上海地区奶牛场泌乳曲线初步研究与分析

文/张胜杰 闫田田 余斯炅 郭凯军

（北京农学院动物科学技术学院）

根据奶牛场泌乳曲线可以分析牛群管理水平[1]。关于泌乳曲线模型的研究至今已经有90 多年的历史，1927年，Gains首次通过数学模型来描述泌乳期内泌乳天数和产奶量之间的函数关系，之后人们陆续在泌乳曲线模式模型方面开展大量的研究。国际上常用的模型有：Wood不完全伽玛函数模型、逆多项式模型、Wilmink模型、混合对数模型、Ali-Schaeffer模型（简称AS模型）等[2，3]。利用泌乳曲线模型，结合DHI检测数据和繁殖性能，制定动态的日粮营养供给、繁殖管理方案，使奶牛的实际泌乳曲线与遗传上的理论波形相符，获得理想的乳产量，促使整个生命周期的泌乳产量的最大化[4，5]。Olori[6]等利用5 种模型对英国荷斯坦牛进行了拟合研究，发现AS模型拟合度最高。毛永江等[7]利用5 种泌乳曲线模型对中国南方荷斯坦牛进行了拟合研究，认为AS模型为最适合的泌乳曲线模型。

本文以上海地区某集团牧场下属5 个牧场1 年的DHI测定数据为研究对象，利用AS模型建立泌乳曲线，结合高峰日、高峰日产奶量和泌乳曲线变化趋势等指标，分析泌乳曲线，以期找出泌乳牛群饲养管理方面出现的问题，为奶牛的精准养殖提供优化方案。

表1 数据的基本情况

表2 5 个牧场泌乳曲线参数及相关系数

1 材料与方法

1.1 牧场选择及数据预处理

选择上海地区某集团公司5 个规模化奶牛场2018年1月—2018年12月测定的DHI测定记录。为保证泌乳曲线的拟合度，按照2018版《ICAR操作指南》，从中筛选符合如下条件的DHI数据记录：（1） 平均泌乳天数（DIM）为5～305 d；（2）产奶量为预期值±60%的记录。整理后获得奶牛有效DHI测定记录。数据的基本情况见表1。

将筛选后的5 个牧场DHI测定记录按照胎次不同分为三组：头胎牛、二胎牛、多胎牛，其中多胎牛为3 胎以上牛只。

1.2 泌乳曲线模型的绘制

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为泌乳天数，Y表示时间X的日产奶量，a、b、c、d、e是模型参数。

1.3 统计分析

应用SPSS 20.0多元线性回归模型求出5 个奶牛场不同胎次的参数，得到的泌乳曲线方程，通过Excel 2016绘制泌乳曲线。

模型预计305 天产奶量和实际产奶量之间的差异使用SPSS20.0配对样本t检验分析。

2 结果与分析

2.1 5 个牧场不同胎次荷斯坦奶牛泌乳曲线分析

5 个牧场不同胎次AS模型对应的参数结果见表2。由表2可以看出，R2值均大于0.7，利用AS模型模拟奶牛场泌乳曲线拟合度良好。

根据AS模型参数绘制出的5 个牧场的泌乳曲线见图1，由图可以看出，5 个牧场牛群泌乳曲线均呈现先上升，达到顶点，再下降的趋势。二胎牛和多胎牛的曲线十分接近，出现峰值的时间早于头胎牛，而且峰值大于头胎牛峰值，同时峰值后的下降速度也明显快于头胎牛，即头胎牛的持续力高于后面的胎次，这种现象基本符合奶牛泌乳的生物学规律。

图1 上海地区5 个牧场不同胎次牛只泌乳曲线

牧场1、牧场2和牧场3的多胎牛泌乳高峰日最早出现，其次为二胎牛、头胎牛。二胎牛持续力高于多胎牛。牧场4、牧场5的二胎牛曲线峰值最早出现，其次为多胎牛、头胎牛。多胎牛持续力高于二胎牛。

牧场1和牧场2的二胎牛高峰奶量最大，其次为多胎牛，头胎牛。牧场3、牧场4和牧场5的多胎牛高峰奶量最大，其次高到低顺序依次是：牧场2＞牧场1＞牧场4＞牧场3＞牧场5，二胎牛顺序是：牧场2＞牧场1＞牧场3＞牧场5＞牧场4，多胎牛顺序是：牧场2＞牧场3＞牧场1＞牧场5＞牧场4。

通过t检验，5 个牧场模拟产奶量值与实际值差异不显著。说明模拟产奶量可以很好的代表牧场产奶量。牧场2各胎次牛产奶量最高，说明牧场2相对于其他牧场管理水平较高。牧场4管理水平较低，头胎牛产奶量居中，说明奶牛产奶潜力较好，二胎和多胎牛产奶量最低，显然是管理水平不为二胎牛、头胎牛。

基于AS模型，可以模拟5 个牧场不同胎次305 d产奶量（表3）。头胎牛模拟产奶量由佳的结果。

2.2 牧场间不同胎次奶牛泌乳曲线分析比较

为了更精准的比较牧场间管理水平的差异，将牧场间不同胎次奶牛泌乳曲线放在一起进行比较（图2a-c）。由各胎次泌乳曲线图可以看出，牧场2曲线峰值均为最大。结合上述的牧场2产奶量最高的事实，说明泌乳高峰日的产奶量对整个泌乳期的产奶量影响最大。

头胎牛泌乳曲线中牧场2的泌乳高峰日最早出现，其次为牧场4、牧场1和5，牧场3的泌乳高峰日最晚出现。牧场2曲线峰值最大（40.85 kg），其次为牧场1（38.07 kg）、牧场3（37.82 kg）、牧场4（37.30 kg），牧场5（37.25 kg）曲线峰值最小。持续力由高到低依次是牧场1＞牧场4＞牧场5＞牧场3＞牧场2。

二胎牛泌乳曲线中牧场4的泌乳高峰日最早出现，其次为牧场5、牧场1、牧场2，牧场3的泌乳高峰日最晚出现。牧场2曲线峰值最大（50.79 kg），其次为牧场5（48.43 kg）、牧场1（47.78 kg）、牧场3（47.74 kg），牧场4（45.56 kg）曲线峰值最小。持续力由高到低依次是牧场4＞牧场1＞牧场3＞牧场2＞牧场5。

表3 利用AS模型模拟5 个牧场305 天产奶量与实际产奶量比较

图2 各胎次奶牛泌乳曲线

多胎牛泌乳曲线中牧场1的泌乳高峰日最早出现，其次为牧场4、牧场2和牧场3，牧场5的泌乳高峰日最晚出现。牧场2曲线峰值最大（50.55 kg），其次为牧场3（49.21 kg）、牧场5（48.51 kg）、牧场1（47.66 kg），牧场4（45.99 kg）曲线峰值最小。持续力由高到低依次是牧场4＞牧场1＞牧场5＞牧场2＞牧场3。

2.3 5个牧场总体泌乳曲线分析

由图2-d可以看出，牧场1的泌乳高峰日最早出现，其次为牧场4、牧场2、牧场3、牧场5的泌乳高峰日最晚出现。牧场2曲线峰值最大，其次为牧场3、牧场1、牧场5、牧场4曲线峰值最小。持续力由高到低依次是牧场4＞牧场1＞牧场5＞牧场3＞牧场2。各场的305 d产奶量从高到低依次是，牧场2（10 760.54 kg）、牧场1（10 514.92 kg）、牧场3（10 432.10 kg）、牧场4（10 197.74 kg）、牧场5（10 104.19 kg）。说明泌乳高峰日产奶量和持续力共同决定了整个泌乳期产奶量，其中高峰日产奶量具有主导作用。

3 讨论

3.1 DHI测定记录的筛选

本研究收集了DHI原始测定记录37 366 条，经过筛选后剩余18 684 条测定日记录，无效数据高达到50%。泌乳天数大于305 d的测定条数过多是重要的原因，其中超过31.11%测定记录是泌乳天数大于305 d的数据，泌乳天数小于5 d的记录数少且变异较大，所以拟合模型参数时剔除了这一部分数据。部分测定记录由于不符合《ICAR操作指南》中规定的产奶量在预期值±60%之外而被视为无效数据，其原因可能是奶样的采集、运输、测定过程中的存在的误差、奶牛个体疾病或其他原因。为确保后续的研究，在进行数据分析前剔除掉异常记录是十分必要的[9]。

3.2 平均泌乳天数

泌乳天数反映了奶牛所处的泌乳阶段，有利于对牛群结构的调整。为了实现牧场产奶量和经济效益的最大化，荷斯坦牛理想的平均泌乳天数应为150～170 d，因季节等因素影响，我国大部分牧场的平均泌乳天数在180～220 d之间[10]。本研究所用牧场的平均泌乳天数在246～317 d之间，这将在很大程度上影响奶牛产奶量和牧场经济效益。说明奶牛繁殖状况和管理水平均有待提高[11，12]。牧场3平均泌乳天数最低（224 d），产奶量水平最高的牧场2是246 d，按照正常泌乳曲线分析，平均泌乳天数越低，产奶量越高，如果能够加强牧场2繁殖管理，缩短平均泌乳天数，其305 d产奶量还有可能进一步提高。牧场3的平均泌乳天数比牧场2低，而泌乳期产奶量比牧场2低，说明除了需要提高繁殖水平外，还应着重提高牧场饲养管理水平。

3.3 泌乳高峰日

奶牛饲养所追求的目标是及时迎来泌乳高峰日，并维持高峰奶量。参测的5 个牧场的高峰日均在50～70 d之间，属于正常高峰日范围内，表明牧场管理恰当。高峰日出现过早或是过晚均值得注意。

3.4 高峰日产奶量

在DHI报告中的各项指标中，最值得关注的指标之一是高峰日产奶量，因为高峰日产奶量对泌乳期产奶量起着决定性作用。吴峰军等[13]报道高峰奶量每提高1 kg，约可提高头胎奶牛单产400 kg，提高二胎奶牛单产270 kg，提高三胎奶牛256 kg。

本研究中牧场2各胎次奶牛高峰奶量与其他牧场相比均是最大，尽管泌乳曲线下降较快，其泌乳期产奶量仍处于最高水平。反观牧场4，与其他牧场相比，高峰奶量处于较低水平，与牧场2相比最多时相差5 kg，直接影响奶牛泌乳期产奶量。牧场5头胎牛高峰奶量最低，与高峰奶量最大的牧场2相差3.5 kg，这预示着奶牛单产将相差1 000 kg之多。

遗传、泌乳早期营养、干奶期饲养管理、乳房炎疾病等诸多因素在奶牛实际生产中影响着高峰奶量。其中泌乳早期营养很重要，应根据生产实际调整配方，增加泌乳早期营养，调整时注意进行一至两周的过渡[14]。除此之外，泌乳早期奶牛往往处于能量负平衡，做好奶牛干奶期的饲养管理能够使其获得良好的体能储备，来支撑奶牛产奶所需能量，从而才能达到理想的产奶高峰同时保持高峰奶量[15]。

3.5 持续力

持续力反映了产奶高峰后产奶量下降的速度，除影响奶牛整个胎次产奶表现，还反映出在泌乳后期饲喂较低营养日粮的情况下，奶牛能否表达出应有的遗传水平。好的持续力意味着更高的泌乳期总产奶量[15]。

Togashi 等[16]报道，奶牛泌乳持续力随着胎次的增加而递减。从图1各牧场泌乳曲线来看，头胎持续力均大于后面胎次。但牧场4、牧场5多胎牛持续力高于二胎牛，与Togashi等[16]的研究不符，原因可能是多胎牛持续力过高或者是二胎牛持续力过低。

泌乳持续力高的可能的原因是奶牛前期的营养不良，导致生产性能表现不充分；泌乳持续力低，表示目前日粮配方不能达到奶牛产奶需求，乳房因不规范的挤奶操作或不良的挤奶设备受感染，或患有消化紊乱、代谢病，牛群重新分群导致牛只在牛群中等级的改变等[11]。

3.6 305 d产奶量

奶牛的泌乳量是随着奶牛生长与乳腺发育程度而增加的，头胎由于母牛自身尚处于生长发育阶段，产奶量较低，以后随着泌乳系统逐渐发育健全，产奶量逐渐增加，到第三、四胎达产奶高峰以后又会开始下降[17]。

本研究中头胎牛305 d产奶量低于二胎和多胎牛，而二胎牛和多胎牛产奶量在各牧场间多少关系不同，其原因主要是因为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产奶量有可能高于二胎牛，相反，有可能低于二胎牛。另外，随着年龄与胎次增长，尤其是3 胎以上奶牛逐渐达到终生最高产奶量，乳房负担较重，导致乳房炎发病率明显升高，发病率明显提高，从而造成多胎次牛的记录中低产牛增加[18，19]。

5 个牧场中，牧场5二胎牛初期产奶量非常低，可能是泌乳早期营养不够或是饲养出问题、围产期管理不当，造成产奶量低。牧场2虽然持续力较差，但是高峰产奶量最大，305 d产奶量最大，考虑到5个牧场同属一个集团公司下，假如5 个牧场遗传水平相当，可以推断牧场2在围产期和泌乳早期饲养管理方面水平较高，而后期管理水平有待于提高。对于持续力较高而高峰日产奶量较低的牧场应该着重提高围产期和泌乳早期的饲养管理水平。对于高峰日产奶量、持续力和30 5d产奶量相对较低的牧场，应全方位地提高饲养管理水平，从整体上提高奶牛生产性能，从而使牧场获得更大收益。

4 结论

本研究表明AS模型可以很好的拟合上海地区5 个牧场的泌乳曲线，通过对5 个牧场泌乳曲线的比较，可以比较不同牧场泌乳期不同阶段饲养管理水平的差异，针对不同牧场指出优化经济效益的关键时期。在5 个牧场中，牧场2相对而言饲养管理水平最好，但总体来看，所有牧场均应提高繁殖水平和饲养管理水平。