自動(dòng)化妊娠診斷效果和母牛返情規(guī)律研究

田宏志，陳曉麗，路永強(qiáng)，王 棟

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130118；3.北京市畜牧總站，北京 100107）

妊娠是母牛重要的繁殖行為，是影響奶牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而適時(shí)、準(zhǔn)確的妊娠診斷才能確保母牛高效繁殖，提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益［1］。妊娠診斷不及時(shí)、不準(zhǔn)確，極易造成未妊牛失配和妊娠牛誤配，導(dǎo)致產(chǎn)犢間隔延長(zhǎng)。而每增加一個(gè)非繁殖飼養(yǎng)日，每頭母牛將增加3.19～5.41美元經(jīng)濟(jì)損失［2］。

為此，很多研究探索了妊娠牛與未妊牛的繁殖指標(biāo)差異，研發(fā)了相應(yīng)的妊娠診斷方法，如通過(guò)觸摸妊娠子宮質(zhì)地、胎兒和子宮動(dòng)脈變化情況判斷的直腸檢查診斷法［5］，通過(guò)超聲波診斷儀捕捉胎兒發(fā)育信號(hào)強(qiáng)度的超聲波檢查診斷法［6］，通過(guò)測(cè)定奶牛血液PAGs濃度的早期可視孕檢試劑盒診斷法［7］等。這些方法相繼被養(yǎng)殖場(chǎng)采用，并得到不斷完善，但還存在檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、操作繁瑣、技術(shù)要求高等問(wèn)題，需要耗費(fèi)大量人力物力。更重要的是檢測(cè)時(shí)間滯后，即便是檢測(cè)時(shí)限最早的可視孕檢試劑盒，也需等到配后28天才能實(shí)施妊娠檢測(cè)，增加了配種未妊母牛的空懷時(shí)間。

近年來(lái)，機(jī)電傳感和生物信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)成為養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)［8］。發(fā)情規(guī)律研究也為進(jìn)行奶牛繁殖管理自動(dòng)化研究提供了重要參考［9］。利用自動(dòng)化信息采集技術(shù)監(jiān)測(cè)母牛配后活動(dòng)量變化情況，并根據(jù)返情?；顒?dòng)量變化規(guī)律進(jìn)行母牛返情適時(shí)自動(dòng)預(yù)警，就可以對(duì)配種母牛實(shí)施早期妊娠診斷，配種母牛一旦返情就可立即安排配種，最大限度減少配種母牛的空懷期?；谶@一思路，本科研團(tuán)隊(duì)在房山區(qū)某荷斯坦奶牛場(chǎng)實(shí)施了配后母?；顒?dòng)量監(jiān)測(cè)及返情鑒定，以期為奶牛早期自動(dòng)化妊娠診斷提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

于2018年9月—2019年12月，對(duì)北京市房山區(qū)荷斯坦奶牛場(chǎng)體況良好、正常繁殖的荷斯坦母牛進(jìn)行活動(dòng)量和返情結(jié)果監(jiān)測(cè)。所有繁殖母牛散欄飼養(yǎng)，圈舍設(shè)有臥床，每日07：00、12：00和17：00投喂TMR日糧，自由采食并提供清潔飲水。

1.2 儀器設(shè)備

采用本科研團(tuán)隊(duì)自行研發(fā)的發(fā)情檢測(cè)系統(tǒng)［10］，包括計(jì)步器、數(shù)據(jù)采集器、上位機(jī)系統(tǒng)三部分。計(jì)步器綁定在奶牛腳踝處，每0.5 h檢測(cè)一次活動(dòng)量，然后，通過(guò)無(wú)線發(fā)射器發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器（2 h／次），再上傳到上位機(jī)系統(tǒng)。

1.3 返情鑒定

當(dāng)奶牛連續(xù)至少5個(gè)時(shí)間點(diǎn)活動(dòng)量均高于前11 d同一時(shí)間點(diǎn)活動(dòng)量平均值的2.5倍以上，即預(yù)警該牛返情。當(dāng)軟件出現(xiàn)返情預(yù)警信息后，繁殖員即對(duì)預(yù)警牛進(jìn)行直檢，以確認(rèn)返情與否。同時(shí)，采用可視孕檢試劑盒在配后28天進(jìn)行妊娠診斷，作為返情鑒定對(duì)照。

1.4 數(shù)據(jù)分析

共對(duì)298頭配種牛進(jìn)行了早期妊娠診斷，有151頭預(yù)警返情牛，對(duì)這些返情牛活動(dòng)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。使用Excel統(tǒng)計(jì)返情期活動(dòng)量（活動(dòng)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每30 min累計(jì)1次活動(dòng)量，將發(fā)情日前11 d活動(dòng)量數(shù)據(jù)作為間情期數(shù)據(jù)參考依據(jù)預(yù)測(cè)發(fā)情）數(shù)據(jù)，以及返情活動(dòng)量升高倍數(shù)及持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)。利用SPSS 19.0軟件的單因素方差分析方法分析返情時(shí)間（奶牛發(fā)情周期平均為21 d，自配種后每21 d為一個(gè)周期，連續(xù)監(jiān)測(cè)4個(gè)周期，若奶牛配種后21 d內(nèi)返情，則記為第一情期返情，以此類(lèi)推，依次統(tǒng)計(jì)）。對(duì)返情活動(dòng)量、返情期活動(dòng)量升高倍數(shù)和持續(xù)時(shí)間的影響，結(jié)果表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。

2 結(jié)果與分析

2.1 返情時(shí)間對(duì)母牛返情活動(dòng)量的影響

見(jiàn)表1。

表1 返情時(shí)間對(duì)返情母牛返情活動(dòng)量的影響

表1顯示，隨時(shí)間的推移，母牛返情活動(dòng)量顯著減少，活動(dòng)量持續(xù)時(shí)間及升高倍數(shù)也逐漸降低。并且隨返情時(shí)間推移，返情母牛逐漸減少，配后第一、二、三和四情期返情牛占比分別為49.01%（74／151）、29.14%（44／151）、15.89%（24／151）、5.96%（9／151），約有半數(shù)返情牛在配后第一情期出現(xiàn)返情。

2.2 返情鑒定的經(jīng)濟(jì)效益分析

針對(duì)298頭配種牛，比較28天妊檢試劑盒和奶牛自動(dòng)化發(fā)情檢測(cè)系統(tǒng)的妊娠診斷結(jié)果，兩者都檢測(cè)出151頭返情牛。使用28天妊檢試劑盒只能在配后第二情期早期診斷出返情母牛；而自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在配后第一情期就可檢出74頭返情牛，并立即安排返情牛配種，比28天妊檢試劑盒至少提前一個(gè)情期（21 d），可累計(jì)縮短非繁殖飼養(yǎng)天數(shù)1 554 d。以該牛場(chǎng)每個(gè)飼養(yǎng)日每頭牛人民幣51元飼養(yǎng)費(fèi)用計(jì)，則科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)為牛場(chǎng)節(jié)省非繁殖飼養(yǎng)費(fèi)用7.93萬(wàn)元。同時(shí)從產(chǎn)犢影響看，使用自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)為牛場(chǎng)減少空懷天數(shù)1 554 d，折合為5.49胎次（每一胎犢牛需要妊娠天數(shù)統(tǒng)一為283 d），以產(chǎn)犢率80%計(jì)，僅通過(guò)減少空懷天數(shù)，就可增加4頭犢牛。另外，妊娠診斷試劑盒以35元／頭份計(jì)算，應(yīng)用本系統(tǒng)還可節(jié)省298頭配種母牛的妊娠診斷試劑盒成本1.04萬(wàn)元。綜上所述，自動(dòng)化系統(tǒng)至少可為該牛場(chǎng)節(jié)約成本8.97萬(wàn)元，并增加4頭犢牛。

3 討論

奶牛配種后，很多原因?qū)е路登?，配種時(shí)機(jī)把握不準(zhǔn)可導(dǎo)致母牛返情，精液品質(zhì)不良、牛場(chǎng)繁殖管理不善、熱應(yīng)激、繁殖疾病等因素也可導(dǎo)致返情［10］。因此，除提高發(fā)情鑒定、配種等技術(shù)水平，加強(qiáng)管理，盡可能減少返情發(fā)生外，還應(yīng)該積極進(jìn)行快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確的妊娠診斷方法研究。本研究表明，同傳統(tǒng)的各種手動(dòng)妊娠診斷技術(shù)相比，本科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的自動(dòng)化早期妊娠診斷方法提高了鑒定效率，實(shí)現(xiàn)了早期、準(zhǔn)確鑒定。自動(dòng)化系統(tǒng)不但能實(shí)時(shí)檢測(cè)出返情牛，針對(duì)妊娠和返情牛及時(shí)采取必要的差異化繁殖管理措施，提高繁殖效率，而且還能減少因?yàn)槭謩?dòng)檢測(cè)等所需的人力、試劑等需求，大幅降低檢測(cè)成本，在將來(lái)產(chǎn)業(yè)工人不足、人工成本越來(lái)越高的發(fā)展趨勢(shì)下，自動(dòng)化妊娠診斷對(duì)促進(jìn)奶牛養(yǎng)殖業(yè)向標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖方向發(fā)展具有重要意義，這也為奶牛養(yǎng)殖指明了發(fā)展方向。

為給配種奶牛返情監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)提供理論依據(jù)，本研究采用自行研發(fā)的發(fā)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)配后奶牛返情活動(dòng)量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析。研究發(fā)現(xiàn)，母牛返情活動(dòng)量和持續(xù)時(shí)間均低于李藍(lán)祁等［11］報(bào)道的荷斯坦母牛發(fā)情活動(dòng)量增加幅度及持續(xù)時(shí)間，表明配種牛返情行為與發(fā)情牛存在一定差異，可能是由于配后奶牛體內(nèi)激素水平不同于發(fā)情牛［12］。本研究中返情牛返情持續(xù)時(shí)間低于日本黑牛的發(fā)情期發(fā)情持續(xù)時(shí)間［13］。除了返情行為不同于發(fā)情行為外，奶牛每天產(chǎn)奶消耗了一定的體能，并通過(guò)長(zhǎng)期選擇可能使其形成了不同于肉牛品種的行為習(xí)慣。再者隨妊娠時(shí)間的延長(zhǎng)，返情期活動(dòng)量、活動(dòng)量升高倍數(shù)和返情持續(xù)時(shí)間整體呈下降趨勢(shì)，推測(cè)隨著妊娠期的推移，奶牛受到孕激素的影響時(shí)間較長(zhǎng)，在孕激素的主導(dǎo)下返情行為受到了抑制。所以進(jìn)行返情監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)返情母牛的活動(dòng)量變化規(guī)律制定相關(guān)參數(shù)，以求得到更高的檢出率。

同時(shí)本研究顯示，配后第一情期返情比例最高，達(dá)到了49.01%；而隨妊娠時(shí)間后移，母牛返情比例逐漸減少，推測(cè)可能是著床期胚胎要經(jīng)歷復(fù)雜的母胎對(duì)話，并逐漸完成胚胎的子宮著床，在著床期間，影響母牛、胚胎任何一方的因素都可能影響到胚胎附植，但胚胎附植后胚胎和子宮的關(guān)系逐漸協(xié)調(diào)一致，妊娠逐漸穩(wěn)定下來(lái)，這也在前人的研究中得到了證實(shí)［14］。正是這一精細(xì)過(guò)程，往往使配種在早期有較高的返情比例，這也提示我們，配后初期是管理的重點(diǎn)，此時(shí)加強(qiáng)飼養(yǎng)管理可提高母牛受胎率［15］?？傊?，導(dǎo)致配后母牛返情的原因是多方面的，檢測(cè)方法可能也是多種多樣的，然而這一切都應(yīng)基于對(duì)奶牛妊娠期生理規(guī)律的深入研究，這些研究也將有助于更高配妊效率的實(shí)現(xiàn)。

本研究表明，自動(dòng)化妊娠診斷可以在母牛配種后適時(shí)檢出返情牛，減少人力、物力的投入，并使奶牛養(yǎng)殖實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，提升奶牛場(chǎng)繁殖效率，促進(jìn)節(jié)本增效。