王 磊，羅漢鵬，張海亮，竹 磊，安 濤，馬龍剛，寧景揚，王 炎，郭 剛，黃錫霞，王雅春*

（1.新疆農業(yè)大學動物科學學院，新疆烏魯木齊 830052；2.中國農業(yè)大學動物科學技術學院，農業(yè)農村部動物遺傳育種與繁殖（家畜）重點實驗室，畜禽育種國家工程實驗室，北京 100193；3.北京首農畜牧發(fā)展有限公司，北京 100176）

現(xiàn)如今國內奶牛養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；潭入m然不斷提高，但過程中許多問題也隨之暴露，嚴重影響著我國奶業(yè)的健康發(fā)展。由于許多牧場管理者缺乏科學養(yǎng)殖的知識和經驗，牧場存在著如飼養(yǎng)管理水平較差、對整個牛場布局和牛舍環(huán)境管控不到位以及疾病的防控診斷和治療不及時等問題，這些問題都會導致奶牛疾病發(fā)病率增加，嚴重影響著奶牛福利、生產效率以及牧場的經濟效益?？v觀世界奶業(yè)發(fā)展，奶牛疾病給牧場帶來的經濟損失是全球奶牛養(yǎng)殖共同面臨的問題。Kelton等曾對加拿大的常見奶牛非傳染性疾病進行了評估，結果發(fā)現(xiàn)患病牛較沒有患病的牛每個泌乳期需額外花費39～340美元。我國每年因疾病造成患病牛在每個泌乳期產奶量損失20%～30%，同時也對牛奶品質以及營養(yǎng)價值產生不同程度的影響，同時若患病牛診斷和治療太晚、錯過最佳治療時期而造成的過早淘汰也將會給奶農造成巨大的經濟損失。

當前，隨著國內養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，“防大于治”已然成為牧場管理的重要原則，各類疾病預警系統(tǒng)和監(jiān)測設備得以開發(fā)，由此提供了基于奶牛的個體行為記錄來提升規(guī)模化牧場的管理效率的新思路。在一天內，成年奶?？僧a生包括反芻、側臥、采食、呼吸和活動等在內的眾多行為。曾有研究者指出，奶牛處于蹄病狀態(tài)下較修蹄之后，其脖頸活動次數(shù)大幅增加，由389次/d提升至4 488次/d（脖頸活動次數(shù)由脖頸計步器記錄）。Edwards曾利用產奶量和活動量的變化規(guī)律預測新產牛產后是否發(fā)生疾病，結果發(fā)現(xiàn)利用以上2項數(shù)據(jù)可以提前預測新產牛的消化障礙；同樣，Talukder曾發(fā)現(xiàn)奶牛活動量和產奶量在發(fā)病前期均有少量減少。

奶牛的側臥時間是一類重要的行為數(shù)據(jù)，關于奶牛側臥行為，來自瑞典農業(yè)科學大學的Anne-Mari Forsberg曾將其簡單的定義為奶牛在躺臥時重心偏移為右側或左側的表現(xiàn)，通?？梢允褂糜嫴狡骱晚椚Φ茸詣踊O備進行監(jiān)測，國內外鮮有通過奶牛自身側臥行為來預測疾病的研究，故本研究旨在探究影響荷斯坦牛側臥時間的主要因素，并通過荷斯坦牛個體的側臥時間記錄評估個體的疾病發(fā)生風險，為牧場管理者提供預防奶牛個體疾病發(fā)生的高效方法。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 本研究收集了北京市某規(guī)模化荷斯坦牛場的2018年4月至2019年6月共計485頭荷斯坦牛的側臥時間記錄以及2018年4月至2019年6月該場的泌乳牛個體疾病記錄，疾病記錄中包含著患病牛只的牛號、患病時間及具體患何種疾病等基礎信息。同時，收集了所有涉及實驗的牛只的牛號、胎次以及測定當日的THI等相關信息。

1.2 數(shù)據(jù)測定

1.2.1 側臥行為監(jiān)測 本研究利用HR-LDn（利用三軸MEMS加速度計識別）項圈（安樂福SCR，以色列）將奶牛的重心偏向一側，所有的腿部均是伸展狀態(tài)且頭部接觸到地面定義為側臥行為。之后，對奶牛的側臥行為進行連續(xù)監(jiān)測，識別并記錄側臥時間，記錄間隔為1次/min。

圖1 奶牛側臥行為

1.2.2 環(huán)境溫濕度 本研究中，使用電子溫濕度計測定場的環(huán)境溫濕度，記錄間隔為2次/h，并利用每日均值計算溫濕度指數(shù)（Temperature and Humidity Index，THI），公式如下：

式中，T為環(huán)境溫度（℃），RH為相對濕度（%）。

1.3 數(shù)據(jù)整理

1.3.1 疾病記錄整理 根據(jù)所收集牧場牛只個體疾病記錄的實際情況，首先剔除疾病記錄中缺少患病具體時間、缺少患病牛牛號以及患病后被淘汰的牛只的記錄；其次，因本次收集側臥時間的牛只均為泌乳牛，故剔除犢牛以及干奶牛的疾病記錄。

因實際疾病記錄中各疾病分類下數(shù)據(jù)分布不均且差距較大，故本次實驗對所出現(xiàn)的疾病不進行分類研究，經剔除無效的疾病記錄后，保留有效疾病記錄3 028條，包括牛只ID（牛號）、患病年、患病月及患病名稱。

1.3.2 側臥時間及其他記錄的整理 將每頭牛的側臥時間記錄按測定日期進行求和，獲得個體的日側臥時間，單位為min/d。根據(jù)牧場的牛群基礎信息記錄，將胎次、泌乳月及THI信息按“牛號-年-月-日”匹配填充到側臥時間記錄中，保存數(shù)據(jù)集記為數(shù)據(jù)集Ⅰ以作后續(xù)描述性統(tǒng)計分析。

對數(shù)據(jù)整體分布分析發(fā)現(xiàn)，實驗牛只日側臥時間主要集中在20 min以下，而大于20 min以上以及大于3倍標準差的數(shù)據(jù)量較少，為保證本次實驗研究的嚴謹性，故將側臥時間的3倍標準差（3SD）作為數(shù)據(jù)的最大值，將大于3SD的數(shù)據(jù)記錄置為3SD。根據(jù)本實驗的研究目的，考慮到牛只一旦患病將存在一定的時長效應，故而對側臥時間記錄進行按“牛號-年-月”去重，側臥時間取月均值。經上述整理得到485頭荷斯坦牛2018年4月到2019年6月累計3 045條的側臥時間記錄，將整理得到的疾病記錄按“牛號-年-月”匹配填充到側臥時間記錄，因不考慮疾病的分類，故定義牛只個體患病情況，患病為“1”，沒患病為“0”，保存數(shù)據(jù)集記為數(shù)據(jù)集II作后續(xù)LOGISTIC分析。

1.4 統(tǒng)計分析 利用SAS（9.2版本）軟件的LOGISTIC過程，使用模型I對實驗牛只疾病發(fā)病情況進行Logistic回歸分析，同時采用Wald檢驗判斷模型中各個因素對疾病發(fā)病情況是否有顯著性影響，各因素對疾病發(fā)病風險的影響用OR（Odds Ratio）值表示，顯著水平=0.05。

式中，p為試驗牛某類疾病發(fā)生的概率；Season為季節(jié)效應；Parity為胎次效應；Time為側臥時間效應；、以及為各效應的回歸系數(shù)，為截距。

本研究中，根據(jù)北京氣象局公布的北京全年季節(jié)劃分標準，將側臥時間中側臥時間測定月的3、4、5月劃分為春季，6、7、8月劃分為夏季，9，10，11月劃分為秋季以及12、1、2月劃分為冬季；為保證各胎次個體數(shù)目大致相同，將胎次劃分為3個水平，分別為1胎、2胎和3胎及以上；將THI劃分為6個水平，分別40以下、41～68、69～72、73～76、77～80以及80以上等6個水平；根據(jù)側臥時間數(shù)據(jù)量的分布情況，將日側臥時間劃為4個水平，5 min以下、6～10 min、11～20 min以及大于20 min。泌乳階段劃分為：泌乳前期（<100 d），泌乳中期（100～200 d）以及泌乳后期（>200 d）。

2 結果

2.1 荷斯坦牛側臥時間的描述性統(tǒng)計 荷斯坦牛側臥時間的頻數(shù)分布如圖2所示，荷斯坦牛休息時間數(shù)據(jù)呈現(xiàn)左偏態(tài)分布。描述性統(tǒng)計結果如表1所示，均值為11.31 min/d，范圍為1.00～872.00 min/d。每日側臥時間在5 min以下的數(shù)據(jù)比例為46.5%。

表1 不同胎次荷斯坦牛休息時間的描述性統(tǒng)計

圖2 荷斯坦牛側臥時間頻數(shù)分布直方圖

2.2 季節(jié)對荷斯坦牛側臥時間的影響 不同胎次荷斯坦牛側臥時間隨季節(jié)變化規(guī)律如圖3所示，側臥時間隨季節(jié)（春、夏、秋、冬）呈先下降后上升的趨勢，秋季最短，均值為8.9 min/d；春季最長，均值為18.3 min/d。不同胎次側臥時間隨季節(jié)變化規(guī)律基本一致，但1胎側臥時間在4個季節(jié)均高于其他胎次。

圖3 不同胎次的荷斯坦牛側臥時間隨季節(jié)變化規(guī)律

2.3 THI對荷斯坦牛側臥時間的影響 不同胎次荷斯坦牛側臥時間隨THI變化規(guī)律如圖4所示，當THI<72時，側臥時間隨THI增加而增加；當THI>72時，側臥時間隨THI增加而減少。THI范圍在69～72時，休息時間最長，THI大于80時，休息時間最短。不同胎次下側臥時間隨THI變化規(guī)律基本一致。

圖4 不同胎次荷斯坦牛休息時間隨THI變化規(guī)律

2.4 泌乳階段對荷斯坦牛側臥時間的影響 不同胎次荷斯坦牛側臥時間隨泌乳月變化規(guī)律如圖5所示，側臥時間隨泌乳月增加呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢；當泌乳階段到7月時，側臥時間最短，10月時，側臥時間最長。不同胎次下側臥時間隨泌乳月的變化規(guī)律基本一致。

圖5 不同胎次荷斯坦牛休息時間隨泌乳月的變化規(guī)律

2.5 不同季節(jié)、胎次、泌乳階段以及側臥時間對荷斯坦?；疾★L險的分析 Logistic 回歸結果如表2所示，不同季節(jié)、胎次以及泌乳階段間荷斯坦牛的患病率無顯著差異。結果表明，春季的患病風險是秋季的1.062倍；夏季的患病風險是秋季的1.019倍；而冬季的患病風險是秋季的1.220倍，患病風險較高；1胎牛的患病風險是3胎及3胎以上的1.07倍，2胎牛的患病風險是3胎及3胎以上的1.02倍，應注意對新產牛的觀察與飼養(yǎng)管理；處在泌乳早期牛只的患病風險是泌乳中期牛只的1.36倍，泌乳末期牛只的患病風險是泌乳中期牛只的1.33倍。如圖6所示，隨著側臥時間的增加荷斯坦牛的患病率逐漸增加。Wald檢驗結果表明，側臥時間大于20 min的荷斯坦?；疾÷蕵O顯著高于側臥時間5 min以下的荷斯坦牛，且發(fā)病風險是后者的2.97倍；側臥時間在6～10 min以及11～20 min的發(fā)病風險分別是側臥時間在5 min以下的荷斯坦牛的1.19倍和1.03倍。

表2 側臥時間、胎次、泌乳階段以及季節(jié)對荷斯坦牛發(fā)病風險的影響

圖6 不同側臥時間分類下的疾病率變化情況

3 討 論

3.1 不同季節(jié)對荷斯坦?；疾÷始皞扰P時間的影響 本研究結果表明，荷斯坦牛的患病率及側臥時間均在春季達最高，其次是冬季、夏季、秋季，兩者變化趨勢相同。有研究表明，季節(jié)對奶牛的患病有較大影響。趙俊亮等人曾對新疆地區(qū)的奶牛健康狀況影響因素分析，發(fā)現(xiàn)冬春兩季相對發(fā)病頭次數(shù)高，這與本研究結果相同。另有研究表明，春、秋兩季牛乳中體細胞數(shù)較高，且乳房類疾病高發(fā)，原因可能是春、秋兩季適宜環(huán)境為有關細菌的生存和繁殖提供了有利條件。據(jù)北京氣象局發(fā)布的北京氣候信息顯示，北京的春季氣溫范圍為3～16℃。Ngwabie等人曾指出當室外溫度在5～20℃時，奶牛的活動量隨著溫度上升而減少，休息時間相應增加；在夏季環(huán)境THI大于68時，奶牛會遭受嚴重的熱應激；此時，奶牛的站立和行走行為會明顯增多，最終導致奶牛的活動量增大。奶牛的活動量會隨THI的增加而增多，并且熱應激的持續(xù)時間越長，這種相關關系就越強。北京地區(qū)夏季炎熱，奶牛易出現(xiàn)熱應激，羅漢鵬等人曾對北京地區(qū)奶牛處于熱應激下的生理表現(xiàn)進行研究，發(fā)現(xiàn)熱應激下奶牛生理行為變化加??；Kanjanapruthipong等人曾發(fā)現(xiàn)奶牛處于熱應激狀態(tài)下，躺臥時間減少，生產性能下降，嚴重時會導致奶牛死亡，這與本研究結果一致。在寒冷天氣下，隨著最低溫度的上升，奶?；顒恿繒S之減少，其休息時間相應增加，與本研究結果相同。

3.2 不同胎次荷斯坦牛患病率及側臥時間的差異 荷斯坦牛的患病率及側臥時間均隨著胎次的增加而呈下降趨勢，兩者變化趨勢相同。史良玉等人曾發(fā)現(xiàn)不同胎次間奶牛疾病的發(fā)生存在顯著差異。趙俊亮等人曾對新疆地區(qū)的奶牛健康狀況影響因素進行分析，發(fā)現(xiàn)1胎次奶牛的相對發(fā)病頭次數(shù)最高，且隨著胎次的升高各類疾病的患病率都呈下降趨勢，這與本研究結果相同。李玉娟等人曾對內蒙古地區(qū)某規(guī)?；?50頭試驗牛進行跟蹤研究，結果顯示不同胎齡牛只的酮病患病率差異顯著，且呈現(xiàn)一胎齡患病率最高，隨著胎齡的升高而降低的規(guī)律。Gatius和王曉鵬等人研究發(fā)現(xiàn)奶牛隨著胎齡的上升，其活動量和躺臥時間分別呈下降和上升趨勢，這與本研究結果相反，分析其原因可能是頭胎牛由于第1次生產，患產后疾病的概率較大，故躺臥時間會較長。有研究表明，隨泌乳天數(shù)的增加，奶牛的日活動量有減少的趨勢，躺臥時間有增加趨勢，1胎和2胎奶牛在產后0～100 d的活動量較高，躺臥時間較低。

3.3 不同側臥時間分類下對荷斯坦?；疾÷实挠绊?本研究結果表明，隨著側臥時間的增加荷斯坦牛的患病風險也進一步增加。奶?；疾r由于生理性的痛苦或機體代謝障礙，會使奶牛選擇能緩解這些問題的姿勢，并保持一定的時長。以酮病為例，抑制奶牛采食、反芻行為的發(fā)生，降低反芻時間，導致奶牛躺臥時間的急劇上升。當奶牛受到治療后，躺臥時間逐漸下降至正常水平，存在小范圍的波動；以流產為例，懷孕母牛流產前幾天就會出現(xiàn)精神疲倦、食欲不振、陰道流出羊水等癥狀，因其處于疾病狀態(tài)，導致休息時間增加。Hertem等人曾對患病后經治愈的牛只進行監(jiān)測，后經研究發(fā)現(xiàn)治愈后的牛只活動量增加，躺臥時間較之前減少，采食量以及產奶量也出現(xiàn)一定程度的上升。Miekley等人的研究結果表明，當奶?；继悴∨c乳房炎等疾病時，其活動量大幅減少，相應的休息時間大幅增加，這與本研究結果相似。同樣Edwards、Talukder等人曾研究發(fā)現(xiàn)，患有真胃移位的奶牛在發(fā)病期活動量以及產奶量均出現(xiàn)一定程度的下降，與本研究結果相似。

4 結 論

荷斯坦牛日均側臥時間為11 min/d，春季最高，秋季最低，且頭胎牛高于經產牛。側臥時間隨泌乳月增加呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。側臥時間越長，其患病風險更高，其可作為奶牛患病預測的實時監(jiān)控指標。