2. 湖南畜禽安全生产协同创新中心, 长沙 410128
2. Hunan Co-Innovation Center of Animal Production Safety, Changsha 410128, China
猪群饲养密度是饲养管理环节的核心问题之一,对养殖生产的成本、利润、猪群的生理状态和饲养方式等有着重要影响[1-4]。研究表明,不合理的饲养密度是导致猪群应激的重要因素,而应激会导致生长猪采食量、日增重及饲料效率显著降低[5-11],机体免疫及抗氧化功能显著降低[12-13]。此外,研究发现,猪属恒温动物,生长猪适宜的生长环境温度为16~25 ℃[14],由于其具有皮下脂肪厚、汗腺不发达等生理特点,容易受夏季高温的影响而产生热应激反应[15-17]。热应激会引起生长猪饲料效率下降、生长速率降低,同时还会导致机体产生炎症等不良生理反应[18-20]。在我国南方,夏季炎热潮湿,且持续时间较长,给养猪业带来严重的经济损失[21]。因此,饲养密度与高温是影响生长猪生长性能的2个重要因素,饲养密度能否调节夏季高温对生长猪的影响,目前尚未见报道。因此,本试验通过研究夏季饲养密度对生长猪生长性能及血清生化、抗氧化、免疫和应激指标的影响,旨在为夏季我国南方生猪养殖提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验时间及地点本试验于2018年6月29日至2018年7月27日在湖南某猪场进行。试验选择1栋具有代表性的双坡开放式猪舍,猪舍东西走向,长72.0 m,跨度8.5 m,檐高3.5 m,双坡木屋架有吊顶石棉瓦屋面,舍内为双列布置,南北每侧24栏,畜舍为混凝土地面,供试栏圈的面积为9.10 m2(2.80 m×3.25 m),中间为宽1.2 m的饲喂走道。每栏配有3个鸭嘴式饮水器;槽口设置:长2.0 m,可容纳8头生长猪同时采食。
1.2 试验设计与饲养管理本试验采用单因子设计,饲养密度梯度设置参考我国《标准化规模养猪场建设规范》(NY/T 1568—2007),并结合前人相关研究报道[1, 3, 6-7, 12-13]及猪场实际生产情况确定。试验选用日龄相近(21日龄断奶)、健康且体重无显著差异(P>0.05)的长×大(LY)二元杂交阉公猪216头,平均体重为(24.64±0.13) kg。试验分为4个组,每组6个重复,单栏饲养。Ⅰ组每栏6头(1.52 m2/头),Ⅱ组每栏8头(1.14 m2/头),Ⅲ组每栏10头(0.91 m2/头),Ⅳ组每栏12头(0.76 m2/头)。试验期28 d。
试验前打扫、冲洗栏舍后用1:100的百毒杀-5%聚维酮碘溶液稀释液喷洒猪舍,对猪舍、圈栏、地面及食槽等彻底清洗消毒,待3 d后开始试验。08:00和14:00喂料,自由采食和饮水;每天打扫卫生2次。消毒、免疫等按照猪场饲养管理程序进行。试验饲粮参照NRC(2012)标准配制,饲粮组成及营养水平见表 1。由图 1可知,饲养期猪舍内日间温度在26.30~36.60 ℃,平均温度为33.59 ℃,其中舍内温度超过35.00 ℃共有12 d;相同时间段舍内相对湿度在47.70%~86.46%,平均相对湿度为64.71%。
每天08:00察看试验猪群并记录各组投料量和剩料量,分别于试验期第1和29天08:00,以重复为单位,称量并记录猪群重量,称重前禁食12 h。根据原始数据计算出每组的平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)及料重比(F/G)。
1.3.2 血清指标试验期结束时从每重复选取体重接近均重的生长猪1头,空腹前腔静脉无菌采血10 mL(每重复取1头),自然凝固待血清析出后,3 000 r/min离心10 min,取上清液分装到1.5 mL离心管后分装2份,一份置于-80 ℃保存备用,一份送于北京华英生物技术研究所检测血清指标。
血清生化指标:甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、尿素(UREA)、葡萄糖(GLU)浓度使用半自动生化仪采用比色法检测,三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)浓度采用酶联免疫吸附测定法检测。
血清免疫指标:免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)浓度使用半自动生化仪采用比色法检测,白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)浓度采用酶联免疫吸附测定法检测。
血清抗氧化指标:总抗氧化能力(T-AOC),丙二醛(MDA)浓度,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性使用半自动生化仪采用比色法检测。
血清应激指标:皮质醇(COR)、肾上腺皮质激素(ACTH)浓度采用酶联免疫吸附测定法检测。
1.4 数据统计分析试验数据采用Excel 2018整理后,用SPSS 23.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)及线性(linear)与二次(quadratic)回归分析,差异显著者采用Duncan氏法进行多重比较。分析结果用平均值与均值标准误(SEM)表示,P<0.05为差异显著,0.05≤P < 0.10为有趋势。
2 结果 2.1 夏季饲养密度对生长猪生长性能的影响如表 2所示,随着饲养密度的增大,生长猪的ADG、ADFI呈线性降低(P<0.05),F/G呈线性升高(P<0.05)。Ⅰ组、Ⅱ组的ADFI、ADG和F/G均无显著差异(P>0.05)。
如表 3所示,随着饲养密度的增大,生长猪的血清GLB、T3、T4浓度呈线性降低(P<0.05)。其中,Ⅳ组的血清T3、T4浓度最低,较Ⅰ组分别降低了28.73%、15.64%(P<0.05);Ⅳ组的血清GLB浓度较Ⅱ组降低了32.25%(P<0.05)。随着饲养密度的增大,生长猪的血清GLU、LDL浓度呈线性增加(P<0.05)。其中,Ⅳ组的血清GLU、LDL浓度较Ⅰ组显著升高(P<0.05)。Ⅰ组、Ⅱ组的血清T3、T4、GLB、GLU浓度均无显著差异(P>0.05)。
如表 4所示,与Ⅱ组相比,Ⅳ组的血清IgA、IgG浓度均显著降低(P<0.05)。随着饲养密度的增大,生长猪的血清IL-1β、IL-6浓度呈线性升高(P<0.05)。饲养密度对生长猪的血清IgM、TNF-α浓度无显著影响(P>0.05)。Ⅰ组、Ⅱ组的血清IgA、IgG、IL-1β浓度均无显著差异(P>0.05)。
如表 5所示,随着饲养密度的增大,生长猪的血清CAT、SOD活性及MDA浓度呈线性变化(P<0.05)。其中,Ⅳ组的血清CAT活性较Ⅱ组、Ⅲ组分别降低了19.10%、26.68%(P<0.05);Ⅲ组、Ⅳ组的血清MDA浓度较Ⅰ组分别升高了17.07%、29.00%(P<0.05)。随着饲养密度增大,生长猪的血清T-AOC呈二次曲线变化(P<0.05)。其中,Ⅳ组的血清T-AOC较Ⅱ组降低了21.46%(P<0.05)。Ⅰ组、Ⅱ组的血清CAT、SOD活性,T-AOC,MDA浓度均无显著差异(P>0.05)。
如图 2所示,随着饲养密度的增大,生长猪的血清ACTH浓度先降低后升高,Ⅳ组的血清ACTH浓度较Ⅱ组、Ⅲ组显著升高(P<0.05)。随着饲养密度的增大,生长猪的血清COR浓度有升高趋势(0.05≤P < 0.10)。
饲养密度过高会导致猪只生长性能下降[9-10, 22-24]。周凯等[1]报道,断奶仔猪(7.72 kg)的饲养密度从0.91 m2/头增至0.68 m2/头时,其ADFI、ADG及饲料转化率均显著降低。Stojanac等[9]在断奶仔猪(7.1 kg)饲养密度试验中发现,0.16 m2/头组比0.25、0.32 m2/头组ADG及饲料转化率均显著降低。周明等[7]发现,生长猪(50~60 kg)的饲养密度在0.56~1.13 m2/头时,当饲养密度增至0.75 m2/头时,其ADG显著降低。Kim等[12]研究表明,保育猪(12.5 kg)及生长育肥猪(75.7 kg)的饲养密度分别从0.70 m2/头增至0.40 m2/头、1.15 m2/头增至0.85 m2/头时,其ADFI及ADG均显著降低。庄鲁等[6]报道,生长猪饲养密度在0.68~1.36 m2/头时,当饲养密度增至0.78 m2/头时,F/G显著升高。本试验结果显示,随着饲养密度的增大,生长猪的ADFI、ADG呈线性降低,F/G呈线性升高,与上述试验结果[6-7, 9, 12]一致,表明高饲养密度降低了生长猪的生长性能。究其原因,高温高密度饲养导致饲养环境恶化,生活资源(饲料、饮水及空间)紧张,进而引起机体争斗行为增加、应激水平升高、胃肠道功能和免疫功能下降等都将导致生长猪生长性能下降[9-10, 22-25]。
3.2 夏季饲养密度对生长猪血清生化指标的影响血清生化指标是评估机体代谢及健康状况的重要指标,其中血清蛋白质浓度在一定程度上可反映蛋白质合成代谢及机体免疫状况的变化。本试验中,生长猪的血清GLB浓度随饲养密度增大呈线性降低,表明高密度饲养导致机体免疫功能下降[19]。血清TG、TC、LDL浓度可反映机体脂质代谢,Marco-Ramell等[26]报道,保育猪(18~20 kg)血清TC、LDL浓度随饲养密度升高而显著升高。本试验结果与Marco-Ramell等[26]研究结果基本一致,表明夏季降低饲养密度在一定程度上可以改善动物脂肪沉积和代谢,可能与不同饲养密度条件下猪群的运动行为以及应激程度相关[27-28]。Kim等[12]研究表明,生长育肥猪(75.7 kg)的饲养密度从1.15 m2/头增至0.85 m2/头时,其血清GLU浓度呈线性升高。本试验结果与Kim等[12]研究结果一致,这可能与高温高密度饲养导致机体产生应激反应,进而引起机体代谢率降低有关[29-32]。T3、T4是甲状腺合成分泌的主要激素,它能够促进动物生长发育,调节机体物质代谢。本试验发现,随着饲养密度增大,血清T3、T4浓度呈线性降低,这与生长性能和血清GLB、LDL浓度降低及血清GLU浓度升高的趋势相一致,可能是高温高密度饲养导致机体产生应激反应,甲状腺功能随之受到抑制[30-32]。关于高温下饲养密度对生长猪血清生化指标的影响机理还有待进一步研究。
3.3 夏季饲养密度对生长猪血清免疫指标的影响IgA、IgG和IgM是体液免疫的主要物质,其在血清中的浓度可衡量机体的免疫功能。Kim等[12]研究表明,初始体重为12.5、39.6和75.7 kg的猪群分别在高、中、低饲养密度(0.40、0.55、0.70 m2/头;0.55、0.70、0.85 m2/头;0.85、1.00、1.15 m2/头)时,血清IgG浓度随着饲养密度增大均显著降低。本试验与Kim等[12]试验结果相似,说明夏季饲养密度升高导致血清免疫球蛋白浓度降低。另外,血清免疫球蛋白浓度的降低与本试验血清GLB浓度降低的趋势一致,表明夏季饲养密度升高将导致生长猪免疫力下降。高温高饲养密度会引起猪只的应激反应,应激时机体免疫反应受到抑制,机体免疫力随之下降[1, 16, 33]。也有研究表明,高密度饲养与热应激均会抑制机体免疫器官如胸腺、脾脏的发育,造成免疫器官的组织结构及功能损伤,使机体免疫功能下降[21-22, 34]。此外,高密度饲养条件下,猪舍内温湿度及有害气体浓度升高也将导致机体抵抗力下降[23]。
促炎细胞因子如TNF-α、IL-1β和IL-6是由免疫系统细胞生成的内源性多肽,可间接反映由T细胞活化引起的免疫应答[35]。本试验结果显示,随着饲养密度的增大,血清IL-1β、IL-6浓度呈线性升高,这与Kim等[36]报道相似。高温高密度饲养引起的环境应激可以诱导细胞产生免疫应答反应,进而引起促炎性因子分泌增加。而促炎细胞因子浓度过高可引起发热、炎症、组织损伤等[37],在某些情况下甚至可引起休克和死亡[38]。此外,应激激素可促进促炎细胞因子的生成[24, 37-38],与本试验结果中血清ACTH、COR浓度变化一致。因此,夏季高密度饲养导致机体免疫功能降低,炎症水平升高,最终影响猪只生长。
3.4 夏季饲养密度对生长猪血清抗氧化指标的影响机体抗氧化系统中,T-AOC是反映机体抗氧化系统功能状况的综合指标[21]。SOD是动物体内清除自由基的第1道防线[21],具有保护生物膜和胞质的功能[13]。GSH-Px反映机体分解过氧化产物的能力,与CAT共同作为体内清除自由基的第2道防线[13]。而MDA浓度高低则反映机体细胞受自由基攻击的严重程度[13]。随着猪群饲养密度的变化,机体氧化还原稳态将随之发生改变[23]。Li等[13]在生长猪(40 kg)试验中发现,0.82 m2/头组比1.23、2.46 m2/头组血清MDA浓度显著升高,血清GSH-Px活性显著降低。本试验结果与Li等[13]试验结果相似,故夏季饲养密度过高可导致机体氧化应激水平升高,其原因可能是猪群高密度饲养引起猪舍内温湿度异常升高,导致猪只产生热应激反应[39]。同时,高密度饲养势必会引起栏舍内二氧化碳(CO2)、氨气(NH3)等有害气体浓度升高,进而使机体中活性氧(ROS)和活性氮(RNS)等活性分子过度生成或清除减少,致使机体氧化还原稳态遭到破坏[23, 40]。此外,高饲养密度加剧高温对生长猪的影响,猪群处于高温状态下其采食量下降,机体分解代谢加强,从而导致自由基产生增多,抗氧化物质减少[21]。
3.5 夏季饲养密度对生长猪血清应激指标的影响本试验结果发现,Ⅳ组血清ACTH浓度较Ⅱ组、Ⅲ组显著升高,表明高密度饲养使猪只应激水平升高。随着饲养密度的增大,猪群间的争斗行为也会随之加剧,进而引起猪群应激水平升高[23]。同时,高饲养密度所引起的环境恶化,导致栏舍内有害气体浓度升高,引起机体免疫、抗氧化功能下降,机体对应激的敏感性随之升高[23, 41]。此外,夏季饲养密度升高势必会引起栏舍局部温度升高,高温下猪只易产生热应激反应,机体下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)随之被激活,垂体前叶释放的ACTH增多,ACTH经血液到达肾上腺,促进糖皮质激素释放[1, 42-43]。
当猪只面对饲粮和饮水缺乏[44]、热应激[45]以及高密度饲养[46-47]等各种应激时,下丘脑会释放促肾上腺皮质激素释放激素,促进垂体分泌ACTH,再促进肾皮质分糖皮质激素,COR是最主要的糖皮质激素[22, 48],因此,猪只血清COR浓度升高可作为机体应激反应的主要标志[22, 43]。Kim等[12]研究表明,随着饲养密度的增大,猪只应激水平升高,血清COR浓度呈线性升高。Rault等[22]在妊娠母猪试验中发现,1.45 m2/头组比2.0、2.9 m2/头组血清COR浓度均显著升高。本试验结果表明,随着饲养密度的增大,生长猪的血清COR浓度有升高趋势,表明机体应激水平随饲养密度升高而升高。
4 结论① 本试验条件下,降低饲养密度可提高猪只生长性能、机体免疫功能,降低机体氧化应激水平。
② 在考虑经济效益的基础上,1.14 m2/头的饲养密度更适合夏季生长猪(25~45 kg)的生长,此时生长速率快、饲料转化率高,机体炎症应激水平较低。
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