新疆地區(qū)中國荷斯坦牛和新疆褐牛生產(chǎn)性能影響因素分析

張夢華，尤震晨，魏 趁，李景芳，葛建軍，陳光蓮，譚世新，黃錫霞*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)奶業(yè)辦公室，新疆烏魯木齊 830063；3.新疆呼圖壁種牛場，新疆呼圖壁 831203；4.烏魯木齊種牛場新疆褐牛繁育中心，新疆烏魯木齊 830049；5.新疆天山畜牧生物工程股份有限公司，新疆昌吉 831100）

奶牛群體改良（Dairy Herd Improvement，DHI）測定項(xiàng)目包括牛群產(chǎn)奶性能和牛群飼養(yǎng)管理。牛群產(chǎn)奶性能指每頭牛的乳脂率、乳蛋白率、體細(xì)胞數(shù)、日產(chǎn)奶量等，牛群飼養(yǎng)管理指產(chǎn)奶牛只的系譜資料、胎次、產(chǎn)犢日期、干奶日期、產(chǎn)犢間隔、健康狀態(tài)等[1]。當(dāng)今時代，養(yǎng)牛成本頗高，投入與產(chǎn)出效益最大化是養(yǎng)殖者追求的目標(biāo)，DHI 工作是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效手段。通過深入解讀研究DHI 數(shù)據(jù)，將DHI 數(shù)據(jù)視為主體和切入點(diǎn)，可以為牧場提供分析報(bào)告、管理報(bào)告、評估報(bào)告以及年度報(bào)告，對牧場精細(xì)管理提出建議[2]。本文收集新疆地區(qū)32 個牛場2013—2016 年的中國荷斯坦牛和新疆褐牛不同胎次的DHI 測定記錄，對數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘方差分析，旨在分析影響中國荷斯坦牛和新疆褐牛DHI 測定指標(biāo)的因素，通過分析找到影響產(chǎn)奶量和牛奶品質(zhì)的因素，對牧場精細(xì)管理提出建議。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù)來自新疆呼圖壁種牛場、烏魯木齊市種牛場新疆褐牛繁殖中心、新疆天山畜牧生物工程有限公司、新疆朗青畜牧有限公司、新疆天潤五一牛場、新疆奎屯131 團(tuán)天錦牛場、新疆石河子西部牧業(yè)良繁中心牛場、新疆阿克蘇新農(nóng)乳業(yè)有限公司、新疆克拉瑪依綠城牛場等32 個牛場2012—2016 年38 994 頭中國荷斯坦牛和895 頭新疆褐牛的147 221 條DHI 測定日生產(chǎn)性能記錄。

1.2 DHI 測定數(shù)據(jù) DHI 測定工作中，奶樣的采集是由參加DHI 測定的各個牧場的資料員每月1 次定期采集，奶樣在新疆維吾爾族自治區(qū)乳品質(zhì)量監(jiān)測中心進(jìn)行檢測，檢測項(xiàng)目包括乳脂率、乳糖率、乳蛋白率、總固體、體細(xì)胞數(shù)（Somatic cell counts，SCC），其中前4 項(xiàng)檢測指標(biāo)所用儀器是乳成分分析儀（型號為MilkoScan-4000），體細(xì)胞數(shù)所用儀器是體細(xì)胞計(jì)數(shù)儀（型號為Fossomatic-5000）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 數(shù)據(jù)篩選 數(shù)據(jù)庫信息包含：序號、個體號、個體重新編號、父號、父號重新編號、母號、母號重新編號、胎次、日產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、總固體、體細(xì)胞數(shù)、尿素氮、電導(dǎo)率、非脂乳固體、冰點(diǎn)、測定場編號、測定日期、產(chǎn)犢年份、產(chǎn)犢季節(jié)、泌乳天數(shù)、產(chǎn)犢日期、出生日期、產(chǎn)犢月齡。

根據(jù)中國荷斯坦牛和新疆褐牛原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其完整性進(jìn)行以下篩選：產(chǎn)奶量1.0～50 kg，乳脂率1.50%～9.00%，乳蛋白率和乳糖率1.50%～6.00%，總固體7.50%～16.00%[5]。

1.3.2 效應(yīng)的劃分 品種效應(yīng)按照所分析的中國荷斯坦牛和新疆褐牛2 個品種劃分為2 個水平；胎次效應(yīng)按照1 胎、2 胎、3 胎、4 胎、5 胎、≥6 胎次劃分 成6 個 水平；測定場效應(yīng)按照參測牛場劃分為32 個水平；產(chǎn)犢年份效應(yīng)劃分為4 個水平（2013—2016 年）；產(chǎn)犢季節(jié)效應(yīng)依據(jù)新疆特殊的氣候條件劃分為4 個水平：3、4、5 月為春季，6、7、8 月為夏季，9、10、11 月為秋季，12、1、2 月為冬季；泌乳天數(shù)效應(yīng)根據(jù)計(jì)算的泌乳天數(shù)篩選5～600 d 的記錄，每30 天1 個水平，劃分為16 個水平。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法 運(yùn)用SAS 8.1 軟件的GLM 過程，使用混合動物模型進(jìn)行最小二乘分析[6]，分析品種、胎次、測定場、產(chǎn)犢年份、產(chǎn)犢季節(jié)和泌乳天數(shù)效應(yīng)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響。

式中，Yijklmno為性狀觀察值；u為群體均值；Bi為第i個品種效應(yīng)；Pj為第j 個胎次效應(yīng)；HK為第k 個測定場效應(yīng)；Xl為第l 個產(chǎn)犢年份效應(yīng)；Sm為第m 個產(chǎn)犢季節(jié)效應(yīng)；Dn為第n 個泌乳天數(shù)效應(yīng)；eijklmno為隨機(jī)殘差。

2 結(jié)果

2.1 日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果 如表1 所示，日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的值均在正常范圍內(nèi)，可以用于最小二乘分析。

表1 日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)

2.2 日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響因素分析 由表2可知，品種對乳蛋白率、乳糖率、總固體和體細(xì)胞評分有極顯著影響，對日產(chǎn)奶量、乳脂率、乳脂量、乳蛋白量、電導(dǎo)率和非脂乳固體有顯著影響；測定場和產(chǎn)犢年份對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)均有極顯著影響；而胎次、產(chǎn)犢季節(jié)和泌乳天數(shù)對牛奶中除尿素氮外的其他性狀有極顯著影響，泌乳天數(shù)對牛奶中的尿素氮有顯著影響。

表2 日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的方差分析

2.2.1 品種效應(yīng)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響 由表3 可知，中國荷斯坦牛的體細(xì)胞評分比新疆褐牛高，新疆褐牛乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和總固體比中國荷斯坦牛高。

2.2.2 胎次效應(yīng)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響 由圖1 可知，除體細(xì)胞評分、尿素氮和電導(dǎo)率外，其他性狀均隨著胎次的增加呈下降趨勢，而日產(chǎn)奶量和體細(xì)胞評分的波動最明顯。

表3 新疆褐牛和中國荷斯坦牛日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的差異

2.2.3 測定場效應(yīng)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響由圖2 可知，不同的測定牛場之間，乳脂率、體細(xì)胞評分和產(chǎn)奶量的差異明顯，產(chǎn)奶量和乳脂率的變化趨勢相反，隨著產(chǎn)奶量的增加乳脂率呈下降趨勢，同樣，隨著產(chǎn)奶量的增加體細(xì)胞評分也呈現(xiàn)下降趨勢。

2.2.4 產(chǎn)犢年份效應(yīng)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響隨著年份的增加，日產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率等呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，只有體細(xì)胞評分呈明顯的下降趨勢（圖3）。

2.2.5 產(chǎn)犢季節(jié)效應(yīng)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響由圖4 可知，除日產(chǎn)奶量、電導(dǎo)率、尿素氮和體細(xì)胞評分在冬季最高外，其余性狀均在秋季最高，秋季和冬季的日產(chǎn)奶量比春季、夏季要高，而秋季的體細(xì)胞評分最低。

圖1 不同胎次各性狀的變化趨勢

圖2 不同測定場產(chǎn)奶量、乳脂率和體細(xì)胞評分的變化趨勢

2.2.6 泌乳天數(shù)對日產(chǎn)奶量和DHI 測定指標(biāo)的影響 由圖5 可知，隨著泌乳天數(shù)的增加，產(chǎn)奶量在65 d 達(dá)到泌乳高峰后，保持一定速度緩慢下降。而隨著產(chǎn)奶量的下降乳脂率、乳蛋白率、總固體、尿素氮、非脂乳固體等性狀呈現(xiàn)較為明顯的上升趨勢。乳糖率隨泌乳天數(shù)的變化趨勢與產(chǎn)奶量相似，也在65 d 時達(dá)到了高峰值。SCS 與3 個產(chǎn)量性狀（日產(chǎn)奶量、乳脂量、乳蛋白量）的變化趨勢相反，在泌乳初期下降，在產(chǎn)犢后50 d 下降至最低，隨后隨著泌乳階段的進(jìn)行持續(xù)增加。

3 討 論

圖3 不同產(chǎn)犢年份各性狀的變化趨勢

圖4 不同產(chǎn)犢季節(jié)各性狀的變化趨勢

目前，全國DHI 參測群體平均測定日泌乳性能水平為：日產(chǎn)奶量28.73 kg，乳脂量1.09 kg，乳蛋白量0.89 kg，體細(xì)胞評分3.21。當(dāng)前新疆地區(qū)奶牛主要產(chǎn)奶性狀的平均生產(chǎn)水平仍然落后于全國平均水平，奶牛群體改良工作亟待加強(qiáng)。中國荷斯坦牛和新疆褐牛各性狀差異顯著的原因可能是中國荷斯坦牛的產(chǎn)奶量高，對乳脂率和乳蛋白率產(chǎn)生“稀釋效應(yīng)”，從而使單位體積內(nèi)的乳脂率和乳蛋白率降低。同時高產(chǎn)奶量對乳房的消耗很大，導(dǎo)致乳房感染疾病的幾率升高，體細(xì)胞評分也隨之升高。新疆褐牛和中國荷斯坦牛的日產(chǎn)奶量及DHI測定指標(biāo)的差異很大，統(tǒng)計(jì)分析時必須剖分出品種效應(yīng)，所以后期課題組在做遺傳參數(shù)估計(jì)時將兩個品種分開計(jì)算最佳。本研究中，乳脂率隨胎次的增加呈現(xiàn)下降趨勢，這與吾買爾江等[7]人的研究結(jié)果一致，日產(chǎn)奶量在第2胎次較高，第1 胎次次之，從第3 胎次呈下降趨勢。可能是因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中，對于一個較大的奶牛群體而言，產(chǎn)1 胎的牛多，而這種淘汰并不是按照人們的意愿進(jìn)行優(yōu)勝劣汰，淘汰產(chǎn)奶量低的奶牛，相反，高產(chǎn)奶牛反而會較先淘汰，這主要是因?yàn)槟膛．a(chǎn)奶量越高，其患病的幾率越大，泌乳系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等感染發(fā)病率明顯升高，使得高產(chǎn)奶牛被迫淘汰，稱之為被動淘汰[8]。想要降低胎次對乳脂率、體細(xì)胞評分的影響，就必須做好奶牛的產(chǎn)后保健工作，保證奶牛有足夠的干奶期。有研究者證明，沒有經(jīng)過干奶期治療的奶牛在下一個產(chǎn)奶期的乳房炎發(fā)生率是經(jīng)過治療的4 倍[9]。不同牛場各性狀的差異主要體現(xiàn)在不同的飼養(yǎng)管理制度、疾病防治措施、牛只乳房健康狀況以及環(huán)境的差異，其中最主要的因素是飼養(yǎng)管理[10]。不同的飼養(yǎng)模式、擠奶設(shè)備、飼料中粗纖維的含量等對DHI 測定指標(biāo)均有影響[11]。

隨著DHI 測定工作和奶牛育種工作的開展，日產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率等奶牛育種中的選擇性指標(biāo)也出現(xiàn)明顯的上升趨勢，而體細(xì)胞評分也作為逆向選擇性指標(biāo)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，這是多年來奶牛育種和DHI測定的成就。日產(chǎn)奶量和體細(xì)胞評分隨胎次的增加呈相反的變化趨勢，其原因可能是每個胎次的產(chǎn)奶都需要消耗奶牛大量的營養(yǎng)，對體質(zhì)影響極大，平時日糧和干奶期營養(yǎng)的補(bǔ)充都對產(chǎn)奶有著極大影響，也映證了產(chǎn)犢年份對日產(chǎn)奶量和SCS 的影響[12]。產(chǎn)犢年份對各性狀的影響是奶牛年齡、胎次等效應(yīng)的疊加產(chǎn)生的。

圖5 不同泌乳天數(shù)的各性狀變化趨勢

日產(chǎn)奶量與乳脂率、乳蛋白率等呈極顯著負(fù)相關(guān)，與乳糖率呈極顯著正相關(guān)的研究結(jié)果與不同泌乳天數(shù)各性狀變化規(guī)律一致[13]。這可能跟SCS 與產(chǎn)奶性狀間的遺傳負(fù)相關(guān)以及泌乳高峰對奶牛乳房健康程度的影響有關(guān)。隨著胎次的增加，SCS 同樣呈現(xiàn)增加的趨勢，且不同胎次間SCS 隨著泌乳階段的變化曲線趨于平行[14]。體細(xì)胞評分隨著產(chǎn)犢年份的增加呈現(xiàn)波動上升的趨勢，可能是由于年老的奶牛利用年限長，接觸病原的幾率更大，產(chǎn)生乳區(qū)較大面積和較大范圍感染的幾率也更大[15]。同時年齡較大的奶牛免疫力低，導(dǎo)致其受到感染后的恢復(fù)期較長，造成的乳房損傷就更嚴(yán)重，已經(jīng)患過乳房炎的奶牛，如果再次感染乳房炎，奶牛自身機(jī)體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)會更大，其體細(xì)胞數(shù)也會有較大上升[16]。

產(chǎn)奶量秋季和冬季較高[17]，可能是由于秋季飼草新鮮、多汁且營養(yǎng)物質(zhì)充足，奶牛產(chǎn)奶的消耗與攝入能夠達(dá)到基本的平衡；雖然冬季新疆最低氣溫達(dá)-40℃，但是新疆奶牛圈舍為封閉式圈舍，可以通過控制圈舍存欄數(shù)量、開關(guān)門窗等措施控制圈舍溫度。因?yàn)槟膛Ｐ枰拇罅磕芰烤S持體溫和產(chǎn)奶，所以冬季適當(dāng)增加飼養(yǎng)密度，能有效提高牛舍溫度，同時要關(guān)注牛舍濕度，使奶牛群處于較為舒服的環(huán)境中，從而提高冬季產(chǎn)奶量[18]，提高產(chǎn)奶量的同時，“稀釋效應(yīng)”可以使體細(xì)胞評分降低很多[19]。除此之外，在奶牛產(chǎn)犢之后，需要及時做好產(chǎn)后恢復(fù)工作，包括體溫監(jiān)控和產(chǎn)后保健，將飼養(yǎng)管理維持在較好的水平，從而降低牛奶中的體細(xì)胞評分[20]。然而遠(yuǎn)觀一個牧場的長久發(fā)展，奶牛場核心母牛群體的建立是非常重要的，需要通過長期的“優(yōu)勝劣汰”來實(shí)現(xiàn)，而針對核心母牛群進(jìn)行選種選配，使其后代充分發(fā)揮出優(yōu)良的遺傳性能，奶牛場才會良性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)利益最大化[21]。

4 結(jié) 論

牛奶產(chǎn)品的質(zhì)量由生鮮牛奶的理化指標(biāo)和衛(wèi)生狀況決定，而生鮮牛奶的質(zhì)量受奶牛本身因素、環(huán)境因素等多種因素制約，不同因素之間還相互影響，產(chǎn)生疊加效應(yīng)。奶牛場通過DHI 測定分析可獲知不同場、產(chǎn)犢年份、季節(jié)、胎次等水平的牛奶質(zhì)量情況，對牧場精細(xì)化管理提出更好的建議。