中国养猪科学中的经典数学模型

张伟力，张晓东

（安徽农业大学，安徽 合肥 230036）

现代养猪育种中由指数选择公式发展到数学模型组合已经成为习以为常的技术手法。数学模型的组成形式与运算方法在趋向精细化的同时也变得越来越复杂，对于育种场家的使用条件要求也越来越苛刻。其实在养猪育种中对于中小型育种场来说，经典实用的传统数学模型具有更大的灵活性和准确性。1984年全国育种会议在安徽屯溪召开，期间全国专家参观了休宁县皖南花猪育种场，考察皖南花猪的品系繁育和近交程度。当时安徽省有关皖南花猪育种的科研人员投入了大量的精力对300多头马脸型皖南花猪逐个进行系谱整理、通径分析和近交系数计算，并对群体近交增量作了估算。按常理这些准备工作在以算盘和计算尺为硬件条件的时代大约需要两周时间。参观期间南京农业大学育种大师陈效华教授仅用了约两分钟从公猪圈的东头走到西头，一边口里念念有词一边用手指头掐算，弹指之间全场的近交增量已经烂熟于胸。在讨论皖南花猪近交问题的小组会上，陈教授对该场的近交量控制和近交程度的每一个细节对答如流、点到要害并指出下一步育种的应对措施。陈教授在现场分析近交程度使用的就是经典的数学模型并达到了出神入化的程度。陈教授观察种猪之细致入神到了忘我的程度，以至参观完休宁猪场代表们登上长途车即将返回屯溪会场时找不到陈教授了，会务组成员返回育种场内大呼其名，最后发现陈教授蹲在猪圈里正在聚精会神地打量和计算着种猪，这一招充分体现了经典数学模型的魅力。下文试举两例对经典数学模型作一介绍。

1《三国演义》中隐藏的养猪数学模型

《三国演义》120回的目录中出现“三”字的共15次：宴桃园豪杰三结义，破关兵三英战吕布，陶恭祖三让徐州，曹孟德会合三将，袁曹各起马步三军，屯土山关公约三事，刘玄德三顾茅庐，定三分隆中决策，荆州城公子三求计，三江口曹操折兵，三江口周瑜纵火，孔明三气周公瑾，识诈降三擒孟获，诸葛亮智取三城，降孙皓三分归一统。出现“七”字的共5次：袁公路大起七军，七星坛诸葛祭风，关云长放水淹七军，陆逊营烧七百里，烧藤甲七擒孟获。将上述数据归纳成矩阵如下：

此矩阵有两个基本含义：上3行一共15个3，3×15=45，第 4 行一共 5 个 7，5×7=35。这是自西汉初期到罗贯中所处的历史时代中国养猪最重要的基本数据，诠释如下：中国养猪谚语中云“猪离母，四十五，秋寒霜，春清谷”。中国传统养猪一年2窝与现代养猪的2.3窝完全不同，讲究顺天时，合地气，顺从自然生态为先，故1年2窝避开酷暑严寒，秋仔（5月初配）安排在9月1日左右产、10月15日左右断奶，春仔（11月初配）安排在3月1日左右产、4月15日左右断奶。为什么中国的地方品种要在45日龄断奶呢？因为45日龄之前母子之间的感情难以割舍，如果过早断奶对母猪的神经系统是超负荷的打击，可以导致下一胎产仔数和泌乳力的急剧下降。另一方面，如果超过45 d仔猪会过分依赖母猪，减少采食青粗饲料的积极性，从而影响大肠的早期发育和后期的耐粗能力。中国地方猪种大肠的早期发育对其后长成肥猪的肉质有决定性的意义。如果大肠发育不起来不能形成消化粗纤维的宽肠大胃，则肠道的双歧杆菌等有益的厌氧细菌数量不够，就不足以形成肥育后期所需要的低级脂肪酸及其风味前体物质，这是从西汉到明朝罗贯中时代，而后从明朝到现在的历史长河中反复验证的铁的规律。在现代养猪的1960年前后曾经使用苏联的养猪技术把断奶时间定在60日龄，其结果仔猪的身体和消化道发育反不如传统方法的效果好。后来60日龄断奶制被淘汰，西方的集约化养猪技术引入国内大型猪场，加上饲料工业的发展和教槽料的应用，在以杜长大为主的瘦肉型猪生产中采用28日龄断奶制，一年2.3窝。这套技术本身没有错而且生产效率很高，但是有些猪场为了顺应市场品牌肉的需要，把西式集约化养猪的设备和技术生搬硬套地应用到中国地方猪的生产工艺中，结果饲养效果极不理想。笔者亲眼见证有些猪场的地方猪在28日龄断奶后出现了大面积消化道疾病和呼吸道疾病，死亡率骤然上升，打针灌药无济于事。把上述猪群调整到45日龄断奶之后上述疾病不药而愈。为什么洋猪可以28日龄断奶而中国地方猪必须45日龄断奶？现在所用的洋猪其品种历史都不会超过260年，它们是在现代育种和人工气候条件下极度选育的产物，就其神经类型而言基本上属于冷血型。仔猪在28日龄的时候离开母体放到保育舍，在温度营养控制到位的情况下重新组群有一定的应激但不致命，数日之后即恢复正常食欲和生长。身边的仔猪被拿走之后母猪也有一定的应激但不会导致母猪疯狂拒食和情期异常，有些母猪十分冷漠，身边仔猪被拿走根本无所谓，这些情况促成了28日龄断奶在以杜长大为主的西式集约化猪场中盛行以提高生产效率。中国地方猪种两千年来一直保持着热血型特点，如果在28日龄进行断奶母猪会狂躁不安甚至跳出猪栏要追回它的子女，其势之凶猛如虎狼一般，此时母猪的生理状态和血液中的激素水平正处于产奶和护仔的高峰期，如果强行取走仔猪则母猪不堪忍受忽然失去子女的精神打击，这种打击可以导致母猪绝食、不发情等病理状态。另一方面，中国地方品种的仔猪对母体有强烈的感情依赖，它们不属于傻吃傻睡的品种，他们在28日龄时需要在母体身边嬉戏玩耍并追随母体，模仿母体的行为，如果28日龄断奶对仔猪来说最致命的是失去了精神依托产生恐慌，这种恐慌足以导致植物性神经紊乱，从而发生大面积的消化道和呼吸道疾病也就在情理之中了。

矩阵最后一行5×7=35是对传统养猪肥育期时间跨度的高度概括，要想得到优质猪肉，宰前的肥育期可以拉长到60 d但不能少于35 d。历史经验证明宰前需要一个相当的屯肥时间以保证猪肉的脂肪细胞处于一个膨胀和充盈的状态，肌纤维细胞膜外处于被脂肪层包裹的状态，而膜内处于肌糖原和风味前体物质浓缩后肌浆饱满的充盈状态，用屠宰行业肉质品加工的行话表达：猪肉的干货多了，结实了，切出来的肉块像打了气的车胎能“站”出个切块的型来。这35 d的屯肥不是外行人理解的长肥油而是真真实实地提高猪肉的质量档次。现在有些场家从营销策略出发，让消费者亲临现场亲眼目睹地方猪在绿水青山之中放牧而且用狩猎方式现场抓捕屠宰以吸引顾客，这种方法是属于影视摄制艺术处理不是养猪科学。这种猪抓回来以后在高度应激条件下被屠宰导致放血不全、肉色灰暗、PSE肉时而可见，煲汤时会出现大量的泡沫和腥味有碍观瞻；也有出现肌糖原耗竭的个案，其结果肉质粗老、寡淡无味，由于没有经过屯肥，肌细胞外面的脂肪保护层几乎没有发育起来，肌细胞内的游离氨基酸在烹饪过程中大量损失，肉的鲜美口感荡然无存。所以在山区和田野放牧的猪必须经过屯肥饲养工艺才能获得高品质的猪肉。

如果将上述矩阵按三国时期军队出行的形式分成前军、中军、后军、左翼、右翼，可以排成如下形式：

将中轴6位数据抽出来即373333。中国传统养猪基本技术数据尽在其中：在37后画一条线将此数码分为两个部分即37和3333。含义是母猪的发情周期是3×7=21 d，如果配上种了要经过3个月3个星期加3 d产仔，分娩时间从第1头小猪产出到排出胎衣大约3个小时。把此行数据相加得22意为母猪发情后的22个小时开始进入旺盛排卵生理阶段，配种和输精要结合压背反射适当调准时间。

上列数码也可用于饲养标准，第1个3是猪的精料饲粮的通用消化能标准，大约在3 Cal/kg，如果是现代瘦肉品种其通用饲粮蛋白质水平是第2、3、4、5位数字之和的百分数即16%，如果是中国地方猪种其通用饲粮蛋白质水平是第3、4、5、6位数字之和的百分数即12%。

在大学本科畜牧专业的教材中，把上述矩阵介绍给学生可以使他们轻而易举地记住有关的养猪基础数据不会记错，同时也传承了中国养猪的某些国粹数学模型。

2 循环小数在选育泌乳力中的应用

泌乳力历来是养猪育种中比较难以选择和提高的性能。由于泌乳力的遗传力仅0.15左右，个体选择难以奏效，家系选择有理论上的科学性，但在生产实践中很难找到分布于不同猪场的、同品种同生理阶段的家系的泌乳力成绩，用于比较和计算进而做出较为准确的选择。猪的泌乳力测定通常是以21日龄窝重代表母猪的泌乳能力，此方法属于间接测定，与奶牛产奶量常规化的个体直接测定的准确性完全不是一个档次。可见猪的泌乳力的测定和选择不是一个立竿见影轻而易举的科研课题。21日龄窝重可以受到母猪胎次、饲料营养水平、仔猪疾病、猪舍环境条件等因素干扰，使测定的表型值与其基因型值相去甚远。此外，21日龄仔猪窝重的称重费时费力，对被测猪群及其相邻猪群产生较大的应激干扰，严重影响母猪的产奶生理过程和仔猪的生长发育。称重时抓捕仔猪的操作本身就可使母猪产奶量急剧下降。有鉴于上述原因是否能有一个更简便实用的方法来取代21日龄称重操作？

下文介绍另一种简单快速实用的方法供业内同仁参考。测定时间依旧定为产后21日，只需一人操作。当母猪横卧休息时测定其体斜长（肩关节到坐骨结节直线距离，此二关节可用手触摸感觉）和第1、2对奶头之间的距离（图1），按下式计算乳头间距参考值：

例如某一母猪体斜长为110 cm（相当于160～210 kg的母猪），乳头7对则乳头间距参考值=110 cm/7=15.71 cm，同理如果是8对或6对奶头则间距参考值分别为13.75 cm和18.33 cm。由于大多数母猪都是7对奶头，所以上面公式可以简化为：乳头间距参考值=体斜长×1/7=体斜长×0.14。1/7=0.142 857……，这是数学领域里的无限循环小数，它在养猪育种数学模型当中的应用可以看成是数学三大基本猜想（富马猜想、四色猜想、哥德巴赫猜想）在生物科学中的拓展和应用。上例中110 cm/7=15.71 cm实际上是110 cm×0.142 857=15.71 cm。用图1中乳头间距的实测值与计算的参考值作一比较，按照表1将实测值对号入座，即可将待选母猪按泌乳力的高低分类筛选。此外，采用乳头间距法测定母猪泌乳力比采用21日龄窝重法测定母猪泌乳力具有如表2所列的诸多优点。

图1 乳头间距法测定泌乳力示意

表1 利用乳头间距对母猪泌乳力进行分类筛选

表2 乳头间距测定与窝重测定对比

3 小结

中国养猪科学中的经典数学模型是博大精深的国粹养猪科学中的冰山一角。这种数学模型往往是文史哲与数理化的综合，它是哲学中的数学，也是人类文明农业生产实践中的数学。它既是有道理的又是说不出道理的，就像《三国演义》中的养猪数学模型可以准确地应用到养猪生产实践，但是无法证明为什么这个模型是隐藏在《三国演义》中而不是隐藏在《水浒传》中，就像牛顿发现了万有引力但是到老也没弄清楚为什么有万有引力。