蛋雞種蛋孵化效果影響因素的決策樹分析

袁 敏，丁虹，錫建中，陳輝，王德賀，曾丹，周榮艷*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，河北保定 071001；2.華裕農(nóng)業(yè)科技有限公司，河北邯鄲 056000；3.河北省蛋雞產(chǎn)業(yè)研究院，河北邯鄲 056000）

家禽養(yǎng)殖業(yè)是我國重要的畜牧產(chǎn)業(yè)之一。隨著我國家禽業(yè)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，禽產(chǎn)品成為我國居民獲取蛋白質(zhì)的重要來源，但目前我國家禽業(yè)管理模式不健全以及當前新冠肺炎的爆發(fā)使我國家禽業(yè)的發(fā)展受到?jīng)_擊。種蛋孵化是家禽生產(chǎn)中的核心環(huán)節(jié)，影響雛雞質(zhì)量。影響種蛋孵化成績的因素有很多。研究發(fā)現(xiàn)，種蛋在孵化過程中的失重率會隨著種蛋周齡的增大而升高，影響種蛋品質(zhì)，降低種蛋孵化率和雛雞質(zhì)量。肉雞種蛋儲存時間超過1 周會導致蛋內(nèi)水分蒸發(fā)，影響胚胎發(fā)育，提高早期死胚率。畢慧娟等表明，在種蛋儲存期超過1 周時進行短時間的快速加熱（種蛋蘇醒）能減少種蛋貯存時間過長對胚胎發(fā)育造成的傷害。影響肉雞種蛋孵化率的主要因素包括孵化溫度、濕度和氣體環(huán)境。孵化期間的溫度過高能夠縮短孵化期，使雛雞提前出殼影響雛雞質(zhì)量，孵化溫度過低會減慢胚胎發(fā)育速度延長孵化期；孵化濕度影響胚胎發(fā)育過程中的水分蒸發(fā)；目前，大多研究是針對單一因素對肉雞孵化成績和雛雞質(zhì)量的影響，關(guān)于影響蛋雞種蛋孵化率的綜合因素研究較少。本文主要根據(jù)大量種蛋孵化數(shù)據(jù)綜合分析影響種蛋孵化率、死胚率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雛率和殼內(nèi)死亡率的因素，使用數(shù)據(jù)挖掘工具的決策樹（Decision Tree）分析方法，建立圖形化模型，分析影響孵化性能的因素。

1 材料和方法

1.1 材料 實驗收集26～67 周齡海蘭褐和海蘭粉蛋雞父母代種蛋1 305個批次共計7 141 431 枚種蛋。種蛋使用箱體式自動孵化器進行孵化，1 臺孵化器可以放19 200 枚種蛋，貯存時間超過1 周的種蛋在貯存的第5天進行胚胎蘇醒，之后每隔5 d 進行1 次，直到種蛋入孵，孵化結(jié)束后計算受精率、死胚率、孵化率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雛率、殼內(nèi)死亡率，孵化指標計算方式如下：

1.2 分析方法 基于決策樹方法對影響孵化成績的因素進行分析，影響因素主要包括：蘇醒次數(shù)、種雞周齡、儲存天數(shù)、入孵月份，使用基于R 軟件的rpart 程序包進行統(tǒng)計計算。決策樹是應用于分類以及回歸的一種樹結(jié)構(gòu)，由節(jié)點和有向邊組成，一顆決策樹包含一個根節(jié)點、若干內(nèi)部節(jié)點和若干葉節(jié)點，根節(jié)點包含樣本全集，每個內(nèi)部節(jié)點表示一個屬性上的測試，每個分支代表一個測試輸出，每個葉節(jié)點代表一種類別。決策樹的決策過程需要從決策樹的根節(jié)點開始，待測數(shù)據(jù)與決策樹的特征節(jié)點進行比較，并按照比較結(jié)果選擇下一比較分支，直到葉子節(jié)點作為最終的決策結(jié)果，每個節(jié)點包括節(jié)點編碼、節(jié)點的平均值和節(jié)點的觀測值。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響種蛋孵化率的因素 如圖1 所示，種蛋平均孵化率為85%。根據(jù)決策樹分析模型中影響種蛋孵化率的4個因素將決策樹分為4 層。決策樹的節(jié)點①以種雞周齡作為依據(jù)進行分支，表明種雞周齡對種蛋孵化率的影響最為顯著。節(jié)點②顯示種雞在26～30 周齡所產(chǎn)種蛋的孵化率為77%，節(jié)點③顯示30～67 周齡種雞所產(chǎn)種蛋孵化率較高為86%，30～67 周齡種雞比26～30 周齡種雞所產(chǎn)種蛋孵化率高9%。節(jié)點②代表26～30 周齡種雞種蛋，該支以儲存天數(shù)（儲存天數(shù)14～20 d）以及入孵月份為基礎(chǔ)進行以下節(jié)點的劃分。結(jié)果表明，種蛋儲存0～14 d、14～20 d 和種蛋儲存超過20 d 的孵化率分別為83%、73% 和63%，在1—3 月入孵種蛋比3—12 月入孵種蛋孵化率低8%。節(jié)點③代表31～67 周齡種雞種蛋，該支以儲存天數(shù)、種雞周齡和蘇醒次數(shù)為依據(jù)進行以下分支，結(jié)果表明，種蛋儲存不超過20 d 時，30～35 周齡種雞種蛋孵化率為84%，35～67 周齡種雞種蛋孵化率為87%，30～35 周齡種雞種蛋經(jīng)過2 次胚胎蘇醒后孵化率能達到86%。

圖1 種蛋孵化率影響因素決策樹

綜上所述，35～67 周齡種雞種蛋貯存時間不超過20 d 的孵化率最高為87%，26～30 周齡種雞所產(chǎn)種蛋貯存時間超過20 d 的孵化率最低為63%，對儲存時間超過1 周的種蛋進行2～3 次胚胎蘇醒可以使孵化率從84%提高至86%。

2.2 種蛋死胚率 如圖2 所示，種蛋的死胚率平均為3.4%。根據(jù)決策樹分析模型中影響種蛋死胚率的3個因素，將死胚率決策樹分為3 層，共13個節(jié)點。節(jié)點①以種蛋的儲存天數(shù)為第1 層分支的條件，表明儲存天數(shù)對種蛋死胚率影響最顯著，種蛋儲存時間大于14 d比儲存時間小于14 d 的種蛋死胚率高0.9%，種蛋死胚率隨儲存時間的延長而增加。節(jié)點③代表儲存時間大于14 d 的種蛋以種雞周齡為依據(jù)進行分支。種雞產(chǎn)蛋初期和產(chǎn)蛋后期種蛋質(zhì)量不佳，死胚率較高，26～29 周齡種雞所產(chǎn)種蛋死胚率最高為6%；53～67 周齡種雞種蛋死胚率為3.9%，29～51 周齡種雞種蛋死胚率較低為3.6%。節(jié)點④以入孵月份為特征進行劃分，結(jié)果顯示，6—12月份入孵的26～53 周齡種雞種蛋儲存0～14 d 時死胚率最低（2.1%）。

圖2 死胚率影響因素決策樹

2.3 種蛋毛蛋率 如圖3 所示，種蛋的受精蛋毛蛋率平均為11%，決策樹分為3 層，由11個節(jié)點組成。節(jié)點①根據(jù)儲存天數(shù)的影響將其分為節(jié)點②和節(jié)點③，表明儲存天數(shù)是影響受精蛋毛蛋率的主要原因，儲存天數(shù)越長，受精蛋毛蛋率就越高，種蛋儲存天數(shù)大于16 d 的受精蛋毛蛋率比儲存天數(shù)小于16 d 的種蛋高5%。節(jié)點②以種雞周齡為依據(jù)進行劃分，26～49 周齡種雞種蛋受精蛋毛蛋率為9%，49～67 周齡種雞種蛋的受精蛋毛蛋率為12%。節(jié)點③以儲存天數(shù)進行劃分，49～67 周齡種雞種蛋儲存小于12 d 的受精蛋毛蛋率比儲存12～16 d 的種蛋低2%。而儲存天數(shù)在16～23 d 之間的受精蛋毛蛋率比儲存天數(shù)在23 d 以上的要低7%，影響顯著。分析結(jié)果表明，影響受精蛋毛蛋率的主要因素是儲存天數(shù)和種雞周齡，儲存天數(shù)小于16 d 并且種雞周齡小于49 周的種雞種蛋其受精蛋毛蛋率最低，孵化成績最好，相反，種蛋儲存時間超過23 d 的受精蛋毛蛋率高達21%。

圖3 受精蛋毛蛋率影響因素決策樹

2.4 受精蛋健母雛率 如圖4 所示，種蛋的受精蛋健母雛率平均值為37%，決策樹共分為3 層，共有15個節(jié)點。首先根據(jù)儲存天數(shù)將種蛋分為節(jié)點②和節(jié)點③，種蛋儲存天數(shù)小于18 d 的受精蛋健母雛率比儲存時間超過18 d 的種蛋高2%，在節(jié)點③和節(jié)點⑦中以種雞周齡為條件進行了細分，結(jié)果表明，種雞周齡26～29、29～43、43～67 周齡的受精蛋健母雛率分別為34%、38%、36%，種蛋的儲存天數(shù)在18 d 以內(nèi)，種雞周齡在29～43 周齡之間的種蛋受精蛋健母雛率最高，種蛋儲存18 d 以上并且種蛋周齡在29 周以內(nèi)的受精蛋健母雛率最低為34%，因此，種雞周齡越小，種蛋質(zhì)量越差，影響受精蛋健母雛率，造成孵化效益降低。

圖4 受精蛋健母雛率影響因素決策樹

2.5 殼內(nèi)死亡率 如圖5 所示，種蛋的殼內(nèi)死亡率平均值1.5%，決策樹分為3 層，共有13個節(jié)點。節(jié)點①以儲存天數(shù)為依據(jù)將種蛋分為2個節(jié)點，儲存天數(shù)大于16 d 的種蛋殼內(nèi)死亡率比儲存天數(shù)小于16 d 的死亡率高，為0.6%，對于儲存0～16 d 的種蛋又以種雞周齡進行了詳細劃分，表明種雞周齡在26～52 周的殼內(nèi)死亡率（1.3%）要低于52 周齡以上的種雞種蛋（1.7%），儲存0～12 d 的種蛋殼內(nèi)死亡率比儲存天數(shù)在12 d 以上的種蛋低0.3%。節(jié)點③顯示種蛋儲存天數(shù)大于24 d 的種蛋殼內(nèi)死亡率較高為3%，儲存時間為16～24 d 的殼內(nèi)死亡率為1.9%，結(jié)果表明，種蛋在儲存時間小于12 d 并且種雞周齡不超過52 周時的殼內(nèi)死亡率最低，為1.1%，而種蛋儲存時間超過24 d，其殼內(nèi)死亡率最高為3%。

圖5 殼內(nèi)死亡率影響因素決策樹

3 討 論

本研究的主要目的是利用決策樹方法分析種蛋孵化率、死胚率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雛率和殼內(nèi)死亡率的影響因素。到目前為止，對影響種蛋孵化率的因素主要使用一般線性模型分析。部分使用隨機回歸模型分析孵化指標，但是適用范圍不太廣泛。決策樹分析與方差分析不同的是，決策樹模型具有很強的可讀性，分類速度快。決策樹能夠根據(jù)主要特征對節(jié)點進行分支，由它的分支來對該類型的對象依靠特征進行分類。然后，根據(jù)分支特征創(chuàng)建新的節(jié)點，從而確定影響孵化指標的主要因素。因此，該技術(shù)提供了所有影響孵化成績的具體因素，在實際生產(chǎn)中，根據(jù)決策樹技術(shù)可以對孵化過程中的影響因素進行了解，在生產(chǎn)中針對這些因素加強管理，對提高孵化成績效果顯著。

3.1 種雞周齡 種雞周齡是種蛋孵化率的主要影響因素。從孵化率決策樹可以看出，35～67 周齡種蛋孵化率最高為87%，26～30 周齡的孵化率較低為77%，儲存時間低于14 d 的種蛋26～53 周齡種蛋死胚率為2.7%，53～67 周齡種蛋死胚率達到3.9%。Marzec 等對25～26 周齡、45～46 周齡、55～56 周齡和69～70 周齡蛋雞的孵化率進行了研究，結(jié)果表明隨著種雞周齡的增長，蛋清濃度、Haugh 單位評分、蛋黃指數(shù)和卵黃膜強度均顯著降低，影響孵化率。研究發(fā)現(xiàn)，種蛋重量隨著種雞周齡增加而增加，蛋黃比例增加，蛋白比例減少。這是由于種雞周齡越大，脂蛋白的合成越高，而蛋黃增加與脂蛋白的合成和沉積速率有關(guān)，因此蛋黃變大，影響種蛋質(zhì)量，其次由于種雞周齡變大，排卵間隔增加，肝臟合成的卵黃沉積在卵泡中，導致種蛋變大，從而導致孵化效果不佳。當儲存時間大于14 d 時，種雞周齡在29 周之后所產(chǎn)種蛋死胚率為3.8%，周齡小于29 周的死胚率最高達到6%，可能由于母雞處于性成熟初期，器官發(fā)育未完全成熟，導致種蛋質(zhì)量差、死胚率高。本文結(jié)果與陸雪林等研究一致，種雞在24～27 周齡和55 周齡以后所產(chǎn)種蛋的受精率和孵化率最低，雛雞質(zhì)量差，孵化率開始下降。李樹新等發(fā)現(xiàn)，26～27 周種雞所產(chǎn)種蛋的孵化率比較低為75.8%，而28～60 周齡的孵化率平均為83.71%，61 周以上的種蛋孵化率降到了77.99%。在本研究中，30～35 周齡種雞種蛋，儲存時間不超過20 d 的孵化率最高為87%。實際生產(chǎn)中，收集的種蛋是來自不同周齡的種蛋，由于決策樹的劃分，能夠證明通過改變孵化條件，不同周齡的種蛋其孵化率也可以相同，孵化環(huán)境影響種蛋的孵化率。最好的方法是根據(jù)胚胎發(fā)育的不同特點，分別孵化不同周齡的種雞種蛋。

3.2 種蛋儲存天數(shù) 本研究結(jié)果表明死胚率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雛率、殼內(nèi)死亡率隨儲存天數(shù)增加而增加，即種蛋的孵化成績隨著儲存時間的增加而降低，與前人研究結(jié)果一致，種蛋長時間貯存對胚胎發(fā)育各階段的死亡率均影響顯著。隨著種蛋儲存時間延長，蛋內(nèi)蛋白液化，蛋品質(zhì)下降，水分蒸發(fā)，二氧化碳溢出增加，pH 值升高，影響蛋內(nèi)酶的活性，引起胚胎衰弱，降低胚胎存活力，影響種蛋孵化成績。此外，種蛋貯存時間對胚胎死亡率影響顯著，儲存時間超過5 d 的種蛋胚胎死亡率較高。將種蛋分別儲存1～17 d 后孵化發(fā)現(xiàn)，種蛋儲存3～8 d 時入孵活胚率達到86%，各孵化指標最佳，種蛋儲存10 d 之后活胚率開始下降，直到儲存17 d 時，活胚率降到78%。種蛋貯存1 周內(nèi)的孵化率為84%，而儲存29 d 以上的種蛋孵化率降低到61%，種蛋儲存時間對種蛋孵化率影響顯著。種蛋儲存時間過長（9～17 d）或者過短（1～2 d）都會影響種蛋孵化成績，儲存時間過短會導致蛋白液化不足，蛋黃不能轉(zhuǎn)動，阻礙蛋內(nèi)氣體交換，導致胚胎發(fā)育氧氣供應不足，影響胚胎發(fā)育和種蛋孵化率；種蛋儲存時間過長，會導致蛋白稀化，散黃，蛋內(nèi)水分蒸發(fā)，CO溢出增加，減少胚胎內(nèi)酶的活性，使胚胎衰弱，胚胎存活率下降，影響孵化。

3.3 種蛋蘇醒 種蛋貯存期的種蛋蘇醒可以減少貯存時間對胚胎造成的損害。種蛋貯存時間超過14 d，孵化率降低12%，種蛋孵化率隨著種蛋儲存時間增加而降低，造成這一結(jié)果的原因是儲存時間過長導致種蛋蛋清變質(zhì)和細胞壞死，胚胎細胞有絲分裂數(shù)增加，壞死指數(shù)上升。種蛋蘇醒提高種蛋孵化率，種蛋貯存20 d 之內(nèi)，蘇醒3 次以上的孵化率為81%，蘇醒1～3 次的孵化率為86%，比未進行蘇醒種蛋的孵化率高11%，與劉濟民研究結(jié)果一致，長期儲存種蛋對種蛋孵化率有很大的負面影響，對種蛋進行熱處理可以有效地減少其對孵化率的影響，使孵化率提高9.2%。如果采取多次蘇醒處理，當種蛋加熱的時間乘以處理次數(shù)后所得時間小于12 h 效果最佳。研究發(fā)現(xiàn)，對種蛋進行3～6 h 熱處理，儲存7 d 的種蛋孵化率提高1.5%～2%，儲存10 d 的種蛋孵化率平均提高2%～3%，可能是胚胎蘇醒可以使胚胎在儲存時間發(fā)育到適應性較強的階段，保證所有組織按比例均勻發(fā)育，減少儲存時間太長對胚胎造成的影響。對儲存時間較長的種蛋進行胚胎蘇醒可以顯著提高孵化成績，對孵化場技術(shù)管理具有實際的指導作用。

3.4 入孵月份 入孵月份主要影響孵化率和死胚率。孵化率決策樹表明入孵季節(jié)在2 月份之前的孵化率為68%，而在2 月份之后入孵的種蛋孵化率達到了76%，與俞文杰等研究結(jié)果接近，肉雞在冬季、春季種蛋受精率最低，夏季最高，種蛋受精率低影響孵化率。種雞的生產(chǎn)性能受環(huán)境條件影響明顯，當環(huán)境溫度低于5℃時公雞性活動減弱，在20～25℃時能促進睪丸發(fā)育和精子的生成，精液質(zhì)量最理想。夏季的高溫會導致種公雞熱調(diào)節(jié)受阻，產(chǎn)生熱應激，采食量減少，精液品質(zhì)下降，種蛋品質(zhì)、受精率下降；母雞產(chǎn)畸形蛋，蛋重變小，蛋品質(zhì)下降，導致種蛋的受精率和孵化率下降，春秋兩季的溫度大部分在蛋雞的適宜溫度范圍內(nèi)，因此孵化率最高。死胚率決策樹表明，6 月份之后入孵的種蛋死胚率為2.1%，6 月份之前入孵種蛋死胚率較高為3%，與張綺瓊等實驗結(jié)果相似，海南黃雞夏季受精率最低，為93.40%，顯著低于春季、秋季。在溫度適宜的季節(jié)，種蛋受精率高。季節(jié)對種蛋孵化質(zhì)量有影響，調(diào)查結(jié)果表明，春季的健雛率最高。徐晗等研究發(fā)現(xiàn)胚胎在發(fā)育過程中會產(chǎn)生熱量，孵化器內(nèi)溫度與外界環(huán)境氣溫相差不大，孵化器內(nèi)的熱量不能散發(fā)，影響胚胎的發(fā)育，夏季孵化的種蛋死胚率會升高。孵化質(zhì)量受季節(jié)影響的實質(zhì)是季節(jié)的溫濕度變化影響孵化機內(nèi)環(huán)境。應根據(jù)季節(jié)對種蛋受精率的規(guī)律性影響，適當采取措施調(diào)控雞舍溫度，提高種蛋受精率。

4 結(jié) 論

綜上所述，通過決策樹方法的應用，利用大量孵化數(shù)據(jù)分析影響孵化成績的因素，本研究揭示了種雞周齡和種蛋貯存時間是影響孵化成績的主要因素，對規(guī)模化孵化場提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，種蛋貯存期和孵化過程的管理要從細節(jié)入手，建立完善的管理體系，制定合理方案，全面提高孵化成績。