《家畜环境卫生学及牧场设计》 | 第二章 光照和噪声（第一节 光照）

【本章学习要点】

1．光源及其变化规律；

2．可见光对家畜的影响；

3．红外线和紫外线对家畜的影响及其在畜牧生产中的应用；

4．噪音对家畜的影响；

5．噪音的预防措施。

【教学案例13】母猪不孕不育原因分析

某猪场位于江苏镇江市，该市农业经济发达，制造业发展也很快，可谓寸土寸金。因此，当地养殖业多为农户的副业，受养殖户科技知识和资金的影响，大多数农户选择在农村中或村子附近建场养殖。

2012年，猪场场长徐先生发现自家猪场的母猪出了问题。原来产仔率很高的优质种猪，现在经常生病，且大多不孕，好不容易受孕的母猪，也接连流产。按出现问题的时间推测，徐先生认为这一情况一定是猪场不远处的施工噪声造成的，随即将施工方告上法庭。法庭委托的鉴定机构证实，按照以往记录，这种母猪一胎可生产14只以上的小猪，小猪成活率能达到85%左右。目前徐先生猪场内的母猪一胎生产2～3头，存活率仅为10%。经鉴定，徐先生猪场的猪健康，环境卫生。排除掉猪的品质因素外，不孕可能会有多种原因，比如公母猪近亲繁殖、外界噪声等多种因素影响。法庭又咨询了镇江市农业局，农业局方面告知，从理论上讲，如果工地离猪场很近，噪声影响非常大的话，的确容易影响母猪发情和交配，造成母猪不孕、胚胎发育不健康、流产和难产。为进一步查明案件事实，承办法官带着书记员驻扎在猪场内。通过观察，法官发现当工地突然开动机器施工时，原本安静的母猪都变得狂躁不安，在猪圈内乱跑乱窜，从一定程度上佐证了工地开工的确会影响母猪的繁育。

有养殖司法鉴定专家表示，当猪突然处于一个陌生的环境（噪声污染）中时，会烦躁不安，甚至发生打斗，造成死亡。噪音影响，还会使它们处于应激状态，时间过长，就会导致机体免疫功能降低。此时，猪抗病能力也就会下降，很容易出现死亡。同时，猪场为了减少施工噪声和灰尘的影响，在猪舍四周都挂上了厚厚的草帘，猪舍内采光受到很大阻碍，舍内能见度很低，严重影响母猪的繁殖性能和仔猪的生长发育。

该诉讼案的结果是判定施工方一次性赔偿猪场30000元，猪场迁移到适合养殖的地方安置。

提问：1．光照对猪场母猪和肥猪的生产性能有哪些影响？

2．噪声对猪场的生产有什么不良影响？

3．如何防止噪声对家畜的危害？

本章主要介绍光照和噪声对家畜的影响规律，以及如何利用可见光、红外线和紫外线的作用提升家畜的健康和生产力，如何防止噪声对家畜的不良影响。

一、光源及光照变化规律

（一）光源

1．光源

光源有自然光源和人工光源之分。光是一种电磁波，具有波峰、波谷和波幅的特性。

以太阳辐射作为光源的光照称为自然光照。太阳辐射的波长为4～300000nm，其中380～760nm波长的电磁波可被人的肉眼观察到，称为可见光，约占太阳辐射总量的50%。波长760～300000nm的称之为红外线（Infrared rays）。4～380nm的为紫外线（Ultraviolet rays），占太阳辐射总量的比例很少。可见光是一种多种波长电磁波的混合体，可通过三棱镜分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。太阳辐射到大气后，一部分被反射和散射到太空，一部分被大气层吸收，剩下的部分直接到达地面。到达地面的太阳辐射，其光谱已经发生很大的变化，特别是紫外线。波长小于290nm的紫外线被大气臭氧层吸收，波长大于290nm而小于300nm的紫外线被大气吸收掉大部分。

在畜牧生产中，常以人工光源补充畜舍的光照，称之为人工光照。生产中常用的照明光源是白炽灯和荧光灯。白炽灯发出的光谱中，可见光只占10%～40%，红外线占60%～90%。而荧光灯发出的光谱中，可见光占绝大部分，其发光量是同功率白炽灯的3倍。此外，生产中也常用紫外线消毒灯、红外线和远红外线加热保温灯以提高家畜的健康和生产力。

2．光照指标

衡量光照的指标有光照强度、光照时间、光周期、采光系数、自然光照系数等。光照强度即照度，指物体被照明的程度，单位是勒克斯（lx）。光照时间即生物体接受光辐射的连续时间，以小时计。光周期（Photoperiod）即明暗交替变化的时间，如日周期、短日周期、超日周期。采光系数是用以度量畜舍自然光照情况的指标，即窗户有效透光面积和舍内地面面积之比。自然光照系数是用以度量舍内自然光照情况的指标，即畜舍内中央的光照强度与舍外光照强度的百分比。

（二）光照的变化规律

1．自然光照

太阳辐射产生的可见光一部分穿过大气层直接到达地面，称之为直射光，其光照强度高，有一定方向，能够在物体背光面形成阴影。另一部分除了被吸收外，还被大气中的气体、灰尘和水汽反射和折射，形成散射光，其光照强度低，没有一定方向，不能形成阴影。直射光和散射光的比例受天气状况、大气透明度、四季变化、地理纬度、海拔高度等因素的影响。直射光的比例随云层厚度的增加而减少，在一天中随太阳高度角的加大而增加。舍外自然光照时间和明暗变化规律则与季节和纬度有关。春分和秋分时南北两半球均昼夜等长，北半球夏至白昼最长，冬至白昼最短。昼夜时间长短的变化随地理纬度的增加而差值加大，南极和北极一年中各有一段时间总是白天或总是黑夜。

畜舍内的自然采光时间、光照强度及其变化规律，除了取决于舍外自然光照外，同时也受门窗的位置、大小、透光材料及其清洁程度、畜舍的朝向、周围物体的布置等因素的影响。

2．人工光照

人工光照一般作为自然光照的补充。人工光照的强度与灯具种类、功率、清洁度、灯罩、灯具高低及平面布置等相关。白炽灯的光效只有荧光灯的1/7～1/4，但现阶段白炽灯的寿命是荧光灯的7～8倍。荧光灯耗电量比白炽灯少，而且光线比较柔和，不刺激眼睛，但造价高，寿命短。灯的高度直接影响地面的光照强度，灯越高，地面的照度越小。一般灯具的悬挂高度为2～2.4m。为了使得舍内照度比较均匀，应适当降低每个灯的瓦数，而增加灯的个数。软线悬挂的灯泡容易因风的吹动而晃动，使鸡群受惊。使用灯罩可使光照强度增加50%。质量差的灯泡可减少30%的光照强度。清洁程度较差的灯泡发出的光照强度比干净灯泡可减少1/3。

二、光照对家畜的影响

（一）可见光对家畜的影响

1．光照强度和光照时间对家畜的影响

（1）对家畜繁殖力的影响　强度高、时间长的光照可以促进性腺发育。例如，繁殖母猪舍光照强度从10lx增加到60～100lx，其繁殖力提高4.5%～8.5%，初生窝重增加0.7～1.6kg，仔猪育成率增加7%～12.1%，仔猪发病率下降9.3%，仔猪断奶个体重提高14.8%，日增重增加5.6%。种公猪在光照强度不高于8～10lx的环境下饲养，其繁殖性能下降。如果每天给予100～150lx、8～9h的人工光照，则其精液品质得到改善。

（2）对产蛋率的影响　家禽对光照强度和时间十分敏感。根据Morris的观察实验，光照强度在0.12～37lx范围内，产蛋率随着光照强度（对数）的增加而呈抛物线上升。但光照强度的增大会助长鸡啄癖的发生。蛋鸡光照时间应保持14～17h，主要是抑制褪黑激素的生成，从而使孕酮保持较高的水平，以提高鸡群的产蛋率。

（3）对生产增重的影响　光照可刺激垂体前叶促甲状腺激素的分泌，从而促进家畜的生长和增重。光照不足会影响蛋白质和矿物质沉积，使生长发育受阻；光过强过长，则因代谢加强而降低饲料转化率，但瘦肉率提高。例如，在40～50lx的光照强度下，有利于肥育猪的正常代谢，并能够增强抗应激的能力和提高日增重，表现出最高的生长速度。而120lx以上的光照强度会刺激猪的神经兴奋，减少休息时间，增加甲状腺激素的分泌，提高代谢率，从而影响日增重和饲料利用率。照度不够则会使仔猪生长缓慢，成活率降低。对于雏鸡舍，低于0.2lx的光照强度，会影响其活动和觅食，表现出抑制生长的趋势。而大于130～290lx则抑制生长。在正常的光照时间内，光照强度在1～65lx范围内，对鸡的生长没有不利影响。

（4）对泌乳的影响　光照通过垂体前叶影响促性腺激素、促甲状腺激素、生长激素的分泌而控制乳汁的生成和排出，产乳期应适当延长光照强度和光照时间。有实验表明，在春季每天把西门塔尔牛和杂交乳牛放出舍外3～5.5h，舍外的光照强度为舍内的20倍，其产奶量显著提高。乳牛夜间用536lx的荧光灯补充光照，使每天的光照时间从9～12h增加到16～16.5h，其产奶量提高2.2kg，但乳脂率下降0.16%。

（5）对产毛的影响　羊毛的生长强度在夏季较高，冬季较低，甚至停止，这与光照有关。在南纬的新西兰进行试验发现，在自然光照条件下，羊毛的生长速度在11月至来年的1月的长日照时期最快，而在6～8月的短日照时期最慢。据罗姆尼湿地羊实验，羊毛生长的季节性变化因光照变化的反常而反常，不论气温如何，光照时间增加，羊毛生长加快。光照时间缩短，羊毛生长变慢。

（6）对家畜健康的影响　适当的光照可提高血液的杀菌能力和机体的免疫力，也可借助于紫外线成分，提高机体吸收钙磷的能力。但在集约化的现代养殖业中，光照强度过高会引起鸡产生啄癖、猪产生咬尾等不良行为，引起重大损失。

2．可见光光周期对家畜的影响

在长期的生产实际中发现，当春季白昼时间一天天变长时，刺激了某些种类动物的性腺发育，促进其排卵、配种和受孕，人们把这类动物称之为长日照动物（Longday animals），包括鸟类、马、驴、雪貂、狐、猫、野兔等动物。而另一类动物则当秋季日照时间逐渐缩短时，促进其繁殖机能活动，人们称之为短日照动物（Shortday animals），包括绵羊、山羊、鹿、一般野生反刍兽等动物。动物的季节性发情是由于光照的明暗交替时间变化引起的，受可见光光周期的影响。

大量试验证明，在8L:16D的环境中，鸡的性成熟较晚；在16L:8D环境中，鸡的性成熟最早。但每日光照时间超过16h，性成熟反而推迟。已经达到性成熟的鸡，延长光照则产蛋量增多，缩短光照则产蛋量减少，甚至停产。纬度越高的地方，鸡的产蛋季节性变化越强烈。实验证明，光周期的变化是蛋鸡产蛋量出现淡旺季变化的决定性因素。在现代养鸡业中，普遍采用人工光照的办法来控制光照周期，进而控制鸡的性成熟和产蛋量。适当推迟鸡的性成熟，可以使500日龄内鸡的总产蛋量提高；蛋鸡的性成熟大量提前或延后，其总产蛋量均降低。用短日周期光照（间歇光）可提高鸡蛋重、蛋壳质量，降低饲料消耗，如2L:12D、2L:8D等；用超日周期则可提高蛋重和蛋壳质量，但产蛋量下降，饲料利用率降低。

绵羊是短日照动物。在北半球，每年秋季交配，春季产羔；南半球的光照时间与北半球相反，那里的绵羊在北半球的春季交配，秋季产羔。将南半球的绵羊引种到北半球后，经过一段时间的适应，其发情和产羔的时间就会颠倒过来，与北半球的绵羊一样，秋季发情，春季产羔。公羊的性活动也有明显的季节性，秋季性欲旺盛，精液品质好；春季性欲弱，精液量少，精子活力差。

马是长日照动物，每年3月发情配种，来年春季产马驹。貂也是长日照动物，每年3月配种，4～6月产仔。用人工控制光照时间的办法调整自然光周期，也可以使马和貂在秋冬季节发情配种。

由于受到人类长期的驯化和饲养管理的影响，牛和猪已经成为全年繁殖的动物，不再有明显的季节性。但牛和猪的受胎率、精子活力等指标仍有季节性差异。如黄牛一般在5～9月发情的较多，水牛在8～11月发情的较多。饲养在普通光照下的后备母猪，与饲养在23h黑暗环境中的猪进行比较，后者的初情期比前者提前11d。延长光照时间可缩短母猪重新发情的间隔天数，并减少母猪哺乳期的体重损失。

3．光色对家畜的影响

家禽对光色比较敏感。光的波长不同，光色不同。不同波长的光，透过视网膜和视神经到达下丘脑和通过颅骨及颅内组织到达下丘脑的效率不一样。大于650nm的长波光到达下丘脑的穿透效率比短波光（400～450nm）高20～1000倍（因家禽种类不同而不同，鸡为20倍，鸭是36倍，鹌鹑为80～200倍，鸽为100～1000倍）。原因是机体血红蛋白和羽毛的黑色素吸收光波高峰在短波附近，它们能够有效阻止光波进入大脑。根据大量研究证明，在红光下鸡趋于安静，啄癖减少，成熟期稍迟，产蛋量略有增加，鸡蛋受精率提高；在绿光下，开产日龄缩短，生长速度提高，母鸡繁殖力提高，饲料利用率降低；在蓝光下，开产日龄缩短，生长加快，母鸡繁殖力提高，啄癖减少；在黄光下，开产日龄缩短，生长加快，公鸡繁殖力提高，蛋重增加，产蛋量降低，饲料利用率降低；在橙光下，开产日龄延长，产蛋量增加。

光的波长对家禽生长肥育的影响报道不一致。据试验，0～75日龄的肉鸡，全期用5lx的红光照射，体重最大，肉的能量值最高；全期用强度相同的蓝光照射，睾丸和卵巢的发育最好；前期用白光后期用红光照射，饲料利用率最高；后期用红光照射有促进生长、提高饲料利用率和育成率的作用。在对雏鸡进行预防注射、称重、转群等管理活动时，利用夜间在红色光照下进行，可以缓和雏鸡的应激反应。

【教学案例14】强制换羽

无论是什么品种的鸡，通常在每年春夏季会经历一个产蛋高峰期，入秋后就会有几个月不怎么产蛋。秋冬季节本来是禽蛋销售的旺季，偏偏这个时候的鸡产蛋少。福建XX养殖场里有几万只鸡，秋天付出多产出少，自然亏损严重。为了让鸡群提高产蛋率，养殖场的技术员们可是没少想办法。除了在饲料里添加各种营养成分外，还增大了饲草、蔬菜的饲喂比例，但效果始终不理想。

正在养殖基地一筹莫展的时候，有个来实习的大学生想到曾经与导师探讨过这样的问题，提出了采取让鸡强制换羽的三大措施，缩短歇窝时间。

第一措施：免疫和称重

免疫是强制换羽前要做的第一件事，因为接下来鸡要面临一场饥饿的极限考验，不先让它们有个结实的身体可不行。免疫后一周左右，当免疫药物开始在鸡体内发挥效力时，就可以对鸡群开始实施具体的换羽措施了。

换羽期间鸡的体重变化是考核换羽的重要参考指标，要首先随机选取10～15只鸡称出一个基础体重，并做好记录。称重结束后再给这些鸡套上脚标，以备换羽后期追踪测试体重变化。

第二措施：控制光、水、料

通过光、水、料的控制来强迫鸡换羽，具体措施是：①断料12～15d(主要取决于鸡种和季节)；②断水1～3d，然后自由饮水；③密闭式鸡舍断料期间把光照缩短到7～8h，开放式鸡舍停止补充照明；④断料结束后，第一天每只鸡给料25～30g，然后每天逐渐增加，到第五天恢复自由采食；⑤恢复自由采食时，把光照增加到14～16h。对于鸡来讲这是一种极限挑战，把握好“度”很重要，过犹不及，否则很容易导致鸡群的死亡率增高，造成不必要的损失。一般情况下，当体重减到原来体重的25%～30%时，鸡的换羽是最彻底的，将来的产蛋效果也是最好的，而体重如果减少超过35%，就会大大增加鸡的死亡率。为了尽量规避风险，在给鸡换羽期间，要对强制换羽初期做过标记的鸡，再进行单只的详细称重。强制换羽10d左右，体重减到原体重的25%～30%左右，鸡的羽毛开始迅速脱落。

第三措施：恢复正常饲养管理

随着光照、水、饲料的恢复，两周后鸡就可以恢复到换羽前的体重，羽毛也开始迅速生长。一个月后，当整个鸡群换完羽，光照、饲料、水都要恢复到换羽前的水平，鸡群又重新进入高产的状态了。

提问：1．鸡场实行强制换羽管理制度有什么好处？

2．强制换羽一般在什么时间进行？

3．强制换羽的基本原理是什么？主要手段有哪些？

（二）紫外线对家畜的影响

太阳辐射中的紫外线成分具有较高的能量，照射家畜机体后会产生一系列的光电效应和光化学反应。按照波长的不同，一般将紫外线分为三段，A段波长范围为320～400nm，其生物学作用较弱，可使机体产生色素沉着作用；B段波长范围为275～320nm，其生物学作用很强，可使机体产生红斑作用和抗佝偻病作用；C段波长200～275nm，一般被大气层吸收，但发生臭氧层空洞或人工试验时表明，此段具有最大的杀伤力，对机体细胞具有强烈的刺激和破坏作用，对家畜体表有致癌作用。

1．杀菌作用

紫外线的杀菌作用和杀病毒的作用与波长有关。长波紫外线可被细胞原浆吸收，蛋白质发生光化学分解作用；短波紫外线可透入细胞核，引起细菌蛋白变性和凝固。波长280～302nm的紫外线即可引起蛋白质的分解，波长253～260nm的紫外线可被细胞核酸吸收，引起蛋白质变性，是杀菌效力最强的波段。据测定，波长295nm的紫外线杀菌效果比波长395nm的紫外线强1510倍。紫外线不仅能杀菌，还能够破坏某些细菌产生的毒素，还能够破坏球虫的DNA链。但不同的微生物对紫外线的抵抗力不同，如结核杆菌对紫外线的抵抗力比金黄色葡萄球菌强2～3倍，金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌对波长265nm的紫外线最敏感，大肠杆菌对波长234nm的紫外线最敏感。

在畜牧生产中，由于紫外线的穿透能力弱，只能用紫外线对畜舍表面进行消毒灭菌。使用波长为254nm的20W低压汞灯，悬挂于畜舍内离地2.5m的空中，每20m2悬挂1盏，每日照射3次，每次50min左右，可以有效降低家畜疾病的发生率和死亡率，显著提高家畜的生产力。对于幼畜或奶牛乳房，由于其被毛稀疏，不能过多或大剂量照射。紫外线也可用于饲料、饮水或工具的消毒。

2．抗佝偻病作用

紫外线的光化学反应可使青草、皮肤及皮下组织中的麦角固醇和7-脱氢胆固醇转变为VD2、VD3，从而促进胃肠道对钙磷的吸收，达到防治家畜佝偻病的作用。波长270～320nm的紫外线的光化学反应最强，而这部分紫外线在太阳高度角小于35°时不能到达地面，所以高纬度地区冬季放牧家畜需要人工照射紫外线或在日粮中补充VD。在现代集约化畜牧业中，日粮通常含有充足的VD，即使封闭在畜舍中的家畜也不会发生佝偻病。

在畜牧生产中，可用人工保健紫外线（280～340nm）照射家畜，以提高其生产性能。有人采用15～20W的保健紫外线灯，安装在1.5～2m高的禽舍上空，0.7W/平方米，每日照射4～5次，每次30min，家禽的生长速度、产蛋率、孵化率都相应提高。

3．提高免疫力

在紫外线的作用下，机体组织细胞结构发生改变，激发机体发生免疫反应，体内免疫细胞的吞噬活性提高，补体和凝集素增加，可杀灭病毒或溶解细菌，增强机体免疫功能。同时，紫外线能够兴奋呼吸中枢，促进氧气的吸收，提高血液氧气浓度，改善血液循环，加强组织代谢。生产上可以采用小剂量多次照射，以增强机体体质。

4．色素沉着作用

紫外线可以使皮肤中的黑色素原通过氧化转变为黑色素。皮肤发生色素沉着，可防止紫外线深入组织产生伤害作用，增强皮肤局部的保护功能。据观察，白猪和黑猪同时在28℃的夏季高温下放牧，结果白猪全部发生皮肤损伤，黑猪皮肤只损伤1/16。最强最持久的色素沉着，发生在紫外线、红外线和可见光同时作用之时。

5．紫外线的有害作用

在紫外线的照射下，皮肤出现潮红，这是紫外线特有的红斑作用。出现红斑反应的波长也具有抗佝偻病作用，所以可以用红斑作用的程度作为紫外线治疗的计量标准。过量的紫外线照射可引起光照性眼炎。当家畜采食了某些光敏性物质（如荞麦、三叶草、苜蓿等）时，紫外线的光敏作用（Light sensitisation）可引起无毛或少毛部位产生光敏性皮炎。过量的紫外线兴奋呼吸中枢，可增加饲料消耗。大剂量短波紫外线还有致癌作用。

（三）红外线对家畜的影响

1．光热效应

红外线的波长长，能量低，只能对机体细胞产生震动作用，在被照射部位的皮肤或皮下组织转变为热能，使机体组织温度升高，血管扩张，皮肤潮红，局部循环加快，组织营养和组织代谢得到改善，这就是红外线的光热效应。红外线的光热效应应用到医疗上可以有消炎、镇痛和降低血压的效果。红外线灯可以作为幼畜局部防寒采暖的设备。红外辐射还可以通过改善机体血液循环以提高雏鸡成活率、蛋鸡产蛋率、肉鸡增重率及饲料转化率。

2．红外线的不良反应

过度的红外线照射，可以使热调节发生障碍，产生热射病。红外线直接照射颅骨，可使家畜颅内温度升高，影响中枢神经正常活动，产生日射病。过度的红外线照射还会烧伤皮肤、损害眼睛。夏季放牧时要注意保护家畜的皮肤和头颅免受伤害。

（作者：蒲德伦 朱海生）