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性成熟年龄 大熊猫的性成熟年龄与营养水平，环境条件及饲养管理水平有关。营养不足，阻碍身体和生殖器官的正常发育，使性成熟时间延迟。人工饲养下的大熊猫由於生活水平高於野外，其性成熟年龄也比野外提前2-3岁。各地观察到的具体数据有出入。刘维新（1986年）认为，发情的年龄和体重，雌兽为4.5-7.5岁，85-105公斤；雄兽为5.5-7.5岁，95-105公斤，两性性成熟在年龄上无显着差异。胡锦矗认为雌雄兽性成熟年龄为5.5-6.5岁，在野外一般为6.6、7.5岁。成都动物园繁殖大熊猫初次发情雌兽为3.5-4.5，雄兽为5.5－7.5岁。
繁殖季节 大熊猫为季节性发情。雌兽发情期一般在3-5月，也有提前到1月下旬或延後至6月下旬的，个别除春季发情外，秋季（8-10月）也有发情表现，但时间短，表现也不很明显。Moore等在1974年研究表明雄性熊猫春季睾丸变大，易采得精液，精液质量较好，而7-8月采不到精液，睾丸明显地变小。Masui在1984年认为雄兽尿中，全年均可找到精子，但其数量从夏季到秋季逐渐减少，冬季又逐渐增加。从性行为表现来看，雄兽在春季逐渐达到高潮。故雄性发情也在春季。
发情周期 大熊猫一般一年发情一次，育幼雌兽一般要两年才发情一次，但若提前强迫断奶，则也和雄兽一样一年发情一次。少数熊猫一次发情中有两个高潮期。雌兽发情期为15－25天，发情高峰仅2－4天，个别长达30多天，极少数只有几天，发情表现极不明显。一般将大熊猫的发情期分为发情前期（2-5天）、发情期（5－8天）、发情高峰期（4-6天）和发情後期（5－10天）。
性行为 雄兽发情时，表现为兴奋、活动量增大、饮水量增加，尿频，阴部。雌兽阴部，有时在地上打滚，戏水，睾丸肿胀，阴茎外伸，发出咩叫声等，雌兽发情时，食欲降低或拒食，兴奋，活动量大，尿频量少，阴部，主动接近雄兽，阴唇变红，肿胀，发出咩叫声，用臀部抵异物，翘尾。雌性大熊猫外阴变化很具特色。在发情前期，雌兽苍白的外阴出现粉红，在发精期，阴门开始红肿并逐渐显着，阴道黏膜肿胀，色红而潮润，当达到发情高峰期时，阴门可能不断紧缩与扩张，阴门可肿胀到最大限度，外翻面积可达4.0×3.8cm，呈玫瑰红色，阴道黏膜肿胀并松驰，呈粉红色，有分泌物流出，阴道上皮角化细胞具有峰值，最高可达94%。在发情期中，除有明显的行为变化外，雌激素水平逐渐上升，在发情高潮期达峰值并迅速下降到基线，体温比平时高1-2℃。
精液 大熊猫精液为乳白色，采精量少时较黏稠，PH6.6-7.4。电刺激采精量约0.2-8毫升，精子活动率为50-85%，畸形率4.4-20%，计数为4-37.7亿/毫升。精液锌元素含量为509.2ppm（乾样），比人的含量低得多，从家畜育种的实践看，缺锌可导致不育。大熊猫繁殖能力低，是否与缺锌有关还待进一步研究。大熊猫精子呈蝌蚪状，总长50-60μm，尾长45-55μm，精子在37℃的BWW稀释液中的运动速度为39.0±1.8μm/s，在15-18℃中可存活5天。鲜精或冻精均能使大熊猫受孕。岳奎元在1985年测定大熊猫精子头部的顶体只包绕细胞核的一半（超薄切片）或1/3（冰冻蚀刻），而人的可绕2/3。这种差异可能使大熊猫的受精难度增大，成功率降低，繁殖力下降。
卵 大熊猫排卵可能在雌激素达到峰值并开始下降时，即行为上开始接收交配的时期。每次发情一般排出1-2个卵，偶尔也有排出3个卵子的，特别是人工授精的雌兽，多数排出2个卵子，以致大多数每胎产二仔。不过，大熊猫发情雌兽，能排出正常卵子达到受精，怀孕、产仔的，仍然是少数。这主要因为接近成熟的生长卵泡和成熟卵泡，几个至30个以上重叠成块，卵泡间相互影响不易成熟排出，绝大多数成熟卵在排出前就已退化，被吸化，卵泡里充满液体，卵泡体积增大成为卵泡囊肿，这种情况影响了卵子的正常排出和受孕率，是大熊猫生殖能力低的原因之一。
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