籠養(yǎng)蛋鴨舍環(huán)境因子與鴨免疫機(jī)能及生產(chǎn)性能的研究

戴子淳，施振旦*，應(yīng)詩家，李明陽，尉傳坤，陳文峰

(1. 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)業(yè)部長江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014；2. 江蘇騰達(dá)源農(nóng)牧有限公司，江蘇 泰州，225500)

我國傳統(tǒng)蛋鴨生產(chǎn)采取地面圈養(yǎng)結(jié)合自然水面放養(yǎng)的模式，生產(chǎn)效率不高[1]。開放環(huán)境中鴨群易應(yīng)激，降低生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益[2]。飼養(yǎng)過程中排出的糞水直接進(jìn)入水體造成污染，受污染水源又逆向損害蛋鴨健康形成惡性循環(huán)[3-5]。鴨群受地面糞便污水和外界環(huán)境影響，一方面使鴨蛋受到污染，另一方面不利于鴨群疫病防控，增加了用藥成本[6]。為了解決上述問題，借鑒蛋雞籠養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)[7]，建設(shè)現(xiàn)代化養(yǎng)殖舍，根據(jù)蛋鴨生物特點(diǎn)，研制適合鴨類的養(yǎng)殖籠具，配套自動化喂料飲水系統(tǒng)，逐漸形成現(xiàn)有的蛋鴨階梯式籠養(yǎng)模式。試驗(yàn)證明，開產(chǎn)前消除上籠應(yīng)激后，籠養(yǎng)蛋鴨不僅可以發(fā)揮正常的產(chǎn)蛋性能，還有利于提高存活率，降低料蛋比[8]，改善蛋色和鴨蛋清潔度[9-12]。然而由于目前的蛋鴨籠養(yǎng)設(shè)備參數(shù)多來源于蛋雞籠養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，不一定滿足水禽實(shí)際生產(chǎn)要求。精確研究階梯籠養(yǎng)舍環(huán)境因子變化以及環(huán)境因子對蛋鴨生理機(jī)能的影響，有利于完善和改進(jìn)目前籠養(yǎng)技術(shù)，推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，本研究選擇在環(huán)境較難控制的春季，檢測標(biāo)準(zhǔn)三層階梯式籠養(yǎng)蛋鴨舍中主要環(huán)境因子的分布變化規(guī)律，鴨血清中抗氧化物質(zhì)水平，相關(guān)組織中免疫因子和下丘腦、垂體繁殖相關(guān)基因表達(dá)水平。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)場地和試驗(yàn)動物

試驗(yàn)鴨舍長100 m，寬15 m，布置蛋鴨籠8列，每列3層；底層籠具距離糞溝上沿約20 cm，籠具高約55 cm，每層之間距離約12 cm。鴨舍山墻安裝4臺風(fēng)機(jī)，采取機(jī)械負(fù)壓通風(fēng)，依據(jù)舍外溫度依靠人工控制風(fēng)機(jī)開閉；試驗(yàn)期間固定控制一臺風(fēng)機(jī)常開。選取圖1標(biāo)志列作為研究對象。根據(jù)通風(fēng)進(jìn)程按照9 m間隔均勻設(shè)置11個試驗(yàn)點(diǎn)，每個試驗(yàn)點(diǎn)分為上、中、下三層，含鴨籠10個，每籠飼養(yǎng)產(chǎn)蛋中后期蘇郵1號蛋鴨2只。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)記錄 3月12日至3月25日記錄各試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)蛋率，每日各點(diǎn)隨機(jī)抽取10枚鴨蛋稱重。記錄3月12日至3月31日試驗(yàn)列鴨籠上、中、下各層蛋鴨死亡淘汰數(shù)計(jì)算累計(jì)死淘率。

1.2.2 鴨舍環(huán)境因子監(jiān)測 各試驗(yàn)點(diǎn)中層位置安裝溫度自動探頭(RC-4，杭州聯(lián)測自動化技術(shù)有限公司)，每5 min采集一次溫度數(shù)據(jù)，記錄鴨舍縱向24 h溫度持續(xù)變化；在試驗(yàn)鴨舍中點(diǎn)上、中、下層放置溫度自動探頭，記錄距地面不同高度的籠層24 h溫度持續(xù)變化。

3月13日至3月25日每隔一天在上午12點(diǎn)于1、3、5、7、9、11號試驗(yàn)點(diǎn)使用六級微生物采樣器(ETW-6，江蘇金壇億通電子有限公司)采集上、中、下三層鴨籠空氣總細(xì)菌、大腸桿菌屬細(xì)菌和金黃色葡萄球菌屬細(xì)菌氣溶膠樣品(n=6)(瓊脂計(jì)數(shù)平板培養(yǎng)基、麥康凱瓊脂培養(yǎng)基和甘露醇高鹽瓊脂培養(yǎng)基均購自北京奧博星生物科技有限公司)，37 ℃恒溫培養(yǎng)總細(xì)菌12 h、大腸桿菌屬細(xì)菌和金黃色葡萄球菌屬細(xì)菌24 h后細(xì)菌計(jì)數(shù)[13]。細(xì)菌檢測次日上午12點(diǎn)使用微電腦激光粉塵儀(LD-5C(B)，北京綠林創(chuàng)新數(shù)碼科技有限公司)測空氣中總粉塵、PM10和PM2.5含量[13]；使用testo 410-2(德圖儀表有限公司)測鴨舍不同位置風(fēng)速；早上10:00～11:00和晚間19:00～20:00使用Smart Sensor照度計(jì)測各試驗(yàn)點(diǎn)光照強(qiáng)度。

圖1試驗(yàn)鴨舍模型圖
Fig. 1 Schematic diagram of experimental duck house

1.2.3 蛋品質(zhì)檢測 按照鴨舍進(jìn)風(fēng)口、中點(diǎn)、出風(fēng)口位置分別選取上、下層鴨蛋各20，共120枚送至南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室(蛋品分析儀，以色列ORKA)檢測蛋品質(zhì)。

1.2.4 蛋鴨血清生理指標(biāo)和mRNA表達(dá)量分析 在2、6、10號試驗(yàn)點(diǎn)隨機(jī)從上層和下層抽取蛋鴨各6只，共36只進(jìn)行屠宰采樣。屠宰前活體稱重；靜脈采血，自然凝固后3 500 rpm離心15 min分離血清，-70 ℃保存。卵巢、等級卵泡稱重，等級卵泡、小黃卵泡、白卵泡計(jì)數(shù)。血清使用WST-1法檢測超氧化物歧化酶(SOD)、TBA法檢測丙二醛(MDA)、可見光法檢測過氧化氫酶(CAT)、ABTS法檢測總抗氧化能力(T-AOC)(試劑盒均購自南京建成生物科技有限公司)。下丘腦、肝臟、脾臟組織-196 ℃液氮保存，使用定量PCR儀(Applied Biosystems ABI 7500)分析促性腺激素釋放激素(GnRH)、促卵泡素(FSH)、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(CRH)、白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素10(IL-10)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)基因相對表達(dá)量，引物信息見表1。

表1 所檢測基因的引物信息Table 1 Information of gene detected

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

使用Minitab 18對蛋品質(zhì)、環(huán)境因子、血清生理生化指標(biāo)、基因相對表達(dá)水平等進(jìn)行單因素方差分析或重復(fù)測量的線性混合模型分析；對產(chǎn)蛋率、卵泡比重、累計(jì)死淘率等百分率數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換后的方差分析或兩個百分率數(shù)據(jù)的t檢驗(yàn)分析。采用回歸模型構(gòu)建大腸桿屬菌細(xì)濃度與通風(fēng)進(jìn)程和鴨籠高度的回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 鴨舍內(nèi)環(huán)境因子空間分布

鴨舍內(nèi)平均溫度隨通風(fēng)進(jìn)程逐漸升高；早、晚時段不同籠層溫度差異較大，上層溫度高于下層約1.42 ℃；中午外界溫度升高后，三層鴨籠的溫度趨近一致。晝夜光照強(qiáng)度在距進(jìn)風(fēng)口不同距離上分布較均勻，但上層籠光照強(qiáng)度在各試驗(yàn)點(diǎn)均極顯著高于下層(P<0.01)；傍晚光照不足時通過白熾燈補(bǔ)光，上、中籠層光照強(qiáng)度相似，均為9～14 lux，但下層光照強(qiáng)度已低于儀器檢測下限2 lux。風(fēng)速在靠近進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口處最高，鴨舍中間段最低。

氣載有害菌氣溶膠濃度和粉塵含量沿通風(fēng)方向逐漸升高?；\層高度對空氣總細(xì)菌、金黃色葡萄球菌屬細(xì)菌、空氣總粉塵和PM 2.5含量無顯著影響(P>0.05)。上層籠PM 10在鴨舍22 m、40 m處顯著高于中、下層(P<0.05)(圖3)。

大腸桿菌濃度沿通風(fēng)進(jìn)程在不同籠層出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)(圖3)，可能與蛋鴨生產(chǎn)性能變化密切相關(guān)，對其進(jìn)行回歸分析，探究其空間分布上的規(guī)律(表2)。

通過回歸模型分析，細(xì)菌含量與通風(fēng)進(jìn)程和鴨籠高度之間存在如下顯著的回歸關(guān)系：

細(xì)菌濃度(×103cfu/m3)=0.43+0.007籠高+0.011距離-0.000003籠高×籠高+0.001距離×距離-0.0003籠高×距離；回歸方程R2=0.89。

2.2 各試驗(yàn)點(diǎn)蛋鴨生產(chǎn)性能分布

由圖4可見，上層籠鴨產(chǎn)蛋率較穩(wěn)定，維持在70%左右，中、下層則波動較大；上層和中層平均產(chǎn)蛋率均顯著高于下層(P<0.05)。各層籠蛋重?zé)o顯著差異(P>0.05)。試驗(yàn)期內(nèi)上層籠鴨的累計(jì)死淘率顯著低于下層(P<0.05)。

項(xiàng)目Item自由度dfAdj SSAdj MSF值F-valueP值P-value回歸Regression5 117.280 23.455928.940通風(fēng)進(jìn)程Ventilation distance/m1 0.101 0.10070.120.731鴨籠高度Cage height/cm1 0.050 0.04990.060.808通風(fēng)進(jìn)程*通風(fēng)進(jìn)程Ventilation distance*ventilation distance/m1 13.210 13.209716.30.002鴨籠高度*鴨籠高度Cage height*cage height/cm1 0.001 0.000800.975通風(fēng)進(jìn)程*鴨籠高度Ventilation distance*cage height/cm1 4.724 4.72375.830.033誤差Error129.7260.8105合計(jì)Total17127.006

2.3 上、下層鴨蛋品質(zhì)比較

由表3可見，上、下層籠鴨所產(chǎn)蛋的平均蛋形指數(shù)均在正常范圍。上、下層籠鴨蛋蛋重、蛋殼強(qiáng)度、蛋殼厚度無顯著差異(P>0.05)。上層鴨蛋平均哈氏單位極顯著高于下層(P<0.01)

2.4 不同籠高鴨卵泡發(fā)育情況

由表4知，上層蛋鴨平均體重與下層蛋鴨無顯著差異(P>0.05)。上層鴨卵巢重、等級卵泡總重和各級卵泡重與體重比值均小于下層，其中F5級卵泡重與體重的比值差異極顯著(P<0.01)。上、下層鴨等級卵泡數(shù)、小黃卵泡數(shù)和白卵泡數(shù)無顯著差異，但上層鴨白卵泡數(shù)較下層多約3.82個。

項(xiàng)目Item蛋重/gEgg weight蛋形指數(shù)Egg shape index蛋殼強(qiáng)度/NShell strength蛋殼厚度/mmEgg shell thickness哈氏單位Haugh unit 上層鴨蛋Eggs at high level cage73.82±0.330.75±0.013.52±0.110.31±0.0168.21A±1.90下層鴨蛋Eggs at low level cage73.95±0.400.75±0.013.56±0.120.32±0.0160.16B±2.01

2.5 上、下層鴨血清抗氧化物質(zhì)濃度

由表5知，上層蛋鴨血清CAT活性顯著高于下層(P<0.05)。上、下層鴨血清SOD、T-AOC和MDA濃度無顯著差異(P>0.05)。

2.6 mRNA相對表達(dá)水平

由圖5可見，上層籠鴨下丘腦GnRH的mRNA表達(dá)水平顯著高于下層籠鴨(P<0.05)。而下丘腦CRH，脾臟IL-1β、IL-10和TNF-α的mRNA表達(dá)水平，則顯著低于下層(P<0.05)。

表4 不同籠高鴨卵泡數(shù)量和占體重比Table 4 Quantity and proportion of follicle in different cage height

3 討 論

3.1 下層光照不足導(dǎo)致蛋鴨生產(chǎn)性能下降

監(jiān)測舍內(nèi)光照強(qiáng)度，白晝光照充足，雖然上下層鴨籠光照強(qiáng)度差異顯著，但均足以保證蛋鴨產(chǎn)蛋期要求的6～10 lux范圍[14-15]。由于春季白晝時間短，晚間需要補(bǔ)光程序，以維持產(chǎn)蛋率。然而隨著光源遠(yuǎn)離地面，傍晚下層光照強(qiáng)度顯著減弱，低于儀器檢測下限的2 lux。相關(guān)研究指出,北京鴨在冬季補(bǔ)光程序中如果光照強(qiáng)度設(shè)置為1 lux，會顯著降低產(chǎn)蛋率[16]；本試驗(yàn)中下層蛋鴨由于補(bǔ)光強(qiáng)度不足，可能致使下丘腦GnRH表達(dá)量和分泌量下降，從而降低垂體FSH和LH的基因表達(dá)和分泌[17]，最終抑制卵泡發(fā)育和產(chǎn)蛋性能[18]。上層小白卵泡數(shù)量比下層高出30%左右，說明上層蛋鴨有更多的卵泡可供發(fā)育為黃卵泡，具有更高產(chǎn)蛋潛力[19-20]。下層蛋鴨各級卵泡特別是F5級卵泡與體重的比值均大于上層蛋鴨相應(yīng)卵泡，說明下層鴨卵泡發(fā)育至成熟排卵所需時間較長，這將降低產(chǎn)蛋性能。這些現(xiàn)象與下層鴨產(chǎn)蛋率低于上層約8.43個百分點(diǎn)的相吻合。

表5 上、下層鴨血清抗氧化物質(zhì)濃度Table 5 Serum antioxidant capacity of high and low level cage ducks

圖5不同籠高蛋鴨相關(guān)組織基因相對表達(dá)水平
Fig.5 Effect of different cage height on mRNA relative expression

3.2 下層惡劣環(huán)境增加了蛋鴨死亡率

由于蛋鴨的喜水習(xí)性，常通過長時間擺弄鴨籠內(nèi)的飲水乳頭獲得水流以梳洗羽毛，這是增加舍內(nèi)空氣濕度的首要原因。高濕空氣在春季低溫時易造成鴨子冷應(yīng)激[21]。春季為保溫限制舍內(nèi)通風(fēng)量，下層鴨籠高度較低時，籠下糞道中積聚的高濃度有害菌及揮發(fā)性有害氣體，易對家禽健康造成危害[22]。因此，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上、下層鴨血清抗氧化指標(biāo)SOD、T-AOC和CAT較正常值均已處于較低水平，其中血清CAT活力隨著冷應(yīng)激程度的加劇進(jìn)一步顯著下降[23]。下層蛋鴨處在長期冷應(yīng)激和細(xì)菌、有害氣體雙重打擊下，下丘腦CRH、脾臟IL1-β、TNF-α、IL-10基因相對表達(dá)水平顯著升高[24]，長效應(yīng)激和細(xì)菌感染是導(dǎo)致下層蛋鴨累計(jì)死淘率升高主要原因。

3.3 下層高濃度氣載大腸桿菌可能引起蛋品質(zhì)下降

蛋品質(zhì)中哈氏單位主要受到人工選擇強(qiáng)度和蛋禽使用年限的影響[25]，并且當(dāng)?shù)半u感染傳染性支氣管炎時，會改變輸卵管膨大部上皮細(xì)胞組織學(xué)特性，影響其正常的蛋白分泌功能，從而降低哈氏單位[26]；而如果在飼料中添加枯草芽孢桿菌，則能夠通過改善腸道微生物區(qū)系，提高褐羅曼雞蛋哈氏單位[27]。產(chǎn)蛋高峰期禽蛋哈氏單位約為70～85，本試驗(yàn)中隨著蛋鴨進(jìn)入產(chǎn)蛋后期，上層鴨蛋哈氏單位下降至68左右，而下層鴨蛋更是下降至60左右，導(dǎo)致下層鴨蛋蛋品質(zhì)顯著降低的原因可能就是下層蛋鴨距離糞道過近，受到病原微生物感染，進(jìn)而通過改變輸卵管膨大部生理結(jié)構(gòu)，阻礙濃蛋白分泌，降低了哈氏單位。同時下層高濃度大腸桿菌屬細(xì)菌通過飼料、呼吸、飲水等途徑進(jìn)入蛋鴨體內(nèi)，死亡裂解排出LPS，隨著脂質(zhì)運(yùn)輸會在卵黃中沉積[28]，卵黃累積的大腸桿菌和LPS是否對鴨蛋品質(zhì)有直接影響有待進(jìn)一步研究。

3.4 針對現(xiàn)行蛋鴨籠養(yǎng)模式的改進(jìn)建議

春季籠養(yǎng)蛋鴨生產(chǎn)性能在距離地面不同的垂直高度上存在顯著差異。總結(jié)其原因包括光照不足、通風(fēng)與供暖難以協(xié)調(diào)、飲水模式失當(dāng)和糞溝距離底層鴨籠過近等。因此需要根據(jù)蛋鴨的生活習(xí)性及由此造成的舍內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)一步改進(jìn)蛋鴨籠養(yǎng)的籠具技術(shù)參數(shù)。如參考在肉鵝發(fā)酵床養(yǎng)殖模式中，通過高架網(wǎng)床結(jié)合發(fā)酵床形式[29]，進(jìn)一步提高蛋鴨籠高度或降低糞溝高度，使下層蛋鴨與糞便污染物及所散發(fā)的有害氣體和有害菌脫離接觸，提高鴨子的福利、健康和產(chǎn)蛋性能。其次，在滿足蛋鴨對光照的最低要求下，可以改用LED節(jié)能燈帶，安裝在合適高度以均勻照明。改變現(xiàn)有的屋頂單排暖風(fēng)管，在舍內(nèi)多開供暖分支，使用更有效的供暖設(shè)備進(jìn)行均勻供暖。探索精準(zhǔn)通風(fēng)模式，結(jié)合縱向負(fù)壓通風(fēng)，通過氣流導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)小區(qū)域通風(fēng)換氣，減弱有害細(xì)菌積累的同時減少溫度流失。最后，研究新式飲水設(shè)備及用水管理技術(shù)，避免蛋鴨浪費(fèi)飲水嬉戲，降低舍內(nèi)濕度、細(xì)菌和有害氣體，將非常有助于改善籠養(yǎng)蛋鴨舍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量，有助于提高鴨健康和生產(chǎn)性能。

4 結(jié) 論

春季寒冷時段，現(xiàn)行籠養(yǎng)鴨舍下層環(huán)境惡劣，光照不足，蛋鴨易受到寒冷應(yīng)激、細(xì)菌感染和有害氣體侵害，增加了群體死亡率，降低了產(chǎn)蛋率和蛋品質(zhì)。需要在通風(fēng)、供暖、照明技術(shù)等方面，對傳統(tǒng)蛋鴨舍進(jìn)行合理改進(jìn)。