陳 燕 馮京海 張敏紅* 劉圈煒 姜禮文
(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;2.海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所,???571100)
環(huán)境高溫可引起肉雞熱應(yīng)激,從而引起肉雞采食量、體增重等生產(chǎn)性能顯著下降[1-2]。而且,規(guī)?;?、集約化畜禽養(yǎng)殖帶來了大量氮排放的問題。據(jù)統(tǒng)計,全球畜牧業(yè)氮排放量為8.0×107~1.3 ×108t[3],排放的氮在微生物作用下,產(chǎn)生大量氨氣,嚴重污染了生活環(huán)境。因此,改善環(huán)境高溫下動物熱應(yīng)激,提高熱應(yīng)激動物氮利用率、降低氮排放是今后畜牧業(yè)面臨的重大課題。
隨著環(huán)境溫度升高,熱應(yīng)激使肉雞腸上皮細胞形態(tài)損傷,消化道消化液分泌減少[4]。畜禽消化道內(nèi)蛋白質(zhì)消化和氨基酸吸收發(fā)生改變[5],Dibner等[6]研究發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激肉雞的腸道上皮細胞對DL-蛋氨酸的吸收率只有總攝入量的34%。熱應(yīng)激使肉雞蛋白質(zhì)分解代謝和糖異生加強,蛋白質(zhì)合成減弱[7];Geraert等[8]發(fā)現(xiàn),32 ℃ 熱應(yīng)激組肉雞體蛋白沉積率會顯著低于22℃組。由此推測,高溫可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)消化率下降,排出增加。但有部分研究者得出與以上不同的研究結(jié)果,Wilson等[9]報道,高溫僅使食糜在消化道內(nèi)停留時間延長,消化道的蠕動減緩;Chwalibog等[10]發(fā)現(xiàn),15~40℃的環(huán)境溫度不影響21~42日齡肉雞體蛋白含量。在肉雞飼糧蛋白質(zhì)供給和氮排放研究方面,Zervas 等[11]、Namroud 等[12]、Keshavarz 等[13]和 Lenis等[14]研究均表明,通過降低飼糧粗蛋白質(zhì)(CP)水平同時補充合成必需氨基酸(EAA),會顯著減少畜禽氮排放量。但迄今為止,未見有關(guān)高溫時通過改變蛋白質(zhì)供給模式減少肉雞氮排泄的報道,也未見高溫和飼糧蛋白質(zhì)供給模式對肉雞氮代謝和氮排放影響是否存在互作的報道。為此,本試驗以肉雞為研究對象,旨在研究高溫環(huán)境與飼糧CP水平對其氮代謝的影響,從而為高溫應(yīng)激條件下肉雞飼糧中蛋白質(zhì)的供給及體內(nèi)氮的沉積獲得具有參考價值的數(shù)據(jù),為緩解肉雞熱應(yīng)激、減少氮排放提供試驗依據(jù)。
本試驗采用2因素3水平試驗設(shè)計:因子1為飼養(yǎng)方式,設(shè)有23℃恒溫自由采食組(23℃ ad libtum group,23℃ AL組)、23℃ 恒溫配對組(23℃ pair-fed group,23℃ PF組,其飼糧按照28/32℃日變高溫自由采食組采食量供給)、28/32℃日變高溫自由采食組(28/32℃ ad libtum group,28/32℃ AL組,28℃—32℃—28℃日變循環(huán)高溫);因子2為飼糧CP水平,設(shè)21.19%、18.18%、14.90%3個水平(實測值),通過補充人工合成EAA,使各組飼糧蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸水平滿足肉雞營養(yǎng)需要,且保持一致。試驗分組設(shè)計見表1。
表1 試驗分組設(shè)計Table 1 The design of experimental groups
參照 NRC(1994)愛拔益加(Arbor Acres,AA)雞營養(yǎng)需要及《Arbor Acres肉雞飼養(yǎng)手冊》推薦水平,配制玉米-豆粕型飼糧,添加人工合成EAA,使試驗飼糧除CP水平外,各組飼糧 EAA(包括蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸)水平滿足肉雞營養(yǎng)需要,且保持一致(表2)。
選取1日齡健康A(chǔ)A肉雞620只,公母各占1/2,1~21日齡飼養(yǎng)于同一雞舍,飼喂相同飼糧,環(huán)境溫濕度相同。至21日齡,選取體重接近的健康A(chǔ)A肉雞576只,轉(zhuǎn)入人工環(huán)境控制艙內(nèi)飼養(yǎng),分為9組,每個組設(shè)8個重復(fù),每個重復(fù)8只。24 h光照,相對濕度范圍為(55±5)%,自由采食和飲水,其他飼養(yǎng)管理與免疫程序按常規(guī)進行。21~27日齡預(yù)飼 7 d,28~42日齡為正試期(14 d)。
23℃ AL組為23℃恒溫環(huán)境并自由采食;23℃ PF組為23℃恒溫環(huán)境,試驗期第1天自由采食,從第2天開始每天飼糧投喂量與前1天28/32℃ AL組肉雞采食量相同;28/32℃ AL組為自由采食,28℃—32℃—28℃日變循環(huán)高溫,模式為 07:00開始升溫,09:00升至32℃,09:00—14:00維持在(32±1)℃ 5 h,14:00開始降溫,16:00降至28℃,直至次日07:00,溫度維持在(28±1)℃ 15 h。試驗在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所昌平試驗基地動物營養(yǎng)國家重點實驗室環(huán)控艙中進行。
1.3.1 生產(chǎn)性能指標
每日記錄肉雞健康狀況、死亡數(shù),于28、35和42日齡斷料12 h后以重復(fù)為單位對肉雞進行稱量并記錄體重(body weight,BW),同時統(tǒng)計各個重復(fù)的耗料量,計算試驗期平均日增重(average daily gain,ADG)、平均日采食量(average daily feed intake,ADFI)、料 重 比 (feed to gain ratio,F(xiàn)/G)和死亡率(mortality rate,MR)。
1.3.2 生理指標
于肉雞42日齡(12:00)時每重復(fù)隨機選取2只(公母各1只),測量并記錄各重復(fù)肉雞的肛溫(rectal temperature,RT)[用電子顯示溫度計插入肉雞泄殖腔(4.0±0.5)cm內(nèi)測肛門溫度]和呼吸率(respiratory rate,RR)(使用秒表和計數(shù)器,選取安靜狀態(tài)下的肉雞,觀察肉雞翅膀及肛門下部 羽毛的起伏動作,一起一伏為1次,記錄1 min)。
表2 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of experimental diets(air-dry basis)%
1.3.3 血清生化指標
用10 mL無抗凝劑真空采血管和3 mL肝素鈉真空采血管各1支,在翅下靜脈采血,無抗凝劑真空采血管擺斜面靜置4 h,再3 500 r/min離心15 min分離析出的血清,-20℃保存待測。采用兩點動力法測定血清尿素氮(urea nitrogen,UN)含量;采用酶比色法測血清尿酸(uric acid,UA)含量;采用雙縮脲法測定血清總蛋白(total protein,TP)含量;采用南京建成生物工程研究所的黃嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XOD)測定試劑盒測定血清XOD活性,所用儀器是為日立7020全自動生化分析儀。
1.3.4 排泄物鮮樣生化指標
在35、42日齡,以重復(fù)為單位收集24 h(每4 h收集1次)全部肉雞新鮮排泄物,除去毛屑雜物,稱重并一式2份,其中一份按照每100 g排泄物樣品中加入10 mL 10%H2SO4固氮,最后將24 h收集的排泄物混勻,四分法取樣后密封-20℃保存。固氮的排泄物樣品在65℃烘干、回潮后稱重,粉碎過40目篩,制成風(fēng)干樣品。另一份新鮮排泄物樣品用于分析測定UN、UA含量,方法同血清分析方法,所用儀器是為日立7020全自動生化分析儀。單位采食量尿酸(uric acid per feed intake,UADG)、單位采食量尿素氮(urea nitrogen per feed intake,UNFI)含量,用如下方式計算:
1.3.5 氮利用率和排泄物氮排放量
在35、42日齡,采樣方法同排泄物鮮樣生化指標。用凱氏定氮法測定排泄物風(fēng)干樣品的氮含量,氮利用率(nitrogen utilization,NU)、單位體增重氮排放量(nitrogen excretion per weight gain,NEWG)、單位采食量氮排放量(nitrogen excretion per feed intake,NEFI)用如下方式計算:
用SAS 9.1軟件中的一般線性模型(general linear model,GLM)做雙因子方差分析,同時用Duncan氏法多重比較進行差異顯著性分析,以P<0.05為差異顯著水平。
由表3可知,在相同飼糧CP水平下,28~42日齡,28/32℃ AL組肉雞 BW、ADG、ADFI均顯著低于23℃ AL組(P<0.01),而與23℃ PF組差異不顯著(P>0.05),可見環(huán)境高溫會降低28~42日齡肉雞的生產(chǎn)性能,且主要是由熱應(yīng)激引起的采食量降低導(dǎo)致的;在相同飼養(yǎng)方式下,21.19%CP組F/G顯著低于低CP組(18.18%CP組和14.90%CP組)(P<0.01),對其他生產(chǎn)性能指標影響不顯著(P>0.05)。環(huán)境高溫與飼糧CP水平對死亡率的影響都不顯著(P>0.05)。
表3 環(huán)境高溫與飼糧CP水平對28~42日齡肉雞生產(chǎn)性能的影響Table 3 Effects of high temperature and dietary CP level on performance of broilers aged 28 to 42 days
續(xù)表3
由表4可知,28/32℃ AL組肉雞 RT為42.50℃,顯著高于23℃ AL組的40.85℃和23℃ PF組的40.11℃(P<0.01);23℃ PF組的RT顯著低于23℃ AL組(P<0.01)。
28/32℃ AL組肉雞RR升高到240.96 br/min,顯著高于23℃ AL組的51.70 br/min和23℃PF組的47.16 br/min(P<0.01),同時23℃ PF組的RR也有低于23℃ AL組的趨勢(P<0.10)。環(huán)境高溫與飼糧CP水平對肉雞RR影響方面存在顯著的互作效應(yīng)(P<0.05),32℃高溫下,飼糧CP水平為14.90%時,肉雞RR顯著高于高CP水平(21.19%和18.18%)時(P<0.05)。
表4 環(huán)境高溫與飼糧CP水平對28~42日齡肉雞生理指標的影響Table 4 Effects of high temperature and dietary CP level on physiological indices in broilers aged 28 to 42 days
由表5可知,35日齡時,28/32℃ AL組肉雞血清UA含量顯著高于23℃ AL組和23℃ PF組(P<0.05),23℃ AL組和23℃ PF組之間差異不顯著(P>0.05),可見血清UA含量是受環(huán)境高溫直接影響的,與采食量無關(guān)。42日齡時,28/32℃ AL組肉雞血清TP含量與23℃ AL組無顯著差異(P>0.05),但顯著低于23℃ PF組(P<0.01);28/32℃ AL組肉雞血清XOD活性顯著高于23℃ AL組(P<0.01),而與23℃ PF組無顯著差異(P>0.05)。
35日齡時,18.18%CP組肉雞血清UA含量顯著高于14.90%CP組(P<0.05),與21.19%CP組無顯著差異(P>0.05);隨著飼糧CP水平變化,血清UN、TP含量和XOD活性無顯著變化(P>0.05)。42日齡時,18.18%CP組血清XOD活性顯著高于21.19%CP組、14.90%CP組(P<0.05);隨著飼糧 CP水平變化,血清 UA、UN、TP含量無顯著變化(P>0.05)。
表5 環(huán)境高溫與飼糧CP水平對35、42日齡肉雞血清生化指標的影響Table 5 Effects of high temperature and dietary CP level on serum biochemical indices in broilers aged 35 and 42 days
由表6可知,35、42日齡肉雞的排泄物中,28/32℃AL組單位采食量尿酸含量比23℃ AL組顯著增加(P<0.05),而23℃ PF組與前2組差異都不顯著(P>0.05);28/32℃ AL組單位采食量尿素氮含量比23℃ AL組和23℃ PF組均顯著增加(P<0.05)。
35、42日齡時,與21.19%CP組相比,低CP組的單位采食量尿酸、單位采食量尿素氮(除35日齡的18.18%CP組外)含量均顯著降低(P<0.05),但2個低CP組之間差異不顯著(P>0.05)。
表6 環(huán)境高溫與飼糧CP水平對35、42日齡肉雞排泄物生化指標的影響Table 6 Effects of high temperature and dietary CP level on excreta biochemical indices in broilers aged 35 and 42 days mg/g
由表7可知,在相同飼糧CP水平下,35日齡時,與23℃ AL組相比,28/32℃ AL組氮利用率顯著降低(P<0.01),單位體增重氮排放量(P<0.01)和單位采食量氮排放量(P<0.05)顯著增加;而23℃ AL組氮利用率、單位采食量氮排放量均與23℃ PF組差異不顯著(P>0.05)。42日齡時,與23℃ AL組相比,28/32℃ AL組氮利用率顯著降低(P<0.01)、單位采食量氮排放量顯著增加(P<0.05);而28/32℃ AL組肉雞氮利用率、單位采食量氮排放量均與23℃ PF組差異不顯著(P>0.05)。
在相同飼養(yǎng)方式下,隨著飼糧CP水平由21.19%下降到14.90%,35、42日齡肉雞單位體增重氮排放量和單位采食量氮排放量均顯著減少(P<0.01),而氮利用率變化不顯著(P>0.05)??梢?,無論在23℃或者28/32℃時,補充人工合成EAA的同時降低飼糧CP水平可以顯著減少氮排放。
研究表明,32℃以上環(huán)境高溫會顯著降低肉雞體增重[1]、采食量和生長率[2]。配對試驗發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激引起肉雞生長抑制主要是由于采食量減少而導(dǎo)致的[15]。Smith 等[16]報道,在 35 ℃ 高溫下,與自由采食相比,強飼額外16%的飼糧,肉雞的屠宰率和生產(chǎn)性能呈現(xiàn)顯著增長。本試驗結(jié)果表明,28/32℃ AL組的 28~42日齡肉雞 BW、ADG、ADFI均顯著低于23℃ AL組,而與23℃PF組差異不顯著,可見環(huán)境高溫會抑制生產(chǎn)性能,而這主要是由熱應(yīng)激引起的采食量降低導(dǎo)致的。
表7 環(huán)境高溫與飼糧CP水平對35、42日齡肉雞氮排放量的影響Table 7 Effects of high temperature and dietary CP level on nitrogen excretion in broilers aged 35 and 42 days %
研究發(fā)現(xiàn),當降低飼糧CP水平并補充EAA時,Alleman等[17]認為雖然不影響生長率,但 F/G有增加的趨勢;而Holsheimer等[18]認為不影響肉雞生產(chǎn)性能。本試驗結(jié)果中,隨著飼糧CP水平由21.19%下降到14.90%,除F/G顯著升高外,其余生產(chǎn)性能指標沒有顯著變化。可見,無論在23℃或者28/32℃時,在降低飼糧CP水平的同時補充人工合成EAA,不會顯著降低肉雞BW、ADG、ADFI。在生產(chǎn)性能方面,環(huán)境高溫與飼糧CP水平不存在互作效應(yīng)。
環(huán)境高溫引起肉雞熱應(yīng)激,RT、RR會顯著升高[19],24、35 ℃時的 RT 與采食量呈線性相關(guān)[20],產(chǎn)熱量會隨著飼喂水平增加[21],本試驗中,28/32℃ AL組RT顯著高于23℃ AL組和23℃PF組;23℃ PF組的RT顯著低于23℃ AL組。Toyomizu等[22]研究報道,肉雞暴露在38℃高溫下 60 min,RR由 61 br/min增加到 261 br/min。本試驗中,環(huán)境溫度達32℃時,42日齡肉雞RR顯著高于23℃ AL組的51.70 br/min,同時顯著高于23℃ PF組的47.16 br/min,說明高溫下RT、RR升高是受到溫度直接影響的,而與高溫下采食量降低無關(guān)。環(huán)境高溫與飼糧CP水平在RR上存在互作效應(yīng),高溫下,14.90%CP組RR顯著高于18.18%CP組、21.19%CP組,同時也高于顯著高于23℃ AL組和23℃ PF組,估計是低CP水平使代謝減緩的緣故。
本試驗中,28/32℃ AL組肉雞RT、RR顯著高于23℃ AL組和23℃ PF組,可見環(huán)境高溫引起了肉雞熱應(yīng)激。
家禽合成尿素的能力較弱,氮代謝主要通過嘌呤核苷酸循環(huán),以尿酸作為嘌呤堿代謝的終產(chǎn)物。吳永勝等[23]指出,血清UN含量減少,TP含量提高,表明蛋白質(zhì)合成增加,動物生長率和飼料轉(zhuǎn)化率高。有研究表明,熱應(yīng)激使肉雞血清TP含量顯著降低,UA、UN 含量顯著升高[5,7],這可能是體蛋白合成減少、分解加強,UA排泄增加的結(jié)果。UA對清除體內(nèi)自由基、抵抗熱應(yīng)激引起的氧化應(yīng)激具有重要作用[24]。有報道,32.5/34.5℃循環(huán)高溫下10 d,肉雞血清 TP含量顯著低于22℃組[25]。本試驗發(fā)現(xiàn),28/32℃下7 d(35日齡時),血清TP含量與23℃下差異不顯著,但熱應(yīng)激14 d(42日齡時),TP含量顯著低于23℃ PF組,且稍低于23℃ AL組;28/32℃下7 d,血清UA含量顯著高于23℃ AL組和23℃ PF組,但14 d血清UA含量差異不顯著,這很可能是后期肉雞機體逐漸適應(yīng)高溫環(huán)境所致。
禽類UA需經(jīng)過XOD的連續(xù)氧化作用生成,血清XOD主要由肝臟合成,而直接影響著UA含量,高溫環(huán)境下,肉雞受到熱應(yīng)激刺激產(chǎn)生大量自由基[1]。本試驗42日齡時,28/32℃ AL組血清XOD活性顯著高于23℃ AL組,但與23℃ PF組差異不顯著??梢姡怆u受到熱應(yīng)激影響顯著,且可能與采食量下降有關(guān)。
De Silva等[26]報道,隨著飼糧蛋白質(zhì)水平由9.6%增加到30.4%,水產(chǎn)動物對蛋白質(zhì)的消化率顯著增加而后有降低趨勢。隨著飼糧CP水平降低,豬的血漿UN含量顯著線性降低[27],氮的利用率顯著增加。本試驗發(fā)現(xiàn),14.90%CP組的35日齡肉雞血清UA含量顯著低于21.19%CP組、18.18%CP組,可能與低CP組體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝加強有關(guān)。
隨著環(huán)境溫度升高,畜禽消化道內(nèi)蛋白質(zhì)消化和氨基酸吸收發(fā)生改變,蛋白質(zhì)分解代謝加強、合成減弱[5,7],使得飼糧 CP 消化吸收減少、氮排泄增加。UA是禽類含氮物質(zhì)代謝終產(chǎn)物,排泄物中含氮物質(zhì)70% ~80%是以UA形式排放,那么高溫下UA排放量顯著增加。本試驗中,35、42日齡,28/32℃ AL組單位采食量尿酸含量比23℃AL組顯著增加,而23℃ PF組與前2組差異都不顯著;28/32℃ AL組單位采食量尿素氮含量比23℃ AL組和23℃ PF組顯著增加??梢姡邷丨h(huán)境導(dǎo)致排泄物單位采食量尿酸增加,是受到熱應(yīng)激和采食量降低的共同影響;而單位采食量尿素氮增加,主要受到熱應(yīng)激影響,而與采食量無關(guān)。而環(huán)境溫度升高使畜禽對蛋白質(zhì)消化吸收減弱、氮排放增加。
研究報道,環(huán)境溫度為24℃時,隨著飼糧CP水平下降,肉雞排泄物中UA含量、水分和酸度會下降[12],從而減少含氮化合物代謝終產(chǎn)物的生成和排放。本試驗中,在相同溫度情況下,補充了合成EAA后,與21.19%CP組相比,低CP組35、42日齡肉雞的單位采食量尿酸、單位采食量尿素氮均顯著降低,但2個低CP組之間差異不顯著??梢?,環(huán)境高溫下,通過補充合成EAA、降低飼糧CP水平,同樣可以顯著降低肉雞含氮化合物代謝終產(chǎn)物的生成和排放。而在體內(nèi)氮代謝方面,環(huán)境高溫和飼糧CP水平不存在互作效應(yīng)。
Chwalibog等[10]認為,環(huán)境溫度在 15 ~40 ℃的范圍內(nèi)變化不影響21~42日齡肉雞體蛋白含量,而 Geraert等[8]發(fā)現(xiàn),32 ℃熱應(yīng)激肉雞體蛋白沉積率會顯著低于22℃組。本試驗血清指標中,28/32℃ AL組35日齡肉雞血清UA含量顯著高于23℃ AL組和23℃ PF組,42日齡肉雞血清XOD活性顯著高于23℃ AL組,可見環(huán)境高溫下肉雞蛋白質(zhì)分解加強、合成減弱,可能導(dǎo)致氮排放增加。檢測氮排放相關(guān)指標發(fā)現(xiàn),在相同飼糧CP水平下,與23℃ AL組相比,28/32℃ AL組氮利用率顯著降低,單位采食量氮排放量顯著增加。但42日齡時,單位體增重氮排放量隨環(huán)境溫度變化無顯著變化,推測是由于后期肉雞對高溫環(huán)境產(chǎn)生耐受導(dǎo)致。在相同采食量下,35日齡時28/32℃ AL組肉雞氮利用率顯著減少,單位采食量氮排放量顯著增加;而42日齡時差異不顯著。由此推測,35日齡肉雞主要受環(huán)境溫度影響而氮利用率減少、排泄量增加,42日齡時肉雞對環(huán)境高溫產(chǎn)生耐受,采食量的影響開始顯著。
有研究表明,環(huán)境溫度為21~24℃時,通過補充合成EAA,降低飼糧CP水平會顯著減少畜禽氮排放量[11-13]。Keshavarz 等[13]研究報道,與飼喂16.0% ~16.5%CP的相比,飼喂13.0%CP并添加EAA飼糧的蛋雞每日氮排泄量可以降低45%,而產(chǎn)蛋性能不會下降。本試驗中,相同飼養(yǎng)方式下,無論在23℃或者28/32℃時,隨著飼糧CP水平由21.19%降低到14.90%,氮利用率無顯著變化,35、42日齡單位體增重氮排泄量和單位采食量氮排泄量均顯著下降??梢姡诃h(huán)境高溫下,通過改變蛋白質(zhì)供給模式,即補充合成EAA、降低飼糧CP水平,同樣可以顯著降低氮排泄量。且在氮排放方面,環(huán)境高溫與飼糧CP水平不存在互作效應(yīng)。
①日變循環(huán)高溫導(dǎo)致肉雞生產(chǎn)性能、氮利用率顯著降低,氮排放增加。
②在日變循環(huán)高溫條件下,補充人工合成EAA,飼糧CP水平降低到14.90%,可以減少氮排放而不影響肉雞BW、ADG、ADFI。
③在生產(chǎn)性能、氮代謝和氮排放方面,環(huán)境高溫與飼糧CP水平不存在互作效應(yīng)。
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