日粮宾州筛层级比例对泌乳牛...乳成分相关性关联分析与优化_曲嘉晨.pdf

中国牛业科学 2023，49(1):55-60China Cattle Science科学试验日粮宾州筛层级比例对泌乳牛产奶量、乳成分相关性关联分析与优化曲嘉晨，王祖艳，苗人方，蒲佳泽，孙媛之，曲永利*，李凌岩*(农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室，黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163000)摘要:目的 对不同规模化牧场奶牛日粮宾州筛层级比例进行分析，研究其日粮宾州筛层级比例对泌乳早期奶牛产奶量、乳脂率、乳蛋白和尿素氮等乳成分的相关性，根据相关统计分析方法，结合日粮宾州筛的层级比例推荐范围，得出最优的日粮宾州筛层级比例。方法 选择黑龙江省 12 个规模化牧场，对泌乳天数在 0 100 d 内的泌乳早期高产奶牛 TM日粮进行取样分析，对日粮宾州筛层级进行相关性分析、改进的灰色关联分析和通径分析，确定影响产奶量和乳成分的主要层级及其最优比例。结果 日粮宾州筛第二层筛比例与泌乳前期奶牛产奶量和尿素氮呈正相关关系(相关系数为 0 656，0 531，P 0 05)，与乳脂率呈负相关关系，(相关系数为 0 448，P 0 05)，日粮宾州筛第三层筛比例与乳蛋白率呈负相关关系(相关系数为 0 305，P 0 05)。结论当日粮宾州筛第二层级比例处于35%40%范围内时，泌乳前期奶牛的产奶量和乳脂率可达相对最优水平;乳蛋白含量的最优区间为第三层筛日粮比例 15%20%的区间内。关键词:TM 日粮;宾州筛层级比例;乳成分;相关性分析中图分类号:S823文献标识码:A文章编号:1001-9111(2023)01-0055-06收稿日期:2022-10-21修回日期:2022-12-19基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(LH2021C069);黑龙江省归国留学人员择优资助项目(黑人社函 2020 038 号)作者简介:曲嘉晨(1999)，男，硕士研究生，主要从事反刍动物营养研究。*通讯作者:曲永利(1972)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事反刍动物营养研究。李凌岩(1986)，讲师，主要从事反刍动物营养研究。TM 日粮是将粗饲料短切并混合精料后，根据奶牛生长和发育不同阶段以及泌乳各个阶段对能量，粗纤维，粗蛋白，维生素和其他营养素的需求，将饲料和各种饲料营养添加剂按一定比例通过搅拌车的充分搅拌而制定的营养均衡日粮1，TM 饲喂技术因提高奶牛场劳动效率，提高饲料适口性和饲料转化率，减少或避免奶牛出现采食不均和营养缺失疾病的优点而广泛应用2-3。TM 颗粒度是衡量奶牛 TM 日粮稳定性的重要指标4。宾州筛全称为宾州饲料颗粒分级筛，可以定量的评价粗饲料和 TM 日粮的颗粒大小，目前牧场广泛使用的宾州筛为四层筛5。第一层、第二层、第三层以及底层的 TM 粒度分布比例分别为 2%8%、30%50%、10%20%、30%40%。宾州饲料颗粒分级筛的层级比例能够保证奶牛 TM 日粮营养均衡稳定和奶牛机体健康，但各层级比例与奶牛产奶量和乳成分的相关性研究较少。本研究针对牧场生产实践要求，对黑龙江省不同规模化牧场奶牛日粮宾州筛层级比例进行分析，研究日粮宾州筛层级比例对泌乳早期奶牛产奶量和乳脂率、乳蛋白率、乳尿素氮等乳成分的相关性。通过灰色关联分析，通径分析和多元线性回归分析，结合日粮宾州筛的层级比例推荐范围，确定适合于牧场需要乳指标的日粮宾州筛层级优化比例，旨在为宾州筛的科学利用及牧场选择适宜的 TM 颗粒度提供理论依据。1材料与方法1 1试验材料选择黑龙江省东部，中部，西部共计 12 个规模化牧场，对泌乳天数在 0 100 d 内的泌乳早期高产奶牛 TM 日粮进行取样，通过日粮宾州筛(2013版)进行层级比例确定。各牧场所对应奶牛的产奶量和乳成分指标均来自各牧场的 DHI 检测报告。1 2试验设计1 2 1TM 日粮层级比例与乳成分及产奶量改进灰色关联分析的构建以 TM 日粮颗粒度比例为驱动因子，作为子序列。乳成分各指标及产奶量作为母序列，构建原始评价矩阵。利用均一化法对原始矩阵进行无量纲化处理，确定标准化矩阵，计算各驱动因子的分辨系数和关联系数，确定 TM 日粮颗粒度比例(子序列)对乳成分中各指标及产奶量(母序列)的关联度。1 2 2TM 日粮颗粒度比例对乳成分及产奶量的通径分析确定各因素之间的直接和间接通径系数，反映 TM 日粮颗粒度比例对乳成分各指标及产奶量的影响大小;确定影响各因素的决定层次，即TM 日粮颗粒层级比例对乳成分各指标及产奶量产生较强影响的区间。1 3试验方法1 3 1改进灰色关联分析(1)关联系数计算。比较数列与参考数列在各个时刻(即曲线中的各点)的关联系数可由下列公式算出:r0i=min(min)+max(max)0i(k)+max(max)其中:为分辨系数，一般在 0 1 之间，通常取 0 5。为比较数列 Xi曲线上的每一个点与参考数列 X0曲线上的每一个点的绝对差值，记为 0i(k)。(2)关联度的计算。将各个时刻(即曲线中的各点)的关联系数集中为一个值，即求其平均值，公式为:ri=1NNK=1j(k)其中:ri表示比较数列 Xi对参考数列 X0的灰色关联度，或称为序列关联度、平均关联度、线关联度。ri值越接近 1，说明相关性越好。1 3 2通经分析利用各牧场 TM 日粮颗粒度比例和乳成分各指标及产奶量的直接关系和间接关系设定通经模型，利用 t 法则:t12(p+q)(p+q+1)进行模型识别，分别通过最大似然估计法、广义最小二乘法，渐进分布自由法来进行模型估计，筛选出最合适的模型。1 4统计分析利用 SPSS 软件对其进行相关性分析，确定对不同乳成分及产奶量影响最显著的宾州筛层级。2结果与分析2 1牧场 TM 日粮主要营养成分水平12 个规模化牧场的奶牛日粮营养水平如表 1所示。因其 P 值均大于 0 05，所以各牧场 TM 日粮营养水平差异不显著。表 1牧场规模化日粮主要营养成分水平牧场泌乳净能NEL/(MCalkg1)粗蛋白质/%中性洗涤纤维/%酸性洗涤纤维/%牧场一1 7016 529 517 8牧场二1 7016 529 517 8牧场三1 7018 031 020 0牧场四1 7017 030 818 0牧场五1 7016 031 021 0牧场六1 7017 631 019 0牧场七1 7017 732 018 7牧场八1 6517 032 019 0牧场九1 7016 531 718 5牧场十1 6516 530 519 0牧场十一1 7517 031 019 0牧场十二1 7016 530 020 0P 值0 5861 0000 8940 9532 2宾州筛层级、产奶量和乳成分的变异特性的结果由表 2 可知，宾州筛层级比例的变异较大，其中宾州筛第一层、第三层和第四层的变异系数较大，分别高达 47 62%、46 55%和 49 93%，属于较强变异。宾州筛的第二层的变异程度为 8 21%，属于较小变异。乳成分中的乳脂率和乳蛋白率以及产奶量的变异系数分别是 6 67%、6 33%和 4 68%，属于65中国牛业科学第 49 卷小变异。表明在饲喂奶牛的 TM 日粮中，宾州筛第二层的比值较稳定，一般不进行较大变动，而其它三层变动范围较大;由此可知饲料因素对乳成分及产奶量有较大影响。表 2奶牛饲料的宾州筛层级、乳成分和产奶量的表现%指标最大值最小值极差平均值标准差变异系数X114 072 6011 476 723 2047 62X248 1033 0515 0537 773 108 21X343 509 3034 2027 5212 8146 55X447 0012 7034 3027 6013 7849 93Z14 343 251 093 900 266 67Z23 523 040 483 320 126 33Z322 3012 709 6016 492 7316 56Y45 037 57 5041 891 964 68注:X1，宾州筛第一层;X2，宾州筛第二层;X3，宾州筛第三层;X4，宾州筛第四层;Z1，乳脂率;Z2，乳蛋白;，Z3，尿素氮;Y，产奶量。2 3宾州筛层级、产奶量及乳成分的相关性分析的结果由表 3 可知，宾州筛第二层与乳脂率呈显著负相关关系，系数为 0 448*。宾州筛第二层与尿素氮和产奶量呈现极显著的正相关关系，系数分别为0 531和 0 656。宾州筛第三层与乳蛋白呈显著负相关关系(0 305*)，与产奶量呈显著负相关(0 399*)。表 3宾州筛层级与乳成分含量的相关系数指标X1X2X3X4Z1Z2Z3X20 159X30 4490 460X40 6130 2600 956Z10 3150 448*0 1550 113Z20 030 1240 305*0 2810 607Z30 280 5310 0820 4950 0620 075Y0 2520 6560 399*0 1790 3510 0460 3762 4宾州筛层级与产奶量及乳成分的改进灰色关联分析结果宾州筛层级对产奶量及乳成分的评价结果为:Z1，X2 X1 X3 X4，Z2，X3 X2 X1 X4，Z3，X2 X1 X3 X4，Z4，X2 X1 X3 X4，结果表明:直接影响奶牛产奶量以及乳成分的最主要层级为宾州筛的第二层筛，依次为第一层筛、第三层筛和第四层筛。对乳脂肪的影响则是第三层筛为主要层级，依次是第二层筛、第一层筛和第三层筛。2 5宾州筛层级对产奶量和乳成分的通径分析结果由图 1 可知，宾州筛层级因子对乳成分中乳脂率的直接通径系数绝对值第二层(0 448)较大，其次是第一层(0 25)，结果说明宾州筛第二层因子对乳脂率的直接效应最大，并且为负效应。在一定比例的 TM 日粮中，适当降低第二层的比值有利于增加奶牛提高乳脂率的潜质;对乳蛋白含量的通径分析结果并没有得出，可能是由于某些环境因素或其他误差导致，具体情况需要结合实际进一步研究;对尿素氮含量的直接通径系数绝对值也是第二层(0 531)较大，其余层级通径系数第一层(0 33)第三层(0 21)，说明第二层对尿素氮的直接效应最高，尿素氮含量的变化与宾州筛第二层有较大关系，合理调整第二层的比值有利于调节牛奶中尿素氮的含量;对产奶量的直接通径系数绝对值同样是第二层(0 568)最大，说明宾州筛第二层因子对产奶量的直接效应也最明显，因此 TM 日粮中宾州筛的第二层比值尤为重要，合理比值不仅可以提高产奶量，还可改善乳成分及使其得到质量保证，激发奶牛发挥其最大的生产潜力。2 6量化日粮宾州筛层级比例根据以上相关分析结果表明，宾州筛第二层筛是影响产奶量和乳脂率的层级决定因子，第三层筛是影响乳蛋白率的层级决定因子。由图 2 可知，当第二层筛级日粮比例为 35%40%是乳脂率和产奶量的效果最佳，以及尿素氮含量也处于相对较低水平，当第三层日粮比例为 15%20%是乳蛋白率相对较高。75第 1 期曲嘉晨，等:日粮宾州筛层级比例对泌乳牛产奶量、乳成分相关性关联分析与优化图 1宾州筛层级因子对乳成分和产奶量的通径分析图 2影响乳成分和产奶量的显著区间85中国牛业科学第 49 卷3讨 论研究发现，本试验内的牧场中 TM 和饲料配方之间的营养都有所差距，TM 的营养水平也会有动态变化，因此饲喂 TM 时的准确性和精确度将影响反刍动物的生产性能6。日粮宾州筛的各个层级之间存在一定的相关性，各个层级之间的简单相关系数无法确定牛奶成分及其对牛奶产量的影响，指标之间的相互作用容易被隐藏，难以了解不同指标之间的相互作用以及从根本上反映其内部连接的规律性。通过引入改进的灰色关系分析，采用多层次和多因素评估指标体系能够更加准确地反映宾州筛层级间的水平对乳成分和产奶量的实际特征。本文中宾州筛的第二层筛的变异系数最小，说明各个牧场 TM 日粮的第二层颗粒度差异不大。原因可能是由于第二层筛主要收集粗饲料颗粒，在瘤胃中被微生物降解利用7。奶牛每天总反刍时间的最小阈值与日粮中粗饲料的物理形式相关，并与瘤胃中粗粮垫的形成相关。Kononoff、Heinrichs 和 Maulfair和 Hein