Julio Giordano 康奈尔大学动科学院 副教授
Julio Giordano博士,是康奈尔大学动物科学学院奶牛生理和管理学科的副教授。他擅长于奶牛繁殖、健康以及对奶牛场牛群经济效益可能的影响，他的基础研究是关于奶牛疾病对繁殖性能和生理指标改变的生理机制，他的课题包括采用最新的技术开发新型并便于操作的奶牛繁殖与健康管理方法。通过整合这些基础知识和研究成果，Julio Giordano博士实验室通过提高牧场的繁殖性能、健康和奶牛产奶能力来提升牧场的经济效益。
今天我主要分享自动发情监控、定时输精技术和通过超声检查判断怀孕状态或者卵巢状态技术。我们的目标是通过这些技术组合使用实现及时发现奶牛发情，并且能够定时完成输精，从而优化繁育管理和繁育表现。
将自动发情监测系统与繁育管理相结合
自动发情监测系统
自动发情监测系统就是通过发情监测的传感器或者一些其它设备来监测奶牛的行为，从而解读奶牛所处的生理状态，通过报告形式提示牧场工作人员哪些牛发情了，哪些牛该配种了。应用新的监控技术可以代替传统的人工观察方式，比如看爬跨行为，或者看尾根蜡笔标记等方式。
当我们用新型的发情监测系统替代传统发情判断的时候，可能考虑最多的就是传统发情的判断方式有一些劣势，首先是主观判断性比较强，而且波动会比较大。其次，在北美来说，会比较费时、费力，劳动力成本较高。而使用自动发情监测系统，我们不仅可以持续监控，通过行为或者生理状态进行客观判断，因为都是基于同一个系统、大数据库的判断，而且省时省力。
牧场选择自动发情监测系统的原因
基于我的经验以及我平常做的研究，我发现在北美牧场采用自动发情监测系统一般有三种原因：第一种是传统的方式已经不能满足目前精准管理的需求，可能会出现一些发情或者配种的遗漏问题。第二种牧场希望节约人力和物力，用于其它更多必须要人完成的一些工作。第三，对于一些新建牧场或者牧场希望提高自己整体的科技水平，也会采用一些新的技术手段。尽管大家使用自动发情监测系统的原因不同，但可以肯定的是这个系统能给大家带来一定的好处。
不同自动发情监测系统的应用表现差别较大
关于发情监测系统使用效果如何？从1993年到现在，有很多基于不同的传感器，基于不同发情判断方法的研究成果。我总结了以下要点：不同监测系统监测敏感性可能差别会比较大，差别范围在60%～100%。相同的就是监测系统是一个十分有效的发情揭发工具，尽管它可能会有一些应用的问题。但是，采用任何技术都有挑战性，大部分情况下监测系统对牧场很有帮助，能帮助牧场制定合理的繁育策略。至于在比较结果当中所出现的这些差别其实和大家参考的方法有关，用作标准的数据不一样，结果也会有比较大的差别。
妨碍母牛使用自动发情监测系统指导输精的生理局限性
虽然这个系统比较好用，也会给大家提供一定帮助。但是，大家在实际应用中也会发现是不是真的适用所有牛？是否可以只依靠监测系统判断发情呢？基于研究结果肯定不是。有些奶牛存在一些生理局限性，比如它可能会发情表现不明显、安静发情，还有可能不排卵/乏情，而发情和排卵是监测配种过程中必不可少的两个条件，牧场当中往往会有一定数量的牛存在上面这些问题。
我们应用自动发情监测系统时，可能会出现两类问题，一是前面提到的因为牛的生理局限性造成的问题。另一个是自动监控系统本身可能也存在误差，使用时候存在技术故障或者使用不当的情况。这些问题综合起来都会导致一个结果，首次输精的时间会推迟，二次输精时间也会推迟，输精间隔提高了。不管奶牛不发情是因为没有被监测出来，还是牛本身的问题，都会降低牧场繁育表现。基于我的经验和研究，这是我们常见的两种问题。
虽然在应用过程中可能有一些问题，但这并不代表这个系统就不好用，因为这更提示我们需要将一些技术整合，从而解决这些问题。比如对于有生理限制的牛，我们可能没法通过发情监测找到它或者给它配种，但我们可以与定时输精技术相结合，给所有牛一定时间来监测它们是不是发情，如果有些牛没法被监测到发情或者本身不发情，还可以配合定时输精技术保证所有牛都能及时被配种。
自动发情监测系统与繁育管理相结合
自动监测技术肯定能帮助牧场提升繁育表现，但是怎么才能让发情监测系统使用的更高效？如何充分发挥它的作用，保证全群的繁育表现都比较好。多年来，关于自动发情系统的研究有很多，我就不给大家一一展示这些结果了，这些研究的要点就是：在研究条件下，一般都是商业牧场做的更具有代表性，更和实践相结合。研究发现用自动监测系统 输精的方式与整体全部定时输精有一样的效果。此外，在这些研究中大部分牧场都采用了一定的激素干预手段确保乏情或者安静发情的牛也能被及时输精，以确保所有牛都能及时配种。
优化首次配种方案
首次配种：自动发情监测 定时输精与全部定时输精相比
下面是我们做过的试验，第一组用常见预同期 同情发情处理，泌乳50天时结束了自愿等待期，随后进行发情监测和人工输精。第二组采用双同期发情处理，泌乳60天时结束自愿等待期，直接全部定时输精。试验结果是平均的怀孕时间也就是配种时间在两组之间没有区别，最后所有牛的平均受胎率也没有什么区别。从整个泌乳期看，所有母牛的配种时间和未配种比例或者全群受胎率没有差异。从试验中我们可以得出结论，如果我们想提高全群的繁育表现，希望有更多的牛被监测到发情以后再配种，我们可以采用发情监测从而减少激素干预的输精方案，它与整体都使用定时输精方案相比效果也基本一致。所以，对于首次配种牛群，推荐用发情 定时输精方案。
首次配种使用发情监测 定时输精的方案
这是以前的一个研究，第一个方案通过自动发情监测提高发情监测后的比例，基本没使用激素。第二种方案，也就是中间这一项，与第一个方案的不同就是它可能加入了激素的处理，也就是先做预同期处理，再用发情监测系统发现发情之后再输精。第三个方案是全部定时输精，先预同期再同期，然后全部定时输精。当然，这三个方案都遵循了依据自动监控系统无法发现发情的牛，也要给它们采用定时输精方案。
上图纵坐标是没有怀孕奶牛的比例，横坐标是泌乳天数，结果可以看到主要差异是在泌乳早期，也就是首次输精配种的时候。绿色线组全部使用定时输精，未怀孕牛直线下降。第二种方案有预同期的处理，红色线也有直线下降。但是全部依靠发情监测的可能比较平缓，没有直线下降区域。从下降速度和空怀比例来说，这三个方案之间是没有差异。
三种方案相比的结果是从整个泌乳期来看，所有母牛的配种时间和未配种比例包括空怀比例其实都没有差异，如果想减少激素的使用，要么干脆不用，只用发情监测系统，要么只加预同期处理，然后用发情监测系统监测到发情再配种，这与不管发不发情全部定时输精的繁育效果基本一样。
优化首次配种效果的示例程序
对于首次配种，如果想优化效果，让更多牛在发情以后再配种，可以使用上面这两种程序，它们根据激素的用量来区分，第一种程序激素用量很少，在结束自愿等待期以后就使用发情监测系统找到发情的牛，然后进行配种。如果有未发情牛，可能还要用同期排卵和定时输精手段。关于到底监测多长时间的发情？我的建议是如果牧场繁育表现不是很好，正常发情牛不多，可以把时间缩短，14天左右就差不多。如果牧场牛的发情表现比较好，很多牛都能正常发情，可以把时间延长一点。当然，考虑牛的发情周期，一般也就在提供的范围里面，不会太长。
第二种程序与第一种相比激素用量稍微多一点，因为第一种程序在结束自愿等待期之前没有用任何激素处理。而第二种程序在结束自愿等待期之前用PG处理一次，在结束自愿等待期时再用PG处理一次，等待牛自然发情，然后再给它进行配种。当然，这个时间会稍微短一点，因为前面有了其它处理，为了保证整体配种时间，可能会缩短监测它正常发情的时间。对于没发情的母牛依然要用同期排卵和定时输精技术进行处理。这也是大家比较熟悉的预同期 同期的繁殖程序。
小结
对于首次配种推荐的繁育策略，具体选哪种方案可能要从自己牧场的实际出发，如果发情比较好多用监控系统，如果发情表现不是很好，也要配合一些同期发情激素处理手段，只要整体的输精受胎率处于较高水平就行。
配种需两次以上的繁育策略
根据繁殖目标的不同，需要配种两次以上的繁殖策略有所不同。如果想缩短输精间隔期，同时又不干扰正常发情母牛的输精，还希望有些牛正常监测到发情以后再输精，在这个阶段我们可能就需要结合超声波检查方式，检查卵巢的状态。如果希望第一次配种没成功之后尽快进行第二次配种，这样才能缩短配种间隔。在这期间，我们又会再次使用发情监控以及定时输精的手段。
短再同期 CIDR阴道栓（孕酮）
上面是配种两次以上繁育策略的具体程序，也就是短再同期 阴道栓处理方式。第一次输精后，首先牛场要持续进行发情监测，看是否有返情，32天左右进行孕检，看是否有空怀牛，还要判断卵巢状态。如果空怀且有黄体，用短同期处理，然后再定时输精。如果无黄体可能要采用孕酮阴道埋栓方式，还要注射两次PG，这个阶段需要花费10天时间，然后再进行定时输精。如果在做完上述处理后牛还是没有配上，再循环，重复做这个工作。
这个方案更像是一个套餐，因为它有四个好处：第一，可以通过发情监测保证尽可能多的牛在正常发情之后才接受配种，同时也会和定时输精技术相结合，从而保证没有正常发情的牛也能及时配种，大大缩短了大部分牛的育种间隔。第二，大部分没有监测到发情的牛也是有黄体的牛，大概在70%～75%的比例，使用短同期处理中间时间很短，能够尽快给它们进行第二次配种。第三，对于没有黄体的牛来说也有一定好处，本来它们繁殖力表现比较低，通过这种技术处理，能够保证它们也能配上种，提高了它们的繁育表现。此外，通过发情监测也减少了激素的使用，一直到孕检之后再用激素处理。
短再同期 CIDR阴道栓与32天再同期比较
上面研究对短再同期 阴道栓方式和传统32天再同期的方式进行比较。32天再同期就是第一次输精之后32天左右给孕检空怀的牛直接进行同期排卵和定时输精的手段。
短再同期 CIDR阴道栓方案可减少配种用时
上图是短再同期 阴道栓与32天再同期两种方案的对比，绿色线是短再同期 阴道栓处理方式，纵坐标是未怀孕比例，越低越好。绿色线比蓝色线下降的多一点，平均配种时间要比传统的32天再同期提前了11天。在整个泌乳期结束之后，短再同期的方式比32天再同期方式的未配种比例低6.9%，也就是整体的怀孕比例是提高了7%左右。
两种方案配种后的孕检结果
虽然短再同期方案提前了整体平均配种时间，而且怀孕母牛的比例也提高了，但它也有一定的局限性需要牧场注意。这个方案对于牛群整体比较有利，但是对于需要配种两次以上的牛只来说，并不能提高有黄体奶牛的繁殖率。我们从上表可以看到这些牛孕检时的受胎率没有明显差异，都是在30%左右的水平，也就是没有提高繁殖率，虽然让牛的繁育表现变好了。
短再同期 CIDR与25天再同期比较
上面对比了短再同期与25天再同期，区别是25天再同期孕检之前给所有牛注射一针GnRH。结果显示，如果有黄体母牛在孕检前注射GnRH，输精后受胎率有明显提高。我们可以看到短同期处理还是30%的水平，但是25天再同期注射GnRH组达到了41%。但这些牛很少依靠发情表现进行配种，大部分是通过直接定时输精。这样短再同期的四个优势都没有了，而且又增加了激素使用，延长了整体输精的间隔期。
我们在应用繁殖程序时都希望对于全群有利，所以在商业牧场中比较了这两种方案，虽然25天再同期方案可以提高有黄体牛的受胎率，但从全群和整个泌乳期来看，这两种方案对于牛群整体配种时间以及全群受胎率没有影响。不管25天给不给母牛注射一针GnRH，对于牛场整体繁育表现来说是一样的。所以，如果为了想要实现短同期方案的优势，不增加激素的使用，而且也有更多正常发情配种的牛，还是推荐短同期的方式。
无黄体奶牛的有效繁育方案
对于没有黄体的牛，用阴道栓 2次PGF定时输精能提高受胎率。有些牧场不选用阴道栓，可以用2针生源替换。
短再同期 P4-同期
小结
对于发情配种做得比较好的牧场，推荐使用短再同期 孕酮阴道栓方案，既能保持正常的发情表达和较少的激素使用，而且缩短了有黄体乏情牛的输精间隔期，也能够提高无黄体乏情牛的定时输精繁育力。
基于PGF的程序发情后再配种的繁育程序（适用于2 次配种）
对于配种两次以上牛的繁育策略，和上面那个区别就是目标不一样，前面为了缩短输精间隔期，这个是希望在孕检阴性以后进行诱导发情，给牛二次发情的机会，然后再对母牛进行输精，而不是发现它空怀以后直接进行定时输精程序。
这个策略很适合有发情监测系统的牧场，它鼓励发情以后配种的做法。这个策略对首次配种没成功的牛第二次配种前先通过诱导，通过PG处理让牛再次发情。图中有两个峰值，发情以后再给它进行配种。当然，如果有些牛没能第二次发情，我们还是要及时进行定时输精，以保证全群的繁育表现。
基于PGF的程序可优化2 次配种的发情期配种效果
上面是牧场实际应用当中的程序事例，首先发现空怀以后注射PG，然后继续进行发情监控，让牛二次发情，等它发情以后再配种。如果在7～11天里还有一些牛没发情，还是采用同期排卵和定时输精手段。这个方案实际应用中的一些要点：第一，在这个程序中，孕检阴性以后还有7～11天发情监测时间，有可能会延长输精间隔期。第二，有些牛的生理状态可能不太适合这种程序。我们要根据牛具体生理状态选用方案，主要还是根据卵巢状态。第三，一旦有没有正常发情的牛，还是要及时进行同期排卵，然后输精。
上面这种情况考虑了牛的具体生理状态，也就是考虑奶牛是否有黄体。如果有黄体，发现空怀以后注射PG，溶解黄体，促进发情。如果奶牛没有黄体，注射PG也没有用，直接进行同期排卵处理，然后再定时输精，这样才能让它们尽快受胎。
在实际应用中的要点：第一，根据我们的研究和我的经验，其实牧场有65%～75%牛都是有黄体的，注射PG后，让它们进行二次发情，能保证更多牛正常发情以后配种，同时也能减少定时输精的比例。如果能充分考虑奶牛不同生理状态，牛群整体繁育表现肯定更好。当然不管用哪种，如果过了发情监控期还没发情，也要及时进行同期排卵，有条件尽量考虑有黄体和没黄体，采用不同做法。如果不区别，全都注射PG，效果也还可以。
使用行为自动监测系统可优化2 次配种时的配种效果
与传统32天再同期相比，不管是有黄体和没黄体的奶牛做不同处理，还是直接统一注射PG，虽然能提高奶牛正常发情后配种的比例，但是也不能将整体的配种时间提前。与短再同期方案能提高发情后受胎率不同，这个方案并没有改善繁育性能，只是尽可能多的让牛发情之后再配种，而不是直接进行定时输精。
上图可以让大家判断自己牧场适合不适合用PG方案，首先牧场要有65%以上牛都能够产生黄体，这样注射PG才有效果。其次，注射PG能够正常发情的奶牛比例应该在40%以上。最后，如果有无法正常发情的奶牛，一定要及时进行同期排卵和定时输精。
繁育成功的关键
繁育成功的关键除了程序要选对，还有一些其它因素。不管大家用怀孕率、空怀比例，还是别的因素来判断繁育表现，最终我们都希望能够达到比较好的繁育表现。除了要选对程序以外，还需要在管理上主动性、系统性和一致性都比较高。第二，要有专职人员负责，由于各个程序都要根据不同的情况采用的不同策略。所以，需要有人负责细节性问题。第三，健康的牛繁育表现才能更好，这也是很关键的一个因素。
展望：奶牛定向管理
目前很多监测系统，通过监测奶牛行为或者其它生理指标收集数据，并且预测奶牛状态，然后给出解读报告。通过持续监测，未来可能将指导整个牛群的管理变成指导一些亚群，因为牛群里牛和牛之间差异很大，如果通过监控数据把牛分成小群，有针对性的根据它们不同的表现采取策略，这种管理叫做定向管理，即根据不同特征，将牛分配到不同策略当中，而不是所有牛都基于同一种方案来管理。
另外，未来能够根据牛的监测系统预测出牛的特点。比如预测出哪些牛可以正常发情、繁殖率大概怎样？牛是不是容易流产？对于那些能够正常发情的奶牛，直接给它推荐前面提到的更依赖于发情监控的程序。对于繁殖率不是很好的牛，需要激素处理，可以有针对性的提前决定好进行同期技术，这样不会浪费时间再等它们发情了。还可以预测哪些牛身体状况不太好。针对这些情况，我们在使用精液时也会更有针对性，比如繁殖率好的或者生产性能比较好的用性控精液，甚至还可以做胚胎移植，差一点的可以用普通精液或者肉牛精液，这样我们能把决策提前。
总结
前面讲了很多将自动发情监测系统和超声波检测以及定时输精技术相结合的程序，大家可以根据自己牧场的表现来进行选择。未来大家可以根据自动监测系统的结果给奶牛分级，更有针对性的选择繁育方案，比如只需1次输精、需2次输精还是需要两次以上输精。未来的发展和研究将通过基于从奶牛、牧场管理实践和环境中收集的数据来预测奶牛表现，从而把决策提前，优化管理和绩效。这也是我和安乐福目前正在进行的合作，看看哪些指标可以添加在系统里，让大家提前知道牛的状况。
（本文根据安乐福主办的“牧场大数据如何实现精准繁殖流程？”荷斯坦大讲堂专家讲课内容整理）