初产月龄对奶牛泌乳性能及长寿性的影响分析

董明明，张梦华，赵番番，葛建军，赵俊亮，王 丹，胥 磊，种丽伟，黄锡霞*，王雅春

（1.新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.新疆呼图壁种牛场，新疆呼图壁 831203；3.中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193）

奶牛首次产犊后才开始给牧场带来经济效益，因此后备母牛在适宜的月龄产犊、产奶，是降低后备母牛饲养成本、提高经济效益的关键指标。初产月龄为母牛首次产犊时的月龄，可以反映母牛个体性成熟早晚及其受孕能力，是重要的繁殖和生产指标之一。不同初产月龄对于缩短后备牛饲养时间、降低饲养成本起着关键作用，同时不同初产月龄对奶牛产奶量、乳成分等重要经济性状有不同程度的影响。初产月龄对奶牛长寿性、体型性状等功能性状也有不同程度的影响。Ojango 等分析了肯尼亚荷斯坦牛群平均初产月龄为31 月。Haworth 等分析了澳大利亚荷斯坦牛群平均初产月龄为28.8 月。Brickell 等和Cole 等分别统计了美国和英国荷斯坦牛群平均初产月龄，分别为26 月和26.4 月。Hadi 等分析了伊朗荷斯坦牛群的平均初产月龄为25.3 月，且最早的初产月龄为21 月龄。国外荷斯坦牛群的初产月龄随着奶牛养殖水平不断提高且提前。在我国华中、北京以及上海等地区随着奶牛养殖水平的不断提高，初产月龄也呈现提前的趋势，从2012 年荷斯坦牛群平均初产月龄为29.3 月龄提前到2018 年的25.4 月龄。但Eastham 等通过对荷斯坦牛群不同初产月龄和日产奶量进行分析，发现日产奶量随着初产月龄的增加并非呈现线性变化趋势，而是呈现先上升后下降的趋势。过早产犊可能引起难产风险的增加以及奶产量、乳成分和繁殖性能的降低。因此，在不同国家和地区应根据生产性能数据，分析寻找母牛合适的初产月龄，对实现奶业快速高质量健康发展至关重要。本研究对新疆地区荷斯坦奶牛不同初产月龄对泌乳性能及长寿性的影响进行分析，寻找新疆地区荷斯坦奶牛适宜的初产月龄，同时估计初产月龄遗传力，为制定新疆地区荷斯坦牛综合选择指数奠定基础。

1 材料与方法

1.1 数据来源 收集新疆地区32 个规模化牛场2012—2016 年38 994 头中国荷斯坦牛147 221 条DHI 生产性能测定记录，分析初产月龄对中国荷斯坦牛泌乳性能的影响，DHI 生产性能测定记录包括乳脂率、乳糖率、乳蛋白率、总固体、体细胞数（Somatic Cell Counts，SCC）。

通过体细胞数（SCC）计算体细胞评分（SCS），公式如下：

从上述32 个牧场中随机选择7 个数据资料齐全的规模化牧场为研究对象，分析初产月龄对中国荷斯坦奶牛长寿性的影响。收集7 个牧场1997—2019 年间14 849 头荷斯坦牛离群记录、出生记录和产犊记录共计44 682 条。定义3 个长寿性性状分别为在群寿命、生产寿命和利用胎次。在群寿命由个体号离群日期减去出生日期所得，生产寿命由个体号离群日期减去第1 次产犊日期所得，利用胎次为牛只离群时胎次。收集7 个牧场个体3 代系谱信息，共计17 243 条，其中包括25 047 头母牛以及1 203 头公牛，对初产月龄方差组分进行估计。

1.2 数据整理 本研究对收集到的数据依照以下原则进行质控，用于后续分析，质控标准见表1。

表1 数据质控项目及其标准

1.3 效应水平划分 分析不同初产月龄对奶牛泌乳性能的影响时，根据不同出生年份牛只数分布（图1），对出生年份效应进行划分，出生年份数据为2001—2015年共划分为5 个水平，分别为2001—2010 年、2011 年、2012 年、2013 年、2014—2015 年；根据新疆地域气候特点将出生季划分为4 个水平，分别为3—5 月（春季）、6—8 月（夏季）、9—11 月（秋季）、12 月至次年2月（冬季）；32 个牧场划分为32 个水平；根据不同胎次牛只数分布（图2），对胎次效应进行划分，胎次数据为1～11 胎共划分为3 个水平，分别为1 胎、2 胎、3胎及以上；对初产月龄进行水平划分，初产月龄数据为18～40 月，共划分为23 个水平。具体水平见表2。

图1 不同出生年份牛数量分布

图2 不同胎次牛数量分布

表2 效应水平划分

分析初产月龄对奶牛长寿性的影响及初产月龄遗传参数估计时，将7 个牧场划分为7 个水平；对出生年份效应进行划分，出生年份数据为1994—2017 年，保证每个分组中有相对合理的数据量，共划分为4 个水平，分别为1994—2003、2004—2008、2009—2013、2014—2017 年；根据新疆地域气候特点将出生季划分为4 个水平，分别为3—5 月（春季）、6—8 月（夏季）、9—11 月（秋季）、12 月至次年2 月（冬季）。具体水平见表3。

表3 效应水平划分

1.4 影响因素显著性检验 运用SAS 8.1 软件的GLM过程，分析不同初产月龄、不同场、出生年份等效应对泌乳性能的影响，最小二乘方差分析模型如下：

式中，Y为泌乳性能的观察值；为总体均值；AFC为第个初产月龄效应；H为第场的效应；Y为第出生年份的效应；S为第个出生季节的效应；T为第个胎次效应；e为随机误差。

运用SAS 8.1 软件的GLM 过程，分析不同初产月龄、不同场、出生年份等效应对奶牛长寿性的影响，最小二乘方差分析模型如下：

式中，Y为长寿性的观察值；为总体均值；AFC为第个初产月龄效应；H为第场的效应；Y为第出生年份的效应；S为第个出生季节的效应；T为第m 个胎次效应；e为随机误差。

运用SAS 8.1 软件的GLM 过程，分析不同场、出生年、出生季效应对初产月龄的影响，最小二乘方差分析模型如下：

式中，Y为初产月龄的观察值；为总体均值；H为第牧场的效应；Y为第出生年份的效应；S为第个出生季节的效应；e为随机误差。

1.5 遗传参数估计模型 将对中国荷斯坦牛初产月龄有显著影响的因素作为固定效应，并使用DMU 软件的DMUAI 模块，计算方差组分估计值，配合单性状动物模型，表达式为：

其中，y 为个体观察值向量；b 为固定效应向量；a 为加性遗传效应向量；e 为随机误差效应向量；分别为b、a 的关联矩阵。

得到各性状的方差组分后带入如下公式计算遗传参数：

2 结果与分析

2.1 初产月龄对产奶性能、乳成分的影响

2.1.1 初产月龄、奶牛泌乳性能的基本量统计分析 表4 为初产月龄、日产奶量、乳蛋白率等性状的描述性统计结果。新疆地区荷斯坦牛群平均初产月龄为（27.27±3.64）月，日产奶量为（27.27±3.64）kg，乳脂率为（3.80±1.20）%，乳蛋白率为（3.25±0.42）%，乳糖率为（4.88±0.45）%。

表4 初产月龄、日产奶量、乳蛋白率等乳成分的描述性统计

图4 为日产奶量、乳蛋白率等乳成分随不同初产月龄变化的趋势图，日产奶量和乳脂率均呈先上升后下降趋势，在23—25 月龄时达到最高值，随后呈下降趋势。乳糖率相比于乳脂率和乳蛋白率而言受初产月龄的影响较大，变化波动大，在21 月龄时达到最小值，而乳脂率和乳蛋白率随不同初产月龄变化趋势较小。体细胞评分受不同初产月龄影响较大，在21 月龄达到最小值，后逐渐上升。

2.1.2 初产月龄对奶牛泌乳性能的显著性分析 表5 为不同初产月龄、不同场、出生年份等效应对泌乳性能的最小二乘分析结果。可见不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群日产奶量、乳蛋白率、乳蛋白率、乳糖率和体细胞评分均有极显著影响。不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群乳脂率影响不显著。

图3 奶牛泌乳性能随不同初产月龄变化趋势图

表5 日产奶量和乳成分等性状影响因素显著性检验结果（F 值）

2.2 初产月龄对长寿性的影响

2.2.1 初产月龄、在群寿命、生产寿命以及利用胎次的基本量统计分析 表6 为初产月龄、在群寿命、生产寿命以及利用胎次的描述性统计结果。这7 个牧场荷斯坦牛群平均初产月龄为（27.28±3.91）月龄，在群寿命为（1 893.94±737.75）d，约为5 年，生产寿命为（1 052.02±714.69）d，约为2.88 年，利用胎次为（2.24±1.62）胎。

表6 初产月龄、在群寿命、生产寿命以及利用胎次的描述性统计

图4 为在群寿命、生产寿命以及利用胎次随不同初产月龄变化的趋势图，利用胎次随着初产月龄增加呈明显下降趋势，生产寿命随着初产月龄增加也呈缓慢下降趋势。在群寿命随着初产月龄的增加呈明显上升趋势。

图4 在群寿命、生产寿命以及利用胎次随不同初产月龄变化趋势图

2.2.2 初产月龄对长寿性的显著性分析 表7 为不同初产月龄、不同场、出生年份等效应对在群寿命、生产寿命以及利用胎次最小二乘分析结果。可见不同初产月龄对7 个牧场荷斯坦牛群在群寿命、生产寿命以及利用胎次均有极显著影响。

表7 在群寿命、生产寿命以及利用胎次影响因素显著性检验结果（F 值）

2.3 牧场、出生年份、出生季节对初产月龄的影响 表8 为不同牧场、出生年份、出生季节对初产月龄的最小二乘分析结果，可见，不同牧场、出生年份、出生季节对新疆地区荷斯坦牛群初产月龄均有极显著影响（＜0.001）。

表8 初产月龄影响因素显著性检验结果（F 值）

图5 为初产月龄随出生年份、出生季节以及牧场变化趋势图。初产月龄随着出生年份的增加呈现向上升后下降的趋势，而夏季出生的荷斯坦牛，初产月龄比其他3 个季节出生的荷斯坦牛低，1、2、3 牧场初产月龄水平低于其他4 个牧场。

图5 初产月龄随出生年份、出生季节以及牧场变化趋势图

2.4 初产月龄遗传参数估计 初产月龄方差组分估计结果显示，加性遗传方差为2.34，残差方差为11.87，表型方差为14.20。初产月龄遗传力为0.16，是低遗传力性状。

2.5 初产月龄遗传进展趋势分析 以每个出生年份内的牛只初产月龄的平均育种值绘制初产月龄遗传进展趋势图，结果见图6。初产月龄随着年份呈现明显下降，且长期处于负遗传进展中，仅有2004 年、2011 年和2014年遗传进展为正。这与牧场长期以追求高产为育种目标有关，导致了奶牛繁殖性能的下降。

图6 初产月龄遗传进展趋势图

3 讨 论

3.1 初产月龄对产奶性能、乳成分的影响 不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群乳脂率影响不显著，与赵占龙和张敬旸研究结果一致。但是不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群乳脂量有极显著影响，这是由于乳脂量是通过日产奶量和乳脂率计算而来，且不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群日产奶量有极显著影响。不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群日产奶量、乳脂量、乳蛋白率、乳蛋白量、乳蛋白率、乳糖率和体细胞评分均有极显著影响，且日产奶量、乳脂量、乳蛋白率、乳蛋白量、乳蛋白率、乳糖率和体细胞评分随着初产月龄的增加均呈现上升趋势。这是由于青年母牛过早产犊，其机体尚未发育成熟，生产潜力尚未充分发挥，影响乳品质。通过不同初产月龄对日产奶量和乳成分影响分析得出，新疆地区荷斯坦牛群适宜的初产月龄为22～25 月龄。

3.2 初产月龄对长寿性的影响 不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群在群寿命、生产寿命以及利用胎次均有极显著影响。生产寿命和利用胎次随着初产月龄增加呈下降趋势，与张海亮等人分析宁夏地区荷斯坦牛群初产月龄和生产寿命以及利用胎次变化趋势相似。在群寿命随初产月龄的增加则呈上升趋势，而在群寿命是通过初产月龄与生产寿命之和得到，因此在群寿命会随着初产月龄的增加而增加。在伊朗和捷克等国家的奶牛群体中，荷斯坦牛成母牛的淘汰风险随着头胎产犊月龄的增加而逐渐增加，奶牛的淘汰年龄逐渐变小，这与本研究结果一致。通过不同初产月龄对长寿性的影响分析，新疆地区荷斯坦牛群适宜的初产月龄为23～25 月龄。

3.3 初产月龄遗传参数估计 初产月龄加性遗传方差为2.34，残差方差为14.2，表型方差为11.87。初产月龄遗传力为0.16，是低遗传力性状。表9 为不同国家初产月龄遗传力估计结果。初产月龄遗传力估计值在0.03～0.25 之间，Eghbalsaied 等报道的伊朗地区初产月龄遗传力估计值仅为0.03。Laís Costa Brito 和刘澳星等人报道的巴西、中国和美国初产月龄遗传力估计值较大，分别为0.25、0.25 和0.2。由于较大的表型方差，不同饲养管理水平、产奶水平以及不同地域对初产月龄评估影响较大，Peter 等对同一个牧场不同生产水平群体的初产月龄遗传力进行估计，发现遗传力可相差0.1～0.2。加拿大、韩国、德国和爱尔兰初产月龄遗传力估计值与本研究结果相似。因此，可以根据性状遗传力的高低选择合适的选种方法，其中低遗传力性状可以利用育种值来直接选择。

4 结 论

新疆地区荷斯坦牛群平均初产月龄为27.27±3.64月，与其他国家和地区相比新疆地区荷斯坦牛群初产月龄具有更大的改良空间。根据不同初产月龄对新疆地区荷斯坦牛群日产奶量、乳成分以及长寿性的影响分析，建议新疆地区荷斯坦牛群适宜的初产月龄为23～25 月龄。同时估计新疆地区荷斯坦牛群初产月龄的遗传力，结果为0.16，属于低遗传性状。本研究结论为后续新疆地区制定综合选择指数奠定了数据基础。