Микроклимат в птицеводстве. Профилактика теплового стресса

Поддержание оптимального микроклимата в птицеводческих помещениях при любых внешних температурах — обязательное условие успешного производства.

 

Существует ряд мероприятий, позволяющих не допустить охлаждения птицы зимой и избежать теплового стресса в жаркий период.

 

В предыдущей статье мы сконцентрировали свое внимание на принципах минимальной (зимней) вентиляции, позволяющей избежать сквозняков и переохлаждения птицы, а также сэкономить на электроэнергии и теплоносителях.

 

В этот раз — попытаемся рассмотреть пути оптимизации микроклимата в птичнике при высокой внешней температуре, а также ряд сопутствующих мероприятий, позволяющих минимизировать негативные последствия теплового стресса для птицы.

 

 

 

 

 

Температура — важнейших фактор внешней среды, влияющий на показатели выращивания птицы. Мнения специалистов относительно негативного воздействия низких температур на показатели продуктивности птицы сильно разнятся, однако все они солидарны в том, что повышенная окружающая температура неизбежно снижает производственные показатели как на бройлерах, так и на племенной и яичной птице. Этот эффект заметно усиливается в условиях высокой относительной влажности.

 

В условиях высокой внешней температуры и влажности (>30°C, >60%) у птицы быстро развивается стресс, внутренняя Т тела повышается на 0,5-1°С, дыхание учащается с 22 до 200 циклов в минуту (гиперпноэ), активизируются артериально-венозные анастомозы в участках тела, через которые осуществляется основная теплоотдача: гребни, сережки, открытая кожа ног (фото 1).

 

 

Через респираторный тракт птица избавляется от влаги, уносящей с собой избыточное тепло. Это важнейший путь терморегуляции у птиц — в отличие от млекопитающих, которые могут потеть. Но этот процесс не может длиться долго и имеет негативный эффект — вместе с выдыхаемым воздухом птица теряет большое количество СО₂, что может привести к респираторному алкалозу с последующим понижением рН крови и метаболическому ацидозу.

 

В состоянии теплового стресса в плазме крови птицы наблюдается повышение уровня кортикостерона, лептина и глюкагона, а также снижение количества гормона щитовидной железы и инсулина. Эти процессы неминуемо сказываются на метаболизме птицы и могут привести к целому ряду негативных последствий, проявляющихся снижением таких показателей, как:

- потребление корма — на 4-5% на каждый градус свыше 30°С;

- среднесуточный привес и конверсия корма;

- спермопродукция (до 50%) и оплодотворяющая способность племенных петухов (до 30%);

- яичная продуктивность (до 8% при повышении температуры с 21 до 32°С) и качество скорлупы (утоньшение, хрупкость) у промышленной и племенной несушки;

- масса яйца снижается на 0,4 г при повышении температуры на каждый градус выше 21°С;

- качество бройлерной тушки: разрыв кожи при снятии пера, плохое обескровливание, жесткое мясо, темная пигментация, биохимические изменения состава мяса — снижение содержания протеина, повышение % жира в тушке. Это в первую очередь касается курочек и обусловлено естественной реакцией организма на высокую температуру — через синтез и депонирование жировой ткани, при катаболизме которой образуется больше воды, чем при расщеплении любой другой ткани в организме;

- иммунный статус птицы и сохранность в старшем возрасте и т. д.

 

Клинически тепловой стресс проявляется у птицы в виде симптомокомплекса, включающего:

- учащенное дыхание через широко раскрытый клюв;

- погружение клюва, гребня и сережек в поилки;

- зарывание в подстилку;

- взъерошенное оперение;

- стремление птицы в зону доступа свежего воздуха;

- опущенные, немного расставленные в сторону крылья;

- повышенная жажда и потеря аппетита;

- в критической стадии процесса — затрудненное дыхание, конвульсии и гибель от респираторного алкалоза.

 

 

 

 

 

Существует ряд мер, помогающих минимизировать негативное воздействие высоких внешних температур на птицу. Их можно условно подразделить на технологические, кормовые и технические.

 

 

- Снижение плотности посадки бройлеров на 20%, несушек — до 2 голов в клетку.

- Ограничение по глубине используемой подстилки до 3-5 см. Глубокая подстилка выделяет больше биотепла в результате разложения компонентов помета и их взаимодействия с подстилочным материалом.

- При крайне высокой внешней температуре в условиях старых птичников можно оставить по 1 м² открытого бетонного пола по внутреннему периметру здания — вдоль стен. Эту зону можно периодически орошать водой, создавай дополнительный источник испарительного охлаждения.

- В жаркий период птица потребляет дополнительно 7% воды на каждый градус свыше 21°С. Поэтому любой дефицит воды приводит к быстрому обезвоживанию и гибели птицы. Во избежание этого система поения должна обеспечивать круглосуточный свободный доступ птицы к воде. Если есть возможность, то желательно увеличить фронт поения на 20-25%. Кроме того, исследования показали, что прохладная вода (15°С) способствует повышению потребления корма на 5-10% по сравнению с теплой (30°С).

- Доказано, что повышение температуры до 37,5°С в птичнике с 3-дневными цыплятами на 24 часа существенно снижает отрицательные последствия теплового стресса на птице в более старшем возрасте.

- Применение светового режима, чередующего 1 час света и 3 часа темноты, начиная с 4-дневного возраста, в условиях теплового стресса позволяет сохранить высокий иммунный статус поголовья и существенно снизить падеж.

- Необходимо избегать кормления в самый жаркий период суток. Для бройлеров можно сдвинуть на этот период темновую фазу, а для несушки и племенной птицы — перенести кормление на раннее утро, вечер или ночь. Однако максимальный эффект от этого мероприятия заметен именно на бройлерах.

 

 

 

 

 

Несмотря на все усилия, прилагаемые к изучению этой проблемы на протяжении последних 25 лет, не было найдено "кормовых" решений, способных полностью компенсировать негативное воздействие на птицу теплового стресса.

 

Но мы приведем ряд наиболее действенных мер:

 

- Окисление кормовых жиров в условиях высоких температур может привести к их частичному или полному неусвоению, расстройству пищеварения, нарушению обмена жирорастворимых витаминов, электролитов и закономерному снижению производственных показателей. Предотвратить этот процесс можно добавлением в корма антиоксидантов, недопущением контакта витаминов и микроэлементов вплоть до момента выработки кормов, а также применением защищенных (инкапсулированных) форм витаминов.

 

- Повышение внешней температуры с 25 до 38°С почти в три раза увеличивает потребность птицы в витамине А из-за перехода его запасов в печени из термостабильной эфирной формы в термолабильную спиртовую, подверженную окислению. Возрастает также потребность в витамине Е, участвующем в защите митохондриальных липидов и синтезе нуклеиновых кислот; в витаминах группы В, холине. В результате такого комплексного дефицита повышается риск гибели птицы по причине жировой дистрофии печени.

 

Поэтому добавление дополнительного количества электролитов (хлорида калия, 0,25-0,5% выпойкой, либо 0,5-1,0% в корм), жиро- и водорастворимых витаминов — особенно витамина Е (до 250 мг/кг корма), а также аскорбиновой кислоты (витамин С) в дозах 100, 150 и 200 г/т готового корма для несушки, бройлеров и родительского стада соответственно — позволяет эффективно бороться с тепловым стрессом путем стимуляции выработки в организме кортикостероидов (антистрессовых гормонов).

 

- Добавление Бетаина, как донора метильных групп, в воду (500 г/л) или корм (100 г/кг) в условиях жары позволяет снизить потребление воды, а также клоакальную Т и падеж на финальной стадии откорма.

 

- Добавление мультиферментных препаратов (амилазы, протеазы, ксиланазы) к кормам в период снижения поедаемости — поможет частично компенсировать недополученное количество питательных компонентов корма посредством лучшего усвоения потребленного количества.

 

- Добавление в корм бикарбоната натрия из расчета 4-10 кг/т помогает восстановить в организме уровень щелочного буфера, утраченного при алкалозе в результате гиперпноэ птицы в жару.

 

- Добавление хлорида калия в корм (0,5-1,0%) или в воду (0,25-0,5%) помогает восстановить электролитный баланс.

 

- Добавление цинка бацитрацина и/или кормовых антибиотиков положительно сказывается на сохранности птицы в период теплового стресса.

 

Перечисленные мероприятия относятся преимущественно к разряду малозатратных, а зачастую и вовсе организационных.

 

Наиболее же эффективные и дорогостоящие пути недопущения теплового стресса подразумевают монтаж и использование дополнительного оборудования.

 

 

 

 

 

Какие же инженерно-технические решения позволяют поддерживать желаемую температуру в птичнике летом?

 

Прежде всего — это сама конструкция птичника. Так, при планировании строительства птичников в регионах с длительными периодами высоких температур их необходимо ориентировать в восточно-западном направлении. Максимальная высота крыши должна быть не менее 4 м со скатом не менее 200. Это предупреждает негативное тепловое воздействие на птицу от накаляющейся в жару кровли птичника. Для затенения стен птичника крыша должна выступать над ними на 1-1,5 м. Она должна быть хорошо изолирована подходящим материалом (стекловата, полиуретан).

 

Покрытие — преимущественно теплоотражающие гофрированные алюминиевые листы. С внутренней стороны — водонепроницаемый пластик.

 

Площадь боковой приточки должна составлять как минимум 60% от площади стен. Если используются боковые шторы — они должны надежно защищать птицу от дождя и солнца (фото 2).

 

 

Окраска внутренней поверхности крыши в белый цвет позволяет снизить ее теплопоглощение на 10-15%.

 

И все же основная роль в этом процессе уделяется системе вентиляции.

 

Работа климатического оборудования, используемого для охлаждения птицы при высокой внешней температуре, основана на двух основных принципах:

 

Конвекционный метод подразумевает охлаждение за счет высокой скорости движения воздуха — так называемая тоннельная вентиляция. Она приемлема для регионов, где пиковая дневная температура не превышает 42°С в течение не более 3 часов в сутки на протяжении 5-10 дней в году.

 

Эффективность охлаждения при этом напрямую зависит от скорости движения воздуха на уровне птицы и разницы температур воздуха внутри и снаружи птичника.

 

Скорость движения воздуха (V, м/сек.) внутри птичника определяют три основных фактора:

- Герметичность конструкции

- Максимальная производительность вытяжки (С, м³/ч)

- Поперечное сечение (S, м²)

 

Герметичность птичника гарантирует, что весь воздух будет поступать только через технологические отверстия с одного конца птичника (приточные жалюзи) и выбрасываться через другой (торцевая вытяжка), исключая "подсасывание" воздуха по пути наименьшего сопротивления — через ближайшие щели.

 

На эффективность работы вытяжных вентиляторов существенно сказывается степень износа ремней привода, а также наличие большого количества пыли и пуха на лопастях вентилятора и створках жалюзи.

 

Изношенный ремень, даже если он не "люфтит", при потреблении одинакового (с новым ремнем) количества энергии, не способен обеспечить 100%-ную производительность работы вентилятора. И даже 10%-ная потеря производительности "обходится" в 3°С охлаждающего эффекта тоннельной вентиляции.

 

Прилипающие к лопастям в процессе работы пыль и пух могут изменить аэродинамические характеристики лопастей и снизить воздухообмен на 30%.

 

Для эффективной работы тоннельной вентиляции мы должны обеспечить максимальный уровень воздухообмена С = 5-7 м³/кг ж.м./час для создания потока воздуха со скоростью V = 2-2,5 м/сек. на уровне птицы. V > 3 м/сек. не оказывает дополнительного охлаждающего эффекта, а V > 4 м/сек. — вызывает у птицы еще больший стресс.

 

К сожалению, на практике встречаются различные ситуации, не позволяющие добиться желаемого эффекта даже после реконструкции старых птичников и монтажа системы тоннельной вентиляции.

 

Так, зачастую даже при хорошей герметизации и достаточной максимальной производительности имеющейся вытяжки бывает невозможно обеспечить необходимую скорость потока над птицей. Что же делать в таком случае?

 

Рассмотрим пример расчета воздухообмена для птичника напольного содержания бройлеров.

 

Поголовье — 35000 голов, возраст 40 дней, плановая ж. м. — 2,0 кг. 

Габариты здания: a = 18 м, h_{средняя} = 4 м, S_{поперечная}= 72 м² C = 400 000 м³/ч., т. е. — 5,7 м³/кг ж.м.

 

Максимально возможная V = 400000 м³/ч / 72 м² / 3600 сек = 1,54 м/сек., то есть в 1,62 раза меньше необходимых 2,5 м/сек.

 

В такой ситуации добиться желаемой скорости можно двумя путями:

 

1) Увеличить в 1,6 раза мощность вытяжки, что весьма затратно и не всегда технически осуществимо.

 

2) Уменьшить в 1,6 раза площадь сечения птичника (за счет его высоты). Это самый простой и экономичный вариант решения проблемы. Для этого достаточно смонтировать под коньком крыши поперечные перегородки на каждые 20 м длины птичника (фото 3, 4).

 

 

 

 

 

Перегородки могут быть как жесткими — стационарными, так и гибкими (полиэтилен) — регулируемыми по высоте.

 

Иногда для увеличения скорости потока воздуха в центре птичника бывает достаточно установить дополнительные рециркуляционные (разгонные) вентиляторы.

 

В климатических зонах, где максимальная летняя температура стабильно держится выше 35°С, а внутренняя температура птичника в течение продолжительно периода превышает отметку 30°С, возникает необходимость сочетания системы тоннельной вентиляции с системами дополнительного испарительного охлаждения воздуха.

 

В основе испарительного метода охлаждения лежит принцип поглощения тепла испаренной жидкостью.

 

Необходимо помнить, что на работу любой системы охлаждения очень сильное влияние оказывает влажность воздуха в помещении.

 

Теплопоглощающая способность воздуха напрямую зависит от его температуры и относительной влажности. Чем она выше — тем сложнее добиться желаемого эффекта.

 

Взаимосвязь температуры и влажности выражается психрометрической диаграммой Молье (Mollier) (рис. 1). По ней можно легко определить соотношение относительной и абсолютной влажности воздуха при разных температурах, а также рассчитать необходимую степень насыщения воздуха влагой для достижения желаемой температуры.

 

 Рис. 1. Диаграмма Молье.

 

 

Так, например, для воздуха с параметром ОВ=40% снижение температуры с 30 до 15°С приведет к повышению ОВ до 100%. И наоборот, при нагревании воздуха с 16 до 22°С показатель ОВ понизится с 60 до 40%.

 

Конвекционный метод охлаждения позволяет снизить ощущаемую птицей температуру на 4-6°С. Такого же эффекта можно добиться за счет испарительного метода охлаждения — при этом происходит фактическое снижение температуры на 4-6°С.

 

Сочетание же обоих методов позволяет снизить температуру на 6-12°С. Этого обычно достаточно для предотвращения у птицы теплового стресса, который начинается при температурах, превышающих 30°С.

 

 

 

 

 

В птицеводстве нашли применение 2 типа систем охлаждения:

 

 

В основе обеих систем лежит принцип адиабатического охлаждения, когда вода переходит из жидкого состояния в парообразное путем свободного испарения.

 

При увеличении абсолютного влагосодержания температура воздуха понижается, в результате чего одновременно с увлажнением происходит ассимиляция избыточного тепла без использования искусственного холода.

 

Дисковые (центробежные) увлажнители — "пионеры" систем охлаждения (фото 5). Суть их работы — в распылении воды в виде тумана при вращении диска на больших оборотах. Обычно такие распылители устанавливают в закрытую систему приточной вентиляции или непосредственно перед приточными шахтами внутри птичника (рис. 2). Система предельно проста и надежна и может работать даже при наличии примесей в воде, например, песка. При потреблении воды в пределах 15-30 л/ч., в зависимости от площади птичника требуется всего 3-4 дисковых увлажнителя.

 

 

 

 

 

 

К их недостаткам следует отнести неоднородность размера образуемых капель и высокую вероятность коррозии вентиляционного оборудования при наличии в воде минеральных примесей.

 

Форсунки позволяют получить спрей или аэрозоль и бывают двух типов: низкого и высокого давления воды.

 

Форсунки низкого давления рассчитаны на 8-14 бар и сочетают преимущества простоты конструкции и дешевизны. Их можно легко смонтировать в имеющемся птичнике, расположив вблизи от приточных форточек для ускорения испарения воды из расчета 1 форсунка на 500 голов (рис. 2). Такие системы работают при расходе воды 10-15 л/ч. и весьма эффективны в условиях высоких внешних температур (>37°С) при условии, что параметр ОВ не превышает 70% (фото 6).

 

 

Их существенный недостаток заключается в том, что при высокой влажности и размере капли более 30 мкм возникает вероятность намокания подстилки.

 

Форсунки высокого давления работают при 28-42 бар и имеют размер капли в пределах 10-15 мкм. Это практически исключает остаточную влажность даже в условиях высокой ОВ окружающего воздуха (фото 7).

 

 

 

Существуют также форсунки ультравысокого давления >50 бар с размером капли 5 мкм и начальной скоростью 100 м/с. Оптимальное распыление и охлаждающий эффект достигаются при расходе воды 5 л/ч.

 

Начальная стоимость таких систем довольно высока, однако при улучшении показателей откорма, особенно при высокой плотности посадки птицы, эти затраты быстро окупаются.

 

Все виды форсунок очень требовательны к качеству используемой воды, поскольку высокое содержание солей быстро выводит их из строя. Их эксплуатация подразумевает наличие системы водоподготовки.

 

Кассеты испарительного охлаждения ("cooling pad") применяются в условиях высоких внешних температур, превышающих 37°С (фото 8).

 

 

Принцип работы основан на том, что поступающий в птичник горячий внешний воздух проходит через кассету, состоящую из гофрированных целлюлозно-бумажных листов с различными углами гофров, по которым стекает холодная вода. Часть воды испаряется, а оставшаяся осуществляет функцию промывки охлаждающей кассеты и отводится обратно в насосную станцию через систему рециркуляции. Таким образом, воздух, выходящий из кассеты, одновременно увлажняется и охлаждается (рис. 3).

 

Благодаря специальной технологии пропитки создается прочная конструкция кассеты повышенной долговечности, защищенная от гниения и разрушения.

 

За счет теплообмена с водой удается снизить температуру воздуха на 4-6°С, который затем проходит через птичник в системе тоннельной вентиляции, эффективно снимая тепло с птицы.

 

Эта система нашла широкое применение как в яичном, бройлерном, так и в племенном птицеводстве. Она идеально функционирует при условии правильного подбора производительности вытяжных вентиляторов, площади кассет и максимальной герметизации птичника, исключающего "засос" воздуха через щели и трещины в стенах и кровле птичника — в обход кассет (фото 9).

 

 

 

 

 

Системы охладительных кассет дорогостоящи, однако их применение полностью оправдано в условиях продолжительного периода высоких температур и высокой плотности посадки птицы (табл. 1).

 

Показатель	Дисковые	Форсунки	Кассеты
Область применения	Напротив приточки, разгонных вентиляторов	В птичнике, вблизи от приточных клапанов	В приточке
Метод регулировки	Вкл./выкл., давлением воды	Вкл./выкл.	Вкл./выкл. водяного насоса
Преимущества	Не зависимы от качества воды (периодическая чистка диска), просты в монтаже	Хорошее испарение при высоком давлении воды, просты в монтаже. Приемлемы для умеренного и жаркого климата	Возможна непрерывная эксплуатация, хорошее испарение, распространенная система, насос низкого давления с большим ресурсом, небольшие эксплуатационные затраты, низкая вероятность намокания подстилки
Недостатки	Риск намокания подстилки, неравномерное увлажнение (редко применяются)	Требуют насосов высокого давления, неприемлемы для непрерывной эксплуатации, требовательны к качеству воды, вероятность засорения форсунок	Кассеты могут засоряться пылью и ростом плесени, водорослей, требуют замены через каждые 1-10 лет (в зависимости от качества воды, ухода и режима эксплуатации), эффективность зависит от герметичности птичника

 

Эксплуатационные затраты таких систем сводятся к необходимости применения высокопроизводительных вытяжных вентиляторов, а также периодической замены самих кассет. Частота замены кассет в большей степени определена качеством используемой воды, как и в случае с форсунками.

 

Охладительный потенциал высокоэффективной системы охлаждения (форсунки или кассеты) можно рассчитать, вернувшись к психрометрической диаграмме Молье (табл. 2).

 

 

Скорость, м/сек.	Охлаждающий эффект при внешней Т, оС
	<32oC	>32oC
0,00	0,00	0,00
0,25	0,50	0,00
0,50	1,50	0,00
1,00	2,00	0,50
1,50	4,00	2,00
2,00	5,50	2,50
2,50	6,00	3,00

 

 

 

 

 

Борьба с высокой температурой внутри птичника в летний период — важнейший этап на пути преодоления теплового стресса у птицы.

 

Но перед тем как определиться с методами "борьбы" — необходимо критически оценить степень угрозы теплового стресса и возможного ущерба для птицеводства вашего региона, то есть — продолжительность жаркого периода и пиковую температуру, с которой предстоит "сражаться".

 

Для российского птицеводства центральной полосы и особенно северных широт, где длительность пиковых температур (>30°С) редко превышает несколько дней в году, вполне можно обойтись применением технологических и кормовых приемов компенсации теплового стресса, а также недорогостоящими системами дискового или форсункового охлаждения. Для южных регионов система кассетного охлаждения в сочетании с тоннельной вентиляцией, является, пожалуй, единственно оптимальным выбором.

 

 

 

Библиография

 

1. Ahmad Ibrahim. Battling the heat in the summer months. WP, Vol. 17, No 5, 2001.

2. Alex Oderkirk. Air inlet design and control. WP, Vol. 10, No 3, 2003.

3. James Donald. Poultry house ventilation basics. 2nd edition. 2000.

4. Jan Hulzebosch. How to keep your birds cool. WP, Vol. 21, No 6, 2005.

5. Jan Hulzebosch. Ventilation systems vital to poultry houses. WP, Vol. 20, No 11, 2004.

6. Jan Hulzebosch. What effects the climate in the poultry house? WP, Vol. 20, No 7, 2004.

7. Jess Campbell et al. Keeping birds cool costs down in summertime heat. Auburn University in association with the US poultry and egg association. Issue No 48, 2007.

8. Ron Meijerhof. The Importance of Temperature Control in Optimizing Chick Health. WP, Vol. 22, No 3, 2006.

9. Salah H. M. Esmail. Thermal influences on poultry. WP, Vol. 17, No 3, 2001.

10. Simon M. Shane. Appropriate design of housing insulation, ventilation and cooling in tropical areas. WP, Vol. 17, No 9, 2001.

11. Simon M. Shane. Enhancing production at high ambient temperature. WP, Vol. 17, No 11, 2001.

12. Simon M. Shane. Reducing heat stress problems with heat. WP, Vol. 19, No 3, 2003.

13. Teaming up with a climate computer for perfect climatic conditions. WP, Vol. 18, No 11, 2002.

14. Wiebe van der Sluis. Teaming up with a climate computer for perfect climatic conditions. WP, Vol. 18, No 11, 2002.

15. Wiebe van der Sluis. Climate control is not an isue for larger houses. WP, Vol. 22, No 11, 2006.

16. Вишневский Е. П. Сравнительный анализ систем адиабатического увлажнения воздуха. Кондиционирование. №8, 2004.