河南省奶牛生产性能测定数据质量分析

孙彦琴，任小丽，闫 磊，闫跃飞，耿繁军，张 震*(.河南省动物卫生监督所，河南 郑州 450008; .河南省奶牛生产性能测定中心，河南 郑州 450046; .河南省鼎元种牛育种有限公司，河南 郑州 450046)

河南省奶牛生产性能测定数据质量分析

孙彦琴1，任小丽2，闫 磊2，闫跃飞2，耿繁军3，张 震2*
(1.河南省动物卫生监督所，河南 郑州 450008; 2.河南省奶牛生产性能测定中心，河南 郑州 450046; 3.河南省鼎元种牛育种有限公司，河南 郑州 450046)

统计分析河南省奶牛生产性能测定数据，以此建立数据筛选标准，为奶牛遗传评估工作奠定基础。收集河南省奶牛生产性能测定中心2008年1月至2016年4月155 893头中国荷斯坦牛2 152 451条测定记录，使用SAS 9.4软件MEANS过程统计分析测定次数、测定间隔、首次测定泌乳天数、公牛后代女儿数及其分布场数、首次产犊月龄和系谱完整率等指标在不同测定年份和牧场规模的变化，并采用SQL语句筛选出可用于遗传评估的数据。结果表明，2008—2015年，河南省内参加生产性能测定的奶牛个体数由7 379头增加到93 706头，测定日产奶量由19.91 kg增加到24.05 kg，体细胞数则由411.09×103个/mL降低到277.08×103个/mL；泌乳天数在5～305 d的记录占70.92%；测定次数由平均3.20次增加到6.31次；测定间隔由70.22 d下降到33.83 d；首次产犊月龄在25月龄的个体最多，占头胎个体数的12.57%；后代女儿数在20头以上且女儿分布在10个牧场以上的公牛占6.05%；一代系谱完整率为82.54%；筛选后可用于遗传评估的数据占总记录的20.67%，小于其他同类型研究。

奶牛生产性能测定数据质量； 测定次数； 测定间隔； 首次测定泌乳天数； 公牛后代女儿数及其分布场数； 首次产犊月龄； 系谱完整率

奶牛生产性能测定，又称为奶牛群体改良(dairy herd improvement，DHI)，是对泌乳牛的泌乳性能及乳成分进行测定，通过对测定数据进行分析，可及时发现牛场管理存在的问题，提示牧场调整饲养措施、改善生产管理，针对性地解决实际问题，最大限度地提高奶牛生产效率和养殖经济效益[1-2]。奶牛生产性能测定工作已经在我国开展20多年，工作内容集中在扩大测定范围、提高牧场参与积极性等方面，而缺乏DHI测定数据的筛查标准[2]，导致DHI数据的质量难以评价与考核。DHI数据质量由高红彬等[2]于2005年首次提出，张胜利[3]和王雅春[4]分别于2013年和2014年提出具体考核指标，包括：系谱完整率、胎次、泌乳天数、测定间隔、首次测定泌乳天数、测定次数、首次产犊月龄和公牛后代女儿数及其分布场数。指标中奶牛胎次对泌乳曲线拟合效果有极显著影响[5-6]、对女儿成年后产奶量有显著影响且存在负相关，即：母牛胎次越高，女儿成年后产奶量越低[7]；泌乳天数对于估计305 d产奶量至关重要[8-9]；测定间隔、首次测定泌乳天数和测定次数等指标，则可以反映个体泌乳曲线的拟合效果；首次产犊月龄是奶牛生产中非常重要的指标，不仅影响母牛本身的繁殖性能，同时还影响其泌乳性能和生产寿命[10-11]；系谱完整率指一代和三代系谱完整率，影响遗传参数估计准确性、后代选种选配和近交系数计算；女儿数及其分布场数是公牛育种值准确性的主要衡量指标。因此，以上指标的数据质量直接关系到后裔测定、遗传评估、品种改良等工作能否顺利开展，也是衡量上述工作质量的综合指标。

2008年至今，河南省奶牛生产性能测定的参测牧场规模和个体数不断增加。DHI工作的开展提高了省内牧场的生产水平与牛群的健康状况，也累积了大量的生产性能数据。但目前河南省DHI数据质量尚缺乏系统的分析。因此，本研究收集2008年1月—2016年4月河南省奶牛生产性能测定记录，使用SAS 9.4软件MEANS过程统计各DHI数据质量指标，建立遗传评估数据筛选标准，并采用SAS软件SQL语句对数据进行筛选，以期为后续遗传评估工作奠定基础。

1 材料和方法

收集整理河南省奶牛生产性能测定中心2008年1月—2016年4月共155 893头中国荷斯坦牛2 152 451条测定记录，包括：牛号、父号、母号、牧场、出生日期、产犊日期、测定日期、胎次、测定日产奶量、乳脂率、乳蛋白率和体细胞数。ACCESS和TXT软件存贮数据，利用SAS 9.4软件MEANS过程和SQL语句对数据进行整理、运算和筛选， DHI数据质量指标定义见表1。

表1 DHI数据质量指标定义

注：1完整泌乳期计算条件：个体泌乳期按照胎次划分，泌乳期内最大泌乳天数设定为305 d，选择产犊日期在2015年6月30日前的泌乳期作为完整泌乳期；2泌乳天数：个体在该泌乳期的测定日期与产犊日期之间的差值。

数据前期处理：(1)牧场规模划分：按照2008—2016年参测个体数，将牧场划分为5组，具体划分见表2；(2)删除泌乳天数在5～305 d外(或缺失)、胎次记录过大(或缺失)的记录。

表2 参测牧场规模划分

2 结果与分析

2.1 河南省奶牛生产性能测定工作概况

河南省DHI工作自2008年1月开展以来，参加测定的奶牛个体数由2008年的7 379头增加到2015年的93 706头；覆盖的牧场范围也在逐渐扩大，2008年参测牧场仅55个，2015年增加到197个(图1)。

由图2可以看出，河南省奶牛测定日产奶量由2008年的19.91 kg增加到2015年的24.05 kg，低于全国平均测定日产奶量27.07 kg；奶牛乳脂率和乳蛋白率均小于全国平均值，两者差值分别是0.01%～0.24%和0～0.10%；体细胞数由2008年的411.09×103个/mL降低到2015年的277.08×103个/mL，低于全国平均体细胞数(342.95×103个/mL)[12]。

图1 河南省参加DHI测定牧场数和奶牛个体数变化趋势

图2 2008—2015年河南与全国平均测定日产奶量和乳成分变化

2.2 不同泌乳天数和胎次的记录数比例

从表3可以看出，总记录中泌乳天数在5～305 d的记录占70.92%，由于产犊日期或测定日期导致泌乳天数无法计算的占0.42%，产犊或测定日期记录错误计算得到的泌乳天数小于0的占0.04%，而泌乳天数大于305 d的记录反映个体在生产中存在繁殖问题；1～3胎次记录占总记录数比例分别为39.31%、30.80%、15.73%，4胎以上记录数占总记录数的14.16%。

2.3 测定次数随测定年份和牧场规模的变化

牛只的测定次数太少，特别是在泌乳期的前90 d无测定记录时，则该条记录不能用于胎次产奶性能分析或分析结果不准确。由图3A可以看到，测定次数在2008和2009年时分别为3.20次和5.95次，2015年增加到6.31次。由图3B可以看到，规模在500头以上牧场的平均测定次数超过6次。

表3 泌乳天数和胎次相关记录数

图3 不同测定年份和不同牧场规模测定次数的变化

2.4 测定间隔随测定年份和牧场规模的变化

当测定间隔大于50 d时，预测结果不准确。从图4可以看到，测定间隔在50 d以内的泌乳期占完整泌乳期的94.57%。从图5A可以看出，测定间隔由2008年的70.22 d下降到2015年的33.83 d。不同牧场规模平均测定间隔均在50 d内(图5B)。

2.5 不同首次测定泌乳天数的泌乳期数占完整泌乳期比例

结合测定次数和测定间隔结果，个体在泌乳早期(如泌乳天数90 d前)应至少有1次测定记录。由图6可以看出，在泌乳早期90 d前没有测定记录的泌乳期占总泌乳期的29.78%。

图4 不同测定间隔的泌乳期数占完整泌乳期比例

图5 不同测定年份和不同牧场规模平均测定间隔的变化

图6 不同首次测定泌乳天数的泌乳期数占完整泌乳期的比例

2.6 不同首次产犊月龄个体数占头胎总个体数比例

本次统计的数据中，头胎记录数共846 095条，其中：首次产犊月龄集中在19～30月,个体在25月龄初次产犊的最多，占头胎总个体数的12.57%(图7)。

图7 首次产犊月龄在19～30月龄的个体数占头胎总个体数的比例

2.7 不同后代女儿数及其分布场数的公牛数分布

2008—2016年总参测奶牛个体共155 893头，其中有父亲(公牛)记录的个体数占总个体数的87.4%。父亲(公牛)共3 338头，其中：后代女儿数小于20头的公牛共2 624头，后代女儿数在20头以上且女儿分布在10个牧场以上的公牛数占总公牛数的6.05%(202头)(图8和图9)。

图8 不同后代女儿数的公牛数分布

图9 女儿数在20头以上的公牛其后代女儿分布场数情况

2.8 河南省奶牛一代和三代系谱完整率情况

整理校对所有个体的系谱，一代系谱完整率为82.54%，由图10可以看出，牧场规模越大,一代系谱完整率越高，其中，不足100头的牧场是61.55%，2 000头以上牧场达到了89.39%。

图10 不同牧场规模一代系谱完整率的变化

由表4可以看出，借助奶业协会、Interbull等数据库可以找到父系较完整的三代系谱，三代系谱完整率为68.79%；而母系三代系谱完整率较低，为9.74%。中国荷斯坦牛国家标准中要求记录个体三代系谱，河南省奶牛品种登记工作于2016年正式启动，有利于补充校正母牛系谱和新个体系谱的登记工作开展。

表4 河南省个体父系和母系三代系谱完整率 %

2.9 河南省DHI遗传评估数据筛选

根据以上数据，建立河南省DHI遗传评估数据筛选标准，具体如下：1．删除没有父亲的个体；2.删除无胎次和胎次记录不符的记录；3.删除泌乳天数在5～305 d之外的记录；4.删除性状表型值缺失的记录；5.删除在泌乳早期(90 d前)无测定记录的个体；6.删除两次测定间隔大于50 d的个体；7.删除每胎次测定次数太少(6次以下)的个体；8.删除公牛后代女儿数和分布不够广泛(后代数在20头以下，分布少于5场)的个体。

筛选后得到38 773头个体444 973条记录用于遗传评估，河南省遗传评估数据个体数(20.67%)和记录数(24.87%)比例均小于Miglior、公维嘉全国数据(个体数占比58.52%、记录数比例64.31%)[13-14]，同样小于宁夏筛选后个体数(48.59%)和记录数(43.05%)[15]比例(表5)。由图11可以看到，对河南省DHI遗传评估数据筛选过程中，泌乳天数无效(在5～305 d之外)的记录数占总记录数29.08%，测定间隔超过50 d的个体泌乳期记录占18.65%，首次测定泌乳天数高于90 d、无父号、公牛女儿数及其分布场数和测定次数少于6次的记录数分别占10.88%、9.96%、7.01%和3.62%。

表5 遗传评估可用记录数和个体数

注：1Miglior等研究中3胎次及以上指第3胎次。

图11 DHI数据质量各指标无效数据比例

泌乳天数指在5～305 d之外的记录；测定间隔指大于50 d的个体；首次测定泌乳天数指首次测定泌乳天数大于90 d的个体；系谱指无父号的个体；公牛女儿数及其分布场数指该指标中公牛后代女儿数低于20头或女儿分布场数小于10个牧场的个体；测定次数指完整泌乳期内总测定次数小于6次的个体；其他指产犊月龄异常和性状缺失的个体或记录

3 结论与讨论

河南省奶牛生产性能测定工作自2008年开展以来，参测个体数和牧场数不断增加，至2015年累计参测牧场266个，测定日产奶量由2008年的19.91 kg增加到2015年的24.05 kg，低于全国平均水平(2015年全国平均测定日产奶量27.07 kg)。体细胞数自2008年至2015年降低了134.00×103个/mL，优于全国平均水平(2015年全国平均体细胞数342.95×103个/mL，河南省是277.08×103个/mL)[12]。乳脂率和乳蛋白率低于全国平均水平(差值在0.3%以内)。无论是继续提高参测牧场数量还是单产，河南省奶牛DHI工作还有很大的提高空间。

不同胎次的泌乳高峰产奶量、泌乳高峰日和泌乳持续力不同，研究表明：母牛胎次越高，其女儿成年后产奶量越低[7]。河南省1胎次个体数最多(占总个体数的39.31%)，2胎次的个体数次之(30.80%)，3胎次占总个体数的15.73%，而4胎次以上个体数占总个体数的14.16%。本研究中有荷斯坦牛胎次达到6胎甚至是9胎，部分是因为记录错误，部分牧场的牛只确实存在“高龄”生产，但其生产性能已经不能和早期相比，其能够提供给后代的母体效应也低于早期。因此，母牛胎次越高时，其女儿产奶量越低。

个体每个泌乳期的测定次数过少且在泌乳早期90 d前没有测定记录时，该个体无法准确地拟合泌乳曲线。河南省测定次数在2008和2009年时分别为3.20次和5.95次，2010年至2015年增加至6次以上，平均测定间隔也由2008年的70.22 d降低至2015年的33.83 d。泌乳期总测定次数越大、平均测定间隔越小且首测DIM越小，DHI数据有效率越高。这些指标均在逐年完善，反映出河南省的DHI工作成效显著。

河南省奶牛87.4%个体是3 338头公牛的后代，其中仅有202头公牛(占公牛总数的6.05%)后代女儿数在20头以上且分布在10场以上。根据加拿大奶业信息网资料(CDN)显示，公牛后代女儿分布在10个牧场且有20头时育种值估计准确性可以达到0.7以上。河南省符合标准的公牛较少且母系系谱完整率较低可能会影响后续育种值估计的准确性，提示河南省奶牛品种登记工作有待加强。

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Analysis of Dairy Herd Improvement Data Quality in Henan Province

SUN Yanqin1,REN Xiaoli2,YAN Lei2,YAN Yuefei2,GENG Fanjun3,ZHANG Zhen2*
(1.Henan Animal Health Authority,Zhengzhou 450008,China; 2.Henan Dairy Improvement Center,Zhengzhou 450046,China; 3.Henan Dingyuan Cattle Breeding Company,Zhengzhou 450046,China)

The test-day records data quality of Chinese Holsteins in Henan province was analyzed so as to establish screening criteria for genetic evaluation.The 2 152 451 test-day records of 155 893 cows were collected from Henan Dairy Herd Improvement Center between Juanary 2008 and April 2016,and the indexes of the test times during a complete lactation,test intervals during a complete lactation,DIM of first test-day record,the daughter of offspring and herd number of bulls,age of first calving and ped complete rate change in different test year and herd-size were analyzed by MEANS order of SAS 9.4 software.The data that applies to genetic evaluation were screened by SQL program.The results showed that the number of individuals participating in DHI increased from 7 379 to 93 706 among 2008—2015 in Henan province.The test-day milk yield increased from 19.91 kg to 24.05 kg,the somatic cell count reduced from 411.09×103cells/mL to 277.08×103cells/mL.The records that the DIM of dairy cows from 5 to 305 d accounted for 70.92%,the average test times of test year increased from 3.20 times to 6.31 times,and the test intervals decreased from 70.22 d to 33.83 d.The number of individuals firstborn in 25-month-old was 12.57%.The number of the bulls whose daughter descendants number was 20 or more and daughter distributed in 10 farms accounted for 6.05%.The first generation pedigree complete rate was 82.54%.After screening,20.67% of the total data record could be used to genetic evaluate,while the data ratio was less than the other similar studies.

dairy herd improvement data quality; test times; test intervals; DIM of first test-day record; daughter of offspring and herd number of bulls; age of first calving; pedigree complete rate

2016-05-10

河南省科技开放合作项目(162106000017)；河南省科技惠民计划项目(152207110004)；濮阳市科技计划项目(150109)

孙彦琴(1962-)，女，河南信阳人，高级兽医师，本科，主要从事畜禽畜牧兽医工作。E-mail:yanqinsun@163.com

*通讯作者：张 震(1979-)，男，河南鹤壁人，高级畜牧师，博士，主要从事遗传育种工作。E-mail:zzgxu@163.com

S8-1

A

1004-3268(2016)09-0140-06