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
2. State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China
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。
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)(T≥IPt×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。
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和图 3所示。
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)。
RR非线性回归曲线图如图 4所示。
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)。
FI和DW回归曲线图如图 5和图 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。
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)。
由数据可知MR曲线图如图 7所示。
如表 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。
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。
[1] |
YALCÇIN S, ÖZKAN S, TVRKMU L, et al. Responses to heat stress in commercial and local broiler stocks.Ⅰ.Performance trait[J]. British Poultry Science, 2001, 42(2): 149-152. DOI:10.1080/00071660120048375 |
[2] |
SOLEIMANI A F I, ZULKIFLI A R, OMARA R, et al. Physiological responses of 3 chicken breeds to acute heat stress[J]. Poultry Science, 2011, 90(7): 1433-1440. |
[3] |
LU Q, WEN J, ZHANG H. Effect of chronic heat exposure on fat deposition and meat quality in two genetic types of chicken[J]. Poultry Science, 2007, 86(6): 1059-1064. DOI:10.1093/ps/86.6.1059 |
[4] |
NIU Z Y, LIU F Z, YAN Q L, et al. Effects of different levels of vitamin E on growth performance and immune responses of broilers under heat stress[J]. Poultry Science, 2009, 88(10): 2101-2107. DOI:10.3382/ps.2009-00220 |
[5] |
DEEB N, CAHANER A. Genotype-by-environment interaction with broiler genotypes differing in growth rate.1.The effects of high ambient temperature and naked-neck genotype on lines differing in genetic background[J]. Poultry Science, 2001, 80(6): 695-702. DOI:10.1093/ps/80.6.695 |
[6] |
林海. 肉鸡实感温度的系统模型分析及热应激下的营养生理反应[D]. 博士学位论文. 北京: 中国农业科学院, 1996. http://d.wanfangdata.com.cn/Thesis/Y214015
|
[7] |
YAHAV S, SHINDER D, RAZPAKOVSKI V, et al. Lack of response of laying hens to relative humidity at high ambient temperature[J]. British Poultry Science, 2000, 41(5): 660-663. DOI:10.1080/713654988 |
[8] |
LIN H, ZHANG H F, DU R, et al. Thermoregulation responses of broiler chickens to humidity at different ambient temperatures.Ⅱ.Four weeks of age[J]. Poultry Science, 2005, 84(8): 1173-1178. DOI:10.1093/ps/84.8.1173 |
[9] |
常玉, 冯京海, 张敏红. 环境温度、湿度等因素对家禽体温调节的影响及评估模型[J]. 动物营养学报, 2015, 27(5): 1341-1347. |
[10] |
周莹, 张敏红, 冯京海, 等. 相对湿度对递增性偏热环境下肉鸡体热调节及下丘脑热休克蛋白70含量的影响[J]. 动物营养学报, 2017, 29(1): 60-68. |
[11] |
张敏红, 苏红光, 冯京海, 等. 采集用于建立肉鸡生活环境舒适性评价模型数据的方法和专用装置: 中国, CN103404447A[P]. 2013-11-27.
|
[12] |
PURSWELL J L, DOZIER W A, OLANREWAJU H A, et al.Effect of temperature-humidity index on live performance in broiler chickens grown from 49 to 63 days of age[C]//Ninth International Livestock Environment Symposium.[S.l.]:ILES, 2012:8-12. http://www.cabdirect.org/abstracts/20133363058.html
|
[13] |
AARNINK A J A, SCHRAMA J W, VERHEIJEN E J E, et al.Pen fouling in pig houses affected by temperature[R].Michigan:[s.n.], 2001. http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=NL2012061603
|
[14] |
KHAN R U, NAZ S, NIKOUSEFAT Z, et al. Effect of ascorbic acid in heat-stressed poultry[J]. World's Poultry Science Journal, 2012, 68(3): 477-490. DOI:10.1017/S004393391200058X |
[15] |
ENSMINGER M, OLDFIELD J, HEINEMANN W. Feeds and nutrition[J]. Journal of Zhejiang Ocean University, 1990(1): 1-7. |
[16] |
顾宪红, 杜荣, 林海. 湿度和风速对高温条件下肉仔鸡体热平衡及其血浆相关激素水平的影响[J]. 动物营养学报, 1997, 9(4): 44-49. |
[17] |
胡春红, 张敏红, 冯京海, 等. 偏热刺激对肉鸡休息行为、生理及生产性能的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 27(7): 2070-2076. |
[18] |
MAY J D, LOTT B D. Feed and water consumption patterns of broilers at high environmental temperatures[J]. Poultry Science, 1992, 71(2): 331-336. DOI:10.3382/ps.0710331 |
[19] |
RICHARD S A. The significance of changes in the temperature of the skin and body core of the chicken in the regulation of heat loss[J]. The Journal of Physiology, 1971, 216(1): 1-10. DOI:10.1113/jphysiol.1971.sp009505 |
[20] |
陈燕, 冯京海, 张敏红, 等. 环境高温与饲粮粗蛋白质水平对肉鸡生产性能、氮代谢和氮排放的影响[J]. 动物营养学报, 2013, 25(10): 2254-2265. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2013.10.009 |
[21] |
黄昌澍. 家畜气候学[M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 1989.
|
[22] |
PRINCE R P, WHITAKER J H, MATTERSON L D, et al. Response of chickens to temperature and relative humidity environments[J]. Poultry Science, 1965, 44(1): 73-77. DOI:10.3382/ps.0440073 |
[23] |
DONKOH A. Ambient temperature:a factor affecting performance and physiological response of broiler chickens[J]. International Journal of biometeorology, 1989, 33(4): 259-265. DOI:10.1007/BF01051087 |
[24] |
周莹, 彭骞骞, 张敏红, 等. 相对湿度对间歇性偏热环境下肉鸡体温、酸碱平衡及生产性能的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 27(12): 3726-3735. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2015.12.011 |
[25] |
DEEB N, CAHANER A. Genotype-by-environment interaction with broiler genotypes differing in growth rate.3.Growth rate and water consumption of broiler progeny from weight-selected versus nonselected parents under normal and high ambient temperature[J]. Poultry Science, 2002, 81(3): 293-301. DOI:10.1093/ps/81.3.293 |
[26] |
苏红光, 张敏红, 冯京海, 等. 持续冷热环境对肉鸡生产性能、糖代谢和解偶联蛋白mRNA表达的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 26(11): 3226-3283. |
[27] |
GERAERT P A, PADILHA J C F, GUILLAUMIN S. Metabolic and endocrine changes induced by chronic heat exposure in broiler chickens:growth performance, body composition and energy retention[J]. British Journal of Nutrition, 1996, 75(2): 195-204. |
[28] |
ABU-DIEYEH Z H M. Effect of high temperature per se on growth performance of broilers[J]. International Journal of Poultry Science, 2006, 5(1): 19-21. DOI:10.3923/ijps.2006.19.21 |
[29] |
RAUP T J, BOTTJE W G. Effect of carbonated water on arterial pH, P CO2 and plasma lactate in heat-stressed broilers[J]. British Poultry Science, 1990, 31(2): 377-384. DOI:10.1080/00071669008417268 |
[30] |
AL-FATAFTAH A R A, ABU-DIEYEH Z H M. Effect of chronic heat stress on broiler performance in Jordan[J]. International Journal of Poultry Science, 2007, 6(1): 64-70. DOI:10.3923/ijps.2007.64.70 |
[31] |
陶秀萍. 不同温湿风条件对肉鸡应激敏感生理生化指标影响的研究[D]. 博士学位论文. 北京: 中国农业科学院, 2003. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-82101-2004104816.htm
|