CN110663640A - 一种通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法。利用科学的数学模型，科学化指导西荷杂交一代牛生产，调控西荷杂交牛日粮组成，同时提高牧场管理水平，降低牧场生产成本。本发明利用非线性模型进行西荷杂交牛体尺生长曲线拟合，利用西荷杂交一代牛体尺数据与0‑24月龄的非线性方程建立体尺与月龄的关系，利用曲线的拟合度R2评价曲线拟合效果，R2越接近1说明拟合效果越能反映西荷杂交一代牛体尺与月龄的关系，从而根据西荷杂交一代牛的生长月龄来计算相应体尺的数据，揭示西荷杂交一代牛的生长发育规律，为西荷杂交一代牛饲养管理提供参考依据。
Description
技术领域
本发明属于畜禽生长发育技术领域，特别涉及一种通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法。
背景技术
自2016年以来，奶业生产形势日益严峻，中小型牧场不断退出奶牛养殖，对奶业安全造成巨大冲击，究其原因，我国奶牛品种过于单一是其主要因素之一。另一方面，由于目前我国缺乏统一的行业管理，选种、选配计划和繁殖登记制度、生产记录等不够完整，严重阻碍了牛产业的发展，牛产业进行自主品种培育及种质创新迫在眉睫。
天津市是国家牛奶生产优势区域，奶牛养殖业占全市畜牧业产值的三分之一以上。部分规模化牧场单产水平较高，但众多中小型牧场存在生存难题，据天津市奶牛产业技术体系2017年的调研数据，我市已有三分之一以上牧场退出了奶牛养殖行业。因此，因地制宜、以中小型牧场为使用方向，丰富养殖品种、引进德系西门塔尔牛同荷斯坦奶牛进行系统杂交选育，培育综合养殖效益高的乳肉兼用型新品种（系），是当前中小型牧场破解困境的一条关键举措，并促进全国奶业健康发展。
德系西门塔尔牛（弗莱维赫牛）是世界著名的乳肉兼用牛，产奶性能良好，年单产最高可以达到9吨，平均乳脂率4.15%，平均乳蛋白率为3.53%，同时具有耐粗饲、使用寿命长、繁殖效率高的优点，近年来养殖规模不断扩大。该品种引入国内后，与中国荷斯坦牛进行杂交，取得了很好的综合经济效益。
目前，天津市已有4家牧场引入了德系西门塔尔牛，F1代数量已达468头（见表1）。依牧场生产实际总结杂交一代生长发育快、饲料转化率高、抗病性强、犊牛存活率高、生产成本低、产奶量可达9t以上。
表 1天津市开展德系西门塔尔与中国荷斯坦牛杂交牧场及规模
畜禽生长曲线拟合是研究和分析畜禽生长发育规律的重要方法之一，鉴于动物生长的非线性特性，可以通过几个非线性生物学参数描述动物的生长发育规律，即生长曲线模型。Logistic、Brody、Gompertz和Bertallanffy等4种模型是常用的用于描述畜禽生长规律的非线性数学模型，不仅对畜禽生长曲线拟合效果好，而且其中的参数估计值都能够反映不同种群在生长率和最大体重方面的差异。该模型在指导牛的育种、确定适配年龄和屠宰年龄及控制生长发育上均起到了重要作用。国外许多肉牛品种，如海福特牛和安格斯牛的生长曲线均已建立，国内秦川牛、延边牛和安西牛等品种的生长曲线方程也已建立。马光辉等应用Wood不完全伽玛函数模型、Nelder逆多项式模型和Wilmink模型等3个数学模型，分别对新疆呼图壁种公牛场肉用西门塔尔牛第一胎、第二胎、第三胎、第四胎、四胎及以上所有胎次的泌乳曲线进行了拟合，通过sAs统计软件进行分析，发现Wood模型的拟合度最好，拟合效果最优。
德系西门塔尔牛的引进工作在天津地区已开展4年，对乳肉兼用牛新品系的培育工作也在有序进行，而目前关于德系西门塔尔牛与中国荷斯坦牛杂交一代母牛的生长曲线尚未见报道。因此本专利基于杂交一代母牛实际生长发育规律，拟合一条生长曲线，为杂交牛的饲养管理提供理论支撑。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法，利用科学的数学模型，科学化指导西荷杂交一代牛生产方式，调控西荷杂交牛日粮组成，同时提高牧场管理水平，降低牧场生产成本。
为达到所述效果，本发明公开了如下的技术内容：
一种通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法，其特征在于它是利用非线性模型进行西荷杂交一代牛体尺与月龄的生长曲线拟合，利用西荷杂交一代牛体尺数据与0-24月龄的非线性方程建立体尺与月龄的关系，利用曲线的拟合度R2评价曲线拟合效果，R2越接近1说明拟合效果越能反映西荷杂交一代牛体尺与月龄的关系，从而根据西荷杂交一代牛的生长月龄来计算相应体尺的数据，揭示西荷杂交一代牛的生长发育规律，为西荷杂交一代牛的饲养管理提供参考依据；其中西荷杂交一代牛体尺生长曲线包括：体高生长曲线、十字部位高生长曲线、腹围生长曲线及体斜长生长曲线；
体高生长曲线为Brody模型，公式为Y=150.12*(1-0.474*e-0.074*月龄)，R2为0.912；
十字部位高生长曲线为Brody模型，公式为：Y=150.434*(1-0.447*e-0.099*月龄)，R2为0.920；
胸围生长曲线为Bertallanffy 模型，公式为：Y=214.806*(1-0.256*e-0.11*月龄)3，R2为0.922；
腹围生长曲线为 Brody模型，公式为：Y=251.614*(1-0.645*e-0.117*月龄)，R2为0.925；体斜长生长曲线为Bertallanffy 模型，公式为Y=159.764*(1-0.236*e-0.135*月龄)3，R2为0.907；
公式中t为月龄，Y为月龄相对应的体尺数值，A为成熟牛只体尺，B为常数尺度，k为瞬时生长速率，e为自然对数。
通过以上公式，我们能直观计算出一头西荷杂交牛的体尺数值，在相应月龄如果达不到以上计算得到的理论体尺数据说明牧场饲养管理出现问题或不足，应加强饲料营养或是疾病诊治，若在相应月龄实测体尺数值高于计算所得理论数值说明牛只营养过剩，发育过快，应适当降低饲料能量供给，防止牛只过肥过大。
由于采用了本发明所述的技术方案，本领域技术人员可利用体尺与月龄的相关关系建立非线性模型，进而获得体尺的生长曲线，依据曲线中对应的月龄与体尺相互对应关系及时调控饲粮营养水平，指导牧场生产管理。
本发明进一步公开了通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法在指导奶牛日粮调控方面的应用。实验结果显示：通过本发明的体尺生长曲线对西荷杂交牛体尺数值进行监测，可适时的调整日粮中能量饲料含量，确保科学饲喂，提高牧场生产管理水平。
本发明主要解决了西荷杂交牛生产管理中日粮调控单纯依靠月龄进行配制的问题，重点考察了西荷杂交一代牛体尺数据指导日粮调控的科学性，主要的难点在于西荷杂交一代牛各项体尺生长曲线的拟合以及综合各项体尺数据适时进行日粮调控，提高牧场生产管理水平。
本发明公开的通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法与现有技术相比所具有的积极效果在于：
（1）在生产中，可依据各项体尺实测数据科学的调控西荷杂交一代牛日粮；
（2）依据每月体尺的理论增长量有计划的配制西荷杂交一代牛日粮。
附图说明
图1西荷杂交一代牛体高生长曲线；
图2 西荷杂交一代牛十字部位高生长曲线；
图3 西荷杂交一代牛胸围生长曲线；
图4 西荷杂交一代牛腹围生长曲线；
图5西荷杂交一代牛体斜长生长曲线。
具体实施方式
除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的模型选取进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用评估模型均为共知共享知识；其中每月杂交一代母牛的体尺数据由天津市畜牧兽医研究所养牛创新团队提供。其中的德系西门塔尔牛冻精为市售产品，中国荷斯坦母牛为天津市中小型牧场存栏奶牛。
实施例1
本发明统计分析了西荷杂交一代母牛从出生至24月龄的704条体尺数据，用非线性模型进行拟合，提供适合西荷杂交牛的生长曲线模型。本发明的目的是确定德系西门塔尔牛与中国荷斯坦牛杂交一代母牛体尺的生长曲线，为西荷杂交牛的饲养管理提供理论支撑。为实现上述目的，本发明以德系西门塔尔牛与中国荷斯坦牛杂交一代母牛为例子，
详细的试验方法及效果如下：
1 、数据来源
本专利所采用数据来自于天津市畜牧兽医研究所养牛创新团队，该团队从2015年开始引进德系西门塔尔牛冻精，与中国荷斯坦母牛进行杂交，培育西荷杂交一代乳肉兼用牛，经过4年多的培育，至2019年9月西荷杂交一代牛群体基础母牛已将近1000头。2019年3月至今每月跟踪测定西荷一代牛的体尺数据。
2、拟合生长曲线模型
采用SPSS 22.0统计分析软件，以Bertallanffy、Brody公式为模型，利用非线性回归过程中Gauss-Newton法和Marquradt法进行循环迭代估计参数，对西荷杂交一代牛体尺和月龄间关系进行拟合。其中，在运行非线性回归过程前，分别依据相应体尺对参数A、B和K进行赋值，然后以月龄为自变量，以体尺数值为因变量进行曲线拟合，运算完成后得到如表2的各项参数。
表 2西荷杂交一代母牛体尺生长曲线参数估计及拟合度
注：方程中，A为成熟牛只体斜长，B为常数尺度，K为瞬时相对生率，t为月龄，e为自然对数。
按照表2各项参数代入公式模型即得到西荷杂交一代牛体斜长的生长曲线，具体公式为：体高生长曲线公式为Y=150.12*(1-0.474*e-0.074*月龄)；十字部位高生长曲线公式为：Y=150.434*(1-0.447*e-0.099*月龄)；胸围生长曲线公式为：Y=214.806*(1-0.256*e-0.11*月龄)3，；腹围生长曲线公式为：Y=251.614*(1-0.645*e-0.117*月龄)；体斜长生长曲线公式为Y=159.764*(1-0.236*e-0.135*月龄)3。
利用拟合的体尺与月龄的生长曲线的拟合度R2来评价拟合方程是否能真实反映体尺与月龄之间的非线性关系：
上式中，
表示观测值体尺，
表示观测体尺均值，
表示拟合曲线估计体尺值，越接近1曲线拟合效果越好。
将牧场实测体尺数值与上述拟合体尺生长曲线的理论体尺数据带入R2公式，计算得到体高体R2为0.912；十字部位高R2为0.920；胸围R2为0.922；腹围R2为0.925；体斜长R2为0.907。以上体尺拟合度较好，说明本发明所得体尺生长曲线可作为评价体尺的生长模型。
3、体尺生长曲线指导牧场饲养管理
3.1体高生长曲线调控奶牛日粮
例：某牧场为西荷杂交一代青年牛（6-14月龄）提供日粮如表3“调整前含量”，经过每月对体高数据的监测显示，7-9月龄时西荷杂交一代牛的实测体高数值与理论值相近或稍有提高，说明此时提供的日粮能够满足西荷杂交一代牛的营养需要，但饲养至10月龄时，实测体高数值较理论体高数值低，（见表4），说明此阶段为西荷杂交一代牛提供的日粮营养水平不足，此时发现类似问题，应及时调整日粮结构，增加能量供给，提高玉米等能量饲料原料所占比例，调整后日粮组成见表3“调整后含量”。
表 3西荷杂交一代青年牛日粮成分表
表 4西荷杂交青年牛7-10月龄体高监测数值
西荷杂交一代青年牛日粮调整后，对其体高数值的监测显示（见表5），西荷杂交一代牛实测体高数值在11-15月龄时依旧偏低，但差距有减小的趋势，在16月龄时其实测体高已高于理论值，并有稳定增长趋势。
表5西荷杂交青年牛11-18月龄体高监测数值
3.2、 十字部位高生长曲线指导牧场饲养管理
例：某牧场为西荷杂交一代青年牛（6-14月龄）提供日粮如表3“调整前含量”，经过每月对十字部位高数据的监测显示，7-9月龄时西荷杂交一代牛的实测十字部位高数值与理论值相近或稍有提高，说明此时提供的日粮能够满足西荷杂交一代牛的营养需要，但饲养至10月龄时，实测十字部位高数值较理论十字部位高数值低，（见表6），说明此阶段为西荷杂交一代牛提供的日粮营养水平不足，此时发现类似问题，应及时调整日粮结构，增加能量供给，提高玉米等能量饲料原料所占比例，调整后日粮组成见表3“调整后含量”
表6西荷杂交青年牛7-10月龄十字部位高监测数值
西荷杂交一代青年牛日粮调整后，对其十字部位高数值的监测显示（见表7），西荷杂交一代牛实测十字部位高数值在11-14月龄时依旧偏低，但在15月龄时其实测十字部位高已与理论值相近，并有稳定增长趋势。
表7西荷杂交青年牛11-18月龄十字部位高监测数值
3.3、胸围生长曲线指导牧场饲养管理
例：某牧场为西荷杂交一代青年牛（6-14月龄）提供日粮如表3“调整前含量”，经过每月对胸围数据的监测显示，7-8月龄时西荷杂交一代牛的实测胸围数值与理论值相近或稍有提高，说明此时提供的日粮能够满足西荷杂交一代牛的营养需要，但饲养至9-10月龄时，实测胸围数值较理论胸围数值低，并且呈现下降趋势（见表8），说明此阶段为西荷杂交一代牛提供的日粮营养水平不足，此时发现类似问题，应及时调整日粮结构，增加能量供给，提高玉米等能量饲料原料所占比例，调整后日粮组成见表3“调整后含量”
表 8西荷杂交青年牛7-10月龄胸围监测数值
西荷杂交一代青年牛日粮调整后，对其胸围数值的监测显示（见表9），西荷杂交一代牛实测胸围数值在11-15月龄时依旧偏低，但差距有缩小的趋势；在16月龄时其实测胸围已高于理论值，并有持续增长趋势。
表9西荷杂交青年牛11-18月龄胸围监测数值
3.4、腹围生长曲线指导牧场饲养管理
例：某牧场为西荷杂交一代青年牛（6-14月龄）提供日粮如表3“调整前含量”，经过每月对腹围数据的监测显示，7-8月龄时西荷杂交一代牛的实测腹围数值与理论值相近或稍有提高，说明此时提供的日粮能够满足西荷杂交一代牛的营养需要，但饲养至9月龄时，实测腹围数值较理论腹围数值低，（见表10），说明此阶段为西荷杂交一代牛提供的日粮营养水平不足，此时发现类似问题，应及时调整日粮结构，增加能量供给，提高玉米等能量饲料原料所占比例，调整后日粮组成见表3“调整后含量”
表 10西荷杂交青年牛7-10月龄腹围监测数值
西荷杂交一代青年牛日粮调整后，对其腹围数值的监测显示（见表11），西荷杂交一代牛实测腹围数值在11-17月龄时依旧偏低，但差距有缩小的趋势；在18月龄时其实测腹围已高于理论值。
表11西荷杂交青年牛11-18月龄腹围监测数值
3.5、体斜长生长曲线指导牧场饲养管理
例：某牧场为西荷杂交一代青年牛（6-14月龄）提供日粮如表3“调整前含量”，经过每月对体斜长数据的监测显示，7-8月龄时西荷杂交一代牛的实测体斜长数值与理论值相近或稍有提高，说明此时提供的日粮能够满足西荷杂交一代牛的营养需要，但饲养至9-10月龄时，实测体斜长数值较理论体斜长数值低，并且呈现下降趋势（见表12），说明此阶段为西荷杂交一代牛提供的日粮营养水平不足，此时发现类似问题，应及时调整日粮结构，增加能量供给，提高玉米等能量饲料原料所占比例，调整后日粮组成见表3“调整后含量”
表 12西荷杂交青年牛7-10月龄体斜长监测数值
西荷杂交一代青年牛日粮调整后，对其体斜长数值的监测显示（见表13），西荷杂交一代牛实测体斜长数值在11、12月龄时依旧偏低，但在13月龄时其实测体斜长几乎已接近理论值，到达14-15月龄时实测体斜长能够稳定的与理论体斜长持平增长。
表13西荷杂交青年牛11-15月龄体斜长监测数值
4、结论：
本专利发明的西荷杂交一代牛体尺生长曲线：体高生长曲线公式为Y=150.12*(1-0.474*e-0.074*月龄)；十字部位高生长曲线公式为：Y=150.434*(1-0.447*e-0.099*月龄)；胸围生长曲线公式为：Y=214.806*(1-0.256*e-0.11*月龄)3，；腹围生长曲线公式为：Y=251.614(1-0.645*e-0.117*月龄)；体斜长生长曲线公式为Y=159.764*(1-0.236*e-0.135*月龄)3，可用于评价西荷杂交一代母牛的体尺生长性状，同时依据实测体尺与理论体尺的差距来指导奶牛日粮调控，确保科学饲喂，加强牧场饲养管理水平。
Claims (2)
1.一种通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法，其特征在于它是利用非线性模型进行西荷杂交一代牛体尺与月龄的生长曲线拟合，利用西荷杂交一代牛体尺数据与0-24月龄的非线性方程建立体尺与月龄的关系，利用曲线的拟合度R2评价曲线拟合效果，R2越接近1说明拟合效果越能反映西荷杂交一代牛体尺与月龄的关系，从而根据西荷杂交一代牛的生长月龄来计算相应体尺的数据，揭示西荷杂交一代牛的生长发育规律，为西荷杂交一代牛的饲养管理提供参考依据；其中西荷杂交一代牛体尺生长曲线包括：体高生长曲线、十字部位高生长曲线、腹围生长曲线及体斜长生长曲线；
体高生长曲线为Brody模型，公式为Y=150.12*(1-0.474*e-0.074*月龄)，R2为0.912；
十字部位高生长曲线为Brody模型，公式为：Y=150.434*(1-0.447*e-0.099*月龄)，R2为0.920；
胸围生长曲线为Bertallanffy 模型，公式为：Y=214.806*(1-0.256*e-0.11*月龄)3，R2为0.922；
腹围生长曲线为 Brody模型，公式为：Y=251.614*(1-0.645*e-0.117*月龄)，R2为0.925；体斜长生长曲线为Bertallanffy 模型，公式为Y=159.764*(1-0.236*e-0.135*月龄)3，R2为0.907；
公式中t为月龄，Y为月龄相对应的体尺数值，A为成熟牛只体尺，B为常数尺度，k为瞬时生长速率，e为自然对数。
2.权利要求1所述的通过建立体尺生长曲线进行西荷杂交牛日粮调控的方法在指导奶牛场日常生产管理中的应用。
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Cited By (1)
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| CN111738410A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-10-02 | 安徽省农业科学院畜牧兽医研究所 | 肉牛个体生长曲线获取方法、装置和存储介质 |
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| CN102073756A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-05-25 | 金华市农业科学研究院 | 一种通过建立蛋白质沉淀曲线方程提高生猪出肉率的方法 |
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