栗敏杰，任小麗，閆 磊，閆躍飛，白雪利，李靜茹，李學(xué)欽，鄧好好，張 震*，高騰云*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 牧醫(yī)工程學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.河南省奶牛生產(chǎn)性能測定中心，河南 鄭州 450000；3.偃師市高龍鎮(zhèn)隆鑫奶牛養(yǎng)殖場，河南 洛陽 471931；4洛陽生生乳業(yè)有限公司，河南 洛陽 471199)

泌乳曲線是奶牛在一個完整泌乳期內(nèi)產(chǎn)奶量隨時間變化的曲線。泌乳曲線能綜合反映奶牛的泌乳能力、牧場營養(yǎng)供給水平、奶牛的利用年限及牧場的總體經(jīng)濟效益，因此針對泌乳曲線的研究在奶牛泌乳性能評定、飼養(yǎng)管理指導(dǎo)及品種選育方面都有重要意義[1-4]。從1967年Wood模型提出至今，泌乳曲線擬合模型已達20余種[5]，目前應(yīng)用較多的是Wood模型[6]、逆多項式模型[7]、AS模型[8]及Wilmink模型等。已經(jīng)有較多關(guān)于奶牛泌乳曲線的相關(guān)研究，如：Pal-liser等[9]采用動態(tài)的MOLLY模型，構(gòu)建了新西蘭奶牛的泌乳曲線；亓建剛等[10]利用Wood模型對不同產(chǎn)犢季節(jié)下1～3胎牛進行泌乳曲線擬合，分析不同產(chǎn)犢季節(jié)對各胎次泌乳曲線各參數(shù)的影響。Olori等[11]選擇AS、IQP、ML、WIL、Wood等5種模型對英國488頭初產(chǎn)荷斯坦奶牛進行了泌乳曲線擬合研究，其中AS模型擬合效果最好，Wood模型效果最差；付雪峰等[12]利用Wood、IQP、多項式回歸、AS和WIL等5種模型對2843頭新疆褐牛泌乳曲線進行擬合，AS的模型擬合效果最好；另王瑞軍等[13]、馬光輝等[14]對國內(nèi)其他牛只品種也做過wood模型的擬合研究，擬合效果良好。不同生態(tài)類型區(qū)域奶牛的泌乳曲線存在差別，適宜的擬合模型及參數(shù)也不一樣。中原地區(qū)是我國奶牛優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一，并且是很有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)區(qū)，目前還沒有針對我國中原地區(qū)規(guī)?；翀瞿膛Ｃ谌榍€的研究。本研究對中原地區(qū)兩個規(guī)?；翀鰷y定間隔為5～30 d的日產(chǎn)奶量記錄嚴格質(zhì)控后擬合泌乳曲線，比較不同胎次及牧場下Wood模型和AS模型的擬合效果，以選擇最優(yōu)擬合模型，為305天產(chǎn)奶量計算和奶牛不同泌乳階段營養(yǎng)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源及質(zhì)控

本研究選擇了2個牧場2006-2018年度1～6胎次的40003條日產(chǎn)奶量記錄，按下列質(zhì)控標準進行篩選：①胎次共4個水平，將4～6胎歸類為≥4胎；②刪除DIM<5 d或>305 d的記錄；③一個完整泌乳期內(nèi)最小泌乳天數(shù)<30 d、記錄10次(包含)以上，記錄間隔<30 d；④保留日產(chǎn)奶量5～80 kg·d-1的記錄。得到374頭荷斯坦奶牛的12829條日產(chǎn)奶量記錄作為試驗數(shù)據(jù)資料。

1.2 選擇的奶牛泌乳曲線模型

本研究選擇兩種模型進行泌乳曲線擬合：

(1)Wood 不完全伽馬函數(shù)模型[6]：Yt=atbe-ct。式中：t為泌乳天數(shù)(d)；Yt為該泌乳天數(shù)時的日產(chǎn)奶量；a、b、c為模型參數(shù)；a是泌乳潛力；b是產(chǎn)奶量在泌乳高峰后下降的速度；c是產(chǎn)奶量在泌乳高峰前上升的速度；e為自然常數(shù)。

在進行R-NLS非線性擬合時，各參數(shù)初始值采用亓建剛等[10]計算所得結(jié)果。擬合所得a、b、c等3個參數(shù)后，利用如下公式換算MPY、PY、Per:MPY=b/c；PY=a(b/c)be-b；Per=-(b+1)1n(c)。式中:MPY是達到泌乳高峰所需要的天數(shù)，即泌乳高峰日(d);PY為高峰產(chǎn)奶量(kg);e為自然常數(shù);Per為泌乳持續(xù)力。

(2)AS模型(Ali and Schaeffer,1987)[8,11]：Yt=a+bt+ct2+dlogt+e(logt)2

式中：t為泌乳天數(shù)(d)；Yt為該泌乳天數(shù)時的日產(chǎn)奶量；a、b、c、d、e為模型參數(shù)；logt是以e為底；在進行R-NLS非線性擬合時，各參數(shù)初始值采用毛永江等[15]計算所得結(jié)果。

1.3 統(tǒng)計模型擬合優(yōu)良性評價標準-AIC

1.4 統(tǒng)計分析

使用Excel 2013對數(shù)據(jù)進行初步篩選，利用SAS 9.4建立數(shù)據(jù)質(zhì)控標準對數(shù)據(jù)進行質(zhì)控，使用R v3.5.1軟件中NLS模塊進行非線性擬合，該模塊運用Gauss-Newton迭代算法計算各模型參數(shù)。AIC由R v3.5.1軟件中的logLik過程得到的極大似然值計算得到。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同胎次、牧場日產(chǎn)奶量描述性統(tǒng)計量

由表1可見，頭胎個體日產(chǎn)奶量均低于經(jīng)產(chǎn)牛，產(chǎn)奶量在1號、2號牧場的不同胎次下變化趨勢不同；1號牧場2胎次日產(chǎn)奶量最高，2號牧場3胎次產(chǎn)奶量最高；1號牧場1～4胎次的日產(chǎn)奶量平均值比2號牧場高5.15 kg。

表1 不同胎次、牧場日產(chǎn)奶量描述性統(tǒng)計量Table 1 改為Descriptive statistics of daily milk yield for different parities and farms

2.2 不同胎次、牧場泌乳曲線擬合

如表2所示，不同胎次、牧場的泌乳曲線二級參數(shù)表現(xiàn)不同。頭胎個體泌乳高峰日和高峰產(chǎn)奶量均晚于或低于經(jīng)產(chǎn)牛，頭胎牛泌乳持續(xù)力高于經(jīng)產(chǎn)牛。胎次相同時，1號牧場泌乳高峰日和高峰產(chǎn)奶量均高于2號牧場。胎次為1～3胎時，1號牧場泌乳持續(xù)力高于2號牧場。Wood模型擬合不同胎次、牧場的泌乳曲線如圖1所示。

2.3 不同模型泌乳曲線擬合

由表3可見，隨著胎次的增加，Wood模型和AS模型的AIC逐漸降低，即胎次越高，各模型的擬合效果越好。AS模型對于1胎次和3胎次擬合效果優(yōu)于Wood模型，Wood模型對于2胎次擬合效果優(yōu)于AS模型。4胎次時，AS模型適合于1號牧場，Wood模型適合2號牧場(圖2)。

3 討 論

相關(guān)研究結(jié)果表明，理想泌乳高峰日約在產(chǎn)后40～70 d[12,28]。除第1胎外，本研究中，2～4胎次的泌乳高峰日均在產(chǎn)后40～70 d內(nèi)。1胎泌乳高峰日最晚，且高峰產(chǎn)奶量最低，與類似研究結(jié)果一致[15,29-31]，可能原因是個體在初次產(chǎn)奶時仍處于生長發(fā)育階段，沒有完全發(fā)揮泌乳潛力。

表2 不同胎次和牧場Wood模型群體泌乳曲線擬合參數(shù)Table 2 Lactation curve fitting parameters with Wood model for different parities and farms

高峰產(chǎn)奶量與胎次總產(chǎn)奶量呈強正相關(guān)。高峰產(chǎn)奶量每上升1 kg，胎次產(chǎn)奶量會上升200～300 kg[32]。如圖1所示，1號牧場的2胎高峰產(chǎn)奶量最高，2胎以后逐漸降低，毛永江等[15]研究結(jié)果與之一致。實際生產(chǎn)中可通過分階段分群飼養(yǎng)、添加飼料中精料、增加牛群飼喂次數(shù)及提高干物質(zhì)采食量等措施來補充奶牛攝入能量進而提高高峰產(chǎn)奶量[28]，2號牧場各胎次高峰產(chǎn)奶量變化規(guī)律與1號牧場不同，牧場間生產(chǎn)水平不同、奶牛日糧中精粗料比例不同可能是兩個牧場高峰產(chǎn)奶量變化規(guī)律不同的主要原因。

本研究中，泌乳高峰日越早、泌乳持續(xù)力越低，這與程郁昕等[33]的研究結(jié)果一致。泌乳持續(xù)力隨著胎次的增加而逐漸減弱，初產(chǎn)牛的泌乳持續(xù)力最好，與賈先波[34]的研究相似。較強泌乳持續(xù)力得益于牧場科學(xué)的飼養(yǎng)管理，在達到泌乳高峰時，供給奶牛充足的營養(yǎng)，預(yù)防產(chǎn)后能量負平衡，從而增強牛群泌乳持續(xù)力、提高泌乳期產(chǎn)奶量。

在劉麗元等[35]對新疆昌吉地區(qū)荷斯坦奶牛泌乳曲線擬合的研究中指出，Wood模型相較于AS模型更適合于2胎泌乳曲線擬合，與本研究結(jié)果一致。隨著胎次的增加，Wood模型和AS模型的AIC均逐漸降低，與亓建剛等[10]得出的北京地區(qū)奶牛1～3胎Wood模型擬合泌乳曲線的擬合度逐漸上升的結(jié)果相一致；但毛永江等[15]研究得出，南方地區(qū)奶牛1～3胎的wood模型和AS模型的擬合度逐漸降低，擬合效果逐漸減弱，與本研究結(jié)果相反，造成此差異的原因極有可能是不同生態(tài)類型區(qū)域的牧場所處的自然環(huán)境不同造成奶牛泌乳曲線變化趨勢差別較大。

4 結(jié) 論

本研究通過擬合不同胎次的泌乳曲線得出，荷斯坦初產(chǎn)牛的泌乳高峰日晚于經(jīng)產(chǎn)牛，高峰產(chǎn)奶量低于經(jīng)產(chǎn)牛，但泌乳持續(xù)力高于經(jīng)產(chǎn)牛；Wood模型和AS模型對泌乳曲線的擬合度隨著胎次的增加均逐漸上升，且AS模型為1、3胎最佳擬合模型，Wood模型為2胎最佳擬合模型。在實際生產(chǎn)中，根據(jù)牧場歷史產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)擬合泌乳曲線，可以更準確、更精細化的指導(dǎo)牧場生產(chǎn)管理。