产奶量和乳成分含量是奶牛最重要的经济性能指标，但其易受牛群遗传结构(如：品种组成)^[1]、繁育生理阶段(如：胎次和泌乳时期)^[2]、局部气候环境(如：季节)^[3]、饲养管理水平^[4]等诸多因素的影响。前期的研究已表明奶牛全年的产奶量和乳成分含量在不同地区呈现差异性的变化趋势^[5-8]。广州属于华南亚热带典型的季风海洋型气候，全年温湿度较高，年均气温和湿度可达23 ℃和75%，夏季热带海洋暖气流向北部地区扩散形成偏南风，导致该地区持续的高温高湿天气；而在每年9月份之后季风开始交替，冬季大陆冷空气南下形成偏北风，从而引起该地区相对干燥和寒冷。此外，针对华南地区高温高湿的气候环境，该地区奶牛品种选育上常引入娟珊牛^[9-10]或澳洲型荷斯坦奶牛^[11] ，以改良本地奶牛、提高牛群抗热性能。

本研究通过采集广州地区规模化牧场2015年度的奶牛群改良计划(Dairy herd improvement，DHI)测定数据，经系统的统计分析，探究该地区季节变化、繁育胎次、泌乳时期对产奶量和乳成分含量的影响，以及各个性状之间的相关性。利用不同因素对奶牛泌乳性能的综合效应，解析华南亚热带气候下，极端气候应激、特异的牛群结构及饲养管理水平是否阻碍牛群获取最佳的生产表现。

试验牛群来源于广州某规模化荷斯坦奶牛场，研究数据选用2015年1－12月该牧场10 450头次的DHI测定数据。牧场应用自动流量计测定产奶量，并在每月固定时间采集奶样送往奶牛生产性能测定管理站测定乳成分的质量分数。

广州属于华南亚热带典型的季风海洋性气候，具有温暖多雨、光热充足等特征。2015年广州年均气温23.40 ℃，年均湿度74.68%；1月气温最低，月均14.81 ℃，平均湿度64.06%，7月气温最高，月均29.26 ℃，平均湿度77.42%。气候数据采集自：https://www.wunderground.com/history。

数据过滤时，去除数据不完整的记录，同时将各指标数据中 $\bar x \pm 3{\rm {SD}}$ 区间外的异常数据剔除。统计分析过程中，固定效应的水平划分上，胎次：1(1胎)、2(2胎)、3(3胎)、4(4胎)、5(5胎)、6(6胎及以上)；泌乳时期：1(早期，0~100 d)、2(中期，101~200 d)、3(晚期，≥201 d)；季节：1(春，3－5月)、2(夏，6－8月)、3(秋，9－11月)、4(冬，12－2月)；月份：按照全年12个自然月份划分；泌乳月份：奶牛泌乳期开始以30 d间隔为1个泌乳月份，第11个泌乳月份≥301 d，共计11个泌乳月份。

试验数据应用R-3.2.3软件的aov函数进行方差分析，采用pairwise.t.test函数进行Bonferroni法多重比较分析，结果以均值±标准差( $\bar x \pm {\rm {SD}}$ )表示。采用的统计模型如下：

式中，Y_ijkl=产奶量/乳成分含量；μ为总体均值；α_i为胎次效应(i=1, 2, 3, 4, 5, 6)；β_j为泌乳时期效应(j=1, 2, 3)；γ_k为季节效应(k=1, 2, 3, 4)；(αβ)_ij、(βγ)_jk和(αγ)_ik为胎次、泌乳时期和季节等因素两两之间的交互效应；ε_ijkl为随机残差。

产奶量及乳成分含量等性状之间的相关性以Pearson系数(r)衡量，采用R-3.2.3软件的cor.test函数进行相关性分析及显著性检验。

基于各个因素与泌乳性状之间的方差分析结果(表1)，除了季节×泌乳时期对乳脂率的影响是P<0.01的显著水平外，其他因素及组合因素均极显著地影响产奶量及乳成分含量(P<0.001)。

表 1 Table 1

表 1 各因素与泌乳性状之间的方差分析(P值) Table 1 Variance analysis between various factors and lactation performances (P values) 性状或因素 季节 胎次 泌乳时期 季节×胎次 季节×泌乳时期 胎次×泌乳时期 产奶量　 <2×10–16 <2×10–16 <2×10–16 2×10–9 9×10–15 <2×10–16 乳脂率　 <2×10–16 <2×10–16 <2×10–16 <2×10–16 7×10–3 <2×10–16 乳蛋白率 <2×10–16 <2×10-16 <2×10–16 6×10–13 <2×10–16 <2×10–16 脂蛋比　 <2×10–16 3×10–11 <2×10–16 2×10–15 5×10–5 2×10–7

表 1 各因素与泌乳性状之间的方差分析(P值) Table 1 Variance analysis between various factors and lactation performances (P values)

表 2 Table 2

表 2 季节对产奶量和乳成分含量的影响1) Table 2 Effects of season on milk yield and milk nutrient contents 季节 样本量/头 产奶量/kg 乳脂率/% 乳蛋白率/% 脂蛋比 春 2 867 23.23±7.23Bb 4.42±0.75Aa 3.39±0.45Bb 1.31±0.17Aa 夏 2 294 19.55±6.45Cc 4.17±0.80Cc 3.35±0.50Bc 1.25±0.18Cc 秋 2 463 23.51±8.15Bb 4.19±0.83Cc 3.36±0.53Bbc 1.25±0.22BCbc 冬 2 801 25.36±7.60Aa 4.34±0.75Bb 3.44±0.46Aa 1.27±0.18Bb 　1) 同列数据后凡是具有一个相同小写或大写字母者，表示在 0.05 或 0.01 水平差异不显著 (Bonferroni 法)

表 2 季节对产奶量和乳成分含量的影响1) Table 2 Effects of season on milk yield and milk nutrient contents

产奶量和乳成分含量在不同自然月份出现明显的变化，且呈现连续渐变的规律(图1)。产奶量在3－7月出现连续下降，7月达到最低，8－12月逐渐升高，在12月达到全年最高值(图1A)。乳脂率和乳蛋白率在3－7月呈现下降趋势，在8－12月处于相对平稳的状态，但在8和12月，乳脂率出现急剧降低，而乳蛋白率在12月出现急剧增高(图1B、1C)。从脂蛋比来看，在3－8月脂蛋比持续降低，9－12月出现上下波动，12月脂蛋比出现最低值(图1D)。

图 1 产奶量和乳成分含量在不同自然月份的变化 Figure 1 Changes of milk yield and milk nutrient contents in different natural months

由表2可知，不同的季节对产奶量和乳成分含量有明显影响，且夏季对产奶量和乳成分含量的影响最为突出，各项指标均处于最低水平，这与夏季6－8月各指标持续降低的结果一致(图1)。产奶量上，春季和秋季的产奶量相近，夏季的产奶量极显著低于其他季节(P<0.01)，冬季的产奶量最高，相比其他季节其差异达到极显著水平(P<0.01)。乳脂率指标上，全年保持在4.15%以上，在夏季和秋季的乳脂率极显著低于春季和冬季(P<0.01)，同时，春季的乳脂率极显著高于冬季(P<0.01)。乳蛋白率四季均维持在3.35%以上，其在夏季和秋季同乳脂率的结果类似，两季指标值相近且均低于春季和冬季；但冬季的乳蛋白率具有最高值，且极显著高于其他季节(P<0.01)。脂蛋比指标上，夏季和秋季的脂蛋比同乳脂和乳蛋白率的季节变化一样，两者相近且均低于春季和冬季，但在该指标上其差异水平达到极显著水平(P<0.01)，此外，相比其他季节，春季的脂蛋比达到极显著的最高值1.31(P<0.01)。

表 3 Table 3

表 3 胎次对产奶量和乳成分含量的影响1) Table 3 Effects of parity on milk yield and milk nutrient contents 胎次 样本量(占比/%) 产奶量/kg 乳脂率/% 乳蛋白率/% 脂蛋比 1胎 5 467(52.55) 21.91±6.07Cc 4.41±0.80Aa 3.45±0.49Aa 1.28±0.17Aa 2胎 3 140(30.18) 24.88±8.58Aa 4.20±0.76Bb 3.37±0.49Bb 1.25±0.20Bb 3胎 811(7.80) 23.71±9.71Bb 4.10±0.72BCc 3.29±0.47Cc 1.26±0.20Bb 4胎 439(4.22) 23.81±9.43ABab 3.99±0.70Cc 3.25±0.42CDcd 1.24±0.21Bb 5胎 307(2.95) 22.05±9.71BCc 4.13±0.77BCbc 3.17±0.41Dd 1.31±0.23Aa 6胎及以上 239(2.30) 23.25±8.82BCbc 4.04±0.67BCc 3.18±0.38CDd 1.28±0.21ABab 　1) 同列数据后凡是具有一个相同小写或大写字母者，表示在 0.05 或 0.01 水平差异不显著 (Bonferroni 法)

表 3 胎次对产奶量和乳成分含量的影响1) Table 3 Effects of parity on milk yield and milk nutrient contents

全年平均胎次为1.82胎，从胎次分布来看，1、2胎牛在参测牛群中所占比例较高，达到82.73% ，3至5胎牛占比14.97%，6胎及以上牛仅占2.30%(表3)。2胎牛的产奶量达到最大值，极显著高于1、3、5、6胎及以上牛(P<0.01)；但从离散程度来看，3胎牛产奶量的离散程度高于2胎牛。2胎至5胎之间，随着胎次的增加，产奶量呈现下降趋势，但3胎和4胎之间无显著差异；相比5胎牛，6胎及以上牛的产奶量离散程度较低且其均值有所增加，但未达到显著水平(表3)。乳成分的各项指标中，1胎牛的乳脂率最高，随着胎次的增加逐步降低，到4胎达到最低，4胎之后略有增加但未达到显著水平；乳蛋白率同乳脂率的变化规律类似，随着胎次的增加乳蛋白率呈现明显下降的趋势，到5胎达到最低，6胎及以上牛与5胎牛乳蛋白率相近且无显著差异。脂蛋比同乳脂率和乳蛋白率的变化规律类似，随着胎次的增加脂蛋比逐渐下降，但5胎牛较2~4胎牛脂蛋比极显著增加(P<0.01)，达到1.31(表3)。

表 4 Table 4

表 4 泌乳时期对产奶量和乳成分含量的影响1) Table 4 Effects of lactation stage on milk yield and milk nutrient contents 泌乳时期 样本量(占比/%) 产奶量/kg 乳脂率/% 乳蛋白率/% 脂蛋比 早期 3 024(29.01) 27.69±7.37A 3.97±0.77C 3.09±0.44C 1.29±0.23A 中期 2 908(27.89) 25.15±6.50B 4.20±0.71B 3.32±0.40B 1.27±0.18B 晚期 4 493(43.10) 18.58±5.96C 4.57±0.74A 3.64±0.43A 1.26±0.16B 　1) 同列数据后凡是具有一个相同大写字母者，表示在 0.01 水平差异不显著 (Bonferroni 法)

表 4 泌乳时期对产奶量和乳成分含量的影响1) Table 4 Effects of lactation stage on milk yield and milk nutrient contents

由表4可知，全年参测牛群中泌乳晚期牛占比较大，到达43.10%；产奶量在泌乳早期达到最高，中、晚期逐渐下降，且3个时期间有极显著差异(P<0.01)。乳脂率和乳蛋白率随着泌乳时期的增长而增高，3个时期间有极显著差异(P<0.01)；脂蛋比与乳脂率和乳蛋白率的结果相反，随着泌乳时期的增长逐渐降低。

表 5 Table 5

表 5 各泌乳性状之间的Pearson相关系数1) Table 5 Pearson correlation coefficients among different milk performance traits 　性状 产奶量 乳脂率 乳蛋白率 脂蛋比 产奶量 1.00 乳脂率 –0.34** 1.00 乳蛋白率 –0.53** 0.63** 1.00 脂蛋比 0.09** 0.64** –0.18** 1.00 　1) “**”表示相关性达到 0.01 的显著水平

表 5 各泌乳性状之间的Pearson相关系数1) Table 5 Pearson correlation coefficients among different milk performance traits

不同胎次奶牛的泌乳曲线存在明显差异，1胎牛在第3个泌乳月份达到泌乳高峰，而其他胎次牛均在第2个泌乳月出现泌乳高峰，且其高峰期产奶量明显高于1胎牛，以3胎牛的高峰期产奶量最高；从第5到第11个泌乳月份，1胎牛产奶量下降较缓慢，其下降速率明显低于其他胎次牛(图2A)。不同胎次牛的乳成分含量在泌乳期呈现相对一致的变化规律(图2B、2C)：乳脂率和乳蛋白率在第1至2个泌乳月份均随着产奶量的增加而降低，而在后续的泌乳月份中随着产奶量的降低而增加；同时，相比其他胎次牛，5胎、6胎及以上牛的乳脂率在泌乳期出现异常波动，且其乳蛋白率下降和上升的速率较小。脂蛋比在泌乳期的变化同乳脂率和乳蛋白率的结果相对应，1胎和2胎牛维持在相对平稳的状态，而高胎次尤其是5胎、6胎及以上牛出现异常的波动(图2D)。

图 2 不同胎次奶牛在不同泌乳月份下产奶量和乳成分含量的变化 Figure 2 Changes of milk yield and milk nutrient contents in different lactation months for dairy cows of various parities

如表5所示，产奶量与乳脂率和乳蛋白率均呈极显著负相关，但与脂蛋比呈现极显著正相关(P<0.01)；乳脂率与乳蛋白率之间呈极显著正相关(P<0.01)；脂蛋比与乳脂率呈极显著正相关，而与乳蛋白率呈极显著负相关(P<0.01)。

本研究发现季节、泌乳时期和胎次分别对产奶量和乳成分产生极显著的影响，这与熊本海等^[7]及常玲玲等^[12]报道的结果一致；本研究中3个因素之间的互作效应均能极显著地影响产奶量和乳成分含量，而魏琳琳等^[8]在分析山西地区规模化牛场的DHI数据时发现季节×胎次与胎次×泌乳时期对乳脂率和乳蛋白率无显著影响，产生这种差异可能与华南地区特有的季节气候变化及其牛群遗传结构有关。本研究中冬季产奶量最高，随着春夏季的气温升高，产奶量逐渐下降，夏季产奶量最低，在气温最高的7月产奶量达到谷值；在乳成分上，夏季的各项指标均达到最低值，且极显著低于春冬季节，类似这样夏季热应激的影响在前期天津^[7]、山西雁北^[8]、荷兰^[6]、加拿大^[5]等地区的研究中均有发现，因此，减轻夏季高温对泌乳牛的热应激效应，利于其生产性能获得更好的发挥^[13]。本研究中产奶量和乳蛋白率在12月达到最高值，而不是在气温最低的1月最高，乳成分上，春季的指标值也高于冬季，这说明在华南亚热带气候条件下，冬季的低温对奶牛仍会产生一定的应激作用^[14]，因此，广东地区同样需要注意奶牛冬季的防寒保暖。

本研究结果显示牧场牛群结构存在不合理性，全年胎次分布上，1、2胎牛的群体占比高达82.73%，6胎及以上牛仅占2.30%，导致全年平均胎次为1.82胎，明显低于理想胎次3胎^[15]。根据奶牛的生理特征，其产奶量随着胎次的增加而逐渐升高，第5胎时达到峰值即为成年的产奶量^[16]，而本研究观察到1胎至2胎牛产奶量升高，之后随着胎次的增加产奶量呈现下降趋势，3胎和4胎之间的产奶量差异不显著。这样异常的奶量变化规律在肖西山等^[17]研究北京5个奶牛场产奶数据时也有一致的报道，依据肖西山等^[17]研究的结论结合本研究试验牧场的实际情况，可以判定造成该现象的主要原因是奶牛被动淘汰率高，从而降低了高胎次高产奶牛的留群比例^[18]。从乳成分的变化来看，各项成分指标在第1胎时最高，随着胎次的增加逐步降低，到第4或第5胎时出现回升；常玲玲等^[12]在研究南方牛场乳成分变化时发现类似的规律，这可能与南方牧场在牛群偏倚结构(低胎次牛占比高)的条件下所制定的相应饲养配方有关。

从牛整个泌乳期的情况来看，产奶量和脂蛋比在泌乳早期达到最高，中晚期逐渐下降，乳脂率和乳蛋白率则相反，随着泌乳时期的增长逐渐升高。乳脂率和乳蛋白率的前低后高的变化趋势与Pulina等^[19]和常玲玲等^[12]报道的前高后低的模式不同，这可能是华南地区的荷斯坦牛群中常引入娟珊牛进行品种改良以适应当地高温高湿气候的结果，相比荷斯坦牛，娟珊牛具有高乳脂率和乳蛋白率的品种优势^[1]；从全年乳脂率和乳蛋白率分别保持在4.15 %和3.35 %以上，也映射出引入娟珊牛血统的痕迹^[9]。脂蛋比上表现出前高后低的规律，乳脂率和乳蛋白率之间存在极显著的正相关性，综合以上2点说明，泌乳阶段乳脂增长的速度低于乳蛋白，这可能是日粮中精粗比过高，而粗饲料中的干物质摄入较少引起的现象^[20-21]。按照不同胎次绘制泌乳曲线，发现1胎牛在第3个泌乳月份达到泌乳高峰，而其他胎次牛均在第2个泌乳月出现泌乳高峰且明显高于1胎牛，但1胎牛产奶量下降速率明显低于其他胎次牛，这说明牛群的饲养管理已经严重制约了高胎次奶牛泌乳中晚期的生产表现。乳脂率和乳蛋白率在第1~2个泌乳月份均随着产奶量的增加而降低，而在后续的泌乳月份中随着产奶量的降低而增加，这说明乳脂率和乳蛋白率与产奶量存在负相关性^[21]，从性状之间的Pearson相关系数及显著性可以进一步验证该结论。此外，本研究发现5胎、6胎及以上等高胎次牛在乳脂率和脂蛋比上出现异常的波动，这可能反映出高胎次的成年牛较低胎次牛更易受到饲养水平的影响而出现乳成分含量的波动。

在华南亚热带气候及当地特有的牛群遗传结构(引入娟珊牛血统)条件下，季节、泌乳时期和胎次等因素均显著影响产奶量和乳成分含量，并且因素间的互作效应也达到显著水平，因此，该地区的奶牛养殖需要同时调控多个因素才能获取较好的生产效益。本研究发现华南地区的泌乳牛不仅遭受长期的热应激影响，在冬季低温月份，同样受到冷应激作用而制约其生产表现。高胎次奶牛被动淘汰率高，进而导致其留群比例低以及全年泌乳胎次低，此外，目前的饲养管理水平已影响高胎次牛在泌乳中后期的生产表现，因此，调整繁育计划平衡牛群的胎次结构，改进日粮配方提高饲养水平，是解决当前该地区奶牛养殖水平的主要途径。