LED光譜——肉雞生長關(guān)系模型及機制.pdf

1、精細化管理是畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢。目前精準畜牧業(yè)的研究多數(shù)集中在養(yǎng)殖信息實時感知技術(shù)、精細養(yǎng)殖共享平臺構(gòu)建，而精準環(huán)境參數(shù)與動物生長藕合模型的基礎(chǔ)研究較少，其中光照模型的研究尤其匱乏。由于缺乏合理的決策模型，導致獲取的“農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)”無法有效的支持生產(chǎn)決策。因此，精準環(huán)境參數(shù)下動物生長模型是實現(xiàn)畜牧業(yè)精細化管理的先決條件之一。家禽視網(wǎng)膜視錐細胞以“超齊構(gòu)體”的結(jié)構(gòu)相互嵌合，使其擁有高度發(fā)達的視覺系統(tǒng)。而發(fā)光二極管(Light-emitti

2、ng-di ode，LED)作為新一代照明光源的翹楚，憑借其精準可控的特點為探索光信息-家禽生長模型提供了良好的載體。本研究依托家禽優(yōu)越的視覺機能和LED的精準可控性，構(gòu)建LED光信息-肉雞生長關(guān)系模型，揭示LED光譜對肉雞生長發(fā)育的多尺度作用機理，為精準畜牧業(yè)生產(chǎn)決策模型的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。本研究的主要內(nèi)容及研究結(jié)論如下:
　　(1)基于元分析數(shù)據(jù)融合的LED光譜-肉雞生長關(guān)系模型
　　為克服單次獨立試驗質(zhì)量和標準很難絕對統(tǒng)一

3、的缺點，本研究利用一種高效數(shù)據(jù)合并模型(元分析，Meta-analysis)，對已出版的LED光譜-肉雞生長相關(guān)主題文獻的數(shù)據(jù)進行融合匯總，并提出新假說。通過對照組光源種類、肉雞品系、肉雞性別模式、光照度水平、光周期、育成期環(huán)境溫度水平、育成期日糧營養(yǎng)的亞組分析，表明單色LED光譜對肉雞體重(BW)的提升作用，與以上因素正常水平值無耦合關(guān)聯(lián)(P＞0.05)。單色LED光譜對肉雞的主要生產(chǎn)性能產(chǎn)生顯著影響(P＜0.05)。其中，藍光LED

4、對肉雞BW和飼料效率(FCR)的改善作用最為明顯(10.66％，95％ CI8.79 to12.53;-4.47％，95％ CI-5.46 to-3.48; P＜0.001)，紅光LED對BW和FCR無影響。單色LED光譜對國際流行商品肉雞的生產(chǎn)性能提升程度大于地方品種商品肉雞。Meta回歸分析表明，短波長光譜成分利于肉雞生長發(fā)育，而長波長光譜無明顯改善作用，波長每增加100 nm，BW隨之降低4.9％?；诖?，提出新假說，合理的藍光-

5、綠光-黃光比例，可能會進一步提升肉雞生長發(fā)育。
　　(2)基于實測分析的典型單色LED光譜-肉雞生長關(guān)系
　　以中國特色肉雞品種“三黃雞”（半速生）為研究對象，對元分析數(shù)據(jù)融合結(jié)論做交叉驗證分析，并探索速生和半速生肉雞光譜響應的差異性。短波長LED光譜（藍、綠光）促進半速生肉雞生長，而長波長LED光譜對半速生肉雞生長無促進作用，LED光譜波長值與半速生肉雞BW呈線性負相關(guān)（30d: BW=-0.154×wavelength+

6、460.1，R2=0.8755），結(jié)果與Meta分析一致。然而，速生肉雞和半速生肉雞對LED光譜的反應存在一定差異性，半速生肉雞在生長后期（＞60日齡），紅光LED飼養(yǎng)下的肉雞出現(xiàn)補償性生長，生長優(yōu)勢逐漸凸顯，回歸分析表明LED波長值與半速生肉雞生長后期體重有正相關(guān)性關(guān)系(72d: BW=0.164×wavelength+1081.2，R2=0.9251)。
　　(3)藍×綠LED光譜-肉雞生長關(guān)系
　　基于元分析融合結(jié)果，

7、構(gòu)建肉雞生長優(yōu)勢光譜的LED組合光譜，探討肉雞生長優(yōu)勢光譜之間是否存在協(xié)同作用或拮抗作用，對元分析數(shù)據(jù)融合結(jié)果提出的新假說進行驗證。肉雞生長優(yōu)勢光譜之間同時存在協(xié)同作用和拮抗作用，光譜成分比例決定了起主導作用的是協(xié)同作用或是拮抗作用。與純色光譜相比，綠×藍LED組合光譜中藍光成分高于50％時，肉雞生長優(yōu)勢光譜起促生長協(xié)同作用;綠×藍LED組合光譜中藍光成分低于50％時，肉雞生長優(yōu)勢光譜起促生長拮抗作用。
　　(4)白×黃LED光譜

8、-肉雞生長關(guān)系
　　為避免肉雞生長優(yōu)勢光譜的負面效應，以人眼柔和型光譜—黃色LED光譜為基礎(chǔ)，構(gòu)建高光效白×黃LED組合光譜，并探討了組合光譜的劑量學效應。白×黃LED組合光譜成分中黃光成分比例對肉雞體重、料肉比、骨骼發(fā)育、可食內(nèi)臟重以及體表溫度有顯著性影響(P＜0.05)。白×黃LED組合光譜中黃光成分比例的連續(xù)變化，可引起肉雞生長發(fā)育指標的連續(xù)性交化，呈“正-負”效應。白×黃LED組合光譜中黃光成分比例越高，對肉雞體重、腹部脂

9、肪重、脛骨長度、龍骨長度以及體表溫度的正面效應越大;白×黃LED組合光譜中黃光成分比例越低，相應的負面效應越大。
　　(5) LED光譜-肉雞生長的生理學機制
　　通過多尺度生理學指標監(jiān)測，結(jié)合主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)和Pearson相關(guān)性模型構(gòu)建光信息的生理學機制。4個單色光譜處理組的9個生理學指標（144個原始指標）的PCA分析結(jié)果顯示各處理組聚類趨勢明顯。光信息可通

10、過改變甘油三酯代謝、Ca營養(yǎng)吸收以及甲狀腺激素分泌，從而顯著增加腹脂沉積、增強關(guān)鍵骨骼發(fā)育、改變內(nèi)分泌狀態(tài)，最終影響雞只體重重。
　　(6) LED光譜-肉雞生長的攝入-排泄學機制
　　從攝入-排泄平衡的角度探討了LED光信息對飲食飲水的攝入特性以及排泄特性及影響肉雞生長發(fā)育的機理。典型光譜對雞只的攝食量、日糧代謝能以及粗蛋白的攝入無顯著影響(P＜0.05);典型光譜下雞只的飲水量差異顯著(P＜0.05)。對排泄特性的研究表

11、明，典型光譜對雞只糞便量產(chǎn)生顯著影響(P＜0.05);Pearson分析顯示，雞只糞便產(chǎn)量與攝食量存在線性正相關(guān)性(R2=0.841;P＜0.01);飲水量與糞便含水率顯著正相關(guān)(R2=0.5257; P＜0.01);糞便揮發(fā)性固體含量與含水率正相關(guān)(R2=0.428;P＜0.01)。因此，典型單色LED光譜引起雞只的攝入-排泄向肉雞生長方向偏移，導致雞只的生長速率和飼料利用率的差異，影響機體生長發(fā)育。
　　(7) LED光譜-肉

12、雞生長的行為學機制
　　從行為學角度探討了LED光信息對肉雞行為特性和行為節(jié)律的影響及其與肉雞生長發(fā)育的內(nèi)在適應性聯(lián)系。行為監(jiān)測結(jié)果表明，綠光和藍光LED下飲食行為占比高達34.0％(14d)、32.3％(28d)、31.5％(42d)和36.2％(14d)、38.7％(28d)、40.5％(42d)，而紅光LED下行走行為占比高達45.1％(14d)、53.6％(28d)和30.9％(42d)，紅光下站立行為占比高達32.2％(

13、14d)、56％(28d)和50％(42d)。節(jié)律監(jiān)測結(jié)果提示，紅光LED下雞只集中出現(xiàn)在Afternoon、Evening和Night時段(24.1％-41.4％);且紅光LED下高頻率的出現(xiàn)行為，多數(shù)以行走、站立等“非生長性”能耗行為的表達，飲食行為的時間集中性高。而藍光LED下雞只在4個時段內(nèi)出現(xiàn)頻率和飲食頻率十分均勻(21.7％-25.2％;14.1-35.2％)，且在Night時段內(nèi)雞只仍保持較高水平的飲食行為(14.1％)。