笼养蛋鸭舍环境因子与鸭免疫机能及生产性能的研究

戴子淳，施振旦*，应诗家，李明阳，尉传坤，陈文峰

(1. 江苏省农业科学院，农业部长江中下游设施农业工程重点实验室，江苏 南京 210014；2. 江苏腾达源农牧有限公司，江苏 泰州，225500)

我国传统蛋鸭生产采取地面圈养结合自然水面放养的模式，生产效率不高[1]。开放环境中鸭群易应激，降低生产性能和经济效益[2]。饲养过程中排出的粪水直接进入水体造成污染，受污染水源又逆向损害蛋鸭健康形成恶性循环[3-5]。鸭群受地面粪便污水和外界环境影响，一方面使鸭蛋受到污染，另一方面不利于鸭群疫病防控，增加了用药成本[6]。为了解决上述问题，借鉴蛋鸡笼养的经验[7]，建设现代化养殖舍，根据蛋鸭生物特点，研制适合鸭类的养殖笼具，配套自动化喂料饮水系统，逐渐形成现有的蛋鸭阶梯式笼养模式。试验证明，开产前消除上笼应激后，笼养蛋鸭不仅可以发挥正常的产蛋性能，还有利于提高存活率，降低料蛋比[8]，改善蛋色和鸭蛋清洁度[9-12]。然而由于目前的蛋鸭笼养设备参数多来源于蛋鸡笼养经验，不一定满足水禽实际生产要求。精确研究阶梯笼养舍环境因子变化以及环境因子对蛋鸭生理机能的影响，有利于完善和改进目前笼养技术，推动产业发展。因此，本研究选择在环境较难控制的春季，检测标准三层阶梯式笼养蛋鸭舍中主要环境因子的分布变化规律，鸭血清中抗氧化物质水平，相关组织中免疫因子和下丘脑、垂体繁殖相关基因表达水平。

1 材料与方法

1.1 试验场地和试验动物

试验鸭舍长100 m，宽15 m，布置蛋鸭笼8列，每列3层；底层笼具距离粪沟上沿约20 cm，笼具高约55 cm，每层之间距离约12 cm。鸭舍山墙安装4台风机，采取机械负压通风，依据舍外温度依靠人工控制风机开闭；试验期间固定控制一台风机常开。选取图1标志列作为研究对象。根据通风进程按照9 m间隔均匀设置11个试验点，每个试验点分为上、中、下三层，含鸭笼10个，每笼饲养产蛋中后期苏邮1号蛋鸭2只。

1.2 试验方法

1.2.1 生产性能数据记录 3月12日至3月25日记录各试验点产蛋率，每日各点随机抽取10枚鸭蛋称重。记录3月12日至3月31日试验列鸭笼上、中、下各层蛋鸭死亡淘汰数计算累计死淘率。

1.2.2 鸭舍环境因子监测 各试验点中层位置安装温度自动探头(RC-4，杭州联测自动化技术有限公司)，每5 min采集一次温度数据，记录鸭舍纵向24 h温度持续变化；在试验鸭舍中点上、中、下层放置温度自动探头，记录距地面不同高度的笼层24 h温度持续变化。

3月13日至3月25日每隔一天在上午12点于1、3、5、7、9、11号试验点使用六级微生物采样器(ETW-6，江苏金坛亿通电子有限公司)采集上、中、下三层鸭笼空气总细菌、大肠杆菌属细菌和金黄色葡萄球菌属细菌气溶胶样品(n=6)(琼脂计数平板培养基、麦康凯琼脂培养基和甘露醇高盐琼脂培养基均购自北京奥博星生物科技有限公司)，37 ℃恒温培养总细菌12 h、大肠杆菌属细菌和金黄色葡萄球菌属细菌24 h后细菌计数[13]。细菌检测次日上午12点使用微电脑激光粉尘仪(LD-5C(B)，北京绿林创新数码科技有限公司)测空气中总粉尘、PM10和PM2.5含量[13]；使用testo 410-2(德图仪表有限公司)测鸭舍不同位置风速；早上10:00～11:00和晚间19:00～20:00使用Smart Sensor照度计测各试验点光照强度。

图1试验鸭舍模型图
Fig. 1 Schematic diagram of experimental duck house

1.2.3 蛋品质检测 按照鸭舍进风口、中点、出风口位置分别选取上、下层鸭蛋各20，共120枚送至南京农业大学中心实验室(蛋品分析仪，以色列ORKA)检测蛋品质。

1.2.4 蛋鸭血清生理指标和mRNA表达量分析 在2、6、10号试验点随机从上层和下层抽取蛋鸭各6只，共36只进行屠宰采样。屠宰前活体称重；静脉采血，自然凝固后3 500 rpm离心15 min分离血清，-70 ℃保存。卵巢、等级卵泡称重，等级卵泡、小黄卵泡、白卵泡计数。血清使用WST-1法检测超氧化物歧化酶(SOD)、TBA法检测丙二醛(MDA)、可见光法检测过氧化氢酶(CAT)、ABTS法检测总抗氧化能力(T-AOC)(试剂盒均购自南京建成生物科技有限公司)。下丘脑、肝脏、脾脏组织-196 ℃液氮保存，使用定量PCR仪(Applied Biosystems ABI 7500)分析促性腺激素释放激素(GnRH)、促卵泡素(FSH)、促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素10(IL-10)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)基因相对表达量，引物信息见表1。

表1 所检测基因的引物信息Table 1 Information of gene detected

1.3 统计分析

使用Minitab 18对蛋品质、环境因子、血清生理生化指标、基因相对表达水平等进行单因素方差分析或重复测量的线性混合模型分析；对产蛋率、卵泡比重、累计死淘率等百分率数据进行反正弦转换后的方差分析或两个百分率数据的t检验分析。采用回归模型构建大肠杆属菌细浓度与通风进程和鸭笼高度的回归方程。

2 结果与分析

2.1 鸭舍内环境因子空间分布

鸭舍内平均温度随通风进程逐渐升高；早、晚时段不同笼层温度差异较大，上层温度高于下层约1.42 ℃；中午外界温度升高后，三层鸭笼的温度趋近一致。昼夜光照强度在距进风口不同距离上分布较均匀，但上层笼光照强度在各试验点均极显著高于下层(P<0.01)；傍晚光照不足时通过白炽灯补光，上、中笼层光照强度相似，均为9～14 lux，但下层光照强度已低于仪器检测下限2 lux。风速在靠近进风口、出风口处最高，鸭舍中间段最低。

气载有害菌气溶胶浓度和粉尘含量沿通风方向逐渐升高。笼层高度对空气总细菌、金黄色葡萄球菌属细菌、空气总粉尘和PM 2.5含量无显著影响(P>0.05)。上层笼PM 10在鸭舍22 m、40 m处显著高于中、下层(P<0.05)(图3)。

大肠杆菌浓度沿通风进程在不同笼层出现显著差异(P<0.05)(图3)，可能与蛋鸭生产性能变化密切相关，对其进行回归分析，探究其空间分布上的规律(表2)。

通过回归模型分析，细菌含量与通风进程和鸭笼高度之间存在如下显著的回归关系：

细菌浓度(×103cfu/m3)=0.43+0.007笼高+0.011距离-0.000003笼高×笼高+0.001距离×距离-0.0003笼高×距离；回归方程R2=0.89。

2.2 各试验点蛋鸭生产性能分布

由图4可见，上层笼鸭产蛋率较稳定，维持在70%左右，中、下层则波动较大；上层和中层平均产蛋率均显著高于下层(P<0.05)。各层笼蛋重无显著差异(P>0.05)。试验期内上层笼鸭的累计死淘率显著低于下层(P<0.05)。

项目Item自由度dfAdj SSAdj MSF值F-valueP值P-value回归Regression5 117.280 23.455928.940通风进程Ventilation distance/m1 0.101 0.10070.120.731鸭笼高度Cage height/cm1 0.050 0.04990.060.808通风进程*通风进程Ventilation distance*ventilation distance/m1 13.210 13.209716.30.002鸭笼高度*鸭笼高度Cage height*cage height/cm1 0.001 0.000800.975通风进程*鸭笼高度Ventilation distance*cage height/cm1 4.724 4.72375.830.033误差Error129.7260.8105合计Total17127.006

2.3 上、下层鸭蛋品质比较

由表3可见，上、下层笼鸭所产蛋的平均蛋形指数均在正常范围。上、下层笼鸭蛋蛋重、蛋壳强度、蛋壳厚度无显著差异(P>0.05)。上层鸭蛋平均哈氏单位极显著高于下层(P<0.01)

2.4 不同笼高鸭卵泡发育情况

由表4知，上层蛋鸭平均体重与下层蛋鸭无显著差异(P>0.05)。上层鸭卵巢重、等级卵泡总重和各级卵泡重与体重比值均小于下层，其中F5级卵泡重与体重的比值差异极显著(P<0.01)。上、下层鸭等级卵泡数、小黄卵泡数和白卵泡数无显著差异，但上层鸭白卵泡数较下层多约3.82个。

项目Item蛋重/gEgg weight蛋形指数Egg shape index蛋壳强度/NShell strength蛋壳厚度/mmEgg shell thickness哈氏单位Haugh unit 上层鸭蛋Eggs at high level cage73.82±0.330.75±0.013.52±0.110.31±0.0168.21A±1.90下层鸭蛋Eggs at low level cage73.95±0.400.75±0.013.56±0.120.32±0.0160.16B±2.01

2.5 上、下层鸭血清抗氧化物质浓度

由表5知，上层蛋鸭血清CAT活性显著高于下层(P<0.05)。上、下层鸭血清SOD、T-AOC和MDA浓度无显著差异(P>0.05)。

2.6 mRNA相对表达水平

由图5可见，上层笼鸭下丘脑GnRH的mRNA表达水平显著高于下层笼鸭(P<0.05)。而下丘脑CRH，脾脏IL-1β、IL-10和TNF-α的mRNA表达水平，则显著低于下层(P<0.05)。

表4 不同笼高鸭卵泡数量和占体重比Table 4 Quantity and proportion of follicle in different cage height

3 讨 论

3.1 下层光照不足导致蛋鸭生产性能下降

监测舍内光照强度，白昼光照充足，虽然上下层鸭笼光照强度差异显著，但均足以保证蛋鸭产蛋期要求的6～10 lux范围[14-15]。由于春季白昼时间短，晚间需要补光程序，以维持产蛋率。然而随着光源远离地面，傍晚下层光照强度显著减弱，低于仪器检测下限的2 lux。相关研究指出,北京鸭在冬季补光程序中如果光照强度设置为1 lux，会显著降低产蛋率[16]；本试验中下层蛋鸭由于补光强度不足，可能致使下丘脑GnRH表达量和分泌量下降，从而降低垂体FSH和LH的基因表达和分泌[17]，最终抑制卵泡发育和产蛋性能[18]。上层小白卵泡数量比下层高出30%左右，说明上层蛋鸭有更多的卵泡可供发育为黄卵泡，具有更高产蛋潜力[19-20]。下层蛋鸭各级卵泡特别是F5级卵泡与体重的比值均大于上层蛋鸭相应卵泡，说明下层鸭卵泡发育至成熟排卵所需时间较长，这将降低产蛋性能。这些现象与下层鸭产蛋率低于上层约8.43个百分点的相吻合。

表5 上、下层鸭血清抗氧化物质浓度Table 5 Serum antioxidant capacity of high and low level cage ducks

图5不同笼高蛋鸭相关组织基因相对表达水平
Fig.5 Effect of different cage height on mRNA relative expression

3.2 下层恶劣环境增加了蛋鸭死亡率

由于蛋鸭的喜水习性，常通过长时间摆弄鸭笼内的饮水乳头获得水流以梳洗羽毛，这是增加舍内空气湿度的首要原因。高湿空气在春季低温时易造成鸭子冷应激[21]。春季为保温限制舍内通风量，下层鸭笼高度较低时，笼下粪道中积聚的高浓度有害菌及挥发性有害气体，易对家禽健康造成危害[22]。因此，本试验发现上、下层鸭血清抗氧化指标SOD、T-AOC和CAT较正常值均已处于较低水平，其中血清CAT活力随着冷应激程度的加剧进一步显著下降[23]。下层蛋鸭处在长期冷应激和细菌、有害气体双重打击下，下丘脑CRH、脾脏IL1-β、TNF-α、IL-10基因相对表达水平显著升高[24]，长效应激和细菌感染是导致下层蛋鸭累计死淘率升高主要原因。

3.3 下层高浓度气载大肠杆菌可能引起蛋品质下降

蛋品质中哈氏单位主要受到人工选择强度和蛋禽使用年限的影响[25]，并且当蛋鸡感染传染性支气管炎时，会改变输卵管膨大部上皮细胞组织学特性，影响其正常的蛋白分泌功能，从而降低哈氏单位[26]；而如果在饲料中添加枯草芽孢杆菌，则能够通过改善肠道微生物区系，提高褐罗曼鸡蛋哈氏单位[27]。产蛋高峰期禽蛋哈氏单位约为70～85，本试验中随着蛋鸭进入产蛋后期，上层鸭蛋哈氏单位下降至68左右，而下层鸭蛋更是下降至60左右，导致下层鸭蛋蛋品质显著降低的原因可能就是下层蛋鸭距离粪道过近，受到病原微生物感染，进而通过改变输卵管膨大部生理结构，阻碍浓蛋白分泌，降低了哈氏单位。同时下层高浓度大肠杆菌属细菌通过饲料、呼吸、饮水等途径进入蛋鸭体内，死亡裂解排出LPS，随着脂质运输会在卵黄中沉积[28]，卵黄累积的大肠杆菌和LPS是否对鸭蛋品质有直接影响有待进一步研究。

3.4 针对现行蛋鸭笼养模式的改进建议

春季笼养蛋鸭生产性能在距离地面不同的垂直高度上存在显著差异。总结其原因包括光照不足、通风与供暖难以协调、饮水模式失当和粪沟距离底层鸭笼过近等。因此需要根据蛋鸭的生活习性及由此造成的舍内环境特点，进一步改进蛋鸭笼养的笼具技术参数。如参考在肉鹅发酵床养殖模式中，通过高架网床结合发酵床形式[29]，进一步提高蛋鸭笼高度或降低粪沟高度，使下层蛋鸭与粪便污染物及所散发的有害气体和有害菌脱离接触，提高鸭子的福利、健康和产蛋性能。其次，在满足蛋鸭对光照的最低要求下，可以改用LED节能灯带，安装在合适高度以均匀照明。改变现有的屋顶单排暖风管，在舍内多开供暖分支，使用更有效的供暖设备进行均匀供暖。探索精准通风模式，结合纵向负压通风，通过气流导管实现小区域通风换气，减弱有害细菌积累的同时减少温度流失。最后，研究新式饮水设备及用水管理技术，避免蛋鸭浪费饮水嬉戏，降低舍内湿度、细菌和有害气体，将非常有助于改善笼养蛋鸭舍内的环境质量，有助于提高鸭健康和生产性能。

4 结 论

春季寒冷时段，现行笼养鸭舍下层环境恶劣，光照不足，蛋鸭易受到寒冷应激、细菌感染和有害气体侵害，增加了群体死亡率，降低了产蛋率和蛋品质。需要在通风、供暖、照明技术等方面，对传统蛋鸭舍进行合理改进。