基于Meta分析的母羊泌乳模型構(gòu)建及泌乳性能預(yù)測(cè)

李金輝 陳佳欣 王里彥 楊彩虹 田星哲 田沛知 嚴(yán) 慧 劉月琴 紀(jì)守坤 張英杰

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，保定071000)

羊奶不僅營養(yǎng)豐富、吸收效率高，還具有一定的保健價(jià)值，正逐漸得到人們普遍認(rèn)可[1-2]。對(duì)于母羊，乳產(chǎn)量是泌乳期營養(yǎng)需求的重要參數(shù)；對(duì)于哺乳羔羊，充足的母乳是其正常發(fā)育、增強(qiáng)抵抗力和提高存活率的關(guān)鍵[3-4]。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)母羊的泌乳性能是進(jìn)行精準(zhǔn)化飼養(yǎng)管理，保證母羊泌乳性能和羔羊生長性能的關(guān)鍵措施。

母羊泌乳性能可以通過2種方式獲得：一是統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)母羊?qū)嶋H泌乳量，此方法對(duì)本品種母羊預(yù)測(cè)更精準(zhǔn)，但存在投入高、時(shí)效性差的缺點(diǎn)，因此難以在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用[5]；二是通過數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)母羊泌乳性能，現(xiàn)有模型主要有Wood模型、Wilmink模型、逆多項(xiàng)模型、Ali-Schaeffer模型等[6]，其中Wood模型擬合效果好、可解釋度強(qiáng)，因此在羊泌乳性能預(yù)測(cè)中應(yīng)用最多。Wood模型可表述為：y=atbe(-ct)，其中參數(shù)a表示母羊在產(chǎn)羔后第1天的泌乳量，參數(shù)b表示泌乳高峰出現(xiàn)前泌乳曲線的上升速率，參數(shù)c表示泌乳高峰出現(xiàn)后泌乳曲線的下降速率[7]。采用Wood模型擬合泌乳曲線預(yù)測(cè)牛、羊泌乳性能得到了廣泛認(rèn)可，已成為泌乳量估測(cè)的重要手段[8]，但母羊泌乳量受遺傳、環(huán)境、年齡、品種、胎次、擠奶方式、產(chǎn)羔數(shù)、生理狀態(tài)等因素的影響[9]，其中品種是影響母羊泌乳性能的最主要因素[10]。由于山羊和綿羊品種繁多，不同研究間所獲得泌乳參數(shù)差異較大，人們對(duì)母羊泌乳性能的總體規(guī)律性以及不同類型母羊的泌乳性能了解有限。

Meta分析是一種對(duì)前人文獻(xiàn)數(shù)據(jù)匯總再分析的方法，具有樣本量大、規(guī)律性強(qiáng)、可信度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前常見的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法，在畜牧學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[11-12]。本研究檢索了國內(nèi)外發(fā)表的關(guān)于母羊泌乳曲線Wood模型分析的相關(guān)文獻(xiàn)，從所查閱的文獻(xiàn)中提取有關(guān)泌乳曲線Wood模型參數(shù)a、b、c的數(shù)值進(jìn)行Meta分析，探究各類型母羊泌乳的總體規(guī)律，以期為泌乳母羊的飼養(yǎng)與管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索

使用計(jì)算機(jī)檢索以及手工檢索，分別以表1中的9個(gè)檢索策略作為題名、主題或者關(guān)鍵詞，分別在Web of Science、PubMed、維普中文期刊、CNKI、萬方等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，檢索時(shí)間區(qū)間為1980年1月至2021年5月。搜集不同品種類型母羊的Wood模型參數(shù)。

表1 文獻(xiàn)檢索策略

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

本研究納入標(biāo)準(zhǔn)為：1)采用Wood模型研究母羊泌乳曲線的試驗(yàn)；2)明確了羊的品種和試驗(yàn)處理方式；3)主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包含泌乳曲線分析中Wood模型參數(shù)a、b、c及其標(biāo)準(zhǔn)差(SD)或者標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)以及有效例數(shù)。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

本研究排除標(biāo)準(zhǔn)為：1)沒有明確母羊品種的文章；2)沒有明確指出有效例數(shù)的文章；3)母羊患有疾病且明顯影響泌乳的文章；4)非試驗(yàn)分析得出，屬于綜述類的文章；5)采用非Wood模型的文章。

1.4 文獻(xiàn)篩選

首先閱讀論文題目和摘要，排除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)，對(duì)于符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)進(jìn)行全文閱讀，排除數(shù)據(jù)不全、采用非Wood模型和重復(fù)檢索到的文獻(xiàn)。

1.5 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)提取

利用事先設(shè)計(jì)好的Excel表格進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息提取與整理。提取的信息包括發(fā)表時(shí)間，作者，Wood模型參數(shù)a、b、c數(shù)值及其SD或者SE，品種，試驗(yàn)動(dòng)物重復(fù)數(shù)(n)以及其他影響因素(胎次、產(chǎn)羔數(shù)、羔羊性別、羔羊初生重、產(chǎn)羔月份與季節(jié)、母羊年齡、營養(yǎng)狀況等)。采用SE進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析，對(duì)于沒有SE的文獻(xiàn)使用公式SE=SD/sqrt(n)進(jìn)行SD和SE的轉(zhuǎn)換。

1.6 產(chǎn)出指標(biāo)

母羊Wood模型參數(shù)a、b、c數(shù)值為本次Meta分析關(guān)注的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。影響因素為母羊品種，由于相同品種母羊Wood模型相關(guān)文獻(xiàn)較少，難以滿足Meta分析要求，因此本研究將母羊分為山羊和綿羊、乳用山羊和非乳用山羊、乳用綿羊和非乳用綿羊。

1.7 泌乳參數(shù)

基于Wood模型的母羊泌乳曲線方程[7]：

y=atbe(-ct)。

式中：y表示泌乳母羊產(chǎn)羔后第t天的泌乳量；t表示泌乳母羊產(chǎn)羔后的泌乳天數(shù)；a、b、c為常數(shù)項(xiàng)；e為自然數(shù)(2.718 3)。

通過Wood模型獲得泌乳峰值時(shí)間Dmax、峰值泌乳量Ymax以及泌乳持續(xù)力P，預(yù)測(cè)方程分別為：

Dmax=b/c；
Ymax=a(b/c)be-b；
P=-(b+1)lnc。

1.8 Meta分析

利用R-4.0.0軟件進(jìn)行方差倒數(shù)Meta分析，采用加權(quán)合并效應(yīng)量方法計(jì)算其合并后的點(diǎn)估計(jì)值及95%可信區(qū)間。利用I2和P值來對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性進(jìn)行判斷：當(dāng)I2<50%，P>0.10時(shí)，認(rèn)為無異質(zhì)性，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析；當(dāng)I2>50%，P<0.10時(shí)，則認(rèn)為存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性，采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析[13]。本研究納入文獻(xiàn)大多數(shù)存在異質(zhì)性，因此采用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)值以95%置信區(qū)間(95%CI)表示，P<0.05認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。使用Egger檢驗(yàn)進(jìn)行文獻(xiàn)發(fā)表偏倚評(píng)估，P<0.10認(rèn)為存在發(fā)表偏倚。采用單項(xiàng)文獻(xiàn)逐項(xiàng)剔除方法進(jìn)行敏感性分析，若剔除單項(xiàng)文獻(xiàn)后合并效應(yīng)值變化小于5%，則認(rèn)為敏感性低，合并效應(yīng)值具有穩(wěn)健性。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)檢索結(jié)果

本研究共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)153篇，進(jìn)行初篩(閱讀文獻(xiàn)題目和摘要)后，篩除不符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)98篇，余下55篇；對(duì)剩余的文獻(xiàn)進(jìn)行全文通讀復(fù)篩，進(jìn)一步排除不符合要求的文獻(xiàn)33篇，最終獲得符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)22篇，其中中文文獻(xiàn)9篇，英文文獻(xiàn)13篇。納入文獻(xiàn)的基本信息見表2。

表2 納入文獻(xiàn)的基本信息

2.2 山羊和綿羊Wood模型Meta分析

本研究納入山羊的文獻(xiàn)14篇，數(shù)據(jù)81條，綿羊的文獻(xiàn)8篇，數(shù)據(jù)17條，Meta分析結(jié)果見表3。結(jié)果表明，山羊各研究間的Wood模型參數(shù)a、b均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性(I2>50%，P<0.10)，參數(shù)c無異質(zhì)性(I2<50%，P<0.10)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型合并效應(yīng)值，獲得山羊的泌乳模型為y=0.943 8t0.359 9e(-0.008 5t)。綿羊各研究間的Wood模型參數(shù)a、b、c均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性(I2>50%，P<0.10)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型合并效應(yīng)值，獲得綿羊的泌乳模型為y=0.677 2t0.349 4e(-0.014 0t)。Egger檢驗(yàn)表明，山羊a、b、c值和綿羊b值存在發(fā)表偏倚(P<0.10)，綿羊a、c值無發(fā)表偏倚(P>0.10)；敏感性分析表明，去除任一文獻(xiàn)后，合并效應(yīng)值變化小于5%，表明本結(jié)果具有穩(wěn)健性。

表3 山羊和綿羊Wood模型Meta分析結(jié)果

2.3 乳用山羊和非乳用山羊Wood模型Meta分析

本研究納入乳用山羊的文獻(xiàn)9篇，數(shù)據(jù)59條，非乳用山羊的文獻(xiàn)5篇，數(shù)據(jù)22條，Meta分析結(jié)果見表4。結(jié)果表明，乳用山羊各研究間的Wood模型參數(shù)a、b、c均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性(I2>50%，P<0.10)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型合并效應(yīng)值，獲得乳用山羊的泌乳模型為y=1.143 7t0.318 7e(-0.008 0t)。非乳用山羊各研究間的Wood模型參數(shù)a、b均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性(I2>50%，P<0.10)，參數(shù)c無異質(zhì)性(I2<50%，P>0.10)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型合并效應(yīng)值，獲得非乳用山羊的泌乳模型為y=0.419 0t0.468 1e(-0.011 8t)。Egger檢驗(yàn)表明，乳用山羊a、b、c值和非乳用山羊b、c值存在發(fā)表偏倚(P<0.10)，非乳用山羊a值無發(fā)表偏倚(P>0.10)；敏感性分析表明，去除任一文獻(xiàn)后，合并效應(yīng)值變化小于5%，表明本結(jié)果具有穩(wěn)健性。

表4 乳用山羊和非乳用山羊Wood模型Meta分析結(jié)果

2.4 乳用綿羊和非乳用綿羊Wood模型Meta分析

本研究共納入乳用綿羊的文獻(xiàn)4篇，數(shù)據(jù)8條，非乳用綿羊的文獻(xiàn)4篇，數(shù)據(jù)9條，Meta分析結(jié)果見表5。結(jié)果表明，乳用綿羊各研究間的Wood模型參數(shù)a、b、c均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性(I2>50%，P<0.10)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型合并效應(yīng)值，獲得乳用綿羊的泌乳模型為y=0.796 8t0.256 2e(-0.009 0t)。非乳用綿羊各研究間的Wood模型參數(shù)a、b、c存在統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性(I2>50%，P<0.10)，采用隨機(jī)效應(yīng)模型合并效應(yīng)值，獲得非乳用綿羊的泌乳模型為y=0.570 0t0.441 0e(-0.026 0t)。Egger檢驗(yàn)表明，非乳用綿羊b值存在發(fā)表偏倚(P<0.10)，乳用綿羊a、b、c值和非乳用綿羊a、c值無發(fā)表偏倚(P>0.10)；敏感性分析表明，去除任一文獻(xiàn)后，合并效應(yīng)值變化小于5%，表明本結(jié)果具有穩(wěn)健性。

表5 乳用綿羊和非乳用綿羊Wood模型Meta分析結(jié)果

2.5 不同類型母羊泌乳曲線及泌乳參數(shù)

采用Wood模型對(duì)山羊和綿羊、乳用山羊和非乳用山羊、乳用綿羊和非乳用綿羊的泌乳曲線進(jìn)行擬合(圖1)，結(jié)果顯示，山羊、綿羊、乳用山羊、非乳用山羊、乳用綿羊和非乳用綿羊初乳產(chǎn)量(產(chǎn)后第1天泌乳量)分別為0.94、0.67、1.13、0.41、0.79和0.55 kg，泌乳峰值時(shí)間分別在泌乳期第42.34天、第25.00天、第39.84天、第39.67天、第28.47天和第16.96天，峰值泌乳量分別為2.54、1.47、2.69、1.47、1.45和1.28 kg，泌乳持續(xù)力分別為6.48、5.76、6.37、6.52、5.92和5.26。

a：山羊和綿羊泌乳曲線；b：乳用山羊和非乳用山羊泌乳曲線；c：乳用綿羊和非乳用綿羊泌乳曲線。

3 討 論

3.1 不同類型母羊泌乳參數(shù)

初乳指母羊產(chǎn)后前3 d分泌的母乳，生產(chǎn)上以母羊產(chǎn)后第1天的母乳最為關(guān)鍵，是新生羔羊獲得營養(yǎng)和免疫的主要途徑，保障新生羔羊初乳攝入量對(duì)羔羊哺乳期健康和生長性能具有決定性作用[14-15]。Alves等[16]研究表明，新生羔羊在產(chǎn)后24 h內(nèi)攝入至少30 g免疫球蛋白G(IgG)(約500 g初乳)才能保證被動(dòng)免疫的成功建立。本研究結(jié)果顯示山羊、綿羊、乳用山羊、非乳用山羊、乳用綿羊和非乳用綿羊初乳產(chǎn)量(產(chǎn)后第1天泌乳量)分別為0.94、0.67、1.13、0.41、0.79和0.55 kg。對(duì)于單羔，除了非乳用山羊外，其余類型母羊初乳量足夠新生羔羊成功建立被動(dòng)免疫；對(duì)于多羔，除乳用山羊外，各類型母羊初乳產(chǎn)量均不足。這一結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，即單羔羔羊被動(dòng)免疫成功率顯著高于雙羔和多羔羔羊[17-18]。因此，生產(chǎn)上母羊尤其是多羔母羊初乳產(chǎn)量和羔羊初乳采食量應(yīng)引起重視，以保障新生羔羊被動(dòng)免疫的成功建立。

泌乳峰值時(shí)間指母羊在整個(gè)泌乳期日泌乳量最高的時(shí)間，是衡量母羊泌乳性能的重要依據(jù)。泌乳峰值時(shí)間不僅與泌乳曲線上升和下降速率有關(guān)，還在一定程度上反映泌乳潛力的高低[19]。母羊泌乳峰值時(shí)間到來之前，泌乳量持續(xù)上升可滿足羔羊隨體重增加而增加的營養(yǎng)需要；泌乳峰值時(shí)間過后泌乳量減少，僅依賴母乳不能滿足羔羊生長發(fā)育的需求，羔羊營養(yǎng)需求從依賴母乳過渡到飼糧。本研究結(jié)果顯示山羊、綿羊、乳用山羊、非乳用山羊、乳用綿羊和非乳用綿羊泌乳峰值時(shí)間分別出現(xiàn)在泌乳期第42.34天、第25.00天、第39.84天、第39.67天、第28.47天和第16.96天。不同類型母羊泌乳峰值時(shí)間差別較大，因此需要針對(duì)不同類型母羊制定合理補(bǔ)飼時(shí)間，保障羔羊營養(yǎng)需求并降低斷奶應(yīng)激[20]。

峰值泌乳量指母羊到達(dá)泌乳峰值時(shí)間的泌乳量，反映母羊泌乳潛力的高低；泌乳持續(xù)力指泌乳峰值時(shí)間過后母羊泌乳量下降的緩急程度，反映母羊持續(xù)泌乳能力的強(qiáng)弱，兩者均與總泌乳量相關(guān)[21]。品種、產(chǎn)羔數(shù)、胎次等因素均會(huì)影響峰值泌乳量和泌乳持續(xù)力。Elvira等[22]研究了Toggenbourg山羊和Anglo-Nubian山羊的泌乳性能，結(jié)果顯示Toggenbourg山羊的泌乳持續(xù)力更強(qiáng)；Rojo-Rubio等[23]研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)雙羔母羊比產(chǎn)單羔母羊泌乳峰值時(shí)間更早，峰值泌乳量和總泌乳量更高；Carnicella等[24]研究指出，母羊第3、4胎次比第1、2胎次峰值泌乳量和總泌乳量更高；劉長海[25]研究表明，品種是影響母羊峰值泌乳量和泌乳持續(xù)力的主要因素。本研究結(jié)果顯示山羊、綿羊、乳用山羊、非乳用山羊、乳用綿羊和非乳用綿羊峰值泌乳量分別為2.54、1.47、2.69、1.47、1.45和1.28 kg，泌乳持續(xù)力分別為6.48、5.76、6.37、6.52、5.92和5.26。不同類型羊泌乳能力差異較大，總體表現(xiàn)為綿羊泌乳能力低于山羊，非乳用羊泌乳能力低于乳用羊。本研究結(jié)果提示，需要針對(duì)不同類型母羊的泌乳性能為母羊搭配平衡營養(yǎng)，為羔羊提供合理代乳粉補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)母羊和羔羊精準(zhǔn)飼養(yǎng)。

3.2 異質(zhì)性分析

本研究通過異質(zhì)性分析表明山羊和非乳用山羊a、b值存在異質(zhì)性，其異質(zhì)性主要來自Montaldo等[26]的研究，由于Montaldo等[26]的研究包括基因、季節(jié)和年齡等多種影響因素，這些因素均會(huì)對(duì)泌乳參數(shù)產(chǎn)生影響，可能是該研究異質(zhì)性較大的主要原因；綿羊和乳用綿羊a、b、c值的異質(zhì)性主要來自Portolano等[27]的文獻(xiàn)，Portolano等[27]研究的Comisana綿羊是著名的乳用品種，其泌乳性能甚至與乳用山羊相當(dāng)，使得a、b、c值與Meta分析結(jié)果差別較大；乳用山羊a、b、c值的異質(zhì)性主要來自Shaat[28]的文獻(xiàn)，Shaat[28]選擇在產(chǎn)后第2周開始測(cè)量Zaraibi山羊的泌乳量，由于時(shí)間間隔太長導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與其他研究差異較大，可能是造成數(shù)據(jù)異質(zhì)性的主要原因；非乳用綿羊a、b、c值的異質(zhì)性主要來自張力等[29]的文獻(xiàn)，與大部分研究采用直接測(cè)定母羊泌乳量不同，張力等[29]通過羔羊哺乳前后體重差法研究湖羊泌乳量，這種方法學(xué)差異可能是導(dǎo)致其泌乳量測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)異質(zhì)性的原因。為降低異質(zhì)性的影響，本研究對(duì)山羊和綿羊分別根據(jù)乳用和非乳用群體進(jìn)行了亞組分析，有效降低了組內(nèi)異質(zhì)性，但由于目前采用Wood模型擬合母羊泌乳性能的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較少，難以進(jìn)一步進(jìn)行亞組分析將異質(zhì)性去除，隨今后采用Wood模型預(yù)測(cè)母羊泌乳性能文獻(xiàn)數(shù)量的增多，可通過不斷擴(kuò)大數(shù)據(jù)量來提高本研究Meta分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3 研究局限性

前人研究表明，品種、遺傳、泌乳期、飼養(yǎng)管理、季節(jié)、營養(yǎng)水平、胎次以及環(huán)境等因素均會(huì)對(duì)母羊的泌乳性能產(chǎn)生影響，因此會(huì)一定程度改變泌乳模型參數(shù)[28,30]。目前對(duì)于相同品種、胎次、季節(jié)等因素條件下泌乳模型的研究相對(duì)較少，導(dǎo)致不同研究中泌乳模型參數(shù)差異較大，進(jìn)而造成了本研究數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)異質(zhì)性。本研究納入文獻(xiàn)遵循嚴(yán)格的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)具有較高穩(wěn)健性，在預(yù)測(cè)不同類型母羊泌乳量時(shí)具有較高普適性，可為不同類型母羊的泌乳量預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)參數(shù)。

4 結(jié) 論

本研究通過方差倒數(shù)Meta分析，得到不同類型母羊泌乳量預(yù)測(cè)模型：山羊?yàn)閥=0.943 8t0.359 9e(-0.008 5t)，綿羊?yàn)閥=0.677 2t0.349 4e(-0.014 0t)，乳用山羊?yàn)閥=1.143 7t0.318 7e(-0.008 0t)，非乳用山羊?yàn)閥=0.419 0t0.468 1e(-0.011 8t)，乳用綿羊?yàn)閥=0.796 8t0.256 2e(-0.009 0t)，非乳用綿羊?yàn)閥=0.570 0t0.441 0e(-0.026 0t)，其中y為預(yù)測(cè)泌乳量(kg/d)；t為泌乳天數(shù)(d)，e為自然數(shù)(2.718 3)。本研究獲得的不同類型母羊的泌乳參數(shù)可為泌乳期母羊和哺乳期羔羊精準(zhǔn)飼養(yǎng)提供基礎(chǔ)參數(shù)。