自动化妊娠诊断效果和母牛返情规律研究

田宏志，陈晓丽，路永强，王 栋

（1.中国农业科学院 北京畜牧兽医研究所，北京 100193；2.吉林农业大学 动物科学技术学院，长春 130118；3.北京市畜牧总站，北京 100107）

妊娠是母牛重要的繁殖行为，是影响奶牛场经济效益的关键环节，而适时、准确的妊娠诊断才能确保母牛高效繁殖，提高养殖经济效益［1］。妊娠诊断不及时、不准确，极易造成未妊牛失配和妊娠牛误配，导致产犊间隔延长。而每增加一个非繁殖饲养日，每头母牛将增加3.19～5.41美元经济损失［2］。

为此，很多研究探索了妊娠牛与未妊牛的繁殖指标差异，研发了相应的妊娠诊断方法，如通过触摸妊娠子宫质地、胎儿和子宫动脉变化情况判断的直肠检查诊断法［5］，通过超声波诊断仪捕捉胎儿发育信号强度的超声波检查诊断法［6］，通过测定奶牛血液PAGs浓度的早期可视孕检试剂盒诊断法［7］等。这些方法相继被养殖场采用，并得到不断完善，但还存在检测时间长、操作繁琐、技术要求高等问题，需要耗费大量人力物力。更重要的是检测时间滞后，即便是检测时限最早的可视孕检试剂盒，也需等到配后28天才能实施妊娠检测，增加了配种未妊母牛的空怀时间。

近年来，机电传感和生物信息技术的飞速发展，使应用物联网技术进行自动化技术研发成为养殖业发展的大趋势［8］。发情规律研究也为进行奶牛繁殖管理自动化研究提供了重要参考［9］。利用自动化信息采集技术监测母牛配后活动量变化情况，并根据返情牛活动量变化规律进行母牛返情适时自动预警，就可以对配种母牛实施早期妊娠诊断，配种母牛一旦返情就可立即安排配种，最大限度减少配种母牛的空怀期。基于这一思路，本科研团队在房山区某荷斯坦奶牛场实施了配后母牛活动量监测及返情鉴定，以期为奶牛早期自动化妊娠诊断提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物

于2018年9月—2019年12月，对北京市房山区荷斯坦奶牛场体况良好、正常繁殖的荷斯坦母牛进行活动量和返情结果监测。所有繁殖母牛散栏饲养，圈舍设有卧床，每日07：00、12：00和17：00投喂TMR日粮，自由采食并提供清洁饮水。

1.2 仪器设备

采用本科研团队自行研发的发情检测系统［10］，包括计步器、数据采集器、上位机系统三部分。计步器绑定在奶牛脚踝处，每0.5 h检测一次活动量，然后，通过无线发射器发送至数据采集器（2 h／次），再上传到上位机系统。

1.3 返情鉴定

当奶牛连续至少5个时间点活动量均高于前11 d同一时间点活动量平均值的2.5倍以上，即预警该牛返情。当软件出现返情预警信息后，繁殖员即对预警牛进行直检，以确认返情与否。同时，采用可视孕检试剂盒在配后28天进行妊娠诊断，作为返情鉴定对照。

1.4 数据分析

共对298头配种牛进行了早期妊娠诊断，有151头预警返情牛，对这些返情牛活动量数据进行了统计分析。使用Excel统计返情期活动量（活动量监测系统每30 min累计1次活动量，将发情日前11 d活动量数据作为间情期数据参考依据预测发情）数据，以及返情活动量升高倍数及持续时间数据。利用SPSS 19.0软件的单因素方差分析方法分析返情时间（奶牛发情周期平均为21 d，自配种后每21 d为一个周期，连续监测4个周期，若奶牛配种后21 d内返情，则记为第一情期返情，以此类推，依次统计）。对返情活动量、返情期活动量升高倍数和持续时间的影响，结果表示为“平均值±标准差”。

2 结果与分析

2.1 返情时间对母牛返情活动量的影响

见表1。

表1 返情时间对返情母牛返情活动量的影响

表1显示，随时间的推移，母牛返情活动量显著减少，活动量持续时间及升高倍数也逐渐降低。并且随返情时间推移，返情母牛逐渐减少，配后第一、二、三和四情期返情牛占比分别为49.01%（74／151）、29.14%（44／151）、15.89%（24／151）、5.96%（9／151），约有半数返情牛在配后第一情期出现返情。

2.2 返情鉴定的经济效益分析

针对298头配种牛，比较28天妊检试剂盒和奶牛自动化发情检测系统的妊娠诊断结果，两者都检测出151头返情牛。使用28天妊检试剂盒只能在配后第二情期早期诊断出返情母牛；而自动检测系统在配后第一情期就可检出74头返情牛，并立即安排返情牛配种，比28天妊检试剂盒至少提前一个情期（21 d），可累计缩短非繁殖饲养天数1 554 d。以该牛场每个饲养日每头牛人民币51元饲养费用计，则科研团队研发的自动检测系统为牛场节省非繁殖饲养费用7.93万元。同时从产犊影响看，使用自动化检测系统为牛场减少空怀天数1 554 d，折合为5.49胎次（每一胎犊牛需要妊娠天数统一为283 d），以产犊率80%计，仅通过减少空怀天数，就可增加4头犊牛。另外，妊娠诊断试剂盒以35元／头份计算，应用本系统还可节省298头配种母牛的妊娠诊断试剂盒成本1.04万元。综上所述，自动化系统至少可为该牛场节约成本8.97万元，并增加4头犊牛。

3 讨论

奶牛配种后，很多原因导致返情，配种时机把握不准可导致母牛返情，精液品质不良、牛场繁殖管理不善、热应激、繁殖疾病等因素也可导致返情［10］。因此，除提高发情鉴定、配种等技术水平，加强管理，尽可能减少返情发生外，还应该积极进行快速、简便、经济准确的妊娠诊断方法研究。本研究表明，同传统的各种手动妊娠诊断技术相比，本科研团队研发的自动化早期妊娠诊断方法提高了鉴定效率，实现了早期、准确鉴定。自动化系统不但能实时检测出返情牛，针对妊娠和返情牛及时采取必要的差异化繁殖管理措施，提高繁殖效率，而且还能减少因为手动检测等所需的人力、试剂等需求，大幅降低检测成本，在将来产业工人不足、人工成本越来越高的发展趋势下，自动化妊娠诊断对促进奶牛养殖业向标准化规模养殖方向发展具有重要意义，这也为奶牛养殖指明了发展方向。

为给配种奶牛返情监测技术研发提供理论依据，本研究采用自行研发的发情监测系统对配后奶牛返情活动量进行了监测分析。研究发现，母牛返情活动量和持续时间均低于李蓝祁等［11］报道的荷斯坦母牛发情活动量增加幅度及持续时间，表明配种牛返情行为与发情牛存在一定差异，可能是由于配后奶牛体内激素水平不同于发情牛［12］。本研究中返情牛返情持续时间低于日本黑牛的发情期发情持续时间［13］。除了返情行为不同于发情行为外，奶牛每天产奶消耗了一定的体能，并通过长期选择可能使其形成了不同于肉牛品种的行为习惯。再者随妊娠时间的延长，返情期活动量、活动量升高倍数和返情持续时间整体呈下降趋势，推测随着妊娠期的推移，奶牛受到孕激素的影响时间较长，在孕激素的主导下返情行为受到了抑制。所以进行返情监测时，应根据返情母牛的活动量变化规律制定相关参数，以求得到更高的检出率。

同时本研究显示，配后第一情期返情比例最高，达到了49.01%；而随妊娠时间后移，母牛返情比例逐渐减少，推测可能是着床期胚胎要经历复杂的母胎对话，并逐渐完成胚胎的子宫着床，在着床期间，影响母牛、胚胎任何一方的因素都可能影响到胚胎附植，但胚胎附植后胚胎和子宫的关系逐渐协调一致，妊娠逐渐稳定下来，这也在前人的研究中得到了证实［14］。正是这一精细过程，往往使配种在早期有较高的返情比例，这也提示我们，配后初期是管理的重点，此时加强饲养管理可提高母牛受胎率［15］。总之，导致配后母牛返情的原因是多方面的，检测方法可能也是多种多样的，然而这一切都应基于对奶牛妊娠期生理规律的深入研究，这些研究也将有助于更高配妊效率的实现。

本研究表明，自动化妊娠诊断可以在母牛配种后适时检出返情牛，减少人力、物力的投入，并使奶牛养殖实现精细化管理，提升奶牛场繁殖效率，促进节本增效。