影响中国荷斯坦牛乳汁合成平均速率的因素分析

郭梦玲 ，王海洋，梁 艳，张 强，李明勋，张慧敏，杨章平，毛永江,2*

（1.扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009；2.扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室，江苏扬州 225009）

乳汁合成平均速率是指奶牛乳腺细胞吸收血液中的营养物质合成乳汁并泌入腺泡腔的速度，是评价奶牛泌乳能力的重要指标之一[1]，一般用平均每小时合成的乳汁量来表示。牛奶中含有丰富的营养成分，其主要的营养成分为乳糖、乳蛋白、乳脂等。研究发现，日粮、瘤胃微生物和遗传等因素影响奶牛乳脂合成[2-3]；一些重要功能基因及信号通路对奶牛乳腺上皮细胞增殖和乳蛋白、乳脂合成具有调控作用[4-6]。国内外对乳蛋白和乳脂等合成的研究较多，关于乳汁合成平均速率的研究相对较少，国内尚未见相关报道。Hogeveen 等[7]研究表明，挤奶间隔是影响奶牛乳汁合成平均速率的重要因素。

日产奶量易受品种、胎次、泌乳时期、季节、饲养管理水平等多因素影响[8]。随着胎次增加，1～3 胎产奶量逐渐上升，4～5 胎达到产奶高峰，之后产奶量逐渐降低[9]。此外，Bohmanova 等[10]研究表明，当气温从18℃上升到30℃时，奶牛产奶量下降15%。

可能由于挤奶设备的原因，奶牛场每次挤奶的时间点难以获得，或一般都没有具体的挤奶时间记录，所以即使有日产奶量及各班次产奶量，乳汁合成平均速率也无法计算，造成国内外相关报道较少。因此，本研究通过对江苏省某奶牛场2 476 832 条荷斯坦牛日产奶记录数据进行分析，探索不同测定月份、产犊季节、胎次、泌乳月和班次等对荷斯坦牛日产奶量，挤奶间隔和乳汁合成平均速率的影响，以期为改进奶牛场饲养管理和提高奶牛场经济效益提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源 该数据来源于2018—2019 年江苏某大型奶牛场2 500 头荷斯坦牛共3 363 762 条日产奶记录，包括牛号、测定日期、胎次、产犊日期、泌乳天数、日产奶量、各班次产奶量、测定时间等信息。挤奶间隔是每次奶牛挤奶结束测定时间与下一次挤奶结束测定时间的时间间隔，每天分3 个班次挤奶，有早班、中班和晚班3 个挤奶间隔；乳汁合成平均速率是产奶量除以挤奶间隔得到；每班次的产奶量和挤奶结束时间都有软件系统导出，自动生成记录。根据前后2 d 测定的时间间隔和各挤奶班次的时间记录，推算出前后2 d 的乳汁合成平均速率和各挤奶班次的乳汁合成平均速率。牛场基本情况：全场共有奶牛5 000 头左右，其中泌乳奶牛2 500头左右，散栏饲养，100 位利拉伐转盘式挤奶厅挤奶，日挤奶3 次，饲喂3 次，采用全混合日粮（Total Mixed Ration，TMR）饲喂。

为保证数据的正确性和准确性，对纳入分析的数据进行筛选，筛选标准：每日早、中、晚3 班次产奶量和测定时间数据完整且准确，具有产犊、胎次、测定日期等信息，泌乳天数≤365 d，早、中或晚班产奶量范围为2～30 kg，不同班次间的挤奶间隔时间范围为4～12 h。经筛选，最后用于统计记录数为2 476 832 条。

1.2 统计分析 所有供试数据录入Excel 后，数据分析全部在SPSS（Ver26.0）软件完成，多因素方差分析采用的是一般线性模型（General Linear Model，GLM）分析不同测定月份、产犊季节、胎次、泌乳月和班次等因素对日产奶量、前后2 d 挤奶间隔、日平均乳汁合成平均速率和各班次产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率的影响，具体模型：

式中，Y为荷斯坦牛产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率的观察值，μ为总体均值，P为测定月份的固定效应（1～12），N为产犊季节的固定效应（1～4），S为胎次的固定效应（1～5），C为泌乳月的固定效应（1～13），M为挤奶班次的固定效应（1～4），e为随机残差。其中，产犊季节根据江苏地区的气候特点进行划分：3—5 月为春季，6—8 月为夏季，9—11 月为秋季，12 月到次年2 月为冬季，分为4 个水平；胎次划分：1～4 胎牛各为1 组，5 胎及以上奶牛为1 组，共分为5 个水平；1～12 泌乳月根据30 d 一个泌乳月进行划分，剩下的泌乳天数划分为13 泌乳月，共分为13 个水平；班次划分：早班、中班、晚班和全天，共分为4 个水平。各因素不同水平间的多重比较使用Duncan's 法，P≤0.05 表示显著水平，P≤0.01 表示极显著水平，数值采用平均值±标准误形式表示。

以挤奶间隔作为自变量，利用SPSS 软件自带的二次回归方程对产奶量进行回归分析，以拟合度R2作为回归方程准确性的高低。所有统计分析全部在SPSS（Ver26.0）软件完成。

2 结果

2.1 不同测定月份对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响由表1 可知，不同测定月份对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率均有极显著影响。其中，2 月荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量最高，6 月最低（P＜0.01）。8 月荷斯坦牛前后2 天挤奶间隔、中班和晚班挤奶间隔均小于其他月份（P＜0.01）。2 月荷斯坦牛日平均（1.61 kg/h）、早班（1.62 kg/h）、中班（1.65 kg/h）和晚班乳汁合成平均速率（1.58 kg/h）最高，极显著高于3—12 月。

2.2 不同产犊季节对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响由表2 可知，不同产犊季节对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响。其中，秋季产犊荷斯坦牛日产奶量（37.27 kg）、早班（12.32 kg）、中班（12.58 kg）和晚班产奶量（12.19 kg）均最高，极显著高于春季和夏季产犊的奶牛。春季产犊荷斯坦牛前后2 d、中班和晚班挤奶间隔极显著小于其他季节。不同产犊季节荷斯坦牛日平均、早班、中班和晚班乳汁合成平均速率从高到低顺序依次为秋季＞冬季＞春季＞夏季。

表1 不同测定月份对荷斯坦牛产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率的影响

表2 不同产犊季节对荷斯坦牛产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率的影响

2.3 不同胎次对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响 由表3 可知，不同胎次对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响。其中，4 胎荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量最高，1 胎荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量最低（P＜0.01）。4 胎荷斯坦牛中班和晚班挤奶间隔最小，极显著小于1～3 胎相应的挤奶间隔。1～4 胎荷斯坦牛日平均和各班次乳汁合成平均速率先逐渐上升，4 胎达到最高，之后开始下降；4 胎荷斯坦牛日平均（1.57 kg/h）、早班（1.51 kg/h）、中班（1.59 kg/h）和晚班乳汁合成平均速率（1.55 kg/h）均最高，极显著高于其他胎次。

2.4 不同泌乳月对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响由表4 可知，不同泌乳月对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响。其中，荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量在1～13 泌乳月间整体呈先上升后下降的变化趋势，第2 泌乳月荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量最高，第11 泌乳月荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量最低（P＜0.01）；第9 泌乳月荷斯坦牛前后2 d、中班和晚班挤奶间隔极显著小于其他泌乳月；第2 泌乳月荷斯坦牛日平均（1.74 kg/h）、中班（1.73 kg/h）和晚班乳汁合成平均速率（1.73 kg/h）最高，极显著高于3～13 泌乳月。

表3 不同胎次对荷斯坦牛产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率的影响

2.5 不同班次对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响 由表5 可知，不同班次对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响。其中，除全天外，荷斯坦牛早班挤奶间隔（8.31 h）最大，中班挤奶间隔（7.75 h）最小。荷斯坦牛早班和中班产奶量极显著高于晚班产奶量，而早班和中班产奶量无显著差异。荷斯坦牛中班乳汁合成平均速率（1.42 kg/h）最高，极显著高于早班和晚班；荷斯坦牛早班乳汁合成平均速率（1.36 kg/h）最低，极显著低于中班和晚班。此外，全天乳汁合成平均速率极显著低于中班乳汁合成平均速率，但极显著高于早班和晚班。

表5 不同班次对荷斯坦牛产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率的影响

2.6 荷斯坦牛乳汁合成平均速率与产奶量和挤奶间隔的相关性分析 由表6 可知，荷斯坦牛日产奶量与前后2 d、中班和晚班挤奶间隔，日平均和各班次乳汁合成平均速率及产奶量均呈极显著正相关，相关系数分别为0.038、0.126、0.129、0.998、0.847、0.879、0.888、0.887、0.865 和0.885；荷斯坦牛日产奶量与早班挤奶间隔呈极显著负相关，相关系数为-0.116。荷斯坦牛前后2 d 挤奶间隔与各班次挤奶间隔及产奶量均呈极显著正相关，相关系数分别为0.150、0.093、0.219、0.030、0.059 和0.048；荷斯坦牛前后2 d 挤奶间隔与日平均、早班和中班乳汁合成平均速率呈极显著负相关，相关系数分别为-0.016、-0.035 和-0.060。荷斯坦牛日平均乳汁合成平均速率与中班和晚班挤奶间隔，各班次乳汁合成平均速率及产奶量均呈极显著正相关，相关系数分别为0.128、0.116、0.850、0.874、0.888、0.885、0.862和0.883；荷斯坦牛日平均乳汁合成平均速率与早班挤奶间隔呈极显著负相关，相关系数为-0.125。

2.7 荷斯坦牛挤奶间隔和产奶量的回归分析 以挤奶间隔为自变量，利用二次回归模型对挤奶间隔和产奶量间的关系进行回归分析。二次回归式拟合结果为y=-19.395+6.929x+-0.388x2，R2=0.061。将二次回归拟合方程的回归系数代入相应方程，可得不同挤奶间隔产奶量的估测值，并绘制拟合曲线图。由图1 可知，挤奶间隔4～14 h产奶量拟合曲线呈抛物线形，当挤奶间隔为9 h 时，产奶量达到最高值。

图1 不同班次产奶量的拟合曲线

表6 荷斯坦牛乳汁合成平均速率与产奶量和挤奶间隔的相关系数及显著性检验

3 讨 论

3.1 不同测定月份对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响不同测定月份对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响，2 月荷斯坦牛日产奶量最高，3—6 月连续下降，6 月日产奶量最低，8—12 月逐渐升高。张雨[11]认为春季奶牛的产奶量最高，夏季产奶量最低；张志登等[12]研究表明，荷斯坦牛6 月和7 月产奶量显著低于2 月和3 月；叶东东等[13]认为冬季产奶量显著高于夏季。以上研究与本研究结果略有差异，可能是各地气候、饲养管理等因素造成。本研究中冬季产奶量最高，夏季产奶量最低，可能是随着气温升高，产奶量逐渐下降，因此，减轻夏季高温热应激对泌乳牛的影响，有利于其生产性能获得更好发挥。此外，本研究中2 月各班次和日平均乳汁合成平均速率最高，6 月日平均、中班和晚班乳汁合成平均速率最低，2—6 月，日产奶量随着乳汁合成平均速率的降低而下降，之后日产奶量随着乳汁合成平均速率的增加而上升，这说明日产奶量和乳汁合成平均速率存在正相关性。

3.2 不同产犊季节对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响魏琳琳等[9]和岳增华等[14]研究表明，秋季产犊荷斯坦牛产奶量显著高于夏季产犊的奶牛；张慧林等[15]研究发现，荷斯坦牛秋季产犊的母牛产奶量最高，夏季最低。本研究结果也表明，不同产犊季节对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率均有极显著影响，荷斯坦牛秋季产犊各班次和日平均乳汁合成平均速率最高，夏季产犊日平均、中班和晚班乳汁合成平均速率最低，荷斯坦牛秋季产犊日产奶量极显著高于春季和夏季产犊的奶牛，随着乳汁合成平均速率的增加，产奶量也逐渐上升。夏季产犊时，奶牛受热应激影响，精神沉郁，食欲下降，采食量减少[16]，从而使维持机体的能量增加，用于泌乳的能量减少，导致日产奶量下降；冬季产犊易受冷应激影响，奶牛机体为保持体温恒定，维持能量增加20%～30%，造成奶牛生产性能下降，产奶量降低[17]。因此，饲养管理过程中应做好牛群夏季的防暑降温和冬季保暖防寒工作，减少冷热应激对泌乳牛群的不利影响，有利于牛群泌乳性能提高。

3.3 不同胎次对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响 不同胎次对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响。随着胎次（1～4 胎）的增加，荷斯坦牛日产奶量和各班次产奶量逐渐上升，4 胎之后开始下降。刘姗等[18]研究结果显示，第1～5 胎产犊母牛的产奶量随着胎次增加而上升；孔令旋等[19]研究表明，荷斯坦初产母牛产奶量较低，随着年龄的增长，胎次增加，产奶量递增，第4 胎达到产奶最高峰。本研究中，荷斯坦牛第4 胎各班次乳汁合成平均速率最高，第1 胎最低，1～4 胎乳汁合成平均速率随胎次的增加而上升，4 胎之后开始下降。一方面原因可能是初产母牛机体尚未完全发育成熟，泌乳性能尚不完善，乳腺细胞合成不足，以至于乳汁合成平均速率和产奶量较低；对于3～4胎奶牛，母牛身体机能发育成熟，泌乳性能逐渐升高，因此乳汁合成平均速率和产奶量逐渐上升，达到产奶高峰。另一方面原因可能是由于胎次和挤奶次数的增加，对奶牛乳腺细胞造成损伤，导致奶牛患乳房炎的机率增加，从而引起乳汁合成平均速率和产奶量下降。因此，牛场可以根据这一规律及时调整牛群结构，保证牛群产奶牛主要为3～4 胎的母牛，并随时观察老龄牛和低产牛，及时淘汰，以及适当补充后备母牛。

3.4 不同泌乳月对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响Penasa 等[20]研究表明，第2、3 泌乳月达到泌乳高峰后，随着泌乳期天数增加，产奶量逐渐下降；白音塔拉等[21]研究表明，第2 泌乳月为荷斯坦牛泌乳曲线的高峰。本研究亦表明，不同泌乳月对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响，荷斯坦牛乳汁合成平均速率和日产奶量在1～13 泌乳月间整体呈先上升后下降的变化趋势，其中第2 泌乳月乳汁合成平均速率和日产奶量最高，3～13 泌乳月乳汁合成平均速率和日产奶量逐渐下降。王若勇等[22]研究表明，随着泌乳月份的增加，奶牛产奶量表现为先增后降的趋势，头胎牛高峰日晚于经产牛，头胎牛在第3 泌乳月左右达到产奶高峰，经产牛在产后第2 泌乳月左右达到产奶高峰。因此，要加强对泌乳前期和泌乳高峰期牛只的体况观察，根据其采食情况及时补饲，使奶牛产奶高峰日适当提前，以提高整个泌乳期的产奶量。

3.5 不同班次对荷斯坦牛乳汁合成平均速率的影响 不同班次对荷斯坦牛日产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率有极显著影响，除全天外，荷斯坦牛早班挤奶间隔最大，中班挤奶间隔最小；中班乳汁合成平均速率最高，早班乳汁合成平均速率最低，随着挤奶间隔的增加，乳汁合成平均速率逐渐下降。此外，全天乳汁合成平均速率极显著低于中班乳汁合成平均速率，但极显著高于早班和晚班的乳汁合成平均速率。Delamaire 等[23]研究表明，随着挤奶间隔从8 h 增加到24 h，奶牛日产奶量降低25%。增加挤奶间隔会降低奶牛乳汁合成平均速率和产奶量，可能是随着挤奶间隔的增加，乳房内压随之增大，乳腺对营养物质的吸收减少，机体营养成分的吸收效率下降，从而导致奶牛乳汁合成平均速率和产奶量下降。因此，生产中尽量保持挤奶间隔一致，有助于奶牛形成一定的泌乳反射，对产奶量提升有促进作用，并且牧场要制定科学高效的挤奶规范，保持适当的挤奶间隔，以充分提高奶牛产奶性能，并在日常工作中严格执行。

3.6 荷斯坦牛乳汁合成平均速率与产奶量和挤奶间隔的相关性分析 本研究中，荷斯坦牛日产奶量与日平均及不同班次产奶量、乳汁合成平均速率呈极显著正相关；早班挤奶间隔与各班次乳汁合成平均速率、产奶量呈极显著负相关，中班和晚班挤奶间隔与各班次乳汁合成平均速率、产奶量呈极显著正相关，前后2 d 挤奶间隔与日平均、早班和中班乳汁合成平均速率呈极显著负相关；日产奶量随着乳汁合成平均速率的增加而上升，且随着挤奶间隔的增加，奶牛乳汁合成平均速率和产奶量有下降的趋势。Nejjenhuis 等[24]研究表明，奶牛挤奶后乳房恢复的时间应不少于8 h，否则会增加乳房内感染的风险。因此，可采取适当的挤奶间隔，保证奶牛的乳房健康。

3.7 荷斯坦牛挤奶间隔和产奶量的回归分析 本研究利用二次回归模型对挤奶间隔和产奶量间的关系进行回归分析，当挤奶间隔为9 h，产奶量最高。但根据牧场实际的饲养管理，就每天挤奶3 次的制度而言，挤奶间隔为8 h 也可获得较高的产奶量，也能充分发挥奶牛的泌乳潜能。另外，本研究中二次回归方程拟合度仅为0.061，拟合度较低。这可能与本研究中所采用实际生产所取得的数据量较大有一定关系，且挤奶间隔主要集中在7～9 h，而每头牛的不同班次产奶量变化相对较大，故拟合准确性稍差。因此，更为准确的挤奶间隔和产奶量间的回归关系还有待进一步深入研究。

4 结 论

本研究结果显示，不同测定月份、产犊季节、胎次、泌乳月和班次等对荷斯坦牛日产奶量、班次产奶量、挤奶间隔和乳汁合成平均速率均有极显著影响。秋冬季节产犊荷斯坦牛各班次产奶量和乳汁合成平均速率极显著高于春夏季节产犊的奶牛；随着胎次（1～4 胎）的增加，荷斯坦牛各班次产奶量和乳汁合成平均速率逐渐上升；随着挤奶间隔的增加，乳汁合成平均速率和产奶量随之下降。荷斯坦牛日产奶量与前后2 d、中班和晚班挤奶间隔和各班次乳汁合成平均速率、产奶量呈极显著正相关，与早班挤奶间隔呈极显著负相关；荷斯坦牛前后2天挤奶间隔与日平均、早班和中班乳汁合成平均速率呈极显著负相关。挤奶间隔和产奶量间呈现一定的回归关系，但其准确性有待进一步提高。牧场采取适当的挤奶间隔可有效地提高泌乳期乳汁合成平均速率和产奶量，增加经济效益。