姚 強(qiáng) 陳麗麗 王穆峰 馬 毅 吳志國(guó) 孫廣義

(1天津市奶牛發(fā)展中心，天津 300384；2滄州市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，河北 滄州 061001；

3天津惠孚飼料有限公司，天津 300316)

我國(guó)乳品消費(fèi)需求潛力巨大，乳制品加工產(chǎn)能的快速擴(kuò)張以及部分地方政府的大力扶持，刺激了我國(guó)奶牛業(yè)的快速發(fā)展。過去的5年，由于三聚氰胺等食品安全事件的影響，我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)出現(xiàn)了低水平的過剩，奶牛養(yǎng)殖業(yè)出現(xiàn)了一定的虧損，而散戶養(yǎng)殖模式固有的弊端極大地影響了我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。因此，提出物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下奶牛的育種優(yōu)化探究為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)中小牧場(chǎng)奶牛的集約化、規(guī)模化以及標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在奶牛育種管理中的應(yīng)用

1.1 奶牛發(fā)情檢測(cè)

奶牛發(fā)情檢測(cè)是奶牛繁殖育種的重要環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的發(fā)情檢測(cè)是成功人工授精的關(guān)鍵，可以有效減少漏配的奶牛，從而縮短產(chǎn)犢間隔，提高繁殖率，降低飼養(yǎng)成本和增加奶牛場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)眾多科學(xué)研究證實(shí)，奶牛行為方式和活動(dòng)量與其發(fā)情和健康狀況等事件存在顯著管理。

1.2 良種登記和個(gè)體選配

國(guó)外奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家具有完善的奶牛育種管理制度，奶牛品種登記和良種登記全面，完整的記錄系統(tǒng)為奶牛的選種選配提供了完善的資料和必要的保證。通過全面的奶牛良種登記，科學(xué)地進(jìn)行奶牛遺傳綜合評(píng)定和制定奶牛遺傳改良計(jì)劃，準(zhǔn)確地選擇種子母牛和培育種公牛，從而提高優(yōu)質(zhì)奶牛繁育水平。同時(shí)，通過對(duì)奶牛的良種登記，可以掌握奶牛的遺傳變異來源，并且建立奶牛核心育種群。

2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下奶牛優(yōu)化選配策略

2.1 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的奶牛育種流程

我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)將向規(guī)?；图s化的養(yǎng)殖方式轉(zhuǎn)變，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將深刻改變牧場(chǎng)不科學(xué)的育種方式?；谖锫?lián)網(wǎng)的奶牛育種流程主要在奶牛發(fā)情檢測(cè)、妊娠管理、生產(chǎn)性能測(cè)定、良種登記和個(gè)體選配等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)育種全流程信息化、智能化，并與奶牛生產(chǎn)性能監(jiān)測(cè)組織、育種中心進(jìn)行信息資源整合和無縫連接。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，通過安裝在牛只身體上的體征數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備和RFID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)奶牛身份的識(shí)別和奶牛狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集。規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖下，發(fā)情奶牛的育種授精任務(wù)為動(dòng)態(tài)到達(dá)，人工授精任務(wù)調(diào)度時(shí)需兼顧奶牛的產(chǎn)奶量和最佳人工授精時(shí)間。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下奶牛優(yōu)化選配流程

奶牛場(chǎng)配種員只需要在手持終端（通常為PDA）輸入奶牛編號(hào)或通過讀取RFID牛只編號(hào)信息，育種系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)根據(jù)后臺(tái)操作數(shù)據(jù)庫，查找牛只管理系統(tǒng)中奶牛的系譜信息。從種公牛凍精庫中選出優(yōu)良種公牛與母牛進(jìn)行后代近交系數(shù)估算，并選擇要對(duì)后代改良的各項(xiàng)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)權(quán)重。根據(jù)近交系數(shù)和改良指標(biāo)的選擇，通過優(yōu)化選配模型的計(jì)算，在滿足近交約束和保證后代牛群具有較寬血緣的前提下，選擇合適的種公牛對(duì)奶牛進(jìn)行人工授精。

2.2.1 奶牛電子檔案

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)奶牛個(gè)體信息的自動(dòng)采集、記錄和存儲(chǔ)，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫建立通過奶牛電子檔案，用戶可以方便查詢奶牛的系譜、體型外貌評(píng)分等資料，并可以對(duì)信息進(jìn)行更新和讀取。奶牛電子檔案對(duì)奶牛基本信息、系譜資料、生長(zhǎng)發(fā)育情況、體型外貌評(píng)分當(dāng)前繁殖狀態(tài)、歷史繁殖性能、歷史分娩情況、當(dāng)前生產(chǎn)性能、歷史生產(chǎn)性能以及疾病發(fā)生記錄進(jìn)行分類貯存。

2.2.2 奶牛近交系數(shù)的估算

奶牛后代近交系數(shù)的計(jì)算可以正確利用近交育種和防止近交退化。在育種工作中，近交雖然有些優(yōu)點(diǎn)，但近交會(huì)使隱性有害基因純合，使有害性狀表現(xiàn)出來，造成奶牛生產(chǎn)性能、繁殖性能和生活力的下降等不良影響。近交育種對(duì)奶牛后代生產(chǎn)性能等有相當(dāng)大的危害，除了在育種過程中為了增加某優(yōu)秀性狀的遺傳穩(wěn)定性而采用近交育種，一般情況下都要防止近交育種。因此，在進(jìn)行奶牛育種工作時(shí)，需要估算牛只的近交系數(shù)，以防止不恰當(dāng)?shù)挠N造成近交衰退的產(chǎn)生，保證奶牛場(chǎng)長(zhǎng)期的收益。近交系數(shù)計(jì)算公式如下式所示：

式中FX——表示個(gè)體X的近交系數(shù)，N——通過共同祖先把父母聯(lián)系起來的通徑鏈上的所有（通徑數(shù)），F(xiàn)A——共同祖先的近交系數(shù)。

2.2.3 奶牛優(yōu)化選配方案設(shè)計(jì)

奶牛選配的目的是為了后代育種的改良，優(yōu)化的選配方案應(yīng)該是使后代的經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化，且限制近交系數(shù)在一定范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)趇種公牛凍精與第j母牛被選入選配計(jì)劃時(shí)令Xi，j=1；當(dāng)?shù)趇種公牛凍精與第j母牛未被選入選配計(jì)劃時(shí)，Xi，j=0。于是建立如下0-1整數(shù)線性規(guī)劃模型：

其中m、n分別為種公牛和需授精母牛的數(shù)目，Ai,j為第i種公牛和第j母牛后代的育種價(jià)值或經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的奶牛育種管理實(shí)現(xiàn)了奶牛育種過程的信息化、智能化，通過奶牛優(yōu)化選配方案選出適合對(duì)母牛授精的種公牛，能在有效避免近交和確保牛群具有較寬血緣的前提下，選擇出使后代綜合育種值最高的交配方案，增強(qiáng)奶牛改良的效果，加快奶牛遺傳改良的進(jìn)展。

[1]侯引緒,魏朝利.奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定技術(shù)及應(yīng)用[J].當(dāng)代畜牧,2012(10):6-8.

[2]邱建飛.奶牛發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.