荷斯坦奶牛異常行為與其產奶性能的關聯性分析

趙卿堯，孫福昱，顧憲紅

（動物營養學國家重點實驗室，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193）

當飼養在貧瘠、狹小環境中的動物心神不定或無聊壓抑時，會表現出自然條件下不表達或很少表達的特定行為，這些行為具有表達時間長、不斷重復、沒有明顯功能等特點，通常被稱為異常行為[1]。在集約化飼養條件下，奶牛等家畜的異常行為發生愈來愈多，逐漸引起重視。近年來研究發現，奶牛的異常行為由環境、心理、營養和遺傳等因素引起，并且常常會受到品種、生長發育階段、飼養管理和環境等諸多因素的綜合影響[2]。這類由環境引起的異常行為一般難以解決[3]。盡管異常行為的發生動機以及異常行為與應激的關系還遠不清楚，仍有許多學者提出異常行為的發生是動物福利水平不良的指標[4-6]。在奶牛中常見的異常行為有卷舌、過度自我梳理、異食、非營養性吮吸等[7-9]，這些異常行為的發生常常被認為是奶牛心理或行為受挫的表現[10]，如咀嚼活動得不到滿足的奶牛會表現出更多的異常口部行為，導致采食量下降[11]。環境單一且密度極大的圈養環境中的奶牛皮質醇水平更高，應激反應明顯，且常常出現晃頭或反復刮蹭欄桿等異常行為[12]。但在罕見情況下發生的一些異常行為是功能性的，并不表明是負面的情況[13]。如有研究發現有卷舌行為的奶牛產奶量高于沒有該行為的奶牛[14]，從這個結果看顯然不能說明卷舌行為是不良的福利指標。故以異常行為表現為指標的動物福利水平是否會影響其生產性能，仍缺乏統一且明確的證據。本研究通過分析有無異常行為荷斯坦奶牛的產奶性能，旨在明確其產奶性能與異常行為之間的關聯性，為調控異常行為的發生來改善奶牛生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗設計 2019 年8—9 月實地調研長江以北地區4 處規模化奶牛場（江蘇、山東、河北、北京各1 家）。在每處牛場分別選出1 個高產泌乳牛群，牛群的基本信息見表1。觀察記錄每個泌乳牛群中各種異常行為的發生情況。采用切片式觀察，每個牛群每天分別定時觀測8 次（08:00—9:00、09:00—10:00、10:00—11:00、11:00—12:00、13:00—14:00、14:00—15:00、15:00—16:00、16:00—17:00），觀測人員隨身攜帶望遠鏡、記錄本和秒表，對牛群中的每一頭奶牛進行觀察，每個牛群每次觀測約15 min。記錄各種異常行為發生情況及對應牛號，連續觀測3 d，每個牛群共計觀察24 次。同時，向牛場工作人員獲取所觀測牛群觀測期間3 d 的日產奶量數據，以及約14 d 內的生產性能測定（DHΙ）數據，并將個體牛3 d 產奶量取平均值進行后續統計分析。

表1 觀測牛群的基本信息

1.2 飼養管理 4 處牛場泌乳牛均采用散欄式飼養，牛舍均為開放式牛舍，飼養密度相近。牛群都是體況外貌正常且健康的奶牛，品種均為荷斯坦。觀測期間，牛場采用噴淋+風機為牛群降溫，4 個牛場溫濕度指數均大于72，牛群均處于熱應激狀態。舍外設有運動場，自由飲水、采食，機械清糞。觀測前及觀測期間各牛場試驗牛的日糧營養水平接近（表2），均達到《奶牛飼養標準》（ΝY/T 34-2004）的要求，精粗比及粗飼料粉碎長度相近，以全混合日糧（TMR）形式日投料3 次，且各牛場投料時間相近（06:00—8:00、12:00—14:00、19:00—21:00）。各牛場均采用分列式擠奶設備擠奶，每天擠奶3 次（06:00、15:00、21:00），且在擠奶等候區配有風扇噴淋降溫棚。追溯觀測前1 個月以內及觀測期間各觀測牛場所在地氣候條件發現，溫熱環境變化比較平穩。

表2 高產泌乳牛飼糧營養成分

1.3 觀測項目 觀測的異常行為包括卷舌、過度自我梳理、過度蹭癢。卷舌判斷標準：牛的舌頭在嘴里或嘴外來回反復滾動、卷曲和伸展。過度自我梳理的判斷標準：牛長時間重復梳理自身某一部位（背部、身體兩側、腿部、乳房等）。過度蹭癢的判斷標準：牛反復借助圈欄等欄舍條件蹭其頭部、頸部和背部等。

1.4 異常行為及其發生頻次的界定 對觀測期內所觀測的牛，每種異常行為只要發生1 次，則認為該牛發生了該種異常行為，該種異常行為3 d 觀測到的次數即定義為該行為的發生頻次。

1.5 統計分析 本研究共觀測630 頭奶牛，用 Microsoft Excel 2016 整理統計出所測4 個牛群各種異常行為發生的情況，對觀測奶牛產奶量、乳脂率、乳蛋白率進行正態性檢驗，均符合正態分布，然后使用SAS9.4 GLM過程及Bonferroni 多重比較，采用固定模型（1）分析牛場等因素對奶牛異常行為發生頻次的影響。固定模型中，泌乳期根據泌乳曲線相關研究[15]劃分為泌乳天數泌乳上升期（＜63 d）、泌乳平穩期（63～133 d）、泌乳下降期（133～231 d）、泌乳末期（＞231 d）4 個階段；胎次劃分為1 胎、2 胎、3 胎及以上3 個水平；溫熱環境用溫濕度指數（THΙ）表示，劃分為輕度熱應激（THΙ 72～79）、中度熱應激（THΙ 80～89）2 個水平。

式中，Y 表示奶牛卷舌發生頻次，過度自我梳理發生頻次或過度蹭癢發生頻次；μ 為總體平均數；F 為牛場效應（i=1～4），L 為泌乳階段效應（j=1～4），P 為胎次效應（k=1～3），T 為溫濕指數效應（l=1～2）；eijkl為隨機殘差。

采用固定模型（2）分析奶牛異常行為對其產奶性能的關聯影響。固定模型中，異常行為發生劃分為有、無2 個水平（0，1）：

式中，Y 表示日產奶量，乳脂率或乳蛋白率；μ 為總體平均數；F、L、P、T 含義同固定模型（1）；JS 為卷舌行為的分組效應（m=0～1），SL 為過度自我梳理行為的分組效應（n=0～1），CY 為過度蹭癢行為的分組效應（o=0～1）；JS×SL 為卷舌行為和過度自我梳理行為的交互效應，JS×CY 為卷舌行為和過度蹭癢行為的交互效應，SL×CY 為過度自我梳理行為和過度蹭癢行為的交互效應，eijklmno 為隨機殘差。

采用固定模型（3）分析奶牛異常行為發生頻次對其產奶性能的關聯影響：

式中，Y 表示日產奶量，乳脂率或乳蛋白率；μ 為總體平均數；F、L、P、T 含義同固定模型（1）；JSC 為卷舌發生頻次（0，1，2，3，＞3），SLC 為過度自我梳理發生頻次（0，1，2，3，＞3），CYC 為過度蹭癢發生頻次（0，1，2，3）；eijklmno為隨機殘差。

本研究結果以最小二乘均值±標準誤表示，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

2 結果

2.1 奶牛異常行為發生情況 由表3 可知，奶牛的過度自我梳理行為發生率最高，過度蹭癢其次，卷舌行為的發生率相較最低，并且3 種異常行為在不同牛場中的發生率比較一致；奶牛同時發生2 種異常行為的發生率在10%左右，而同時發生3 種異常行為的發生率只有1%左右，統計意義不大。

表3 奶牛異常行為在大群中的發生率 %

由表4 可見，不同牛場、奶牛泌乳階段、胎次對荷斯坦奶牛的3 種異常行為發生頻次均無顯著影響（P＞0.05）；不同熱應激環境對奶牛過度自我梳理頻次影響顯著。由此可見，荷斯坦奶牛所處泌乳階段和胎次與異常行為的發生頻次無關。

表4 不同因素對奶牛異常行為發生頻次的影響

2.2 異常行為等因素對奶牛產奶性能的影響 由表5 可知，不同牛場對荷斯坦奶牛日產奶量、乳脂率和乳蛋白率影響差異極顯著；不同泌乳階段對荷斯坦奶牛日產奶量、乳脂率和乳蛋白率影響差異極顯著；不同胎次、不同溫熱環境（輕度熱應激、中度熱應激）對荷斯坦奶牛日產奶量、乳脂率和乳蛋白率影響均不顯著；發生卷舌行為奶牛的日產奶量與不發生卷舌行為奶牛差異顯著，兩者乳脂率和乳蛋白率差異不顯著；發生過度梳理行為奶牛的乳脂率和乳蛋白率與不發生過度梳理行為奶牛差異顯著，兩者日產奶量差異不顯著；發生過度蹭癢行為奶牛的乳蛋白率與不發生過度蹭癢行為奶牛差異顯著，兩者日產奶量、乳脂率差異不顯著。3 種異常行為的兩兩交互效應對荷斯坦奶牛的日產奶量、乳脂率和乳蛋白率影響均不顯著。

表5 GLM 模型分析各效應對產奶性能的影響

2.2 異常行為發生頻次對奶牛產奶性能的影響 如圖1所示，不同卷舌發生頻次對荷斯坦奶牛日產奶量的關聯影響差異顯著。不發生卷舌行為的奶牛的日產奶量與卷舌發生頻次為1 的奶牛的日產奶量差異不顯著；卷舌發生頻次為2 的奶牛的日產奶量最高，顯著高于不發生卷舌行為的奶牛以及卷舌發生頻次為1 及大于3 的奶牛。奶牛卷舌頻次超過2 之后，產奶量呈下降趨勢。

圖1 卷舌頻次對日產奶量的影響

如圖2 所示，不同過度自我梳理行為發生頻次對奶牛乳脂率影響差異極顯著，對奶牛乳蛋白率影響不顯著；不同過度蹭癢行為發生頻次對奶牛乳脂率和乳蛋白率影響差異均不顯著。過度梳理行為發生頻次為3 的奶牛乳脂率最高，且過度梳理行為發生頻次為3、2 和1 的奶牛乳脂率顯著大于發生頻次為0 以及大于3 的奶牛。整體上看，隨著行為發生頻次的逐步增加，乳脂率和乳蛋白率在2 種異常行為中均呈先增加后減少的趨勢。

圖2 過度自我梳理行為與過度蹭癢行為發生頻次對乳品質的影響

3 討論

3.1 卷舌對奶牛產奶性能的影響 在所有年齡階段的牛中，最常見的異常行為是卷舌，可能在出生第1 周就開始發展，并在2 月齡后逐漸明顯[7]，而本研究中卷舌行為的發生率最低，這可能是由于觀測牛場的集約化養殖模式造成畜舍擁擠，導致奶牛自由活動區域減少，奶牛受到的環境壓力與應激加大，舒適度降低而表現出其他異常行為[25]。影響奶牛出現卷舌的因素有很多，奶牛出現卷舌行為可能是由于缺乏社會接觸和采食活動的累積效應[16]。與自然放牧相比，舍飼奶牛會得到滿足維持和生長需要的飼料，這種日糧由高度濃縮的精料組成會導致舍飼奶牛的進食時間減少，奶牛口部行為表達受限，進而導致異常口部行為發生[17]。奶牛進食時間與奶牛卷舌行為的日常表現時間呈負相關[18]，即吃得最快的奶牛具有最高的卷舌行為表達水平。泌乳早期和中期的奶牛通常會采食營養水平高的全混合日糧以保持最大產奶量，這可能就會導致其口部行為表達受挫（進食加快，進食時間減少），從而表現出更多的異常行為（如卷舌），因此奶牛卷舌可能是由于受到吮吸、卷草和咀嚼等重要的口腔活動的抑制而引起。本研究結果發現，發生卷舌行為的奶牛日均產奶量更高。Redbo 等[14]研究也發現，有卷舌行為奶牛產的牛奶比沒有這種行為的奶牛更多。但卷舌行為的發生也不是越多越好。本研究結果表明，當卷舌行為頻繁發生時，奶牛產奶量顯著下降，可能表明奶牛的健康狀況出現下降。

與低產奶牛或干奶牛相比，高產奶牛可能會對某些環境應激原產生較低的閾值，在這種情況下，限制（如拴系）、營養不良或行為表達受挫可能會對動物產生更大的負面心理和生理影響[14]。由于異常行為可以被解釋為圈養動物受到應激后表現的行為[19]，可以預期高產奶牛比低產奶牛會表現更多的異常行為。Berglund 等[20]研究發現，較高的產奶量與能量不足有關。高產奶牛必須大量進食以維持身體動態平衡，但由于瘤胃容量的限制，它們往往無法保持能量平衡。大多數奶牛在泌乳前期常處于負能量平衡狀態，這種狀態在高產奶牛中更為明顯。一個次優的環境，如舍飼奶牛所處的環境（行為受到限制）可能會對已經生活在負能量平衡狀態下的動物產生不良影響，導致酮癥或其他與生產有關的疾病，或者表現出卷舌之類的行為障礙而改變對環境刺激的行為反應。總而言之，除了環境因素，高產本身可能也與奶牛卷舌行為的發生有互作影響。

3.2 過度梳理行為和過度蹭癢對奶牛產奶性能的影響梳理行為是農場動物最常見的行為之一，也是它們最重要的固有自然行為[21]。梳理的主要功能是體表清潔[22-23]。梳理行為被認為可以幫助動物清除泥土、糞便、尿液、昆蟲和寄生蟲，從而降低患病風險。牛的自我梳理通常包括用舌頭舔、用后腳抓、用角撓、用尾巴拍打，以努力清潔它們可以到達的身體部位。而Bolinger 等[8]研究表明，奶牛在受到環境應激后會表現出更多的梳理行為，即過度自我梳理，表明奶牛處于一個不良福利的環境當中。本研究中，處于中度熱應激環境下的奶牛過度自我梳理發生頻次顯著高于輕度熱應激奶牛，這就是環境不適所導致的異常行為發生頻次增加。為了到達無法到達的部位，如頭部、頸部、背部和后部，牛經常會靠在圍欄等可接觸到的物體上蹭自己，這就是蹭癢行為，可以視為過度自我梳理行為的延續。因此，過度自我梳理行為以及蹭癢也是緩解自身應激反應的一種方式。被舔舐的奶牛具有更低的心率、血壓以及皮質醇濃度[24]。由此可見，異常行為的發生并非一無是處，奶牛可以通過表達一些異常行為來舒緩自身的應激反應，相比不表現這些異常行為的奶牛，所受的應激可能更小。有研究發現，動物中的積極型個體更傾向于表現出異常行為，消極型個體則不表現或表現很少，與積極型個體相比，消極型個體的應激水平更高[25]。那些沒有表現異常行為的動物可能遭受的痛苦更大[26]。本研究結果表明，發生過度自我梳理和過度蹭癢行為奶牛乳蛋白率顯著增加，這可能是由于這2 種行為表現改變了其催產素（OT）的分泌[27]，OT 釋放又改變了泌乳相關的能量代謝[28-29]，從而可能增加了乳蛋白合成，其具體通路和機理還有待進一步深入研究。通過表達這些代償性的異常行為，使奶牛具有更好的自我調節能力，從而提高了生產性能。然而本研究結果顯示，卷舌行為發生頻次超過2 次后產奶量呈下降趨勢，過度自我梳理頻次超過3 次、過度蹭癢頻次超過2 次后，奶牛乳脂率和乳蛋白率乳脂率和乳蛋白率均開始下降。可見異常行為發生過于頻繁時，可能代表著奶牛的健康狀況出現下降，會嚴重影響奶牛的生產力，因此并不是異常行為發生得越多越好，適度的表達也許更有益。

4 結論

本研究結果顯示，荷斯坦奶牛的產奶性能受到其異常行為的顯著影響，影響程度與異常行為發生頻次、發生種類有關，表達卷舌行為奶牛的日產奶量較高，過度梳理行為和過度蹭癢行為適度表達的奶牛乳脂率或乳蛋白率則較高，但隨著這些異常行為發生頻次進一步增加，產奶性能顯著下降。由此可見，奶牛適度表達異常行為可以舒緩自身應激反應，提高產奶性能。