北京地區(qū)泌乳母牛活動量的群體規(guī)律及其影響因素分析

楊明路，張海亮，安 濤，竹 磊，張 帆，黃錫霞，郭 剛，王雅春*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193；3.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京 100029）

近年來，奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；讲粩嗵岣?，各類監(jiān)測設(shè)備廣泛應(yīng)用，這為利用奶牛個體行為記錄提升牧場管理水平提供新的可能。成年奶牛一天中可發(fā)生反芻、躺臥、采食、呼吸和活動等行為。其中，奶牛的活動量是一類重要的行為數(shù)據(jù)，通常使用計步器和項圈等自動化設(shè)備進行監(jiān)測。本研究中，實驗?zāi)翀鍪褂玫捻椚κ抢眉铀俣扔嬘涗浤膛５娜炕顒樱⒏鶕?jù)程序判斷奶牛不同的行為狀態(tài)從而獲得奶牛的個體活動量記錄[1]。利用活動量記錄對奶牛進行發(fā)情揭發(fā)和蹄病監(jiān)測，可以大幅提高牧場的工作效率和管理精度。在奶牛養(yǎng)殖中，發(fā)情揭發(fā)和適時配種是牧場繁殖的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的發(fā)情檢測主要依靠人工觀察，費時費力且檢出率低[2]。奶牛蹄病是影響奶牛健康的常見問題，通過人工觀察進行蹄病揭發(fā)通常具有滯后性。因此，個體活動量記錄在規(guī)?；翀龅娜粘９芾碇锌梢园l(fā)揮重要作用。奶?；顒恿渴墉h(huán)境溫濕度影響較大，如夏季熱應(yīng)激會使奶?；顒恿吭黾?，另外還受到奶牛體況、胎次和飼養(yǎng)管理條件等因素影響[3]。研究奶?；顒恿靠梢粤私饽膛Ｔ诓煌h(huán)境條件下的活動規(guī)律，可為利用個體活動量記錄更好地開展奶牛疾病、發(fā)情、產(chǎn)犢和應(yīng)激管理等提供理論依據(jù)[1,4-6]，最終提高牧場的生產(chǎn)效率。

目前，國內(nèi)很多規(guī)模化牧場已經(jīng)廣泛使用項圈和計步器系統(tǒng)對奶?；顒恿窟M行監(jiān)測，但對個體活動量記錄的挖掘十分有限。有少量研究報道了奶牛在發(fā)情期活動量的變化及其與陰道黏液電阻值、陰道溫度、產(chǎn)奶量、擠奶效率和牛奶電導(dǎo)率等之間的關(guān)系[7-9]。但上述研究對奶?；顒恿抗逃械囊?guī)律研究較少，對牛只活動量監(jiān)測的階段存在局限性，對泌乳階段、體況和溫濕度環(huán)境等因素對活動量影響的研究較少。因此，本研究對北京地區(qū)某規(guī)?；翀雒谌榕５幕顒恿坑涗涍M行監(jiān)測，旨在深入分析奶?；顒恿康淖兓?guī)律和影響因素，為利用活動量對牛群進行精細化管理和建模分析奶牛活動量性狀提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗群體 本研究于2015 年5 月—2018 年6 月收集了北京地區(qū)某規(guī)?；翀?16 頭荷斯坦泌乳母牛的活動量、體況評分（Body Condition Score，BCS）及環(huán)境溫濕度。實驗?zāi)翀鰹榘腴_放式牛舍，夏季時采食道與待擠區(qū)使用噴淋和風(fēng)扇進行降溫。實驗牛群每日擠奶3 次，分別于07:00—10:00、14:00—17:00 和21:00—24:00 完成。不同泌乳牛舍的飼養(yǎng)管理方式基本相同，均為擠奶前30 min 投料，自由采食和飲水。

1.2 數(shù)據(jù)測定

1.2.1 活動量測定 本實驗利用HR-LD 和HR-LDn 2 種類型項圈（SCR，以色列）對916 頭4 胎以下奶牛的活動量（au）進行連續(xù)監(jiān)測[10]，其中HR-LD 項圈利用加速計識別，HR-LDn 項圈利用三軸MEMS（微機電系技術(shù)）加速度計識別，每頭實驗牛每個泌乳期內(nèi)只使用1種項圈進行監(jiān)測。其中，701 頭奶牛從產(chǎn)犢后開始佩戴項圈連續(xù)監(jiān)測至本泌乳期結(jié)束或淘汰，74 頭奶牛從產(chǎn)前40 d 開始佩戴項圈連續(xù)監(jiān)測至本泌乳期結(jié)束或淘汰。

實驗牛的活動量原始數(shù)據(jù)包括原始活動量（2 h 記錄1 次）和日活動量（24 h 記錄1 次），即每頭母牛每天共有12 條原始活動量記錄和1 條日活動量記錄。實驗期間，定期對實驗牛的原始活動量和日活動量記錄進行備份和收集。

1.2.2 BCS 實驗?zāi)翀雒吭掠赡翀龉ぷ魅藛T評價泌乳牛和干奶牛的BCS[11-12]，評分標(biāo)準(zhǔn)為5 分制，1 分表示極度消瘦，5 分表示極度肥胖，最小評分單位為0.25 分。本研究中，匹配距奶牛日活動量監(jiān)測日期最近的BCS記錄，以分析BCS 對母牛活動量的影響。

1.2.3 環(huán)境溫濕度測定 利用自動溫濕度記錄儀（艾普瑞公司）記錄實驗?zāi)翀龅沫h(huán)境溫度和濕度。實驗期間，將溫濕度記錄儀懸掛于牛舍中央距地面1.5 m 處，記錄頻率為30 min/次，并根據(jù)以下公式計算環(huán)境溫濕度指數(shù)（Temperature and Humidity Index,THI）：

式中，AT 和RH 分別為環(huán)境溫度和相對濕度。分析THI 對原始活動量和日活動量的影響時，分別使用原始活動量和日活動量所對應(yīng)2 h 內(nèi)、24 h 內(nèi)的THI 均值。

1.3 數(shù)據(jù)整理 對原始活動量和日活動量記錄進行質(zhì)控時，分別剔除原始活動量和日活動量“平均值±3 倍標(biāo)準(zhǔn)差”之外的記錄；剔除原始活動量缺失和日活動量不完整（一天中某一時段原始活動量缺失）的記錄；根據(jù)活動量監(jiān)測日期和產(chǎn)犢日期計算實驗?zāi)概５拿谌樘鞌?shù)，僅保留泌乳天數(shù)處于產(chǎn)前40 d（-40 d）至產(chǎn)后305 d 的記錄，最終獲得916 頭實驗牛的2 037 031 條原始活動量和172 428 條日活動量記錄。

本研究中，由于3 胎以上的實驗牛較少，將胎次劃分為3 個水平，分別為1 胎、2 胎、3 胎及以上；將泌乳階段劃分為6 個水平，分別為干奶前期（-40 d～-22 d）、圍產(chǎn)前期（-21 d～0 d）、圍產(chǎn)后期（0 d～21 d）、泌乳初期（22 d～100 d）、泌乳中期（101 d～200 d）和泌乳后期（≥201 d）；將測定季節(jié)劃分為4 個水平，分別為春季（3—5 月）、夏季（6—8 月）、秋季（9—11 月）和冬季（12 月至次年2 月）[14]；根據(jù)實驗牛群的BCS分布情況，將BCS 劃分為7 個水平，分別為≤2.25 分、2.5 分、2.75 分、3 分、3.25 分、3.5 分、≥3.75 分；將THI 劃分為9 個水平[15-17]，分別為THI＞25、25≤THI＜38、38≤THI＜58、58≤THI＜63、63≤THI ＜68、68≤THI＜72、72≤THI＜76、76≤THI＜80 和THI＞80。

1.4 統(tǒng)計分析 使用SAS 9.4 軟件的Mixed 過程分析泌乳階段、胎次、測定年份、測定季節(jié)、項圈類型、BCS和個體隨機效應(yīng)對日活動量的影響，采用Bonferroni t檢驗進行多重比較，以P＜0.01 為差異極顯著，模型如下：

式中，Yijklmnop為日活動量，μ為總體均值，lactationi為泌乳階段，parityj為胎次，yeark為測定年份，seasonl為測定季節(jié)，BCSm為體況評分，typen為項圈類型，IDo為個體隨機效應(yīng)，eijklmnop為隨機殘差。

2 結(jié)果

2.1 描述性統(tǒng)計 如表1 所示，本研究中，泌乳母牛原始活動量的均值為47.29 au/2h，變異系數(shù)為33.90%；日活動量均值為573.35 au/d，變異系數(shù)為23.42%，日活動量為原始活動量的12 倍。

表1 北京地區(qū)泌乳母?；顒恿棵枋鲂越y(tǒng)計

2.2 原始活動量的變化規(guī)律 本研究中，奶牛的活動量在06:00—08:00 和12:00—14:00 有明顯的升高趨勢；22:00 后逐漸下降，00:00—06:00 是奶牛一日內(nèi)活動量最低的時段。一日內(nèi)，奶?；顒恿吭?4:00 時達到最低，為35.63 au/2h；在14:00 時達到最高，為57.36 au/2h。

不同胎次的奶牛，其原始活動量在一日內(nèi)的變化規(guī)律如圖1 所示。不同胎次的奶牛之間，1 胎奶牛的原始活動量最高，為48.62 au/2h；3 胎及以上的奶牛原始活動量最低，為42.72 au/2h。在一日內(nèi)各時段中，1 胎和2 胎奶牛各時段的活動量均高于3 胎及以上奶牛；在06:00—08:00、12:00—14:00 和18:00—20:00 3 個時段中，不同胎次奶牛的活動量差異較大；在20:00—04:00、08:00—12:00 和14:00—16:00 3 個時段中，1胎與2 胎奶牛的活動量相近。

圖1 不同胎次泌乳母牛原始活動量在一日內(nèi)的變化規(guī)律

不同季節(jié)奶牛原始活動量在一日內(nèi)的變化規(guī)律如圖2 所示。不同季節(jié)之間，奶牛在冬季各時段的活動量均低于其他3 個季節(jié)；與春、冬季相比，奶牛在夏季各時段的原始活動量更高；奶牛在秋季一日內(nèi)各時段的活動量變化幅度更大。在夜間時段（18:00—次日06:00），奶牛在夏季的活動量總體上高于其他季節(jié)；除16:00—18:00 時段外，在白天時段（06:00—18:00），奶牛在夏、秋季的活動量比較接近，且高于冬、春季節(jié)。

圖2 不同季節(jié)泌乳母牛原始活動量在一日內(nèi)的變化規(guī)律

泌乳牛原始活動量隨THI 的變化規(guī)律如圖3 所示，奶牛的原始活動量隨THI 的升高呈逐漸升高的趨勢，THI＜25 時，原始活動量最低，為36.41 au/2h；THI≥80 時，原始活動量最高，為56.87 au/2h，二者相差20.46 au/2h。

圖3 北京地區(qū)泌乳母牛原始活動量隨THI 的變化規(guī)律

2.3 各因素對日活動量的影響 利用線性混合模型分析發(fā)現(xiàn)（表2），胎次、測定季節(jié)、泌乳階段、BCS、測定年份和項圈類型對日活動量均有極顯著影響。

表2 各因素對泌乳母牛日活動量的影響 au/d

由表2 可知，不同胎次的奶牛之間，1 胎奶牛的日活動量最高，2 胎最低，二者相差22.16 au/d，不同胎次之間均存在極顯著差異。不同季節(jié)之間，奶牛在夏季的日活動量最高，在冬季最低，二者相差111.17 au/d；除秋季和春季之間無顯著差異外，其他季節(jié)兩兩之間均存在極顯著差異。不同BCS 之間，除BCS≤2 分的奶牛之外，奶牛的日活動量隨BCS 的增加而逐漸減小，BCS≥ 3.75 時最低，為517.58 au/d，BCS 為2.5 時最高，為561.26 au/d，二者相差43.68 au/d；此外，除BCS≤2 分的奶牛與3.25 分、3.5 分和3.75 分的奶牛之間無顯著差異外，其他各組兩兩之間均存在極顯著差異。各泌乳階段中，日活動量隨泌乳天數(shù)的增加總體呈逐漸下降的趨勢，圍產(chǎn)后期最高，為571.17 au/d，泌乳后期最低，為497.19 au/d；干奶前期日活動量較圍產(chǎn)期增加了63.01 au/d，增幅最大，為12.4%。不同項圈類型之間，HR-LD 項圈和HR-LDn 項圈所監(jiān)測的奶牛日活動量相差51.49 au/d。

3 討 論

本研究中，北京地區(qū)泌乳母牛的原始活動量為47.29 au/2h，日活動量為573.35 au/d。Reith 等[18]在德國荷斯坦牛和西門塔爾牛中發(fā)現(xiàn)，奶牛的原始活動量為31.4～35.2 au/2h，低于本研究的結(jié)果，這可能是不同研究中活動量的測定階段和牛群飼養(yǎng)管理不同造成。例如，本研究監(jiān)測了奶牛在整個泌乳期的活動量，實驗牛群每天飼喂和擠奶3 次；而Reith 等[18]僅監(jiān)測了奶牛產(chǎn)犢至懷孕階段的活動量，該實驗牛群每天飼喂2 次并通過擠奶機器人進行擠奶。鄢新義等[3]發(fā)現(xiàn)飼養(yǎng)于半開放式牛舍的北京荷斯坦泌乳母牛日活動量均值為525.1 au/d，略低于本研究結(jié)果。

在一日內(nèi)的不同時段，奶牛的活動量存在較大差異。研究表明，奶牛在日間的活動量平均高出夜間20%以上[7,19]。本研究中，奶牛在日間活動量較夜間活動量高出22.9%，與上述研究基本一致。奶牛在夜間的活動量相對較低，于04:00—06:00 間達到最低值[3]。本研究中，奶牛在02:00—04:00 活動量達到最低，與上述研究結(jié)果相近。奶牛在一日內(nèi)的活動量峰值與飼喂和擠奶發(fā)生的時間有關(guān)，飼喂后1 h 左右，奶牛的活動量達到峰值[3]。如Heinicke 等[16]研究發(fā)現(xiàn)在每日擠奶2 次的牛群中，原始活動量分別在08:00—10:00 和16:00—18:00 出現(xiàn)2 個峰值；L?vendahl 等[20]發(fā)現(xiàn)，在每日擠奶3 次的牛群中，原始活動量會出現(xiàn)3 個峰值。本研究中，奶牛在06:00—08:00、12:00—14:00 和18:00—20:00時段的原始活動量有明顯的升高趨勢，這些時段內(nèi)牧場進行投料和擠奶等日常工作?？傮w上，受牧場生產(chǎn)管理活動的影響，奶牛在白天的活動量高于夜間，活動量在白天的變異幅度也更大，在夜間的活動量更能反映出奶牛自身差異造成的活動量變異。

研究表明，奶牛的活動量受季節(jié)因素影響較大[3]。當(dāng)環(huán)境溫度增加時，奶?；顒痈宇l繁[3]；本研究發(fā)現(xiàn)測定季節(jié)對日活動量有極顯著影響，這與胡仁超[7]和鄢新義等[3]報道的結(jié)果相似。在夏季環(huán)境THI 大于68時，奶牛會遭受嚴重的熱應(yīng)激；此時，奶牛的站立和行走行為會明顯增多[20]，奶牛的活動量增加[21]。奶牛的日活動量隨THI 增加而增加，并且每日內(nèi)熱應(yīng)激的持續(xù)時間越長，這種相關(guān)關(guān)系就越強[17]。在寒冷天氣下，隨著溫度下降，奶牛的活動量減少[7]。北京地區(qū)的冬季12 月、1 月和2 月，奶牛會出現(xiàn)冷應(yīng)激[22]，遭遇冷應(yīng)激時奶牛活動量會減少，與上述研究的發(fā)現(xiàn)相同[7,22]。

本研究結(jié)果顯示，胎次對奶牛日活動量有極顯著影響，這與胡仁超[7]、孫保貴[23]和鄢新義等[3]的研究結(jié)果相似。Reith 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在非發(fā)情期，奶牛的原始活動量隨胎次的增加而減少，1 胎奶牛與4 胎及以上奶牛的原始活動量相差6.1 au/2h。本研究中，1 胎奶牛原始活動量為48.62 au/2h，3 胎及以上奶牛為42.72 au/2h，相差5.9 au/2h，與上述研究基本一致。研究表明，隨泌乳天數(shù)的增加，奶牛的日活動量有減少趨勢，1 胎和2 胎奶牛在產(chǎn)后0～100 d 的活動量最高[7]，這與本研究結(jié)果一致。本研究中，奶牛在圍產(chǎn)后期的日活動量最高，在干奶前期的日活動量較低，干奶牛無需擠奶，躺臥時間長，活動量也相應(yīng)更低；隨著泌乳天數(shù)的延長，奶牛逐漸進入妊娠后期，胎兒和子宮的體積快速增大，這也可能對母?；顒釉斐梢欢ㄓ绊慬24]。本研究首次發(fā)現(xiàn)奶牛的BCS 對日活動量有極顯著影響，除BCS 極低的奶牛之外，奶牛的日活動量總體上隨BCS 的增加而逐漸降低。這可能是由于牛群中較瘦的牛比較胖的牛有更大的干物質(zhì)采食量，花在覓食等相關(guān)活動上時間較多[25]。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，不同類型（版本）的項圈所監(jiān)測奶?；顒恿看嬖诓町悾瑸樾Ｕ椚︻愋偷挠绊?，本研究在分析模型中添加了項圈類型效應(yīng)。綜上，奶牛的活動量對包括胎次、泌乳階段和BCS 等在內(nèi)的生理因素表現(xiàn)敏感。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果顯示，北京地區(qū)中國荷斯坦牛的原始活動量為47.29 au/2h，日活動量為573.35 au/d。在一日內(nèi)的不同時段，泌乳母牛的活動量變化規(guī)律不同，活動量的變化規(guī)律受牧場生產(chǎn)管理制度的影響較大，夜間時段的活動量記錄更能反映出奶牛自身因素造成的活動量變異。胎次、泌乳階段、體況評分、測定季節(jié)、測定年份和項圈類型等均對日活動量有極顯著影響，活動量對環(huán)境因素和奶牛生理因素的變化表現(xiàn)敏感。本研究結(jié)果為利用連續(xù)自動化測定的活動量記錄探究奶牛的行為規(guī)律及精細化管理牛群提供了理論基礎(chǔ)。