陳 杰,陳 輝,陳 斌
(湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院,湖南 長沙 410128)
1999年,以湘西黑豬(桃源黑豬,下同)為母本與以美系杜洛克豬為父本雜交培育而成的新桃源黑豬,經(jīng)湖南省畜禽品種審定委員會審定,命名為湖南黑豬;2011年,湖南黑豬更名為湘村黑豬;2012年,經(jīng)國家畜禽遺傳資源委員會審定,湘村黑豬成為我國五大生豬品牌之一,是國家認定的新品種[1-2];2016年,湘村黑豬又被評為“中國自主品牌百佳”,是當時湖南省唯一通過國家品種審定的具有自主知識產(chǎn)權的畜禽新品種[3-4]。
湘村黑豬全身被毛黑色,有光澤,個別豬鼻、肢、尾會有少許白毛,體質(zhì)緊湊結(jié)實。頭大小適中,面部微凹,耳部稍硬,體型中等且呈前傾。背部較寬,體軀較長,背腰平直結(jié)合好,胸較寬深,腹線比較平直,臀部肌肉緊湊豐滿。四肢健壯有力,蹄質(zhì)堅硬結(jié)實。成年湘村黑豬母豬體重可達160~200 kg,成年湘村黑豬公豬體重可達180~220 kg,乳頭細長,排列勻稱,有效乳頭可達到7對以上。湘村黑豬屬瘦肉型新品系母系豬,母性好、產(chǎn)仔多、哺育能力強[5-7];彭英林等[2]在2015年對湘村黑豬進行選育,其窩均總產(chǎn)仔數(shù)11.7頭,產(chǎn)活仔數(shù)11.4頭,21日齡窩重48.0 kg,育成仔豬數(shù)10.9頭,育成率96.6%。生長發(fā)育快,飼料利用率高,具有較好的胴體品質(zhì)和肉品質(zhì),是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)商品瘦肉豬的優(yōu)良豬種。20~90 kg的湘村黑豬,平均日增重可達690 g,且湘村黑豬雜交組合的“大湘(大白×湘村黑豬)”、“長湘(長白×湘村黑豬)”平均日增重分別為780 g、790 g,這說明湘村黑豬的雜種豬具有良好的雜種優(yōu)勢[8]。此外,湘村黑豬本身也具有雜種優(yōu)勢,其抗逆性好、適應性強的特點即從母系桃源黑豬而來,耐粗飼,對飼養(yǎng)環(huán)境要求不高,不易生病,這非常有助于適應廣大養(yǎng)殖戶的飼養(yǎng)管理[9]。
湘村黑豬的培育過程:?1.56%,較1世代的 20.23%大大降低,可穩(wěn)定遺傳。另外還需注意在閉鎖繁育時的近交衰退情況,應盡可能擴大基因庫,使用不同的家系進行雜交。
湘村黑豬作為地方優(yōu)勢品種,也值得向外推廣,其生長生產(chǎn)性能和肉質(zhì)好的特點更是符合現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。
隨著現(xiàn)代動物生產(chǎn)養(yǎng)殖的高度集約化,大批量地生產(chǎn)更讓人們關注動物的生長生產(chǎn)狀況。因此,動物的生長預測模型的建立有助于探究和分析動物的生長發(fā)育規(guī)律,這對養(yǎng)殖行業(yè)具有重要意義。動物的生長具有一定的規(guī)律性,可用一條較為直觀的“生長曲線”來表示。該曲線利用動物各個生長階段的體重數(shù)值求出幾個參數(shù),建立一個曲線方程,可用作圖軟件繪出一條“S”型的曲線。由此可看到動物的生長特性,以及生長拐點,這對于動物的飼養(yǎng)管理和選育有很大幫助。現(xiàn)階段使用的曲線模型主要有 Logistic、Gompertz和 Bertalanffy等[10]。
目前有研究運用函數(shù)模型對湘村黑豬生長發(fā)育進行擬合,也有其他研究運用Logistic和Gompertz模型對其他動物生長發(fā)育進行擬合,但用于擬合湘村黑豬體重生長曲線較少。
劉建、李靜如等[11]在2014年運用一元高次方程 a(1+x)d=b 為函數(shù)模
劉建等[8]在2012年運用毛色測交方式對湘村黑豬進行毛色表型選擇,加快了毛色選擇的效率。培育至5世代時,湘村黑豬毛色為黑色,黃棕雜毛率型進行湘村黑豬生長曲線統(tǒng)計分析,提出日增重百分之幾的概念,利用湘村黑豬選育中同胞測定豬的生長肥育系統(tǒng)資料。蔡永華等[12]在2016年運用Logistic、Bertalanffy、Gompertz 模型對圈養(yǎng)林麝體質(zhì)量、體尺進行生長曲線擬合,結(jié)果表明3種模型均能很好地擬合周齡與體質(zhì)量之間的回歸關系,但Bertalanffy 模型對雄麝(R2=0.966)、雌麝(R2=0.954)體質(zhì)量的擬合優(yōu)于Logistic和Gompertz模型。再娜古麗君居列克等[13]在2014年利用Logistic、Gompertz、Brody 和 Bertallanffy 4種常用的生長曲線模型對344頭次新疆褐牛種公牛體重生長曲線進行擬合。結(jié)果表明,4種模型均能較好的擬合新疆褐牛種公牛體重生長,擬合度R2分 別 為 0.9217,0.9263,0.9176 和0.9261,其中Gompertz模型對新疆褐牛種公牛體重生長發(fā)育的擬合效果較好,Logistic、Gompertz和 Bertallanffy模型生長曲線的拐點分別為(0.4937 a、502.10 kg)、(1.316 8a、379.54 kg) 和(1.>8、 a、311.25 kg)。 王 吉 星[14]在2014年用Logistic和Gompertz模型對中國實驗用小型豬早期生長發(fā)育進行擬合并比較分析,Gompertz模型生長曲線估測的結(jié)果與實際情況更為接近,且最大體質(zhì)量是31.13 kg,拐點日齡 101.31 d, 拐 點 體 質(zhì) 量 11.45 kg。Nahashon S. N 等[15]在 2006年 運 用Logistic和Gompertz模型擬合珍珠雞生長曲線,發(fā)現(xiàn)Gompertz模型較符合雌性珍珠雞的生長曲線。張媛等在2009年用Logistic和Gompertz模型擬合馬頭山羊體重生長曲線,兩者擬合度(R2)均大于0.99都能很好的擬合馬頭山羊的生長曲線,但Gompertz的擬合程度更高,預測能力更強,用Gompertz模型方程擬合的馬頭山羊生長曲線的拐點,公羊為(6.75,25.33),母羊為(6.60,21.30)[16]。陶志倫,項云[17]在2004年以Logistic和Gompertz方程擬合了90頭金華豬生長肥育期的生長曲線,結(jié)果表明,Logistic和Gompertz方程均可擬合金華豬生長曲線(P<0.0001),但Gompertz方程的擬合度(R2=0.998)比 Logistic方程的擬合度(R2=0.992)更高。肥豬在4.4月齡體重39 kg時日增重最高達410.1 g,采食量對月齡的回歸方程的擬合度R2=0.990,即拐點為(4.4月,39.0 kg)。李慶崗等[10]在2014年運用Logistic、Bertalanffy、Gompertz模型對美系大白豬進行生長曲線擬合分析,發(fā)現(xiàn)Gompertz模型較其他兩種擬合度高(R2=0.9999),其對公豬的生長拐點是(137.14 d,88.25 kg),母豬為(138.51 d,81.95 kg)。
本試驗將以Logistic和Gompertz兩種模型對湘村黑豬體重生長曲線進行擬合,找出最優(yōu)者,提供湘村黑豬生長發(fā)育規(guī)律最適模型,使其為湘村黑豬的選育和飼養(yǎng)管理提供一定參考價值。
試驗材料為湖南某種豬場的2世代湘村黑豬公、母豬各10頭。
分別對公母豬的體重進行跟蹤測定, 測 定 其 1 d、21 d、28 d、60 d、90 d、120 d、150 d、180 d的體重,所用電子秤的精度為0.01 kg;其間的飼喂方式為自由采食、自由飲水。
2.3.1 Gompertz函數(shù)模型
Gompertz方程:
模型中Wt為t日齡時的體質(zhì)量,參數(shù)M為極限體質(zhì)量,k為接近極限體質(zhì)量的生長速度參數(shù),B為達到生長曲線拐點(即增重最快)時的日齡,exp(n)自然對數(shù)底e的n次冪,拐點為(InB/k,M/e)[18-20]。
2.3.2 Logistic函數(shù)模型
Logistic方程:
其中Wt,M,B和k同Gompertz方程,拐點為(B,M/2)[18-20]。
2.3.3 擬合度(R2)
其中,correctedSS為校正后的總平方和,residualSS為剩余誤差平方和。R2的值越大,表示擬合度越高[18]。
2.3.4 數(shù)據(jù)處理
本試驗采用Excel對全部數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫,并使用該軟件進行繪圖,應用SAS統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析和用程序配合模型進行曲線擬合,計算模型參數(shù)M,B,k,得出方程表達式。
湘村黑豬公、母豬從出生至180日齡的平均體重和日增重變化情況如表1和圖1。
圖1 湘村黑豬公、母豬從出生至180日齡的平均體重變化情況
由表1和圖1可知,湘村黑豬的體重隨著日齡的增加而增加,1~21日齡的日增重和相對生長率大于21~28日齡的,可能是由于仔豬斷奶引起的,而1~21日齡的相對生長率最大,并且此階段母豬的日增重和相對生長率略高于公豬;28~120日齡,日增重和相對生長率均逐漸增加,并于120日齡時達到最大;28~120日齡,公豬的日增重和相對生長率高于母豬的;90~120日齡,母豬的日增重和相對生長率高于公豬的;120~150日齡,公豬的日增重和相對生長率高于母豬的;150~180日齡,母豬的日增重和相對生長率高于公豬的;總體上看,公豬的日增重(455.54 g)和相對生長率(55.61%)略大于母豬的(448.90 g,55.05%),但其中有波動情況,公母豬的生長曲線有交叉,這可能是公母豬本身生理特性上的差異造成的,也可能是由于飼養(yǎng)管理引起的,再者就是稱重時豬只的饑餓狀態(tài)不一致,引起稱量誤差。
表1 湘村黑豬公、母豬從出生至180日齡的平均體重、日增重、相對生長率的變化情況
3.2.1 模型參數(shù)及其表達式
用Logistic和Gompertz模型對湘村黑豬的體重生長擬合的情況見表2。
表2 兩種模型對湘村黑豬公、母豬的擬合度、參數(shù)估計、近似標準差和近似95%置信區(qū)間
由表2可知,Logistic模型對湘村黑豬公豬生長曲線的擬合(R2=0.9987)較優(yōu)于對湘村黑豬母豬的擬合(R2=0.9973),且其整體的近似標準誤和近似95%置信區(qū)間也更小,說明Logistic模型與湘村黑豬公豬的生長規(guī)律更吻合;Gompertz模型對湘村黑豬公豬生長曲線的擬合度(R2=0.9986)大于湘村黑豬母豬的擬合度(R2=0.9968),且其整體的近似標準誤和近似95%置信區(qū)間也更小,說明Gompertz模型與湘村黑豬公豬的生長規(guī)律更吻合。
Logistic和Gompertz模型的表達式和湘村黑豬的生長拐點見表3。
表3 Logistic和Gompertz模型的表達式和生長拐點
根據(jù)表3可得出,Logistic模型對湘村黑豬母豬的函數(shù)表達式:
Wt=94.93/[1+32.88exp(- 0.033t)]
Logistic模型對湘村黑豬公豬的函數(shù) 表 達 式 :Wt=97.37/[1+32.00exp(-0.033t)];
Gompertz模型對湘村黑豬母豬 的 函 數(shù) 表 達 式 :Wt=119.60exp[-4.663exp(-0.016t)];
表4 湘村黑豬體重實測值與模型理論值比較
Gompertz模型對湘村黑豬公豬的 函 數(shù) 表 達 式:Wt=120.60exp[-4.686exp(- 0.016t)]。
Logistic模型中,湘村黑豬公、母豬拐點日齡為 32.00 d、32.88 d,而拐點體重為 48.68 kg、47.46 kg,這與事實相差甚遠;在Gompertz模型,湘村黑豬公、母豬拐點日齡為97.76 d、99.33 d, 而 拐 點 體 重 為 44.37 kg、44.00 kg,更接近實際情況。
3.2.2 試驗豬實測體重與生長曲線擬合
湘村黑豬的實測體重與理論值的比較結(jié)果見圖2、圖3、圖4、圖5和表4。
圖2 湘村黑豬母豬生長曲線與Logistic擬合曲線比較
圖3 湘村黑豬母豬生長曲線與Gompertz擬合曲線比較
圖4 湘村黑豬公豬生長曲線與Logistic擬合曲線比較
圖5 湘村黑豬公豬生長曲線與Gompertz擬合曲線比較
由表4可知,從整體上看,在Logistic模型中,湘村黑豬公豬體重的實測值與理論值之差小于湘村黑豬母豬的。1日齡時,Logistic模型對公豬的擬合值為 3.05 kg,而實測值為 1.35 kg,差值1.70 kg,結(jié)果大于母豬的差值(1.51 kg);在21日齡至180日齡生長階段時,公豬的差值均小于母豬的,說明Logistic模型對公豬體重增長比母豬更加接近。由圖2和圖4可知,湘村黑豬公、母豬的實際生長曲線與Logistic模型擬合的生長曲線在100日齡時出現(xiàn)明顯分離,說明Logistic模型更適合擬合湘村黑豬前期的生長。同理,在Gompertz模型中,也具有類似于Logistic模型的試驗結(jié)果,即Gompertz模型的擬合結(jié)果更加接近湘村黑豬公豬的體重生長規(guī)律。
在家畜的選育和生產(chǎn)中,體重是反映各類家畜生長情況、健康狀態(tài)、生產(chǎn)性能以及品種好壞的重要指標,體重的變化體現(xiàn)了家畜本身與環(huán)境的互作。記錄體重,利用其變化情況建立生長曲線,以研究家畜生長發(fā)育規(guī)律,這在家畜的選育工作中具有重要意義。在畜群選育過程中,就動物早期體重或其他性狀與選育目標進行比較,評估其性能,提早做出判斷,有助于減少無效培育,同時減少選育成本。此外,還可根據(jù)生長曲線,了解到家畜的生長模式,可以就此制定出合理飼養(yǎng)方案,實現(xiàn)經(jīng)濟養(yǎng)殖。
在非限制飼養(yǎng)條件下,動物的體重生長曲線一般呈“S”型[19],這就表示在動物整個生長過程中會出現(xiàn)一個生長最迅速的時間點,即生長拐點(日齡,體重)。處于該點的動物新陳代謝旺盛,相對生長率高,日增重大,營養(yǎng)物質(zhì)需求大。生長拐點不是絕對的,同一品種在不同的飼養(yǎng)條件下有不同的表現(xiàn),這就能為不同地區(qū)的飼養(yǎng)方式做預測,同時讓養(yǎng)殖者要因地制宜,充分了解動物的生長規(guī)律。拐點日齡小體重大的家畜成熟快,若為商品畜,則可提前出欄[20]。
本試驗選用的是Logistic和Gompertz模型,兩種模型是擬合動物生長曲線常用的模型,另外還有Richards[21]、Bertalanffy[13]、Brody 模型。章勝喬等在2001年用Logistic模型對長白豬進行生長曲線擬合,其擬合度都高于0.998[2]。關紅民等2010年對舍飼型合作豬進行生長曲線研究,其Logistic模型的最高擬合度為0.9882,Gompertz 模 型 為 0.9996,Richards模型為0.9794,前面兩者的擬合度都較高[23]。本次試驗所用的兩個模型的擬合度都在0.996以上,都具有較高的擬合度。至于其他模型是否會有更高的擬合度,有待進一步研究。
本次試驗的飼養(yǎng)時間180 d,測定的湘村黑豬的體重為92.00 kg(公)、89.95 kg(母),根據(jù)湘村黑豬的生物學特性,其最大體重可達160~200 kg( 母)、180 ~220 kg( 公)[6], 說明 本次試驗發(fā)生在湘村黑豬生長前期。劉建、李靜如等[11]在2014年運用一元高次方程a(1+x)d=b為函數(shù)模型進行湘村黑豬生長曲線統(tǒng)計分析,運用顯著性檢驗,發(fā)現(xiàn)實測值與理論值差異不顯著,證明該函數(shù)模型能很好擬合湘村黑豬生長曲線;本次試驗用的是Logistic、Gompertz模型,擬合度R2均大于0.995(P <0.05),也可以擬合湘村黑豬生長曲線。李慶崗等在2014年對美系大白豬生長曲線擬合分析,用Gompertz模型擬合出了大白豬的極限體重,且在實際體重范圍內(nèi);由表2得知,本次試驗擬合出的極限體重與實際體重存在一定差異,可能是120日齡后日增重下降引起。
在整個飼養(yǎng)期間,由表1可知,從出生至28日齡,日增重出現(xiàn)先上升后下降的情況,原因可能是仔豬斷奶,仔豬需要一定適應期,使消化系統(tǒng)適應新的飼料;在28日齡至120日齡,仔豬處于發(fā)育階段,新陳代謝旺盛,日增重逐漸上升;120日齡至180日齡,日增重又出現(xiàn)先減后增的現(xiàn)象,這可能是在120~150日齡的飼養(yǎng)管理出現(xiàn)問題,也證明此時的仔豬有生長潛力,對于下一階段的日增重是否還會增加,還有待進一步探究。王吉星[14]在2014年用Logistic和Gompertz模型對中國實驗用小型豬早期生長發(fā)育進行擬合,發(fā)現(xiàn)小型豬在112日齡之后,日增重出現(xiàn)穩(wěn)定下降;而本次試驗并未見這類結(jié)果,可延長飼養(yǎng)期,再予以觀察。
本次試驗的兩個模型的擬合度均高于0.995,即能較好地擬合湘村黑豬的體重生長曲線,對飼養(yǎng)管理提供一個良好的參照,及時調(diào)整飼養(yǎng)水平。飼養(yǎng)管理方面,飼糧應及時補充,仔豬生長過程需要大量的能量和蛋白質(zhì),如果日糧的養(yǎng)分不足,就會影響仔豬的生長發(fā)育;同時應注意公母豬生理特性的不同,應根據(jù)其具體情況給予恰當?shù)娘曃狗绞?。此外,還要做好疾病防控,豬只保健等等。
本試驗用Logistic和Gompertz模型對湘村黑豬體重生長曲線進行擬合,其擬合度(R2)均大于0.995,能較好地擬合湘村黑豬的體重生長曲線,對飼養(yǎng)管理提供一個良好的參照,及時調(diào)整飼養(yǎng)水平,其中Logistic模型對湘村黑豬公豬的擬合度(R2=0.9987)較湘村黑豬母豬高,但由于其拐點不符合實際情況,所以該模型不予采用;Gompertz模型對湘村黑豬公豬的擬合度(R2=0.9986)較優(yōu)于湘村黑豬母豬。