北京地区荷斯坦牛乳房皮肤厚度影响因素分析及其与泌乳性能关系的研究

穆柏宇，赵琦琪，常 瑶，张海亮，汪 源，冯继扬，黄楚然，董刚辉，刘 林，王雅春*

（1.中国农业大学动物科学技术学院，北京100193；2.首农畜牧发展有限公司，北京100176；3. 北京奶牛中心，北京100092）

乳房皮肤厚度是较为容易测量的早期数量性状，与部分乳房类疾病密切相关，如在人类医学上通过X射线精确测量乳房增厚程度，可对非炎性乳癌水肿进行初步诊断[1]。牛的皮肤厚度受品种、胎次、营养水平、体况评分等多种因素影响。于川等[2]认为牦牛皮肤厚度随年龄增长而增加；张海亮等[3]、娄文琦等[4]对北京地区中国荷斯坦牛的颈部、肋部皮肤厚度进行测定并分析，发现胎次和体况评分对其存在显著影响；Tulloh[5]研究表明，随着营养水平提高，牛皮肤厚度随之增加。此外，皮肤厚度与耐热性、产奶量、体重等重要性状也存在一定关系。Bonsma等[6]研究表明南非瘤牛的皮肤厚度与对抗热辐射的能力有关，即皮肤越厚，耐热性越好；Patel等[7]研究表明皮肤厚度与牛活体重显著正相关；Kshatriya等[8]发现奶牛乳房的长度、宽度、深度与产奶量存在极显著相关。

目前，国内外对牛体颈部、肋部、腹部、头部等部位的皮肤厚度研究均有所涉及，但对于乳房皮肤厚度的研究报道甚少。故本研究通过对北京地区荷斯坦牛乳房皮肤厚度的测量与分析，旨在揭示奶牛乳房皮肤厚度的群体特征及其与泌乳性能和体型性状的关系，为明确乳房皮肤厚度的应用价值和实际意义提供参考和理论基础。

1 材料与方法

1.1 数据来源 本研究使用的2 840头荷斯坦牛的乳房皮肤厚度及体况评分数据由中国农业大学牛百科团队于2017年7月11日—8月4日集中测定，荷斯坦牛群体分布在北京地区6个奶牛场，牛群均为健康泌乳牛。奶牛生产性能（Dairy Herd Improvement，DHI）记录由北京奶牛生产性能测定中心提供，体型性状数据由北京奶牛中心提供，由专业体型鉴定人员于母牛头胎产犊后泌乳180 d以内评定，数据分析过程中分析体型总分时使用功能分，分析单个体型性状时使用线性分。

1.2 测定方法

1.2.1 乳房皮肤厚度 乳房皮肤厚度使用电子游标卡尺（型号：Part#PD-151）在奶牛阴门基部松弛皮肤部分进行测定[2-4]。测量人员均在奶牛体躯右侧以同一力度测定。测量结果保留2位小数。

1.2.2 体况评分 体况评分（Body Condition Score，BCS）由固定2名评定人员评定，参考《奶牛信号》[9]的评分标准。评定人员对同一头奶牛分别评分，以分值之差不大于0.5分为有效数据，否则需重新评定。最终体况评分取2人评分的均值。

1.3 统计分析

1.3.1 数据整理 本研究共收集到乳房皮肤厚度数据2 840条，并按以下标准质控： ①剔除乳房皮肤厚度异常数据（以平均值加减3倍标准差为保留范围）；②剔除体况评分缺失的个体；③剔除DHI数据缺失的个体；④剔除奶牛体型性状缺失的个体；⑤仅保留头胎个体。最终得到4个数据子集（数据集a～d）。数据集a包含2 599头个体（按标准1质控），用于乳房皮肤厚度描述性统计；数据集b包含2 125头个体（按标准1、2质控），用于乳房皮肤厚度影响因素分析；数据集c包含876头个体（按标准1、4、5质控），用于头胎牛乳房皮肤厚度与体型性状相关分析；数据集d包含2 443头个体（按标准1、3质控），用于分析乳房皮肤厚度对泌乳性能的影响。

本研究将胎次划分为4个水平：1胎、2胎、3胎、4胎及以上。泌乳阶段划分为5个阶段：1～30 d（阶段I）、31～100 d（ 阶 段 Ⅱ）、101～200 d（ 阶 段 Ⅲ）、201～300 d（阶段Ⅳ）、301 d及以上（阶段V）。

1.3.2 统计方法 数据采用SAS 9.2 GLM过程对乳房皮肤厚度进行分析，采用Bonferroni t检验进行多重比较（显著水平为0.05）。乳房皮肤厚度影响因素分析采用以下固定模型：

其中，Yijkl为乳房皮肤厚度；μ为乳房皮肤厚度的群体均值；Fi表示场效应；Pj表示胎次效应；Sk为泌乳阶段效应；Fi*Sk表示场与泌乳阶段的互作效应；BCS为体况评分；b为体况评分的回归系数；eijkl为随机残差。

分析乳房皮肤厚度对泌乳性能的影响采用以下固定模型：

其中，Yijklm为日奶量、乳脂率和乳蛋白率；μ为群体均值；Ti表示乳房皮肤厚度效应；表示乳房皮肤厚度二次项；Fj表示场效应；Pk表示胎次效应；Sl表示泌乳阶段效应；Fj*Sl表示场与泌乳阶段的互作效应；b1、b2分别为乳房皮肤厚度及乳房皮肤厚度二次项的回归系数，其中仅在分析乳脂率的模型中考虑乳房皮肤厚度二次项；eijklm为随机残差。

2 结 果

2.1 乳房皮肤厚度描述性统计 本研究中2 599头荷斯坦牛的乳房皮肤厚度群体均值为7.16 mm，最大值为11.49 mm，最小值为3.08 mm，极差为8.41 mm。乳房皮肤厚度主要分布在6.00～8.50 mm，该范围的个体占群体的81.45%。乳房皮肤厚度分布如图1所示。

图1 荷斯坦牛乳房皮肤厚度分布

不同泌乳阶段的乳房皮肤厚度分布如图2所示，泌乳阶段Ⅲ、Ⅳ的乳房皮肤厚度众数在7.00～7.50 mm，此范围个体分别占总体的20.10%和18.64%；泌乳阶段I、Ⅱ、V的乳房皮肤厚度众数在8.00 mm以上，此范围个体分别占总体的39.83%、21.34%和19.71%。

图2 不同泌乳阶段分组的乳房皮肤厚度分布

2.2 乳房皮肤厚度影响因素分析 利用固定模型1分析不同场、胎次、泌乳阶段以及体况评分对乳房皮肤厚度的影响，由表1可见，场与泌乳阶段的互作效应和体况评分对乳房皮肤厚度有极显著性影响（P＜0.01）；泌乳阶段I的乳房皮肤厚度显著大于其他泌乳阶段（P＜0.05）；体况评分回归系数估计值为0.11（P＜0.01），即体况评分增加1分，乳房皮肤厚度增加0.11 mm；胎次对乳房皮肤厚度影响不显著（P＞0.05）。

表1 不同场、泌乳阶段、体况评分对乳房皮肤厚度的影响

如图3所示，不同场的乳房皮肤厚度随泌乳阶段变化不同，存在若干交点，表明场与泌乳阶段的互作效应对乳房皮肤厚度影响显著（P＜0.05）。场2与场5的乳房皮肤厚度随泌乳阶段变化趋势相反，场2的乳房皮肤厚度随泌乳阶段的增加呈先增大后减小的趋势，而场5的乳房皮肤厚度由泌乳阶段I中9.10 mm骤降为7.04 mm，在泌乳阶段Ⅳ中，乳房皮肤厚度开始有所增加。其余4个场次趋势较为平缓，基本无较大波动。

图3 场与泌乳阶段互作效应对乳房皮肤厚度的影响

2.3 乳房皮肤厚度对泌乳性能的影响 通过固定模型2分析乳房皮肤厚度对产奶量、乳脂率和乳蛋白率的影响。如表2所示，产奶量随着乳房皮肤厚度的增加有下降趋势（P＜0.1），回归系数为-0.18，即奶牛乳房皮肤厚度每减少1 mm，产奶量减少0.18 kg。对乳脂率和乳蛋白率均无显著影响（P＞0.05），但乳房皮肤厚度二次项与乳脂率为显著负相关（P＜0.05），相关系数为-0.02，当乳房皮肤厚度为7.22 mm时，乳脂率最高。

2.4 头胎牛乳房皮肤厚度与体型性状相关分析 如表3所示，前乳房附着与乳房皮肤厚度呈显著正相关（P＜0.05），相关系数为0.38，乳房质地、后乳房附着高度及后乳房附着宽度呈正相关，乳房深度、中央悬韧带、棱角性呈负相关（P＞0.05）。

表2 各因素对泌乳性能的影响

3 讨 论

3.1 奶牛乳房皮肤厚度 奶牛乳房位于耻骨区，可分为紧贴腹壁的基部、中间的体部和游离的乳头部。乳房基部皮肤内有汗腺、皮脂腺、皮下组织等。而皮下组织有一定的活动性，使乳房皮肤松弛成褶[10]。

本研究中北京地区荷斯坦牛乳房皮肤厚度的群体均值为7.16 mm。Rahman等[11]研究测得534头摩拉水牛乳房厚度平均值为11.4 mm，这可能是由于品种不同所带来的差异。摩拉水牛的生活环境为亚热带气候[12]，温带和热带品种牛的皮肤厚度存在着显著的品种差异[13]，水牛皮肤均值是黄牛皮肤总厚度的2.9倍[14]，这也解释了荷斯坦牛乳房皮肤厚度较小的原因。张海亮等[3]研究中国荷斯坦牛颈部皮褶厚均值为6.62 mm；娄文琦等[4]研究荷斯坦牛颈部皮褶厚均值为7.25 mm。而牛体从前至后皮肤厚度呈逐渐增加的趋势，本研究测定乳房皮肤厚度较张海亮等[3]所测得颈部皮褶厚更厚，符合上述规律；而娄文琦等[4]研究中数据不符合上述规律，可能受到测量季节、测量工具的影响[15]。

表3 头胎牛乳房皮肤厚度与体型性状的线性相关

3.2 奶牛乳房皮肤厚度的影响因素 本研究中，胎次对荷斯坦牛的乳房皮肤厚度无显著影响，这与Dowling[16]的肉牛皮肤厚度不会随年龄有明显改变这一结论一致。Dowling[17]在另一研究中也指出，季节、环境温度、性成熟早晚等多种因素可能在年龄增长过程中影响皮肤厚度的变化，但年龄本身并不会影响乳房皮肤厚度。然而，Patel等[7]和张海亮等[3]的研究与之相反。

本研究中，场与泌乳阶段互作效应对奶牛乳房皮肤厚度有显著影响。Dowling[16]指出肉牛营养水平对皮肤厚度影响显著，由于不同场不同泌乳时期的饲料存在一定差异，可能会对奶牛乳房皮肤厚度产生影响。本研究中，由泌乳阶段I至Ⅱ，乳房皮肤厚度总体趋势表现为下降，可能是奶牛产后产奶量逐步提升，动员体脂所导致；而场2的乳房皮肤厚度却呈上升趋势，可能是由于该场饲养管理优良，致使奶牛在产后营养水平仍维持原水平，体脂消耗不大。在泌乳阶段Ⅱ至Ⅳ，乳房皮肤厚度无较大波动，处于维持状态，这可能是产奶量趋于稳定，泌乳消耗的体脂得到补充。

Nicholson等[18]研究表明，BCS与牛体脂肪率呈高度相关，可以用BCS估计牛体脂肪率。本研究测得乳房皮肤厚度即为后乳房基部的皮层肌肉与皮下脂肪，乳房皮肤厚度与BCS有极显著的回归关系，乳房皮肤厚度随BCS上升而增加，体内脂肪沉积越多，乳房皮肤厚度越厚。

3.3 乳房皮肤厚度对泌乳性能的影响 本研究中产奶量随乳房皮肤厚度增大而减少。Rahman等[11]研究发现，乳腺皮肤厚度与产奶量之间存在极显著的负相关，这与本研究结果相似。本研究首次发现乳房皮肤厚度二次项对乳脂率有显著影响，即奶牛乳房皮肤厚度过薄过厚都会使乳脂率降低，这可能是由于乳房皮肤过薄则不能进行有效收缩，过厚会导致收缩迟缓，均影响分泌脂滴速度。牛奶中的乳脂主要由乳脂肪球的乳化形式分散于乳中，脂滴是组成乳脂肪球的亚单位形式[19]。脂滴分泌速度决定其在乳汁中的积累量，即乳脂量。从结果来看，乳房皮肤厚度对乳蛋白率无显著影响，在此之前未见相关研究，因此还有待进一步探究。

3.4 头胎牛乳房皮肤厚度与体型性状的相关性 本实验中，头胎牛乳房皮肤厚度与前乳房附着呈显著正相关。前乳房附着反映前乳房与腹壁的附着程度[20]，其对泌乳有重要影响[21]，同时也与奶牛寿命有较强的线性关系[22]。因此，在一定范围内，乳房皮肤厚度越厚，越有利于奶牛泌乳性能的发挥，同时延长奶牛的使用年限。

4 结 论

本研究表明，北京地区荷斯坦牛乳房皮肤厚度的群体均值为7.16 mm；场效应、泌乳阶段和体况评分对荷斯坦牛的乳房皮肤厚度有极显著性影响；头胎牛乳房皮肤厚度与前乳房附着有显著正相关关系；随着乳房皮肤厚度增大，产奶量有降低趋势，乳房皮肤厚度的二次项对乳脂率有显著性影响，当乳房皮肤厚度为7.22 mm时，乳脂率达到最大。综上，有望利用乳房皮肤厚度间接为生产性状提供选择信息，提高生产效率。