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LED家禽照明：光对家禽生产的影响
LED家禽照明：光对家禽生产的影响
目录：
1. LED家禽照明的优势
2. 家禽的感光结构
3. 不同LED光色对家禽的影响
4. LED光周期对家禽的影响
5. 不同LED光强度对家禽的影响
6. 不同LED光色温对家禽的影响
随着养殖业的发展和环保标准的日益严格，越来越多的开放式农场正在向集约化封闭式养殖系统转型。这种转变意味着家禽生长所必需的自然条件——例如光照、空气、温度和湿度——现在必须进行人工控制。为了最大限度地提高生产效率，为家禽创造最佳的养殖环境至关重要，而光照条件是一个尤为具有挑战性的方面。鉴于市场上种类繁多的照明设备，养殖户常常难以确定哪种类型的照明设备最适合家禽养殖。
1. LED家禽照明的好处
LED 具有多种优势，包括：
1.1 能源效率：LED照明与白炽灯、荧光灯或卤素灯相比，显著降低了能耗，采用超亮、高功率LED光源和高效电源，与传统白炽灯泡相比，可节省80%以上的电力，同时在相同功率水平下提供十倍的亮度。
1.2 无闪烁运行：LED 采用纯直流电运行，消除了传统光源引起的视觉疲劳的闪烁。
1.3 减少视觉疲劳：先进的配光技术将LED光源转变为面光源，增加发光表面积，减少眩光，增强视觉舒适度。
1.4 环保：LED 不含铅或汞等有害物质，对环境安全。
1.5 无紫外线或红外线辐射：LED 不会发射紫外线或红外线辐射，因此对人体健康无害。
1.6 发光效率高：LED 的发光效率高达 80 lm/W，色温范围广，可发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白等多种颜色的光，显色性优异。这些优势使得 LED 在生产和养殖领域的应用日益广泛。
影响家禽生长的环境因素包括湿度、温度、通风和光照，其中研究表明，光照在其中起着尤为重要的作用。由于家禽独特的眼部结构，它们对光的敏感度比人类更高。许多家禽养殖户都认识到光照在提高生产性能方面的关键作用。无论是鸡、火鸡、蛋鸡还是肉鸡，所有家禽都需要适当的光照刺激来促进其更健康地生长，提高生产性能。因此，科学合理地调节家禽的光照环境至关重要。
2. 家禽的感光结构
眼睛是家禽的主要感觉器官。家禽的视网膜富含感光细胞，这些细胞分为三类：视杆细胞、单视锥细胞和双视锥细胞。单视锥细胞又分为红视锥细胞、蓝视锥细胞、绿视锥细胞和紫视锥细胞四种。这些细胞在帮助家禽感知颜色方面发挥着至关重要的作用，能够探测从紫外线到红光的各种波长。与人类只能感知400至730纳米可见光波长不同，家禽可以探测到更宽的光谱，包括人类不可见的紫外线（320至400纳米）。视锥细胞的具体功能尚不完全清楚，但人们认为它们有助于调节光强度和感知运动。鉴于家禽的色彩感知能力，使用发出各种颜色的LED灯可以增强其生长、发育和繁殖所需的光刺激。虽然人类可能无法注意到灯光的闪烁，但家禽可以将其视为来自捕食者的潜在威胁。减少或消除频闪可以为家禽创造更安全、更舒适的环境，显著降低应激水平。荧光灯容易产生频闪，而高品质LED灯则不会。从荧光灯转换为无频闪LED照明可以显著缓解家禽群的应激，从而提高生产性能，减少啄食等不良行为，增强抗病能力，最终降低死亡率。
鸟类视网膜外的光感受器对于调节其生物钟至关重要，而生物钟决定了鸟类每日激素分泌的模式，进而影响其行为、生理和生殖。光刺激会激活视网膜中的光感受器，通过视神经向下丘脑发送信号；光刺激也可以直接通过颅骨刺激视网膜外的光感受器，产生神经冲动，传递至松果体和下丘脑。当光信号到达松果体时，它们会刺激松果体，帮助调节其日常行为周期。此外，传递至下丘脑的光信号还会激活光感受器，从而触发促性腺激素释放激素 (GnRH) 的释放。GnRH 随后通过垂体门静脉系统到达垂体前叶和后叶，导致促卵泡激素 (FSH) 和黄体生成素 (LH) 的分泌，从而调节新陈代谢和生殖。这一过程最终会影响家禽的行为和节律，从而促进其生长、生产性能、生殖功能和活动。最近的研究表明，LED照明以其单色性、高效率和低能耗而闻名，已成为养殖户的首选。利用LED灯进行可控光刺激，可以维持最佳激素水平，显著提高家禽的生产性能。
3. 不同LED光色对家禽的影响
不同的光照条件会影响家禽的生长和生产效率，主要是因为这些条件会改变家禽的生化指标和营养吸收。家禽拥有独特的感光结构，这使得它们对颜色的感知与人类不同，尤其对红色和蓝色波长的敏感度更高。
在一项关于肉鸡的研究中，Pray 提供了四种不同颜色的光——红、蓝、绿、白——强度均为 30 lx，让肉鸡选择它们喜欢的光照条件来促进生长。研究结果表明，肉鸡偏爱蓝光和绿光，在这些条件下行为更为平静。同样，Yue 也在不同颜色的光环境下饲养肉鸡，包括对照组白炽灯，以及红色（700 nm）、黄色（580 nm）、绿色（550 nm）、蓝色（470 nm）、紫色（420 nm）和白色（400-760 nm）LED 灯。他们的实验表明，在黄色 LED 灯下，肉鸡的累积增重和饲料转化率最高，同时产生的粪便量最少。随着研究的进展，单色光的研究越来越多地转向探索不同生长阶段的光色组合。例如，潘先生实施了一种智能 LED 家禽照明系统，为不同发育阶段的肉鸡提供各种颜色的光，证明特定颜色对不同生长阶段的肉鸡更有效。
闵某等在育种和产蛋母鸡研究中发现，暴露于红色LED灯的母鸡比暴露于白光和蓝光的母鸡产蛋量更高，且产蛋率和蛋壳厚度在红光下均有所提高。金某等研究了LED光色对海兰褐壳蛋鸡的影响，发现红光照射下的母鸡产蛋开始时间明显早于白炽灯和蓝光照射下的母鸡，产蛋量显著提高。相反，蓝光照射会推迟母鸡产蛋开始时间，提示红光可以加速母鸡性成熟，提高产蛋量。Rete等研究发现，红色LED灯可以促进鹌鹑青春期睾丸发育，而灯的类型对雄鹌鹑的精子质量和生育能力没有影响，提示红色LED灯可以缩短鹌鹑性成熟时间。王某等对“Mh”育种家鸡的研究表明，二代育种家鸡在红光和绿光LED灯照射下表现更佳。红色LED灯可提前母鸡产蛋日龄，从而提高受精率和孵化率，并增加每周平均产蛋量，同时最大限度地减少畸形蛋和软壳蛋的发生。相比之下，绿色LED灯虽然推迟了母鸡产蛋日龄，但提高了受精率，并提高了蛋壳厚度、蛋重和霍氏单位等蛋品质量指标。
研究表明，家禽在不同光色下表现出不同的行为。齐某的研究发现，红光和蓝光能有效抑制鸡的啄羽行为，且无论光照强度如何变化，鸡的啄羽行为都保持一致。袁某用不同颜色的LED灯照射雪山鸡，发现蓝绿色LED灯照射的雪山鸡冠高显著高于暖红光和暖黄光照射的雪山鸡（P<0.05），且蓝绿色光照射下的雪山鸡啄羽发生率明显低于其他两种颜色光照射的雪山鸡。
综上所述，为肉禽和种禽在不同阶段提供适宜的光色条件，可以显著提高其生产效率。
4. LED光照周期对家禽的影响
在野外，动物的生殖发育受阳光和季节性气候变化的影响。在受控的繁殖环境中，人类负责管理光照条件，光照可分为两种类型：间歇性光照和连续性光照。间歇性光照可根据不同的时间模式进一步细分，主要分为减少光照周期和增加光照周期。研究表明，间歇性光照比连续性光照更有利于家禽的生长，因为它可以降低发病率和死亡率。对于像鹅这样的季节性繁殖动物，研究表明，调整光照周期可以改变它们的繁殖季节并延长繁殖时间。例如，当灰鹅的光照时间增加时，催乳素 (PRL) 水平会上升，而促黄体生成素 (LH) 水平会下降；相反，减少光照时间会导致 PRL 下降，LH 上升。
比较研究表明，缩短光照周期可以在一定程度上增加家禽的体重，而延长光照周期则可能阻碍其生长。其他研究表明，较短的光照时间可以刺激灰鹅的生殖活动，而较长的光照时间则会抑制其生殖活动。一项研究在12月，即自然光照有限的时期，每天为马岗鹅提供18小时的补充光照，导致其非繁殖期和换羽期提前到来。到3月，光照时间减少到每天11小时，经过大约一个月的较短光照后，母鹅恢复了产卵。
比较了三种不同光源——白光LED灯、白色微型荧光灯和黄色白炽灯——在相同光照周期下对产蛋鸡生产性能和蛋品质的影响，结果表明，光源类型对产蛋鸡的最终体重、采食量、产蛋量、蛋形态和蛋白质水平均无显著影响。因此，LED光照周期对产蛋鸡的影响与传统光源一致。
光照周期会影响家禽的采食习惯和行为。实施合适的光照周期可以有效调节饲料摄入量并优化产蛋量。在常用的光照周期（12L: 12D、16L: 8D 和 20L: 4D）中，16L: 8D 的光照周期是最常采用的平衡方案。研究表明，这种光照周期可以改善家禽的福利，缓解心理压力，增强免疫反应，并提高活力。间歇性照明不仅可以降低照明成本，还可以维持甚至提高母鸡的产蛋性能。
在肉鸡生产中，典型的光照周期为23L: 1D。与有限光照周期（12L: 12D）相比，该周期显著提高了肉鸡的体重，尽管它也增加了饲料消耗与增重的比率。研究表明，应在家禽的不同生长阶段采用不同的光照周期。值得注意的是，与20L: 4D周期相比，12L: 12D周期可提高肉鸡的存活率、平均体重和饲料转化率，而间歇性光照周期则有助于减轻家禽的应激。
利用可调节的照明模拟日出和日落，为家禽创造更舒适的环境，促进其更平稳地从睡眠过渡到清醒。现代LED技术可实现从0到100%的最大亮度无缝调光，轻松利用LED灯和可编程调光器实现日出日落效果。
5. 不同LED光照强度对家禽的影响
家禽对不同光照强度反应强烈，光照强度会影响它们的活动、行为、免疫功能、生长速度和存活率。研究表明，在5 lx和50 lx光照水平下观察产蛋母鸡，发现50 lx光照下啄羽和攻击行为的发生率显著高于50 lx光照水平下的产蛋母鸡，提示应避免鸡舍光照强度过高。过强的光照会过度刺激家禽，导致其出现躁动不安、活动增加、啄羽和脱垂等不良行为。相反，低光照水平可以在短时间内促进家禽生长，但长时间暴露在极低光照下会导致其不活跃，从而阻碍身体发育。降低光照强度对家禽健康有更显著的积极影响。此外，LED光照强度的变化会显著影响家禽的采食量和饲料转化率。例如，研究表明，在5 lx光照条件下饲养的鸭子的胸肌率比在40 lx光照条件下饲养的鸭子的胸肌率更高，从而提高了饲料转化率，并改善了肉质的红色和亮度。
对于笼养肉鸡和蛋鸡而言，当LED灯的平均光照强度在6至25 lx之间时，其生产性能和福利最佳，其中20 lx对笼养蛋鸡尤为有利。在9至15 lx光照强度范围内对肉鸡进行的实验中，其整体生产性能受到的影响极小。叶教授对光照强度分别为16.4 lx、10.2 lx和6.8 lx的蛋鸡产蛋性能进行了研究，结果表明，蛋鸡在10.2 lx光照强度下可以维持正常的生产水平。
6. 不同LED灯色温对家禽的影响
除了光照强度（明/暗条件）之外，光的色温也会显著影响家禽的生产。家禽能够感知不同波长的光，这可以增强其小肠蠕动，改善食物消化和能量吸收，从而提高采食效率并促进其健康生长。在肉鸡养殖中，Ribe 发现，与 4,100K 中性白光和 6,065K 冷白光 LED 灯相比，Ross 308 肉鸡在冷白光下生长得更好。waju 对分别使用 2,700K 暖色 LED、5,000K 冷色 LED 和 2,010K 白炽灯饲养的肉鸡进行的研究表明，5,000K 冷色 LED 灯下的肉鸡在体重方面优于白炽灯下的肉鸡，尽管采食量、饲料转化率和死亡率没有显著差异。此外，两组 LED 色温之间的性能指标差异并不显著。
研究表明，5,000K 色温（冷白光）可以增加家禽的活动量并促进其采食，是最大限度提高生长率的理想选择。相反，2,700K 色温（暖白光，类似于传统的 60W 白炽灯）已被证明可以优化产蛋量。LED 照明可以同时满足这两种需求。
LED产品的长寿命提升了其成本效益。高品质LED灯的使用寿命至少为五年，从而节省能源和维护成本。最佳照明系统应复制日光光谱，提供模拟日出日落的平滑调光，提供适合家禽发育阶段的色温，并最大程度地减少闪烁。这体现了LED灯在福利和性能方面的优势，使其对饲养者越来越有吸引力。
由于照明对于家禽生产和福利至关重要，因此必须选择一家在家禽领域经验丰富的照明供应商，能够为每个特定操作提供高质量、适应性强的 LED 产品和定制的照明设计。