奶牛运动量辅助发情诊断参数的研究

孙保贵,郭予伟,陈茂学,林雪彦,苏鹏程,王中华

(山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018)

奶牛运动量辅助发情诊断参数的研究

孙保贵,郭予伟,陈茂学,林雪彦,苏鹏程,王中华*

(山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018)

从10个安装有运动量自动记录系统的奶牛场收集到4752头成母牛运动量记录数据,从中筛选出1702个完整发情期的无缺陷运动量记录,通过对胎次、季节、地区差异、发情周期阶段等因素对运动量影响的分析,提出了判定发情的运动量变化标准。结果表明:奶牛的运动量存在牧场、季节、地区之间的差异;随着奶牛胎次的增加,运动量明显减少;在奶牛的1个发情周期中,发情前、后各1 d和发情当天的运动量明显增加,其他各天运动量差异不显著;与奶牛发情周期内其他各天相比较,奶牛发情前1 d运动量平均增加20步,发情当天平均增加370步,发情后1 d平均增加70步。经非参数检验中位数法分析确定,用与前1 d运动量差值128步为判断发情标准,发情奶牛检出率大于90%,误判率低于3.7%。

奶牛;运动量;发情诊断

提高奶牛繁殖率是牧场效益管理的重要技术目标,而发情诊断的效率高低是影响牛群繁殖率的关键因素［1-3］。当前人工发情诊断主要依靠观察奶牛的爬胯等行为,研究表明,超过50%的奶牛在傍晚或夜间发情［4］,且部分隐性发情奶牛发情外部表现不明显,造成人工发情诊断的检出率较低,规模较大的牛群更是如此。有研究表明,人工观察法的发情牛只检出率低于

50%［1］。奶牛发情时运动量增加［5］,据此原理研发出的奶牛运动量自动记录系统,可用于奶牛发情的辅助诊断。有研究表明,奶牛的运动量受产奶量、温度、年龄、胎次［6-9］、泌乳阶段［7］等因素的影响,当前奶牛运动量辅助发情诊断参数均基于对国外牛群的研究,对我国奶牛群发情期运动量变化规律尚未见研究报道。近几年奶牛运动量自动记录系统在我国使用的越来越多,研究我国奶牛发情期运动量变化规律,提出适合我国牛群运动量辅助发情诊断参数,将进一步提高这些系统的使用效果,更好地为提高我国奶牛的繁殖率服务。

1 材料与方法

表 各牧场数据记录时间段

表 各牧场数据记录时间段

项目 时间段记录起始时间 记录结束时间 安装系统牧场一 年月 年月 牧场二 年月 年月 牧场三 年月 年月 牧场四 年月 年月 牧场五 年月 年月 牧场六 年月 年月 牧场七 年月 年月 牧场八 年月 年月 牧场九 年月 年月 牧场十 年月 年月

1.2 胎次对运动量的影响 对Afimilk系统记录的数据进行筛选,筛选标准为Afimilk系统诊断奶牛为发情且经直肠检查确诊发情。发情期运动量为系统诊断发情当日的运动量,非发情期运动量为发情当日前20 d或此发情日到上次发情日后1 d的运动量。经筛选共获得1 702组符合要求的发情周期各日运动量记录,数据按胎次分为1、2、3胎及大于4胎4组。发情期运动量为发情当日运动量,非发情期运动量为非发情各日运动量的平均值,统计分析胎次对发情期和非发情期运动量的影响。

1.3 产奶量对运动量的影响 数据样本同2.2,数据按305 d校正产奶量分为7 t以下、7～8 t以下、8～9 t以下和9 t及以上4组,统计分析奶牛产奶量对发情和非发情期运动量的影响。

1.4 季节对运动量的影响 使用有全年运动量记录的2个牛场的数据(牧场五、牧场六,均为Afimilk系统),按季节将奶牛全年运动量分组,春季统计时间段为3—5月,夏季统计时间段为6—8月,秋季统计时间段为9—11月,冬季统计时间段为12—2月。计算每头牛在各季节每天运动量的平均值,统计分析季节对运动量的影响。

1.5 相继发情周期峰值活动量变化 为研究配种未妊奶牛在后继发情周期中运动量的变化,对连续2个发情周期配种未妊娠牛3个相继发情周期峰值运动量差异进行了比较。峰值运动量为发情日活动量最大1 h内的运动量。从2个安装SCR系统牛场对562头牛共计1145个发情周期的数据中筛选出117个有3个相继发情周期的运动量记录,取各牛只连续3个发情期峰值运动量,统计分析各发情期峰值活动量差异。

1.7 发情周期运动量变化规律 数据样本同2.2,按奶牛发情前10 d、发情日、发情后10 d共计21 d分组整理每日运动量,方差分析比较各日运动量差异。

1.8 发情日判断标准 数据样本同2.2,计算奶牛发情日与发情前1 d运动量差值,用中位数法确定判断发情日的最低差值。在中位数两侧区域覆盖概率为80%、90%和96%时选取判定发情日的运动量最低差值,对应的发情日检出率分别为90%、95%和98%。对于选定的3个判断发情日最低运动量差值,统计非发情日相继2 d运动量差值大于等于选定最低差值的天数,除以总的非发情日天数计算误检率。

1.9 统计分析 使用SAS8.2软件ANOVA程序对运动量(或峰值活动量)随胎次、产奶量、季节、相继发情周期、发情周期各日的变化进行单因素方差分析,统计模型为y=a+μ+e,其中y为观察值,μ为处理效应,e为随机误差,Duncan′s法进行组间多重比较。SAS8.2软件Means过程统计分析发情日与前1 d运动量差值中位数及中位数两侧覆盖概率分别为80%、90%和96%时的判定发情日最低差值。

2 结果

2.1 胎次对奶牛运动量的影响 胎次对奶牛发情和非发情期运动量影响见表2。奶牛发情和非发情期运动量均随着胎次的增加极显著降低(P＜0.01),除第1、2胎发情期运动量差异不显著外(P＞0.05),其他各胎次间发情和非发情期运动量差异极显著。4胎及以上牛与1胎牛比较,发情期运动量下降了34%,非发情期运动量下降了27%。

2.2 产奶量对奶牛运动量的影响 产奶量对奶牛发情和非发情期运动量影响见表3。奶牛发情期和非发情期运动量均随着产奶量的增加极显著降低(P＜0.01),除5～7、7～8 t产奶量水平发情期运动量差异不显著外(P＞0.05),其他各产奶量水平间发情和非发情期运动量差异极显著。产奶量大于9 t的奶牛与5～7 t奶牛比较,发情期运动量降低了13%,非发情期运动量下降了38%。

表 胎次对运动量的影响

表 胎次对运动量的影响

注:同行数据肩标大写字母不同者表示差异极显著(P＜ 0.01),小写字母不同者表示差异显著(P＜ 0.05)。下表同

项目胎次≥4发情期运动量/d 586.9±161.1A 596.2±159.6A 520.9±158.2B 387.1±132.1C ＜0.01非发情期运动量/d 203.5±46.5A 191.5±40.8B 174.8±38.7C 148.1±58.5D ＜0.01 1 2 3 P

表3 产奶量对奶牛运动量的影响

2.3 季节对运动量的影响 季节对奶牛发情和非发情期运动量影响见表4。2个牧场奶牛的运动量均随着季节出现明显变化(P＜0.01)。除了山东鲁宝牧场的春季和秋季、春季和冬季、包头群鑫牧场的秋季和冬季运动量差异不显著外(P＞0.05),2个牧场其他季节间的运动量差异极显著(P＞0.01)。2个牧场地理上处于不同气候带,鲁宝牧场处于暖温带,以春秋两季的运动量最高,夏季最低;群鑫牧场处于寒温带,以夏季运动量最高,冬季最低。本研究结果表明过高或过低的气温均降低奶牛的运动量。

2.4 相继发情周期峰值活动量变化 奶牛相继发情周期峰值活动量变化见表5。奶牛相继发情周期峰值活动量随着发情次数的增加而极显著降低(P＜0.01),除了第2次和第3次发情的峰值活动量差异不显著外(P＞0.05),其他各次发情的峰值活动量差异极显著。奶牛发情持续时间随着发情次数的增加而极显著增加(P＜0.01),除了第2次和第3次发情的持续时间差异不显著外(P＞0.05),其他各次发情的持续时间差异极显著。

2.5 发情周期各日平均运动量 发情前后10 d奶牛运动量的变化见表6。整个发情周期中发情日运动量升高幅度最大,发情日前1 d和后1 d运动量略有增加,其他时间的活动量差异不显著(P＞0.05)。

表4 奶牛运动量不同季节的差异

表5 相继发情周期峰值活动量变化

表6 发情周期内运动量的变化

2.6 发情日判断标准的确定 筛选1 702个发情周期发情日与前1 d运动量差值的中位数为314步,中位数两侧覆盖概率为80%、90%和96%时选定的最低运动量差值分别为55、89和128步/d,3个差值标准下的发情牛检出率分别为98%、95%和90%,误检率分别为62%、17%和3.7%(表7)。

3 讨论

3.1 影响运动量变化的因素 本试验的目的是为了研究不同因素对奶牛发情和非发情期运动量的影响。现有的研究报道对影响奶牛发情期运动量的因素还没有确定,可能的影响因素有胎次(或年龄)、泌乳阶段、牛奶产量等[6];Sangsritavong[7]等报道,高产奶牛在发情时比低产奶牛低,因为雌激素是接收到下丘脑诱导发情的最主要的信号,高产奶牛雌二醇含量减少,牛奶产奶量水平和发情的物理表现这两者呈反向相关关系;Lopez等[6]报道,产奶量较高的奶牛(≥39.5kg/d)与产奶量较低的奶牛相比,体内雌二醇的浓度偏低,其外在发情表现也显著降低,产奶量每增加1000 kg,运动步数减少1.6%。

Labernia等[8]报道,在一年中当温度高于25℃时奶牛的发情会受到抑制;Badinga等[10]研究表明热应激降低奶牛卵泡的雌激素的产生,并且认为一段时间内的持续高温会降低发情行为的强度,其中25℃是正常温度最大值的一个临界点。

本研究结果显示,随着胎次的增加奶牛的运动量发情期和非发情期均出现了显著的下降;随着季节的变化,发情期和非发情期运动量也出现了显著变化。在山东泰安鲁宝牧场,奶牛夏季运动量显著降低,这与上面的研究结果一致;但是在内蒙古的牧场冬季奶牛的运动量也出现了下降,这说明过冷的环境也会对奶牛的运动量产生影响;随着产奶量的增加奶牛的发情和非发情期的运动量均显著降低,这与上面的研究结果一致;奶牛相继发情周期峰值活动量有随着发情次数的增加而降低的趋势,发情持续时间有逐渐增加的趋势。

3.2 发情周期运动量变化与发情日判定 雌激素分泌增加是导致发情奶牛运动量增加的主要原因。本研究分析比较了发情日、发情日前10 d和发情日后10 d各日运动量变化,发情前1 d、发情日和发情后1 d运动量显著高于其他各日(P＜0.01),其他各日运动量差异不显著(P＞0.05),该结果表明发情日的前1 d奶牛的运动量已经开始增加,发情后1 d的运动量仍未降至正常水平,而其他非发情日运动量变化很小。关于奶牛发情日前、后各1 d运动量较高的原因可能有2个,一是奶牛在出现发情表现之前(发情日前1 d)雌激素分泌水平已经开始升高,而发情日后1 d奶牛血液中雌激素含量仍未降至正常水平,导致运动量偏高;二是奶牛的发情持续期横跨相近2 d,部分奶牛在发情日前1 d已经开始发情或发情持续至发情日后1 d。徐直等[11]研究结果表明,奶牛发情日前2 d雌激素水平开始上升,到发情开始后的12 h达到(23.23±17.31)pg/mL,之后逐渐下降到较低水平.SCR系统记录奶牛每小时的运动量,由其记录的数据可以分析奶牛发情持续时间,我们通过对2个使用SCR系统牛场所记录的数据进行分析,分析结果显示奶牛的发情持续期为(31.8±6.2)h(未列出结果),奶牛的发情持续期存在横跨相近2 d的可能。因此奶牛的雌激素水平较高和发情期跨日均有可能是发情日前、后2 d运动量较高的原因,对此原因我们还需做进一步研究。

本研究用中位数法确定了3个判定奶牛发情日的相近两日运动量差值标准,分别为55、89和128步/d,对应的发情日检出率分别为98%、95%和90%,误检率分别为62%、17%和3.7%。从当前牧场生产应用的角度考虑,奶牛发情诊断检出率达到90%已经是很高的水平,此时误检率只有3.7%,128步/d应是较好的判定奶牛发情日标准。

4 结 论

本研究结果表明,奶牛的发情期和非发情期运动量均随胎次的增加和产奶量的升高而降低;在奶牛的相继发情期,后继发情期的峰值运动量连续下降;在奶牛的同一发情周期内,发情日前1 d运动量即已经开始升高,发情日最高,发情日后1 d奶牛运动量仍未降至正常水平,其他各日运动量差异不显著;在本研究数据样本范围内,以与前1 d运动量差值≥128步/d为判定奶牛发情日的标准,发情日检出率可达90%,误检率为3.7%。

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Abstract:Data of more than 4752 adult cows were collected from 10 dairy farms installing automatic activity recording systems.A total of 1702 records covering complete estrus cycle were screened from these data and used for the analysis of the influence of parity,season,climatic region,days in estrus cycle on daily activity on lactating cows in the present study.The results indicated that cow activity varied with farm,seasons,climatic region,and decreased with the increase of parity.Only the activities of the previous day,the very day,and the day after cows in heat were increased and differed significantly with the other days in a complete estrus cycle(P＜0.01).Activities of the previous,the very day in heat,and the day after increased 20,370,and 70 steps respectively as compared to the average activity of the other days.The result of median test revealed that 90%detection efficiency with 3.7% inaccuracy was reached when taken 128 steps/d as the least activity increase compared to the previous day for heat day detection standard.

Study on Estrus Detection Parameter Based on Activity Record in Lactating Cows

SUN Bao-gui,GUO Yu-wei,CHEN Mao-xue,LIN Xue-yan,SU Peng-cheng,WANG Zhong-hua*
(College of Animal Science and Technology,Shandong Agricultural University,Shandong Taian 271018,China)

dairy cow;activity;estrus detection

S823.4

:A

:0258-7033(2015)13-0071-04

2014-08-01;

2015-03-12

国家现代农业(奶业)产业技术体系建设专项资金;山东省牛产业体系(SDAIT-12-01-06);山东省奶牛良种工程

孙保贵(1983-),男,山东省潍坊市人,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养,E-mail:sunbaogui110@126.com

*通讯作者:王中华,E-mail:zhwang@sdau.edu.cn