孫永波 王 亞 薩仁娜 張宏福

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

隨著畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖生產(chǎn)的發(fā)展，環(huán)境對(duì)畜禽健康的影響愈發(fā)突出。養(yǎng)重于防，防重于治，雞場(chǎng)要想獲得好的經(jīng)濟(jì)效益，必須加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的控制。其中，舍內(nèi)的空氣質(zhì)量是肉雞健康生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。長(zhǎng)期生長(zhǎng)在低質(zhì)量空氣環(huán)境中，導(dǎo)致肉雞氣管炎、肉雞呼吸道綜合征等呼吸道疾病多發(fā)，間接降低機(jī)體的生長(zhǎng)性能和免疫功能。雞舍內(nèi)的有害氣體主要有氨氣、硫化氫和二氧化碳等，目前有關(guān)氨氣和硫化氫對(duì)肉雞影響的研究報(bào)道[1-5]較多，而二氧化碳方面的研究報(bào)道較少。近年來，煤炭等燃料價(jià)格不斷上漲，養(yǎng)殖戶通過降低通風(fēng)量來維持舍內(nèi)溫度，尤其是在冬季，導(dǎo)致雞舍內(nèi)二氧化碳的濃度增加。大氣中二氧化碳的濃度相對(duì)比較穩(wěn)定，約占0.03%，但是由于人類活動(dòng)的影響，大氣中二氧化碳濃度正逐步上升，全球大氣中的二氧化碳平均濃度在2015年首次達(dá)到400 mg/kg，創(chuàng)下新紀(jì)錄；城市地區(qū)戶外的二氧化碳濃度為375～450 mg/kg，估計(jì)到21世紀(jì)末將達(dá)到700 mg/kg[6]。肉雞生長(zhǎng)速度快，新陳代謝旺盛，需氧量大，排出的二氧化碳也多。冬季雞舍內(nèi)通風(fēng)量小，并且許多雞舍采用煤炭取暖，大大提高了舍內(nèi)二氧化碳的濃度。Burns等[7]研究報(bào)道，在肉雞養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中，隨著日齡的增加，二氧化碳排放量直線上升。張曉迪等[8]研究報(bào)道，1～42日齡，肉雞二氧化碳的排放量隨日齡增加先逐漸升高，之后維持在穩(wěn)定狀態(tài)。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(huì)導(dǎo)致舍內(nèi)氧氣濃度過低，雞群長(zhǎng)期氧氣不足容易導(dǎo)致慢性中毒，降低免疫功能和采食量，進(jìn)而降低養(yǎng)殖效益[9]。許多養(yǎng)殖戶對(duì)雞舍里面二氧化碳濃度應(yīng)該控制在什么樣的合理范圍，是否應(yīng)該重點(diǎn)考慮仍充滿困惑。因此，深入了解二氧化碳對(duì)肉雞生長(zhǎng)和健康的影響，對(duì)于畜牧業(yè)的健康發(fā)展意義重大。本文通過簡(jiǎn)要綜述舍內(nèi)二氧化碳的來源、危害以及控制措施，為舍內(nèi)空氣質(zhì)量提供預(yù)警參數(shù)，同時(shí)也為深入研究二氧化碳影響肉雞健康的機(jī)理和合理調(diào)控舍內(nèi)二氧化碳濃度提供理論支持。

1 二氧化碳概述

二氧化碳無色、無臭、無毒，但濃度過高會(huì)讓人感覺不適，甚至造成傷害。二氧化碳的濃度表明了畜舍通風(fēng)狀況和空氣的污濁程度，當(dāng)二氧化碳濃度增加時(shí)，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(cè)空氣污染程度的可靠指標(biāo)[10]。肉雞舍內(nèi)二氧化碳主要來源于舍內(nèi)肉雞的呼吸作用以及碳水化合物有氧分解，受肉雞體重影響。此外，雞舍內(nèi)糞便和墊料中的微生物分解也能夠產(chǎn)生部分二氧化碳，占4%～7%[11]。隨著肉雞的生長(zhǎng)，呼吸作用加強(qiáng)，舍內(nèi)二氧化碳濃度升高[12]。國(guó)家頒布的《室內(nèi)空氣質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883—2002)中明確指出，室內(nèi)二氧化碳濃度的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)不高于0.10%，即不超過1 000 mg/kg。美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生師協(xié)會(huì)(American Conference of Government Industrial Hygienists，ACGIH)建議二氧化碳濃度的職業(yè)接觸限值是5 000 mg/kg。王陽等[13]研究報(bào)道，傳送帶清糞蛋雞舍內(nèi)二氧化碳濃度參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)建議可取5 000 mg/m3。我國(guó)畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 388—1999)規(guī)定雞舍內(nèi)二氧化碳濃度上限為1 500 mg/m3(約765 mg/kg)?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中二氧化碳濃度已明顯偏低，舍內(nèi)二氧化碳濃度參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待重新制訂。

2 舍內(nèi)二氧化碳濃度的監(jiān)測(cè)

目前有關(guān)二氧化碳與肉雞的研究報(bào)道主要集中于舍內(nèi)二氧化碳濃度和排放量的監(jiān)測(cè)。李麗華等[14]設(shè)計(jì)了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的雞舍二氧化碳實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)﹄u舍內(nèi)不同點(diǎn)的二氧化碳進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而及時(shí)了解和控制舍內(nèi)空氣質(zhì)量。申李琰等[15]研究報(bào)道，層疊式立體籠養(yǎng)肉雞舍上、中、下3層之間二氧化碳濃度差異不顯著，3～6周齡舍內(nèi)二氧化碳濃度在4 000～6 000 mg/m3。申李琰等[16]還通過比較層疊式立體籠養(yǎng)肉雞舍秋冬季節(jié)舍內(nèi)二氧化碳濃度發(fā)現(xiàn)，冬季舍內(nèi)二氧化碳濃度顯著高于秋季，秋季二氧化碳濃度在2 725～3 477 mg/m3，而冬季達(dá)到3 633～5 681 mg/m3。張建麗等[17]對(duì)單棟飼養(yǎng)量為32 400只的商業(yè)性白羽肉雞舍研究顯示，肉雞3周齡后舍內(nèi)二氧化碳濃度在2 777～7 790 mg/m3，超過推薦限值，需加強(qiáng)通風(fēng)換氣來改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量。王妮等[18]研究報(bào)道，商品肉雞舍內(nèi)二氧化碳平均濃度為3 673 mg/m3，為舍外濃度的8.29倍；最高濃度為4 680 mg/m3，為舍外濃度的10.56倍。胡曉苗等[19]選取3種不同類型的肉雞舍，檢測(cè)冬季肉雞舍的主要環(huán)境指標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)，封閉式肉雞舍二氧化碳濃度高達(dá)3 700 mg/L，封閉式有窗肉雞舍二氧化碳濃度達(dá)到3 712 mg/L，半開放式肉雞舍二氧化碳濃度相對(duì)較低但也達(dá)到2 740 mg/L，雞舍內(nèi)二氧化碳濃度嚴(yán)重超標(biāo)。周忠凱等[20]研究報(bào)道，36～42日齡的籠養(yǎng)肉雞二氧化碳的平均排放因子為(154.4±45.7) g/(d·只)，夏季由于通風(fēng)換氣量最大，籠養(yǎng)肉雞舍內(nèi)二氧化碳濃度最低，平均為(1 522±97) mg/m3，變化范圍較小，冬季由于通風(fēng)換氣量最小，其濃度最高，平均濃度為(3 818±329) mg/m3。從以上研究報(bào)道可以看出，雞舍內(nèi)二氧化碳濃度普遍高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，過高濃度的二氧化碳是否危害肉雞的健康以及產(chǎn)生危害濃度的閾值有待進(jìn)一步研究。

3 二氧化碳的影響

3.1 二氧化碳的危害

二氧化碳本身無毒，但是高濃度二氧化碳導(dǎo)致空氣中氧氣(O2)含量降低，造成缺氧，導(dǎo)致腦內(nèi)ATP迅速耗竭，中樞神經(jīng)系統(tǒng)失去能量供應(yīng)，鈉泵運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，鈉離子(Na+)、氫離子(H+)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使膜內(nèi)滲透壓升高，形成腦水腫[21]。過量的二氧化碳還會(huì)危害肺臟和心血管系統(tǒng)[22]。有關(guān)二氧化碳危害的研究多集中在醫(yī)學(xué)方面，且試驗(yàn)濃度過高，達(dá)到5%～6%甚至是致死劑量。房春燕等[23]研究報(bào)道，低氧氣高二氧化碳在早期能使小鼠血腦屏障的通透性升高，血腦屏障超微結(jié)構(gòu)有明顯改變。汪建新等[24]研究報(bào)道，高濃度二氧化碳?xì)怏w對(duì)大鼠右心室和肺組織具有顯著的毒性損傷作用，肺和右心室超氧化物歧化酶活性顯著降低，而脂質(zhì)過氧化物含量卻明顯增高，表明抗氧化能力降低，氧化損傷增強(qiáng)。低氧氣高二氧化碳能誘導(dǎo)小鼠皮層、海馬神經(jīng)元凋亡，這種作用隨著暴露于低氧氣高二氧化碳時(shí)間延長(zhǎng)而趨明顯[25]。研究報(bào)道，慢性低氧高二氧化碳可導(dǎo)致小鼠大腦線粒體功能明顯異常，降低腦組織ATP、一磷酸腺苷(AMP)濃度以及超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量，導(dǎo)致小鼠的肌纖維萎縮和線粒體損害，伴有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)[26-27]。二氧化碳中毒患者肌酸激酶活性顯著升高，約為正常參考值的20倍，谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)活性為正常值的2～4倍，表明二氧化碳中毒導(dǎo)致心肌和肝臟嚴(yán)重受損[28]。此外，有研究表明，教室內(nèi)二氧化碳濃度通常都超過1 000 mg/kg，有時(shí)甚至超過3 000 mg/kg，如此高的二氧化碳濃度雖然不會(huì)對(duì)健康構(gòu)成危險(xiǎn)，但是卻會(huì)影響到人們的思維和決策能力，當(dāng)二氧化碳濃度超過1 000 mg/kg時(shí)，參試者在9項(xiàng)測(cè)試中，6項(xiàng)成績(jī)明顯下降[29]。Vehvil?inen等[30]研究報(bào)道，高濃度的二氧化碳影響人體生理指標(biāo)，經(jīng)皮二氧化碳濃度升高，心率異常變化以及外周血循環(huán)增加。以上研究表明，高濃度的二氧化碳嚴(yán)重危害小鼠等的腦組織、肺臟和心血管系統(tǒng)等，但是高濃度的二氧化碳是否對(duì)肉雞也會(huì)產(chǎn)生如此危害有待進(jìn)一步深入研究。

在畜牧生產(chǎn)中，有關(guān)二氧化碳對(duì)動(dòng)物健康影響的研究報(bào)道相對(duì)較少，大多數(shù)年代久遠(yuǎn)并且研究不深入。研究表明，大氣中二氧化碳濃度上升能夠?qū)е录?xì)胞氧化，從而造成脫氧核糖核酸的病變和基因突變頻率的上升[31]。Purswell等[32]研究報(bào)道，濃度為2 500～6 500 mg/kg的二氧化碳對(duì)28～49日齡肉雞的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率均沒有顯著影響。Reece等[33]研究報(bào)道，濃度為3 000～6 000 mg/kg的二氧化碳對(duì)1～28日齡肉雞的生長(zhǎng)性能沒有顯著影響，但是當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到12 000 mg/kg時(shí)，會(huì)降低肉雞的體重，但對(duì)飼料轉(zhuǎn)化率無顯著影響。Olanrewaju等[34]研究報(bào)道，3 000～9 000 mg/kg濃度的二氧化碳對(duì)1～14日齡肉雞的生長(zhǎng)性能和二氧化碳分壓、氧分壓、血液pH、血紅蛋白和血液離子[Na+、鉀離子(K+)、鈣離子(Ca2+)和氯離子(Cl-)]等血液參數(shù)均沒有顯著影響，但是能提高后期肉雞的死亡率。Mcgovern等[35]研究報(bào)道，肉雞暴露在濃度為6 000 mg/kg二氧化碳環(huán)境中5周，不會(huì)提高腹水綜合征的發(fā)病率。戴榮國(guó)等[36]研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度低于12 μg/L對(duì)肉雞的生長(zhǎng)性能無顯著影響，而當(dāng)雞舍內(nèi)二氧化碳濃度高于12 μg/L時(shí)，導(dǎo)致肉雞慢性呼吸性酸中毒，肺泡內(nèi)充滿大量蛋白漿液，有炎性細(xì)胞和脫落的上皮細(xì)胞，靜脈血管嚴(yán)重瘀血，而且試驗(yàn)雞的平均日增重和飼料利用率都不同程度地降低，這表明舍內(nèi)二氧化碳濃度低于12 μg/L對(duì)肉雞健康無明顯影響，但高于12 μg/L不利于肉雞的健康生長(zhǎng)。戴榮國(guó)等[37]還研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的二氧化碳(0.03%～0.15%)對(duì)肉雞的屠宰性能無顯著影響。陳春林等[38]研究報(bào)道，濃度為3 000～15 000 mg/m3的二氧化碳對(duì)肉雞血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)含量均沒有顯著影響，但是當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到12 000 mg/m3時(shí)，肉雞血液中紅細(xì)胞數(shù)量顯著降低，而血紅蛋白及白細(xì)胞數(shù)量顯著增加，說明試驗(yàn)雞正處于一種應(yīng)激狀態(tài)，不利于肉雞的健康生長(zhǎng)。Helbacka等[39]研究報(bào)道，濃度為5%的二氧化碳顯著降低蛋雞血液pH和蛋殼厚度。盧元鵬等[40]研究表明，二氧化碳濃度增高時(shí)產(chǎn)蛋率和蛋重有小幅度降低，但是在雞群適應(yīng)后則沒有明顯的影響。

3.2 二氧化碳的應(yīng)用

Gerritzen等[41]研究表明，二氧化碳是調(diào)節(jié)呼吸最重要的生理性體液因素，動(dòng)脈血中一定水平的二氧化碳分壓是維持呼吸和呼吸中樞興奮不可缺少的條件。雞胚胎在發(fā)育的某些關(guān)鍵期好像需要二氧化碳來提高生長(zhǎng)、早期出雛和改善孵化率，二氧化碳能促進(jìn)某些胚胎器官的發(fā)育和功能[42]。長(zhǎng)期以來，人們認(rèn)為較高濃度的二氧化碳不利于胚胎孵化，但是近年來的研究報(bào)道顯示，在種蛋孵化的某些階段高碳酸血(即二氧化碳濃度較高)對(duì)胚胎的發(fā)育可能是有利的。Smit等[43]觀察到，肉雞種蛋在0.7%二氧化碳孵化條件下，胚胎生長(zhǎng)加快。Buys等[44]研究報(bào)道，孵化后半期高二氧化碳能增加胚胎的重量，降低腹水癥的發(fā)生，導(dǎo)致提前出雛和增加雞出雛重。

極高濃度的二氧化碳常用來致暈肉雞，提高肉雞的屠宰福利。當(dāng)吸入大量的二氧化碳后，可導(dǎo)致肉雞呼吸和代謝性酸中毒，降低腦脊液(CSF)和神經(jīng)元的pH，從而發(fā)揮其對(duì)神經(jīng)元的抑制和麻醉作用[45]。Xu等[46]研究報(bào)道，肉雞屠宰前不同濃度的二氧化碳擊暈影響肉雞的肉品質(zhì)，但是血漿皮質(zhì)酮、葡萄糖含量及肉的pH和肉色等不受二氧化碳濃度的影響。

4 降低舍內(nèi)二氧化碳的措施

4.1 加強(qiáng)舍內(nèi)二氧化碳濃度監(jiān)測(cè)和日常管理

現(xiàn)代化的雞舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合多種環(huán)境指標(biāo)傳感器，進(jìn)行雞舍內(nèi)環(huán)境多點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)舍內(nèi)多種環(huán)境指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析處理和超閾值自動(dòng)報(bào)警，為雞舍管理提供科學(xué)的方法[47]。王歡等[48]設(shè)計(jì)了基于無線傳輸?shù)碾u舍環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)二氧化碳、氨氣等指標(biāo)，為雞舍管理人員提供科學(xué)的管理依據(jù)，提高了管理效率。朱鳳舞等[49]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(shí)監(jiān)測(cè)二氧化碳、氨氣和硫化氫三大有害氣體，操作方便、快捷、準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)雞舍二氧化碳的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程、準(zhǔn)確測(cè)量。

監(jiān)測(cè)只是了解舍內(nèi)二氧化碳的濃度，當(dāng)舍內(nèi)二氧化碳濃度較高，空氣質(zhì)量下降時(shí)，還要加強(qiáng)管理來改善空氣質(zhì)量。通風(fēng)換氣能減少雞舍中的二氧化碳濃度，是改善空氣質(zhì)量最直接有效的方式，但是在通風(fēng)的同時(shí)也要兼顧舍內(nèi)溫度。適當(dāng)增加墊料厚度能夠降低雞舍二氧化碳濃度。邵丹等[50]研究報(bào)道，12 cm墊料組70日齡雞舍中二氧化碳濃度顯著低于4 cm墊料組。適當(dāng)降低飼養(yǎng)密度也可以降低肉雞舍中二氧化碳濃度，改善空氣質(zhì)量。童海兵等[51]研究報(bào)道，高密度組42日齡肉雞雞舍內(nèi)二氧化碳濃度顯著高于中密度組和低密度組。

4.2 飼料添加劑和消毒劑

研究表明，飼料添加劑或消毒劑能夠有效降低舍內(nèi)氨氣濃度，但有關(guān)二氧化碳濃度的研究報(bào)道較少。胡立國(guó)等[52]研究報(bào)道，飼糧中添加中草藥微生態(tài)制劑能降低牛舍的二氧化碳等有害氣體濃度，改善飼養(yǎng)環(huán)境，并且使用時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好。劉偉等[53]研究發(fā)現(xiàn)，噴灑生物活菌除臭劑能夠使雞舍內(nèi)二氧化碳濃度有效降低31.94%。陳靜等[54]研究報(bào)道，雞舍內(nèi)噴灑化學(xué)消毒劑聚維酮碘可降低二氧化碳濃度。由此可見，某些添加劑或消毒劑也能有效降低舍內(nèi)二氧化碳濃度。目前，降低禽舍內(nèi)二氧化碳濃度的飼料添加劑或消毒劑相對(duì)缺乏，有待進(jìn)一步深入研究和開發(fā)。此外，許多礦物質(zhì)等比表面積大、孔容大，對(duì)氨氣、硫化氫、二氧化碳及水分有很強(qiáng)的吸附力，從而改善畜禽舍空氣質(zhì)量。龔飛飛等[55]研究報(bào)道，堿性吸收劑GY-4對(duì)牛舍中的二氧化碳具有較好的吸收作用，能夠改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量。

4.3 降低舍內(nèi)氨氣濃度

王陽等[13]通過總結(jié)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同清糞方式蛋雞舍內(nèi)氨氣、二氧化碳濃度等進(jìn)行的大量試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，舍內(nèi)二氧化碳濃度與氨氣濃度顯著相關(guān)。Kocaman等[56]通過對(duì)蛋雞舍進(jìn)行連續(xù)2個(gè)月試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，舍內(nèi)二氧化碳濃度與氨氣濃度呈顯著正相關(guān)。Ni等[57]研究也發(fā)現(xiàn)，雞舍內(nèi)氨氣、二氧化碳濃度變化趨勢(shì)一致，與通風(fēng)量呈顯著負(fù)相關(guān)，舍內(nèi)氨氣、二氧化碳濃度同升同減。因此降低舍內(nèi)氨氣濃度，同時(shí)舍內(nèi)二氧化碳濃度也會(huì)降低。可以通過補(bǔ)充必需氨基酸、降低飼糧中粗蛋白質(zhì)含量[58]以及飼糧中添加酶制劑、益生菌、植物提取物等飼料添加劑[59-61]等一系列方法降低舍內(nèi)氨氣的濃度，進(jìn)而降低二氧化碳的濃度。

5 小 結(jié)

隨著肉雞養(yǎng)殖規(guī)?；图s化的發(fā)展，環(huán)境對(duì)肉雞健康的影響越來越大。二氧化碳雖然沒有毒性，但是高濃度二氧化碳能夠?qū)е聞?dòng)物機(jī)體缺氧，而動(dòng)物長(zhǎng)期生長(zhǎng)在缺氧的舍內(nèi)環(huán)境中會(huì)發(fā)生食欲不振、生產(chǎn)能力下降、抵抗能力減弱等不良后果。本文總結(jié)分析了肉雞舍內(nèi)氨氣的來源、危害和減排措施，但是目前二氧化碳對(duì)肉雞健康影響的研究尚不完善，尤其是對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響有待深入研究。因此，深入研究雞舍內(nèi)二氧化碳的濃度變化，結(jié)合高通量測(cè)序、組學(xué)等新技術(shù)深入研究二氧化碳對(duì)肉雞健康的影響，探索降低舍內(nèi)二氧化碳含量的切實(shí)有效措施，對(duì)我國(guó)肉雞產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展意義重大。