新疆褐牛及杂交后代生长曲线拟合研究

闫向民，李 娜，邵 伟，杜 玮，李红波，张金山，周振勇，张杨

(1.新疆畜牧科学院畜牧研究所，乌鲁木齐　830000；2.新疆农业大学动物科学学院动物营养实验室，乌鲁木齐　830052)



新疆褐牛及杂交后代生长曲线拟合研究

闫向民1，李 娜1，邵 伟2，杜 玮1，李红波1，张金山1，周振勇1，张杨1

(1.新疆畜牧科学院畜牧研究所，乌鲁木齐830000；2.新疆农业大学动物科学学院动物营养实验室，乌鲁木齐830052)

摘要：【目的】研究新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的生长发育规律，提高生产性能。【方法】采用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy 3种模型对977头初生至12月龄新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2体重生长数据进行曲线拟合和分析。【结果】3种生长曲线模型对新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2均能较好的拟合(R2>0.99)，但Logistic模型拟合效果最好。【结论】采取Logistic模型对新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2进行体重生长曲线的拟合和分析是可行的，该曲线可为新疆褐牛乳用新品系标准化饲养及选种选育提供参考依据。

关键词：新疆褐；牛体重；生长曲线；模型

0引 言

【研究意义】大多数家畜的体重生长曲线呈“S”型，故常用非线性数学模型来描述拟合家畜生长发育规律，能够预测家畜的生长发育过程，充分发挥其生长潜力，并能表现出不同家畜在生长率、成熟体重等方面的差异[1,2]。新疆褐牛是我国育成的拥有自主知识产权的草食家畜优良新品种之一，对粗放管理、四季放牧、严寒酷暑的恶劣环境有着良好的适应能力，具有耐粗饲、耐寒、抗病力强、适应性强、放牧性能好等优良特点，研究新疆褐牛的生长发育规律对提高生产性能具有重要意义。【前人研究进展】国内梁学武等[3](1995)、姚亚铃等[4](2006)、左福元等[5](2010)、王玲等[6](2010)、杨晓冰等[7](2011)、王宝东等[8](2011)、白堃[9](2012)先后对福建黄牛、湘西黄牛、川南山地黄牛、秦川牛、沿江牛、三河牛的生长发育规律进行了研究，并建立了相应的生长曲线模型，而有关新疆褐牛合适的生长发育曲线方程尚未见报道。【本研究切入点】新疆褐牛作为新疆养牛业的主体品种，虽具有诸多优良特性，但仍存在体重偏小、体重差异较大等问题。提高新疆褐牛生产性能，研究其生长发育规律。【拟解决的关键问题】进一步探讨其选育过程中体重生长发育规律，选用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy 3种常用模型来拟合新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生长曲线，通过分析其生长速度和种间差异性，揭示新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生长发育规律，为新疆褐牛乳用新品系标准化饲养及选种选育提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

在乌鲁木齐种牛场选择发育正常、健康无病、饲养管理条件一致的新疆褐牛、美国瑞士褐牛×新疆褐牛杂交后代F1代、F2代共计977头，其中新疆褐牛(XH)329头、美新褐F1(MXHF1)327头、美新褐F2(MXHF2)321头，从初生至12月龄每月测定体重1次，并认真做好记录工作。

1.2 生长曲线绘制模型

选择Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy为3种常用的描述动物生长过程的非线性生长曲线方程，对新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生长发育过程进行拟合，根据曲线方程计算出反映生长发育规律的曲线拐点体重、达到拐点体重的拐点时间、拐点速度(最大日增重)、不同日龄生长速度。表1

表1 生长曲线模型及特征
Table 1 The growth curve models and their characteristic

生长模型Growthmodel公式Formula拐点体重(W)Inflectionpointweight拐点月龄Inflectionpointmonths最大日增重Thebiggestdailygain相对生长率TherelativegrowthrateLogi.y=A/(1+B×e-kt)A/2(lnB)/kkw/2k(1-wi/A)Gomp.y=A×e-B×exp(-kt)A/e(lnB)/kkwk(lnA-lnwi)Bert.y=A×(1-B×e-kt)38A/27(ln3B)/k3kw/23k((A/wi)1/3-1)

注：A为极限生长量(终极生长量或成熟体重)，B为常数尺度，k为顺势相对生长率

Note:yis Weight;Ais Extremly of growth velocity(Ultimate of growth velocity or Adult weight);Bis Constant Scale;kis Transient growth rate

1.3 数据统计

采用SPSS 17.0统计分析软件进行，3种生长曲线模型采用非线性回归过程，用Gauss-Newton法和Marquradt法进行循环迭代估计参数，其他统计结果以平均值±标准差(Mean+Std)形式表示。

2 结果与分析

2.1日增重生长变化

从增重指标可以看出，日增重呈现下降、上升、下降的增长趋势。在初生～6月龄犊牛阶段，新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2增重呈现先下降后上升的过程，而在7～12月龄育成牛阶段，新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2增重呈现先上升后下降的过程，说明犊牛生长速度加快，而后随着月龄的逐渐增加，其生长速度逐渐减慢。表2

表2 新疆褐牛及其杂交后代平均体重和日增重
Table 2Average body weight and daily gain of Xinjiang brown cattles and their hybrids

月龄MonthsofageXHMXHF1MXHF2样本数Numberofsamples体重Weight(kg)日增重Dailygain(kg/d)样本数Numberofsamples体重Weight(kg)日增重Dailygain(kg/d)样本数Numberofsamples体重Weight(kg)日增重Dailygain(kg/d)初生3233.98±3.484535.24±2.814135.64±2.6613553.92±6.650.664154.79±7.110.653255.93±8.820.6822463.74±8.730.333065.69±12.030.363068.24±12.150.4132171.11±9.170.252675.19±12.130.322479.26±12.260.3743391.22±8.820.672691.74±18.150.552896.35±17.810.57531116.5±15.920.8428122.23±26.321.0230125.24±19.070.96627136.47±22.020.6724139.76±24.880.5825145.01±22.630.66731168.42±37.491.0718179.44±36.211.3216175.29±36.081.01817180.72±22.110.4120195.65±39.380.5418193.74±31.730.62919209.72±39.020.9716225.43±41.220.9921218.79±29.820.841021223.08±37.810.4516247.97±40.110.7520235.23±38.330.551120233.85±35.210.3617264.69±43.080.5619248.43±41.390.441218248.75±35.010.520280.18±39.910.5217264.74±32.110.54总计329140.88±74.730.6327152.15±85.390.68321149.38±78.810.64

2.2体重生长曲线模型的拟合

用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy这3种非线性生长曲线方程对新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生长发育过程进行拟合，根据模型的拟合度R2和各参数并结合实际生产情况，选择最合适的生长模型。表3

表3 3种生长曲线模型参数估计值和拟合度
Table 3 Fitting degree and parameter evaluation of three fitting curve models

生长模型Growthmodel品系StrainABKR2拐点月龄(月)Inflectionpointmonths(Month)拐点体重Inflectionpointweight(kg)最大日增重Thebiggestdailygain(kg/d)Logi.XH289.1177.7190.3170.9976.45144.560.76MXHF1343.4288.4360.3050.9976.99171.710.87MXHF2309.3977.0450.3100.9986.30154.700.80Gomp.XH373.9362.4630.1530.9945.89137.560.70MXHF1485.7342.6960.1360.9957.29178.690.81MXHF2401.5612.4510.150.9975.98147.730.74Bert.XH465.7570.5960.0990.9935.87138.000.68MXHF1677.5690.640.0790.9948.26200.760.79MXHF2501.1920.5950.0970.9965.97148.500.72

用Logistic、Gompertz和Von Bertalanffy 3种模型拟合新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2体重的生长曲线，拟合度R2均在0.99以上，表明3种模型均能很好地拟合其生长发育规律，其中Logistic模型体重的拟合度最高、拟合效果最好，Gompertz模型次之，Von Bertalanffy模型拟合效果稍差，说明用Logistic模型能更好地拟合新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2体重的生长曲线。从Logistic模型可以看出，新疆褐牛的成熟体重最小为289.117 kg，美新褐F1成熟体重最大为343.428 kg；美新褐F2拐点月龄最小，第6.30个月拐点体重达到154.70 kg，美新褐F1拐点月龄最大，第6.99个月拐点体重达到171.71 kg；新疆褐牛的最大日增重最小，为0.76 kg/d，美新褐F1最大日增重最大，为0.87 kg/d。因此，新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的Logistic模型适宜体重生长曲线方程依次为YXH=289.117/(1+7.719×e-0.317t)，YMXHF1=343.428/(1+8.436×e-0.305t)，YMXHF2=309.397/(1+7.045×e-0.310t)。表3

2.3 Logistic模型生长曲线的绘制

根据新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的早期各阶段的Logistic理论值和实际测定的体重、日增重和相对生长率分别绘制出绝对生长曲线和相对生长曲线。图1，图2

初生至6月龄的犊牛阶段中Logistic模型理论日增重随犊牛月龄的增加而呈逐渐上升的趋势，而实际绝对生长曲线则呈先下降后上升再下降的过程，这与此阶段犊牛早期断奶与6月龄犊牛生理发育有关；而在7至12月龄的育成牛阶段中Logistic模型理论日增重随犊牛月龄的增加则呈逐渐下降的趋势，实际绝对生长曲线则总体呈现起伏下降的过程，并出现了一个早期生长高峰阶段。图1

新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2在1月龄时生长强度最大，而12月龄时生长强度最小，说明新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2生长强度随着犊牛月龄和体重的增加而呈逐渐下降的趋势。图2

图1 Logistic模型理论与实际体重绝对生长曲线
Fig.1The absolute growth curve of theoreticaland practical body weight in Logistic model

图2 Logistic模型理论与实际体重相对生长曲线Fig.2The relative growth curve of theoreticaland practical body weight in Logistic model

3 讨 论

3.1 体重生长曲线模型的选择

畜禽生长曲线的分析和拟合是研究畜禽生长发育规律的主要方法之一，其生长曲线模型已在生物学研究中广泛应用，尤其是国外许多世界知名的牛种已通过Logistic、Gompertz、Von Bertalanffy和Brod 4种非线性生长曲线方程建立了相应的体重生长曲线方程，但由于牛品种和饲养管理的不同而导致生长曲线会有差别，并给拟合过程中模型的选择和拟合效果好坏产生重要影响，而在实际分析应用中，应该逐个对生长模型进行验证分析。张丽等[10]利用Gompertz等4种生长模型对南阳黄牛母牛体重生长曲线拟合分析，发现Von Bertallanffy模型拟合效果较佳；左福元等[5]研究发现利用Logistic和Gompertz模型都能很好地拟合川南山地黄牛及其8种杂种后代的生长发育规律，但用Gompertz模型拟合程度高于Logistic模型。与此结果不同的是，针对Logistic模型拟合牛生长曲线中，王宝东等[8]运用Logistic模型对沿江牛生长曲线进行拟合，发现其拟合度均小于0.99，效果不理想；杨晓冰等[7]对固原地区秦川牛利杂群体生长曲线拟合分析，研究发现Logistic模型对于早期生长慢、生长拐点较迟的牛品种更为合适。

而在研究中，依据新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2体重生长曲线拟合的各项参数，Logistic模型的拟合度均在0.997以上，拟合效果最好，均好于Gompertz和Von Bertallanffy模型，与张丽等[10]、姚亚铃等[4]、左福元等[5]、王玲等[6]等研究结果不同，这可能是由于不同地域、不同生产背景的地方牛种在品种选育及培育过程中因不同的生产用途和生长发育快慢期造成的。根据模型拟合分析建立了新疆褐牛早期体重生长发育曲线方程，为新疆褐牛早期选育和饲养管理提供参考依据。

3.2 生长曲线拟合结果及特点

生长曲线是用来描述畜禽在生长发育过程中随年龄增长而发生的规律性变化，是畜禽育种和生产的基础工作，而获得理想的生长曲线模型对指导畜禽饲养管理、育种实践及控制生长发育具有重要意义，既可以确定畜禽生长发育的基本模式，也可以与畜禽摄食量等数据相结合，用于预测畜禽各生长期的体重生长率、饲料消耗量、饲料转化率等[13-14]。

从Logistic模型得到的参数可看出，新疆褐牛的成熟体重为289.117 kg，而美新褐F1、美新褐F2成熟体重为343.428和309.397 kg，均高于新疆褐牛，说明通过导入美国瑞士褐牛血液后，对新疆褐牛选育提高在生产性能方面起到了一定的改良作用。但其Logistic模型拟合的新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2成熟体重较低，这与张文举[11]对延边母牛、秦川母牛、安格斯母牛、海福特母牛和娟姗母牛用Brody模型得到的成熟体重在428～479 kg存在差距，与陈江凌等[12]对荷斯坦、西门塔尔、夏洛来、利木赞和红安格斯用Bert模型得到的成熟体重在793.7～1 081.2 kg存在很大的差距，主要是因为所测定的牛只进行3月龄早期断奶及6月龄后公母犊牛分群饲养，由于受饲养管理、天气、饲喂人员责任心等因素的制约，致使生长过程中频繁出现波浪式生长发育曲线，一定程度上阻碍了牛只生产性能的发挥，导致其成熟体重偏小。

另外，Logistic模型拟合各参数中生长曲线的拐点代表着生长率由持续加速到减速的转折点，应在实际生产中注重加强拐点月龄阶段日粮营养水平，提高体重增重水平。张丽等[10]研究的南阳母牛的体重生长拐点出现的月龄和体重为(4.41，113.77)比延边牛、秦川牛、安格斯牛、海福特牛、娟姗牛出现的体重拐点时间较早，左福元等[5]研究的金黄阿奎顿杂交后代牛与黑安格斯杂交牛体重生长拐点出现的时间较早，其月龄和体重分别为(4.16，71.83)、(4.97，78.38)，而德国黄牛杂交后代牛、矮脚牛杂交后代牛、西门塔尔牛杂交后代牛体重生长拐点出现的时间相对较晚，其月龄和体重分别为(8.42，103.11)、(8.82，101.27)、(9.58，115.23 )。在研究中新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2体重生长拐点时间各不相同，美新褐F2体重生长拐点出现的时间较早，其月龄和体重为(6.30，154.70)，新疆褐牛体重生长拐点出现的时间次之，其月龄和体重为(6.45，144.56)，而美新褐F1体重生长拐点出现的时间最晚，其月龄和体重为(6.99，171.71)，说明品种早熟性决定牛体重拐点时间，早熟性成熟指标越大，体重拐点时间出现的较早，反之，体重拐点时间出现的较晚；新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2体重生长拐点时间变化均集中在6～7月龄之间，在实际生产中，此阶段为断奶后犊牛饲养向育成牛饲养过渡期，而从断奶3月龄的低谷生长期到生长曲线下降中出现的生长高峰9月龄，新疆褐牛生长曲线增重水平出现低谷、高峰的起伏变化的过程，则日增重高峰增重水平生长曲线远高于模型理论值，表明提高营养水平可以满足新疆褐牛的营养需要，也可满足拐点月龄后出现一个生长高峰的营养需求，但必须加强日常饲养管理，保持增重水平相对平稳，同时应多注重拐点体重6～7月龄的日粮营养均衡性和饲养过渡中避免饲草料变化引起不良适应性，以免影响新疆褐牛后期最佳生产性能的发挥。

4结 论

Logistic模型的拟合效果最好，拟合了新疆褐牛、美新褐F1、美新褐F2的生长发育过程，获得了理论拐点体重、拐点日龄、最大日增重及生长速度等生长参数，并得到了体重的适宜生长曲线方程为YXH=289.117/(1+7.719×e-0.317t)，YMXHF1=343.428/(1+8.436×e-0.305t)，YMXHF2=309.397/(1+7.045×e-0.310t)，同时分析了新疆褐牛的生长发育特点，认识了新疆褐牛早期生长潜力，为新疆褐牛乳用新品系标准化饲养及选种选育提供参考依据。

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Study on Growth Curve Fitting of Xinjiang Brown Cattle and Their Hybrids

YAN Xiang-min1，LI Na1，SHAO Wei2，DU Wei1，LI Hong-bo1，ZHANG Jin-shan1，ZHOU Zhen-yong1，ZHANG Yang1

(1.ResearchInstituteofAnimalHusbandry，XinjiangAcademyofAnimalHusbandry，Urumqi830000，China； 2.XinjiangKeyLaboratoryofHerbivore'sNutritionforMeatandMilkProduction,CollegeofAnimalScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

Abstract：【Objective】 The purpose of this project is to study the growth and development rules of Xinjiang brown cattle and their hybrids. 【Method】 The growth curve of Xinjiang brown cattle and their hybrids from 0 to 12 months were analyzed and fitted, three growth curve models including Logistic, Gompertz and Von Bertalanffy functions were used to analyze the body weight of Xinjiang brown cattle and their hybrids.【Result】 The growth curves were appropriately fitted with three models(R2>0.99)，but the Logistic model had the best effect on fitting with the growth curves。【Conclusion】 It was feasible to analyze and fit the growth curve of Xinjiang brown cattle and their hybrids using Logistic model. The research provided a reference for standardized breeding and selective breeding on milk products department of Xinjiang brown cattle.

Key words：Xinjiang brown cattle； body weight；growth curve；model

中图分类号：S823.8+6

文献标识码：A

文章编号：1001-4330(2016)03-0569-06

作者简介:闫向民(1979-)，男，新疆奇台人，助理研究员，研究方向为肉牛繁育及技术推广,(E-mail)58376602@qq.com通讯作者:张杨(1962-)，男，新疆乌鲁木齐人，研究员，研究方向为肉牛遗传育种,(E-mail)zhyang@163.com

基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金资助(nycytx-38)；国家科技支撑计划课题“新疆肉牛高效繁育体系研究与示范”(2011BAD47B01)；自治区“十二五”科技重大专项“新疆肉牛新品种(系)培育与杂交改良技术研究示范”(201230116-10)

收稿日期：2016-01-06

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.03.025

Fund project:Supported by special funds for modern agricultural industry technical system construction (nycytx-38), national science and technology support program "Research on and demonstration of high efficiency breeding of beef cattle system in Xinjiang" (2011BAD47B01) and major science and technology projects of the 12th five-year plan " (201230116-10)