一、引言
近些年来，国内媒体与刊物中有很多文章讨论了使用“21天怀孕率”（21-Day Pregnant Risk）来评估奶牛场繁殖表现。反映出了21天怀孕率指标在繁殖评估中的重要性，以及国内奶牛养殖行业对该指标的认可。我们也看到很多国内文章和资料中依然讲的是传统妊娠率的概念，只是“借用”21天怀孕率的名称，仍是通过配种率（SR）乘以 受胎率（CR）计算得出，实际上真正意义上的21天怀孕率的计算与配种率，受胎率无关，这对很多一线从业者造成一定程度的迷惑和误导。该指标虽然中文名为“21天怀孕率”通过“%”表示结果，但实际上它并不单纯是一个占比，更多的是基于一定概率下的速率，能够让奶牛怀孕的“速度”，这也是英文名采用Risk而不是Rate的原因。除去一些技术专家，很多一线从业者依旧难以完全理解其算法、意义及应用方式。我们一直在思考如何以一种最简单的方式让大家透彻的理解这个指标的算法及意义，以真正帮助牧场提高繁殖水平。整理此文我们发现21天怀孕率的意义正在于此，以一个最简单的指标去评估牧场的繁殖管理水平，通过该指标帮助我们更加深刻理解生产和繁殖管理过程中的核心和关键点，并不断进行改进。
二、为什么要利用21天怀孕率来评估牧场的繁殖水平？
众所周知、对于一个奶牛场，繁殖是驱动一个牧场能否盈利的关键，因此作为管理者必须对牧场的繁殖水平进行及时评估，以便能够及时改进和预防问题的发生，在繁殖管理中我们常见的指标诸如：配种率 (SR)、受胎率 (CR)、孕检怀孕率 (PPR)、发情揭发率 (HDR)、妊娠率(PR)、平均产犊间隔 (Average Calve Intervel)、平均空怀天数 (Average Days Open)、平均配种次数 (Average Times Bred)等等，在评估繁殖表现时，总有其片面性和滞后性，如果完全依靠这些指标去考核甚至很有可能将繁育人员引导到错误的方向当中，且很多牧场也因此遭受过惨重的损失。
因此人们一直在试图找到一个指标，希望能够综合、及时、准确评估牧场的繁殖表现，Steve Eicker博士和Connor Jameson博士于上世纪80年代最早提出了21天怀孕率 (21-Day Pregnant Risk) 的概念，这是目前人们所能够找到的全面、及时、准确评估牧场的繁殖表现的关键指标，因此很多人也将其称为“黄金指标”，在此我们向Steve Eicker博士和Connor Jameson博士对行业做出的巨大贡献致敬！
下面对一线工作人员向我们经常提问的问题进行逐个说明。
1、为什么间隔必须为21天？
因为奶牛典型的发情周期为21天。所以有人说可以按自然月去计算21天怀孕率，即使可以算出来，也仅是偷换概念，结果是完全不可靠的。
2、为什么成母牛与后备牛必须分开计算？
因为成母牛以产后天数规定主动停配期，而后备牛以日龄规定主动停配期，而主动停配期为统计21天怀孕率的基础，其基准条件完全不同，并且后备牛与成母牛管理方式与管理目标完全不同，故而绝对不能混为一谈。
3、什么叫可怀孕牛只（关键）？
首先介绍主动停配期（VWP, Voluntary Waiting Period），或称自愿等待期，奶牛产后一段时间内需要恢复子宫及身体以准备下一次怀孕，在这段之间内母牛即便发情也不去对其进行配种，（一般成母牛产后50天～60天，青年牛365天以上），所以称为主动停配期。
可怀孕牛即为经过主动停配期的，尚未怀孕的，且尚未设置禁配及淘汰的牛只。
4、为什么 21天怀孕率很难通过手动计算？
因为真正意义上21天怀孕率不是通过配种率乘以受胎率计算得出的，计算难点是需要知道该统计21天区间的可参配情期数（后边进行说明），由于其是动态变化的，对于规模化牧场几乎无法通过手动计算，即便花费很大精力手动推导计算出来，也已经过时了，而且起始时间一变则需要重新推导计算，因此需要借助计算机动态模型进行统计得出。
5、什么叫可参配情期（关键）？
在21天怀孕率的计算中，可参配情期数的统计至关重要，且难度最大，符合下列条件的情期将被统计为可参配情期。这里就需要引入“时间窗（Time Window）”的概念，我们将21天作为一个时间窗，所要统计的牛只则分布在21天时间窗的不同位置，动态模型将对符合条件的情期进行自动统计，最终得出可参配情期数。
为了便于大家理解，我们仅选众多影响因素中的怀孕状态为大家进行举例说明，默认其他条件均已满足。
案例一：
假设现在有一个牧场：牧场A，这个牧场中有一头成母牛，牛号为001，她的繁殖轨迹如下表所示，母牛001在第一个21天时间窗达到可参配条件，表现发情并进行了配种后怀孕。
21天怀孕率=1（怀孕牛头数）/1（可参配情期数）=100%
所有可怀孕的牛（本例中就是这一头牛001）在第一个21天时间窗当中即成功怀孕。怀孕率将一直是100%，即便牧场3个月后才去做孕检。因为她在有第一次机会时即成功怀孕，所以她可参配情期数就只有1个，在后面两个时间窗里的状态是怀孕，不满足可参配条件，因此只有一个可参配情期数。
案例二：
假设现在有一个牧场：牧场A，这个牧场中有一头成母牛，牛号为001，她的繁殖轨迹如下表所示：
21天怀孕率=1（怀孕牛头数）/3（可参配情期数）=33% （取整数）
所有可怀孕的牛（本例中就是这一头牛001）在第一个21天时间窗当中未监测到发情，也也就没有配种，在第二个21天时间窗当中监测到发情，配种后未怀孕，在第三个21天时间窗当中监测到发情，配种后怀孕。21天怀孕率为33%，因为她直到第三次机会时才成功怀孕，怀孕头数为1头，可参配情期数为3个。
案例三：
假设现在有一个牧场：牧场A，这个牧场中有2头成母牛，牛号为001和002，她们的繁殖轨迹如下表所示：
21天怀孕率=2（怀孕牛头数）/4（可参配情期数）=50%
牛只001在第一个21天时间窗当中未监测到发情，也就没有配种，在第二个21天时间窗当中监测到发情，配种后未怀孕，在第三个21天时间窗当中监测到发情，配种后怀孕。
牛只002在第一个21天时间窗当中监测到发情，配种后怀孕，在第二个21天时间窗当中则不可以参配，在第三个21天时间窗当中也是不可以参配。2头牛怀孕且有4个可参配情期数，因此21天怀孕率是50%。
从这三个案例计算中可以看出21天怀孕率通过可参配情期数涵盖了繁殖的各个方面，计算似乎很简单，完全可以通过手动统计计算，但是需要说明的是案例中只考虑了众多可参配考虑因素中的怀孕状态，随着牛头数和考虑因素的增加其难度是成几何倍数增加的，因此对于规模化牧场来说手动计算几乎是无法实现的，因此都需要借助计算机进行统计计算得出。
五、21天怀孕率在一牧云DWeb系统中的计算结果呈现
进入一牧云DWeb牧场生产管理系统后，点击“繁殖管理”，第一项就是“21天怀孕率”分析，详见图一和图二。
图一、21天怀孕率图示
图二、21天怀孕率报表
由于篇幅所限，同时不给读者造成太大“负担”，21天怀孕率的价值和意义以及在生产管理实践中的应用将在下一期文章《21天怀孕率的正确计算方法与应用》（下）中推送。
众所周知，奶牛场繁殖工作和管理的核心是：“让该怀孕的牛尽快怀孕”，一头牛从空怀状态变为怀孕状态其价值将会明显增加，只有让更多的奶牛及时怀孕，才会有更多的牛产犊，也就有更多的牛产奶，如果奶牛一直无法怀孕最终的结果就是被淘汰。因此繁殖管理做的好的牧场，平均产奶量提高，淘汰率降低，盈利能力不断提升，牧场进入良性发展。如果繁殖管理差的牧场，整个牛群的平均单产会降低，淘汰牛只数量则会增加，盈利能力降低，最终可能导致牧场破产，因此繁殖是驱动一个牧场能否盈利的关键。
21天怀孕率的意义和价值也正是在于此，通过每个21天“时间窗”的怀孕牛头数除以可参配情期数来评估牧场能够让奶牛怀孕的“速度”，怀孕牛头数增加，可参配情期数减少则说明“速度”加快，反之由于各种人为、牛群健康、牛群营养和管理诸多原因导致该怀孕的牛只一直无法怀孕，则怀孕牛头数减少，可参配情期数增多，则表明牛群牛只怀孕的“速度”变慢。由于21天怀孕率可以综合评估牧场的繁殖水平，其和牧场的经济效益直接相关。
下面通过一个极端案例进行说明：
假设现在有一个牧场：牧场A，这个牧场中有2头成母牛，牛号为001和002，她们的繁殖轨迹如下表所示：
21天怀孕率=1（怀孕牛头数）/10（可参配情期数）=10%
从这个案例中，我们看出：母牛001在第一个21天“时间窗”就被监测到发情，配种后怀孕了，另一头母牛002则经过九个可参配情况后仍未怀孕，整个牛群的繁殖水平则变得非常低，仅有10%，如果这种情况不改善，牧场最终必将走向破产。
在此我们说是一个极端的例子，但是在我国牧场这种情况却并不少见，由于我们很多规模化牧场的财务核算体系还是沿用工业生产的核算体系，将牛只作为固定资产核算，则往往导致这种屡配不孕的牛只不能被及时淘汰，给牧场和行业造成了巨大的经济损失，期待更加科学和符合牧场生产的财务核算体系能够尽快建立起来。
21天怀孕率作为一个关键指标去综合评估牧场的繁殖管理水平，通过该指标帮助我们更加深刻理解生产和繁殖管理过程中的核心和关键点，指导一线生产并帮助我们发现问题，结合生产实际并不断改进，不断提升牧场的可持续综合盈利能力。
生产实践中，一线工作人员经常向我们问及"传统怀孕率（Pregnant Rate, PR）和21天怀孕率（21-Day Pregnant Risk, 21-Day PR）到底有什么区别？"，从计算中我们可以看出怀孕率（PR）、配种率（SR）和受胎率（CR）都是相应牛只数除以相应总牛只数，就是一个单纯的占比，通过配种率（SR）× 受胎率（CR）在一般情况可以得到一个相对合理的近似值。然而，这个“快捷方式”有时则会造成误导性非常强的结果，例如如果牧场大量淘汰牛只，计算得出的“怀孕率”会比实际21天怀孕率高出很多，再例如，如果牧场流产率非常高，计算得出的“怀孕率”同样会比实际21天怀孕率要高，同时这种简便算法也无法监测到同一头牛是否在同一个21天“时间窗”当中多次出现。而21天怀孕率（21-Day Pregnant Risk）并不单纯是一个占比，而是动态的，基于一定概率下的速率，能够让奶牛怀孕的“速度”，这也是英文名采用Risk，而怀孕率（Pegnant Rate）、配种率（Service Rate）和受胎率（Conception Rate）则是“Rate”（占比）。
当我们理解了他们之间的差异，将会有助于我们更好的在生产实践和管理中应用此关键指标，利用21天怀孕率（21-Day Pregnant Risk）评估牧场的整体繁殖水平，通过该指标帮助我们分析和追溯繁殖工作和管理过程中存在的问题。
众所周知，繁殖是一个系统工程，牧场繁殖水平受到牛群遗传水平，牛只健康、营养、一线工作人员责任心和操作技术、公牛冻精、辅助工具、繁殖流程、评估考核体系等众多因素的影响，不断延伸到牧场管理的各个方面（见图三所示）。而且每一个方面都可以作为一个专题不断深入，我们期望今后能有机会和业内各方面专家顾问、一线生产管理人员一起合作给大家进行专题分享。
1、利用21天怀孕率的逻辑建立繁殖管理“数据分析和决策树”
在此，首先我们尝试从数据分析的角度将21天怀孕率如何应用于生产实践和管理之中，帮助一线工作人员结合自己生产管理建立起一套自己的“数据分析和决策树”，利用其对牧场生产和管理中的问题进行分析和追溯，帮助牧场找到导致繁殖水平不理想的问题和根源，再结合牧场实际情况进行改进和预防。
在此根据图三繁殖管理分析与决策逻辑图所示，简述“数据分析和决策树”的建立思路：牧场应用21天怀孕率用于牧场繁殖管理，若牧场繁殖水平不佳，21天怀孕率未达到预期目标，我们就需要从增加怀孕牛头数和降低可参配情期数入手，分析配种率是否达标，若配种率过低，继续通过制图等手段分析配种及时性及发情揭发流程和辅助方法，若配种率达标，但怀孕率过低，则开始分析受胎率情况；若配种率与受胎率都比较高但21天怀孕率表现依然不佳，则要去观察是否流产率过高，或者所谓的复检空怀牛只过多；最后，还需要关注牛只何时禁配或者淘汰，以及其对怀孕率影响的大小。
图三、繁殖管理分析与决策逻辑图
以上“数据分析和决策树”都是基于牧场已经发生的既定事实反映出来的客观结果，牧场真正存在的问题依旧需要我们通过更多数据结合牧场生产实际情况去分析推测原因及制定相应解决方案。
2、利用计算机辅助进行数据分析和决策
当建立起自己的“数据分析和决策树”，我们就初步掌握了的繁殖管理分析的方法，如果要将其应用在规模化牧场生产管理实际中并发挥其巨大的价值，除非我们具有特异功能的“最强大脑”，否则必须利用计算机来辅助我们进行数据分析和决策，这个时候就体现出了牧场信息采集体系建立的重要性，因为没有准确、及时、完整和一致的数据，其价值也是无法发挥出来，而繁殖方面数据的采集由于其逻辑和关联性很强，所以在数据采集过程中必须要有严谨的逻辑判断，只有合乎逻辑的数据才能进入系统并进行分析。
下面通过图四 一牧云《DBI牧场数据智能分析决策系统》繁殖管理分析模块演示如何通过计算机来辅助我们进行数据分析和决策，通过该系统首先可以看到21天怀孕率的变化趋势，当我们点击每一个21天“时间窗”时则自动通过联动分析出该统计期间的21天怀孕率、配种率和受胎率，通过设定目标和预警值并用不同颜色标示，利用数据可视化仪表盘我们可以非常快速、直观的看出该牧场或集团的整体繁殖表现和存在的问题。
图四、一牧云《DBI牧场数据智能分析决策系统》繁殖管理分析
很显然该牧场的繁殖整体水平是达到其预期目标的，但是受胎率低于其设定40%的目标，还须在此进行改进，这时则可以分析其受胎率，系统可以按照每周或每月的受胎率变化趋势、不同配种次数、不同配种方式、不同配种员、不同育种公司、不同公牛和不同的配种间隔等进行单因素和多因素分析，分析并找到需要提升的方面，结合牧场实际制定改进方案，实施并再次评估分析，同时分析方案和执行的有效性。
图五、一牧云《DBI牧场数据智能分析决策系统》受胎率分析
最后，还需再次强调的是：对数据及时准确的记录，真实有效的数据才能反映出真实的结果，编造的数据，或者数据采集不及时只会掩盖存在的问题，对想要发现牧场中存在问题及缺陷并寻找解决方案并无意义。我们逐渐认识到数据在规模化牧场生产管理中的重要性，但只有数据被充分利用的时候，这种重要性和价值才能显示出来。
3、案例分析
下面我们以一个实际牧场案例来解读21天怀孕率，图六和图七为案例牧场2016年度实际21天怀孕率表现趋势图和报表，从中我们可以看出其2016年度21天怀孕率表现并不理想，年度配种率仅为47%，怀孕率为15%。
图六、案例牧场2016年度21天怀孕率表现趋势图
图七、案例牧场2016年度21天怀孕率报表
接下来对此图表要点进行说明和解读：
要点1：通常我们谈到牧场的21天怀孕率，若并未特别说明在哪一个时间段，则默认代表牧场过去一年总的成母牛21天怀孕率表现，即总怀孕头数除以总可参配情期数。总21天怀孕率仅说明了一年累计的繁育情况，若要详细分析该牧场繁殖表现，则需要具体分析每一个21天周期的怀孕率。表中每一行为每一个具体的21天周期及相应配种率及怀孕率表现，第一列“日期间隔”表明了统计的具体周期，展示的日期为21天间隔的起始日期，第二列“应配种”，展示了该周期当中的满足可配种条件的总牛头数，第三列“配种”表示该周期中实际配种牛头数，“配种率”即为配种牛头数占可配种牛头数的比例。
要点2：配种率即为我们通常所说的发情揭发率，因发情揭发率常常会造成牧场一线员工的误解，即认为看到牛只发情即为成功揭发，但是我们在一线常常看到由于各种理由对发情牛只不进行配种的情况，事实上我们对这些所谓有“问题”的发情牛只不配种则是剥夺她们怀孕的机会，是我们“故意”将其推向淘汰死亡的边缘，故在一牧云将其更改为“配种率”，并向一线生产人员普及该名称。
要点3：应怀孕与应配种的区别，“应配种”指在该阶段结束时已知配种结果（已配或者未配）的牛头数，“应怀孕”指在该阶段结束时已知怀孕结果（已怀孕或未怀孕）的牛头数，所以例如在2016-08-19的周期当中，应怀孕牛头数与应配种牛头数并不相等。
要点4：最后一列“流产”，指在对应周期中孕检怀孕，但后来发生流产的牛头数，流产的数据在怀孕率报表中是非常重要的，某一周期的异常高的流产数有可能表明特定阶段对牛群错误的处理造成高流产率，或者有可能特定阶段集中感染疾病或饲喂了发霉变质的饲料等。该表中流产率的一个快速计算方法为“流产”数/怀孕数，如本例中，流产率=63/497=12.7%。流产率过高的另一个原因可能为错误的将受胎率与员工绩效考核挂钩，“迫使”繁育人员不敢上报空怀牛只，而采取后期上报流产的形式。
要点5：最近的两个周期怀孕率不做计算，最近两个周期的配种率会比该周期实际配种更高。所以最后两个周期的配种率如果依然出现下降趋势，则表明牧场有很大概率将会发生繁殖水平下降的情况。
再回来分析当前案例牧场，在1-4月份牧场繁育水平较为稳定，从2016年5月末开始至8月末，牧场的繁殖遭遇了重大的问题，而且受胎率对繁殖的影响更大，因为有大量的牛配种后未怀孕。从9月开始又渐渐回到了正常水平，当2017年初我们和牧场管理者通过这些数据分析并通过上面介绍的牧场“数据分析和决策树”对牧场可能出现的问题进行逐一排查后，最终我们结合当地该段时间的气象数据发现热应激指数达到严重热应激程度，而牧场期间并没有采取有效的降温和防热应激措施，牧场管理者表明：“之前没有管理系统，也就没法进行数据分析，没想到热应激对我牧场影响竟有这么大，我们必须采取措施以防止今年再造成如此巨大的损失”。牧场2017年4月份通过安装喷淋结合风扇等预防热应激措施，同时加强营养和饲养管理，我们再通过数据分析来看此项改进给牧场带来多大的收益，该牧场2017年6月份和7月份相比2016年6月份和7月份21天怀孕率同期增长了11～13%，全年21天怀孕率从15%增涨到19%，增长了4%，详见（图八和图九）。
图八、案例牧场2016～2017年度21天怀孕率表现趋势图
图九、案例牧场2016～2017年度21天怀孕率报表
图十、21天怀孕率经济效益检索图（引自DairyMT.info）
按照 DairyMT.info 发布的21天怀孕率经济效益检索图（见图十）我们可以看出该牧场21天怀孕率从15%增长至19%，每头牛每年给牧场带来的纯收益增加85美元，折合人民币564元，该牧场成母牛为979头，则可以计算出由于此项改进给牧场增加了55.2156万元的纯收益。
本文对21天怀孕率（21-Day Pregnant Risk）的概念、逻辑、算法、意义及应用分别做了简单介绍，希望有助于一线和牧场相关工作人员对21天怀孕率的理解与认识，并将其更好的应用到牧场实际繁殖生产和管理之中，真正可以用于指导提高牧场的繁育表现。我们期望今后能有更多机会和业内各方面专家顾问、一线生产管理人员一起合作将更多有价值的信息、方法和工具进行分享，为行业发展尽绵薄之力，联合一切可以联合的力量，践行任继周院士的草地农业思想，促进草地农业发展，助力中国农业结构转型。
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