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人工授精是家畜繁殖技术革新的一项重大突破，已成为现代的动物繁殖方法在世界范围内推广应用。这种科学的繁殖技术已在动物生产中充分显示了它的优越性和应用前景。
人工授精不仅有效地改变了家畜的交配过程，更重要的是选择了最优良的公畜实行人工授精配种，它超过自然交配能够配种的母畜头数的许多倍。例如，在现代技术条件下，一头优良公牛的冷冻精液每年可配母牛达万头以上，既可使优秀种公畜的利用年限不受寿命的限制，又可促成国际间家畜精液的贸易，以代替种公畜的直接引进和出口。
人工授精选用的精液都来自优良种公畜，随配种母畜头数的增多，扩大了优良遗传基因的影响。此外，采用人工授精还有利于保证配种计划的实施和提供完整的配种记录，从而加速育种工作的进程。
人工授精公母畜不直接接触，所以可防止各种疾病、特别是生殖道传染病的传播。
由于每头种公畜可配的母畜数增多，因此相应减少了公畜饲养的头数，降低了饲养管理费用。
人工授精不仅可以克服公母畜因体格大小相差悬殊、或家禽笼养而不易交配或母畜生殖道异常而不易受胎的困难，又便于发现繁殖障碍疾病，而且在杂交改良工作中，还可解决因公母畜所属品种不同而造成不愿交配的问题。更重要的是人工授精使用经严格处理的优质精液，每次输精的时间经过科学的判断，输精部位准确，因此有利于提高母畜的受胎率。
经稀释保存的精液尤其是冷冻保存精液，便于运输和检疫，可使母畜的配种不受地域限制。同时也有效地解决了因公畜不足的地区或因疫病封锁而使公畜不能往来的地方母畜配种问题。
人工授精技术是胚胎移植、同期发情等其他繁殖新技术的一项配套措施，可按计划进行集中或定时输精，同时为远缘杂交提供了行之有效的技术手段。
但是，人工授精只有在严格消毒和遵守操作规程以及对种公畜进行全面鉴定的情况下，才能充分发挥其巨大的优越性，以促进畜牧业发展和生产力的提高。相反，如果不严格遵守操作规程，卫生要求不严，则会造成受胎率、窝产仔数的下降，甚至发生生殖道疾病传播；如果使用遗传上有缺陷的公畜，则将会造成更严重的后果。
人工授精技术的基本技术程序包括精液的采集、精液品质的检查、精液的稀释、分装、保存、运输、冻精的解冻与检查、输精等环节。
采精是人工授精的首要技术环节。认真做好采精前的各项准备工作，正确掌握采精技术，合理安排采精频率，是保证采得量多质优精液的重要条件。
（1）采精场地要求 采精应在良好和固定的环境中进行，以便公畜建立起巩固的条件反射，同时也是防止精液污染的基本条件。采精场应宽敞、平坦、安静、清洁，场内设有采精架以保定台畜，供公畜爬跨进行采精。
理想的采精场所应同时设有室外和室内采精场地，并与精液处理操作室和公畜舍相连。室内采精场的面积一般为10米×10米，并附有喷洒消毒和紫外线照射杀菌设备。
（2）台畜的准备与种公畜的调教 台畜，是供公畜爬跨射精时进行精液采集用的采精台架，可分为活台畜和假台畜两类。采精时，选择健康、体壮、大小适中、性情温顺的发情母畜，或经过训练的公、母畜作台畜，有利于刺激种公畜的性反射，效果较好。假台畜是指用钢筋、木料等材料模仿家畜的外形制成的固定支架，其大小与真畜相似。各种动物采精用的假台畜可参见图4-1。
图4-1 采精用的假台畜
对于初次使用假台畜进行采精的种公畜必须进行调教：涂抹发情母畜阴道分泌物、让公畜爬跨发情母畜，不让其交配而将其拉下，然后诱其爬跨假台畜采精，让待调教的公畜目睹公畜利用假台畜采精的过程。在调教过程中，要反复进行训练，耐心诱导，切勿强迫、抽打、恐吓或其他不良刺激，以防止性抑制而给调教造成困难。
（3）采精器械与人员的准备
① 器械的清洗与消毒 采精用的所有人工授精器械，均要求进行严格的消毒，以保证所用器械清洁无菌。这对于减少采精引起的公畜生殖道疾病至关重要。传统的洗涤剂是2%～3%的碳酸氢钠或1%～1.5%的碳酸钠溶液。各类器械用洗涤剂洗刷后，务必立即用清水洗净，然后经严格的消毒后才能使用。采精时所用的一些溶液如润滑剂和生理盐水等；药棉、纱布、毛巾等常用物品的消毒均可采用隔水煮沸消毒20～30分钟，或用高压蒸汽消毒。在进行溶液的消毒时应避免玻璃瓶爆裂。
② 采精人员的准备 采精人员应具有熟练的采精技术，并熟知每一头公畜的采精条件和特点，采精时动作敏捷，操作时要注意人畜安全。采精之前，采精人员应身着紧身利落的工作服，避免与公畜及周围物体钩挂，影响操作。同时还应将指甲剪短磨光，手臂要清洗消毒。
公畜的采精方法有多种，曾经使用过的有：阴道收集法、海绵法、集精袋法、外科瘘管法、按摩法、电刺激法、假阴道法、手握法、筒握法等。经实践证明，假阴道法是较理想的采精方法，适用于各种家畜；而筒握法，特别是手握法是当前采集公猪精液较普遍使用的方法。按摩法主要用于禽类的采精，也适用于牛和犬。电刺激法在一般情况下只应用于驯养和野生动物的采精。其他的一些采精方法因其存在一定的缺点而在生产上已不采用。
（1）假阴道采精法 假阴道法是用相当于母畜阴道环境条件的人工阴道，诱导公畜在其中射精而取得精液的方法。
①假阴道的结构和采精前的准备 假阴道是一筒状结构，主要由外壳、内胎、集精杯及附件组成。外壳为一圆筒，由硬橡胶、金属或塑料制成；内胎为弹性强、薄而柔软无毒的橡胶筒，装在外壳内，构成假阴道内壁；集精杯由暗色玻璃或塑胶制成，装在假阴道的一端。此外，还有固定内胎的胶圈，保定集精杯（牛）用的三角保定带，冲气用的活塞和双连球，连接集精瓶（猪）或集精管（牛）的胶漏斗，以及为防止精液污染而敷设在假阴道入口处的泡沫塑料垫等。各种假阴道的形状略异，大小不一，但结构基本相同。见图4-2。
图4-2 牛、羊、猪假阴道的结构
假阴道在使用前要进行洗涤、安装内胎、消毒、冲洗、注水、涂润滑剂、调节温度和压力等步骤，使假阴道具有引起射精反射的适当温度（38～40℃）、适当压力和一定的润滑度。
② 采精操作 采精时，采精员通常站在台畜的右后方。当公畜爬跨台畜的瞬间，迅速将假阴道靠在台畜尻部，使假阴道的长轴与阴茎伸入方向一致，用左手托起阴茎中后部（牛只能握住包皮部，切忌触及阴茎），使其自然进入假阴道。操作时要注意动作的协调性，当公畜射精完毕从台畜上跳下时，持假阴道跟进，收集完所有的精液。当公畜阴茎自然脱离假阴道后，取下集精杯（管），将精液送到处理室备检。
使用假阴道采精时，各种家畜对假阴道的要求各有不同，如公牛和公羊对假阴道的温度比压力更为敏感，因此温度要更准确；而对公马、公驴和猪来说，对假阴道压力的要求比对温度更为重要。
（2）徒手采精法 徒手采精法（图4-3）即手握法，是目前采集公猪精液普遍采用的一种方法，其原理是模仿母猪子宫颈对公猪龟头螺旋部的约束力而刺激射精。该方法具有设备简单、操作方便、能采集公猪浓份精液等优点，但易使精液遭受污染和冷打击。
图4-3 徒手采精法
采精前应先用消毒液洗涤公猪包皮及其附近被毛，再用生理盐水冲洗擦干。采精时，采精员应戴好消毒乳胶（或塑料薄膜）手套，蹲在台猪的右侧或左侧，当公猪爬跨台猪并伸出阴茎时，将公猪螺旋龟头导入握成的空拳中，让阴茎自由抽动片刻，再握紧螺旋部不让龟头转动。当阴茎充分勃起后顺势向前牵拉，手指有弹性并有节奏的松压，即可引起公猪射精。另一手持覆盖过滤纱布的保温集精杯收集富含精子的精液。公猪射精时间可持续5～7分钟，分3～4次射出。第一次射出的精液，含精子较少且污染大，可不收集。每次射精间隙后不要松手，应按此法再次刺激公猪龟头，直至射精完全结束。
（3）按摩采精法 此法适用于牛、犬和家禽。牛的按摩采精操作，应先将直肠内的宿粪排净，再将手伸入直肠，于膀胱侧稍后，轻柔按摩精囊腺，刺激精囊腺分泌部分精清自包皮排出。然后将食指放在输精管两膨大部中间，中指和无名指放在膨大部外侧，同时由前向后轻轻伴以压力，反复进行滑动按摩，即可引起精液流出，由助手接入集精杯（管）内。为了使阴茎伸出，也可按摩“S”状弯曲，以便助手收集精液，尽量减少细菌污染程度。按摩法比用假阴道法所采得的精液其精子密度较低，且细菌污染程度较高。
采精频率是指每周内对公畜的采精次数。合理安排采精频率是持续获取大量优质精液和维持公畜健康水平的重要条件。在生产实践上，公牛通常每周采2天，每天采2次。也可以每周采3次，公猪、公马射精量大，很快使附睾内贮存精子彻底排空，采精最好隔日一次。公绵羊和公山羊射精量少而附睾贮存量大，加之配种季节短每天可采精多次，连续数周，不会影响精液质量。在生产实践中，出现精液质量下降，尤其是出现未成熟精子（带有原生质滴）时应立即减少或停止采精。
精液品质检查的目的是鉴定精液品质的优劣，以便决定配种负担能力，同时也反映出公畜饲养管理水平和生殖机能状态、技术操作水平，并依此作为检验精液稀释、保存和运输效果的依据。现行评定精液品质的方法有外观检查法、显微镜检查法、生物化学检查法和精子生活力检查法4种。无论哪一种检查方法，都必须以受精力的高低为依据。精液品质评定的原则是检查评定结果必须真实反映精液本来的品质。
（1）精液量 所有公畜采精后应立即直接观察射精量的多少。评定公畜正常的射精量，不能仅凭一次的采精记录，应以一定时间内多次射精总量的平均数为依据。此外，精液当中不应该有毛发、尘土和其他污染物。
（2）色泽 精液一般为乳白色或灰白色，精子密度越大，精液的颜色越浓。精液颜色出现异常为不正常现象。若精液呈红色可能混有血液；精液呈褐色可能混有陈血；精液呈淡黄色可能混有脓汁或尿液。
（3）气味 正常的精液略带有腥味，牛、羊精液除具有腥味外，另有微汗脂味。
（4）云雾状 牛、羊的精液因精子密度大而混浊不透明，因此用肉眼观察刚采得的新鲜精液时，可看到精子因运动翻腾而如云雾状。精液混浊度越大，云雾状越显著，越呈乳白色，表明精子密度和活率也越高。
（5）pH值 家畜新鲜精液pH值一般为7.0左右，如牛、羊精液pH值在6.5～6.9；猪pH值为7.4～7.5。
（6）杂质 一般指在精液内混入的异物如家畜的被毛、脱落上皮、生殖道的炎性分泌物及灰尘、纤丝、粪渣等。
（1）精子活力评定 精子活力是指精液中呈直线前进运动精子所占的百分率。精子活力可以直接反映精子自身的代谢机能，与精子受精力密切相关，是评价精液质量的一个重要指标。精子活力的评定，一般在采精后、精液处理前后和输精前均应进行检测。
检查精子活力需借助显微镜，放大200～400倍，放在37～38℃显微镜恒温载物台上或保温箱内进行观察。评定精子活力多采用“十级评分制”，即按精子直线运动占视野中精子的估计百分比评为十个等级。100%前进者为1.0分，90%前进者为0.9，以此类推。
作为家畜的新鲜精液，活力一般在0.7～0.8左右。为保证获得较高的受精率，用以授精的精子活力，液态保存精液一般在0.6以上，冷冻保存精液在0.3以上。
（2）精子密度评定 精子密度是指单位体积（毫升）精液内所含有精子的数目。目前测定精子密度的方法主要有估测法、血细胞计数法和光电比色法。
① 估测法 根据显微镜下精子的密集程度，把精子的密度大致分为稠密、中等、稀薄三个等级。这种方法可大致估计精子的密度，主观性强，误差较大。
② 血细胞计数法 一般采用血细胞计数板进行。可以准确地测定每单位容积精液中的精子数，是公畜定期检查的一个方法。
③ 光电比色法 是目前国际上普遍采用的测定牛、羊精子密度的方法，利用精液的透光性，精子密度越大，透光性就越差。
（3）精子的形态学检查
① 精子畸形率 精子畸形率是精液中畸形精子数占精子总数的百分率。在正常精液中不超过20%，对受精力影响不大。羊不超过14%，马不超过12%。如果畸形精子率超过20%，则表明精液品质下降，受精力受到影响，不能用作输精。精子畸形一般可分为头部畸形、颈部畸形、中段畸形和主段畸形。
② 精子顶体异常率 精子顶体发生异常，一般有膨胀、缺损、部分脱落、全部脱落等情况。正常精液精子的顶体异常率不高，牛平均为5.9%，猪为2.3%。如果精子顶体异常率超过14%，受精能力就会明显下降。
（4）存活时间及存活指数检查 精子存活时间是指精子在体外的总生存时间，而存活指数是指平均存活时间，表示精子的活率下降速度。精子存活时间越长，生存指数越大，说明精子生活力越强，品质越好。
精液中如果有大量微生物存在，不仅会影响精子的寿命和降低受精力，而且还会导致有关疾病的传播。精液中微生物的来源与公畜生殖器官疾病和人工授精操作卫生条件密切相关，因此有必要对精液进行细菌微生物学检查。我国评定牛精液中细菌数通常采用平板培养法进行，求出每毫升原精液内的细菌数。我国牛冷冻精液国家标准规定，解冻后的精液应无病原微生物，每毫升中细菌菌落数不超过1000个。现有资料显示，精液中病原微生物的检测还可以利用PCR法或巢式PCR法进行，如猪精液中的环状病毒。
（1）精液果糖分解测定 测定果糖的利用率，可以反映精子的密度和代谢情况。果糖分解测定通常用1亿精子在37℃厌氧条件下每小时消耗果糖的毫克数表示。其方法是在厌氧情况下把一定量的精液（如0.5毫升）在37℃的恒温箱中停放3小时，每隔1小时取出0.1毫升进行果糖量测定，将结果与放入恒温箱前比较，最后计算出果糖酵解指数。一般牛、羊精液的果糖利用率为1.4～2毫克。猪、马由于精子密度小，指数很低。由于精子还可以利用果糖以外的其他简单糖类，因此用含葡萄糖等稀释液稀释过的精液不能进行测定。
（2）美蓝褪色试验 美蓝是一种氧化还原剂，氧化时呈蓝色，还原时无色。精子在美蓝溶液中呼吸时氧化脱氢，美蓝被还原而褪色。因此，根据美蓝褪色时间的快慢即可估测出精子的密度和活力。
（3）精子耗氧量测定 精子呼吸时消耗氧气多少与精子活力和密度有关。精子耗氧量的测定即耗氧率的测定，通常以1亿个精子在37℃条件下每小时内所消耗氧气的微升（微升）数表示。一般家畜精液的耗氧量为5～22微升。
精液的稀释是指在精液中加入适宜于精子存活并能保持其受精能力的稀释液。精液稀释的目的是为了扩大精液的容量，提高一次射精量的可配母畜头数；并通过降低精液的能量消耗，补充适量营养和保护物质，抑制精液中有害微生物的活动以延长精子寿命；同时便于精液的保存和运输。因此，精液的稀释处理是充分体现和发挥人工授精优越性的重要技术环节。
理想的稀释液，是根据精子的生理特点提出来，并不断改进完善的。现行的稀释液一般含有多种成分，各成分又常常具有多重效能。
（1）稀释剂 主要用于扩大精液容量。必须保证有相似的渗透压。一般有氯化钠、葡萄糖、蔗糖等。
（2）营养剂 主要为精子体外代谢提供营养，补充精子消耗的能量。一般多采用单糖、奶类或卵黄等。
（3）保护剂
① 缓冲物质 维持精液相对恒定的酸碱度。常用的有柠檬酸钠、磷酸二氢钾、Tris等。
② 非电解质 向稀释液中加入适量的非电解质或弱电解质，以降低精清中的电解浓度。一般常用的非电解质或弱电解质有各种糖类、氨基乙酸等。
③ 防冷刺激物质 具有防止精子冷休克的作用。在低温保存稀释液中以卵磷脂的效果最好。此外，脂蛋白以及含磷脂的脂蛋白复合物，亦有类似卵磷脂防止冷休克的作用。以上这些物质均存在于奶类和卵黄中，是常用的精子防冷刺激物质。
④ 抗冻物质 具有抗冷冻危害的作用。一般常用甘油和二甲基亚砜（DMSO）作为抗冻剂。
⑤ 抗菌物质 常用的有青霉素、链霉素和氨苯磺胺、卡那霉素、林肯霉素、多黏菌素、氯霉素等应用于精液的稀释保存，取得了较好的效果。
（4）其他添加剂 主要有酶类、激素类、维生素类等。
根据稀释液的性质和用途不同，可以分为以下4类。
（1）现配现用稀释液 适宜于采精后立即稀释输精，以单纯扩大精液容量，增加输精母畜头数为目的。此类稀释液配方简单，通常以糖类或奶类为主体，不宜进行保存。
（2）常温保存稀释液 适用于精液在常温下短期保存，以糖类和弱酸盐为主体，pH偏低（弱酸性）。
（3）低温保存稀释液 适用于精液低温保存，以含奶类或卵黄为主体，具有抗冷休克的特点。
（4）冷冻保存稀释液 适用于精液冷冻保存，以卵黄、甘油为主体，具有抗冻的特点，同时还有配套的解冻液。
各种家畜精液稀释液的种类繁多，采用何种稀释液应根据畜种的不同、稀释液的效果、保存方法和成分是否容易得到而定。配制时应注意以下原则。
① 配制稀释液所使用的一切用具，必须严格洗净消毒，用稀释液冲洗后才能使用。
② 稀释液应现用现配，保持新鲜。如条件许可，经过消毒、密封后，可在冰箱中存放一周，但卵黄、抗生素、酶类、激素类等成分，须在用时添加。
③ 配制稀释液所用的蒸馏水或离子水要求新鲜，pH值呈中性，最好现用现制。
④ 配制稀释液所用的药品，成分要纯净，称量要准确，充分溶解、过滤、密封消毒后方能使用。
⑤ 卵黄应取自新鲜鸡蛋，外壳洗净消毒后破壳抽取，尽量避免混入蛋清，待稀释液消毒冷却后加入，充分混匀后使用。
⑥ 使用奶类要求新鲜（奶粉以脱脂奶粉为宜），尤其鲜奶须经过滤，然后在水浴中灭菌10分钟，抑制对精子有杀害作用的乳烃素，并除去奶皮后方可使用。
⑦ 抗生素、酶类、激素类、维生素等添加剂，须在稀释液冷却至室温时按剂量准确加入。
（1）精液的稀释方法 精液稀释应在采精后尽快进行（30分钟内），并尽量减少与空气和其他器皿的接触。新采取的精液应迅速放入30℃保温瓶中，然后在30℃的水浴锅内将精液和稀释液调至同温，在同温条件下进行稀释。
稀释时，将稀释液沿杯（瓶）壁缓缓加入精液中，切忌将精液迅速倒入稀释液内；然后轻轻摇动或用灭菌玻棒搅拌使之混合均匀，切忌剧烈震荡。如做高倍稀释，应分次进行，先做3～5倍稀释，然后再做高倍，防止精子所处的环境突然改变，造成稀释打击。精液稀释后，应立即进行镜检，如果活率下降，说明稀释或操作不当。
（2）精液的稀释倍数 精液进行适当稀释可以提高精子的存活，但是稀释超过一定的限度，精子的存活力则会随着稀释倍数的提高而逐渐下降，以致影响受精效果。实践证明，公牛精液保证每毫升稀释精液中含有500万有效精子数时对受胎率无大的影响；一般多习惯稀释10～40倍。公猪精液一般稀释2～4倍或按每毫升稀释精液含有效精子0.5亿为原则进行稀释（公牛稀释40倍，500万/毫升；公猪稀释4倍，5000万/毫升）。
精液保存的目的是为了延长精子的存活时间并维持其受精能力，便于长途运输，扩大利用范围，增加受配母畜头数，提高优良种公畜的配种效能。
现行的精液保存方法可分为常温（15～25℃）保存、低温（0～5℃）保存和冷冻（－196～－79℃）保存3种。前两者的保存温度都在0℃以上，以液态形式做短期保存，故又称为液态保存；后者保存温度在0℃以下，以冻结形式做长期保存，故也称为固态保存。无论哪种保存形式，都是以抑制精子代谢活动、降低能量消耗、延长精子存活时间而不丧失受精能力为目的。
常温保存（15～25℃）是将精液保存在一定变动幅度的室温下，所以亦称变温保存或室温保存。常温保存所需的设备简单，便于普及推广，特别适宜于猪精液的保存。
（1）原理 常温保存主要是利用一定范围的酸性环境抑制精子的活动，或用冻胶环境来阻止精子运动，以减少其能量消耗，使精子保持在可逆性的静止状态而不丧失受精能力。常温有利于微生物生长，因此，还要用抗菌物质抑制微生物对精子的有害影响。此外，加入必要的营养和保护物质，隔绝空气，也会有良好作用。
（2）常温保存稀释液
① 猪精液常温保存稀释液 公猪精液在15～25℃下保存效果最适宜。采精后立即输精的，可不稀释；一天内输精的，可用一成分稀释液稀释；如果需要保存1～2天的，可用二成分稀释液稀释；如果需要保存3天以上的，可用IVT等综合稀释液稀释（表4-1）。
表4-1 猪精液常温保存稀释液
① 通入CO 2 使pH值达到6.35。
② 马、绵羊精液的常温保存稀释液 马、绵羊精液用含有明胶的稀释液，在10～14℃下呈凝固状态保存，可得到良好效果。保存绵羊精液达48小时以上，马精液在120小时以上，活率为原精液的70%。葡萄糖、甘油、卵黄稀释液和马奶稀释液分别在12～17℃、15～20℃，保存精液达2～3天（表4-2）。
表4-2 马、绵羊精液常温保存稀释液
③ 其他家畜精液常温保存稀释液 列于表4-3。
表4-3 其他家畜精液常温保存稀释液
低温保存是将精液稀释后，置于0～5℃环境保存，一般保存效果比常温保存时间长。
（1）原理 温度降至0～5℃时，精子的代谢较弱，几乎处于休眠状态，抑制微生物生长，同时加入必要的营养和其他成分，并隔绝空气。为防止冷休克现象在稀释中加入卵黄、奶类等抗低温物质外，要采取缓慢降温的方法，并维持低温保存期间内的温度恒定不变。
（2）低温保存稀释液
① 牛精液低温保存稀释液 适宜于牛精液低温保存的稀释液很多，在0～5℃下有效保存期可达7天，可做高倍稀释（表4-4）。
表4-4 牛精液低温保存稀释液
② 猪精液低温保存稀释液 猪的浓份精液或离心后的精液，可在5～10℃下保存3～7天并保持正常受胎率（表4-5）。
表4-5 猪精液低温保存稀释液
③ 马和绵羊精液低温保存稀释液 马、绵羊精液的低温保存，由于精液本身特性，以及季节配种的影响，精液保存效果比其他家畜差，故在生产中的应用并不普遍。绵羊精液保存时间不超过1天，马精液可保存数天（表4-6）。
表4-6 马、绵羊精液低温保存稀释液
④其他家畜低温保存稀释液。列于表4-7。
表4-7 其他家畜精液低温保存稀释液
（3）低温保存方法 精液进行低温保存时，应采取逐步降温的方法，从30℃降至5～0℃时以每分钟降0.2℃，约用1～2小时完成降温过程为好，以防冷休克的发生。低温保存所使用的冷源最理想的是冰箱，也可将冰块放入广口保温瓶内代替。低温保存的精液在输精前要进行升温处理。升温的速度对精子影响较小，一般将贮精瓶直接投入30℃温水中升温即可。
（1）精液冷冻保存的意义 精液冷冻保存是利用液氮（－196℃）、干冰（－79℃）或其他制冷设备作为冷源，将精液经过特殊处理后，保存在超低温下，以达到长期保存的目的。
精液冷冻保存解决了精液的长期保存问题，使精液不受时间、地域和种畜生命的限制，加速了品种的育成和改良步伐。利用精液冷冻保存技术将濒危珍稀物种和优良家畜品种的精液进行保存，从而有利于生物品种和多样性的长期可持续利用。精液的冷冻保存还有力地推动了家畜繁殖新技术在生产上的应用。
（2）精液冷冻保存的原理 精子在冰点下保存时，在降温过程中的一定条件下，水分子重新按几何图形排列形成冰晶。冰晶形成过程对精子造成的物理和化学伤害是造成精子死亡的主要原因。冰晶的物理结构呈针芒状，可使精子膜受到物理伤害；冰晶形成过程造成精子外的溶质浓度和渗透压增高，引起细胞内脱水、原生质变干、酸碱度失去平衡、细胞膜和顶体以及整个组织结构破坏，最后导致精子发生不可逆的变性而死亡。而玻璃化是水在超低温下，水分子仍然保持原来自然的无次序状态，呈现玻璃样的超微结晶均匀冻结。精子在玻璃化冻结状态下，不会发生细胞脱水，仍维持原来的正常结构，从而使得精子在解冻后能够复苏和保持受精能力。
冰晶化和玻璃化形成是有条件的，冰晶化必须在0～－60℃低温（冰晶化温度也称有害温度区）区域内，而且在缓慢降温的条件下才能形成，尤以-15～-25℃对精子危害最大，所以也称为显著有害温度区。玻璃化必须在-60～-250℃超低温（玻璃化温度）区域内，但玻璃化是可逆的且不稳定，当缓慢升温再经过冰晶化温度区域时，玻璃化又先变为冰晶化再变为液化，所以精液解冻时也要快速升温。
（3）冷冻精液的剂型 冷冻精液的剂型亦称包装方法、分装方法。目前广泛应用的剂型有细管型、安瓿型和颗粒型三种，它们各有利弊。
① 安瓿型 最早采用，是采用硅酸盐硬质玻璃制成的安瓿盛装精液，剂量多为0.5～1.0毫升。
② 细管型 一般有0.25毫升、0.5毫升、1.0毫升三种容量，是目前国外比较流行的包装方法。其优点为：适于快速冷冻，精液受温均匀，冷冻效果好；剂量标准化卫生条件好，不易受污染，标记鲜明，精液不易混淆；体积小，便于大量保存，精子损耗率低，精子复苏率和受胎率高；适于机械化生产，工效很高。
③ 颗粒型 将精液直接滴冻在经液氮冷却的塑料板或金属板。优点为：方法简便，易于制作，成本低，体积小，便于大量贮存。
（4）冷冻保存稀释液 冷冻精液稀释液应具有保护精子免受或减少冻害的作用，其成分也依不同家畜种类而异。冷冻精液稀释液的主要成分与一般低温保存稀释液的成分基本一致，只是再加入了一定量的抗冻物质而已。各种家畜常用的冷冻保存稀释液见表4-8～表4-11。
表4-8 公牛精液常用冷冻保存稀释液
①取Ⅰ液86毫升加入甘油14毫升即为Ⅱ液。
表4-9 猪精液常用冷冻保存稀释液
表4-10 马、绵羊精液常用冷冻保存稀释液
表4-11 其他家畜精液常用冷冻保存稀释液
①取Ⅰ液93毫升加入甘油7毫升即为Ⅱ液。
（5）冷冻精液稀释的方法 一般多采用一次或二次稀释法，三次稀释很少应用。
① 一次稀释法 常用于颗粒冻精。将含有甘油、卵黄等的稀释液按一定比例加入精液中，适合于低倍稀释。
② 二次稀释法 为避免甘油与精子接触时间过长而造成对精子的危害，采用二次稀释法效果较好。首先用不含甘油的稀释液（Ⅰ液）对精液进行最后稀释倍数的半倍稀释，然后把该精液连同Ⅱ液一起经1小时缓慢降温至0～5℃，并在此温度下做第二次稀释。
（6）精液的降温和平衡 降温是指精液稀释后由30℃以上温度，经1～2小时缓慢降温至0～5℃，以防低温打击。平衡是指降温后，继续在0～5℃的环境中停留2～4小时，使甘油充分渗入精子内部，起到抗冻作用。
（7）精液的分装 冷冻精液常采用颗粒、细管、安瓿3种分装方法。
① 颗粒冻精。将平衡好的精液直接滴在经液氮致冷的金属网或塑料板上，冷冻后制成0.1～0.2毫升的颗粒。颗粒冻精曾在牛精液冷冻中广泛应用，现多用于猪、马、绵羊及野生动物的冻精剂型，具有成本低、制作方便等优点，但不易标记，解冻麻烦，易受污染。
② 细管冻精 把平衡后的精液分装到塑料细管中，细管的一端塞有细线或棉花，其间放置少量聚乙烯醇粉（吸水后形成活塞），另一端封口，冷冻后保存。细管的长度约13厘米，容量有0.25毫升、0.5毫升或1.0毫升剂型。现生产中牛的冻精多用0.25毫升剂型。细管冻精具有不受污染、容易标记、易贮存、适宜于机械化自动化生产等特点，是最理想的分装方法。
③ 安瓿冻精 用硅酸盐硬质玻璃制成的安瓿盛装精液，用酒精灯封口，剂量为0.5毫升或1.0毫升。安瓿冻精虽剂量准确、不受污染、易标记，但体积较大、贮存不便、易爆裂，所以生产中已较少采用。
（8）精液的冻结
① 干冰埋植法 适合小规模生产及液氮缺乏地区。
（a）颗粒冷冻：把干冰置于木盒中，铺平压实，用预先做好的模板在干冰上压出直径0.5厘米、深2～3厘米的小孔，用滴管将平衡后的精液0.1毫升左右滴入孔内，覆以干冰，2～4分钟后，收集保存。
（b）细管冻精：将分装的冻精平铺于压实的干冰上，并迅速用干冰覆盖，2～4分钟后取出贮存于干冰或液氮中。
② 液氮法
（a）颗粒冻精：在广口液氮瓶上安装铜纱网（或聚四氟乙烯凹板），调至距液氮面1～3厘米，预冷几分钟后，使纱网或氟板附近温度达－130～－80℃，将精液均匀地滴在铜纱网上，2～4分钟后，待精液颗粒充分冻结，颜色变浅时，用小铲轻轻铲下颗粒冻精，每个纱布袋中装入50～100粒，沉入液氮保存。
（b）细管冻精：除按上述方法对细管进行熏蒸冷冻外，也可采用液氮浸泡法。把分装好的精液细管密集竖直排列于特制的细管冷冻筐内，放入液氮容器内逐渐浸入液氮中，用计算机精确控制浸入液氮的速度，完成冷冻过程。这种方法启动温度低，冷冻效果好，大大减少了液氮消耗量，简化了冷冻精液生产工艺流程。
（9）冻精解冻与检查 冻精解冻是验证精液冷冻效果的一个必要环节，也是输精前必须进行的工作。方法有低温（0～5℃）解冻、温水（30～40℃）解冻和高温（50～70℃）解冻等。实践证明，温水解冻法特别是38～40℃解冻效果最好。
细管冻精、安瓿冻精可直接投放在温水中解冻，待冻精融化一半后即可取出备用；颗粒冻精解冻时取一小试管，加入1毫升解冻液，放在盛有温水的烧杯中，当与水温相同时，取一粒冻精于小试管内，轻轻摇晃使冻精融化。常用解冻液为2.9%的柠檬酸钠溶液。
解冻后进行镜检并观察精子活力，活力在0.3级以上者才能用于输精。
（10）冻精的贮存与运输 冻结的颗粒、细管、安瓿或袋装精液，经解冻检查合格后，即按品种、编号、采精日期、型号分别包装，做好标记，转入液氮罐（或干冰保温瓶）中贮存备用。目前，冻精的贮存多采用液氮作为冷源。
输精是人工授精的最后一个技术环节。适时地把一定数量的优质精液准确地输送到发情母畜生殖道内的适当部位，并在操作过程中防止污染，是保证人工授精具有较高受胎率的重要环节。
（1）场地的准备 输精场地在输精前应进行环境消毒、通风，保证清洁、卫生、安静的输精环境。
（2）母畜的准备 母畜经发情鉴定后，确定输精适时后，将其进行保定，并进行外阴的清洗消毒。
（3）器械的准备 各种输精用具在使用前必须彻底洗净、严格消毒，临用前用灭菌稀释液冲洗。每头家畜备用一只输精管，如果使用一只输精管给两头以上母畜输精，需消毒处理后方能使用。
（4）精液的准备 常温保存的精液需轻轻振荡后升温至35℃，镜检活力不低于0.6；低温保存的精液升温后活力在0.5以上；冷冻精液解冻后活力不低于0.3。
（5）输精人员的准备 输精人员应穿好经过消毒的工作服，指甲剪短磨光，手及手臂洗净擦干后用75%的酒精消毒，必要时涂以润滑剂。
（1）输精时间 母牛的输精一般应在开始接受爬跨后18～20小时进行，母绵羊应在发情后半天输精，母山羊最好在发情后12小时输精，第二天仍发情者，再输精一次。母猪应在发情后18～30小时输精，即发情的当天傍晚或次日早晨，间隔12～18小时再输精一次。初配母猪的输精时间应适当后延，可在发情的第二天输精。
（2）输精量及有效精子数 一般马、猪的输精量大，牛、羊的输精量小；体型大、经产、子宫松弛的母畜输精量相对较大，体型小以及初配母畜输精量较小；液态保存的精液输精量比冷冻精液多一些。
（3）输精部位 牛的最适输精部位是子宫颈深部或子宫体；猪、马、驴以子宫内输精为好；羊、兔只需在子宫颈内浅部输精即可达到受胎目的，绵羊冻精应尽量进行深部输精。常见家畜对输精的要求见表4-12。
表4-12 各种家畜对输精的要求
（1）母牛的输精方法 母牛的输精方法已普遍采用直肠把握法（见图4-4）。一只手伸入直肠握着子宫颈外口，另一手持输精管插入阴道，先斜向上再向前行，当输精管行至宫颈外口时，两只手协同操作，将输精管通过子宫颈，最后把精液注入到子宫颈内口处或子宫体中。此法用具简单，操作安全，受胎率高，是目前广泛应用的一种方法。
图4-4 牛直肠把握输精法
左图：通过牛直肠把握子宫颈深部输精中，为错误的子宫颈把握方法。
（2）母猪的输精 母猪的阴道与子宫颈接合处无明显界限，因此，一般都采用输精管插入法。猪的输精器种类很多，一般包括一个输精管（橡皮胶管或塑料管）和一个注入器（注射器或塑料瓶）。输精时让母猪自由站立在栏圈内，将精液吸入注射器内，在输精管外部涂抹少量的灭菌润滑剂。左手保定注射器，右手持输精管先沿阴道上壁插入，避开尿道口后即以水平方向，边左右旋转边向前推进，经抽送2～3次后，直至不能继续再前进为止，此时即已插入子宫，然后向外拉出一点，接上注射器，缓缓注入精液。注完后按压母猪背腰部，以免拱背精液倒流。
（3）母羊的输精 一般采用开膣器输精法，发情母羊多时，可利用凹坑装置，此法需要三人操作，其中一人将母羊抓到输精架内，一人用开膣器打开阴道，用输精器伸入子宫颈外口1～2厘米做输精操作，另一人处理精液及挑选母羊等，每小时可输精100只以上。