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LED養鶏照明：養鶏における光の効果
LED養鶏照明：養鶏における光の効果
ディレクトリ:
1. LED家禽照明の利点
2. 家禽の光感受性構造
3. さまざまなLED光の色の家禽への影響
4. LED光サイクルの家禽への影響
5. さまざまなLED光強度の家禽への影響
6. さまざまなLED光の色温度の家禽への影響
養鶏産業の発展と環境保護基準の厳格化に伴い、開放型農場から集約型閉鎖型飼育システムへの移行が進んでいます。この変化は、光、空気、温度、湿度といった家禽の成長に不可欠な自然条件を人工的に制御する必要があることを意味します。生産効率を最大化するには、家禽にとって最適な飼育環境を整えることが不可欠であり、特に照明条件は難しい側面です。市場には様々な照明器具が流通しているため、養鶏農家はどのタイプの照明器具が家禽飼育に最適かを判断するのに苦労することがよくあります。
1. LED養鶏照明の利点
LED には次のような数多くの利点があります。
1.1 エネルギー効率: LED 照明は、超高輝度、高出力の LED 光源と効率的な電源を使用することで、白熱電球、蛍光灯、ハロゲン電球に比べてエネルギー消費を大幅に削減し、従来の白熱電球に比べて 80% 以上の電力を節約しながら、同じ電力レベルで 10 倍の明るさを実現します。
1.2 ちらつきのない動作: LED は純粋な DC 電源で動作し、従来の光源に伴う視覚疲労の原因となるちらつきを排除します。
1.3 視覚疲労の軽減: 高度な配光技術により、LED 光源が面光源に変換され、発光面積が拡大され、グレアが軽減され、視覚的快適性が向上します。
1.4 環境に優しい: LED には鉛や水銀などの有害物質が含まれていないため、環境に安全です。
1.5 紫外線や赤外線を放射しない: LED は紫外線や赤外線を放射しないため、人体には無害です。
1.6 高い発光効率：LEDは最大80 lm/Wの発光効率を持ち、幅広い色温度に対応し、赤、黄、青、緑、シアン、オレンジ、紫、白など様々な色を発色でき、優れた演色性を備えています。これらの利点により、生産・育種分野におけるLEDの採用が拡大しています。
家禽の成長に影響を与える環境要因には、湿度、温度、換気、光などがあり、研究によると光は特に重要な役割を果たしていることが示されています。家禽は、その独特な眼の構造により、人間よりも光に敏感です。多くの養鶏生産者は、照明がパフォーマンス向上に重要な役割を果たすことを認識しています。鶏、七面鳥、産卵鶏、ブロイラーなど、すべての家禽は、より健康的な成長と生産性の向上を促進するために、適切な光刺激を必要とします。したがって、家禽の照明環境を科学的かつ合理的に調整することが不可欠です。
2. 家禽の光感受性構造
家禽にとって、眼は主要な感覚器官です。家禽の網膜には光受容細胞が豊富に存在し、桿体細胞、単錐体細胞、複錐体細胞の3種類に分類されます。単錐体細胞はさらに、赤錐体細胞、青錐体細胞、緑錐体細胞、紫錐体細胞の4種類に分類されます。これらの細胞は、家禽が色を認識する上で重要な役割を果たし、紫外線から赤色までの波長を感知することができます。人間が400～730nmの可視光線の波長しか認識できないのに対し、家禽はより広い波長域、特に人間には見えない紫外線（320～400nm）を感知することができます。錐体細胞の正確な機能は完全には解明されていませんが、光の強度を調整したり、動きを感知したりする役割を担っていると考えられています。家禽の色覚能力を考慮すると、様々な色を発するLED照明を用いることで、成長、発育、繁殖に必要な光刺激を高めることができます。人間は照明のちらつきに気づかないかもしれませんが、家禽はそれを捕食動物からの潜在的な脅威として認識することができます。ちらつきを低減または排除することで、家禽にとってより安全で快適な環境が生まれ、ストレスレベルが大幅に低下します。蛍光灯はちらつきやすいのに対し、高品質のLEDはちらつきません。蛍光灯からちらつきのないLED照明に切り替えることで、家禽のストレスを大幅に軽減し、生産パフォーマンスの向上、つつきなどの望ましくない行動の減少、耐病性の向上、そして最終的には死亡率の低下につながります。
鳥類の網膜外光受容体は、行動、生理、生殖に影響を与える毎日のホルモン分泌パターンを確立する生物時計の調節に不可欠です。光刺激は網膜の光受容体を活性化し、視神経を介して視床下部に信号を送ります。または、頭蓋骨を介して網膜外光受容体を直接刺激し、松果体と視床下部に到達する神経インパルスを生成します。光信号が松果体に到達すると、松果体を刺激して毎日の行動周期の調節を助けます。さらに、視床下部への光信号は光受容体を活性化し、ゴナドトロピン放出ホルモン（GnRH）の放出を誘発します。その後、GnRHは下垂体門脈系を介して下垂体前葉と後葉に移動し、代謝と生殖を調節する卵胞刺激ホルモン（FSH）と黄体形成ホルモン（LH）の分泌につながります。このプロセスは最終的に家禽の行動とリズムに影響を与え、成長、生産パフォーマンス、生殖機能、そして活動性を向上させます。最近の研究では、単色性、高効率、低消費電力で知られるLED照明が、養鶏農家にとって好ましい選択肢となっていることが示唆されています。LED照明を用いて光刺激を制御することで、最適なホルモンレベルを維持し、家禽の生産パフォーマンスを大幅に向上させることができます。
3. 様々なLED光色が家禽類に与える影響
家禽の成長と生産効率は、照明条件の違いによって影響を受ける可能性があります。これは主に、これらの条件が鳥類の生化学的マーカーや栄養吸収に変化をもたらすためです。家禽は独特の光感受性構造を有しており、人間とは異なる方法で色を認識し、赤と青の波長に対する感度が高くなっています。
ブロイラーの研究では、Pray氏は30ルクスの明るさで赤、青、緑、白の4色の光を提供し、鶏が成長に適した照明を選べるようにしました。その結果、鶏は青と緑の光を好み、これらの条件下ではより穏やかな行動を示すことが分かりました。同様に、Yue氏は白熱灯のコントロール群、赤（700 nm）、黄（580 nm）、緑（550 nm）、青（470 nm）、紫（420 nm）、白（400～760 nm）のLEDライトなど、様々な色の光環境でブロイラーを飼育しました。実験では、黄色のLEDライトの下で飼育されたブロイラーは、累積体重増加と飼料要求率が最も高く、糞尿の量が最も少ないことが明らかになりました。研究が進むにつれて、単色光に関する研究は、さまざまな成長段階での光色の組み合わせを探求する方向にシフトしています。たとえば、パン氏は、さまざまな発育段階のブロイラーにさまざまな色の光を提供するインテリジェントな LED 家禽照明システムを実装し、成長のさまざまな段階で特定の色がブロイラーにとってより効果的であることを実証しました。
ミン氏は、繁殖と産卵鶏に関する研究で、赤色LEDライトに当てた鶏は、白色光や青色光に当てた鶏よりも多くの卵を産むことを発見した。さらに、赤色光下では産卵率と卵殻の厚さが向上した。キン氏は、LEDライトの色によるハイラン茶殻産卵鶏への影響を調べた結果、赤色光下に置かれた鶏は白熱灯や青色光下に置かれた鶏よりも産卵が著しく早く始まり、産卵数が著しく増加することを発見した。逆に、青色光は産卵の開始を遅らせたため、赤色光は産卵鶏の性成熟を早め、産卵量を高めることができると示唆されている。レテ氏らは、赤色LEDランプは思春期のウズラの精巣の発達を促進する可能性があるが、ランプの種類は雄のウズラの精子の質や生殖能力には影響を及ぼさないことを指摘し、赤色LEDランプはウズラの性成熟までの時間を短縮できることを示している。王氏による「Mh」種鶏に関する研究では、第二世代種鶏は赤色と緑色のLEDランプを照射することで、より良いパフォーマンスを発揮することが明らかになりました。赤色LEDランプは産卵日を遅らせ、受精率と孵化率の向上、そして平均週産卵数の増加をもたらし、奇形卵や軟殻卵の発生を最小限に抑えました。一方、緑色LEDランプは産卵日を遅らせましたが、受精率と卵殻厚、卵重、ハウ単位といった卵の品質指標を改善しました。
研究によると、家禽は様々な光の色の下で異なる行動を示すことが示されています。Qi氏の研究では、赤色と青色の光が鶏のつつき行動を効果的に抑制し、光強度の変化にかかわらず、つつき行動は一定に保たれることがわかりました。Yuan氏は、雪山鶏に様々な色のLEDを照射し、青緑色のLED光の下で飼育された鶏は、暖赤色および暖黄色光の下で飼育された鶏と比較して、冠羽の高さが有意に高く（P<0.05）、青緑色の光の下では他の2色よりも羽つつき行動の発生率が大幅に低いことを発見しました。
結論として、肉用家禽や繁殖用家禽にさまざまな段階で適切な光色の条件を提供することで、生産効率を大幅に向上させることができます。
4. LED照明サイクルが家禽に与える影響
野生では、動物の生殖発達は日光と季節的な気候変化の影響を受けます。管理された繁殖環境では、人間が照明条件を管理しますが、照明条件は間欠光と連続光の2種類に分類できます。間欠光は、さまざまなタイミングパターンに基づいてさらに分類でき、主に減少する光サイクルと増加する光サイクルに分類されます。研究によると、間欠光は連続光と比較して家禽の成長に有利であり、罹患率と死亡率の両方を低下させることができます。ガチョウなどの季節繁殖鳥の場合、光サイクルを調整することで繁殖期を変え、繁殖期間を延ばすことができることが研究で示されています。たとえば、ハイイロガンの光時間が長くなると、プロラクチン（PRL）レベルが上昇し、黄体形成ホルモン（LH）レベルが低下します。逆に、光時間を短縮すると、PRLが減少し、LHが増加します。
比較研究によると、光周期を短くすると家禽の体重がある程度増加する一方、光周期を長くすると成長が阻害される可能性があることが明らかになっています。また、光時間が短いとハイイロガンの繁殖活動が促進される一方、光時間が長いと抑制されることも示唆されています。ある研究では、自然光が限られる12月に、マガンに1日18時間の補助光を照射したところ、非繁殖期と換羽期が早期に始まりました。3月までに光時間は1日11時間に短縮され、この短い光照射期間を約1ヶ月続けた後、母鳥は産卵を再開しました。
白色LEDランプ、白色ミニ蛍光灯、黄色白熱灯の3種類の光源を、同一の光周期下で産卵鶏の生産成績と卵品質に比較したところ、光源の種類は鶏の最終体重、飼料摂取量、産卵量、卵の形態、タンパク質含有量に有意な影響を与えないことが示されました。したがって、LED光周期が産卵鶏に与える影響は、従来の照明源の場合とほぼ一致しています。
光周期は家禽の摂食習慣や行動に影響を与える可能性があります。適切な光周期を実施することで、飼料摂取量を効果的に調整し、産卵量を最適化することができます。一般的に用いられる様々な光周期（12L：12D、16L：8D、20L：4D）の中で、バランスの取れた選択肢として最も多く採用されているのは16L：8Dサイクルです。研究によると、この光周期は家禽の福祉を向上させ、精神的ストレスを軽減し、免疫反応を高め、活力を高めることが示されています。間欠照明は照明費用を削減するだけでなく、鶏の産卵能力を維持、あるいは向上させることさえ可能です。
ブロイラー生産において、典型的な光周期は23L：1Dです。この周期は、限られた光時間周期（12L：12D）と比較して体重を大幅に増加させますが、飼料摂取量と体重増加率の比率も増加させます。研究によると、家禽の成長段階に応じて異なる光周期を適用する必要があることが示唆されています。特に、12L：12D周期は、20L：4D周期と比較して、ブロイラーの生存率、平均体重、飼料要求率が向上します。また、断続的な光周期は、家禽のストレスを軽減するのに役立ちます。
日の出と日の入りを模倣した調光照明を活用することで、鶏にとってより快適な環境が生まれ、睡眠と覚醒のスムーズな移行を促進します。最新のLED技術により、最大輝度の0%から100%までシームレスに調光できるため、LEDライトとプログラム可能な調光器を組み合わせることで、日の出と日の入りの演出を簡単に実現できます。
5. 様々なLED光強度が家禽類に与える影響
家禽はさまざまな光強度に非常に敏感で、活動、行動、免疫機能、成長率、生存率に影響を与える可能性があります。研究によると、産卵鶏を5 lxと50 lxの光レベルで観察したところ、羽つつき行動や攻撃行動の発生率は50 lxで有意に高くなっており、鶏舎では高光強度を避けるべきであることが示唆されています。過剰な光は家禽を過剰に刺激し、落ち着きのなさ、活動の増加、つつき行動、脱出などの望ましくない行動につながる可能性があります。逆に、低光レベルは家禽の短期的な成長を促進しますが、非常に弱い光に長時間さらされると活動性が低下し、身体の発達を妨げる可能性があります。光強度を下げることは、家禽の健康にさらに顕著なプラス効果をもたらします。さらに、LED光強度の変化は、家禽の飼料摂取量と飼料要求率に大きな影響を与える可能性があります。たとえば、研究によると、5 lx の光条件下で飼育されたアヒルは、40 lx の下で飼育されたアヒルに比べて胸筋率が高く、飼料変換率が高まり、赤みや明るさの点で肉質が向上します。
ケージ飼育のブロイラーと産卵鶏の場合、LEDランプの平均光度が6～25ルクスのときに最適な生産パフォーマンスと福祉が得られ、特にスタックケージ飼育の産卵鶏では20ルクスが効果的です。ブロイラーを9～15ルクスの光度で飼育した実験では、全体的な生産パフォーマンスへの影響は最小限でした。Ye氏による16.4ルクス、10.2ルクス、6.8ルクスの光度における産卵パフォーマンスに関する研究では、産卵鶏は10.2ルクスで正常な生産レベルを維持できることが明らかになりました。
6. 様々なLED光の色温度が家禽類に与える影響
光の強さ (明暗条件) に加えて、光の色温度も家禽の生産に大きな影響を与えます。家禽はさまざまな光の波長を感知することができ、これにより小腸の蠕動運動が促進され、食物の消化とエネルギー吸収が改善され、より効率的な摂食と健康的な成長が可能になります。ブロイラーの飼育において、Ribe は Ross 308 ブロイラーは 4,100K の昼白色や 6,065K の冷白色 LED ライトに比べて冷白色ライトの方が成長が良いことを発見しました。waju の 2,700K の暖色 LED、5,000K の寒色 LED、2,010K の白熱電球で飼育されたブロイラーに関する研究では、5,000K の寒色 LED 下で飼育されたブロイラーは白熱灯下で飼育されたものよりも体重の点で優れていましたが、飼料摂取量、飼料要求率、死亡率には有意な差はありませんでした。さらに、2 つの LED 色温度グループ間のパフォーマンス指標の変動は大きくありませんでした。
研究によると、色温度5,000K（クールホワイト）は家禽の活動を促進し、摂食を促すため、成長率を最大化するのに理想的です。一方、色温度2,700K（従来の60W白熱電球に相当する温白色）は、産卵を最適化することが示されています。LED照明は、これらの両方の要件を満たすことができます。
LED製品の長寿命は、その費用対効果の高さに貢献します。高品質のLEDは少なくとも5年間使用できるため、エネルギーとメンテナンスのコスト削減につながります。最適な照明システムは、日光のスペクトルを再現し、日の出と日の入りをシミュレートするスムーズな調光機能を備え、家禽の発育段階に適した色温度を提供し、ちらつきを最小限に抑える必要があります。これは、LEDの福祉と性能面での利点を示すものであり、養鶏家にとってますます魅力的なものとなっています。
照明は家禽の生産と福祉にとって非常に重要であるため、高品質で適応性の高い LED 製品と、それぞれの特定の作業に合わせてカスタマイズされた照明デザインを提供できる、家禽部門での経験がある照明サプライヤーを選択することが不可欠です。