式(2)所示，其求導函數形式表示了泌乳期內日產奶量的變化速率，如式(3)所示。其中，

t

表示泌乳天數；

Y

表示該泌乳天數的日產奶量；

a

表示奶牛的泌乳潛力，

b

表示泌乳曲線下降階段的速率，

c

表示曲線達到高峰的速率；

e

表示自然常數。

Y

=

at

e

-

(2)

Y

′=

abt

-1

e

--

act

e

-

(3)

為了降低少數偏離數據點對擬合曲線的影響，在步驟c中計算了每一條泌乳曲線實際記錄點與曲線擬合值間的離差，并利用四分位法去除極端低于泌乳曲線的數據點(負偏離點)，再次進行Wood模型擬合，反復執行曲線擬合和偏離點判定直至不再產生新的負偏離點，得到個體最終Wood曲線。

為了保證后續分析的準確性，在步驟d中對曲線的擬合程度進行了二次質控，質控條件為日產奶量擬合值處于0～100 kg、

R

>0.7、RMSE<3。步驟e中利用泌乳曲線擬合值對相應泌乳期內日產奶量記錄中的缺失值進行填充，最終得到1 607頭奶牛共490 135條日產奶量數據，共計1 607個泌乳期，用于計算305 d產奶量。其中，娟姍牛有1 001個泌乳期，荷斯坦牛有606個泌乳期。

1

.

3

.

2

泌乳曲線相關指標定義本研究中，共定義了305 d產奶量(MY)、高峰奶(PY)、高峰日(

t

)、日產奶量變化速率(

v

)、日產奶量最高提升速率(

v

)、日產奶量下降階段平均速率(

v

)、各泌乳階段產奶量占比比值(

r

)等7個泌乳曲線相關指標用于分析娟姍牛的泌乳曲線特征；在比較荷斯坦牛和娟姍牛泌乳曲線差異時，定義了高峰奶占比(

p

)、日產奶量最高提升速率占比(

p

)和日產奶量下降階段平均速率占比(

p

)3個指標。其中，MY指奶牛產犢后第1 天至第305 天的累計產奶量；PY 指奶牛產犢后第1 天至第305 天日最高產奶量；

t

指奶牛高峰奶時的泌乳天數；

v

指奶牛日產奶量隨泌乳天數的變化速率；

v

指奶牛日產奶量變化速率的最大值，利用式(3)進行計算，即

t

=1～305 d時，

Y

′的最大值；

v

指奶牛高峰日后日產奶量變化速率的平均值，利用式(3)進行計算，即

t

=

t

～305 d內，

Y

′的平均值；r指奶牛在泌乳早期(1～99 d)、泌乳中期(100～199 d)和泌乳后期(200～305 d)產奶總量占MY的比值；

p

指PY對MY的比值；

p

指

v

對MY的比值；

p

指

v

對MY的比值。

1

.

3

.

3

統計分析基于SAS 9.4軟件的 GLM過程，采用一般線性模型進行影響因素分析，多重比較采用Bonferroni

t

檢驗，顯著水平設為0.05。基于數據集1利用模型(1)分析娟姍牛305 d產奶量及泌乳曲線相關指標的影響因素，基于數據集1和數據集2的并集利用模型(2)分析娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線之間的差異。此外，采用SAS 9.4軟件的CORR過程分析娟姍牛MY、PY、

t

、

v

和

v

等指標之間的相關。

Y

=

μ

+

P

+

S

+

N

+

A

+

e

(1)

式中：

Y

表示泌乳曲線

R

、MY、PY、

t

，

μ

表示群體平均值，

P

表示胎次(

i

=1～4)，

S

表示產犢季節(

j

=1～4)，

N

表示配種次數(

k

=1、2)，

A

表示初產月齡(

m

=1～4)，

e

表示隨機殘差。

Y

=

μ

+

P

+

S

+

N

+

A

+

B

+

e

(2)

式中：

Y

表示曲線模型

R

及泌乳曲線相關指標，

B

表示品種效應(

n

=1、2)，其他因子的含義同模型1。

本研究中，將胎次劃分為4個水平，包括1胎、2胎、3胎和4胎及以上；產犢季節劃分為4個水平，包括春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～11月)和冬季(12～次年2月)；配種次數劃分為3個水平，包括1次、2次和3次及以上；初產月齡劃分為4個水平，包括<23、23～24、25～26和27月齡及以上。

2 結果與分析

2.1 娟姍牛各泌乳曲線相關指標分布

本研究采用Wood模型對娟姍牛個體泌乳曲線進行擬合，平均

R

為0.86±0.07，模型擬合度可以滿足后續分析。娟姍牛個體泌乳曲線相關指標的分布如圖3所示，包括305 d產奶量(圖3(a))、高峰奶(圖3(b))、高峰日(圖3(c))、日產奶量最高提升速率(圖3(d))、日產奶量下降階段平均速率(圖3(e))、

R

(圖3(f))。MY、PY和

v

呈正態分布，

t

和

v

分別呈右偏態和左偏態分布，而模型

R

在0.7～1.0間分布較為均勻。

(a)305 d產奶量;(b)高峰奶;(c)高峰日;(d)日產奶量最高提升速率;(e)日產奶量下降階段平均速率;(f)R2(a) 305 d milk yield; (b) Peak yield; (c) Peak day; (d) Maximum rate of increase of daily milk yield; (e) Average rate of decline of daily milk yield; (f) R2圖3 娟姍牛泌乳曲線相關指標和模型R2分布Fig.3 Distribution of lactation curve indicators and R2 in Jersey cattle

娟姍牛泌乳曲線相關指標的描述性統計如表2所示。娟姍牛MY的平均值為6 387.60 kg，變異系數為26.52%，最大值為11 622.89 kg，最小值為1 984.76 kg。PY為31.25 kg，

t

為59.56 d，在泌乳前、中、后期的產奶總量比為1∶0.873∶0.628。娟姍牛

v

平均為2.78 kg/d，99.0 %的

v

出現于泌乳第1天至第2天內，即泌乳第2天的產奶量較第1天的高2.78 kg。在日產奶量下降階段，娟姍牛

v

為-0.06 kg/d，即從泌乳高峰日(泌乳第59天)至第305天，日產奶量下降約14.76 kg。

表2 娟姍牛泌乳曲線相關指標描述性統計量
Table 2 Describe statistics of lactation curve indicators in Jersey cattle

項目Item平均值Mean標準差SD最大值Max最小值MinR20.860.070.990.70MY305/kg6 387.601 694.1711 622.891 984.76PY/kg31.256.9957.2512.55tPY/d59.5628.002919泌乳早期(1～99 d)產奶量占比/%Proportion of milk yield from DIM 1 to DIM 9939.975.0158.9527.17泌乳中期(100～199 d)產奶量占比/%Proportion of milk yield from DIM 100 to DIM 19934.912.3444.5726.13泌乳后期(200～305 d)產奶量占比/%Proportion of milk yield from DIM 200 to DIM 30525.114.8636.418.32vmax/(kg/d)2.780.925.51-0.04vdown/(kg/d)-0.060.030.00-0.17

注：MY,305 d產奶量;PY,高峰奶;,高峰日;,日產奶量最高提升速率;,日產奶量下降階段平均速率。下同。
Note: MY, 305 d milk yield; PY, Peak yield; , Peak day; , Maximum rate of increase of daily milk yield; , Average rate of decline of daily milk yield. The same below.

2.2 娟姍牛各泌乳曲線指標間相關性

本研究對娟姍牛泌乳曲線各指標進行相關性分析，結果如表3所示。MY與PY、

t

、

v

等均呈極顯著正相關(

P

<0.01)，而與

v

呈極顯著負相關(

P

<0.01)；其中，MY分別與PY、

v

呈強正相關關系，即娟姍牛的高峰奶越高，日產奶量初期提升越快，全泌乳期產奶量越高。

v

分別與PY、

v

呈極顯著中等負相關關系，即娟姍牛高峰日前產奶量越高，下降階段日產奶量下降速率越大。

表3 娟姍牛泌乳曲線各指標間相關系數
Table 3 Correlation coefficient of lactation curve indicators in Jersey cattle

項目ItemMY305/kgPY/kgtPY/dvmax/(kg/d)vdown/(kg/d)MY305/kg0.875**0.154**0.602**-0.164**PY/kg<0.01-0.0430.700**-0.505**tPY/d<0.010.173-0.101**0.024vmax/(kg/d)<0.01<0.01<0.01-0.420**vdown/(kg/d)<0.01<0.010.451<0.01

注：上三角為相關系數，下三角為值；右上角無上標代表相關關系不顯著，上標*代表相關關系顯著(<0.05)，上標**代表相關關系極顯著(<0.01)。
Note: The upper triangle is the correlation coefficient and the lower triangle is the -value. No superscript in the upper right corner means the correlation is not significant, * means the correlation is significant (<0.05), ** means the correlation is highly significant (<0.01).

2.3 娟姍牛各指標影響因素

利用模型1分析胎次、產犢季節、初產月齡和配種次數對

R

和泌乳曲線相關指標的影響，各因素不同水平的最小二乘均值及其標準誤如表4所示。

2

.

3

.

1

模型擬合準確度(

R

)本研究中，胎次、產犢季節和初產月齡對

R

均有顯著影響(

P

<0.05)。隨胎次的升高，

R

呈現上升的趨勢，1胎娟姍牛的

R

最低，為0.836，4胎及以上娟姍牛的

R

最高，為0.870。不同產犢季節中，夏季產犢奶牛的擬合效果顯著(

P

<0.05)高于冬季產犢的奶牛。不同初產月齡中，23～24月齡首次產犢的娟姍牛的擬合效果顯著(

P

<0.05)高于其他初產月齡的牛；過早(小于23月齡)或過晚(大于27月齡)首次產犢的奶牛，其泌乳曲線的擬合效果均較差。

2

.

3

.

2

305 d產奶量、高峰奶、高峰日由表4可知，胎次、產犢季節和初產月齡對娟姍牛MY和PY均有顯著影響(

P

<0.05)，胎次、產犢季節和配種次數對娟姍牛

t

影響顯著(

P

<0.05)。隨著胎次的升高，MY呈現逐漸增加的趨勢，在第1胎時最低(5 190.64 kg)，4胎及以上時達到最高(6 977.06 kg)，PY隨胎次的變化趨勢與MY相同。在各產犢季節中，MY由高到低為春季(6 727.30 kg)、冬季(6 724.76 kg)、秋季(6 001.00 kg)和夏季(5 893.55 kg)。不同產犢月齡分組中，23～24月齡及27月齡以上初次產犢的娟姍牛，其MY顯著高于其他月齡(

P

<0.05)。

表4 各因素對娟姍牛泌乳曲線擬合準確度及相關指標的影響
Table 4 Effects of various factors on and lactation curve indicators in Jersey cattle

項目Item頭數NumberR2MY305/kgPY/kgtPY/d胎次 Parity 1胎 Lactation 12150.84 b5 190.64±109.04 c24.40±0.42 c67.26±1.95 a 2胎 Lactation 22710.87 a6 602.14±94.10 ab32.21±0.36 b54.87±1.68 b 3胎 Lactation 32950.86 a6 576.78±91.02 b32.46±0.35 b58.43±1.63 b 4胎及以上 Lactation 4+2200.87 a6 977.06±106.74 a34.25±0.41 a60.80±1.91 ab產犢季節 Calving season 春季(3～5月) Spring2550.87 b6 727.30±99.24 a33.51±0.38 a60.65±1.77 b 夏季(6～8月) Summer3130.89 a5 893.55±87.84 b30.07±0.34 b56.11±1.57 bc 秋季(9～11月) Fall1890.85 c6 001.00±109.88 b29.39±0.42 b52.32±1.96 c 冬季(12～次年2月) Winter2440.83 d6 724.76±99.53 a30.35±0.38 b72.28±1.78 a初產月齡 Age at first calving <231770.86 ab6 295.79±121.79 ab30.34±0.47 ab64.50±2.18 23～243330.87 a6 482.99±85.71 a31.43±0.33 a60.55±1.53 25～262380.86 ab6 048.78±102.23 b29.74±0.39 b57.34±1.83 27月齡及以上2530.85 b6 519.07±98.76 a31.81±0.38 a58.97±1.76配種次數 Number of insemination 1次4470.866 301.68±75.3630.94±0.2957.75±1.35 b 2次2140.876 287.91±104.4030.62±0.4059.92±1.86 ab 3次及以上3400.866 420.37±86.3330.94±0.3363.34±1.54 a

注：表中的標準誤均小于0.01，故未在表中列出；同列數據后所標字母相異表示差異顯著(<0.05)，所標字母相同或無字母表示差異不顯著(>0.05)。
Note: The standard errors of are less than 0.01 which are not listed in table 4. In the same column, values with different right letter superscripts mean significant difference (<0.05), while the same or no letter superscripts mean no significant difference (>0.05).

對于高峰日，1胎娟姍牛

t

(67.26 d)顯著(

P

<0.05)遲于其他胎次，

t

在2胎時降至最低，而后逐漸上升。在各產犢季節中，

t

由高到低依次為冬季(72.28 d)、春季(60.65 d)、夏季(56.11 d)和秋季(52.32 d)。初產月齡對

t

無顯著影響，但呈現出隨初產月齡的增加，

t

逐漸降低的趨勢。隨著配種次數的增加，

t

呈上升的趨勢，在3次及以上時達到最高(63.34 d)。

2.4 娟姍牛與荷斯坦牛泌乳曲線比較

利用模型2分析了娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線間的差異，結果如表5和圖4所示。娟姍牛泌乳曲線的擬合程度顯著高于荷斯坦牛(

P

<0.05)，娟姍牛的

t

較荷斯坦牛提前了39.84 d，

p

較荷斯坦牛高0.036%。在泌乳初期，娟姍牛的初始產奶量(泌乳第1天時的平均產奶量)較荷斯坦牛更高，且

p

顯著高于荷斯坦牛；在日產奶量下降階段，娟姍牛的

v

約為0.063 kg/d，約占305 d產奶量的0.01‰，顯著(

P

<0.05)高于荷斯坦牛。娟姍牛在泌乳前、中、后期產奶量在305 d產奶量占比的比值為1∶0.873∶0.628，娟姍牛泌乳主要集中于泌乳前期，在泌乳后期總奶量顯著(

P

<0.05)降低，而荷斯坦牛為1∶1.106∶0.956，在泌乳前、中、后期產奶總量較為穩定。

表5 娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線相關指標之間的差異
Table 5 Differences of lactation curve indicators between Jersey and Holstein cattle

品種BreedR2MY305/kgPY/kgpPY/%tPY/d娟姍牛Jersey0.86 a6 322.42±55.06 b31.42±0.13 b0.497 a60.03±1.27 b荷斯坦牛Holstein0.84 b9 517.07±112.83 a43.87±0.38 a0.461 b99.87±2.60 a品種Breedvmax/(kg/d)pmax/%vdown/(kg/d)pdown/‰rlac娟姍牛Jersey2.72±0.03 b0.043 a-0.063 b-0.010 a1∶0.873∶0.628荷斯坦牛Holstein3.35±0.06 a0.035 b-0.065 a-0.007 b1∶1.106∶0.956

注：表中、、、和的標準誤均小于0.01，故未在表中列出；同列數據后所標字母相異表示差異顯著(<0.05)，所標字母相同表示差異不顯著(>0.05)。MY,305 d產奶量;PY,高峰奶;,PY對MY的比值;,高峰日;,日產奶量最高提升速率;,對MY的比值;,日產奶量下降階段平均速率;,對MY的比值;,奶牛在泌乳早、中、后期產奶總量占MY的比值。
Note: The standard errors of , 、、 and are less than 0.01 which are not listed in table 5. In the same column, values with different right letter superscripts mean significant difference (<0.05), while the same or no letter superscripts mean no significant difference (>0.05). MY, 305 d milk yield; PY, peak yield; , the ratio of PY to MY; , peak day; , maximum rate of increase of daily milk yield; , the ratio of to MY; , average rate of decline of daily milk yield; , the ratio of to MY; , the ratio of total milk yield in early, middle and late lactation stage to MY.

(a)娟姍牛和荷斯坦牛每個泌乳天數下日產奶量占305 d產奶量的比值；(b)娟姍牛和荷斯坦牛每個泌乳天數下的平均日產奶量(a) Proportion of daily milk yield per lactation for Jersey and Holstein; (b) Daily milk yield per lactation for Jersey and Holstein圖4 娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線之間的差異Fig.4 Differences of lactation curve in Jersey and Holstein cattle

3 討 論

3.1 連續監測數據的處理方法

受奶牛場日產奶量監測設備和技術條件限制，國內外大多利用DHI記錄對奶牛泌乳曲線進行研究，然而這種方式存在數據量小、精細化程度低的缺陷，無法對奶牛日產奶量變化規律進行深入描述與刻畫。隨著智能化擠奶設備在我國牧場的推廣及應用，如何對大量日產奶量連續監測數據進行研究與分析，并將其有效應用于奶牛遺傳育種及牧場實踐中，必將在今后成為領域內新的問題與挑戰。本研究針對連續監測記錄中數據波動大、噪聲數據多的特點，創新了數據處理方式，取得了良好的效果。首先，本研究利用簡單移動平均法建立4 d窗口對數據集進行預處理。簡單移動平均法能夠對時間序列數據進行逐項推移，依次計算出給定項數的均值，是一種簡單高效的預測方法，能夠有效消除數據隨機波動的影響，突顯出數據的變化趨勢。Poppe等研究證明了利用滑動窗口消除連續日產奶量記錄中隨機波動的有效性。在擬合泌乳曲線時，對每一個泌乳期，采用邊質控邊擬合的方式，反復利用四分位法選擇并去除噪聲數據，提升了曲線擬合質量，保證曲線能夠真實還原奶牛日產奶量的變化趨勢。最后，為了保證后續分析的準確性，本研究對泌乳曲線進行了二次質控。綜上，本研究數據處理方法為今后奶牛日產奶量及其他連續監測數據的處理及分析提供了參考。

3.2 娟姍牛305 d產奶量及其影響因素

娟姍牛產奶量的遺傳力為0.08～0.28，與荷斯坦牛相近(0.30左右)。因此，娟姍牛的產奶量同樣受遺傳和環境因素共同影響。本研究發現，胎次對娟姍牛305 d產奶量有顯著影響，頭胎產奶量顯著低于其他胎次，與Mohanty等和Wasike等研究結果一致。有研究指出，荷斯坦牛初產牛由于仍處于生長階段，采食量較低、乳腺分泌組織發育不完善，305 d產奶量較經產牛更低；娟姍牛初產牛的生長趨勢與荷斯坦牛類似，故胎次對產奶量表現出相同影響。在娟姍牛的日常管理中，應注意分群飼養，注重低胎次奶牛的生長需求和日糧的營養水平，以提高牧場的生產效益。

產犢季節對娟姍牛305 d產奶量影響顯著，夏季產犢的奶牛305 d產奶量最低，春季最高。研究表明，溫濕度指數的變化對奶牛日產奶量存在顯著影響，夏季產犢的奶牛在泌乳高峰期將經歷嚴重的熱應激，影響到泌乳曲線上升階段日產奶量的提升，從而大幅降低了其305 d產奶量。李朝明等研究表明，娟姍牛在受熱應激影響后，產奶量約下降了14.08%，同時，有研究表明，奶牛不同季節的采食量和營養水平也存在較大差異，這可能也是影響娟姍牛不同產犢季節下305 d產奶量的重要因素之一。

奶牛的配種次數相對反映了其妊娠能力，是一種重要的功能性狀；初產月齡反映了奶牛的生長水平及受孕能力，是一種重要的生產指標。對于荷斯坦牛而言，許多研究表明，初產月齡在24月齡時可獲得最佳的生產效益，而配種次數與產奶量之間的關系并不明確。然而，對于娟姍牛的初產月齡、配種次數等繁殖性狀與泌乳性能之間的關系，國內外均鮮有研究。本研究結果表明，隨著初產月齡和配種次數的增加，娟姍牛的305 d產奶量呈現逐漸上升的趨勢。大量研究報道了奶牛泌乳性能與繁殖性能之間存在負相關關系，高產奶牛往往表現出產犢間隔更長、初產月齡更高及配種次數增加的趨勢，與本研究結果相符。因此，在牧場生產管理中，要注重處理娟姍牛泌乳性能和繁殖性能之間的關系，保障牧場整體收益。

3.3 娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線比較

本研究選取Wood模型作為個體泌乳曲線的擬合模型，以比較娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線間的差異。許多研究報道了不同品種奶牛泌乳曲線形狀的差異，包括荷斯坦牛、娟姍牛、娟荷雜交牛、丹麥紅牛等，其差異主要表現在高峰奶、高峰日、泌乳初期產奶量以及泌乳持續力等指標。泌乳持續力是指奶牛在日產奶量達到峰值后維持產量的能力，在DHI報告中通常使用測定日記錄進行計算。在本研究中，高峰日后日產奶量下降階段的平均速率(

v

)能夠間接表現泌乳持續力；

v

越小，泌乳持續力越低。Mohanty等研究指出，奶牛的高泌乳性能與其泌乳初期高初始產量、高持續力顯著相關。本研究中，娟姍牛泌乳初期的產奶量及提升速率顯著高于荷斯坦牛，在兩群體日產奶量達到高峰時，娟姍牛的高峰奶占比更高，高峰日較荷斯坦牛顯著提前，且日產奶量的下降速率顯著快于荷斯坦牛，故娟姍牛在泌乳中后期的總產奶量顯著降低，從而使娟姍?？偯谌樾阅艿陀诤伤固古＃髅谌殡A段產奶量占比間的差異也更大。綜上，在生產管理和奶牛育種中，應注重奶牛高峰奶和持續力的綜合提升，以發揮奶牛泌乳潛力，提高泌乳期總產奶水平。

3.4 Wood模型對娟姍牛泌乳曲線的擬合能力

Wood模型強調了泌乳曲線的基本特征，對奶牛群體產奶量的擬合度較高，因此成為研究和應用中最廣泛使用的模型；同時，Wood模型也存在一些不足。Dematawewa等和Dijkstra等指出，Wood模型所估計的泌乳曲線易高估泌乳前期和后期的產奶量，而對泌乳中期的產奶量有所低估；此外，Wood模型的3個參數之間具有高度相關性(0.70～0.90)，這種參數特征不可避免地會造成模型對原數據分布的高敏感性。本研究表明，Wood模型對娟姍牛泌乳曲線擬合效果較優，模型

R

可達0.86，顯著高于荷斯坦牛。Wasike等和Khan等表明，相較于其他模型，Wood模型對娟姍牛日產奶量的適應性更強，表現出更優的擬合精度。不同模型在不同品種奶牛泌乳曲線擬合的效果存在差異，這種差異可能與品種效應、模型適用范圍等有關。本研究發現，荷斯坦牛的305 d產奶量顯著高于娟姍牛；若將本研究中所有泌乳曲線相關指標由比例形式轉換為原形式(圖4(b))，則娟姍牛的高峰奶和

v

均顯著低于荷斯坦牛，即娟姍牛在全泌乳期內日產奶量的變化幅度較荷斯坦牛更小，這可能也是導致Wood模型對娟姍牛擬合度更高的原因之一，即Wood模型可能更適于擬合泌乳期內日產奶量波動較小的奶牛。Melzer等研究指出，與AS模型及非參數模型等參數計算較為復雜的模型相比，Wood模型對變化速率較快或波動較大的日產奶量數據擬合效果相對較差，與本研究推測相符。

4 結 論

本研究利用娟姍牛和荷斯坦牛日產奶量的每日連續監測記錄進行了泌乳曲線擬合，分析了娟姍牛泌乳曲線相關指標的影響因素，并比較了娟姍牛和荷斯坦牛泌乳曲線間的差異。研究發現，胎次、產犢季節和初產月齡等因素對娟姍牛305 d產奶量有顯著影響，娟姍牛與荷斯坦牛在高峰奶、高峰日和日產奶量變化速率等方面均表現出顯著差異，娟姍牛泌乳集中于泌乳前期(1～99 d)且高峰日較荷斯坦牛提前39.84 d。綜上，本研究為揭示我國飼養條件下娟姍牛的泌乳特征，比較相同管理條件下荷斯坦牛與娟姍牛泌乳曲線的種間差異提供了理論依據，并為利用每日連續監測的日產奶量記錄進行牧場精準管理和產奶性能選育提供了參考。