影响苏尼特放牧羊体质量变化的相关因素分析
2017-11-04李琦，刘双
李 琦，刘 双
(内蒙古科技大学 信息工程学院， 内蒙古 包头 014000)
浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(10): 1630-1636
李琦，刘双. 影响苏尼特放牧羊体质量变化的相关因素分析[J]. 浙江农业学报，2017，29(10): 1630-1636.
10.3969/j.issn.1004-1524.2017.10.05
2017-03-14
内蒙古科技创新引导基金项目(2016CXYD-5)
李琦(1973—)，男，陕西米脂人，硕士，教授，主要从事大数据技术及应用、嵌入式系统及物联网应用研究。E-mail: liu_sh41@163.com
*通信作者，刘双，E-mail: 465437893@qq.com
影响苏尼特放牧羊体质量变化的相关因素分析
李 琦，刘 双*
(内蒙古科技大学 信息工程学院， 内蒙古 包头 014000)
为了促进畜牧业现代化生产，指导牧民精准饲养、科学选育，以2015年6月至2016年6月的锡林郭勒盟东苏旗某牧户苏尼特放牧羊体质量、体尺数据为研究对象，对苏尼特羊体质量变化特征进行研究。首先采用灰色关联分析方法，对限制放牧羊日增重大小的气象因素进行研究，得到影响放牧羊日增重大小的气象因素排序：温度>风速>日照>降水>能见度>气压>湿度。其次采用SPSS 19.0软件对成年苏尼特羊的体质量体尺进行相关性分析、通径分析及相关系数分解，结果表明：体质量(y)与胸围(x3)、体长(x2)、胸深(x4)、体高(x1)呈极显著相关(P<0.01)；体长(x2)和胸围(x3)指标对体质量(y)具有直接和间接影响，体高(x1)和胸深(x4)主要辅助其他性状指标间接影响体质量(y)。
苏尼特羊；灰色关联度；体质量；体尺；相关性分析；通径分析
家畜体质量是牧民衡量经济效益的重要参考指标之一，影响苏尼特放牧羊体质量变化的主要有外在环境气象因素和内在体尺指标。有关苏尼特羊生产性能、内在机能指标及饲养管理等方面的研究较多[1-7]，而对于苏尼特羊体质量变化相关因素的研究较少，尤其对影响羊只体质量外在因素与内在指标相结合的研究更少，因此本文创新性提出一种基于苏尼特羊体质量与当地气象因素数据进行灰色关联性分析方法，对苏尼特羊体质量动态变化特征进行分析研究，得出体质量与草场气象环境的相关规律，进而指导牧民采取有效的补饲措施，减少苏尼特羊春乏死亡或冷季掉膘，获得较好的经济效益。同时通过对苏尼特羊体质量与体尺相关性分析、通径分析及其相关性系数分解得到各体尺指标对体质量的直接与间接影响系数，为牧民选种、选育提供理论依据与参考。
1 材料与方法
1.1 研究地概况
苏尼特羊主要集中分布于内蒙古自治区锡林郭勒盟苏尼特左旗、苏尼特右旗等地，实验地区为内蒙古锡林郭勒盟东苏旗某牧户牧场，该牧户牧场位于北纬114°34′7″，东经43°47′7″，海拔平均1 000 m。研究区域的气候特征为温带半干旱大陆性季风气候，降水稀少，日照充沛，春季风大雨少，为蒸发旺季；夏季温暖，雨热同季；秋季短促，气温骤降；冬季漫长寒冷。牧区草原类型为温带半干旱典型草原，植被主要由草木科、大百合科等植物构成，土壤主要为典型栗钙土，牧草于4月下旬返青，10月末枯黄，草层高度10～30 cm，覆盖度40%～60%，鲜草产量为1 189 kg·hm-2。
1.2 测定项目
实验于2015年6月到2016年6月在内蒙古锡林郭勒盟东苏旗某牧户牧场进行，该牧场拥有能代表当地典型苏尼特羊300头，且每头羊健康状况良好。
1.2.1 各阶段羊体质量与气象数据
2015年6月从群体中选中健康、体质量相当的50头4月龄羔羊，50头1岁育成羊，50头2岁成年羊。分别对每头羊编号并戴上耳标，若出现病羊或死亡情况需及时替换体质量相近的同龄羊。监测羊群采用自然放牧的形式饲养，每月月初对监测羊只空腹称重一次并将对应的称重数据存入Microsoft SQL Server 2008数据库，实验地区的月平均气象数据来源于内蒙古气象台。依据体质量数据与气象数据进行灰色关联性分析。
1.2.2 成年母羊体质量与体尺数据
由于羔羊与育成羊的生理机能还未发育完全，各项体尺指标变化幅度较大；成年公羊数量相对较少导致数据参考价值较低，因此均不适合作为体质量体尺相关分析。所以随机抽取试验牧场50头健康的成年苏尼特母羊，并根据家畜育种学[8]的测量标准，测量实验羊的体质量(y)、体高(x1)、体长(x2)、胸围(x3)、胸深(x4)、管围(x5)。将随机抽取时测量结果作为体质量与体尺相关性分析数据，本数据仅在抽取时测量一次。
1.3 数据预处理
灰色关联理论方法要求各类原始数据的量纲一致以保证分析结果的可靠性，因此在进行灰色关联度分析时，需首先对原始数据进行无量纲化处理，进而转换为可以比较的数据序列，本文无量纲化处理采用均值化变换的方法。
对成年羊体质量，体尺(体高、体长、胸围、胸深、管围)数据采用SPSS 19.0统计分析软件进行相关性分析，通径分析及相关系数分解。
2 结果与分析
2.1 苏尼特羊体质量动态变化
根据2015年6月到2016年6月检测资料统计分析，图1为各年龄阶段的苏尼特羊体质量变化动态规律，图2为各年龄阶段平均日增重变化规律。
由图1可以看出：暖季(5月-10月)为苏尼特放牧羊体质量增重期，其中羔羊最大体质量出现在9月末10月初，平均体质量为43.59 kg，育成羊与成年羊10月末11月初体质量达到最大值，分别为60.87、70.11 kg；冷季(11月至次年4月)为苏尼特放牧羊减重期，其中羔羊、育成羊、成年羊在4月份体质量均达到最低值，分别为35.05、51.27、59.95 kg。不同年龄阶段苏尼特羊体质量具有相似的变化规律，但是变化幅度不同，羔羊的体质量变化幅度大于育成羊、成年羊。
图1 苏尼特羊月体质量变化规律Fig.1 Sunite sheep weight variation
由图2可以看出，羔羊、育成羊和成年羊日体质量增重峰值都出现在7月，平均日增重分别为255.64、223.45、201.66 g·d-1；同年10月羔羊体质量开始递减，11月育成羊、成年羊体质量开始递减，次年3月底4月初，放牧羊体质量逐渐回升。
2.2 影响苏尼特放牧羊体质量变化的气象因素
动植物在不同的生态环境中有不同的生长发育规律，适宜的生长环境是决定自然放牧羊正常生长发育的关键，而决定生长环境优劣的主要气象因素包括温度、气压、降水、日照、风速、湿度、能见度等。这几种气象因素共同决定了自然放牧的生态环境，进而影响苏尼特放牧羊体质量变化。将苏尼特羊日体质量增重数据作为参考序列；各个气象因素(气温、气压、降水、日照、风速、湿度、能见度)作为比较序列，进行灰色关联分析，结果如表1。
图2 苏尼特羊日增重变化规律Fig.2 Sunite sheep daily gain changes
由表1可知，影响苏尼特放牧羊日增重大小的气象因素排序是：温度>风速>日照>降水>能见度>气压>湿度；其中主要因素为温度和风速，关联度分别为0.750、0.743，温度与风速结合其余因素综合作用环境进而影响体质量变化；其余气象环境因素为日照、降水、能见度、气压、湿度，关联系数分别为：0.690、0.603、0.588、0.580、0.540。
表1苏尼特放牧羊日体增重气象因素的关联系数和关联度
Table1Correlation coefficient and correlation degree of the meteorological factors on Sunite sheep body weight gain
比较指标Index关联系数ξI Incidencecoefficient6月Jun．7月Jul．8月Aug．9月Sep．10月Oct．11月Nov．12月Dec．1月Jan．2月Feb．3月Mar．4月Apr．5月May关联度RiIncidencedegree温度Temperature1073807060949096605631042203791048907910750气压Airpressure1099307650644046704100443049003950444051004010580降水Precipitation1083208290676048704650549056204040454056204120603风速Windspeed1059203430657081808450789088107640866083805290743湿度Humidity1094905530534043003560354040503330468065004530540日照Sunlight1098009950846051805150650059804240434052407950690能见度Visibility1083209630685043504840550049703900448041403550588
2.3 体质量与体尺指标的相关性研究
2.3.1 体质量和体尺指标统计量
表2为苏尼特成年羊体质量和体尺指标统计量，由表可知，体质量(y)的变异系数最大，为8.40%，其次为体长(x2)、管围(x5)、胸深(x4)、胸围(x3)、体高(x1)，分别为6.62%、5.79%、5.66%、5.63%和5.33%。
2.3.2 体质量和体尺指标的相关性与通径分析
用SPSS 19.0软件对苏尼特羊的体质量(y)、体尺(xi)指标做相关性分析，分析结果如表3。由表3可知，苏尼特羊体质量(y)与体尺中的体高(x1)、体长(x2)、胸围(x3)、胸深(x4)呈极显著正相关(P<0.01)，与管围(x5)相关性显著，其中体质量(y)与胸围(x3)、体长(x2)间的相关系数最大，分别为0.853、0.852，与胸深(x4)、体高(x1)、管围(x5)相关性系数分别为0.757、0.734、0.358。
为进一步分析体质量与体尺之间的相关性，对体质量、体尺指标采用通径分析方法，该方法基于体质量与体尺指标间的相关系数，建立了以通径系数为变量的多元一次方程组，方程组如下：
P1+0.579P2+0.631P3+0.583P4+0.126P5=0.734；
0.579P1+P2+0.666P3+0.560P4+0.227P5=0.852;
0.631P1+0.666P2+P3+0.717P4+0.196P5=0.853;
0.583P1+0.560P2+0.717P3+P4+0.298P5=0.757;
0.126P1+0.227P2+0.196P3+0.298P4+P5=0.358。
对以上方程组求解得到苏尼特羊体高(x1)、体长(x2)、胸围(x3)、胸深(x4)、管围(x5)指标对体质量的通径系数为P1=0.186、P2=0.414、P3=0.337、P4=0.135、P5=0.134。
表2苏尼特羊体质量和体尺指标的统计量
Table2Phenotypic statistic of the body weight and body size in Sunite sheep
性状Character体质量(y)Weight/kg体高(x1)Bodyheight/cm体长(x2)Bodylength/cm胸围(x3)Chestcircumference/cm胸深(x4)Chestdepth/cm管围(x5)Cannoncircumference/cm平均值Average60016197691692973115785标准差SD504433004576523217630454变异系数CV/%840533662563566579
CV(%)=标准差/平均值×100。
CV(%)=Standard deviation/Average×100.
表3苏尼特羊体质量和体尺指标的相关系数
Table3Phenotypic correlation between the body weight and body size of Sunite sheep
性状Character体高(x1)Bodyheight体长(x2)Bodylength胸围(x3)Chestcircumference胸深(x4)Chestdepth管围(x5)Cannoncircumference体质量(y)Weight体高(x1)Bodyheight1体长(x2)Bodylength0579∗∗1胸围(x3)Chestcircumference0631∗∗0666∗∗1胸深(x4)Chestdepth0583∗∗0560∗∗0717∗∗1管围(x5)Cannoncircumference0126022701960298∗1体质量(y)Weight0734∗∗0852∗∗0853∗∗0757∗∗0358∗1
* 表示相关性显著(P<0.05)，** 表示相关性及其显著(P<0.01)。
* indicates that the correlation is significant(P<0.05)， ** indicates that the correlation is extremly significant(P<0.01).
2.3.3 体尺指标对体质量的相关系数分解
苏尼特羊体尺与体质量的相关系数可以分解为体尺指标(xi)对体质量(y)的直接作用和间接作用，各部分的分解如表4。
由表4可知，苏尼特羊体尺指标中体长(x2)对体质量直接作用最大，为0.414；其次为胸围(x3)、体高(x1)、胸深(x4)、管围(x5)，分别为0.337、0.186、0.135、0.134；体尺指标对体质量的综合间接作用排序为：胸深(x4)>体高(x1)>胸围(x3)>体长(x2)>管围(x5)。
表4苏尼特羊体尺指标对体质量相关系数分解
Table4Subdivision of phenotypic correlation between body size and body weight in Sunite sheep
自变量Independentvariable相关系数Correlationcoefficient直接作用Directeffect间接作用Indirecteffectx1x2x3x4x5合计Totalx107340186—02400212007900170548x2085204140108—0224007600310439x30853033701180276—009700260517x407570135010902320241—00400622x5035801340024009400660040—0224
x1，体高；x2，体长；x3，胸围；x4，胸深；x5，管围。
x1， Body height;x2， Body length;x3， Chest circumference;x4， Chest depth;x5， Cannon circumference.
3 讨论
3.1 苏尼特放牧羊体质量变化规律
由图1和图2可知，不同阶段的苏尼特羊体质量变化规律基本一致，同年的4月到10月为放牧羊各年龄阶段增重期，且7月份达到日增重峰值，原因是当地草场进入青草期与盛草期，此时放牧羊采食区域范围广、饲草种类多、觅食时间长，进而使体质量增长变化明显；同年的11月到次年3月为放牧羊减重期的原因是，当地草场进入草黄期与枯草期，放牧羊采食区域食物短缺，同时昼短夜长的自然现象造成放牧羊觅食时间减少，导致羊只日常所需营养难以满足。由图可以看出育成羊与成年羊的减重期比羔羊减重期短，且成年羊体质量变化与日增重幅度更为平缓，这是由于成年羊已发育健全，各项生理机能较为成熟，对环境适应能力更强。基于体质量变化规律可知，放牧苏尼特羊最佳出栏时间为每年的10～11月份，将获得最大的体质量和饲养效益。
3.2影响苏尼特放牧羊体质量变化的气象因素
气象因素是影响羊体质量变化的重要外在因素，通过灰色关联分析，得出影响苏尼特羊日增重的主要气象因素是温度和风速，其次为日照与降水。史激光[9]对锡林郭勒盟典型草原内不同年龄阶段的放牧羊体质量变化研究表明，主要影响放牧羊月体增重的气象因素是气温和风速，与本文分析结论相一致，因为锡林郭勒地区春秋季节风大雨少、冬季漫长寒冷导致牧区牧草不足，放牧羊采食牧草的能量难以满足自身抵抗寒冷、行走等活动的消耗，需消耗自身脂肪维持体热平衡，从而造成羊只体质量下降，因此温度和风速作为生态环境中重要因素，与气压、湿度等其余气象因素共同影响羊体表热平衡进而对羊体质量产生作用；其次影响放牧羊月体增重的气象因素为气压、湿度，与本论文结论不同，由于东苏旗在2015年6月到2016年6月期间降水量较多，日照充足，特别是牧草生长时期的降水量较高，根据王忠武[10]的实验结果可知，降水对草场生产力、草地植物群落的多样性和家畜生产性能有显著影响，随着降水量的增加，草地植被净生产量增大，植物群落的多样性和家畜的个体增重均增加，从而干扰羊只采食量和摄食营养，进而影响生理机能与体质量变化。
低温风大直接影响羊体质量变化，日照降水通过影响草地生产力间接影响羊只采食量进而影响体质量变化规律，所以需在4月初10月末对羊群加强补饲，干旱少雨时期及时对草地灌溉进行人工补水，遏制由于体质量下降而带来的经济损失。
3.3苏尼特羊体尺指标对体质量的影响
变异系数反映数据离散程度的绝对值。由表1可知，体质量(y)与体长(x2)的变异系数较大，其中最大为体质量(y)，8.4%，说明苏尼特放牧羊的体质量(y)、体长(x2)变异幅度较大，其中体质量较其他体尺(xi)指标有更大的提高潜力[11]。
相关性系数是反映数据变量之间相关关系密切程度的统计指标，由于变量之间的相关性是系统内所有变量综合作用的结果，所以相关系数反映的是系统中某一自变量对因变量的综合作用。通过体尺与体质量的相关性分析可知，体质量(y)与胸围(x3)、体长(x2)、胸深(x4)、体高(x1)呈极显著相关，体质量(y)与管围(x5)相关性显著，这与白俊艳等[12]对大尾寒羊、康建兵等[13]对贵州白山羊、王志明等[14]对甘肃高山细毛羊体质量体尺相关性分析结论一致，说明动物体质量与其各个体尺指标是紧密相关的，选育过程中对各性状指标的选择都需要综合考虑，以达到最优的选育效果。
通径分析[15]是分析自变量与因变量之间的直接关系，通径系数反映了自变量与因变量直接相关程度。体高(x1)与胸深(x4)在相关性分析中表现出对体质量极显著相关(P<0.01)，但在通径分析中对体质量相关性不显著(P>0.05)，说明体高(x1)与胸深(x4)对体质量(y)的直接作用较弱，主要通过其他体尺指标的辅助对体质量(y)产生影响，由表4可知体高(x1)与胸深(x4)均主要通过体长(x2)、胸围(x3)对体质量(y)产生间接作用；体长(x2)与胸围(x3)对体质量(y)的相关系数为r2y=0.852
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AnalysisoffactorsrelatedtoweightchangeofSunitesheep
LI Qi， LIU Shuang*
(CollegeofInformationEngineering，UniversityofScienceandTechnologyofInnerMongol，Baotou014000，China)
In order to promote the modernization of animal husbandry and guide herdsmen precision feeding and scientific breeding. the weight change features of the Sunite sheep were studied. The sheep’s body weight， body size data from June 2015 to June 2016 in a Xilinguole Meng East Su Qi herdsman farm were taken as the research object. Firstly， the method of gray correlation analysis was used to find meteorological factor limiting Sunite sheep’s daily weight gain. The rank of meteorological factors affecting the body weight of Sunite sheep was as temperature>wind speed>sunshine>precipitation>visibility>pressure>humidity. Secondly， the correlation analysis， path analysis and correlation coefficient decomposition of sheep’s body weight and size were carried out by SPSS 19.0 software. The results showed that body weight (y) and chest circumference(x3)、body length(x2)、chest depth (x4)、body height (x1) were significantly correlated (P<0.01). The body length (x2) and chest (x3) index had direct and indirect effects on weight (y). The height (x1) and chest depth (x4) were assisting other traits to influence body weight (y) indirectly.
Sunite sheep; grey relational analysis; body weight; body size; correlation analysis; path analysis
S826.8
A
1004-1524(2017)10-1630-07
（责任编辑卢福庄)
