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规模化奶牛场牛群结构的算法


中国畜牧兽医学会家畜生态学分会学术研讨会论文集

规模化奶牛场牛群结构的算法
惠 雪 1,吴中红,王美芝,刘继军*
(北京市海淀区圆明园西路 2 号中国农业大学动物科技学院畜牧工程研究室,100094)

[摘

要]

本文综合国内、外多种奶牛场牛群结构的数据,并结合某地区 7

个规模化奶

牛场的实际调查结果,从规模化奶牛场牛群结构及相关参数的概念出发,推导出牛群结 构的算法及牛群结构。经计算得出,符合我国目前饲养状况的奶牛场牛群结构如下:在 全年均衡产犊的条件下,犊牛、育成牛、青年牛及成母牛分别占全群存栏的百分比为: 11.3%、17.7%、11.5%、59.5%,其中泌乳牛占全群存栏的百分比为 50.3%,这与文献 中提出的奶牛场的牛群结构以及实际生产中的牛群结构相符。 [关键词] 奶牛场;牛群结构

处于不同生长阶段的奶牛,其生理特点、生活习性、营养需求以及对饲养环境的要求都不同[1],根据 不同生长发育阶段的特点和对饲养管理的不同要求,应将奶牛分成不同类群,采用不同的饲养管理措施[2]。 各阶段饲养的奶牛头数占总存栏奶牛头数的百分比,我们称之为规模化奶牛场的牛群结构。明确牛群结构 是规模化奶牛场规划和建筑设计的前提,也是指导牛场生产管理和牛群周转的纲领,反映了牛场生产和管 理水平的高低。国内、外文献中给出多种牛群结构的数据[1] [3] [4],但都没有给出其理论依据,且都是较理 想状况下得出的,没有考虑生产管理水平高低对牛群结构的影响,与实际生产情况存在一定的差异。 本文综合国内、外多种奶牛场牛群结构的数据并结合实际调查状况,从牛群结构及相关参数的概念出 发,推导出了牛群结构的计算公式及其适用条件,试图为规模化奶牛场牛群结构的确定提供理论依据。

1 规模化奶牛场的实际繁殖状况
本人在对某地区 7 个规模化奶牛场 2007 年上半年的繁殖状况进行了调查,结果见表 1。
表1 情期受胎率 ECR(%) 53.8±4.5 年繁殖率 NRR(%) 91.5±9.9 产犊间隔 CI(天) 403.1±35.6 规模化奶牛场实际生产中的繁殖状况 产犊率 CR(%) 97.9±1.5 成母牛死淘率 (%) 17.2±0.8 青年牛死淘率 (%) 5.0±3.1 犊牛死胎率 (%) 6.4±4.6

2 牛群结构相关参数的确定
本文中的牛群结构是以牛群大小保持不变为前提得出的。 牛群结构随着牛场的饲养、 管理水平高低而 发生变化,主要与成年母牛的总受胎率和产犊率、犊牛死胎率以及各群牛的饲养天数和成活率有关。
[作者简介] 惠 雪(1982- ) ,女(汉) ,在读硕士研究生,陕西延安人。主要从事规模化牧场的生产工艺及配套设施等研 究。E-mail:huixue.cau@163.com. *[通讯作者] 刘继军(1963- ) ,男,硕士,教授,畜牧工程教研室主任,主要研究方向为畜牧场规划设计与建造、畜禽舍 环境控制、畜牧场废弃物处理与利用。

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其 2.1 奶牛年总受胎率(TCR)的确定



奶牛的年总受胎率是指本年度末受胎母牛数占参加配种母牛数的百分率[5],反映了全年总的配种效果
[6]

。根据奶牛的配种指数一般要求在 1.5~1.7 可得出:
TCR=

[4]

,按照实际生产中奶牛的情期受胎率为 53.8%计算,奶牛

连续三个情期配种不成功即淘汰,此时,配种指数为 1.625,这完全符合配种指数要求。根据 TCR 的定义
[7]

× 100% n 2 n × ECR + n( ? ECR)ECR + n( ? ECR)ECR 1 1 × 100% = n 2 × =〔ECR + 1 ? ECR)ECR + 1 ? ECR)ECR〕 100% ( ( n p:受胎母牛头数 ECR:情期受胎率

np

其中:n:配种母牛头数

将 ECR=53.8%带入上述公式,得出 TCR=90.1%,符合“年总受胎率一般要≥90%” [4]的要求。 2.2 年繁殖率(NRR)的确定 年繁殖率反映牛群在一个繁殖年度内的增殖效率[4] 式[6] [7]表示为
nc n × TCR × CR × 100%= × 100%=TCR × CR × 100% n n 其中:n:应繁母牛头数 NRR= n c:实繁母牛头数 TCR:年总受胎率 CR:产犊率
[6]

,也反映了牛场的生产、技术管理水平[7],用公

根据实际调查结果,TCR=90.1%、CR=97.5.0%来计算,可得出 NRR=87.8%,这达到“繁殖母牛年 繁殖率达 85%以上” [6]的繁殖管理目标。 2.3 产犊间隔(CI)的确定 产犊间隔是指母牛连续两次产犊间的时间间隔, 为每头牛两次产犊的产犊间隔天数总和与产犊牛的比
[5] [8]

,其中:按自然年度统计,凡在年内繁殖的母牛均进行统计,年内繁殖两次的(指正产) ,其所形成的

两个产犊间隔一并进行统计;遇到流产情况时,产犊间隔不足 270 天的不参加统计,超过 270 天的一并进 行统计[6]。 奶牛妊娠期为 280 天,产后第一次发情通常为 30~45 天,以后每隔 21 天发情一次[4]。考虑到我国目 前的饲养和管理水平,本文中将产后第一次发情的时间拟定为 60 天,连续三个情期配种不成功即将奶牛 淘汰,由此得出奶牛的产犊间隔为:
2 + 280n + 60n + 21n( ? ECR) 21n( ? ECR) 1 1 n × TCR × CR 其中:n:成母牛头数

CI=

ECR:情期受胎率 TCR :总受胎率 CR:产犊率

按照实际统计结果,ECR=53.8%、CR=97.9%,以及计算所得的 TCR=90.1%计算,得出的 CI=402 天,这与实际调查得出的产犊间隔 403.1±35.6 非常接近。 2.4 奶牛饲养阶段的划分 按照由小到大,将奶牛分为犊牛、育成牛、 青年牛和成母牛四个群体。其中,犊牛指从出生到 6 月 467

中国畜牧兽医学会家畜生态学分会学术研讨会论文集 龄的牛[4]
[6]

,母犊牛进一步分为哺乳犊牛和断奶犊牛。美国一般是犊牛两月龄时进行断奶[1],目前我国实

际生产中,多采用母犊 90 日龄断奶,本文中按照 90 日龄断奶计算;育成牛是指从 7 月龄至初次妊娠的后 备母牛[4] [6],育成母牛至 12 月龄达到性成熟[4],但其体成熟晚于性成熟,且这个阶段其身体处于快速增长 阶段,不宜配种[8]。一般在 14~16 月龄、体重达到 360~380kg 时进行初次配种[6] [8],本文中以 16 月龄为 初次配种月龄;青年牛是指 18 月龄到初产这一阶段的母牛[6];成年母牛是指初次产犊后的母牛,从第一次 产犊开始,成母牛周而复始地经历泌乳、干奶、配种、妊娠、产犊的生产周期[6]。根据成年母牛的生理生 产特点和规律,将生产周期分为干奶期、围产期和泌乳期[5],分别为干奶牛、围产期牛和泌乳牛。各阶段 奶牛的饲养天数及成活率见表 2。
表2 牛群种类 0~1 月龄犊牛 2~3 月龄犊牛 4~6 月龄犊牛 育成牛 青年牛 干乳牛 围产期牛 泌乳牛 各分群饲养天数和成活率 饲养天数(天) 30 60 90 306 305 45 30 327 成活率(%) 95 95 95 99 99 100 100 100 饲养阶段 0~1 月龄 2~3 月龄 4~6 月龄 7~17 月龄 18~28 月龄 产前 60 天~产前 15 天 产前 15 天~产后 15 天 产后 16 天~下胎产前 61 天

说明:泌乳牛的饲养天数为产犊间隔减去干乳牛和围产期牛的饲养天数

2.4.1 各阶段奶牛饲养头数的确定 假设:成年基础母牛头数为 n;所产犊牛中,公犊、母犊各占一半,所有公犊吃完初乳即出售;优质 后备母牛出售均为未配种的育成牛。将牛群进一步划分为 0-1 月龄犊牛、2-3 月龄犊牛、4-6 月龄犊牛、育 成牛、青年牛、干奶牛、围产期母牛和泌乳牛,以成母基础母牛头数为基数,根据各群奶牛之间的生理关 系,便可得出各分群奶牛的饲养头数的计算公式。
n 0 ~1月龄 = n 2 ~ 3月龄 ( n × NRR × 1 - DER ) d 0 ~1 1 × 365 2 d 2~3 = n 0 ~1 × CR 0 ~1 × d 0 ~1
2~3

n 4 ~ 6 月龄 = n 2 ~ 3 × CR n 育成牛 = n 4 ~ 6 × CR
其中: n:成母牛头数 NRR : 年繁殖率

×

d 4~ 6 d 2~3 d 4~6

4~ 6

×

d 育成牛

DER:犊牛死胎率 CR 0 ~1、CR 2 ~ 3、CR 4 ~ 6 : 0 ~ 1月龄、 ~ 3月龄、 ~ 6月龄犊牛的成活率 2 4 d 0 ~1、d 2 ~ 3、d 4 ~ 6、d 育成牛 : 0 ~ 1月龄、 ~ 3月龄、 ~ 6月龄犊牛和育成牛饲养 天数 2 4

理论上讲,在牛群大小保持不变的情况下,青年牛的饲养头数要能补充成母牛的淘汰数。经统计,实 际生产中,成母牛的淘汰率为 17.1%±0.8%,青年牛的死淘率为 5.0%±3.1%。为了保证牛群结构稳定和质 量优化,成母牛和青年牛的死淘率分别按照 20%和 8%来计算。同时,青年牛实留头数比理论头数富余 5 %,供奶牛场进一步选育。由此可得: 468


d (1 + 5%) × n × 20% × 青年牛 CR 青年牛 × (1 ? 8.0%) 365 d 产犊牛 CI d 干乳牛 CI



n 青年牛=

n 产犊牛=n × TCR × CR ×

n 干乳牛=n × TCR × 1-AR) ( × n 泌乳牛=n-n 产犊牛-n 干乳牛
其中:n:成母牛头数 TRC :总受胎率 CR:产犊率 CI:产犊间隔 AR:妊娠牛流产率

d 青年牛、d 产犊牛、d 干乳牛分别为青年牛、产犊牛 和干乳牛的饲养天数

2.4.2 牛群结构的计算 确定奶牛场各牛群奶牛饲养的头数后,将各阶段奶牛饲养头数相加,得到奶牛场总存栏母牛头数,再 用各阶段饲养的奶牛头数除以总存栏母牛头数,乘以 100%,即可得到各阶段中饲养的奶牛头数占总存栏 母牛头数的百分比,即牛群结构。按照表 1 和表 2 中列出的参数计算,假设牛群大小保持不变,以成母牛 存栏数 600 头为计算基础,所得牛群结构见表 3。
表3 牛群种类 0-1 月龄犊牛 犊牛 2-3 月龄犊牛 4-6 月龄犊牛 育成牛 青年牛 围产期牛 成母牛 干乳牛 泌乳牛 合 计 规模化奶牛场牛群结构 饲养头数(头) 20 39 55 178 116 37 56 507 1008 各群占总存栏的比例 2.0% 3.8% 5.5% 17.7% 11.5% 3.7% 5.5% 50.3% 100% 100% 59.5% 17.7% 11.5% 11.3%

3 牛群结构计算公式的论证
表 4 中给出了书中、实际生产中以及本文中计算所得的牛群结果。
表4 单 位 不同牛群结构的比较 犊牛 10 9.7±1.4 11.3 育成牛 21 19.6±2.2 17.7 青年牛 19 17.0±3.9 11.5 成母牛 60 53.3±2.8 59.5

《Dairy Freestall Housing and Equipment》 实际生产中牛群结构 计算得出的牛群结构

(1)从表 4 中,计算所得的牛群结构与《Dairy Freestall Housing and Equipment》 、MWPS-7(美国) 推荐的牛群结构比较,可以看出,成母牛的比例非常接近,青年牛和育成牛的比例均高于计算值,但犊牛 的比例却低于计算值。 第一,青年牛的计算值远小于推荐值是正常的,原因有四:①美国奶牛的饲养阶段划分与我国有所差 别,奶牛的饲养水平也远高于我国实际饲养水平,这自然会影响到奶牛的牛群结构。②美国的奶牛的更新 469

中国畜牧兽医学会家畜生态学分会学术研讨会论文集 率高于国内。计算值是在假设成母牛的淘汰率为 20%的前提下得出的,而《Dairy Freestall Housing and Equipment》中成母牛的淘汰率高达 30%。淘汰率高,自然要饲养更多青年牛来补充。③公式中假设优质 母牛在育成牛阶段出售,而书中则没有明确的给出。如果书中是在妊娠青年牛阶段出售优质母牛,也会增 加青年牛的存栏量。④青年牛实际饲养头数比理论上需要饲养的奶牛头数的富余量也会影响青年牛的饲养 头数。 第二,育成牛的计算值远低于推荐值,主要原因是:①书中育成牛饲养阶段只有 6 个月,远小于计算 值中育成牛的饲养阶段(10 个月) ,这是导致计算值小于推荐值的主要原因。②美国奶牛饲养水平高于国 外,后备牛的成活率高,在保持牛群大小不变的前提下,所需的后备牛饲养头数少。 第三,计算值中犊牛的饲养头数高于《Dairy Freestall Housing and Equipment》中的推荐值,主要有以 下两个原因:①书中犊牛饲养时间为 5 个月,而我国则是 6 个月,这是导致犊牛占整个牛群中比例加大的 主要原因。②书中青年牛和育成牛的饲养头数多,自然会使其他牛的所占的比例降低。 (2)将计算值与本人调查的某地区 7 个规模化奶牛场实际生产中的牛群结构进行比较,可以看出, 计算值中育成牛的所占的比例与实际值很接近, 犊牛和成母牛所占的比例略高于实际值, 而青年牛则相反, 低于计算值。 第一,实际牛群中犊牛所占的比例低于计算值,可能由以下几个原因:①调查中我们发现,实际生产 中,所生产的公犊牛头数明显高于母犊牛,所占百分比为 56.1%±3.6%,而我们在公式中则是假设公母比 例分别为 50%,这将导致计算值略高于实际值。②公式中我们假设犊牛的成活率为 95%,而实际调查中发 现犊牛的死亡率约为 7.8%左右,略高于公式中的假设,这也将导致计算值要略高于实际值。③所调查的 7 个奶牛场的牛群,期末存栏均大于期初存栏,即牛群不断扩大,而计算值则是假设牛群大小保持不变的情 况得出的,这也是导致计算值略高于实际值的原因之一。④实际饲养过程中,往往根据犊牛的生长状况, 提前或延迟转群时间,这也会影响牛群结构中犊牛所占的比例。 第二,实际的牛群结构中,青年牛的比例高于计算值,主要由以下几个原因导致:①公式中计算的牛 群结构是保持牛群大小不变的前提下得出的,而本人调查的 7 个奶牛场的牛群则是不断的扩大,这自然导 致青年牛的饲养头数增加。②公式中假设育成牛配种确妊后转入青年牛舍,这相当于减少了青年牛的饲养 时间;而被调查的 7 个牛场中均是在转群后再进行初配种,这意味着有青年牛舍被要饲养一部分育成阶段 的后备牛,可以理解为增加了青年母牛的饲养天数,自然也增加了青年母牛在牛群中所占的比例。③公式 中假设出售的优质母牛均为初配种前的育成牛,而实际调查的 7 个奶牛场的出售牛多为确妊的青年牛,这 也增加了青年牛的饲养头数。 第三,实际牛群中成母牛所占的比例低于计算值也是正常的。①如前所述,被调查的 7 个奶牛场的牛 群结构不断扩大,饲养的青年牛头数越大于计算值,使得奶牛场总存栏扩大,自然会使牛群结构中成母牛 所占的比例下降。②公式中假设成母牛的成活率为 100%,但实际调查中发现成母牛的死亡率约为 2.83%, 这也导致成母牛的饲养数量减少。③公式中假设成母牛的死淘率为 20%,但调查中发现,成母牛的死淘率 仅为 17.2%,利用胎次高达 5.8 胎。成母牛的利用年限长,饲养的头数自然也会有所降低。此外,调查中 发现,饲养过程中,不断有成母牛调出或调入,这也影响成母牛饲养头数占整个牛群的比例。

4 结 论
从上文的讨论中,可以看出,本文中由公式计算推导出的牛群结构与书中推荐的牛群结构及国内规模 化奶牛场实际生产中的牛群结构并不矛盾,而且与我国实际生产中的牛群结构比较接近,可以为规模化奶 牛场规划和建筑设计提供一定的理论依据,也可作为规模化奶牛场生产管理计划和牛群周转计划制定的依 据。 需要指出以下两点:第一,本文中给出计算公式,只针对牛群大小保持不变的奶牛场;如果奶牛场的 牛群结构不断扩大,则需要饲养更多的青年牛。第二,本文中给出的牛群结构仅供参考,不可直接用于设 470





计。因为公式中的众多参数,如情期受胎率、成活率等都与生产管理水平和饲养水平密切相关。具体规划 设计时,要结合牛场所在地的饲养条件和牛场管理水平,重新制定相关参数,计算新的牛群结构。 参考文献:
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Bickert, W. G., Holmes, B. Janni, K. et al. Dairy Freestall Housing and Equipment[M]. Lowa State: MidWest Plan Service, 2000: 5~6. 李震钟、吴庆鹉、王新谋等. 家畜环境卫生学附牧场设计[M]. 北京:中国农业出版社,1990:80. 李如治、包军、刘继军等. 家畜环境卫生学[M]. 北京:中国农业出版社,2003:121. 王加启、于建国、邓先德等. 现代奶牛养殖科学[M]. 北京:中国农业出版社,2006:34,53~54,115,124~125. 李建国、曹玉凤、高建锋等. 现代奶牛生产[M]. 北京:中国农业大学出版社,2007:150~151,288. 莫 放、张晓明、咎林森等. 养牛生产学[M]. 北京:中国农业大学出版社,2003:106~108,130,141,143,148.

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Algorithms of the Management categories for Dairy Herd in Modernized Farms
HUI Xue1,WU Zhong-hong, WANG Mei-zhi,LIU Ji-jun 1. China Agricultural University 2. College Animal Science and Technology animal husbandry engineering Lab Abstract: This paper drew the algorithms of the typical management categories for dairy herd in modernized farm from the fundamental conceptions of the herd makeup and relevant parameters. The paper not only synthesized the relevant papers from domestic or abroad, but also combined the investigations and studies of seven large farms. The conclusion is that percentage of female calves, replacement cows, heifers and mature cow, separately, is: 11.3%, 17.7%, 11.5% and 59.5%. The percentage of milking is 50.3%. It matches the categories for dairy herd in papers and the herd makeup of investigations in large farms. Keywords: Dairy farm; Management categories for dairy Herd

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