孫永波 王 亞 薩仁娜 張宏福

(中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193)

畜禽的生長需要適宜的環(huán)境，舍內(nèi)環(huán)境狀況直接影響動物的健康與經(jīng)濟效益。在現(xiàn)代肉雞養(yǎng)殖過程中，環(huán)境因素對畜禽健康的影響越來越突出。有研究報道，遺傳育種、營養(yǎng)以及環(huán)境是影響畜牧生產(chǎn)的三大主要因素，其中環(huán)境所占比例高達25%[1]。由于對養(yǎng)殖環(huán)境不夠重視，會導致雞只易于發(fā)病，且發(fā)病后難以控制，造成嚴重的經(jīng)濟損失。養(yǎng)重于防，防重于治，雞場要想獲得好的經(jīng)濟效益，必須加強對養(yǎng)殖環(huán)境的控制。其中，舍內(nèi)的空氣質(zhì)量是肉雞健康生長的關(guān)鍵因素。舍內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到畜禽的生產(chǎn)性能以及生產(chǎn)效益。舍內(nèi)空氣中的氨氣、硫化氫等有害氣體，有害微生物以及粉塵等，能夠降低肉雞的免疫功能，導致氣管炎、呼吸道病綜合征等呼吸道疾病的發(fā)生，降低經(jīng)濟效益[2]。改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量能夠在一定程度上提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。因此，加強對空氣質(zhì)量與動物健康的研究，積極改善畜禽舍的空氣質(zhì)量對我國畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本文通過總結(jié)和分析舍內(nèi)主要空氣質(zhì)量指標及其對肉雞健康的影響以及改善畜禽舍空氣質(zhì)量的措施，旨在為促進肉雞綠色養(yǎng)殖，提質(zhì)增效的發(fā)展和畜禽舍空氣質(zhì)量評價模型的研發(fā)以及評價標準的制訂提供理論依據(jù)。

1 空氣質(zhì)量概述

肉雞的健康生長離不開舍內(nèi)空氣，舍內(nèi)空氣質(zhì)量狀況直接影響肉雞的生長性能、免疫功能及產(chǎn)品質(zhì)量等[3]?？諝赓|(zhì)量差會降低肉雞免疫功能，引發(fā)呼吸道疾病等，特別是空氣中的氨氣、硫化氫等有害氣體，微生物及其代謝產(chǎn)物如內(nèi)毒素等，易引起氣源性傳染病的發(fā)生，嚴重危害動物健康和生產(chǎn)能力[4-5]。冬、春季節(jié)肉雞多發(fā)的呼吸道疾病成為規(guī)?；B(yǎng)殖場棘手的問題，此病發(fā)病率高且難以控制，其原因主要是舍內(nèi)的空氣質(zhì)量差[6]。畜禽舍內(nèi)空氣質(zhì)量越來越受到重視，農(nóng)業(yè)部頒布的《畜禽場環(huán)境質(zhì)量標準》(NY/T 388—1999)明確規(guī)定雛禽舍內(nèi)氨氣濃度不超過10 mg/m3，硫化氫濃度不超過2 mg/m3，成禽舍內(nèi)氨氣濃度不超過15 mg/m3，硫化氫濃度不超過10 mg/m3；二氧化碳濃度不超過1 500 mg/m3；可吸入顆粒物(PM10)濃度不超過4 mg/m3；總懸浮顆粒物(TSP)濃度不超過8 mg/m3。2006年，美國開展“國家(畜牧業(yè))氣體排放監(jiān)測”項目，開始系統(tǒng)研究畜禽場的空氣污染物及其危害。調(diào)查研究畜禽舍內(nèi)的空氣質(zhì)量與動物健康的關(guān)系，探索有效易行的途徑控制畜禽舍空氣質(zhì)量，減少環(huán)境中有害氣體、粉塵、病原微生物等，改善雞舍內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量，對我國畜禽健康生長有著重要意義。

2 空氣質(zhì)量指標

2.1 空氣微生物

2.2 粉塵

雞舍內(nèi)的粉塵、顆粒物(particulate matter)主要來自于飼料，糞便，雞呼吸、咳嗽、鳴叫時產(chǎn)生的飛沫以及皮膚、羽毛脫落，空氣中的微生物和真菌[15]。Zhao等[16]監(jiān)測表明傳統(tǒng)籠養(yǎng)雞舍日平均PM10和細顆粒物(PM2.5)濃度分別為0.57～0.61 mg/m3、0.033～0.037 mg/m3。禽舍中顆粒物成分復雜，含有重金屬元素、氨氣、硫化氫、揮發(fā)性的有機化合物、內(nèi)毒素、細菌、病毒等物質(zhì)[17]。粉塵經(jīng)動物呼吸作用進入呼吸系統(tǒng)，直徑大于10 μm的顆粒物被阻擋在鼻腔，對鼻腔黏膜發(fā)生刺激作用，大多數(shù)PM10都會粘在氣管壁或肺壁上，而PM2.5可以深達肺泡并沉積，進入血液循環(huán)，可能導致肺部疾病，如肺氣腫、肺癌等[18-19]。粉塵是氨氣、硫化氫等有害氣體以及細菌、病毒等微生物的載體，并能與其一起形成微生物氣溶膠，進而隨呼吸進入畜禽呼吸系統(tǒng)，對呼吸道黏膜產(chǎn)生刺激并引起炎癥，不斷吸入呼吸道的粉塵能夠持續(xù)地將病原微生物載入發(fā)炎區(qū)域，引發(fā)上呼吸道疾病、慢性支氣管炎及其他呼吸道傳染病的發(fā)生與傳播[20]。研究表明，粗顆粒物主要通過Toll樣受體-4(TLR4)引起炎癥反應，PM2.5主要通過Toll樣受體-2(TLR2)引起巨噬細胞表達腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-6(IL-6)[21]。顆粒物還能直接作用于呼吸道黏膜屏障，降低黏膜抗菌肽防御素2和防御素3的表達，局部解除對病原微生物生長的抑制作用[22]。曲紅梅[23]研究報道，PM2.5可致大鼠肺組織細胞和生物膜損傷，引起體液免疫應答和局部黏膜免疫的變化，并能從不同途徑抑制非特異性免疫功能。史云潔等[24]報道，細顆粒物導致大鼠等動物氣管、肺臟等產(chǎn)生氧化應激及炎癥反應，并破壞線粒體及細胞結(jié)構(gòu)，造成細胞損傷。此外，粉塵能夠吸附氨氣、臭氣混合物等，加劇對肉雞的危害[17]。

2.3 有害氣體

2.3.1 氨氣

在高密度密閉舍飼條件下，肉雞舍內(nèi)會產(chǎn)生大量有毒有害氣體，其中氨氣危害最大[25]。氨基酸在體內(nèi)降解生成尿酸、尿素被排到動物胃腸道，在微生物脲酶的作用下生成氨氣，同時墊草及其他含氮物質(zhì)在脲酶作用下也生成氨氣[26]。張曉迪等[27]研究發(fā)現(xiàn)，1～42日齡，白羽肉雞平均每只雞排放氨氣2 778 mg，平均氨氣排放率為66 mg/(只·d)。研究表明，氨氣濃度過高會影響腦神經(jīng)和肌肉細胞的新陳代謝，導致氨中毒，加劇機體肝臟等器官解毒，消耗大量的能量，進而降低肉雞的生長性能[28]。研究報道，過高濃度的氨氣會影響肉雞福利和人類健康，降低肉雞的生產(chǎn)性能[29-31]，損害肉雞的呼吸道[32]，提高肉雞氣囊炎和角膜結(jié)膜炎等疾病的發(fā)病率[33]。Charles等[34]研究報道，雞舍用102 mg/m3的高濃度氨氣持續(xù)處理1周，顯著降低肉雞的平均日采食量和日增重。Zhang等[35]研究報道，75 mg/m3的氨氣導致肉雞肝臟脂類合成、氨基酸分解、氧化應激和肝損傷相關(guān)蛋白中有21個蛋白表達上調(diào)，能量代謝、細胞骨架結(jié)構(gòu)、免疫及炎癥反應和解毒功能相關(guān)蛋白中有17個蛋白表達下調(diào)。孟麗輝等[36]研究報道，氨氣顯著影響了肉雞的腳墊評分、跗關(guān)節(jié)評分及步態(tài)評分，隨著舍內(nèi)氨氣濃度的升高，加大了肉雞羽毛污損、腳墊感染以及跛行等狀況的發(fā)生率及嚴重程度。肉雞呼吸系統(tǒng)對氨氣的刺激較為敏感，長期氨氣刺激會導致氣管和肺部組織發(fā)生病變甚至壞死。李聰[37]研究發(fā)現(xiàn)，隨著雞舍氨氣濃度升高，肉雞氣管組織中緊密連接蛋白1(claudin1)和黏蛋白2(MUC2)的mRNA表達量皆顯著降低，氣管組織細胞半胱氨酸蛋白酶3(caspase-3)的mRNA表達量顯著升高，表明氨氣應激破壞了肉雞氣管組織的黏膜屏障作用，誘導肉雞氣管組織細胞發(fā)生調(diào)亡。動物長時間處于氨氣刺激下，氣管和肺部組織會發(fā)生病變甚至壞死，嚴重時造成細支氣管的上皮層堵塞、水腫、肺不張、出血和肺泡氣腫，導致呼吸機能紊亂[38]。張西雷等[39]研究報道，0.77 g/m3氨氣導致肉雞氣管上皮細胞脫落壞死和出血，肺臟明顯出血和瘀血。熊嫣等[40]研究報道，氨氣刺激導致肉雞氣管發(fā)生氧化應激損傷和組織病理損傷，導致氣管免疫應答和肌肉收縮過程的紊亂，提高黏蛋白分泌量，引起呼吸道阻塞。以上研究表明，氨氣嚴重危害肉雞健康，降低舍內(nèi)氨氣濃度，改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量，勢在必行。

2.3.2 硫化氫

微生物在厭氧環(huán)境中，還原硫酸鹽和分解畜禽糞便中含硫有機質(zhì)產(chǎn)生大量無色的、具有強烈臭雞蛋氣味的腐蝕性有毒氣體硫化氫。硫化氫能

夠強烈刺激動物黏膜，引起眼結(jié)膜炎、鼻炎、氣管炎等炎癥，甚至肺水腫等[41]。硫化氫與黏液中的鈉離子結(jié)合生成硫化鈉，對動物黏膜產(chǎn)生刺激作用，硫化氫進入呼吸道，會刺激鼻腔，引起鼻炎，還會損傷氣管；硫化氫進入肺部造成氣管炎，肺部水腫；經(jīng)常吸入低濃度的硫化氫，會導致植物性神經(jīng)紊亂；硫化氫進入血液，會阻礙機體對氧氣運輸，使動物機體缺氧，家畜的體質(zhì)變?nèi)?，免疫力下降[42-43]。孟慶平[44]研究報道，硫化氫能夠降低肉雞采食量和日增重，導致肉雞氣管黏膜黏液分泌增加，增加纖毛受損率及肺泡的破裂，降低免疫力和肉品質(zhì)。

2.3.3 臭氣

畜禽場臭氣是指對動物和人體有害并使人的嗅覺產(chǎn)生厭惡感的氣體物質(zhì)，主要包括揮發(fā)性脂肪酸、吲哚類和酚類、氨和揮發(fā)性胺類及揮發(fā)性含硫化合物、糞臭素等。畜禽的集約化養(yǎng)殖模式，飼養(yǎng)密度較高，通風不良，糞便不能及時清理及微生物分解作用，造成惡臭氣味過濃。這些惡臭物質(zhì)多數(shù)是易溶于水的氣體，容易吸附在人及動物的呼吸系統(tǒng)黏膜上，能夠降低動物的免疫功能，導致呼吸系統(tǒng)疾病等[45]。

2.3.4 二氧化碳等

二氧化碳主要來源于舍內(nèi)肉雞的呼吸作用，糞便和墊料中的微生物分解也可產(chǎn)生部分二氧化碳。雞舍內(nèi)二氧化碳本身并沒有毒性，但是二氧化碳濃度過高會導致舍內(nèi)氧氣濃度過低，雞群長期氧氣不足容易導致慢性中毒，降低免疫功能和采食量[46]。二氧化碳的釋放量主要取決于舍內(nèi)肉雞數(shù)量，濃度偏高，表明雞舍內(nèi)換氣不良，空氣質(zhì)量差，含氧量下降，會影響雞群機體的代謝。二氧化碳的濃度表明了畜舍通風狀況和空氣的污濁程度，當二氧化碳濃度增加時，其他有害氣體濃度也增高，因此，二氧化碳濃度通常被作為監(jiān)測空氣污染程度的可靠指標[47]。此外，在密閉式舍內(nèi)，冬季使用煤炭取暖，煤炭燃燒不完全，可能產(chǎn)生大量一氧化碳，對神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)具有毒害作用。一氧化碳進入肉雞體內(nèi)與血液中血紅蛋白結(jié)合可使血液的帶氧功能受阻，引起機體急性缺氧，導致神經(jīng)系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等功能紊亂甚至死亡[48]。

3 改善畜禽舍空氣質(zhì)量的措施

3.1 加強舍內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測和環(huán)境管理

只有了解舍內(nèi)空氣狀況，才能及時地進行合理調(diào)控?，F(xiàn)代化的畜禽舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)將多種環(huán)境指標傳感器結(jié)合在一起，實行舍內(nèi)環(huán)境多點連續(xù)監(jiān)測，能夠?qū)崟r監(jiān)測二氧化碳、氨氣和硫化氫等多種空氣質(zhì)量指標，對于及時改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量意義重大。王歡等[49]設(shè)計了基于無線傳輸?shù)碾u舍環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測二氧化碳、氨氣等指標，為雞舍管理人員提供科學的管理依據(jù)，提高了管理效率。朱鳳舞等[50]基于ZigBee和GPRS技術(shù)開發(fā)了一套雞舍有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測二氧化碳、氨氣和硫化氫三大有害氣體，操作方便、快捷、準確。通過空氣質(zhì)量監(jiān)測，及時地了解到舍內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，當空氣質(zhì)量下降時，要加強管理來改善空氣質(zhì)量。通風換氣能減少雞舍中的有害氣體、粉塵顆粒和細菌、病毒等微生物，是改善空氣質(zhì)量最直接有效的方式，在通風的同時也要兼顧舍內(nèi)溫度。及時清除舍內(nèi)排泄物，避免糞便長期堆積發(fā)酵，從而減少氨氣和硫化氫等有害氣體的排放。畜禽舍合理消毒，能夠減少空氣中微生物的數(shù)量以及粉塵濃度，從而改善空氣質(zhì)量。王靜等[51]研究表明，帶雞消毒可以顯著降低雞舍內(nèi)空氣中細菌濃度，消毒后1 h雞舍內(nèi)空氣細菌濃度顯著降低。

3.2 調(diào)整飼糧結(jié)構(gòu)

飼料中營養(yǎng)物質(zhì)未被完全消化、吸收是畜禽舍有害氣體以及惡臭產(chǎn)生的主要原因。合理調(diào)整飼糧的結(jié)構(gòu)，提高畜禽飼料的養(yǎng)分利用率，可以減少畜禽舍內(nèi)氨氣、硫化氫的產(chǎn)生，從而改善空氣質(zhì)量。Ferket等[52]研究表明，采用理想蛋白質(zhì)模式，利用合成氨基酸添加劑平衡飼糧氨基酸，能夠提高蛋白質(zhì)的利用率，從而減少排泄物中氨氣和硫化氫的產(chǎn)生。Ferguson等[53]發(fā)現(xiàn)，降低飼料中粗蛋白質(zhì)含量可使雞舍氨氣濃度降低31%。Roberts等[54]研究報道，飼喂蛋雞高纖維飼糧能夠降低排泄物中氨氣的逸出。以上研究表明，通過調(diào)整飼糧結(jié)構(gòu)能夠有效地改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量。

3.3 使用飼料添加劑

常用的飼料添加劑主要有益生菌、益生元及復合微生態(tài)制劑，植物提取物，中草藥添加劑，酶制劑及酸化劑等。益生菌、益生元及復合微生態(tài)制劑能夠提高飼料轉(zhuǎn)化率、改善腸道微生物結(jié)構(gòu)，從而可以減少氨氣等有害氣體的排放。Hossain等[55]研究報道，飼糧中添加0.1%的復合益生菌(含枯草芽孢桿菌、丁酸梭菌、嗜酸乳酸桿菌)可顯著減少氨氣的排放量。王曉霞等[56]研究表明，飼料中添加0.3%的果寡糖和0.1%的枯草芽孢桿菌可以顯著減少氨氣、硫化氫的排放。仝永娟等[57]研究報道，舍內(nèi)噴灑復合芽孢桿菌菌液能夠顯著降低肉雞舍內(nèi)空氣中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的數(shù)量。欒素軍等[58]研究報道，噴霧制劑能顯著降低雞舍空氣及排泄物的總需氧菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌數(shù)量，凈化雞舍微生物環(huán)境。利用植物提取物降低畜禽舍內(nèi)的有害氣體濃度成為目前研究的熱點，植物提取物不僅能夠抑制脲酶的活性，而且能夠阻斷微生物合成脲酶的途徑，使脲酶的分泌量減少，從而抑制排泄物中尿素分解產(chǎn)生氨氣。喻洋等[59]研究表明，樟科植物提取物、絲蘭屬植物提取物等能夠降低畜禽排泄物中氨氣和硫化氫等有害氣體的排放。Li等[60]研究報道，飼糧中添加植物殺菌素可顯著降低氨氣的排放量，隨植物殺菌素濃度增高，氨氣的排放量呈顯著線性下降。Bostami等[61]研究報道，飼糧中添加0.5%的石榴發(fā)酵副產(chǎn)品可顯著降低舍內(nèi)氨氣、硫化氫濃度。酶制劑如蛋白酶、植酸酶等可以補充動物內(nèi)源酶，降低飼料中抗營養(yǎng)因子含量，促進動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，從而降低糞便中含氮、含硫等等營養(yǎng)物質(zhì)的含量。張莉平[62]在肉雞飼糧中添加不同水平的酶制劑，顯著降低了空氣中微生物的數(shù)量和氨氣的濃度。酸化劑能夠降低肉雞消化道的pH，為消化道內(nèi)酶和微生物提供適宜的環(huán)境，促進胃蛋白酶的合成，提高蛋白質(zhì)的消化率，減少腸道和排泄物的惡臭發(fā)生[63]。此外，許多礦物質(zhì)等比表面積大、孔容大，對氨氣、硫化氫、二氧化碳及水分有很強的吸附力，從而可改善畜禽舍空氣質(zhì)量。目前許多礦物質(zhì)被用于改善畜禽舍空氣環(huán)境，如沸石、膨潤土、凹凸棒石、蒙脫石等，它們能夠吸附氨氣、硫化氫、二氧化碳、水分子等，可起到抑制有害氣體產(chǎn)生和揮發(fā)的作用。

3.4 利用空氣電凈化技術(shù)

空間電場的高壓電極對空氣放電產(chǎn)生的高能帶電粒子和微量臭氧能對有害氣體進行氧化與分解，而空間電場和高能帶電粒子又能抑制有害氣體的產(chǎn)生；建立空間電場的高壓電極對空氣放電產(chǎn)生的高能帶電粒子和微量臭氧能對附著在粉塵粒子、飛沫上的病原微生物有效地殺死或滅活[64]。Ritz等[65]研究報道，利用空間靜電系統(tǒng)(electrostatic space charge system，ESCS)能夠顯著降低雞舍內(nèi)粉塵和氨氣濃度。楊立強等[66]研究報道，高能光電除臭設(shè)備和光電除臭儀均能夠顯著降低雞舍氨氣濃度、微粒數(shù)量和微生物濃度，改善雞舍空氣質(zhì)量?？諝庳撾x子帶有負電荷，易與空氣中帶正電荷的污染物吸引、碰撞、結(jié)合、并形成比較大的分子而沉降，具有殺菌、降塵、凈化空氣的功效。焦洪超等[67]通過在舍內(nèi)加裝人工負離子發(fā)生裝置，使得雞舍內(nèi)需氧菌總數(shù)和粉塵濃度顯著降低，表明人工負離子能夠改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量，促進畜禽健康生長。以上研究表明，電凈化技術(shù)已成為禽舍空氣凈化的有效措施，值得進一步研究和推廣。

4 小 結(jié)

肉雞場的空氣質(zhì)量不僅影響肉雞防疫、健康和產(chǎn)品質(zhì)量，還與人的健康息息相關(guān)。加強研究肉雞舍空氣質(zhì)量與健康的關(guān)系，改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量，對于促進肉雞產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有著重要意義。要進一步結(jié)合高通量測序技術(shù)以及蛋白質(zhì)組學、轉(zhuǎn)錄組學和代謝組等先進技術(shù)深入探究舍內(nèi)空氣中微生物、粉塵、有害氣體等對畜禽的危害及作用機制，同時運用薈萃分析方法，整合分析微生物、粉塵、有害氣體等的作用，為建立肉雞舍空氣質(zhì)量評價模型及評價標準提供參考。

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