氨气(NH3)与二氧化碳(CO2)浓度动态变化对肉鸡福利的影响：一项基于实际养殖环境的监测与评估研究

《Journal of Applied Poultry Research》：Levels of Two Pollutant Gases, Temperature, and Relative Humidity and Their Influence on Broiler Welfare

为提升肉鸡福利与空气质量标准，研究人员针对集约化养殖环境中NH3和CO2两种污染气体与肉鸡健康指标的关系开展了实证研究。通过在两家农场安装传感器连续监测气候参数，并结合屠宰前肉鸡的体况评估，发现两种污染气体的浓度动态复杂且无时间相关性，高浓度与足垫皮炎、附关节灼伤、羽毛污秽等福利问题风险变化显著相关。该研究强调了传感器引导的连续监测对改进通风策略、制定场舍特异性方案以实现高动物福利与空气质量的重要性。

　　

在现代化集约化养殖场，成千上万的肉鸡在封闭的鸡舍内度过它们短暂的一生。鸡舍内的空气，如同人类居所的空气一样，对其中生物的健康与福祉至关重要。然而，由于多种原因，如为节约能源而在寒冷天气减少通风，鸡舍内的空气质量往往被忽视，其中潜在的“隐形杀手”——氨气(NH₃)和二氧化碳(CO₂)——可能正悄然影响着肉鸡的成长与健康。尽管现代传感器技术已能实现对这类污染气体的高频率监测，但在实际生产中，这类监测并非惯例。那么，在实际养殖条件下，鸡舍内NH₃和CO₂的浓度究竟如何波动？这些波动与肉鸡的健康福利指标，如体重增长、足部健康、羽毛清洁度等，是否存在关联？为了解答这些问题，一项在德国北部两家商业肉鸡农场开展的实地研究应运而生，其研究成果发表于《Journal of Applied Poultry Research》。

本研究主要应用了几项关键技术方法。首先，研究人员在两家农场的鸡舍内安装了NH₃、CO₂、温度和相对湿度传感器，以10分钟为间隔连续采集整个育肥期的气候数据。其次，在每批肉鸡屠宰前，研究人员对总计2017只肉鸡（样本来源于农场内的固定评估区域）进行了系统的动物福利评估，指标包括体重、步态评分、足垫皮炎(FPD)、附关节灼伤(HB)、泄殖腔区域病变和羽毛污秽。此外，研究还进行了垫料样本的采集与分析，测定其水分和pH值，以探究其与气体产生的关系。最后，所有数据通过统计模型（如广义加性混合模型、逻辑回归模型）进行分析，以量化气候参数与动物福利指标之间的关联。

Barn Climate Data and Broiler Assessment Results

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  Ammonia.
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    浓度动态：NH₃浓度在育肥期初保持低位，约从第15天开始上升，在屠宰前（约第35-38天）达到峰值，最高测量值为47.1 ppm。德国法定的20 ppm上限在育肥后期被频繁超出。3 concentration per fattening day including measurements from all fattening periods on both farms.">
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    与肉鸡评估结果的关联：
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      平均浓度：一个育肥期内平均NH₃浓度每增加1 ppm，会导致左右腿HB的发生风险增加15%。
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      阈值超标：NH₃浓度超过20 ppm和35 ppm的测量频率增加，与FPD发生风险的降低相关（例如，超过35 ppm的频率每增加0.1%，右足FPD风险比降至0.74）。
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  Carbon Dioxide.
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    浓度动态：CO₂浓度模式与NH₃相反，在育肥期初最高，随后下降。初期高浓度可能源于加热器燃烧，后期则主要来自肉鸡呼吸。德国法定的3000 ppm上限在实践中也被超出。2 concentration per fattening day including measurements from all fattening periods on both farms.">
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    与肉鸡评估结果的关联：
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      平均浓度：平均CO₂浓度每增加1000 ppm，与左右足FPD风险降低（约20%）、羽毛污秽风险增加47%以及体重显著增加（约186克）相关。
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      阈值超标：超过2000 ppm的频率每增加10%，与体重增加约29克相关。
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  Assessed Welfare Indicators without Correlation to Pollutant Gas Concentrations.
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    研究发现，步态评分和泄殖腔区域病变与污染气体浓度之间没有统计学上的显著相关性。
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  Correlation Between Ammonia and Carbon Dioxide.
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    NH₃和CO₂的浓度动态没有显著的时间相关性（皮尔逊相关系数-0.06），表明CO₂不能作为代表通风情况的等效指标来预测NH₃浓度，两种气体需要独立监测。
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  Seasonality of Ammonia and Carbon Dioxide.
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    CO₂未显示显著季节性差异。NH₃的平均浓度也无显著季节性差异，但超过25 ppm和35 ppm的情况主要发生在春季。
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  Temperature, Relative Humidity, and Temperature–Humidity Index.
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    鸡舍环境温度从育肥期初到期末持续下降，而相对湿度在第一周后趋于升高并保持较高水平。温度-湿度指数(THI)的变化趋势与温度高度相似。
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  Barn Climate Control Test
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    在一家农场进行的通风控制测试中，尝试将污染气体浓度作为通风控制的附加变量（例如，CO₂超过3000 ppm时增加5%通风量），但未能显著降低NH₃或CO₂的浓度，表明微小的调整不足以有效改善空气质量。
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  Litter Moisture and pH
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    垫料水分在不同采样点（饮水线下方、饲喂线下方、开放垫料区）差异很大，饮水线下方的垫料通常最潮湿。垫料pH值在育肥初期平均约6-7，临近屠宰时升高，部分测量点达到pH 9左右。高pH值和垫料水分共同为NH₃的生成（特别是尿素酶在pH 9时活性最高）创造了条件。

研究结论与重要意义

本研究通过在实际生产环境中连续监测气候参数并结合系统的动物福利评估，得出了明确结论。首先，研究发现，在实际养殖条件下，NH₃和CO₂的浓度经常超过法定上限，而这些超标情况若无连续监测则难以被察觉。其次，这两种污染气体对肉鸡福利的影响显著但模式不同：育肥后期升高的NH₃浓度与HB和FPD的风险变化相关；而育肥初期较高的CO₂浓度则与FPD、羽毛污秽风险及体重变化相关。第三，NH₃和CO₂的浓度动态在时间上并无关联，这意味着不能用一个气体的浓度来推测另一个，二者必须被独立、同步地监测。最后，研究尝试的基于气体浓度的自动化通风微调未能有效降低污染物水平，提示需要更根本、更强力的通风策略或场舍特异性解决方案。

这项研究的意义深远。它用实证数据揭示了商业肉鸡养殖中空气质量的真实状况及其对动物福利的切实影响，挑战了仅凭CO₂判断整体通风效果的常见做法。研究结果强烈支持在肉鸡养殖中广泛采用传感器引导的连续气候监测，将其作为改进鸡舍管理、优化通风策略、从而提升动物福利和保障空气质量标准的宝贵工具。尽管本研究中测试的自动化通风调整效果有限，但它指明了未来研发更智能、响应更迅速的环控系统的方向。总之，该研究为推动实现更人道、更可持续的集约化畜牧业提供了重要的科学依据和实践见解。