張 馳,羅宇茜,王嘉熠,?!‖帲钤错w,蘇義童,黃銘逸,徐 偉,張海亮,董剛輝,李錫智,王雅春*
(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100193; 2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司,北京 100029)
奶牛性情是指奶牛對(duì)人為壓力或環(huán)境因素改變時(shí)的反應(yīng)程度[1],這種反應(yīng)程度可以從奶牛一系列行為和生理變化上體現(xiàn)[2]。目前動(dòng)物福利問題備受關(guān)注,動(dòng)物福利不僅影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能,還與人類的健康密不可分[3],奶牛性情可在一定程度上反映牛場(chǎng)的管理狀況和動(dòng)物福利[4]。此外,有研究發(fā)現(xiàn),奶牛性情與其代謝[5]、免疫[6]有密切關(guān)系。部分國(guó)家已將性情評(píng)分作為附加指標(biāo)用于體型線性評(píng)定[7],但我國(guó)尚無公認(rèn)的奶牛性情評(píng)定方法,并缺少對(duì)大規(guī)模牛群進(jìn)行性情評(píng)定的相關(guān)研究?,F(xiàn)有的性情評(píng)定方法主要有心率測(cè)量法[8]、約束-逃逸測(cè)試[9]、踏步踢腿計(jì)數(shù)[10]、回避距離測(cè)試[11]等,這些評(píng)定方法大多需要特殊評(píng)定場(chǎng)地或額外的昂貴儀器,操作繁瑣影響牛場(chǎng)正常生產(chǎn),不適用于評(píng)定大規(guī)模群體。關(guān)于性情對(duì)生產(chǎn)性能的影響研究者各執(zhí)一詞[12-13],但研究數(shù)據(jù)量均較小,不具有說服力。
本研究提出兩種簡(jiǎn)便、快捷的方法,用于評(píng)定大規(guī)模牛群的性情,同時(shí)利用大規(guī)模牛群數(shù)據(jù)探索快速評(píng)定性情的可行性,剖析性情影響因素并探究奶牛性情對(duì)生產(chǎn)性能的影響,以期在一定程度上利用奶牛性情評(píng)分反映牛場(chǎng)的生產(chǎn)狀況、經(jīng)營(yíng)管理和動(dòng)物福利。
本試驗(yàn)數(shù)據(jù)來自于北京地區(qū)7個(gè)飼養(yǎng)中國(guó)荷斯坦牛的規(guī)?;?chǎng),由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)牛百科團(tuán)隊(duì)于2016年7月1日-8月10日集中評(píng)測(cè)。同年7月和8月奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定(Dairy Herd Improvement,DHI)數(shù)據(jù)由北京奶牛中心提供。
1.2.1性情評(píng)分方法一測(cè)定員第一次測(cè)定奶牛直腸溫度(將電子體溫計(jì)插入奶牛直腸深約10 cm,約10 s后取出讀數(shù))的同時(shí)觀察并評(píng)價(jià)溫度計(jì)從插入到拔出全過程中奶牛的反應(yīng)程度,記為性情評(píng)分Ⅰ。評(píng)分原則為:1分——奶牛一直很安靜,基本無反應(yīng);2分——奶牛后軀左右擺動(dòng),有輕微排斥反應(yīng);3分——奶牛有較大排斥反應(yīng),甚至有踢人動(dòng)作。
1.2.2性情評(píng)分方法二測(cè)量員在測(cè)定頸部皮膚褶皺厚度(使用電子游標(biāo)卡尺,在牛體右側(cè)頸側(cè)部測(cè)得)的同時(shí)觀察并評(píng)價(jià)從接近奶牛到測(cè)定結(jié)束全過程中奶牛的反應(yīng)程度,記為性情評(píng)分Ⅱ,評(píng)分原則同方法一。
1.2.3體況評(píng)分利用視覺評(píng)估和觸覺判斷相互結(jié)合,采用五部位綜合評(píng)分法[14],進(jìn)行1~5分的BCS評(píng)定(Body condition score,BCS)。
1.3.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將體細(xì)胞數(shù)(Somatic cell count,SCC)轉(zhuǎn)換為體細(xì)胞評(píng)分(Somatic cell score,SCS)[15],通過轉(zhuǎn)換使體細(xì)胞數(shù)更接近正態(tài)分布。
校正奶量 (Herd test adjusted corrected milk,HTACM)是對(duì)抽樣值奶量(Herd test milk,HTM)進(jìn)行校正,將實(shí)際產(chǎn)量校正到產(chǎn)奶天數(shù)為150 d,乳脂率3.5%、乳蛋白3.2%、頭胎牛占30%、二胎牛占20%、三胎及以上牛占50%進(jìn)行校正,便于比較測(cè)定群之間的產(chǎn)量和水平[16]。
1.3.2胎次和泌乳階段分組本研究將胎次分為一胎、二胎、三胎、四胎和五胎及以上。泌乳階段的劃分兼顧數(shù)據(jù)分布均衡性和不同階段特性,分為6個(gè)階段,階段Ⅰ(1~44 d)、階段Ⅱ(45~99 d)、階段Ⅲ(100~199 d)、階段Ⅳ(200~304 d)、階段Ⅴ(305~330 d)和階段Ⅵ(330 d以上)。
1.3.3數(shù)據(jù)匹配及篩選本試驗(yàn)共收集到3 988頭奶牛的性情數(shù)據(jù),用于不同場(chǎng)、胎次、泌乳階段奶牛性情評(píng)分分布研究,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行如下篩選并分為3個(gè)數(shù)據(jù)集:
數(shù)據(jù)集1:具有兩種方法性情評(píng)分的個(gè)體共2 101頭,用于分析比較性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ兩種評(píng)定方法。
數(shù)據(jù)集2:具有兩種性情評(píng)分且DHI數(shù)據(jù)完整個(gè)體2 036頭,用于性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ?qū)Ξa(chǎn)奶性能影響的分析。
數(shù)據(jù)集3:具有兩種性情評(píng)分且BCS和DHI數(shù)據(jù)完整個(gè)體1 768頭,用于性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ?qū)CS影響的分析。
采用SAS9.2軟件,用Logistic回歸模型分析奶牛性情評(píng)分的影響因素,用 GLM過程分析性情評(píng)分對(duì)日產(chǎn)奶量和BCS的影響,采用Duncan檢驗(yàn)對(duì)均值進(jìn)行多重比較。
奶牛性情評(píng)分的影響因素分析中,以分類變量,即胎次、泌乳階段、場(chǎng)人效應(yīng)(因?yàn)樵u(píng)分員與場(chǎng)效應(yīng)不完全交叉,故將評(píng)分員和場(chǎng)效應(yīng)合并)作為自變量建立 Logistic 回歸模型。通過對(duì)依變量(即性情評(píng)分)進(jìn)行逐步回歸選擇最優(yōu)模型。對(duì)模型偏回歸系數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)采用似然比、計(jì)分和Wald檢驗(yàn),P<0.05代表模型具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
對(duì)校正奶量的影響因素分析采用固定模型1:
Yijkl=μ+Farmi+TemperⅠj+
TemperⅡk+βX+eijkl
——模型1
式中,Yijkl為校正奶量,μ為總體平均數(shù),F(xiàn)armi為場(chǎng)效應(yīng),TemperⅠj為性情評(píng)分Ⅰ效應(yīng),TemperⅡk性情評(píng)分Ⅱ效應(yīng),X為體細(xì)胞評(píng)分,β為體細(xì)胞評(píng)
分的回歸系數(shù),eijkl為隨機(jī)殘差。
對(duì)BCS的影響因素分析采用固定模型2:
Yijklmn=μ+Farm-Humani+Stagej+Parityk+
TemperⅠl+TemperⅡm+eijklmn
——模型2
式中,Yijklmn為BCS,μ為總體平均數(shù),F(xiàn)arm-Humani為場(chǎng)-人效應(yīng),Stagej為泌乳階段效應(yīng),Parityk為胎次效應(yīng),其他簡(jiǎn)寫代表含義與模型1相同。
2.1.1不同評(píng)分方法得出的奶牛性情評(píng)分比較兩種評(píng)分方法下,奶牛性情評(píng)分分布如圖1所示。本研究中,方法一和方法二評(píng)定的1分牛占比分別為81.21%和85.24%,均超過80%,2分牛占比分別為15.17%和11.99%,而3分牛僅占3.62%和2.77%。方法一評(píng)得的1分牛占比小于方法二。性情評(píng)分Ⅰ的均值為1.21分,性情評(píng)分Ⅱ的均值為1.17分,均值差異小(僅為0.04分)。經(jīng)秩相關(guān)檢驗(yàn),兩種方法所得評(píng)分之間秩相關(guān)顯著(P<0.05),即兩種評(píng)分方法所得結(jié)果之間無顯著性差異。
圖1 性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ的性情評(píng)分分布Fig.1 Distribution of temperament scores by temperament score Ⅰ and temperament score Ⅱ
2.1.2奶牛各胎次、泌乳階段性情評(píng)分的分布不同胎次性情評(píng)分如圖2所示。性情評(píng)分Ⅰ中,頭胎牛中的1分個(gè)體占比(78.4%)小于經(jīng)產(chǎn)牛(81.7%~86.6%);性情評(píng)分Ⅱ中,頭胎牛中的1分個(gè)體占比(84.9%)與二胎牛(84.3%)相近,均小于三胎、四胎、五胎及以上的1分牛占比(86.4%~86.6%)。不同泌乳階段性情評(píng)分分布如圖3所示,當(dāng)奶牛處于泌乳階段Ⅱ(即產(chǎn)奶高峰)時(shí),性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ中的1分(即溫順)個(gè)體數(shù)降至最低。
如圖2和圖3所示,頭胎和處于泌乳階段Ⅱ的群體中性情評(píng)分為1分的個(gè)體占比低于其他胎次或泌乳階段,因此將一胎、泌乳階段Ⅱ、場(chǎng)人效應(yīng)-19或-7(性情評(píng)分Ⅰ為19,性情評(píng)分Ⅱ?yàn)?)設(shè)為基準(zhǔn),同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)啞變量取代胎次效應(yīng)、5個(gè)啞變量取代泌乳階段效應(yīng)、18個(gè)或6個(gè)啞變量取代場(chǎng)人效應(yīng),表1是基于以上參數(shù)的Logistic回歸分析結(jié)果。
圖2 各胎次中性情評(píng)分的分布Fig.2 Distribution of temperament scores in each parity
圖3 各泌乳階段的性情評(píng)分分布Fig.3 Distribution of temperament scores in each lactation stage
利用似然比檢驗(yàn)、計(jì)分檢驗(yàn)和Wald檢驗(yàn)對(duì)模型偏回歸系數(shù)假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn),P值均小于0.001(截距),表明建立的回歸方程具有顯著意義。當(dāng)表1中OR值大于1時(shí),則代表該水平與基準(zhǔn)水平相比,性情評(píng)分為1的概率增大。表1中所有OR值均大于1,表明相比同組因子其他水平,基準(zhǔn)水平1胎和泌乳階段Ⅱ性情評(píng)分為1的概率最小,且性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ結(jié)果趨勢(shì)一致。胎次、泌乳階段、場(chǎng)人效應(yīng)對(duì)性情評(píng)分Ⅰ有顯著影響(P<0.05),泌乳階段、場(chǎng)人效應(yīng)對(duì)性情評(píng)分Ⅱ有顯著影響(P<0.05),限于篇幅,場(chǎng)人效應(yīng)不予列出分析。
表2是Logistic回歸分析中,將不同胎次與泌乳階段的性情評(píng)分進(jìn)行多重比較的檢驗(yàn)結(jié)果,限于篇幅,僅列出P<0.15的多重比較對(duì)子(即有顯著差異或顯著趨勢(shì)的)。
當(dāng)估計(jì)差值小于 0 時(shí),則比較參數(shù)從前者變到后者時(shí),性情評(píng)分為 1 的優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)值減小。例如表2中性情評(píng)分Ⅰ一胎與二胎比較,優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)為-0.28,代表一胎比二胎優(yōu)勢(shì)對(duì)數(shù)減少了0.28,且P<0.05,代表其有顯著性差異??偠灾?,頭胎牛性情評(píng)分為1的概率低于其他胎次,處于泌乳階段Ⅱ的奶牛性情評(píng)分為1的概率低于其他泌乳階段,且胎次和泌乳階段對(duì)性情評(píng)分Ⅰ與性情評(píng)分Ⅱ的影響趨勢(shì)一致。
表1奶牛性情評(píng)分為1的Logistic回歸分析結(jié)果
Table1ResultsofLogisticregressionanalysisontemperamentscoredas1indairy
參數(shù)Parameter水平Level自由度Df估計(jì)值Estimate標(biāo)準(zhǔn)誤Standarderror卡方Chi-squareP值P-valueOR值Oddsratio95%CI95%confidenceinterval性情評(píng)分ⅠTemperamentscoreⅠ截距Intercept111.170.2916.07<0.0001---212.920.3092.69<0.0001---胎次Parity210.280.125.540.021.321.051.67310.200.151.760.191.230.911.66410.560.235.890.021.751.112.75510.450.243.550.061.580.982.53泌乳階段LactationstageⅠ10.260.211.620.201.300.871.96Ⅲ10.260.162.650.101.300.951.77Ⅳ10.180.161.340.251.200.881.64Ⅴ10.250.231.240.271.290.832.00Ⅵ10.540.226.170.011.721.122.64性情評(píng)分ⅡTemperamentscoreⅡ截距Intercept111.500.3716.64<0.0001---213.280.3873.13<0.0001---胎次Parity210.150.151.060.301.170.871.57310.200.191.200.271.230.851.76410.360.271.780.181.430.852.41510.450.282.640.101.570.912.69泌乳階段LactationstageⅠ10.340.251.850.171.410.862.30Ⅲ10.150.190.610.431.160.801.69Ⅳ10.300.202.420.121.360.921.99Ⅴ10.810.374.840.032.261.094.65Ⅵ10.310.251.520.221.360.832.22
表2胎次和泌乳階段多重比較結(jié)果
Table2Multiplecomparisonsamongdifferentlevelsofparityandlactationstage
水平Level估計(jì)值Estimate標(biāo)準(zhǔn)誤Standarderror置信區(qū)間Confidenceinterval卡方Chi-squareP值P-value性情評(píng)分ⅠTemperamentscoreⅠ一胎vs二胎FirstparityvsSecondparity-0.280.12-0.51-0.055.540.02一胎vs四胎FirstparityvsFourthparity-0.560.23-1.01-0.115.890.02一胎vs五胎及以上FirstparityvsMorethanfourthparity-0.450.24-0.930.023.550.06泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅤLactationstageⅡvsLactationstageⅤ-0.260.16-0.570.052.650.10泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅥLactationstageⅡvsLactationstageⅥ-0.540.22-0.97-0.116.170.01性情評(píng)分ⅡTemperamentscoreⅡ一胎vs五胎及以上FirstparityvsMorethanfourthparity-0.450.28-0.990.092.640.10泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅣLactationstageⅡvsLactationstageⅣ-0.300.20-0.690.082.420.12泌乳階段Ⅱvs泌乳階段ⅤLactationstageⅡvsLactationstageⅤ-0.810.37-1.54-0.094.840.03
表3性情評(píng)分對(duì)校正奶量的影響
Table3Theeffectoftemperamentscoreoncorrectedmilkyield
性情評(píng)分Tempera-mentscore校正奶量/kgHTACM性情評(píng)分ⅠTemperamentscoreⅠ性情評(píng)分ⅡTemperamentscoreⅡLSMSELSMSE138.060.7738.820.66239.221.2639.191.36338.301.8737.561.83
LSM代表最小二乘均值,SE代表標(biāo)準(zhǔn)誤
LSM represents the least square mean, and SE represents the standard error
采用模型1分析性情評(píng)分對(duì)校正奶量的影響,不同性情評(píng)分校正奶量的最小二乘均值如表3所示。性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ?qū)πU塘康挠绊懢伙@著(P>0.05)。在兩種評(píng)分體系中,性情評(píng)分為2的個(gè)體均為校正奶量最高,比評(píng)分為1或3的個(gè)體高0.37~1.63 kg。本模型考慮的場(chǎng)效應(yīng)和SCS均對(duì)校正奶量有顯著影響(P<0.05),因篇幅有限不予列出。
采用模型2分析性情評(píng)分對(duì)BCS的影響,結(jié)果表明,泌乳階段對(duì)BCS有顯著影響(P<0.05),當(dāng)泌乳階段為Ⅴ時(shí)BCS最高,泌乳階段為Ⅱ時(shí)BCS最低,胎次對(duì)BCS無顯著影響(P>0.05)。性情評(píng)分Ⅰ和性情評(píng)分Ⅱ?qū)CS的影響均不顯著(P>0.05)。
奶牛性情是奶牛對(duì)外界環(huán)境變化和人為刺激產(chǎn)生應(yīng)激的程度[17]。L.Kovács 等[8]提出了心率測(cè)量法,通過對(duì)奶牛心率及其變異的測(cè)量來量化奶牛的性情,但此方法器械昂貴、操作繁瑣、需專業(yè)人士進(jìn)行操作,不適合大規(guī)模測(cè)量。B.Forkman等[9]的約束-逃逸測(cè)試需要特殊裝置約束奶牛,對(duì)場(chǎng)地要求較高。T.Rousing等[10]的踏步踢腿計(jì)數(shù)法需要在擠奶時(shí)進(jìn)行操作,易影響牛場(chǎng)正常生產(chǎn)。M.S.Dodzi等[6]的回避距離測(cè)試是通過奶牛對(duì)逐漸逼近的陌生人產(chǎn)生回避行為時(shí)的距離來衡量性情,不適用于大規(guī)模測(cè)定。綜上,目前尚無可用于大規(guī)模牛群簡(jiǎn)便、快速評(píng)定的性情評(píng)價(jià)方法,因此,本研究利用測(cè)量直腸溫度和測(cè)量頸部皮膚褶皺厚度兩種刺激對(duì)奶牛性情分別進(jìn)行評(píng)判。
本研究中,兩種評(píng)分方法皆是在相同環(huán)境下對(duì)奶牛進(jìn)行人為刺激,方法Ⅰ是在測(cè)量直腸溫度時(shí)評(píng)價(jià)奶牛性情,而方法Ⅱ是在測(cè)量頸部皮膚褶皺厚度時(shí)評(píng)價(jià)奶牛性情,兩種方法評(píng)定結(jié)果間無顯著差異(P>0.05),方法Ⅰ評(píng)分均值(1.21)略高于方法Ⅱ(1.17),原因可能與奶牛視野盲區(qū)和兩種評(píng)分方法評(píng)定的先后順序有關(guān)。奶牛能看到其身體周圍300度范圍內(nèi)的物體[18],方法Ⅰ評(píng)分時(shí),操作員在奶牛的視野盲區(qū),所以奶牛有更強(qiáng)烈的應(yīng)激,而方法Ⅱ評(píng)分時(shí),操作員在奶牛的視野內(nèi),奶牛產(chǎn)生更小的應(yīng)激。本研究中,首先采用方法Ⅰ對(duì)每頭奶牛進(jìn)行性情評(píng)定,此時(shí)奶牛多是第一次接觸陌生的測(cè)定員,而后采用方法Ⅱ進(jìn)行評(píng)定時(shí),奶牛已多次接觸測(cè)定人員,應(yīng)激緊張感減少,最終導(dǎo)致方法Ⅰ評(píng)分略高于方法Ⅱ。但兩種方法皆可用于評(píng)價(jià)奶牛性情,且下述分析結(jié)果中兩種評(píng)分方法趨勢(shì)相同,不再分開闡述。
本研究發(fā)現(xiàn),處于泌乳階段Ⅱ(45~99天)的奶牛群體中,性情溫順的牛占比最小, Logistic分析顯示,奶牛處于泌乳階段Ⅱ時(shí),性情溫順的比例顯著低于泌乳階段Ⅴ(P<0.05),可能是因?yàn)槊谌殡A段Ⅱ時(shí)奶牛產(chǎn)奶壓力較大能量負(fù)平衡嚴(yán)重[19],從而產(chǎn)生緊張感。
胎次對(duì)奶牛性情有顯著影響(P<0.05),頭胎牛中1分個(gè)體占比小于經(jīng)產(chǎn)牛,經(jīng)產(chǎn)牛比頭胎牛更加溫順,這與K.Uetake等[20-21]的研究結(jié)果一致,Logistic分析結(jié)果表明,頭胎牛性情評(píng)分為1分的概率與5胎及以上性情評(píng)分為1分的概率有顯著差異(P<0.05),而其余胎次與5胎及以上則無顯著差異(P>0.05)。L.Kovács等[22-24]對(duì)奶牛心率變異資料的研究也表明,經(jīng)產(chǎn)牛比初產(chǎn)牛有著更低的緊張感,初產(chǎn)牛尚未適應(yīng)每天的擠奶生活,但經(jīng)產(chǎn)牛已經(jīng)習(xí)慣了擠奶技術(shù)與流程,所以對(duì)周圍熟悉的環(huán)境并不緊張。
有研究表明,性情對(duì)產(chǎn)奶量有顯著影響(P<0.05),產(chǎn)奶量對(duì)性情回歸系數(shù)為-0.40[25],本研究中兩種方法評(píng)得的性情均對(duì)校正奶量無顯著影響(P>0.05),但性情平靜(1分)和性情暴躁(3分)奶牛的校正奶量較性情中等(2分)稍低。不同研究中,奶牛群體遺傳背景、牧場(chǎng)飼養(yǎng)管理以及性情評(píng)判方法的差異都可能導(dǎo)致結(jié)果的不同。本研究利用兩種方法進(jìn)行評(píng)分,與同類研究相比數(shù)據(jù)量更大,且本研究中兩種方法所得結(jié)果趨勢(shì)基本一致,因此本研究得到的分析結(jié)果具有較高的可信度。R.F.Cooke 等[26]的研究中性情對(duì)肉牛BCS沒有顯著影響(P>0.05),這與本研究結(jié)果一致。
本研究只對(duì)影響性情的固定效應(yīng)進(jìn)行了初步分析,未考慮遺傳因素,C.A.Morris等[27]估計(jì)得到肉牛性情遺傳力為0.36,S.M.Schmutz等[28-29]也對(duì)影響性情的遺傳因素做了研究。在今后的研究中,應(yīng)結(jié)合固定效應(yīng)和遺傳因素,進(jìn)行更深入的探究。
本研究提出的兩種3分制性情評(píng)定方法均可用于大規(guī)模、快速評(píng)定奶牛性情,評(píng)分越低奶牛越溫順,牛群性情評(píng)分可顯示牛場(chǎng)福利狀況和管理水平。頭胎牛和處于泌乳高峰時(shí)奶牛性情暴躁概率最大,符合當(dāng)前奶牛管理中重視頭胎牛、泌乳高峰期牛的理念。性情適中的奶牛校正奶量較高的結(jié)果有待進(jìn)一步驗(yàn)證,但為在奶牛行為學(xué)與高效生產(chǎn)之間建立聯(lián)系提供了有力證據(jù)。
致謝:感謝牛百科實(shí)踐小組成員趙新鋼、于亞冬、婁文琦、王俊健、楊光新、周結(jié)科、朱瑩琳、趙藝竹、安濤、羅藝萌、任懷彥對(duì)本試驗(yàn)在數(shù)據(jù)采集、整理等方面提供的幫助。
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