不同光源对北京鸭生长和福利的影响

《Poultry》：The Effect of Different Lighting Sources on Pekin Duck Growth and Welfare

　　

本研究评估了四种LED光源——全光谱（FS）、白光（White）、电池供电灯笼（Lantern）和单色绿光（Green）——对北京鸭生长性能、眼部发育、恐惧反应、应激敏感性、肠道健康及骨骼参数的影响。共有432只出壳当日北京鸭雏鸭被分配至四种光照处理之一（每个处理9个重复栏），从第0天至第35天饲养。记录体重、采食量和死亡率校正的饲料转化率，并在第35天评估强直性不动、翻转反应、肢体不对称性、异嗜性粒细胞与淋巴细胞比值（H:L）、血浆皮质酮、回肠组织形态学和胫骨参数。Green和White处理组的体重（分别为3.28和3.27 kg；p = 0.002）和采食量（分别为145.2和143.3 g/d；p = 0.002）显著高于FS和Lantern处理组，而饲料转化率无显著差异（p = 0.73）。与FS和Lantern处理组相比，Green和White处理组鸭子表现出较短的强直性不动翻正潜伏期（p = 0.02）、较低的综合不对称评分（p < 0.001）、较低的血浆皮质酮（p = 0.002）、较大的回肠绒毛高度与隐窝深度比值（p = 0.002）以及较高的胫骨断裂强度（p = 0.001）。结果表明，在商业北京鸭生产中，单色绿光和标准白光LED光源相较于全光谱和灯笼式LED光源能改善生长性能和多项福利指标。

**不同光源对北京鸭生长和福利影响的论文解读**

**1. 研究背景与问题**

光照是家禽生产中的关键环境因子，影响生长、行为、生理应激反应及整体福利。尽管光周期和光强度对鸡和火鸡的影响已被广泛研究，但光频谱对北京鸭生产和福利的影响研究相对较少。禽类视觉系统具有独特性：鸭子为四色视觉，拥有四种光谱类型不同的单锥感光细胞，其视觉色素最大吸收峰约在420、452、502和570 nm。锥细胞内的彩色油滴作为截止滤光片，减少锥体间光谱重叠并增强色彩对比。鸭视网膜中央区域感光细胞和油滴密度最高，对应视敏度最高区域。此外，绿头鸭具有近全景视野，水平面覆盖360°，双眼视野约20°，可实现对整个环境的同步视觉监控。除视网膜感光外，鸟类还通过松果体和下丘脑基底部的视网膜外光感受器感知光，去核鸭实验证明生殖光周期反应完全由深脑光感受器介导，其中视蛋白（VA-opsin）可能是候选感光色素。这些视网膜外通路优先被能穿透颅骨和神经组织的长波长光刺激。鸭子还具有高于人类的高临界闪烁融合频率（CFF），鸡的行为学研究表明CFF约为87 Hz，视网膜电图估计超过100 Hz，因此对人眼看似稳定的光源可能被家禽感知为闪烁，构成额外应激源。

美国商业鸭产业集中在中西部，多数白羽北京鸭由阿米什农户合同养殖。由于阿米什社区脱离电网，合同养殖户历史上依赖自然光辅以煤油灯、丙烷气灯或电池供电的发光二极管（LED）灯笼来照明生产鸭舍。这些光源在光谱输出、强度和闪烁特性上与现代家禽生产中常用的电动LED和荧光灯具差异显著。随着美国鸭产业寻求现代化和标准化生产实践，需要确定这些传统的离网照明方法在鸭生长性能和福利方面是否可与电动LED替代品相媲美。尽管具有实际紧迫性，但评估不同人工照明技术对商业鸭影响的科学文献仍然有限。LED技术相比传统白炽灯和荧光灯可实现精确光谱操控和节能。单色光（特别是绿光）已被证明可改善肉鸡生长性能。近期研究开始表征LED光谱对北京鸭的影响，揭示其与肉鸡的重要物种差异。House等人发现，LED照明补充紫外线（UV）可降低北京鸭血浆皮质酮、异嗜性粒细胞与淋巴细胞比值（H:L）和恐惧反应，而不影响体重或饲料转化率（FCR），表明缺乏UV的环境可能损害鸭福利。另一项研究比较单色LED波长时发现，单色蓝光或红光下饲养的鸭应激指标升高、眼重降低，而白光或绿光LED则无此效应，表明鸭需要广谱光而非可见光谱极端区域的窄带单色光源。此外，白/红LED灯具相比白/蓝灯具产生的皮质酮更低、H:L比值更低、强直性不动（TI）翻正潜伏期更短，表明即使补充蓝光波长也可能损害北京鸭福利。独立研究支持这些物种特异性模式：Campbell等人报道单色蓝光下北京鸭体重降低、焦虑相关行为增加；Hua等人发现长波长单色光（红、黄、绿）增加眼球直径但不改善生长性能。这些研究共同表明，北京鸭对光谱的反应与肉鸡不同，肉鸡蓝光具有镇静效应和改善性能的作用。尽管有这些进展，尚无研究将阿米什鸭场常用的电池供电LED灯笼与现代电动LED替代品进行比较。纳入电池供电LED灯笼处理组正是基于其与当前产业实践的直接相关性，可在离网照明系统与电动LED替代品（包括单色绿光和白光灯具）之间进行比较。

**2. 研究目的与设计**

本研究旨在评估四种LED光源——全光谱（FS）、白光（White）、电池供电灯笼（Lantern）和单色绿光（Green）——对北京鸭生长性能、眼部发育、恐惧反应、应激敏感性、肠道健康和骨骼完整性的影响。该研究在House等人工作的基础上，引入了回肠组织形态学和胫骨参数，同时纳入性能、行为和生理终点，并将电池供电LED灯笼作为当前商业阿米什鸭生产的代表性处理。这是首个将电池供电LED灯笼（大多数美国鸭养殖者实际使用的离网光源）与电动LED替代品进行比较的研究，检验了现有商业实践而不仅仅是理想化光谱。此外，回肠组织形态学此前未在鸭特异性照明研究中考察；胫骨参数最近被证明在脉冲交变波长系统下饲养的生长北京鸭中对照明来源有响应，但尚未在本文评估的稳态单色光和离网光源下研究。通过在同一动物上同时测量性能、行为、应激生理、肠道和骨骼，该研究可在各领域间建立机制联系。研究人员假设光源显著影响从出壳到上市日龄北京鸭的生产参数和福利指标。

**3. 关键技术方法**

本研究在两个相同试验中进行，每个试验使用432只出壳当日北京鸭雏鸭，购自Maple Leaf Farms, Inc.（美国印第安纳州利斯堡）。试验采用完全随机设计，4个处理，每个处理9个重复栏（每栏12只鸭）。四种光照处理为：电池供电LED灯笼、全光谱LED、单色绿光LED和白光LED。所有鸭在出壳当日随机分配，第0-35天饲养。第1-10天采用16L:8D光周期，第11天起调暗至5 gallilux直至试验结束。主要测量包括：体重、采食量、死亡率校正FCR；第35天进行强直性不动（TI）和翻转反应测试；采集血样测定血浆皮质酮（ELISA）和H:L比值；测量双侧性状的物理不对称性；收集胫骨测定断裂强度和灰分含量；采集回肠样本进行组织形态学分析（绒毛高度、隐窝深度）。统计采用单因素方差分析（ANOVA），处理为唯一固定效应，试验和试验×处理交互不显著时合并数据。

**4. 研究结果**

**4.1 生产性能**
通过统计分析发现，光源显著影响第35天体重（p = 0.002）和采食量（p = 0.002）。Green和White处理组体重（3.28和3.27 kg）显著高于FS和Lantern处理组（3.11和3.16 kg）。Green和White处理组日采食量（145.2和143.3 g/d）也高于FS和Lantern处理组（136.3和138.0 g/d）。FCR（p = 0.73）和死亡率（p = 0.41）无显著差异。

**4.2 眼部发育**
光照处理显著影响眼宽（p = 0.01），Lantern组眼宽最大（15.15 mm），其他处理组为14.52-14.66 mm。眼重（p = 0.41）和眼长（p = 0.48）无显著差异。

**4.3 强直性不动和翻转反应**
光源显著影响TI诱导尝试次数（p = 0.003），Lantern组尝试次数最少（1.37），其他三组为1.73-1.78。TI翻正潜伏期也受显著影响（p = 0.02），FS和Lantern组翻正时间更长（229.0和242.0 s），Green和White组更短（160.5和157.2 s），表明恐惧反应升高。首次头部运动潜伏期（p = 0.68）和翻正前潜伏期（p = 0.15）无显著差异。翻转测试中，翅膀拍打次数（p < 0.001）和拍打强度（p < 0.001）受显著影响，White组强度最大（1.36 flaps/s），Lantern组最低（0.68 flaps/s）。

**4.4 应激敏感性、肠道健康和骨骼参数**
复合物理不对称评分差异显著（p < 0.001），Green和White组评分较低（1.49和1.53），FS和Lantern组较高（1.99和2.12），表明发育稳定性更好。H:L比值也受显著影响（p = 0.03），Lantern组最高（0.56），Green和White组最低（0.38和0.37）。血浆皮质酮浓度在Green和White处理组显著较低（23,613和28,046 pg/mL），FS和Lantern组较高（38,204和36,633 pg/mL）（p = 0.002）。回肠绒毛高度（p = 0.003）、隐窝深度（p = 0.008）和绒毛高度/隐窝深度（VH:CD）比值（p = 0.002）均存在差异。White组绒毛最高（510.7 mm），Lantern组隐窝最深（118.1 mm）。Lantern组VH:CD比值（4.09）显著低于其他处理组（5.03-5.75）。胫骨断裂强度受光源显著影响（p = 0.001），Green和White组（34.1和35.4 kg）强于FS和Lantern组（30.2和31.2 kg）。胫骨灰分百分比也存在差异（p = 0.002），White组最高（57.3%），Lantern组最低（52.0%）。

**5. 讨论与结论**

讨论部分指出，Green和White LED光源的改善效应与先前鸭特异性照明研究一致，可能涉及绿光刺激生长轴活性和生长激素分泌。FS和Lantern组较高的恐惧反应和皮质酮表明这些光源可能被鸭感知为更具应激性。回肠形态学差异提示光源可能间接影响肠道健康，VH:CD比值降低可能与慢性应激损害肠道屏障功能有关。骨骼参数的改善可能通过改变活动水平或钙代谢介导，但未测量胫骨直径，无法标准化为骨横截面几何（极限应力），且活动水平差异未被记录，需未来研究直接检验。Lantern组眼宽增大可能反映对光谱特征或感知亮度较低的环境的适应。讨论还强调，White和Lantern光谱峰值区域看似相似但生物学效应不同，可能源于灯具驱动电路、总辐照度和闪烁特征的差异。研究采用跨越五个生物学水平的终点面板，基于收敛效度：每个指标在真正的优劣照明环境下应协同变化，从而得出可靠的福利结论。

**研究结论翻译**：Green和White LED光照相比FS和Lantern光照改善了北京鸭的生长性能，降低了生理应激和恐惧反应，增强了肠道形态，并提高了骨骼强度。这些结果证实北京鸭对光谱敏感，光源选择是商业鸭生产中的重要管理考虑因素。单色绿光和标准白光LED光源可作为同时支持生产力和福利的优选替代方案。