猪群饲养密度直接影响养殖生产的成本、利润、猪群的生理状态、饲养方式和猪舍环境等[1-4]。研究表明,不合理的饲养密度易导致猪群产生应激反应,而应激会引起生长猪采食量、日增重及饲料效率降低[5-11],机体免疫及抗氧化功能下降[12-13]。此外,猪属恒温动物,生长猪适宜的环境温度为16~25 ℃[14],冬季低温环境不利于猪只健康生长。研究发现,增大冬季猪群饲养密度有利于猪舍保温[15],而在冬季封闭的猪舍环境中过度增大饲养密度易导致饲养环境恶化(通风效果减弱、有害气体蓄积等),使机体免疫功能降低,引起生长性能下降和猪群亚健康状态等问题,严重时甚至导致死亡[16];而低密度饲养不仅使栏舍利用率降低,还不利于冬季猪舍保温[17]。因此,冬季适当增大猪群饲养密度可能是改善动物在冬季低温环境下生长环境的潜在方法。目前,关于冬季饲养密度对生长猪影响的研究尚未见报道。鉴于湖南省气候条件和生猪养殖水平,本试验通过研究冬季饲养密度对饲养环境及生长猪生长性能和血清生化、抗氧化、免疫和应激指标的影响,旨在为冬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11月25日至2018年12月23日在湖南省某猪场进行。试验选择1栋具有代表性的双坡半封闭式猪舍(带卷帘),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9.1 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: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采用单因子试验设计,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[3, 6-7, 12-14, 18]及猪场实际生产情况确定。试验选用健康且体重无显著差异(P>0.05)的21日龄断奶长×大(LY)二元杂交阉公猪330头,平均体重为(25.67±0.25) kg,将试验猪分为4个组,每组6个重复,单栏饲养。Ⅰ组每栏10头(0.91 m2/头),Ⅱ组每栏12头(0.76 m2/头),Ⅲ组每栏15头(0.61 m2/头),Ⅳ组每栏18头(0.51 m2/头)。试验期28 d。在此期间,猪舍外日最低温度在0.9~9.8 ℃,日平均最低温度为4.7 ℃。
试验前打扫、冲洗栏舍后用体积比1 : 100的百毒杀-5%聚维酮碘溶液稀释液喷洒猪舍,对猪舍彻底清洗消毒,待3 d后开始试验。08:00和14:00喂料,自由采食和饮水;每天09:00和15:00打扫卫生2次。猪舍为半封闭式(带卷帘),开料及打扫卫生时适当打开卷帘通风,舍内无取暖措施。消毒、免疫等按照猪场饲养管理程序进行。饲粮参照NRC(2012)饲养标准配制,基础饲粮组成及营养水平见表 1。
每天06:00、12:00、14:00、18:00和24:00对各猪栏进行温度和相对湿度测量,测定点设置在猪栏靠近食槽处,离地面0.5 m;于试验第7、14、21、28天06:00、12:00、14:00、18:00和24:00对各重复进行相关环境评价[温度、相对湿度、二氧化碳(CO2)浓度、氨气(NH3)浓度],测定点位于栏舍中心及对角线位置(5点)距地面高度0.3~0.5 m(猪背部高度),试验人员手持仪器进入栏舍内进行测定,所用仪器为:手持式温湿度测定仪(型号为TES-1360A),购自台湾泰仕电子工业股份有限公司;手持式CO2、NH3复合气体检测仪(型号为CJ-400),购自安庆昌嘉电子产品贸易有限公司。
1.3.2 生长性能每天08:00查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)。
1.3.3 血清生化、抗氧化、免疫和应激指标试验期结束时从每重复选取体重接近平均体重的生长猪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离心管后于-80 ℃保存。血清送于北京华英生物技术研究所检测,血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、总蛋白(TP)、尿素(UREA)、葡萄糖(GLU)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)浓度使用迈瑞BS-420全自动生化仪采用比色法检测,所用试剂盒由中生北控股份有限公司提供;血清总抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)浓度以及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,所用试剂盒由北京华英生物技术研究所提供;血清三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、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)、皮质醇(COR)、肾上腺皮质激素(ACTH)浓度均采用酶联免疫吸附测定法检测,所用试剂盒由北京华英生物技术研究所提供。
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。
2 结果 2.1 冬季饲养密度对饲养环境的影响如图 1所示,随着饲养密度增大,栏舍内温度、相对湿度呈升高趋势。随着饲养密度增大,栏舍内CO2、NH3浓度逐渐升高,试验第7、14、21、28天,Ⅳ组的环境CO2、NH3浓度较Ⅰ、Ⅱ组均显著升高(P < 0.05),Ⅳ组的环境CO2、NH3浓度最高。试验第14、21、28天,Ⅳ组的环境CO2浓度较Ⅲ组显著升高(P < 0.05)。试验第14、21天,Ⅳ组的环境NH3浓度较Ⅲ组显著升高(P < 0.05)。因此,Ⅳ组的环境空气质量最差。
如表 2所示,随着饲养密度增大,生长猪的ADFI、F/G呈线性变化(P < 0.05),ADG、F/G呈二次曲线变化(P < 0.05)。其中,Ⅲ组的ADFI显著低于Ⅰ组,与Ⅱ、Ⅳ组无显著差异(P>0.05);Ⅲ组的ADG显著高于Ⅰ、Ⅳ组(P < 0.05),与Ⅱ组无显著差异(P>0.05);Ⅲ组的F/G显著低于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ组(P < 0.05),Ⅱ、Ⅳ组显著低于Ⅰ组(P < 0.05)。
如表 3所示,随着饲养密度增大,血清T3、T4浓度呈线性变化(P < 0.05)。其中,Ⅳ组的血清T3浓度显著低于Ⅰ、Ⅱ组(P < 0.05),与Ⅲ组无显著差异(P>0.05);Ⅳ组的血清T4浓度显著低于Ⅰ组(P < 0.05),与Ⅱ、Ⅲ组无显著差异(P>0.05)。饲养密度对生长猪血清TG、TC、TP、UREA、GLU浓度无显著影响(P>0.05)。
如表 4所示,随着饲养密度增大,血清IgA、IgG浓度呈二次曲线变化(P < 0.05),血清IgM浓度呈线性变化(P < 0.05)。其中,Ⅱ组的血清IgA浓度显著高于Ⅰ组(P < 0.05),与Ⅲ、Ⅳ组无显著差异(P>0.05);Ⅱ、Ⅲ组的血清IgG浓度显著高于Ⅰ组(P < 0.05),与Ⅳ组无显著差异(P>0.05);Ⅲ组的血清IgM浓度显著高于Ⅰ组(P < 0.05),与Ⅱ、Ⅳ组无显著差异(P>0.05)。随着饲养密度增大,血清TNF-α浓度呈二次曲线变化(P < 0.05)。其中,Ⅱ、Ⅲ组的血清TNF-α浓度显著低于Ⅳ组(P < 0.05),与Ⅰ组无显著差异(P>0.05)。饲养密度对生长猪血清IL-1β、IL-6浓度无显著影响(P>0.05)。
如表 5所示,与Ⅲ组相比,Ⅰ组的血清CAT、GSH-Px活性及T-AOC分别显著降低了42.68%、46.46%、20.18%(P < 0.05)。随着饲养密度增大,血清MDA浓度呈线性和二次曲线变化(P < 0.05);与Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ组相比,Ⅲ组的血清MDA浓度显著降低了53.74%、43.50%、32.32%(P < 0.05)。饲养密度对生长猪血清SOD活性无显著影响(P>0.05)。
如图 2所示,随着饲养密度增大,血清ACTH、COR浓度均先降低后升高,Ⅳ组的血清ACTH、COR浓度较Ⅱ组显著升高(P < 0.05)。其中,Ⅱ、Ⅲ组血清ACTH、COR浓度无显著差异(P>0.05)。
饲养密度对畜舍环境的影响是多方面的,直接关系到猪舍的温度、相对湿度以及有害气体浓度等。NH3是影响猪健康和生产的主要有害气体之一,国际农业和生物工程委员会(CIGR)规定猪只的NH3暴露限值为15.18 mg/m3[19],瑞典规定为7.59 mg/m3[20]。动物生产中的CO2主要来自动物呼吸和粪便分解产生,CIGR[19]规定猪舍CO2的浓度限值为5 892.86 mg/m3,美国规定冬季猪舍CO2浓度限值为6 875.00 mg/m3[20]。黄炎坤等[21]研究发现,随着饲养密度升高,鹅舍环境空气相对湿度及NH3浓度逐渐升高。陈昭辉等[22]通过冬季肉牛饲养密度试验发现,牛舍环境中CO2和NH3浓度随饲养密度增大而显著升高。邓先德等[23]报道,冬季湖羊育成舍内CO2、NH3浓度与羊群饲养密度呈显著负相关。本试验结果与上述试验结果[21-23]相一致,表明冬季猪群饲养密度对栏舍内饲养环境造成显著影响。与上述限值相比,各试验组环境NH3、CO2浓度均未超标,但在冬季密闭式猪舍内环境NH3、CO2浓度随着饲养密度的增大而升高,导致猪只精神萎靡,采食量和抵抗力下降,在一定程度上会影响猪群的生长[2, 16]。关于冬季猪群饲养密度对猪舍温度、相对湿度及有害气体浓度的关系还有待进一步研究。
3.2 冬季饲养密度对生长猪生长性能的影响饲养密度会影响动物的生长性能。陈昭辉等[22]通过冬季肉牛饲养密度试验发现,肉牛的ADFI及饲料转化效率随饲养密度增大先升高后降低。邓先德等[23]报道,随着冬季湖羊饲养密度的增加,其ADG及饲料转化率先升高后降低。本试验结果显示,随着饲养密度增大,生长猪的ADG先升高后降低、F/G先降低后升高,与上述试验结果[22-23]相似,表明冬季低温环境下适当提高猪群饲养密度可提高猪只生长性能。究其原因,低密度饲养不利于冬季猪舍保温[24-25],低温环境条件下生长猪所增加的采食量用于代谢产热以维持体温的恒定,饲料转化率随之降低[3, 26];适当增大猪群饲养密度,有利于栏舍内局部环境温度上升,体表散热相对减少,促进猪只生长[27];而饲养密度过高导致生活资源(饲粮、饮水及空间)紧张,争斗行为增加、应激水平升高、免疫功能下降等都将导致生长猪生长性能下降[12, 28]。此外,高饲养密度导致饲养环境恶化,可引起猪只采食量下降,机体分解代谢加强[16, 29-31]。
3.3 冬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。本试验结果中,大多数血清生化指标不受冬季猪群饲养密度的影响,其原因可能是受各种环境和生理因素的影响,如饲喂时间和饲养环境等。T3、T4由甲状腺合成分泌,可以促进组织代谢,加强组织氧化分解,增加耗氧量,使机体产热增多;还可以加强糖异生作用、加速脂肪分解等[32]。本试验结果发现,随着饲养密度增大,血清T3、T4浓度呈线性降低,与Lefaucheur等[32]试验结果相似,表明冬季低密度饲养可以增加血清中T3和T4浓度,其原因可能是饲养密度过低导致栏舍温度较低,冷刺激引起甲状腺的分泌速度增高,机体组织代谢率升高,产热量增多以维持体温恒定,从而在一定程度上缓解低温对机体的损害[32-33];Ⅳ组的血清T3、T4浓度较低可能是高密度饲养导致机体产生应激反应,进而抑制了甲状腺功能[34]。
3.4 冬季饲养密度对生长猪血清免疫指标的影响免疫球蛋白在血清中的浓度可衡量机体的免疫功能,血清IgA、IgG和IgM浓度的升高表明机体免疫功能增强[35]。本试验结果中,Ⅱ组的血清IgA、IgG浓度较Ⅰ组显著升高,表明冬季适当升高猪群饲养密度,有利于提高猪只免疫功能。饲养密度过低导致机体免疫功能降低的原因主要是低密度饲养导致猪只所处环境温度较低,引起机体抵抗力下降。
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[36]。本试验结果显示,随着饲养密度增加,血清TNF-α浓度呈二次曲线变化,表明冬季猪群饲养密度过高过低均导致机体炎症水平升高。究其原因,冬季低密度饲养导致栏舍局部温度较低,引起猪只发病率升高,免疫功能降低,机体炎症水平升高[32]。高密度饲养引起的环境应激可能会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[37-38]。此外,应激激素可促进促炎细胞因子的生成[38-40],与本试验结果中血清ACTH、COR浓度变化趋势一致。同时,高密度饲养条件下,猪舍内温度、相对湿度及有害气体浓度升高也将导致机体抵抗力下降[16, 41-42]。
3.5 冬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[31]。SOD是动物体内清除自由基的第1道防线[31],具有保护生物膜和胞质的功能。GSH-Px可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,而MDA含量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[16]。Li等[13]在生长猪(40 kg)试验中发现,1.23 m2/头组较0.82和2.46 m2/头组的血清SOD活性显著升高,2.46 m2/头组较1.23 m2/头组的血清GSH-Px活性显著降低。本试验结果表明,冬季饲养密度过高过低均导致机体氧化应激水平升高,与Li等[13]研究结果相似。冬季低密度饲养导致栏舍局部温度较低,冷刺激引起机体组织代谢率升高,导致机体氧化应激水平升高[32]。高密度饲养可引起畜舍内有害气体浓度升高,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[43]。此外,高密度饲养所导致的采食量下降会引起机体分解代谢加强,从而使机体自由基产生增多[31]。
3.6 冬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,随着饲养密度增大,血清ACTH浓度先降低后升高,表明冬季饲养密度过高过低均导致猪只应激水平升高。可能是冬季低饲养密度引起栏舍局部温度较低,进而导致猪只产生冷应激反应,垂体分泌促肾上腺皮质激素增加,血清ACTH浓度随之升高[32];随着饲养密度增大,猪群间的争斗行为也会随之加剧,引起猪群应激反应。同时,高饲养密度所导致栏舍内有害气体浓度升高,可引起机体免疫、抗氧化功能下降,机体对应激的敏感性会随之升高[11, 16]。此外,冬季饲养密度过度升高势必会引起栏舍局部温度、相对湿度异常,导致猪只产生应激反应,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[16, 44-45]。
当猪只面对环境恶化、饲粮和饮水缺乏[46-47]以及高密度饲养[48]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,再促进肾皮质分泌糖皮质激素,COR是最主要的糖皮质激素[48-49],因此,猪只血清COR浓度含量升高可作为机体应激反应的主要标志[45, 50]。本试验结果中,随着饲养密度增大,血清COR浓度先降低后升高。其原因可能是本试验处于冬季,饲养密度过低不利于猪舍的保温,导致垂体分泌ACTH增加,促进肾上腺皮质分泌COR,细胞代谢活动加强,促进蛋白质分解及糖异生,增加产热以维持体温的恒定[7, 16]。
4 结论① 随着饲养密度增大,栏舍内温度、相对湿度呈升高趋势,有害气体浓度升高,其中Ⅳ组环境中有害气体浓度最高。
② 本试验条件下,适当升高冬季猪群饲养密度,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。
③ 在考虑栏舍利用率的基础上,Ⅲ组的饲养密度(0.61 m2/头)更适合冬季生长猪(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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