基于體表溫度的肉雞溫濕指數(shù)模型研究

楊語嫣，李耀文，邢爽，張敏紅，馮京海

基于體表溫度的肉雞溫濕指數(shù)模型研究

楊語嫣，李耀文，邢爽，張敏紅，馮京海

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所/動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193

【】通過分析不同溫度、濕度環(huán)境下肉雞體表溫度的變化，構(gòu)建不同日齡肉雞溫濕指數(shù)（THI）模型。分別在28、35、42和49日齡時(shí)，選擇30只AA肉公雞，飼養(yǎng)于2個(gè)人工環(huán)境控制艙內(nèi)。艙內(nèi)相對溫度分別設(shè)定為50%和80%，艙內(nèi)溫度均由18℃開始，每0.5h升高1℃，至33℃并維持0.5h。一共設(shè)定2個(gè)濕度和16個(gè)溫度梯度。利用微型溫度記錄儀連續(xù)監(jiān)測肉雞體表溫度、體核溫度和環(huán)境溫度，每2 min記錄1次，同時(shí)每10 min檢測一次環(huán)境濕度。在24—33℃的范圍內(nèi)，肉雞體表溫度隨環(huán)境溫度升高而線性升高，且受到環(huán)境濕度的影響，因此選擇環(huán)境溫度≥24℃后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過計(jì)算THI與肉雞體表溫度最大相關(guān)時(shí)干球和濕球溫度的權(quán)重值，得到不同日齡肉雞的THI模型，分別為THI28日齡=0.82×T干球+0.18×T濕球；THI35日齡=0.69×T干球+0.31×T濕球；THI42日齡=0.67×T干球+0.33×T濕球；THI49日齡=0.61×T干球+0.39×T濕球。根據(jù)干濕球溫度的權(quán)重值計(jì)算出的THI與體表溫度之間的線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.96以上。經(jīng)2個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)驗(yàn)證，THI計(jì)算值與體表溫度仍存在較強(qiáng)的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.94以上，且THI模型預(yù)測的體表溫度與實(shí)際測定結(jié)果基本一致。本研究得出的THI模型與體表溫度存在良好的線性關(guān)系，適用24—33℃范圍內(nèi)溫?zé)岘h(huán)境的評(píng)價(jià)；不同日齡肉雞THI模型存在差異，隨肉雞日齡增加，濕球溫度的權(quán)重逐漸增大。

連續(xù)升溫；肉雞；體表溫度；溫濕指數(shù)模型

0 引言

【研究意義】溫?zé)岘h(huán)境是影響肉雞生產(chǎn)的主要環(huán)境因素之一。環(huán)境溫度影響肉雞的產(chǎn)熱和散熱平衡，過高時(shí)影響肉雞的內(nèi)分泌、免疫以及代謝等，導(dǎo)致肉雞生長性能下降，死亡率升高，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-4]。環(huán)境濕度同樣影響肉雞的產(chǎn)熱和散熱平衡，過高時(shí)加劇高溫對肉雞生產(chǎn)性能和健康的不利影響[5-7]。因此在實(shí)際生產(chǎn)中需要綜合考慮環(huán)境溫度和濕度的共同影響。溫濕指數(shù)（temperature-humidity index, THI）是通過研究環(huán)境溫度和濕度對家禽某一生理指標(biāo)的共同影響規(guī)律，合理分配干球溫度和濕球溫度的權(quán)重，使THI與該指標(biāo)的線性相關(guān)系數(shù)最大。因此THI指數(shù)綜合反映了環(huán)境溫度和濕度對肉雞的影響?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】。EGBUNIKE[8]通過測定不同溫度和濕度下蛋雞直腸溫度和呼吸頻率的變化，建立了首個(gè)蛋雞THI模型（以2個(gè)指標(biāo)建立的THI模型基本一致）：THI蛋雞=0.64×T干球+0.36×T濕球，其中THI與蛋雞直腸溫度和呼吸頻率的線性相關(guān)系數(shù)為0.74和0.73。隨后研究人員根據(jù)產(chǎn)熱量[9]、直腸溫度和蒸發(fā)散熱量[10]的變化建立了火雞的溫濕指數(shù)模型。有關(guān)肉雞溫濕指數(shù)模型研究較少，TAO等[11]針對46日齡肉雞，以體核溫度升高值為指標(biāo)建立了肉雞THI模型?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】上述研究一般采用體核溫度或產(chǎn)熱量為觀測指標(biāo)，計(jì)算與觀測指標(biāo)最大相關(guān)時(shí)干球和濕球溫度的權(quán)重值。在熱中性區(qū)內(nèi)家禽的體核溫度和產(chǎn)熱量基本保持不變，只有當(dāng)環(huán)境溫度超過家禽的熱中性區(qū)后，體核溫度和產(chǎn)熱量才可能隨環(huán)境溫度的變化而線性變化。因此利用體核溫度或產(chǎn)熱量構(gòu)建的溫濕指數(shù)模型適用于較高的環(huán)境溫度，如果擴(kuò)大適用范圍可能會(huì)導(dǎo)致THI與觀測指標(biāo)線性關(guān)系下降。家禽體表溫度的變化反映了可感散熱的變化，當(dāng)環(huán)境溫度超過家禽的熱舒適區(qū)（仍處于熱中性區(qū)內(nèi)）時(shí)，體表溫度就開始隨環(huán)境溫度的升高而線性升高[12-13]，因此利用體表溫度構(gòu)建溫濕指數(shù)模型的適用范圍更寬。另外，不同日齡肉雞熱舒適區(qū)的范圍變化較大，雛雞時(shí)需要維持33℃以上的高溫，而生長后期的肉雞，當(dāng)環(huán)境溫度超過27℃時(shí)就會(huì)出現(xiàn)明顯的熱應(yīng)激反應(yīng)[14-17]。因此需要針對不同日齡肉雞，研究相應(yīng)的且適用范圍更廣的溫濕指數(shù)模型?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以肉雞體表溫度的變化為指標(biāo)構(gòu)建不同日齡肉雞的溫濕指數(shù)（THI）模型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及管理

選擇21日齡健康A(chǔ)A肉公雞120只，飼養(yǎng)于動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)控艙內(nèi)，使用單層平養(yǎng)籠具。日常飼養(yǎng)管理參照《AA肉雞飼養(yǎng)管理手冊，2009》進(jìn)行。試驗(yàn)期間自由采食與飲水，采用玉米-豆粕型飼糧，參照NRC（1994）[18]營養(yǎng)需要配制。分別在26、33、40和47日齡時(shí)，各選擇30只體重接近的肉公雞飼養(yǎng)于2個(gè)環(huán)控艙內(nèi)，適應(yīng)2d后開始正式試驗(yàn)。

1.2 環(huán)控艙溫度設(shè)置

適應(yīng)期間（2d）2個(gè)環(huán)控艙內(nèi)的溫度設(shè)定為20℃，相對濕度設(shè)定為60%。試驗(yàn)當(dāng)天將2個(gè)艙內(nèi)的濕度分別設(shè)定為50%和80%。2個(gè)環(huán)控艙內(nèi)的溫度控制相同，均由18℃開始，每0.5 h升溫1℃，直到33℃并維持0.5 h。一共設(shè)定2個(gè)濕度點(diǎn)和16個(gè)溫度點(diǎn)。楊語嫣等[12]等研究發(fā)現(xiàn)，在18—33℃的范圍內(nèi)，可以觀察到肉雞體表溫度和體核溫度的恒定區(qū)和升高區(qū)，溫濕指數(shù)模型采用體表溫度開始升高后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析建立。

1.3 環(huán)境溫度、濕度及體表和體核溫度的測定

使用微型溫度記錄儀（DS1 922L,Maxim,San Jose, CA, U.S.）測定環(huán)境、體表和體核溫度。微型溫度記錄儀可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)記錄接觸面的溫度，待試驗(yàn)結(jié)束后，使用相應(yīng)數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，讀取溫度記錄儀內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。將溫度記錄儀放置于肉雞相同高度，每2 min測定1次環(huán)控艙內(nèi)的溫度；將肉雞背部局部羽毛剪出，將微型溫度記錄儀緊縛于肉雞背部，使溫度記錄儀與肉雞背部皮膚緊密接觸，每2 min測定1次肉雞體表溫度；將微型溫度記錄儀經(jīng)口腔投入到肉雞的肌胃內(nèi)，仔細(xì)捻揉肉雞嗉囊，保證每個(gè)記錄儀能夠通過食道進(jìn)入肌胃，記錄儀的大小正好可以通過食道，卻無法通過肌胃與腺胃的連接口，從而保證記錄儀停留在肌胃內(nèi)部，每2 min測定1次肉雞的體核溫度。將所有微型溫度記錄儀設(shè)定相同的起始時(shí)間和間隔時(shí)間，保證每隔2 min同時(shí)測定環(huán)境溫度、體表和體核溫度。具體測定參考楊語嫣等[12]的方法。將溫濕度記錄儀（174H，Testo，Germany）放置于肉雞相同高度，每10 min測定1次，實(shí)時(shí)記錄環(huán)控艙內(nèi)濕度變化。

1.4 THI模型的建立

將0.5 h內(nèi)的15個(gè)干球溫度（每2 min測定1次，0.5 h共測定15次）和3個(gè)濕球溫度值（每10 min測定1次，0.5 h共測定3次）分別進(jìn)行平均，為該設(shè)定環(huán)境下的實(shí)測值；將0.5 h內(nèi)的15個(gè)肉雞體表溫度值（每2 min測定1次，0.5 h共測定了15次）進(jìn)行平均，然后再將同一日齡相同環(huán)境下的15只肉雞的體表溫度進(jìn)行平均，為該環(huán)境下肉雞體表溫度測定值。使用干球溫度≥24℃的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

參考TAO等[11]的方法構(gòu)建肉雞THI模型。肉雞THI模型為：

THI = a×T干球+(1-a) ×T濕球；

其中干球溫度（T干球）權(quán)重值（a）從0到1變化，濕球溫度（T濕球）的權(quán)重值（1-a）隨之從1到0變化，每次權(quán)重變化0.1。計(jì)算出不同權(quán)重值下的預(yù)期THI值，并與肉雞體表溫度進(jìn)行線性相關(guān)分析，得到不同權(quán)重值下的預(yù)期THI值與體表溫度的線性相關(guān)系數(shù)，建立權(quán)重值與相關(guān)系數(shù)之間的回歸方程，計(jì)算出相關(guān)系數(shù)最大時(shí)的權(quán)重值，構(gòu)建出不同日齡肉雞的THI模型。

1.5 THI模型的驗(yàn)證試驗(yàn)

驗(yàn)證試驗(yàn)1選擇10只23日齡健康A(chǔ)A肉公雞，飼養(yǎng)于一個(gè)環(huán)控艙內(nèi)，環(huán)控艙內(nèi)的濕度設(shè)定為50%，溫度設(shè)定同上，環(huán)境溫度、濕度以及肉雞體表溫度的測定同上；驗(yàn)證試驗(yàn)2選擇20只28日齡健康A(chǔ)A肉公雞，分別飼養(yǎng)于2個(gè)環(huán)控艙內(nèi)，相對濕度分別設(shè)置為50%RH和80%RH，溫度設(shè)置同上。環(huán)境溫度、濕度及肉雞體表溫度的測定同上。

1.6 肉雞體表和體核溫度拐點(diǎn)溫度的估測及THI值的分區(qū)

參考楊語嫣等[12]的方法，采用spss 17.0統(tǒng)計(jì)軟件中非線性分段回歸分析（Nonliner regression），對連續(xù)升溫下肉雞體表和體核溫度的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段回歸分析。分段回歸模型為：

當(dāng) T≥IPT 時(shí)：Y = C + Z × (AT- IPT)

當(dāng) T＜IPT 時(shí)：Y = C

其中Y是指肉雞體表或體核溫度；C為肉雞的基礎(chǔ)體表溫度或體核溫度；Z是指肉雞體溫升高的斜率；AT是指環(huán)境溫度；IPT是指肉雞體表溫度或體核溫度開始升高時(shí)的環(huán)境溫度，即拐點(diǎn)溫度。

通過非線性回歸分析，可得出每只肉雞的基礎(chǔ)體溫、拐點(diǎn)溫度和升高時(shí)的斜率。將同一日齡、同一濕度下所測肉雞的拐點(diǎn)溫度進(jìn)行平均，將所測肉雞體核溫度升高1.0℃時(shí)的環(huán)境溫度進(jìn)行平均，以體表溫度、體核溫度開始升高時(shí)的環(huán)境溫度（拐點(diǎn)溫度）和體核溫度升高1.0℃時(shí)的環(huán)境溫度為節(jié)點(diǎn)，計(jì)算3個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的THI值，對不同日齡肉雞的THI進(jìn)行分區(qū)。

2 結(jié)果

2.1 連續(xù)升溫環(huán)境下肉雞體表和體核溫度的變化

雖然設(shè)定了2個(gè)濕度和16個(gè)溫度點(diǎn)，但艙內(nèi)實(shí)際濕度和溫度呈現(xiàn)一定的波動(dòng)性（圖1-a）。隨著環(huán)境溫度由18℃逐漸升高至33℃，肉雞的體表溫度和體核溫度均呈現(xiàn)出明顯的折線關(guān)系（圖1-b、c）。通過非線性回歸分析，可以得出肉雞體表溫度和體核溫度開始升高時(shí)的環(huán)境溫度，即體表和體核溫度的拐點(diǎn)溫度。在50%的相對濕度下，28日齡肉雞體表溫度的平均拐點(diǎn)溫度為23.6℃（表1），也就是說，當(dāng)環(huán)境溫度低于23.6℃時(shí)，肉雞體表溫度基本維持恒定；當(dāng)環(huán)境溫度超過23.6℃時(shí)，肉雞體表溫度開始隨環(huán)境溫度升高呈線性升高。本研究以肉雞體表溫度的線性變化為依據(jù)建立肉雞THI模型，因此選用干球溫度超過肉雞體表拐點(diǎn)溫度的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。高濕（80%）環(huán)境下，肉雞體表溫度的拐點(diǎn)溫度進(jìn)一步降低；隨日齡增加，肉雞的拐點(diǎn)溫度也進(jìn)一步降低（表1）。為了描述簡便，我們統(tǒng)一使用24℃之后的數(shù)據(jù)建立THI模型，但該模型適用于拐點(diǎn)溫度之上的環(huán)境溫度范圍。

由圖2可見，當(dāng)環(huán)境溫度超過24℃后，肉雞體表溫度開始隨環(huán)境溫度升高呈線性升高。28日齡時(shí)，環(huán)境濕度對肉雞體表溫度的影響較小；35日齡之后，環(huán)境濕度對肉雞體表溫度影響明顯。當(dāng)環(huán)境溫度超過肉雞體核溫度的拐點(diǎn)溫度后，體核溫度也隨環(huán)境溫度升高而線性升高。隨日齡增加，肉雞體核溫度的拐點(diǎn)溫度降低。28日齡時(shí)，環(huán)境濕度對肉雞體核溫度的影響較?。?5日齡之后影響較大，但與體表溫度相比，環(huán)境濕度對肉雞體核溫度的影響較小。

圖1 環(huán)控艙內(nèi)的溫度和濕度（a）以及單只肉雞體表溫度（b）和體核溫度（c）的實(shí)測值（28日齡）

環(huán)境濕度為設(shè)定值，非實(shí)測值；每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的環(huán)境溫度為30 min內(nèi)15次測定的平均值；每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的體表或體核溫度為15只肉雞30 min內(nèi)15次測定的平均值

2.2 THI模型的建立

由圖3可見，隨干球溫度權(quán)重值由0逐漸增加至1，預(yù)期THI與肉雞體表溫度之間的線性相關(guān)系數(shù)呈二次曲線性變化，由此可以建立干球溫度權(quán)重值與線性相關(guān)系數(shù)之間的回歸方程。28日齡肉雞的回歸方程為：=-0.492+0.80+0.63，回歸決定系數(shù)為0.994，其中為干球溫度的權(quán)重值，為預(yù)期THI與肉雞體表溫度之間的線性相關(guān)系數(shù)。各日齡的回歸方程見圖3。通過計(jì)算回歸方程中線性相關(guān)系數(shù)最大時(shí)的干球溫度權(quán)重，可以得出不同日齡肉雞THI指數(shù)模型中最佳干、濕球溫度權(quán)重值，最終得到不同日齡肉雞的THI模型：

THI28日齡肉雞=0.82×T干球+0.18×T濕球；

THI35日齡肉雞=0.69×T干球+0.31×T濕球；

THI42日齡肉雞=0.67×T干球+0.33×T濕球；

THI49日齡肉雞=0.61×T干球+0.39×T濕球。

2.3 肉雞THI模型的驗(yàn)證

根據(jù)肉雞THI模型公式，計(jì)算出的THI與肉雞體表溫度之間存在良好的線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均在0.96以上。為了驗(yàn)證模型的可靠性，又開展了2次驗(yàn)證試驗(yàn)，測定了不同溫度和濕度下肉雞的體表溫度。根據(jù)28日齡肉雞的THI模型公式，計(jì)算出的THI值與2次驗(yàn)證試驗(yàn)測定的體表溫度之間存在良好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.97和0.94（圖4）。根據(jù)THI與體表溫度之間的線性相關(guān)方程，計(jì)算出的肉雞體表溫度預(yù)測值與驗(yàn)證試驗(yàn)實(shí)測值基本一致，驗(yàn)證試驗(yàn)1的實(shí)測值和預(yù)測值之間最大偏差為-0.81—0.89℃，驗(yàn)證試驗(yàn)2的實(shí)測值與預(yù)測值之間最大偏差為-0.51—0.08℃。驗(yàn)證試驗(yàn)1的偏差較大，可能是由于選用的是23日齡肉公雞，與預(yù)測方程所用的28日齡存在差別。

圖3 干球溫度權(quán)重值影響預(yù)期THI與體表溫度之間相關(guān)系數(shù)

圖4 肉雞THI模型的驗(yàn)證

2.4 肉雞THI值的分區(qū)

在24—33℃的范圍內(nèi)，THI與肉雞體表溫度之間存在良好的線性相關(guān)關(guān)系，使用THI可以預(yù)測肉雞的體表溫度。當(dāng)環(huán)境溫度超過肉雞體核溫度的拐點(diǎn)溫度后，肉雞體表溫度與體核溫度之間存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系（圖5）。但由于體表溫度與肉雞熱應(yīng)激指標(biāo)和生產(chǎn)性能之間的相關(guān)性研究較少，僅僅根據(jù)肉雞體表溫度的變化很難進(jìn)行THI值的分區(qū)。

圖5 肉雞體表溫度與體核溫度的相關(guān)性

隨環(huán)境溫度逐漸升高，肉雞體表溫度和體核溫度呈現(xiàn)明顯的折線關(guān)系（圖1-b、c）。利用非線性回歸分析，可以計(jì)算出肉雞體表溫度、體核溫度開始升高時(shí)的環(huán)境溫度（即拐點(diǎn)溫度，表1）。根據(jù)肉雞體表和體核溫度的拐點(diǎn)溫度以及體核溫度升高1.0℃時(shí)的干球溫度，結(jié)合相對應(yīng)的濕球溫度，可以計(jì)算出相應(yīng)的THI值（表1），即肉雞體表溫度開始升高時(shí)的THI、肉雞體核溫度開始升高時(shí)的THI和肉雞體核溫度升高1.0℃時(shí)的THI。根據(jù)這3個(gè)節(jié)點(diǎn)THI值，將肉雞的THI分為熱舒適區(qū)、體溫恒定區(qū)、警戒區(qū)和熱應(yīng)激區(qū)（圖6）。以28日齡為例，當(dāng)THI≤22.4℃時(shí)，肉雞不需要調(diào)節(jié)可感散熱即可維持體溫恒定，因此處于熱舒適區(qū)（下限值未測）；當(dāng)THI在22.4—25.6℃之間時(shí)，肉雞通過調(diào)節(jié)產(chǎn)熱和散熱，可以維持體溫的恒定，因此處于體溫恒定區(qū)；當(dāng)THI超過25.6℃時(shí)，肉雞體核溫度開始升高，此時(shí)應(yīng)引起生產(chǎn)人員的重視；當(dāng)THI≥31.4℃時(shí)，肉雞體核溫度升高1.0℃以上，此時(shí)肉雞表現(xiàn)出明顯的熱應(yīng)激反應(yīng)，對生產(chǎn)性能和健康危害很大，因此稱為熱應(yīng)激區(qū)。其他日齡THI值的劃分見圖6。

圖6 不同周齡肉雞THI值的分區(qū)（熱舒適區(qū)下限和熱應(yīng)激區(qū)的上限未測定）

3 討論

溫濕指數(shù)綜合反映了環(huán)境溫度和濕度對動(dòng)物的共同影響。通過研究不同環(huán)境溫度和濕度組合對動(dòng)物某些生理指標(biāo)的影響規(guī)律，計(jì)算當(dāng)THI與該指標(biāo)的線性相關(guān)系數(shù)最大時(shí)，干球溫度和濕球溫度的權(quán)重值，研究人員建立了豬[19]、牛[20-22]和家禽[8-11]的THI模型。研究人員一般選用體核溫度（直腸溫度）、產(chǎn)熱量、呼吸頻率或蒸發(fā)散熱量等為觀測指標(biāo)建立THI模型。這些指標(biāo)首先是動(dòng)物應(yīng)對不同溫濕環(huán)境的生理反應(yīng)，而非受到環(huán)境溫度的直接影響或干擾，其次在某一環(huán)境溫度范圍內(nèi)應(yīng)與環(huán)境溫度存在線性關(guān)系，這是選擇觀測指標(biāo)的基礎(chǔ)。本研究以體表溫度為指標(biāo)建立了肉雞THI模型。肉雞體表溫度一般高于雞舍內(nèi)的環(huán)境溫度，可以通過輻射、對流、傳導(dǎo)的方式向環(huán)境散熱，這種散熱方式稱為可感散熱。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，體表與環(huán)境之間的溫度差減小，導(dǎo)致可感散熱減少，為維持正常的散熱量，肉雞通過增加皮膚血液流量的方式增加體表溫度[23-24]，因此體表溫度的變化代表了肉雞可感散熱的變化，是家禽根據(jù)環(huán)境溫度變化進(jìn)行自主調(diào)節(jié)的一種生理反應(yīng)，而不是受到環(huán)境溫度的直接影響。本研究將微型測溫芯片緊縛在肉雞背部，實(shí)時(shí)測定肉雞的皮膚溫度，避免環(huán)境設(shè)施和人為的干擾，因此與體核溫度、產(chǎn)熱量、呼吸頻率等指標(biāo)一樣，可以作為建立THI模型的觀測指標(biāo)。

國際生理學(xué)聯(lián)合會(huì)熱委員會(huì)（IUPS）將熱中性定義為：動(dòng)物僅通過可感散熱的調(diào)節(jié)，無需改變代謝產(chǎn)熱或蒸發(fā)散熱即可維持體溫正常的環(huán)境溫度范圍[25]。根據(jù)這一定義，即使環(huán)境溫度處于熱中性區(qū)的范圍內(nèi)，動(dòng)物體表溫度即開始隨環(huán)境溫度的變化而變化[26-27]。研究人員通過比較3個(gè)環(huán)境溫度下肉雞體表溫度的變化，發(fā)現(xiàn)在20—35℃范圍內(nèi)，隨環(huán)境溫度升高肉雞體表溫度呈線性升高[28-29]。楊語嫣等[12]利用連續(xù)升溫模型發(fā)現(xiàn)，即使在熱中性區(qū)內(nèi)肉雞體表溫度就開始隨環(huán)境溫度升高而線性升高。而根據(jù)IUPS關(guān)于熱中性區(qū)的定義，只有當(dāng)環(huán)境溫度超過家禽熱中性區(qū)后，產(chǎn)熱量和蒸發(fā)散熱量才隨環(huán)境溫度升高而線性變化，因此以產(chǎn)熱量和蒸發(fā)散熱量為指標(biāo)建立的THI適用于家禽熱中性區(qū)以上的環(huán)境溫度。如果環(huán)境溫度進(jìn)一步升高，家禽無法維持產(chǎn)熱和散熱的平衡，體核溫度才開始隨環(huán)境溫度的升高而逐漸升高，因此以體核溫度為指標(biāo)建立的THI適用于更高的環(huán)境溫度。如果擴(kuò)大適用范圍將導(dǎo)致構(gòu)建的THI與體核溫度之間的相關(guān)性降低。EGBUNIKE[8]以直腸溫度為指標(biāo)在22—33℃范圍內(nèi)建立了蛋雞THI模型，結(jié)果THI與直腸溫度之間的線性相關(guān)系數(shù)僅為0.74。而TAO 等[11]在35—41℃范圍內(nèi)，以體核溫度增加值為指標(biāo)建立的肉雞THI模型，THI與體核溫度增加值之間的線性相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.90。由此可見，以體核溫度（直腸溫度）為指標(biāo)建立的THI模型適用于高溫范圍，可以作為反映肉雞熱應(yīng)激程度的監(jiān)控指數(shù)，而以體表溫度為指標(biāo)建立的THI模型適用的環(huán)境溫度范圍更寬，可以用于反映肉雞熱舒適以及熱應(yīng)激的程度。本研究發(fā)現(xiàn)，在24—33℃的范圍內(nèi)，THI與體表溫度的相關(guān)系數(shù)可達(dá)到0.96以上。驗(yàn)證試驗(yàn)也表明，THI與體表溫度之間具有較高的線性相關(guān)性。由于本研究設(shè)定的最高溫度為33℃，對于上市前肉雞在急性高溫環(huán)境（35℃以上）時(shí)還應(yīng)參考Tao等[11]的THI模型。

本研究發(fā)現(xiàn)，不同日齡肉雞的THI模型存在差異，其中濕球溫度權(quán)重值隨日齡增加逐漸增大。BROWN-BRANDL等[10]建立了不同周齡火雞的THI模型，從10周齡開始，隨周齡增加，THI模型中濕球溫度的權(quán)重值顯著增加。林海等[30]根據(jù)肉雞平均體溫的變化建立了肉雞的實(shí)感溫度模型，同樣發(fā)現(xiàn)，6—7周齡肉雞模型中相對濕度的權(quán)重顯著高于3—4周齡?？齑笮腿怆u孵化后，在短短的40多天內(nèi)體重增加近100倍。隨著體重的迅速增加，肉雞自身的代謝產(chǎn)熱也迅速增加。高溫環(huán)境下肉雞主要通過熱喘息增加蒸發(fā)散熱[31]，當(dāng)環(huán)境濕度過高時(shí)顯著影響肉雞蒸發(fā)散熱的效率，因此隨肉雞體重增加，對于環(huán)境濕度的敏感性也越高。本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肉雞超過35日齡以后，濕球溫度的權(quán)重值大于0.3，而TAO等[11]針對46日齡肉雞建立的THI模型中濕球權(quán)重僅為0.18。導(dǎo)致這種差異的原因可能在于研究的溫度范圍以及選用的觀測指標(biāo)不同。

本研究基于體表溫度的變化，在24—33℃范圍內(nèi)建立了肉雞的THI模型，并根據(jù)肉雞體表溫度、體核溫度開始升高時(shí)的THI，以及體核溫度升高1.0℃時(shí)的THI，將肉雞的THI分為熱舒適區(qū)、體溫恒定區(qū)、警戒區(qū)和熱應(yīng)激區(qū)，這一模型適用于肉雞正常生產(chǎn)中溫?zé)岘h(huán)境的評(píng)價(jià)和預(yù)警。TAO 等[11]在35—41℃范圍內(nèi)，以體核溫度增加值為指標(biāo)建立了肉雞THI模型，并將體核溫度升高1.0—2.5℃、2.5—4.0℃和超過4.0℃時(shí)的THI定為警戒區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)和緊急情況區(qū)，該模型更適用于上市前肉雞在急性高溫環(huán)境（35℃以上）下危險(xiǎn)程度的評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

本研究根據(jù)肉雞體表溫度的變化建立了不同日齡肉雞溫濕指數(shù)模型，其中28、35、42和49日齡肉雞溫濕指數(shù)模型中干球溫度的權(quán)重分別為0.82、0.69、0.67和0.61，濕球溫度權(quán)重分別為0.18、0.31、0.33和0.39。在24—33℃范圍內(nèi)，溫濕指數(shù)與體表溫度之間的相關(guān)系數(shù)大于0.96，驗(yàn)證試驗(yàn)也表明，在該溫濕指數(shù)模型與體表溫度之間具有較高的線性相關(guān)性。根據(jù)肉雞體表溫度、體核溫度開始升高時(shí)的溫濕指數(shù)，以及體核溫度升高1.0℃時(shí)的溫濕指數(shù)，將肉雞的溫濕指數(shù)劃分為熱舒適區(qū)、體溫恒定區(qū)、警戒區(qū)和熱應(yīng)激區(qū)。

[1] LARA L, ROSTAGNO M. Impact of heat stress on poultry production. Animals, 2013, 3(2): 356-369.

[2] FARAG M R, ALAGAWANY M. Physiological alterations of poultry to the high environmental temperature. Journal of Thermal Biology, 2018, 76:101-106.

[3] NAWAB A, IBTISHAM F, Li G, Kieser B, Wu J, Liu W, Zhao Y, Nawab Y, Li K, Xiao M, An L. Heat stress in poultry production: mitigation strategies to overcome the future challenges facing the global poultry industry. Journal of Thermal Biology, 2018, 78: 131-139.

[4] SUGIHARTO S, YUDIARTI T, ISROLI I, WIDIASTUTI E, KUSUMANTI E. Dietary supplementation of probiotics in poultry exposed to heat stress – a review. Annals of Animal Science, 2017, 17(3):591-604.

[5] LIN H, ZHAMG H, DU R. Thermoregulation responses of broiler chickens to humidity at different ambient temperatures. Four weeks of age. Poultry Science, 2005, 84(8): 1173-1178.

[6] YAHAV S, GOLDFELD S, PLAVNIK I. Physiological responses of chickens and turkeys to relative humidity during exposure to high ambient temperature. Journal of Thermal Biology, 1995, 20(3): 245-253.

[7] YAHAV S. Relative humidity at moderate ambient temperatures: its effect on male broiler chickens and turkeys. British Poultry Science, 2000, 41(1): 94-100.

[8] EGBUNIKE G. The Relative importance of dry- and wet-bulb temperatures in the thermorespiratory function in the chicken. Zentralblatt für Veterin?rmedizin Reihe A, 1979, 26(7): 573-579.

[9] XIN H, DESHAZER J A, BECK M M. Responses of pre-fasted growing turkeys to acute heat exposure. Transactions of the ASAE, 1992, 35(1): 315-318.

[10] BROWN-BRANDL T M, BECK M M, SCHULTE D D, PARKHURST A M, and DESHAZER J A. Temperature humidity index for growing tom turkeys. Transactions of the ASAE, 1997, 40(1): 203-209.

[11] TAO X P, XIN H W. Temperature-humidity-velocity index for market- size broilers. ASAE Meeting Paper, 2003, No. 034037.

[12] 楊語嫣, 王雪潔, 張敏紅, 馮京海. 升溫環(huán)境下肉雞體溫和呼吸頻率對熱中性區(qū)上限溫度估測. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2019, 52(3): 550-557.

YANG Y Y, WANG Y J, ZHANG M H, FENG J H. The upper limit temperature of thermoneutral zone estimated by the changes of temperature and respiration rate of the broilers. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(3): 550-557. (in Chinese)

[13] CHANG Y, WANG X J, FENG J H, ZHANG M H, DIAO H J, ZHANG S S, PENG Q Q, ZHOU Y, LI M, LI X. Real-time variations in body temperature of laying hens with increasing ambient temperature at different relative humidity levels. Poultry Science, 2018, 97(9) 3119-3125.

[14] 甄龍, 石玉祥, 張敏紅, 馮京海, 張少帥, 彭騫騫. 持續(xù)偏熱環(huán)境對肉雞生長性能, 糖脂代謝及解偶聯(lián)蛋白 mRNA 表達(dá)的影響. 動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2015, 27(7): 2060-2069.

ZHEN L, SHI Y X, ZHANG M H, FENG J H, ZHANG S S, PENG Q Q. Effects of constant moderate temperatures on performance, glucose and lipid metabolism, expression of uncoupling protein of broilers., 2015, 27(7): 2060-2069. (in Chinese)

[15] 蘇紅光, 張敏紅, 馮京海, 吳鑫, 胡春紅. 持續(xù)冷熱環(huán)境對肉雞生產(chǎn)性能、糖代謝和解偶聯(lián)蛋白mRNA表達(dá)的影響. 動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2014, 26(11): 3276-3283.

SU H G, ZHANG M H, FENG J H, WU X, HU C H. Effects of Prolonged cold and hot environment on performance, glucose metabolism and uncoupling protein mRNA expression of broilers. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2014, 26(11): 3276-3283. (in Chinese)

[16] GONZALEZ-ESQUERRA R, LEESON S. Effects of acute versus chronic heat stress on broiler response to dietary protein. Poultry Science, 2005, 84(10): 1562-1569.

[17] OLANREWAJU H A, PURSWELL J L, COLLIER S D. Effect of ambient temperature and light intensity on physiological reactions of heavy broiler chickens. Poultry Science, 2010, 89(12): 2668-2677.

[18] National Research Council. Nutrition Requirements of Poultry, 9th. Revised. Washington D.C.: National Academy Press, 1994.

[19] INGRAM D L. The effect of humidity on temperature regulation and cutaneous water loss in the young pig. Research in Veterinary Science, 1965, 6(6), 9.

[20] BIANCA W. Relative importance or dry- and wet-bulb temperature in causing heat stress in cattle. Nature, 1962, 195: 251.

[21] CARGILL B F, STEWART R E. Effect of humidity on total heat and total vapor dissipation of Holstein cows. Transactions of the ASAE, 1966, 9(5):702-706, 712.

[22] KABUGA J D. The influence of thermal conditions on rectal temperature, respiration rate and pulse rate of lactating Holstein- Friesian cows in the humid tropics. International Journal of Bio-meteorology, 1992, 36: 146-150.

[23] WOLFENSON D. The effect of acclimatization on blood flow and its distribution in normothermic and hyperthermic domestic fowl. Comparative Biochemistry & Physiology Part A Physiology, 1986, 85(4):739-742.

[24] WOLFENSON D, FREI Y F, SNAPIR N. Heat stress effects on capillary blood flow and its redistribution in the laying hen.Pflügers Archiv European Journal of Physiology, 1981, 390(1):86-93.

[25] GOEL N K, STOLEN R H, MORGAN SKIM J K, DAN K, PICKRELL G. Glossary of terms for thermal physiology. Second edition. Revised by The Commission for Thermal Physiology of the International Union of Physiological Sciences (IUPS Thermal Commission). Pflugers Archiv, 1987, 410(4/5): 567-587.

[26] SAVAGE M V, BRENGELMANN G L. Control of skin blood flow in the neutral zone of human body temperature regulation.Journal of Applied Physiology, 1996, 80(4): 1249.

[27] BRENGELMANN G L, SAVAGE M V. Temperature regulation in the neutral zone. Annals of the New York Academy of Sciences, 2010, 813(1): 39-50.

[28] MALHEIROS R D, MORAES V M B, BRUNO L D G, MALHEIROS E B, FURLAN R L, MACARI M. Environmental temperature and cloacal and surface temperatures of broiler chicks in first week post-hatch. Journal of Applied Poultry Research, 2000, 9(1): 111-117.

[29] NASCIMENTO, G R, NAAS I A, PEREIRA D F, BARACHO M S, GARCIA R. Assessment of broiler surface temperature variation when exposed to different air temperatures. Revista Brasileira De Ciência Avícola, 2011, 13(4): 259-263.

[30] 林海. 肉雞實(shí)感溫度的系統(tǒng)模型分析及熱應(yīng)激下的營養(yǎng)生理反應(yīng)[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 1996.

LIN H. Study on systems model of effective temperature and responses of nutritional physiology to heat stress in broilers [D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 1996. (in Chinese)

[31] HILLMAN P E, SCOTT N R, TIENHOVEN A V. Physiological responses and adaptations to hot and cold environments. In: Stress Physiology in Livestock. CRC Press, Inc, M. K. Yousef, ed. Boca Raton, FL. 1985: 27-28.

The Temperature-Humidity Index Estimated by the Changes of Surface Temperature of Broilers at Different Ages

YANG YuYan, LI YaoWen, XING Shuang, ZHANG MinHong, FENG JingHai

State Key Laboratory of Animal Nutrition/Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100193

【】The present study was conducted to estimate the temperature-humidity index (THI) based on the variations of surface temperature (ST) of broilers raised at different relative humidity (RH) levels and increasing ambient temperature (AT). 【】At day of 28, 35, 42 and 49, thirty AA broilers were raised in two controlled climate chambers. The RH of two chambers was set at 50% and 80%, respectively, and the AT in two chambers was set at a same procedure with increasing gradually by one degree per 0.5 h from 18 ℃ to 33 ℃. The ST of broilers, as well as the AT in two chambers was recorded at 2 min intervals using mini temperature data loggers. The wet-bulb temperature of two chambers was recorded at 10 min intervals. The THI model as as follow: THI = a*Tdry-bulb+ (1-a)* Twet-bulb, the ‘a(chǎn)’ was weighting coefficient of Tdry-bulb, which was calculated when the coefficient of correlation between THI and ST reach to the maximum.【】When the AT exceeded 24 ℃, the ST of broilers increased linearly with the AT and was affected by the RH. The present study estimated the THI for broilers at different ages by using the data when AT exceeded 24 ℃. The THI models for broilers at different age were as follow: THId28=0.82Tdb+0.18Twb; THId35=0.69Tdb+0.31Twb;THId42=0.67Tdb+0.33Twb; THId49=0.61 Tdb+0.39Twb. The linear correlation coefficients between THI and ST reached more than 0.96. In two independent experiments, it was verified again that there was a linear relationship between THI and ST, and the predicted ST by THI model was basically consistent with the actual measured results. 【】The present results indicated that THI model had a good linear relationship with ST and was suitable for the evaluation of warm environment when the AT exceeded 24℃. The THI models for broilers at different ages were different, and the weighting coefficient of wet bulb temperature in THI models were increasing with the increase of broiler age.

increasing ambient temperature; broilers chicken; surface temperature; temperature-humidity index

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.06.016

2020-01-17；

2021-01-11

國家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃（2016YFD0500509）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-IAS07）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究體系（CARS-41）

楊語嫣，E-mail：279894273@qq.com。通信作者馮京海，E-mail：fjh6289@126.com

（責(zé)任編輯 林鑒非）