回答此题的关键是要明确变异的类型．
【解析】
变异有遗传的变异和不遗传的变异两种类型．遗传的变异是由于遗传物质发生改变而引起的，能够遗传给后代；不遗传的变异是由于环境因素的改变而引起的，遗传物质并没有发生改变，不能遗传给后代．
A、水稻减产是由于光照不足，植物的光合作用受到影响而引起的，遗传物质并没有发生变化，因而属于不遗传变异；
B、题干中的奶牛之所以产奶多是由于饲养条件好而引起的，遗传物质没有发生改变，不能遗传给后代，这种变异属于不遗传变异；
C、同卵双生的兄弟，弟弟较黑是由于在农村的野外紫外线照射而引起的，遗传物质没有发生改变，不能遗传给后代，因而这种变异也属于不遗传变异；
D、人类镰刀形细胞贫血症是由于蛋白质分子合成异常引起的疾病，蛋白质分子---氨基酸的改变是由于基因突变的结果，这种变异能够遗传给后代，因为属于遗传的变异．
故选：D
