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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.53 No.2 pp.121-129
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2019.53.2.121

Study on Control of Thermal Environmental Factors for Improvement of Productivity of Laying Hens in Summer

Seong-Wan Kim1,3, Tae-Hoon Lee3, Gwang-Jun Cha1,3, Winson M. Gutierrez4, Hong-Hee Chang2,3*
1Division of Applied Life Science (BK21 plus), Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
2Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
3Department of Animal Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
4Department of Animal Science, College of Agriculture, Central Mindanao University, Maramag Bukidnon, 8714, Philippines
Corresponding author: Hong-Hee Chang Tel: +82-55-772-1944 Fax: +82-55-772-1949 E-mail: hhchang@gnu.ac.kr
January 7, 2019 January 21, 2019

Abstract


This study carried out to determine control factors for the improvement of productivity of laying hens suffering heat stress during hot weather. A total of 48,451 ISA Brown layers were housed in a farm located in Gyeongsangnam-do, Republic of Korea. Five thermo-hydrometer loggers were installed inside the house to collect data of dry-bulb temperature and relative humidity. The experiment continued for 81 days when the summer season begins from 19th June to 7th September, 2018. This study analyzed the correlations among layers’ production index and daily average, highest, and lowest temperature; daily average, highest, and lowest relative humidity; and daily average, minimum, and maximum THI. The result indicated that feed consumption, hen-day egg production, egg weight, and FCR decreased as the daily average, highest and lowest dry-bulb temperature and THI rise (p<0.01). On the other hand, water intake increased as the daily average, highest and lowest dry-bulb temperature and THI rise (p<0.001). The relative humidity was not considered to have direct correlations to the layers’ production index (p>0.05). However, it was noticeable that the mortality did not have significant relations with daily average and highest temperature; THI; or daily average, highest and lowest relative humidity while it was relevant to the daily lowest temperature and THI (p<0.05). In conclusion, to enhance the productivity of laying hens in a hot climate, it is recommended that daily average, highest, and lowest dry-bulb temperature and THI are maintained as low as possible. Especially, the daily lowest temperature is needed to lower to 20℃, which is the lowest critical temperature for layers.



여름철 산란계사 내 열환경인자 중 제어요소에 관한 연구

김 성완1,3, 이 태훈3, 차 광준1,3, Winson M. Gutierrez4, 장 홍희2,3*
1경상대학교 응용생명과학부(BK21 Plus)
2경상대학교 부속 농업생명과학연구원
3경상대학교 축산학과
4Department of Animal Science, College of Agriculture, Central Mindanao University

초록


본 연구는 여름철 산란계의 더위 스트레스로 인한 생산성 저하에 영향을 미치는 열환경인자들 중 제 어 요소를 결정하고 산란계의 생산성을 높일 수 있는 방안을 모색하기 위해 수행되었다. 경상남도에 위 치한 산란계사에서 ISA Brown 품종의 산란계 48,451수를 공시하여 생산성 지표를 측정하였다. 또한 산란계사 내부에 온습도로거를 설치하여 건구온도와 상대습도를 여름이 시작되는 6월 19일부터 9월 7일까지 총 81일간 동안 측정하였다. 1일 평균온도, 1일 최고온도, 1일 최저온도, 1일 평균상대습도, 1일 최고상대습도, 1일 최저상대습도, 1일 평균THI, 1일 최고THI 그리고 1일 최저THI와 산란계의 생산 성 지표 간의 상관관계를 분석하였다. 분석한 결과에 의하면, 1일 평균, 최고, 최저의 건구온도와 THI 가 상승할수록 사료섭취량, 헨데이 산란율, 난중과 FCR은 낮아졌다(p<0.01). 반면, 음수량은 1일 평균, 최고, 최저의 건구온도와 THI가 상승할수록 증가하였다(p<0.001). 상대습도의 경우, 산란계의 생산성 지표에 대해 직접적인 상관관계를 가지지 않는 것으로 판단된다(p>0.05). 특이점으로는 폐사율의 경우, 1일 평균·최고 온도, THI와 1일 평균·최고·최저 상대습도와는 유의적인 상관관계를 가지지 않았지 만, 1일 최저의 온도와 THI와는 상관관계를 갖는 것으로 분석되었다(p<0.05). 따라서, 여름철 산란계의 생산성을 향상시키기 위해서는 산란계사 내의 1일 평균, 최고, 최저의 건구온도와 THI를 가능한 낮추는 것이 필요하고, 특히 1일 최저온도를 산란계의 하한임계온도인 20℃에 근접하게 조성해주는 것이 유리 할 것으로 판단된다.



    서론

    2018년 3분기 통계청에서 발표한 가축동향조사 결과에 따르면, 국내 산란계 사육수수는 7천 122만 6천 수이며, 1일 평균 계란 생산량은 4천 422만 6천 개로 집계되었다. 그 중 대규모 산란계(5만수 이 상) 사육농가의 수는 전체 산란계 사육농가의 42% 에 이른다(Kostat, 2018). 대부분의 대규모 산란계 사육농가의 경우, 단위면적당 사육수수의 증가를 위해 고단 직립식 케이지와 자동 급이/급수 시스 템뿐만 아니라 계분벨트와 자동 집란기 등의 자동 화시설을 갖추고 있다.

    우리나라의 경우, 사계절이 뚜렷하고 여름의 기후 가 고온다습한 특징을 갖는다. 이는 땀구멍이 없어 체온조절이 어려운 산란계의 더위 스트레스를 유발하 여 생산성 저하를 가져올 수 있다. 게다가 전 세계적 으로 급격한 기후변화에 대처하기 위해 설립된 UN 정부간기후변화위원회(IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change)에 의하면, 평균 지표온 도가 상승함에 따라 폭염의 발생 빈도와 지속 기간 의 증가 가능성이 매우 높다(IPCC, 2014).

    산란계의 더위 스트레스는 산란계의 생산성에 막 대한 영향을 끼친다. 우선 산란계의 열균형 또는 항 상성 유지를 방해함으로써, 체온 상승과 생리적 장애 를 유도하여 폐사율을 높임은 물론, 사료전환율과 사 료섭취량을 저하시켜 체중을 감소시키고, 산란율을 저하시키며, 난중과 난각 두께에도 악영향을 끼친다. 그러므로 여름철에 산란계사 내부의 온도를 인위적으 로 제어하여 산란계가 가능한 한 더위 스트레스를 적 게 받도록 하는 것이 권장된다(Mashaly et al., 2004).

    가축의 더위 스트레스 여부는 THI (Temperaturehumidity index)를 이용하여 평가할 수 있다. 기존 연구에 따르면(Zulovich & Deshazer, 1990;Gates et al., 1995), 산란계의 THI는 건구온도와 습구온 도를 이용하여 산정할 수 있다. 해외의 경우 이미 산란계의 더위 스트레스에 대한 연구들이 활발히 이 루어져 있는 반면, 국내에서는 산란계의 더위스트레 스에 대한 연구가 활발히 이루어지지 않았다. 특히, 더위 스트레스가 산란계의 생산성에 미치는 영향에 대한 연구는 찾아보기가 어렵다.

    따라서, 본 연구는 국내의 산란계사에서 건구온도 와 상대습도를 측정한 후, 건구온도, 상대습도 및 THI의 각 열환경인자들과 산란계의 생산성 지표 간 의 상관관계를 분석함으로써 여름철에 산란계의 더 위 스트레스를 줄여 생산성을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 수행되었다.

    재료 및 방법

    1 공시동물 및 사육시설

    경상남도 소재의 산란계 농장에서 사육 중인 36 주령 ISA Brown 품종 산란계 48,451수를 공시하여 6열 7단 24(W)×25.34(L)×18(H) m 크기의 사육케 이지(Ultra™ Modular Manure Belt™, Chore-time, Milford, Indiana, USA) 한 칸에 7수씩 수용하여 사육하였다. 공시동물은 본 실험기간 동안 물과 일 반사료를 무제한 급이 하였으며, 점등은 06:00~ 21:00으로 하루 15시간씩 일정하게 유지하였다.

    산란계사의 크기는 폭 17.3 m, 길이 102 m이었으 며, 단위면적 당 사육수수는 26.06수/㎡이었으며, 환 기는 크로스 환기 시스템으로 구성되어 있다(Fig. 1).

    2 온도와 상대습도의 측정

    산란계사 내부의 건구온도와 상대습도는 2채널 온 습도로거(Testo-174H, Testo, Lenzkirch, Germany) 를 5대를 설치하여 15분 간격으로 측정하였으며, 측 정기간은 6월 19일부터 9월 7일까지 81일이었다. 수 평 측정점을 출입문이나 창문으로부터의 틈새바람으 로 인한 손실을 고려하여 3측정점으로 나누어 측정 하였다. 또한, 수직 측정점의 경우 측정의 정밀도를 높이기 위해 천장의 상부공간으로 상승된 고온의 공 기가 축적되는 일반적인 특성을 고려하여 바닥을 기 준으로 1 m 간격으로 상/중/하 3측정점으로 나누어 측정하였다(Fig. 2).

    3 THI(Temperature-Humidity Index)의 산정

    THI는 식 (1)을 이용하여 산정하였다(Zulovich & Deshazer, 1990).

    THI layer  = 0 .6T db  + 0 .4T wb
    식(1)

    여기서,

    • THIlayer=Temperature humidity Index for layers (℃)

    • Tdb=Dry bulb temperature (℃)

    • Twb=Wet bulb temperature (℃)

    실험에서 사용한 온습도로거의 경우, 건구온도와 상대습도만을 측정할 수 있는 것이었다. 그러므로 THI 계산을 위해 습구온도에 대한 데이터가 필요하 다. 이에 따라 아래의 식 (2)에 온습도로거를 이용 해 측정한 건구온도와 상대습도를 대입하여 습구온 도를 계산했다(Roland Stull, 2011).

    T wb =Tatan[0.151977(RH+8 .313659) 1/2 ]+ atan(T db +RH)-atan(RH-1.676331)+ 0 .00391838(RH) 3/2 atan(0.023101RH)-4.686035
    식 (2)

    여기서,

    • RH=Relative humidity (%)

    4 생산성 지표의 측정 및 방법

    산란계에 대한 사료섭취량, 음수량, 산란수와 난 중에 대한 데이터 수집은 급이시스템(Chore-Tronics 3, Chore-time, USA)과 집란시스템(EXCELSIOR® Egg Collection System, Chore-time, USA)에 의 해 자동으로 실시되었다. 폐사율은 1일 단위로 집계 하였으며, 이를 바탕으로 헨데이산란율(Hen day egg production(HD), %)와 사료전환율(Feed conversion rate(FCR), %)을 계산하여 분석하였다.

    5 상관도 분석

    81일간 15분 간격으로 측정한 데이터를 가지고 건구온도, 상대습도 및 THI의 1일 평균값, 1일 최 고값 및 1일 최저값을 구한 후, 산란계의 생산성 지 표(사료섭취량, 음수량, 헨데이산란율, 난중, FCR, 폐사율)와의 상관관계를 분석하였다. 상관성 분석은 SPSS 24 (Statistical Package for the Social Sciences, IBM, USA)을 활용하여 수행했다. 각 열 환경인자와 산란계의 생산성 지표 간의 상관도는 피 어슨 상관 계수(Pearson’s correlation coefficient) 를 이용하여 분석하였으며, 통계적 유의성은 P값이 0.05미만인 경우 유의한 것으로 간주하였다.

    결과 및 고찰

    1 열환경인자와 산란계의 더위 스트레스

    1.1 온도와 산란계의 더위 스트레스

    산란계사 내부의 온도가 산란계의 더위 스트레스 에 얼마나 영향을 미쳤는지를 알 수 있도록 1일 평 균온도, 1일 최고온도 및 1일 최저온도를 Fig. 3에 나타내었다. 산란계의 적정 사육 온도가 21~26℃라 는 것을 감안하였을 때(Carter, 1981), 데이터 수집 을 시작한 6월 19일부터 9월 7일까지 총 81일 동안 내내 산란계가 더위 스트레스를 받은 것을 확인할 수 있었다. 다시 말해서, 실험 전기간 동안 1일 최고 온도가 26℃를 초과하였음으로 산란계가 실험 전기 간 동안 더위 스트레스를 받은 것으로 판단되었다.

    1.2 상대습도와 산란계의 더위 스트레스

    산란계사 내부의 상대습도가 산란계의 더위 스트 레스에 얼마나 영향을 미쳤는지를 알 수 있도록 1일 평균상대습도, 1일 최고상대습도 및 1일 최저상대습 도를 Fig. 4에 나타내었다. 우리나라의 경우, 여름 철에 다습한 환경이 형성되기 쉬운 기후적인 특성을 가지고 있으므로 고온 다습한 환경에서 산란계의 생 산성이 저하될 수 있다(Daniel & Balnave, 1981). 여기에서 고온 다습한 환경이란 산란계의 상한임계 온도인 26℃ 이상 그리고 상대습도가 50% 이상일 때를 의미한다(Curtis, 1983;Timmons & gates, 1988;Vale et al., 2008). Fig. 4와 같이 81일 실 험기간동안 단 2일을 제외한 나머지 기간 동안 상대 습도가 50% 이상으로 다습한 조건이 형성되었음으 로 이 기간 동안 습도가 더위 스트레스를 가중시키 는 역할을 어느 정도 했을 것으로 판단 되었다 (Daniel & Balnave, 1981).

    1.3 THI와 산란계의 더위 스트레스

    산란계사 내부의 THI가 산란계의 더위 스트레스에 얼마나 영향을 미쳤는지를 알 수 있도록 1일 평균 THI, 1일 최고 THI 및 1일 최저 THI를 Fig. 5에 나타내 었다. THI가 28℃ 이상이면 산란계가 더위 스트레 스를 받는다(Zulovich & Deshazer, 1990;Gates et al., 1995). 81일 실험기간 동안 13일을 제외한 나 머지 기간 동안 THI가 28℃ 이상 되었음으로 산란 계가 더위 스트레스를 받았고 이로 인하여 생산성이 저하되었을 것으로 판단되었다.

    2 열환경인자와 산란계의 생산성 지표 간의 상관 관계 분석

    2.1 건구온도와 산란계의 생산성 지표

    건구온도가 산란계의 생산성에 미치는 영향은 각 생산성 지표에 대한 상관관계 분석을 통해 Table 12에 나타내었다. Table 1을 통해 1일 평균온도를 비롯한 1일 최고온도 및 1일 최저온도와의 상관관계 에서 온도가 증가함에 따라 사료섭취량, 헨데이산란 율, 난중 및 FCR이 감소하였다(p<0.001). 이는 산 란계가 상한임계온도인 26℃ 이상의 고온에 노출되 면, 체온 상승이 일어나고 이것이 복부의 온도 상승 등으로 이어져 사료섭취량을 줄어들고 이에 연쇄적 으로 난중, FCR 및 헨데이 산란율이 감소하는 생산 성 저하로 이어지는 것으로 판단된다(LI et al., 1992;Rozenboim et al., 2007). 음수량의 경우 온 도가 증가함에 따라 증가하였다(p<0.01). 이는 산란 계의 경우 땀샘이 없는 특징을 가지므로 온도가 증 가함에 따라 체온이 증가하는 것을 막기 위해 수분 을 섭취하기 때문으로 보여진다(Donkoh, 1989). 하 지만 폐사율의 경우, 1일 최저온도가 증가할수록 폐 사율이 증가하였다(p<0.05). 이는 더위 스트레스에 노출된 산란계가 적온 범위 내의 최저온도에서 회복 기를 갖음으로써 항상성을 유지하는 특징을 갖지만, 여름철에는 최저온도도 높게 형성되면서 회복기를 가지지 못하는 것이 원인으로 작용한 것으로 보인다 (Wolfenson et al., 2001). 그러므로 산란계의 생산 성을 향상시키기 위해서 1일 최고온도가 산란계의 상한임계온도 인 26℃를 넘지 않도록 계사 온도을 유지하는 것도 중요하지만 폐사율을 줄이기 위해서 는 1일 최저온도 또한 산란계 하한임계온도인 20℃ 에 가깝게 환경을 조성해주는 것이 도움이 될 것으 로 판단된다. Table 2는 온도와 유의적인 상관관계 를 보이는 생산성 지표들과 온도 사이의 회귀방정식 을 나타낸 것이다.

    1.1 상대습도와 산란계 생산성 지표

    건구온도와 THI지수가 산란계의 생산성 지표의 전반에 걸쳐서 많은 영향을 미치는 반면, 상대습도 의 경우에는 우선적으로 여름철 고온 다습한 특징을 갖는 우리나라의 특성상, 다습한 환경이 산란계의 생산성에 영향을 미칠 것으로 예상하였으나, 사료섭 취량, 헨데이산란율, 난중, FCR의 생산성 지표와의 직접적인 상관관계를 확인할 수 없었다(p>0.05).

    하지만 1일 최저 습도의 비교적 건조한 환경 속에서 음수량이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다(p<0.05). 또한 식 (1)을 통해 알 수 있듯이 THI 는 습도에 비 례하므로, 같은 건구온도를 기준으로 습도가 높아질 수록 THI가 상승하게 되므로, 습도를 가능한 낮게 유지하는 것이 권장된다(Sandra et al., 2008).

    1.2 THI와 산란계의 생산성 지표

    THI가 산란계의 생산성에 미치는 영향은 각 생산 성 지표에 대한 상관관계 분석을 통해 Table 13 에 나타내었다. 온도가 산란계의 생산성에 미치는 영향과 마찬가지로, 1일 평균THI를 비롯한 1일 최고 및 최저THI와의 상관관계에서 THI가 증가함에 따라 사료섭취량, 난중 및 FCR이 감소하였다(p<0.001). 헨데이산란율의 경우에도 THI가 증가함에 따라 감 소하는 경향을 보였다(p<0.01). 또한 온도와 마찬가 지로 THI가 상승하면 음수량도 증가하는 것으로 나 타났다(p<0.001).

    Figure 5에서 나타난 것과 같이 상한임계THI인 28℃인 기간이 여름철 내내 지속되면서 산란계의 생 산성 저하가 일어났다. THI의 경우, 식 (1)을 통해 서 확인한 바와 같이 건구온도와 비례 관계에 있으므 로, 계사 내부 온도를 산란계의 적정온도(20~26℃) 로 유지하여 생산성을 향상시킬 수 있는 방안이 모 색되어야 할 것으로 보인다.

    Table 3은 THI와 유의적인 상관관계를 보이는 생 산성 지표들과 THI 사이의 회귀방정식을 표를 통해 나타낸 것이다.

    감사의 글

    본 연구는 농림축산식품부 농림식품기술기획평가 원의 농생명산업기술 개발사업(2016~5085) 지원에 의해 이루어진 것입니다.

    Figure

    JALS-53-2-121_F1.gif

    Windowless layer house used in this study.

    JALS-53-2-121_F2.gif

    Points for measuring indoor air temperature and relative humidity.

    JALS-53-2-121_F3.gif

    Daily indoor temperature with thermal neutral zone of laying hens.

    JALS-53-2-121_F4.gif

    Daily indoor relative humidity with high relative humidity criterion.

    JALS-53-2-121_F5.gif

    Daily indoor THI with upper critical THI criterion.

    Table

    Pearson correlations between each environmental factor and productivity index

    The regressions equation between each productivity index and temperature

    The regression equations between each productivity index and THI

    Reference

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