2. 北京首农畜牧发展有限公司, 北京 100076;
3. 河北首农现代农业科技有限公司, 定州 073009
2. Beijing Sunlon Livestock Development Company Limited, Beijing 100076, China;
3. HeBei Shounong Modern Agricultural Technology Company Limited, Dingzhou 073009, China
体况评分(body condition score，BCS)是一种评估机体能量储备的主观测量系统[1-3]。尽管BCS是一个物理和视觉指标，但其足以准确地评估特定身体区域的皮下脂肪覆盖度[4]。研究发现，BCS可以作为指示牛群营养状况、产奶量、繁殖性能和动物福利的线索[3, 5-6]。目前对BCS与生产性能、乳成分之间的关系研究较多[7-8]，学者们普遍认为奶牛BCS过高对产奶量有不利影响[7, 9-10]，且两者关系是非线性的[11]。目前对于BCS与奶牛健康的研究结果不尽相同。Ruegg等[12]研究发现，产时BCS对跛行、乳房炎等疾病没有显著影响，而Roche等[3]则报道，产时BCS和产后BCS损失变化大对奶牛健康状况有显著影响。Hoedemaker等[13]研究发现，分娩时BCS较低的奶牛更容易发生跛行和子宫内膜炎。此外，胎盘滞留不下、临床乳腺炎、酮病和子宫炎与奶牛分娩和早期泌乳BCS息息相关[13-15]。众所周知，奶牛难产增加人工协助且减少牛场利润，但BCS和难产发生率之间的关系目前研究较少。肉牛产前BCS过高增加难产发生率[16]，此外，干奶期BCS(DBCS)损失过多的奶牛难产发生率也增加[5]，但Berry等[17]发现临产奶牛BCS与难产发生率无显著相关。到目前为止，虽有大量文献研究了BCS与产奶性能的关系，但鲜少关注整个泌乳期的产奶量变化，此外，对犊牛初生重及难产的研究相对较少。因此，本研究的目的是探讨DBCS与荷斯坦奶牛产犊性能、下一泌乳期产奶性能及疾病发生率间的关系，为DBCS在农场管理和生产中的应用提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计DBCS的评价由牛场2个受过专业训练的技术人员评定，这2名技术人员有4年BCS的评价经验，在此基础上，根据Edmonson等[1]所描述的方法，采用五分制评分法，即1为消瘦，5为肥胖，每个梯度增量为0.25，在奶牛干奶期(预产期前约8周)进行DBCS的测定。根据DBCS评分将奶牛分为5组，分别为BL组(DBCS≤3.00，n=52，胎次=2.5)、B3.25组(DBCS=3.25，n=115，胎次=2.8)、B3.50组(DBCS=3.50，n=371，胎次=2.5)、B3.75组(DBCS=3.75，n=224，胎次=2.7)、BH组(DBCS≥4.00，n=392，胎次=2.8)。
1.2 饲养管理本试验在河北首农现代农业科技有限公司开展，试验方案经中国农业科学院北京畜牧兽医研究所实验动物福利伦理委员会批准(批准号:IAS2018-7)。数据采集从2017年1月至2019年2月，共计1 154头荷斯坦奶牛的记录数据。试验中所有采集数据的奶牛均纳入南京丰顿科技有限公司开发的智能奶牛场管理系统进行统一管理。该系统基于计算机系统，通过该系统采集符合试验条件的奶牛的胎次、出生日期、DBCS评估时间、产奶量及后代等信息。
所有奶牛统一人工授精，精液来自同一品种及同一牛场(北京奶牛中心延庆基地)。所有奶牛统一饲喂全混合日粮(TMR)，且根据泌乳周期，将饲粮分为泌乳期饲粮、干奶前期饲粮、干奶后期饲粮及新产牛饲粮，不同泌乳周期饲喂不同TMR，每天提供3次饲粮，自由采食，且剩料量为5%~10%。奶牛采用散栏饲养，自由饮水。根据当地气候特点，将产犊季节划分为春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)、冬季(12~2月)。进入数据统计的奶牛每组的产犊季节是平衡的，且新生犊牛的公犊与母犊比例为1 : 1。
1.3 指标测定 1.3.1 奶牛产奶性能奶牛每天挤奶3次，每次挤奶时系统自动记录产奶量。奶牛个体305 d产奶量的校准系数参考中国奶牛协会制定的《北方荷斯坦奶牛305天校正产奶量系数》标准。分别在泌乳早期(泌乳天数：29.4、58.7和89.1 d)、泌乳中期(泌乳天数：119.5、149.8和180.2 d)和泌乳后期(泌乳天数：209.9、239.7和269.2 d)对试验牛采集9次奶样，以测定乳成分。乳样中添加防腐剂(bronopol tablet; D&F Control System Inc., 加拿大)，样品储存在4 ℃，使用乳成分分析仪(Foss MilkoScanTM Minor，Foss Food Technology Corp.，丹麦)对乳成分进行分析。为了保证数据的可靠性，本试验根据乳脂率(2%~7%)、乳蛋白率(2%~6%)和产奶量(2~70 kg/d)等指标对数据集进行筛选。
1.3.2 产犊性能和疾病发生奶牛的健康状况和小牛出生体重信息由接产员或兽医记录，犊牛出生后立即使用体重秤测量初生重，且以上所有的信息均录入奶牛智能管理系统中。根据分娩期间提供帮助的程度[18-19]，将难产分为5个等级：1分为顺产，不需要接产员干预；2分为需要人工干预，但不需使用接产器械；3分为需要大于2个人的干预；4分为需要接产器械将犊牛拉出，5分为剖宫产接生。本试验中进入难产数据统计的标准是：只要人工干预接产，即当难产分数大于等于2时，判定为该奶牛难产，其他均为奶牛顺产。临床乳腺炎的确诊标准是在牛奶中观察到有凝块或乳房发红、疼痛或炎症迹象[11]。当牛跛行或偏好使用某侧肢蹄时记录为跛行[13]。子宫炎的确诊是子宫异常增大，有恶臭、水状的红棕色液体到黏稠的、灰白色的脓性子宫分泌物，且在产后21 d内伴有或不伴有发热[20]。奶牛酮病(包括亚临床酮病和酮病)确诊参考Zhang等[21]的标准。胎盘滞留不下诊断标准为在分娩后24 h内胎盘未排出[22]。
1.4 数据统计分析所有试验数据均采用SAS 9.4统计软件进行分析。采用重复测量方差分析过程(repeated measures ANOVA)对乳成分进行分析。重复测量模型包含DBCS、泌乳期、DBCS与泌乳期的交互作用及奶牛个体的随机效应。305 d产奶量、犊牛初生重采用SAS 9.4中one-way ANOVA进行单因素方差分析。数据以最小平方平均值和标准误差方式呈现。对DBCS与产奶性能、DBCS与犊牛初生重、DBCS与妊娠期时长、犊牛初生重与妊娠期时长进行相关分析，获得Pearson相关系数(r)。卡方检验分析DBCS与难产、疾病发生率的关系。P < 0.05表示差异显著，0.05≤P < 0.10则表示有显著差异的趋势。
2 结果 2.1 DBCS对荷斯坦奶牛下一泌乳期产奶性能及乳成分的影响由表 1可知，随着DBCS的增加，305 d产奶量、乳脂产量和乳蛋白产量先增加后降低(P < 0.01)，并在B3.25组均达到高峰，而BH组则降至最低。乳脂率和乳蛋白率均随DBCS的升高而升高(P < 0.01)，且在BH组达到最高峰。DBCS与泌乳期对乳成分无显著交互影响(P＞0.05)。
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表 1 DBCS对荷斯坦奶牛下一泌乳期305 d产奶量及乳成分的影响 Table 1 Effects of DBCS on subsequent 305 days milk yield and milk composition in Holstein cows |
由表 2可知，DBCS与乳脂率(r=0.081，P < 0.01)、乳蛋白率(r=0.151，P < 0.01)呈极显著正相关，与305 d产奶量呈极显著负相关(r=-0.136，P < 0.01)。305 d产奶量与乳脂率(r=-0.039，P < 0.01)和乳蛋白率(r=-0.331，P < 0.01)呈极显著负相关。此外，乳脂率与乳蛋白率呈极显著正相关(r=0.246，P < 0.01)。
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表 2 DBCS与305 d产奶量及乳成分的皮尔逊相关性分析 Table 2 Pearson correlation coefficients between DBCS and 305 days milk yield and composition in Holstein cows |
如图 1所示，与B3.25、B3.50和B3.75组相比，BH组的犊牛初生重极显著降低(P < 0.01；图 1-A)，而BL组与其他组无显著差异(P>0.05)。DBCS与犊牛初生重(r=-0.167，P < 0.01；图 1-B)和妊娠时长(r=-0.078，P < 0.01；图 1-C)呈极显著负相关。妊娠时长与犊牛初生重呈极显著正相关(r=0.413，P < 0.01；图 1-D)。此外，DBCS与难产率呈趋势关系(X2=8.28，P=0.082；表 3)，即随着DBCS的增加，奶牛难产率有增加的趋势。
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A：各组犊牛出生体重；B：DBCS与犊牛出生体重的相关性；C：DBCS与妊娠时长的相关性；D：妊娠时长与犊牛出生体重相关性。A：calf birth weight in different groups; B：correlation between DBCS and calf birth weight; C：correlation between DBCS and gestation length; D：correlation between gestation length and calf birth weight. A图中数据柱形标注不同字母表示差异极显著(P < 0.01)。Value columns with different letters mean significant difference in figure A (P < 0.01). 图 1 DBCS对荷斯坦奶牛随后产犊性能的影响 Fig. 1 Effects of DBCS on calving performance in Holstein cows |
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表 3 DBCS对荷斯坦奶牛下一泌乳期难产率和疾病发生率的影响 Table 3 Effects of DBCS on subsequent incidences of dystocia and diseases in Holstein cows |
由表 3可知，DBCS对乳腺炎、跛行、子宫炎、胎盘滞留的发生率无显著影响(X2=6.55，P= 0.162；X2=0.54，P=0.970；X2=7.66，P=0.105；X2=1.37，P=0.849)，但随着DBCS增加，酮病的发生率有增加趋势(X2=8.93，P=0.063)。
3 讨论 3.1 DBCS对荷斯坦奶牛下一泌乳期产奶性能及乳成分的影响BCS评价已广泛应用于奶牛场[23-25]。了解DBCS对奶牛的影响将为制定适宜的干奶期营养策略提供更多信息。因此，我们评估了DBCS与后续产犊性能、产奶量和疾病发生率之间的关系。
在本研究中，305 d产奶量随着DBCS的增加先升高后降低。此外，当DBCS≥4时，305 d产奶量显著降低，与Contreras等[14]结果类似，即DBCS较低(≤3.00)的牛在泌乳前期的产奶量高于DBCS较高(≥3.25)的牛。Garnsworthy等[9]也证明，在产后16周，产时BCS较低的奶牛比BCS较高的奶牛产奶量略多。此外，Treacher等[10]也发现在整个泌乳期，BCS过高的牛的平均产奶量减少约500 kg。正如许多研究报道BCS和干物质摄入量呈负相关[10, 26-27]，本试验BH组产奶量下降的原因可能是体脂过高抑制奶牛采食量，而低摄食并不能满足奶牛产奶的能量需求。此外，由于产奶所需能量主要来源于采食而非机体自身体脂动员，因此低BCS牛比高BCS牛的产奶生物学效率高[28]。本研究中，305 d产奶量随着DBCS的增加而增加，直到3.25，但当DBCS大于3.25时，产奶量下降。这一结果与Waltner等[29]的结果相似，他们报道产时BCS与产奶量呈二次相关。Berry等[30]也发现产时BCS与产奶量之间存在非线性关系，且最佳产时BCS为4.25(5分制)。目前普遍认为，BCS水平适中奶牛的产奶量要高于体况过高的奶牛[28]。然而，本试验中推荐的最佳DBCS与Berry等[30]不一致，造成这种差异的主要原因有2个：一方面是前人关注产时BCS，而本试验研究DBCS，另一方面可能是牛场饲喂等管理条件的不同。
本试验表明，随着DBCS的增加，乳脂率和乳蛋白率增加，且BH组达到峰值。此外，DBCS与乳脂率、乳蛋白率呈正相关，这一结果与Stockdale[31]的研究结果相似，即乳脂率与泌乳期BCS呈正相关。高DBCS奶牛具有较高的乳脂浓度，可能是由于产后体内脂肪储备动员程度高[25, 30]。本试验发现，乳成分产量的变化趋势与305 d产奶量的变化趋势一致，即B3.25组乳脂产量和乳蛋白产量最高，而BH组最低。这与Tsuruta等[32]的研究结果相似，即产奶量与乳脂量、乳蛋白量呈正相关关系。此外，本研究发现产奶量与乳脂率、乳蛋白率呈负相关，这可能是由产奶量的稀释效应造成[33-34]。
3.2 DBCS对荷斯坦奶牛随后产犊性能的影响作为奶牛重要的数量性状之一，犊牛初生重是犊牛选育的重要标准，且犊牛初生重与围产期死亡率、出生后生长发育及305 d产奶量密切相关[35-36]，因此犊牛初生重影响牛场的经济效益。Spitzer等[37]在肉牛中发现，产时BCS(9分制)增大可以提高犊牛初生重，与BCS为4的母牛相比，产时BCS为6的妊娠母牛所产犊牛体重高约3.5 kg，同时不增加难产风险。但Mulliniks等[24]在放牧牛中发现，产时BCS(9分制)对犊牛初生重没有显著影响。本研究中，适当提高DBCS可以增加犊牛初生重，但当DBCS≥4时，犊牛初生重显著降低，与上述文献中结果不尽相同，造成这一结果的原因可能是DBCS的评分标准不同。本试验BH组降低犊牛出生重的原因可能是胎儿在妊娠期最后8周体重增加大约1/2[38]，而较高的DBCS可能损害胎盘功能，从而导致胎儿在子宫内发育迟缓[39]。有趣的是，我们发现妊娠时长和犊牛初生重之间存在正相关关系，这与Price等[40]研究结果相同，即两者之间的相关系数在0.15~0.57。此外，本试验还发现DBCS与妊娠时长呈负相关，表明DBCS可能通过缩短妊娠时长而降低犊牛初生重。Lacetera等[41]报道，奶牛DBCS过高，围产期间免疫抑制更加明显，母体炎症挑战增加[42]，而炎症是一个早产的重要风险因素[43]，因此我们推测高DBCS奶牛可能处于炎症状态，使得母体早产，从而降低犊牛初生重。但由于本试验中DBCS与妊娠时长相关系数较低，因此DBCS是否通过缩短妊娠时长而降低犊牛初生重有待进一步探究。
研究发现，母牛难产增加犊牛围产期死亡率，引发母牛产道损伤和感染增加[44]，损害母牛的生育力，增加奶牛淘汰率，给牧场生产造成严重的经济损失[45]。但目前关于DBCS与难产率关系的研究较少。本研究发现，随着DBCS增加，难产率有增高趋势，这与肉牛产前BCS过高或者奶牛产时BCS过高结果[5, 16]类似。DBCS过高导致难产的原因可能是盆腔内脂肪堆积导致盆腔空间减小。此外，BCS过高奶牛产道的脂肪堆积和子宫口的缓慢扩张也可能阻碍分娩过程[46]。与本试验结果不同，Berry等[17]发现产前8周DBCS对奶牛难产率无显著影响。因此，DBCS和难产的关系还需进一步研究证实。
3.3 DBCS对荷斯坦奶牛下一泌乳期难产率和疾病发生率的影响众所周知，奶牛的健康状况至关重要，除了影响产奶性能及繁殖性能外，奶牛疾病增加牛场的管理成本，直接降低牛场的经济效益。Randall等[47]发现，当BCS < 2时，增加奶牛跛行的风险，增加BCS则可降低风险。此外，Hoedemaker等[13]报道，产时BCS过低增加跛足和子宫内膜炎的发生风险。与前人研究不同，本研究发现除酮症以外，其他监测的疾病发生率无显著差异，可能原因是本试验DBCS没有过低的情况。Garro等[48]报道，与产前BCS≤3.50的奶牛相比，产前BCS≥3.75的奶牛发生亚临床酮症的风险高5.25倍。此外，Gillund等[49]还发现，BCS≥3.50的母牛比BCS≤3.25的母牛更容易发生酮病。DBCS升高增加酮病发生率的可能原因是泌乳初期对乳糖需求量增加，而DBCS过高奶牛采食量降低使得生糖物质缺乏，机体调动脂肪储备，从而导致能量负平衡而产生大量酮体。
4 结论① DBCS与305 d产奶量和产犊性能呈极显著负相关，当DBCS≥4.00时减少下一泌乳期的产奶量，且降低犊牛初生重。
② DBCS与难产率和酮病发生率呈正相关趋势。
③ DBCS的监测对牛场的管理十分重要，应采取一定的营养策略，避免分娩前8周奶牛的DBCS过高，且推荐最优DBCS为3.25。
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