中原地区集约化奶牛场荷斯坦牛泌乳性能影响因素分析

栗敏杰，任小丽，张 震，闫 磊，闫跃飞，白雪利，李静茹，高腾云*

(1.河南农业大学 牧医工程学院，河南 郑州 450002 2.河南省奶牛生产性能测定中心，河南 郑州 450000)

泌乳性状是奶牛生产中的重要经济性状，产奶量会影响牧场的经济效益，乳成分也决定了牛奶的品质和风味，泌乳性状与牧场的收入和未来的发展息息相关，因此在奶牛生产中的地位至关重要[1-2]。乳中体细胞数(SCC)升高是奶牛患乳房炎的主要特征[3]，因此测定奶牛乳中SCC高低是判断乳房炎的主要手段[4]。除去遗传因素外，产奶性状很大程度上还受牧场管理水平、季节、胎次等各种非遗传因素的影响[5-6]。大量国内外研究发现，奶牛乳中SCC随着胎次的增加而逐渐上升[7-9]；不同产犊季节下，荷斯坦牛乳中SCC在春季和冬季较高。魏鹏飞等[10]、Hare等[11]研究表明荷斯坦奶牛在夏季产犊时日产奶量最低，在秋季及冬季产犊时日产奶量较高。魏琳琳等[12]研究产奶量与各乳成分之间关系时发现，产奶量与乳脂率、乳蛋白率等常规乳成分指标及乳中SCC呈极显著负相关，但与乳尿素氮呈极显著正相关。在集约化奶牛场的管理中，需要依据所在区域的生态环境条件，关注影响奶牛产奶性能的诸多因素，通过综合调控与控制，形成适宜于产奶潜力充分发挥的生产系统。本研究通过探讨牛场、胎次、产犊年-季和父亲等因素对荷斯坦牛泌乳性状的影响，探究各泌乳性状间的相关性，揭示中原地区荷斯坦牛泌乳性能随产犊季节、胎次、牧场的变化规律，为牧场提升奶牛集约化管理水平提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

收集河南省7个集约化奶牛场荷斯坦泌乳牛2012-2017年间生产性能测定(DHI)记录，记录信息包括：牛只管理号、胎次、产犊日期、测定日期、产奶量(kg·d-1)、乳脂率(%)、乳蛋白率(%)、乳中体细胞数(1×103·mL-1)、乳尿素氮(mg·dL-1)以及系谱记录。

1.2 数据筛选及处理

根据7个牧场数据结构性及其完整性，使用Excel 2013和SAS 9.4对35 659条DHI记录进行筛选及处理，数据选择标准如下：

胎次： 1胎，2 胎，≥3胎次为依据划分成3个胎次水平；

泌乳天数1～305 d；

泌乳期内最小泌乳天数小于90 d、参测DHI6次(包含)以上，测定间隔小于70 d；

DHI 记录：日产奶量5～80 kg·d-1，乳脂率1.4%～6.2%，乳蛋白率2.0%～5.0%，体细胞数(0～6000×103·mL-1)，删除空白记录(无尿素氮数值);

季度：第一季度(春季)3-5月、第二季度(夏季)6-8月、第三季度(秋季)9-11月、第四季度(冬季)12-2月[9];

经过上述条件筛选和处理后剩余8052条原始记录，各因素水平统计结果见表1。

表1 因素水平统计结果Table 1 Statistical results of each factor level

1.3 统计分析模型

运用 SAS 9.4 线性混合模型广义线性模型(Generalized Linear Models，GLM)过程，分析场次、胎次、产犊年-季、父亲、泌乳天数及其互作效应对各泌乳性状的影响，泌乳天数作为协变量。协方差分析模型如下：

式中：Yijklm.各性状观察值；μ.群体均值；Hi.第i场；Pj.第j胎次；CYSk.第k个产犊年-季；SIREl.第l个父亲；HPij.第i场与第j胎次互作；HCYSik.第i场与第k产犊年-季互作；PCYSjk.第j胎次与第k产犊年-季互作；DIMijklm.泌乳天数；eijklm.随机残差。

2 结 果

2.1 各泌乳性状的描述性统计

筛选后各性状描述性统计见表2。

2.2 荷斯坦奶牛各泌乳性状的相关性分析

荷斯坦奶牛各泌乳性状间相关性分析结果见表3。荷斯坦牛产奶量与乳脂率、SCS均呈负相关，与乳蛋白率呈显著的负相关，与乳尿素氮呈正相关；乳脂率、乳蛋白率及SCS两两之间呈正相关；SCS与乳尿素氮呈较弱的正相关。

2.3 不同因素对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响

不同因素影响荷斯坦奶牛产奶性状、乳中体细胞数和乳尿素氮的最小二乘均值及协方差分析结果见表4。

2.3.1 胎次对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响 不同胎次对产奶量及乳中 SCC有极显著影响(P<0.01)，但对乳脂率、乳蛋白率及乳尿素氮没有显著影响(P>0.05)。1胎次时平均产奶量最低，2胎次时达到泌乳高峰为29.42 kg/d，3胎次时又降低；1～3胎乳中SCC逐渐上升，且2胎、3胎时乳中SCC差异显著。乳尿素氮先升高后降低，在2胎次时最高，乳脂率、乳蛋白率相反，均在2胎次时最低。

2.3.2 牧场对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响 不同牧场对荷斯坦奶牛产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳中SCC及乳尿素氮均有极显著影响(P<0.01)；1号牧场和4号牧场的产奶量较高，均接近于30 kg/d，但是1号牧场的SCC显著低于4号牧场，说明4号牧场在乳房炎管理方面仍需加强；4号牧场的乳蛋白率与1号牧场没有显著差异，但4号牧场的乳脂率要显著低于1号牧场，说明4号牧场奶牛生产性能要低于1号牧场；6号牧场乳脂率、乳蛋白率较低，说明6号牧场的生产管理水平较低。7号牧场乳尿素氮水平显著高于其他各牧场，2号牧场乳尿素氮水平显著低于其余各场(P<0.05)。

表3 产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳尿素氮、SCC及SCS之间的相关关系Table 3 Correlation among milk yield, milk fat percentage, milk protein rate, milk urea nitrogen, SCC and SCS

表4 不同因素影响荷斯坦奶牛产奶性状、乳中体细胞数和乳尿素氮的最小二乘均值及协方差分析结果Table 4 The least square mean and covariance analysis of milk production traits, milk somaticcell number and milk urea nitrogen in Holstein cows under different influencing factors

2.3.3 产犊年-季对荷斯坦泌乳性能的影响 不同产犊年-季对荷斯坦奶牛产奶量及乳成分有极显著影响(P<0.01)。2012、2015及2017产奶量较高，均极显著高于2013、2014及2016年(P<0.01)；2014年产奶量最低，乳中SCC最高，与其他各年份均有极显著差异(P<0.01)；奶牛在春季产犊产奶量最高，乳中SCC在夏季和秋季时较高；从春季到秋季，乳尿素氮值逐渐下降，各季度间差异显著(P<0.05)。从春季到冬季，乳脂率及乳蛋白率先降低后升高，各季度间有显著差异(P<0.05)。

2.3.4 父系对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响 不同父系对后代的乳成分有极显著影响(P<0.01)；比较不同国家父系后代的各性状后(图1)得出，加拿大及美国公牛后代与中国公牛后代的产奶量没有显著差异，但加拿大公牛后代的乳脂率却极显著高于中国公牛后代(P<0.01)，美国公牛后代的乳脂率要低于中国公牛后代；加拿大公牛后代的SCS显著低于中国(P<0.01)；加拿大、美国公牛后代的乳尿素氮水平要低于中国。

2.3.5 各因素互作效应对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响 结果显示，胎次、牧场和产犊年-季的两两互作效应对产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳中SCC和乳尿素氮值均有极显著影响(P<0.01)(表4)。

3 讨 论

3.1 荷斯坦奶牛各泌乳性状的相关性

本研究发现乳脂率、乳蛋白率均与产奶量呈极显著负相关，这与多数研究结果一致[13-15]。本研究中的产奶量与乳尿素氮呈极显著正相关与张峥臻等[16]研究结果一致，但与张慢等[14]的研究结果存在差异，原因可能是牧场日粮不同。黄春华等[17]表示，SCS与产奶量之间呈极显著负相关，SCS与乳脂率、乳蛋白率之间均呈极显著正相关，这与本研究结果一致。可能是由于体细胞数增加，奶牛身体机能下降，产奶量降低，乳脂及乳蛋白浓度升高。乳脂率与乳尿素氮呈正相关，可能是由于瘤胃中乙酸合成增加，过瘤胃蛋白在瘤胃中的浓度升高，乳脂率与乳尿素氮同时升高[17-18]。有研究报道，南京荷斯坦奶牛场中乳尿素氮与乳蛋白率指标的变化趋势一致[19]，这与本试验结果不符，可能是环境差异所致。

乳尿素氮过高反映日粮中的蛋白质没有被利用完全，牧场应对奶牛日粮进行适当调整，否则将影响奶牛的生产性能[20-21]。还有研究表明，乳尿素氮值过高时奶牛产后第一次配种天数较晚，个体情期受胎率较低。因此，评价奶牛产后的繁殖性能，乳尿素氮是可以在实际中加以利用的指标[22]。

3.2 胎次、牧场、产犊年-季及不同父系对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响

大量研究均指出，胎次对产奶量具有极显著影响，与本研究结果一致[10,23-24]。魏琳琳等[12]对山西地区荷斯坦奶牛研究发现，3胎奶牛的产奶量最高，这与本研究分析的结果冲突，可能原因是本研究中胎次水平分类标准与其不同，本研究中把胎次分为1胎、2胎、≥3胎3类水平，在≥3胎中包含4～5胎，造成结果差异。Johnson等[25]研究发现荷斯坦奶牛在2胎时乳尿素氮最高，1胎时乳尿素氮最低，这与本研究结果一致。研究表明，3胎乳中SCC呈现大幅度提升，显著高于1、2胎[26]，本研究结果与之一致。

地理位置、气候条件和饲养管理水平的差异，再加上人员的配备、管理制度的更新等原因，造成不同牧场间奶牛生产水平的差异。对于产奶性状值偏低的牧场，或者乳中 SCC偏高的牧场，提示牧场应注重提高其管理水平，良好的饲养管理条件不仅能直接增加鲜奶的产量，而且还可以提高牛的繁殖性能。

2014年产犊产奶量最低，乳中SCC最高，2015产犊产奶量最高，乳中SCC最低，这说明2015年奶牛生产水平优于2014年，牧场在奶牛生产管理方面取得较好成果。尚文博等[27]研究指出，12-2月产犊的母牛泌乳期内产奶量较高，在7和8月产犊的母牛泌乳期产奶量较低，因此在实际生产中应合理安排产犊季节，从而得到较高的产奶量[11]。有研究表明，春季产犊日产奶量较高，夏季产犊乳中SCC较高[10]，本研究结果亦是如此。唐程等[28]研究得出，春季SCC最高，秋季SCC最低，这与本研究结果不同，可能是南京地区与河南地区季节差异造成，也有可能是由于其采用的2015年及2016年数据具有年份数据的特殊性。蒋桂娥等[22]研究表明，乳尿素氮从春季到秋季依次降低，与本试验结果一致。童雄等[29]对华南地区泌乳牛在不同季节下乳成分变化的研究中发现，乳脂率和乳蛋白率在季节影响下有极显著的变化，且从春季到夏季呈现下降趋势，这与本试验结果一致。

本研究对比不同国家公牛后代泌乳性能后发现，加系公牛后代的产奶量、乳蛋白率及乳脂率均高于中系公牛后代；美系公牛后代的产奶量低于中系公牛后代，但SCS没有显著差异。韩广文等[5]对黑龙江省的荷斯坦奶牛研究结果中得出，外血公牛女儿的产奶量高于国内公牛后代，这与本研究结果一致；苗健等[30]发现美国公牛后代日产奶量显著高于中国公牛后代，乳中SCC却没有显著差异。该研究结果在产奶量方面与本试验结果有冲突，可能原因是不同母牛群体存在差异。不同国家不同地区在荷斯坦奶牛育种中的遗传进展还存在差异，今后在引用外来种公牛冻精的同时，要注意保持中国原有荷斯坦奶牛群体的优良特性，逐代提高中国荷斯坦奶牛的生产水平。

3.3 注重调控影响泌乳性能的有关因素

本研究对泌乳性能各影响因素分析得出，中原地区荷斯坦奶牛乳脂率、乳蛋白率、乳尿素氮及乳中SCC均受到胎次、产犊年-季、牧场及不同遗传信息的极显著影响，且各泌乳性状之间均存在一定的相关关系，这为集约化管理奶牛场提供了理论支持，提示牧场管理者应该综合调控影响产奶性状的各方面因素，尽可能为奶牛提供最优质的饲养管理条件，以期最大化发挥荷斯坦奶牛的泌乳性能，为牧场争取更高的经济效益。