龚 睿 王 澳 施霁桢 姚鸿钦 雷斯琪 刘雪琴 黄上真 常 瑶 郭 刚 蒋桂娥 王雅春*

(1.中国农业大学 动物科学技术学院，北京100193；2.北京首农畜牧发展有限公司，北京 100029；3. 河北省畜牧良种工作站，石家庄 050061)

过去数十年间，遗传改良极大提升了奶牛的生产性能[1]，产奶量和乳脂率等生产性状逐渐满足需求。但过度选育生产性状导致奶牛的繁殖性能和健康状况下降，为降低由此带来的经济损失[2]，提高农场动物福利，人们也逐渐开始关注奶牛的功能性状[3]。

性情常用来指代禀性、气质、性格或脾气。在家畜生产中，性情常被定义为家畜对环境刺激的反应，对同一种刺激，不同个体的行为反应不同，并且对同一个体，对相似刺激的反应是可重复的[4]。性情会影响动物的健康性状，性情暴躁的奶牛代谢和免疫能力较差[5]，并且暴躁的性情不利于牛场的日常管理与饲养员的安全[6]。性情与实际生产也有密不可分的联系。Hedlund等[7]研究表明，如果奶牛性情焦虑或暴躁，其产奶量会降低，泌乳速度会下降[8]。王晔等[9]研究发现性情较温顺的奶牛产奶量存在较高的趋势，但并不显著。此外，性情暴躁的奶牛可能正处于应激状态[10-11]或正在忍受因疾病带来的疼痛[12]，例如乳房炎和乳头损伤等。

目前，国外对奶牛性情常用的研究方法有踏步-踢腿行为计数法[13]、回避距离测试[11]和心率测量法[14]等，这些方法存在测量困难以及难以对大规模群体进行数据采集等问题。此外，不同研究方法得到的性情性状遗传力估计值差异较大，其范围为0.11～0.67[4]。王晔等[9]和常瑶等[15]通过观察畜舍内测量直肠温度时奶牛的反应来评价性情。张驰等[16]在观察畜舍内测量直肠温度时奶牛反应的基础上还将观察测量颈部皮肤褶皱厚度时奶牛的反应作为性情评分的标准，将2种方法进行了比较。国内采用的性情评分方法的优点是可快速进行大群测定[9]，然而目前并不清楚其能否反映奶牛挤奶时的性情，以及其与产奶性状的关系。

本研究采用国外较为常用的挤奶性情评分方法(即踏步-踢腿行为计数法)和国内常用的主观性情评分方法(即观察测量直肠温度时奶牛的反应来进行性情评分)对北京地区2个规模化牛场的泌乳牛群体进行研究，旨在探究两类性情评分方法的影响因素、挤奶性情评分与主观性情评分之间的关联性以及性情评分与日产奶量和体细胞评分之间的关系。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本试验荷斯坦牛性情评分的原始数据来自北京地区2个牛场的泌乳牛群体，由中国农业大学牛百科团队于2019年7—8月期间集中测定得到。在采集主观性情评分的同时，采用电子数显温湿度计(型号：台湾衡欣AZ8726)测定牛舍内温湿度。此外，试验收集了2个牛场同时段的生产性能测定数据(Dairy herd improvement, DHI)。

1.2 奶牛性情数据采集与评分方法

1.2.1挤奶性情评分方法

挤奶性情评分包含踏步速率评分和踢腿速率评分两种评分标准。在挤奶过程中，记录奶牛从第1个奶杯套上到第1个奶杯脱落之间的时长(T)和奶牛两条后腿的踏步次数与踢腿次数(N)。如图1(a)所示，奶牛移动后蹄，以及抬起后蹄但蹄底朝下时，记为1次踏步；如图1(b)所示，若奶牛抬起后蹄时蹄底朝后或有踢的行为，记为1次踢腿。将踏步及踢腿速率(V=N/T)分别转换为3分制挤奶性情评分，转换标准如表1所示。

表1 挤奶性情评分标准Table 1 Grading standard of milking temperament

图1 奶牛的踏步(a)和踢腿(b)行为Fig.1 Stepping (a) and kicking (b) behaviors of cow

1.2.2主观性情评分方法

在畜舍中，测定员将电子体温计(型号：欧姆龙MC-347)插入奶牛直肠深10 cm， 10 s后取出，在此过程中，观察奶牛的反应，采用3分制进行评分[16]：1分—奶牛很安静，基本没有反应；2分—奶牛有晃动和抬腿动作，但并未踢人；3分—奶牛有踢人的行为。

1.3 数据整理

1.3.1数据转换

将体细胞数(Somatic cell count, SCC)转化成体细胞评分(Somatic cell score, SCS)，其计算公式为：SCS=3+log2(SCC/100 000)。

1.3.2数据筛选

本次试验共收集到485条挤奶性情数据与 1 146 条主观性情数据，剔除重复和记录错误的数据后，最终得到428条挤奶性情数据和1 121条主观性情数据。各性情数据中，1条数据对应1头荷斯坦牛，并且部分荷斯坦牛同时具有挤奶性情数据和主观性情数据。在此基础上，做如下筛选，将数据分成3个数据集：

数据集1：剔除性情测定当天泌乳天数大于 500 d 的个体，保留414条数据用于挤奶性情评分的相关分析，1 072条数据用于主观性情评分的相关分析；

数据集2：剔除DHI数据缺失且DHI测定当天泌乳天数大于500 d的个体，用于分析性情评分对体细胞评分与日产奶量的影响。保留394条数据用于挤奶性情评分的相关分析，1 064条数据用于主观性情评分的相关分析；

数据集3：匹配挤奶性情数据和主观性情数据，保留309条数据用于挤奶性情与主观性情之间的相关分析。

1.3.3数据分组

本试验将泌乳天数、胎次和温湿度进行分组。其中，泌乳阶段分为4个水平，分别是阶段Ⅰ(1～99 d)、阶段Ⅱ(100～199 d)、阶段Ⅲ(200～305 d)和阶段Ⅳ(306～500 d)。胎次分为4个水平，分别是1胎、2胎、3胎和3胎以上。本研究中，温度测量范围为25～31 ℃，以1 ℃为间隔分成6组，编号为1、2、3、4、5、6，相对湿度测量范围为50%～100%，以10%为间隔分为5组，编号为1、2、3、4和5，然后将具有数据的温湿度分组进行合并，得到温湿度分类，有14、24、25、32、33、42、43、52和61共9个水平。

1.4 统计分析

采用SAS 9.4软件，利用Logistic回归模型分析奶牛各性情评分的影响因素，利用GLM过程分析各性情评分对日产奶量和体细胞评分的影响，用Bonferroni t检验对均值进行多重比较，采用秩相关系数检验各性情评分之间的相关关系。

在泌乳牛性情评分的分析中，以各分类变量作为自变量，各性情评分作为依变量建立Logistic回归模型。对模型的偏回归系数假设检验采用似然比、评分和Wald检验，P<0.05表示模型具有显著的统计学意义。

各性情评分影响因素分析采用模型1：

Logit(P)=a+b1S+b2L+b3M+b4W

(1)

其中：P为各性情评分的响应概率；a为截距；S为泌乳阶段；L为胎次；M为将牛场和测定员合并得到的场人效应；W为将温度测量结果和湿度测量结果分组后合并得到的温湿度分类，仅在主观性请评分中使用；b1、b2、b3和b4为各分类变量的斜率。

各性情评分对日产奶量的影响分析采用模型2：

Yijklm=μ+Si+Lj+Fk+Rl(Fk)+βC+eijklm

(2)

其中：Yijklm为i泌乳阶段、j胎次、k牛场、l性情评分下m个体的日产奶量；μ为总体平均数；i为泌乳阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ；j为1胎、2胎、3胎和3胎以上；Fk为k牛场；R为性情评分，l为性情评分1分、2分和3分；C为m个体对应的体细胞评分；β为体细胞评分的回归系数；eijklm为i泌乳阶段、j胎次、k牛场、l性情评分下m个体的随机残差。

各性情评分对体细胞评分的影响分析采用模型3：

Yijklm=μ+Si+Lj+Fk+Rl(Fk)+eijklm

(3)

其中：Yijklm为i泌乳阶段、j胎次、k牛场、l性情评分下m个体的体细胞评分；μ为总体平均数，其他效应同模型2。

2 结果与分析

2.1 各性情评分分布统计

挤奶性情评分和主观性情评分分布如图2所示。踏步速率评分、踢腿速率评分和主观性情评分为1分的荷斯坦牛分别占总体的51.9%、55.6%和66.9%，2分荷斯坦牛分别占比29.4%、27.1%和25.7%，3分荷斯坦牛分别占18.7%、17.3%和7.4%。从图2可以看出，主观性情评分与挤奶性情评分相比，1分个体与3分个体的分布具有较大差异，主观性情评分3分个体比踏步速率评分少11.3%，比踢腿速率评分少9.9%；1分个体比踏步速率评分多15.0%，比踢腿速率评分多11.3%。两类挤奶性情评分之间差异较小，各水平占比差距<5%。

图中数字表示每个性情评分的数据量。下同。Numbers within each bar represent the data of each temperament score. The same bellow.图2 不同评分方法获得的性情评分数据分布Fig.2 Distribution of temperament score in different scoring system

各牛场性情评分分布如图3所示，由图3可知，不同牛场性情评分分布有较大差异，其中挤奶性情评分中3分个体差距均在10%以上。从总体上看，相较于1场，2场性情评分为3分的荷斯坦牛个体偏多。

不同泌乳阶段性情评分分布如图4所示。各泌乳阶段性情评分分布具有明显差异，且各性情评分分布随泌乳阶段的变化规律各不相同。在踏步速率评分和主观性情评分中，3分个体所占比例随泌乳阶段增加呈现上升的趋势；而在踢腿速率评分中，3分个体占比最少的为泌乳阶段Ⅲ，最多的为泌乳阶段Ⅱ。

不同胎次性情评分分布如图5所示，对于2种挤奶性情评分，3分个体占比随胎次的增加呈现先减少后增加的趋势。在主观性情评分中，3胎牛的3分个体比例最低，仅占3.0%。

经过秩相关检验，踏步速率评分与踢腿速率评分之间存在极显著相关(P<0.01)，相关系数为0.208 7，但主观性情评分与2种挤奶性情评分均无显著相关(P>0.05)。

2.2 各性情评分影响因素的Logistic回归分析

在对踏步速率评分的分析中，将泌乳阶段Ⅳ、4胎和场人效应Z4设为基准；在对踢腿速率评分的分析中，将泌乳阶段Ⅱ、4胎和场人效应Z4设为基准；在主观性情评分的分析中，将泌乳阶段Ⅳ、2胎、温湿度分类14和场人效应C11设为基准。表2为各性情评分的Logistic回归分析结果。3个模型偏回归系数假设的似然比检验、评分检验和Wald检验结果P值均小于0.01，表明建立的回归方程具有极显著意义。

对于挤奶性情评分，场人效应对踏步速率评分和踢腿速率评分均有极显著影响(P<0.01)，胎次对踏步速率评分有显著影响(P<0.05)，泌乳阶段对踢腿速率评分有显著影响(P<0.05)。因篇幅所限，模型中的场人效应不予展开分析。

当比值比(Odds ratio, OR)>1时，表明与同分类效应的基准水平相比，此水平个体性情评分更高的可能性较大。例如，踏步速率评分中，1胎荷斯坦牛挤奶性情评分更高的概率是3胎以上荷斯坦牛的1.86倍。由此可根据OR值将各自变量水平按概率大小依次排序。从表2可知，对于踏步速率评分，2胎的荷斯坦牛具有更高挤奶性情评分的概率最大，即2胎的荷斯坦牛挤奶性情较暴躁，1胎其次，3胎以上的荷斯坦牛具有更高挤奶性情评分的概率最小，即3胎以上荷斯坦牛挤奶性情较温顺。在踢腿速率评分的分析中，泌乳阶段Ⅳ的荷斯坦牛具有更高挤奶性情评分的概率最大，泌乳阶段Ⅲ次之，泌乳阶段Ⅱ的荷斯坦牛具有更低挤奶性情评分的概率最大。

图4 各泌乳阶段性情评分数据分布Fig.4 Distribution of temperament score in different lactation stages

图5 各胎次性情评分数据分布Fig.5 Distribution of temperament score in each parity

表2 挤奶性情评分和主观性情评分的Logistic回归分析Table 2 Logistic regression analysis on milking temperament score and subjective temperament score

对于主观性情评分，泌乳阶段、胎次、温湿度分类和场人效应均有显著影响(P<0.05)。

从表2可知，泌乳阶段Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ的荷斯坦牛具有更高主观性情评分的概率依次增加，即随着泌乳天数的增加，荷斯坦牛主观性情越温顺。在所有胎次中，2胎的荷斯坦牛具有更低主观性情评分的概率最大，即2胎的荷斯坦牛主观性情较温顺，而3胎以上的荷斯坦牛具有更高主观性情评分的概率最大，即3胎以上的荷斯坦牛主观性情较暴躁，1胎次之。荷斯坦牛在25～26 ℃，80%～90%湿度的环境下具有更低主观性情评分的概率最大，而在27～28 ℃，70%～80%湿度的环境下具有更高主观性情评分的概率最大。

2.3 各性情评分对日产奶量与体细胞评分的影响

采用模型2分析各性情评分对日产奶量的影响。结果表明，3种性情评分中仅有踢腿速率评分对日产奶量影响极显著(P<0.01)，其余2种性情评分对日产奶量均无显著影响(P>0.05)。

表3展示了荷斯坦牛不同踢腿速率评分的日产奶量最小二乘均值。由多重比较结果可知，在牛场Ⅱ中，踢腿速率评分为2分与3分的荷斯坦牛日产奶量存在显著差异(P<0.05)。在2个牛场中，踢腿速率评分为2分的荷斯坦牛日产奶量均为最高。

表3 踢腿速率评分对日产奶量的影响Table 3 Effect of kicking score on daily milk yield

采用模型3分析各性情评分对体细胞评分的影响。结果表明，3种性情评分对体细胞评分均无显著影响(P>0.05)。

3 讨 论

奶牛性情研究对实际生产、动物福利以及饲养人员安全都是较为重要的[4]。目前，国外研究性情常用的测定方法存在测量困难、难以完成对大规模群体的数据采集等问题。国内所提出的主观性情评分虽然能够快速地进行大群测定[9]，但对在畜舍中评价的性情能否反映奶牛挤奶时的性情这一问题还需进一步讨论。

从定义上看，主观性情评分反映的是在畜舍中对奶牛进行人为刺激后，奶牛的反应差异。而挤奶性情评分反映的是在挤奶过程中奶牛对挤奶时所处的环境和受到的刺激所产生反应的差异，且奶牛发生踏步和踢腿行为的原因并不相同。踏步常在奶牛对周围环境不熟悉，感到紧张和害怕的时候发生，踢腿则往往在奶牛熟悉的地方发生，代表着奶牛感觉到疼痛或不耐烦[12, 17]。Rushen等[17]发现奶牛在熟悉的环境中踏步更少，踢腿更多，其认为区分踏步和踢腿行为是必要的。本研究中，主观性情评分与2种挤奶性情评分均无显著相关。尽管踏步速率评分与踢腿速率评分之间存在极显著相关，但其相关系数仅为0.208 7，属于低度相关。Rousing等[12]报道挤奶过程中踏步行为和踢腿行为之间没有相关性。因此，有理由认为这3种性情评分分别代表了奶牛不同方面的性情。此外，从各性情评分的Logistic回归分析结果来看，3种性情评分的影响因素以及随同一影响因素变化的趋势也存在差异。

胎次对踏步速率评分和主观性情评分具有显著影响。踏步速率评分随2胎、1胎、3胎、3胎以上的顺序依次降低，主观性情评分随3胎以上、1胎、3胎、2胎的顺序依次降低。Cerqueira等[13]对葡萄牙北部的泌乳牛群体的研究发现，经产牛的踢腿次数比初产牛的踢腿次数要低。张驰等[16]和王晔等[9]在测量直肠温度时对奶牛进行性情评分的研究中均认为，初产牛性情暴躁的概率比经产牛更高。性情评分与胎次的关联可能存在3种原因。首先，初产牛对环境更为敏感，更容易感到压力[8,18-19]。其次，Sewalem等[20]研究发现，挤奶性情与生产寿命之间存在显著相关关系，挤奶性情紧张的奶牛被淘汰的可能性比平静的奶牛高26%～46%，即在实际生产中，性情较差的牛会更容易被牛场淘汰，因此在牛场中的经产牛整体的性情都较为温顺。此外，Gibbons等[21]研究发现，随着年龄的增长，奶牛的行为会趋于一致，这是由于随着奶牛对人类或陌生事物的接触次数不断增加，奶牛会逐渐习惯外来刺激，因此反应会趋于平静。并且，在实际生产中，对待和管理奶牛方式的不同对奶牛的性情有直接影响[6,8]，因此性情评分随胎次增加的变化趋势会受到牛场管理的影响。

泌乳阶段对踢腿速率评分和主观性情评分具有显著影响。踢腿速率评分随泌乳阶段Ⅳ、泌乳阶段Ⅲ、泌乳阶段Ⅰ和泌乳阶段Ⅱ的顺序依次降低，主观性情评分随泌乳阶段的增加而降低。主观性情评分随泌乳阶段变化的结果与张驰等[16]的研究相似，其研究结果表明泌乳阶段Ⅰ(1～44 d)的奶牛性情暴躁的概率更高。泌乳阶段对性情评分的影响可能与泌乳高峰期的能量负平衡状态有关。由于泌乳高峰期的奶牛能量摄入满足不了产奶需求，导致糖异生障碍、脂肪利用增加、瘤胃机能变化和免疫能力下降[22]等一系列问题[23]，奶牛因此身体不适并产生紧张感[16]。

本研究中，环境温湿度对主观性情评分具有显著影响。Cerqueira等[13]报道在挤奶厅里，环境温度高于27 ℃时比低于20 ℃时的牛有更高的概率发生踢腿行为。王晔等[9]研究表明直肠温度与奶牛测直肠温度时的反应具有显著相关关系，而环境温湿度会影响直肠温度的高低。热应激会导致奶牛机体内分泌机能紊乱，直肠温度升高，皮质醇浓度增加[24]，由此导致奶牛性情变化。

3种性情评分方法中，仅踢腿速率评分对日产奶量有显著影响(P<0.05)，且仅在牛场Ⅱ中，踢腿速率评分为2分的荷斯坦牛日产奶量显著高于3分的荷斯坦牛。这可能是由于牛场Ⅱ群体平均日产奶量高于场Ⅰ，在产奶量较高的前提下，荷斯坦牛对于周围环境的刺激更为敏感，因此性情对于产奶的影响更为明显。此外，无论是牛场Ⅰ还是牛场Ⅱ，踢腿速率评分为2分的荷斯坦牛的日产奶量均为最高，说明过于暴躁和过于温顺的牛都不利于高产，这可能与催产素的分泌有关。自然条件下，犊牛的吮吸动作会促使奶牛分泌催产素，催产素能够作用于腺泡，使得腺泡内储存的牛奶流出。如果没有催产素的作用，挤奶时只能得到中央乳池中的牛奶，其仅占到产奶量的10%～20%[25]。挤奶过程中的压力和应激会导致肾上腺素分泌增加，而肾上腺素会严重抑制催产素的分泌，因此过于暴躁的奶牛产奶量会下降[17,25]。而过于温顺的奶牛由于对周围环境的刺激反应不敏感，在挤奶过程中无法从挤奶流程或奶杯的运动中得到足够的刺激，因此催产素分泌较少，无法有效地促进腺泡内牛奶的流出[25]。

乳房炎往往会造成奶牛挤奶时乳房的疼痛，使得奶牛在挤奶过程中的性情更加暴躁。患有乳房炎奶牛的乳汁中体细胞数较高[26]，但在本研究中，挤奶性情评分与体细胞数无显著相关，推测可能是由于患有临床乳房炎的泌乳牛已被移出进行治疗，而隐形乳房炎并不会引起奶牛过多疼痛[5]。

4 结 论

奶牛性情受到胎次、泌乳阶段、牛场管理和环境温湿度的影响，反之，性情也影响日产奶量。2类性情评分方法之间无显著相关，且其影响因素各不相同。踢腿速率评分与产奶量的关系更为密切，性情中等的荷斯坦牛具有更高的日产奶量。结合性情评分方法的定义、影响因素、相关性以及对产奶量影响的差异，有理由认为这2类性情评分代表奶牛处于不同生产环境下的不同方面的性情：对挤奶性情评分的研究，可以了解奶牛对挤奶的适应程度，分析性情与生产性状之间的关系；对主观性情评分的研究，可以了解畜舍环境下奶牛对人工授精、治疗等人为刺激的反应。综上，可以考虑将性情评分纳入中国奶牛选择指数中，为早日实现奶牛平衡育种提供理论基础。