动物营养学报    2017, Vol. 29 Issue (10): 3514-3522    PDF    
不同相对湿度对连续日增温下肉仔鸡生理指标的影响
李萌1,2, 厉秀梅2, 周莹2, 冯京海2, 赵骞1, 张敏红2     
1. 东北农业大学动物科学技术学院, 哈尔滨 150030;
2. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 动物营养学国家重点实验室, 北京 100193
摘要: 本试验研究了不同相对湿度(RH)对日增温环境中肉仔鸡生理指标的影响。试验选取22日龄爱拔益加(AA)肉仔公鸡180只转入人工气候试验舱,随机分成3个组,每组6个重复,每个重复10只鸡。适应期7 d,温度20℃,RH为60%。肉鸡29日龄时,试验RH分别调整到35%、60%和85%,至试验结束。环控舱内温度每天升高2℃,试验期共9 d。肉鸡37日龄时,环控舱舱内温度升高至38℃,试验期间肉鸡自由采食饮水,试验全程不抓鸡,选择非接触性生理指标进行测定,以尽量避免肉鸡产生应激。结果表明:肉鸡体核温度(CT)、耳叶温度(ET)、小腿温度(LT)、呼吸频率(RR)、采食量(FI)和饮水量(DW)均存在拐点温度(IPt)。首先变化的是LT,其产生变化的环境温度范围是24.6~25.1℃,之后是ET和CT,发生变化的环境温度范围分别是25.0~25.1℃和25.5~26.4℃。RR存在2个IPt(IPt1和IPt2),温度范围分别是25.5~27.2℃和32.5~33.3℃。环境温度大于IPt1值时,RR随温度升高而升高;环境温度大于IPt2值,RR随温度升高而下降。FI、DW发生变化的环境温度范围分别为27.1~29.3℃和29.2~29.5℃,环境温度大于IPt值后,FI和DW随温度升高而降低。高湿组FI的IPt值显著高于低湿组和中湿组(P < 0.05),高湿组死亡率(MR)的IPt2值显著小于低湿组和中湿组(P < 0.05),高湿组CT、ET、LT、RR、FI和DW的IPt值小于中湿组和低湿组,RH对ET、LT、RR和DW模型参数均无显著影响(P>0.05)。结果提示:环境温度对肉仔鸡生理指标影响较大,RH影响较小。FI下降和CT升高的IPt值可被认为是上限临界温度,4~5周龄肉仔公鸡CT上限临界温度为25.5~26.4℃;RR开始升高和FI开始下降的上限临界温度分别为25.5~27.2℃和27.1~29.2℃;死亡的上限临界温度在为32.7~33.5℃。肉仔鸡死亡时CT高出常数值4.6~5.1℃。4~5周龄肉仔公鸡不同生理指标有着不同的上限临界温度。
关键词: 肉仔鸡     湿度     日增温     拐点温度    
Effects of Different Relative Humidity on Physiological Indices of Broilers under Continuous Increasing Temperature
LI Meng1,2, LI Xiumei2, ZHOU Ying2, FENG Jinghai2, ZHAO Qian1, ZHANG Minhong2     
1. College of Animal Science and Technology, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China;
2. State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China
Abstract: In this study, the effects of different relative humidity (RH) on the physiological indices of broilers under increasing temperature environment were studied. One hundred and eighty 22-day-old Arbor Acres (AA) male broilers were allotted into environment controlled chambers and randomly divided into 3 groups with 6 replicates per group and 10 chickens per replicate. Adaptation period lasted for 7 days, and the temperature was 20℃ while the RH was 60%. When the broilers were 29-day-old, RH was adjusted to 35%, 60% and 85% of three groups, respectively, until the end of this trial. The temperature in the environment controlled chambers was rises by 2℃ per day, and the trial period was 9 days. When the broilers were 37-day-old, the temperature in the environment controlled chambers was 38℃. During the experiment period, the broilers fed and drank water ad libitum, and non-contact physiological indicators were measured, while there was no stress to chickens. The results showed that there was inflection point temperature (IPt) in core temperature (CT), earlobe temperature (ET), leg temperature (LT), respiratory rate (RR), feed intake (FI) and drinking water (DW). The first indicator of reaction was LT, and the temperature was in the range from 24.6 to 25.1℃, followed by ET and CT, while the temperature was in the range from 25.0℃ to 25.1℃ and 25.5 to 26.4℃ each. RR had two IPts (IPt1 and IPt2) which were in the range from 25.5 to 27.2℃ and 32.5 to 33.3℃. RR was increased with the increasing temperature above IPt1, while decreased with increasing temperature above IPt2. FI and DW were changed in the range from 27.1 to 29.3℃ and from 29.2 to 29.5℃ respectively, FI and DW were decreased with increasing temperature above IPt. The IPt of FI in high humidity group was significantly higher than those in middle and low humidity group (P < 0.05). The IPt2 of mortality rate (MR) in high humidity group was significantly lower than those in middle and low humidity group (P < 0.05). The IPts of CT, ET, LT, RR, FI and DW under high humidity were lower than those in middle and low humidity group. RH had no significant effect on ET, LT, RR and DW model parameters (P>0.05). In conclusion, ambient temperature strongly affects the physiological indices of broilers, whereas RH has a relatively minor effects on it. The upper critical temperature can be considered to be the IPt above which FI decreased and RT then increased. The upper critical temperatures of 4 to 5 weeks old broilers are from 25.5 to 26.4℃for CT, from 25.5 to 27.2℃ for RR decreased, from 27.1 to 29.2℃ for FI increased, and from 32.7 to 33.5℃ for death. When the broiler died, the differences between the highest value of CT and the constant values are in the range from 4.6 to 5.1℃. The 4 to 5 weeks old male broilers have different upper critical temperatures for different physiological indices.
Key words: broiler     humidity     increasing temperatures     inflection point temperature    

现代速生白羽肉仔鸡生长速度快、饲料转化率高,料重比低,胸肌和腿肌占全部肌肉的90%以上。胸肌快速增长使得肉鸡机体产热增加,但其散热系统却不发达,导致肉仔鸡易受外界环境的刺激,应激耐受力下降[1-2]。环境温度升高,肉仔鸡体核温度(core temperature,CT)、小腿温度(leg temperature,LT)、耳叶温度(earlobe temperature,ET)和呼吸频率(respiratory rate,RR)升高,采食量(feed intake,FI)下降[3-5]。林海[6]研究表明环境温度小于25 ℃时相对湿度(relative humidity,RH)对肉仔鸡体表温度(shell temperature,ST)无影响。Yahav等[7]报道28 ℃时RH对肉仔鸡CT和ST无显著影响。而Lin等[8]报道环境RH为35 ℃时高湿组肉仔鸡直肠温度、背部和腹部温度显著高于中湿组,高温环境下高水平RH抑制家禽蒸发散热[9-10],如果RH超过了肉仔鸡可以维持产热散热的平衡点,呼吸蒸发散热也不足以充分维持CT平衡,此时肉仔鸡处在热中性区,导致CT升高。温度对肉仔鸡的影响的试验环境温度设置多为恒定不变的。但在实际生产中,环境温度不会恒定不变,且每逢春夏之交,会遇到日增温的情况,而RH对日增性环境下肉仔鸡生理指标的影响未见报道。因此本试验将研究不同RH对日增温下肉仔鸡非接触性生理指标的影响及变化规律,以期得到各指标不同RH下的上限临界温度,旨在为肉仔鸡饲养温湿度范围的分级提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验动物与试验设计

试验选取一批出雏、饲养管理一致、体重相近、体质健壮的22日龄爱拔益加(AA)肉公鸡180只,随机分成3个组,每组6个重复,每个重复10只鸡。3个组的试验鸡分别转入3个环境控制舱,适应期7 d,温度和RH分别设为20 ℃和60%。29日龄时,进入试验期,分别将环境控制舱RH设置为35%(低湿)、60%(中湿)和85%(高湿)保持不变,直至试验结束,舱内温度每天09:00升高2 ℃,每日升温在1 h内完成,试验期9 d。

1.2 饲养管理

试验于人工气候试验舱内进行,温度湿度可自动控制,24 h光照。试验使用本实验室研发的单层平养笼具[11],试验鸡采用平养,饲养密度为每0.8 m2 10只鸡。所用饲粮参照NRC(1994) 配制,其组成及营养水平见表 1。试验期间,肉仔鸡自由采食饮水。为了将应激降到最低,采集指标全过程不接触试验动物,禁止无关人员进入环控舱。

表 1 基础饲粮组成及营养水平(饲喂基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (as-fed basis)
1.3 测定指标和方法 1.3.1 FI、饮水量(drinking water,DW)的测定

29日龄试验开始后,每天08:00和20:00喂水喂料,记录每天饲喂的总料重和剩料重,记录每次加水量,计算每天每个重复平均每只鸡的FI以及DW,用于回归模型。

1.3.2 CT、ST和RR的测定

试验开始后,每天14:30,使用红外热成像仪对肉仔鸡头部侧面、小腿,距离5 cm处垂直拍摄,每个重复每个部位拍摄10张,随机挑选肉仔鸡拍摄,通过软件可得到肉仔鸡ET和LT。15:30开始测量RR,记录肉仔鸡30 s内的呼吸次数,每个重复随机选取6只记录RR,试验后期由于肉仔鸡呼吸加快明显,肉眼数不过来,需要用相机记录下来,再进行计数。试验使用微型温度记录仪(DS1922L,美国,精确度±0.5 ℃)记录肉仔鸡CT,温度记录仪使用前利用北京市海淀区计量检测所校正过的标准水银温度计进行校正,校正方法参考Purswell等[12]。事先设定好温度记录仪开始记录数据的时间,每30 min记录1个数值,每个重复随机选取2只肉仔鸡将羽毛区域涂成蓝色,28日龄选择蓝色标记的肉仔鸡,将微型温度记录仪通过饲喂的方式,使之进入到肉鸡胃里,至肉仔鸡死亡或试验结束取出。

1.3.3 死亡率(mortality rate, MR)的测定

每天记录肉仔鸡死亡数及死亡时间,计算MR。

1.4 数据和统计

本试验数据使用SPSS 17.0统计软件处理数据,利用SPSS非线性回归分析(nonliner regression)[13],非线性回归模型为:

Y=C×RH+K×RH×(T-IPt×RH)(TIPt×RH);Y=C(T < IPt×RH)。

式中:Y是指随环境温度变化的因变量,本文中Y代表测量的非接触性指标CT、ET、LT、RR、FI、DW和MR;C是指不同RH下因变量未发生变化时的常数;K是指不同RH下因变量发生变化时的斜率;T是指环境温度;IPt是拐点温度,指不同RH下因变量开始发生改变时的温度。趋势线及非线性回归结果不统一,采用回归系数大的模型。

2 结果与分析 2.1 不同RH对连续日增温下肉仔鸡CT、ST和RR的影响

CT、ET和LT随温度变化曲线模型满足折线模型,模型参数如表 2所示,环境温度未达到IPt值时指标数值趋于常数,环境温度超过IPt后,指标随温度升高而升高。

表 2 CT、ET和LT模型参数 Table 2 Model parameters of CT, ET and LT

由于肉仔鸡濒临死亡的2 h内CT失去控制,为了排除死亡时非正常CT数值对模型的影响,减小误差,所以本试验结果将肉仔鸡濒临死亡2 h内CT数据去掉之后再回归模型。

CT、ET和LT非线性回归曲线图,分别如图 1图 2图 3所示。

图 1 不同RH下肉仔鸡体核温度随温度变化回归曲线图 Figure 1 Regression curve of broiler CT change with temperature at different RH
图 2 不同RH下肉仔鸡耳叶温度随温度变化回归曲线图 Figure 2 Regression curve of broiler ET change with temperature at different RH
图 3 不同RH下肉仔鸡小腿温度随温度变化回归曲线图 Figure 3 Regression curve of broiler LT change with temperature at different RH

RR模型参数如表 3所示,可见RR存在2个IPt,环境温度到达RR的IPt1值时RR达到最大值,环境温度达到IPt2值后RR开始下降,RH对RR模型参数无显著影响(P>0.05)。

表 3 RR模型参数 Table 3 Model parameters of RR

RR非线性回归曲线图如图 4所示。

图 4 不同RH下肉仔鸡呼吸频率随温度变化回归曲线图 Figure 4 Regression curve of broiler RR change with temperature at different RH
2.2 不同RH对连续日增温下肉仔鸡FI和DW的影响

FI和DW模型参数如表 4所示,环境温度未达到FI的IPt值时,FI保持稳定,环境温度到达其IPt值后FI开始下降。DW随温度升高而升高,升高到其IPt值后下降,高湿组FI的IPt值显著低于低湿组和中湿组(P<0.05)。

表 4 FI和DW模型参数 Table 4 Model parameters of FI and DW

FI和DW回归曲线图如图 5图 6所示。FI在拐点值前,中湿组、高湿组、低湿组FI依次降低;在拐点值后,中湿组、低湿组、高湿组FI依次降低。DW在拐点值前,低湿组、中湿组、高湿组依次降低。

图 5 不同RH下肉仔鸡采食量随温度变化回归曲线图 Figure 5 Regression curve of broiler FI change with temperature at different RH
图 6 不同RH下肉仔鸡饮水量随温度变化回归曲线图 Figure 6 Regression curve of broiler DW change with temperature at different RH
2.3 不同RH对连续日增温下肉仔鸡MR的影响

MR模型参数如表 5所示,由表可见,有2个IPt,环境温度升至MR的IPt1值时出现死亡现象,之后MR数值呈斜线上升,达到MR的IPt2值时MR达到了100%,高湿组肉仔鸡最先出现死亡现象,且死亡速率最快,高湿组MR的IPt2值显著小于中湿组和低湿组(P<0.05)。

表 5 死亡率模型参数 Table 5 Model parameters of MR

由数据可知MR曲线图如图 7所示。

图 7 不同RH下肉仔鸡死亡率随温度变化回归曲线图 Figure 7 Regression curve of broiler MR change with temperature at different RH

表 5所示值为肉仔鸡死亡时最高CT与回归模型常数值之差的平均值,分析数据得出,RH对此值无显著影响(P>0.05)。

综合以上结果显示,高湿组CT、ET、LT、RR、FI、DW、MR的IPt值均小于中湿组和低湿组。

3 讨论

成年家禽热舒适区为18~22 ℃[14]。在此区域内的肉仔鸡产热散热变化最小,并可以保持舒适的生活状态[15]。环境温度一旦超过热舒适区,肉仔鸡开始进行体温调节,首先通过升高ST[16]、改变行为[17]来维持体温恒定;随着环境温度升高,家禽会通过增加RR来散热[18];若环境温度进一步升高,通过升高RR不足以维持产热与散热之间的平衡,则无法维持体温在正常范围内。此时环境温度若再继续升高,家禽只能通过减少FI即降低产热、增加DW来阻止CT进一步升高[18]

胡春红等[17]报道26 ℃偏热应激,肉仔鸡CT无变化,而30 ℃组肉仔鸡CT显著升高。顾宪红等[16]报道,持续30 ℃,高湿(80%)与低湿(40%)相比,冠温、翅温、胫温、趾温极显著升高,直肠温度、胸温显著升高。Richard[19]报道,30 ℃与20 ℃相比,肉仔鸡母鸡直肠温度和皮肤温度变化不显著;40 ℃与30 ℃相比,肉仔鸡直肠温度升高了1.5 ℃,后背、腿和翅膀温度则是逐步上升。陈燕等[20]报道,与23 ℃恒温处理相比,28~32 ℃日变循环高温组肉仔鸡直肠温度升高了1.65 ℃,RR提高了3.7倍。本试验结果显示,环境温度升高,首先达到了LT的IPt值(24.6~25.7 ℃),肉仔鸡LT开始升高。ET和CT上限临界温度值分别在24.9~25.1 ℃和25.5~26.4 ℃,RH对肉仔鸡ET、LT和CT的C值、K值和IPt值无显著影响。环境温度低于IPt值时,中湿组ET、LT和CT的C值小于低湿组和高湿组,差异不显著。环境温度高于27.14 ℃后高湿组肉仔鸡CT最高,而高湿组LT高于低湿组和中湿组。相比以往的试验研究,本试验CT拐点有提前趋势,是因为现代肉仔鸡追求在短时间内长成大块胸肌腿肌,而肉仔鸡体温调节机制并没有得到相应改善,对热更为敏感[1-2]

高温时动物主要通过蒸发途径来散热,由于没有汗腺,禽类主要通过加快呼吸来增加蒸发散热量,以维持CT恒定。如果动物体内的热调节失败,则体内虚热,CT升高[21]。本试验结果显示环境温度达到25 ℃左右就达到了肉仔鸡CT、LT和ET的上限临界温度,而从回归曲线得到的结果此时肉仔鸡RR并未发生变化,原因很可能如前所述,是因为现代肉仔鸡因过度追求肌肉生长导致对热更为敏感所致[1-2],同时RR在环境温度超过热舒适区之后,就有了升高趋势,但RR升高幅度小,并未达到显著差异,而CT升高幅度大,比RR提前达到显著差异,经过非线性回归CT的IPt小于RR的IPt。

FI上限临界温度为27.1~29.2 ℃,Prince等[22]报道环境温度为23.8 ℃、RH为50%~90%对4~8周龄肉仔鸡FI无显著影响。Donkoh[23]报道肉仔鸡在35 ℃恒温中,FI比20 ℃恒温下降了13%。周莹等[24]报道,31 ℃饲养肉仔鸡与26 ℃下饲养相比,FI降低了8 g。本试验结果,温度超过FI的IPt值,每升高1 ℃,FI降低15.5、14.9和13.6 g(分别在35%、60%和85% RH下),结果差异在于肉仔鸡处于持续恒温热环境中,调节时间长,而日增温肉仔鸡不断接受新的应激,身体需要不断调整以应对更高温度的热应激。高湿组FI的IPt值显著高于中湿组和低湿组,高温下肉仔鸡不仅需要增加RR来增加散热,亦需要降低产热,食物是肉仔鸡体内主要能量来源,不过降低FI一方面可以减少身体热量, 另一方面也降低了维持身体机能所需的能量与营养。

Deeb等[25]研究发现,持续32 ℃处理与22 ℃处理,肉仔鸡DW显著升高。苏红光等[26]报道与21 ℃相比,持续30 ℃第1~7天肉仔鸡日DW显著升高,而第7~14天日DW反而下降。本试验结果,DW上限临界温度为29.2~29.5 ℃,温度低于IPt值时,DW随温度升高而增加,肉仔鸡为了维持CT稳定,经呼吸道散热,造成水分消耗持续增加,这与大多数研究结果一致,而环境温度高于IPt值后DW下降,这或许是因为肉仔鸡FI下降,导致日增重下降,肉仔鸡营养不良。热环境下,肉仔鸡会通过减少行为活动和基础代谢率来减少机体产生的总热量[27],对于离水嘴远的肉仔鸡,需要消耗能量去完成饮水这一行为活动,高温下肉仔鸡更多次的选择不产生运动放弃饮水,同时此试验水桶位于环控舱内,环境温度升高,水温也会相应有所升高,导致DW下降。湿度对DW模型参数无影响,环境温度未达到DW的IPt值时,湿度越低,DW越高,差异不显著。

表 5 肉仔鸡死亡时最高CT与常数值之差的平均值 Table 5 Average difference between the highest value and constant value of broiler CT

Abu-Dieyeh[28]报道,热应激肉仔鸡RR显著高于20 ℃组, 30 ℃热处理3 h内肉仔鸡RR显著升高至100次。Raup等[29]报道肉仔鸡暴露于35 ℃下RR由9.5次骤升至94次,4 h后温度由35.0 ℃升高到36.8 ℃,RR出现下降现象。本试验结果,环境温度在27.2~32.5 ℃,肉仔鸡RR升高速率为12.4、8.7和9.1次(分别在35%、60%和85% RH下),可见低湿促进了肉仔鸡的呼吸蒸发。RR最大值在76~88次。环境温度达到32.5~33.3 ℃之后,RR开始下降,下降的原因或许是肉仔鸡营养不良,身体机能下降,以及呼吸本身也是需要消耗能量等原因导致RR下降,肉仔鸡死亡。

本试验中,环境温度为32.7~33.5 ℃时达到了肉仔鸡死亡的上限临界温度,而日增温的温度变化模式下,36.8~39.0 ℃就达到了肉仔鸡能承受的极限温度值。高湿组MR的IPt2值显著低于中湿组和低湿组,湿度越高,肉仔鸡死亡速率越快。Al-Fataftah等[30]研究表明耐热力试验中,肉仔鸡死亡时CT较对照组升高了4.59 ℃。本试验中,当肉仔鸡CT超过常数值4~6 ℃时,即达到了肉仔鸡濒临死亡的危险时刻。陶秀萍[31]报道动物在气温高于体温5 ℃中便不能长时间存活,本文最高气温38 ℃,并未超过肉仔鸡体温,原因如前所述,是因为现代肉仔鸡因过度追求肌肉生长导致对热更为敏感所致[1-2],实际生产中需格外注意。

4 结论

① 高湿组FI的IPt值显著高于低湿组和中湿组。

② 高湿组MR的IPt2值显著低于低湿组和中湿组。

③ 湿度对LI、ET、CT、RR、DW模型参数均无显著影响。

④ 试验所测得各指标高湿组IPt值均小于低湿组和中湿组。

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