Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Нестационарный тепловой режим искусственной инкубации яиц сельскохозяйственных птиц

ВАК РФ 06.02.04, Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Автореферат диссертации по теме "Нестационарный тепловой режим искусственной инкубации яиц сельскохозяйственных птиц"

I- . и Ом 2 4 НОВ Щ7

На правах рукописи РУДЬ АНДРЕЙ ИВАНОВИЧ

НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ИСКУССТВЕННОЙ ИНКУБАЦИИ ЯИЦ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПТИЦ

Специальность 06. 02. 04. - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

п. Персиановский, 19 9 7

Работа выполнена в Донском государственном аграрном университете.

Научные руководители

Консультант

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор) Э. И. Дерлугян)

- кандидат технических наук, чл.- корр. РАЕН, профессор В. Г. Ушаков

- кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. Г. Братских

доктор сельскохозяйственых наук, профессор В.И. Щербатов

кандидат сельскохозяйственных наук доцент, А.П. Пахомов

Ведущее предприятие - АО Агрофирма " Приазовское ".

Защита состоится ¿^ ИОА'ЪрА_ 1997 г. в 10 час на заседании

диссертационного совета Д-120. 44. 01 в Донском государственном аграрном университете ( РФ, 346493, н. Персиановский, Октябрьского ( с ) района Ростовской области, ДонГАУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 2-^» С? К / Л~с)р\\ 1997 г

Учёный секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук,

доцент Ю.А. Колосов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в Российской Федерации инкубируется около 2 млрд. яиц различных видов сельскохозяйственных птиц. При этом запланированная выводимость яиц составляет всего 75-80%. Реально же на производстве зачастую не удаётся достигнуть даже этих относительно невысоких показателей. Так, из-за низкой выводимости яиц в 1996 году в целом по отрасли было недополучено продукции на сумму 77 млрд. руб. Несмотря на это в настоящее время основное внимание уделяется увеличению ёмкости инкубаторов и автоматизации трудоёмких процессов. Режимы же инкубации с давних пор остаются практически неизменными. При их разработке практически не учитываются теплофизические свойства яиц, их теплообмен с окружающей средой, обменные процессы, протекающие в яйце при тех или иных температурных воздействиях. Между тем значительный эффект можно получить в результате оптимизации условий взаимодействия птичьего эмбриона с окружающей средой. Подтверждением служит тот факт, что при естественном насиживании вывод молодняка приближается к 100 % от биологически полноценных яиц.

Общеизвестно, что яйца в гнезде подвергаются постоянно изменяющимся температурным воздействиям. В лабораториях Особого конструк-торско-технологического бюро "Старт" был разработан термоконтрастный режим искусственной инкубации. Первые опыты по его реализации на куриных яйцах дали положительные результаты. Однако эти эксперименты имели в значительной мере характер поисковых исследований, и им поэтому была свойственна определённая ограниченность поставленных и решённых задач. Так, производственная проверка проводилась на малых партиях яиц, изучались теплофизические свойства только куриных яиц, не было дано теоретическое обоснование эффективности термоконтрастности, не оценивалось постэмбриональное развитие молодняка. Это послужило побудительной причиной продолжить работу в этой области. Поэтому дальнейшие исследования, посвященные совершенствованию и научному обоснованию термоконтрастного режима инкубации, являются актуальной проблемой птицеводства.

Настоящая диссертация выполнялась в соответствии с "Координационным планом научно-исследовательских и опытно - конструкторских работ по птицеводству на 1996...2000 гг.".

Целью работы являлось повышение вывода и жизнеспособности молодняка наиболее распространённых видов сельскохозяйственных птиц путём совершенствования термоконтрастного режима инкубации на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований теплофизи-ческих свойств яиц и процессов переноса в них массы и энергии при переменных тепловых воздействиях.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить геометрические, теплофизические и теплообменные характеристики инкубируемых яиц;

- выяснить механизм влияния переменных тепловых воздействий на обмен веществ в инкубируемом яйце, оценить интенсивность возникающих при этом молярно-, молекулярно- и ионнодиффузионных процессов;

- оценить эффективность термоконтрастного режима при инкубировании яиц различных видов сельскохозяйственных птиц, а также его влияние на рост и развитие полученного молодняка.

Научная новизна работы:

- получены сведения о теплофизических и теплообменных свойствах яиц сельскохозяйственных птиц различных видов;

- впервые установлены экспериментально и аналитически объяснены причины положительного влияния термоконтрастного режима инкубации на эмбриональное и постэмбриональное развитие цыплят;

- доказана эффективность термоконтрастного режима при инкубации утиных яиц.

Практическая ценность диссертации состоит в том, что в производственных условиях на значительных партиях куриных и утиных яиц установлена возможность существенного повышения выводимости яиц при термоконтрастном режиме их инкубирования. Доказан более интенсивный рост цыплят, полученных при инкубировании в условиях переменных температур по сравнению с контрольными при выращивании с суточного до четырёхнедельного возраста.

Апробация. Основные положения работы доложены и одобрены на:

- второй международной теплофизической школе "Повышение эффективности теплофизических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологическое обеспечение" ( Тамбов, сентябрь 1995);

- второй научно - технической конференции "Состояние и проблемы технических измерений " ( Москва, ноябрь 1995 );

- 45 и 46-й научно-технических конференциях Новочеркасского государственного технического университета в 1996... 1997 гг;

- ежегодных научных конференциях Донского государственного аграрного университета в 1995... 1997 гг.

Публикация результатов исследований. Основные результаты работы опубликованы в 8 статьях, информационных листках и тезисах докладов.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 15.3 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 36 рисунков, включает в себя введение, обзор литературы, собственные исследования, экономическую эффективность применения термоконотрастного режима искусственной инкубации, выводы, рекомендации производству, список литературы, приложения. Список использованной литературы представлен 148 работами, в том числе 22 на иностранных языках.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Материал и методика исследований

Базовые экспериментально - аналитические исследования проводились в. в лабораториях Донского государственного аграрного университета и Новочеркасского государсгвернного технического университета. Опытно-промышленная проверка научных разработок осуществлялись на Шахтин-ских птицефабрике и инкубаторно-птицеводческой станции, а также в фермерском хозяйстве "Валентина'' ( г. Новочеркасск ). За период с 1994 по 1997гг. были проведены три серии опытов.

В первой серии опытов ставилась цель изучить теплообмен яиц различных видов сельскохозяйственных птиц при естественной и искусственной инкубации. Для расчётов по теплообмену был проведён комплекс опытно-аналитических исследований теплофизических свойств ( температуропроводности а, теплопроводности А. и теплоёмкости с ) компонентов яиц различных видов сельскохозяйственных птиц, а также усовершенствована формула для вычисления площади теплообменной поверхности яйца. Лабораторные опыты по изучению теплофизических свойств яиц проводились в 10 повторностях.

Исследовалась теплоотдача куриных, утиных и гусиных яиц в свободном потоке воздуха. Такой режим характерен для естественной инкубации в период отсутствия наседки в гнезде. Определялся теплообмен утиных яиц в процессе искусственной инкубации при вынужденном движении воздуха в инкубаторе типа ИУП-Ф-45 при полной загрузке. Находилась полная теплоотдача яиц в бытовом инкубаторе " Наседка-1", который не оснащён каким-либо устройством для вентилирования воздуха.

Во второй серии опытов изучались механизмы обмена веществ в инкубируемом яйце под воздействием переменных температур и оценивалась их значимость для развивающегося эмбриона.

Для решения поставленной задачи пикнометрическим методом были найдены коэффициенты объёмного расширения р белка и желтка различных видов сельскохозяйственных птиц. На основании экспериментальных данных была установлена зависимость р ( I) в диапазоне, охватывающем все изменения внутрияйцевой температуры в процессе естественной и искусственной инкубации. На основании полученных результатов вычисляли суточный объём воздуха, поступающий в куриное и гусиное яйцо, в зависимости от амплитуды и частоты температурных колебаний. Дана оценка роли термокомпрессионного дыхания в снабжении кислородом развивающегося куриного зародыша.

Проведены предварительные опыты по измерению силы электрического тока, возникающего в компонентах яйца (белок и желток ) под воздействием градиента температур.

В третьей серии опытов осуществлялась проверка эффективности термоконтрастного режима при инкубировании яиц различных видов сельско

хозяйственных птиц в производственных условиях и оценивался рост живой массы молодняка экспериментальной и контрольной партий в эмбриональный и постэмбриональный периоды.

Реализация термоконтрастного режима искусственной инкубации проводилась в инкубаторах "ИУП-Ф-45" на куриных и утиных яйцах. Яйца отбирались в соответствии с рекомендациями ВНИТИПа - аналогично для опытной и контрольной партий. Температура воздуха в опытном шкафу при инкубации куриных яиц до 11 -го дня периодически изменялась в пределах от 36,0 до 38,6 °С с точностью ± 0,2 °С, что вызывало её колебания внутри яиц от 36,9 до 38,1 °С, т.е. на ± 0,6 °С относительно среднего значения 37,5 °С. После 11-го дня инкубации колебания внутрияйцевой температуры остались прежними - ± 0,6 °С, но её верхний уровень был снижен на 0,4 °С, т.е. составлял 37,7 °С. Температура воздуха в контрольных шкафах поддерживалась до 11-го дня инкубации 37,8 °С, а с 12-го дня и до переноса яиц в выводные шкафы - 37,2 °С. В выводных шкафах температурные режимы инкубирования были одинаковыми - 37,2 ®С.

При инкубации утиных яиц температура воздуха в контрольном шкафу была с 1-го по 13-й дни 37,9 °С, а с 13-го дня и до переноса яиц в выводные шкафы - 37,4 °С. Температура воздуха в опытном шкафу до 13-го дня инкубации периодически изменялась в пределах от 36,0 до 38,6 °С с точностью ± 0,2 °С, что вызывало её колебания внутри яиц-свидетелей в диапазоне 37,0 - 38,2 СС с амплитудой ±0,6 °С. В последующие дни инкубации колебания внутрияйцевой температуры составляли ±0,4 °С, а её верхний уровень был снижен на 0,5 °С, т.е. составлял 37,7 °С. На период вывода партия контрольных и опытных яиц была размещена в одном выводном шкафу, температура воздуха в котором поддерживалась постоянной -37,2°С. В ходе опытов была произведена оценка влияния переменных температур на влажностный режим инкубатора в процессе инкубации яиц.

Специальная серия опытов была посвящена изучению влияния переменных температур на динамику живой массы опытных эмбрионов в сравнении с контрольными. Взвешивание производилось после 7, 11 и 18 дней инкубации для куриных и после 8, 13 и 25 дней инкубации для утиных зародышей.

Для оценки влияния термоконтрастного режима инкубации на постэмбриональное развитие птенцов были проведены исследования по выращиванию цыплят опытной и контрольной партий (по 50 гол. каждая) с суточного до четырёхнедельного возраста. В каждую группу отбирался кондиционньш молодняк со средней живой массой по партии в целом. Обе группы в ходе эксперимента содержались вместе, напольно, в соответствии с установленными зоотехническими нормативами. Для кормления бройлеров использовалась кормосмесь стандартного состава и питательности. 11о данным еженедельного индивидуального взвешивания молодняка находили

абсолютный и относительный приросты живой массы. Цифровой материал исследований обрабатывался биометрически. На основании полученных результатов была рассчитана экономическая эффективность применения термоконтрастного режима искусственной инкубации.

Геометрические, теплофизические и теплообменные характеристики яиц различных видов сельскохозяйственных птиц

Для расчёта площади поверхности яйца была усовершенствована формула, полученная в результате моделирования яйца двумя полуэллипсоидами, образованными поперечным разрезом яйца вдоль его малого диаметра d. Предложенное соотношение имеет вид

с ftd2 о, arcsin^/l-i' arcsin ч

»= 4 . /Г^ + • /Г71 h

где ii и i2 - индексы формы двух эллипсоидов, равные 0,5d/ai и 0,5d/ai; at + ai - D - большой диаметр яйца.

Анализ уравнения показал, что изменение асимметрии яйца, т.е. соотношения длин его полуосей as и ai при условии постоянства hi + in = D и d, на величину значения S не влияет: при любом соотношении сп I сп S = const.

Установленные теплофизические свойства утиных, гусиных и индюшиных яиц приведены в табл. 1. Там же для сравнения показаны литературные данные об аналогичных теплофизических свойствах куриных яиц.

Обобщая результаты проведённых исследований, можно сделать следующие выводы: теплопроводность желтка в « 1,7, теплоёмкость - « 1,2 и температуропроводность - я» 1,4 раза меньше, чем у белка. Такое соотношение характерно для яиц всех исследованных птиц. В то же время теплофизические свойства конкретного компонента яйца практически не зависят от вида птицы. Усреднённые их значения приведены в табл.2.

Эти значения теплофизических свойств яиц сельскохозяйственных птиц рекомендуются нами для расчётов при совершенствовании тепловых режимов инкубации.

Тепловое состояние инкубируемых яиц в большей степени определяется их конвективным теплообменом, а конкретнее - величиной коэффициента теплоотдачи ак от поверхности яиц к окружающему воздуху. В ходе проведённых исследований были получены обобщённые характеристики конвективного теплообмена яиц наиболее распространённых видов сельскохозяйственных птиц ( куриных, утиных и гусиных ) как при естественной, так и при искусственной инкубации. Обработка опытных данных позволила получить критериальное уравнение

Nu - 0,57 ( Gr-Pr )0'25, которое описывает теплоотдачу указанных видов яиц в условиях свободной конвекции при различном их расположении в пространстве. Здесь Nu, Gr и Рг - широко используемые в теплотехнических расчётах критерии подобия.

Таблица 1 Теплофизические свойства яиц различных видов сельскохозяйственных птиц

Вид птицы Теплофизический параметр Вещество

белок желток меланж я й ц о в целом

Куры X, Вт / ( м-К) 0,580 0,310 0,48 , 0,520

Индейки 0,534 0,320 0,455 0,456

Утки 0,511 0,291 0,423 0,431

Гуси 0,515 0,352 0,450 0,456

Куры с, кДж/(кг-К) 3,56 2,71 3,31 3,05

Индейки 3,57 3,17 3,42 3,16

Утки 3,61 2,91 3,33 3,06

Гуси 3,44 3,16 3,33 3,06

Куры а -107, м2/с 1,57 1,09 1,36 1,71

Индейки 1,44 0,98 1,27 1,47

Утки 1,36 0,97 1,20 1,44

Гуси 1,44 1,08 1,30 1,51

Куры Е, Дж / (м2-Кс0'5) 1,46 0,93 1,28 1,31

Индейки 1,41 1,02 1,27 1,25

Утки 1,39 0,93 1,21 1,20

Гуси 1,36 1,07 1,25 1,23

Определяющей температурой в формуле является температура воздуха. Отклонение опытных точек от обобщающей прямой не превышало ± 3 %. В нижеследующей таблице 3 представлены значения ак, рассчитанные по приведённому соотношению.при и-20 °С.

Теплообмен яиц в процессе искусственной инкубации при вынужденном движении воздуха был исследован в одном из инкубационных шкафов инкубатора. ИУП-Ф-45 при полной загрузке его утиными яйцами. Для измерения коэффициентов теплоотдачи использовался "утиный" а-калориметр, который поочерёдно помещался в центр каждого лотка 2, 3, 9 и 18 ярусов (нумерация лотков ведётся от пола шкафа). Температура воздуха в шкафу автоматически поддерживалась на уровне 37,8 ± 0,2 °С.

Таблица 2 Теплофизические свойства компонентов яиц сельскохозяйственных птиц

Вещ ество

Теплофизический белок желток меланж яйцо в

параметр целом

%, Вт / (м-К) 0,535 0,318 0,453 0,466

с, кДж / ( кг-К) 3,55 2,99 3,35 3,08

а -10 7, м2 / с 1,45 1,03 1,28 1,53

Опытами установлено, что коэффициент теплоотдачи от передней до задней стенки этого блока снижается примерно от 40...35 до 25...20 Вт/(м2-К). Такая зависимость изменения а* характерна для яиц, находящихся в горизон тально расположенных лотках всех ярусов барабана, кроме верхнего и нижнего. На яйца, размещённые в 1-м и 18-м ярусах, действуют два воздушных потока; внутренний, пронизывающий блок лотков, и внешний, проходящий между барабаном и потолком ( полом ) шкафа Поэтому теплоотдача здесь выше, чем в центре блока, где яйца обдуваются только внутренним потоком. На значение влияет также поворот барабана: если при его повороте расстояние между лотком и вентилятором уменьшается и калориметр перемещается в зону большей турбулентности потока, то а* увеличивается. Для верхнего яруса это произойд&г при ф = + 45 а для нижнего - при <р = - 45°. Поворот барабана, при котором лоток удаляется от плоскости вращения лопастей вентилятора, приводит к снижению теплоотдачи верхнего яруса (при ср = - 45°) и к увеличению а* нижнего яруса На теплоотдачу яиц в средних ярусах поворот барабана практически не влияет.

Таким образом, установлено, что теплоотдача, а следовательно, и тепловая инерция инкубируемых яиц существенно (примерно в 1,5.. .2 раза ) неоди наковы в различных точках лоткового блока и зависят от его ориентации в [фострансгве.

В бытовом инкубаторе " Наседка-1 который не оснащён каким-либо устройством для турбулизации воздуха, значение полного коэффициента теп-юотдачи, учитывающего все виды отвода тепла от яиц в окружающую среду, жазались равными 8...10 Вт / ( м^К ). Эти данные хорошо согласуются с ре-ультатами экспериментов, полученными в серии опытов при изучении тепло-¡тдачи яиц при свободной конвекции.

На основании материалов исследований теплообмена и теплофизических яойств куриных и утиных яиц было установлено, что темп их нагрева и хлаждения практически одинаков. Это позволило рекомендовать для инкубами яиц этих птиц одинаковые параметры термоконтрастного режима.

в

Таблица 3

Теплоотдача яиц сельскохозяйственных птиц при свободной конвекции воздуха

¿А, °С Значения а*, Вт/( м2-К) при И, мм:

20 30 40 50 60 70 80 90

5 6,3 5,7 5,3 5 4,8 4,6 4,5 4,3

10 7,4 6,8 6,3 6 5,7 5,5 5,3 5,2

15 8,3 7,5 7,1 6,6 6,3 6,1 5,9 5,7

20 8,9 8,1 7,5 7,1 6,8 6,5 6,3 6,1

Результаты выполненной работы позволяют углубить знания о динамических свойствах и температурном поле яиц при их естественной и искусственной инкубации с целью использования их для совершенствования тепловых режимов инкубации.

Особенности обмена веществ в яйце при термоконтрастном инкубировании

Нами высказано предположение, что инкубация яиц в условиях переменных температур приводит к переносу в них вещества за счёт возникновения разности потенциалов: на молярном уровне ( при термическом расширении и сжатии вещества - термокомпрессионное дыхание ), на ионном уровне (за счёт электродиффузии) и на молекулярном уровне (путём термодиффузии).

В ходе экспериментов установлено, что коэффициенты объёмного расширения белка и желтка куриного, утиного и гусиного яиц при одинаковой температуре практически равны. Можно ожидать, что такое равенство имеет место и для других видов сельскохозяйственных птиц, поскольку ранее было доказано, что теплофизические свойства компонентов яиц кур, уток, индеек и гусей одинаковы. Зависимость рб и р ж от I имеет следующий вид

рв = (- 12+ 1,6О-10-5,°С-! . рж = (-11,7 + 2,Н)-10-5,оС-! .

Как следует из эмпирических соотношений, полученных методом наименьших квадратов, температура оказывает существенное влияние на коэффициенты объёмного расширения белка и желтка. При нагревании от 22 до 43 °С они увеличиваются примерно в 2,5 раза и составляют соответственно (0,23...0,57)-103, °С-' и (0,36...0,81)-10 3, 0О!. При этом степень рас

ширения желтка несколько выше, чем белка. Интересно отметить, что если при температуре порядка 20 °С значения коэффициентов объёмного расширения белка, желтка и воды близки друг к другу, то при повышении температуры вода расширяется менее интенсивно.

Нашими наблюдениями установлено, что при естественной инкубации куриных яиц частота п изменений температуры Д1 = 3,5-4,0 °С составляет 8... 10 раз в сутки. При инкубации яиц водоплавающих птиц значения А1 могут быть большими, так как во вреди ухода птицы с гнезда для купания её оперение увлажняется, что приводит впоследствии к дополнительному охлаждению янц.

Результаты вычисления АУ для так называемых эталонных хуриного и гусиного яиц в зависимости от частоты и амплитуды суточных колебаний внутрияйцевой температуры приведены в табл.4. Проведённые расчёты показали, что при естественной инкубации в начале развития при термокомпрессионном дыхании в пугу куриного яйца ежедневно всасывается 0,85 см3 воздуха или 0,18 см3 кислорода. Это составляет 10,3 % от общего количества кислорода, потребляемого эмбрионом в первые сутки инкубации. В дальнейшем в связи с формированием в яйце структур, обеспечивающих всё возрастающую потребность зародыша в кислороде, значимость указанного механизма дыхания уменьшается.

Предварительные опыты показали, что в контуре, заполненном белком или желтком, под воздействием градиента температур возникают микротоки порядка Ю-8 мкА. Компьютерная обработка полученных данных подтвердила наличие чёткой взаимосвязи между плотностью теплового потока и силой тока - г > 0,6. Для установления количественных характеристик зависимости 1(1) необходимо проведение дальнейших исследований в этом направлении.

В литературе по теплофизике отмечается, что в термодинамически процессах при наличии в физическом теле разности температур в нём возникает термодиффузия. Её доля составляет 6-8 % от концентрационной диффузии. Видимо, такое же соотношение характерно и для биологических объектов, в частности для инкубируемых яиц.

Подводя итог, необходимо отметить, что каждый искусственно организованный или естественно возникший процесс переноса энергии или массы инициирует возникновение сопутствующих явлений того же типа. По правилу Онзагера их действия суммируются. Таким образом, представляется весьма вероятным, что нанесение на инкубируемые яйца переменных тепловых воздействий приводит к появлению дополнительных ионных, молярных и молекулярных потоков, которые несмотря на свою незначительную величину каждого из них в отдельности в сумме всё же приводят к оптимизации развития зародыша.

Таблица 4

Объём воздуха (см31 сутки), поступающий в яйцо при термокомпрессионном дыхании в зависимости от частоты и амплитуды температурных колебаний

Яйцо Куриное Гусиное

\п, 1/сут М, 5 10 15 20 5 10 15 20

2,5 ^ 0,31 0,61 0,92 1,22 0,95 1,90 2,85 3,80

5 0,61 1,22 0,83 2,44 1,90 3,80 5,70 7,60

• 7,5 0,91 1,83 2,73 3,65 2,85 5,70 8,55 11,40

10 1,22 2,43 3,65 4,86 3,80 7,60 11,40 15,20

Реализация термоконтрастного режима искусственной инкубации в производственных условиях и выращивание цыплят опытной и контрольной партий с суточного до четырёхнедельного возраста

Опыты по реализации термоконтрастного режима искусственной инкубации проводились на Шахтинской птицефабрике с 22 июня по 14 июля 1995 года и Шахтинской шпсубаторно-птицеводческой станции с 21 мая по 11 июня 1996 года. На птицефабрике испытаниям подвергались 47226 инкубационных яиц, взятых от своего племенного стада ( яичная порода, кросс Борки-117 ). На Шахтинской инкубаторно-птицеводческой станции эксперименты ставились на куриных и утиных яйцах. Куриные яйца ( 4817 шт.) были взяты от племенного стада птицефабрики "Дон " (кросс Гибро-6). Утиные яйца ( 8848 шт. ) были взяты от племенного стада Ново-батайской птицефабрики (порода - пекинские утки).

Во всех поставленных опытах установлена одинаковая закономерность роста и развития эмбрионов и выводимости яиц. На Шахтинской ин-кубаторно-птицеводческой станции при инкубации куриных яиц в опытный шкаф - N2 - было заложено 2301 яйцо, в контрольный - N3 - 2516 яиц. Типичный график изменения температуры воздуха и внутрияйцевой температуры в опытном и контрольном инкубационных шкафах показан на рис. 1. В ходе эксперимента оценивалось влияние переменных температур на влажностный режим в инкубаторе. Для этого в течение одного цикла "нагрев-охлаждение", который является структурной единицей предлагаемого режима, через каждые 5 мин. регистрировались показания сухого и влажного термометров. Впоследствии на основании полученных данных по психрометрическим таблицам определялась влажность воздуха. Оказа

•1 ""I- 1 •• \ ! • i i i1. ¡ .L.LL iii i

, , , , 1 • i, ¡ ; 1 r Г i í 1 ! i ¡ . ! (J i , ' "

■ , T i ! ;^ ™'sÍ-Í i 1 1 l l i

. ; i 1 .....1 • l 1 ' i

, • г 1 п 1 j t 1 ! 1 r : ; 1 1 , i t - • i i : i !.

! ■ : i i . i ti— i ; (

- f "i' 1 ! ¡ ! 1 1 -i, '■i* \ i i i

1 1 1 i 1 1 , «j. i r 1 i

| í Г M . 1 ; - ; i i í l'M ¡4 ¡ V ' 1 t

1 i [ T . ; T! ■ J í 1 1 i Г ' УТГ ¡ I

'r ' I 1-

1 1 1 ' • 1 ■ ; 1 1 1 1 ! i f.f V u r? 1 / ,7' Л 1

• ; I I ' - ¡ M , 1 ! 'Л , -r 4 i

i I : 1 1 ' : i í 1

■ . 1 i ! í ! i , i ! i 1 , ^ 1 i 1 ; : , ■

i i 1 • 1 -i * 1 1 ' I ' VI- ! _L ' ■ ! .. .

< ¡ .Т i i i' - 1 í " 'i- . i Jj.^. . . _ . _i

: i ! ' t • ' | i ~n r ! f ¡ ! ¡ • í M* : ! s1 ■"" ; ! 1 ' ! i lT '

I 1 ; . 1 ; .. ■ 1 , i ' : i ¡ T í * 1 ¡ ■ 1

1 ' : 1 г ■ ! : 1 • j .1 1 i

т ' 1 : i т . > 1 , ' 1 ■ i 1 ! ¡ • ■' -Ir 1 1 i i , . '

' 1 : i i 1 1 1 1 1 : ' ' ¡ ¡ > ' 1 1 ■ ■ ! ¡ : ¡ • j ■ 1 ' 1

' ! ■ ;! i i i 1 . ! , ! "t " 1 ' L. í L \ÍV 1 ! » ' 1 ' ' ' í

i i l i ¡ ; ) • 1 i . • > i 1 '

i , '■ i '" ' ¡ 1 ! ' i - 1 1 I 1

1 [ 1 1 ; 4 ' H ! ■ ч| " ' ! ' 1 1 I , ! ■ i

1 ' ' ¡ 1 1 i К ' ' 1 | ; 1 ¡

! | 'г ! 1 i г } i i • ' ^ ■ • i : 1 1 i l

• -I ' ■ , i .! i ■ ^ ; 1 ! i i i .

1 1 l ! .1 | i ' i

' 1 1 " 11 •,-ti i 1 . » p ¡ 1 1

i ' 1 | ' * * 1 > V- г, ; I ¡ 1 i JS-, ' 1 | 1 ¡ 1 , -( , , ' '. ■

; • • I* ! L i ' ¡ i í ■ ■ ■

i.. ... ' ■ i —и—4-H ; i- i I ■■ ;■■; ! , , .......: ...

h-1-^Т" ---Г-1.., 1 -1-1-Г")-!— "Vi' ! i ■i—H—" _J—

- i ; i f > : 1

• " --1.: —Г7?- .( -. j 1 :

■ ti 1 ' : | j jí | 1 ; vj: ' 1__L \ Iil!

1 ■ ¡ ; 1

t j • ; i ; ■ 1 i 1 | 1 1 " 1 ' i 1 1 i ■

, 1 ¡ ' ; i i ■ I ' ' t 1 ! 1 i

i .... ¡"Ti ■ » '1 • | i

! ' í : ' i . | i- 1 i 5 ' ■ И

¿ . . i i i i 1 ! ¡ ■ > ! ■ 1 i 1 J- P-- 1

! Г "Г U T J 1 1 ' 1

!! J _ i. ! : h—r ! ' H 1 ! 1 1 I I

i 1 . i i ' ! i

■ 1 i i i ■ К i. ' L 7 1 i 1 |

и Q: n 1 П ' " 0 17 a с 1 g fi с rt | .! . ; -joc

- 1

. , ; ; , ( J , , , .. i i ■ ■!,■>!' ■ >1 • 1 n тгп

J 1 ''lili ■ ' 1 í ' í 1 • ' ' i i ь«1 \ ' 1 ' !

• \ fl

i i ! ' i ■ í ! 1 ' , ' ! i ».7 •IT ¡ i ¡

— ;■■ : ■' f ¡ t ; ■ i • t 'я, : 1 1 1 1 ___1___ - 1

zrxtrz 2E=—i Ч-1Ч- ¡' S a 7' ! 1 : ' 1 Ш н - ' 'A h n ti r 11*

■А}—

Pita i Диаграмма изменения температур воздуха в шкафах ( тошен 2, 4 и б ) и внутри яиц (точки 1, 3 и 5) при нестационарном ( точки 3, 4, 5 к 6 - опьгг ) и стационарном ( точки 1 и 2 - контроль ) режимах (7-е сутки инкубации куриных яиц).

лось, что максимальная амплитуда её колебаний не превышает 4 %, что не оказывает отрицательного воздействия на развивающиеся зародыши.

В процессе инкубации проводился биологический контроль за развитием эмбрионом путём просвечивания яиц, взвешивания зародышей на определённых стадиях развития и вскрытия отходов инкубации. Яйца с погибшими в первые двое суток инкубации зародышами часто имеют сходную картину с неоплодотворёнными, и поэтому при овоскопировании их ошибочно относят к данной категории. Для получения более точных результатов все отобранные при просвечивании яйца разбивались: визуально оценивался размер бластодиска, а также состояние желтка. После проведённых исследований выяснилось, что из 184 яиц ( контрольная партия ), классифицированных как неоплодотворённые, в 75 (40,8%) при более детальном осмотре были обнаружены признаки, характеризующие первую стадию эмбрионального развития. В опытной партии аналогичная картина наблюдалась в 36 из 164 яиц (22 %).

Установлено, что при термоконтрастном режиме искусственной инкубации яиц зародыши имеют несколько другую закономерность роста по сравнению с контролем. В первую неделю развития они отстают от эмбрионов контрольной партии. Однако уже после 11-го дня развития темпы роста в опытной группе становятся выше. Перед переводом яиц в выводные шкафы разница в массе опытных и контрольных эмбрионов составляла в среднем 2,2 г или 8,4% (Р>0,99). Видимо, это можно объяснить активизацией защитно-приспособи-тельных систем организма во второй половине инкубации (табл.5).

При использовании термоконтрастного режима инкубации выводимость яиц от числа оплодотворённых на 11% выше, чем при стандартном режиме за счёт существенного уменьшения количества замерших эмбрионов и кровь-кольца ( табл.6). Стабильная температура в выводном шкафу сказалась отрицательно на зародышах из экспериментальной группы, о чём свидетельствует более высокий процент задохликов по сравнению с контролем.

При инкубации утиных яиц в шкаф 1 (опытный ) первоначально было заложено 1839 яиц (партия 1), а через двое суток - ещё 2365 яиц (партия 3 ); в шкаф 2 ( контрольный ) первоначально было заложено 2088 яиц (партия 2), а через двое суток - ещё 2556 яиц ( партия 4).

Установленная нами закономерность на куриных эмбрионах проявилась и при использовании термоконтрастного режима инкубации на утиных яйцах. Первоначальное отставание в живой массе опытных эмбрионов полностью компенсировалось в дальнейшем за счёт стимулирующего влияния на них переменных температур ( табл.7 ). К 13-му дню инкубации по этому показателю зародыши экспериментальной партии начинают опережать контрольных, а к моменту переноса яиц в выводные шкафы разница между ними составляла уже 4,45г или 10,3 % ( Р > 0,99).

Таблица 5

Динамика роста живой массы куриных эмбрионов в процессе инкубации

День инкубации Шкаф N 2 ( контроль ) Шкаф N 3 ( опыт) В% к контролю

средняя масса, г. средняя масса,; г.

яйца до инкубации эмбриона яйца до инкубации эмбриона

7-й 66,4 0,94+0,02 66,29 0,9±0,004 -4,3

11-й 68,9 4,1+0,2 68,88 4,51±0,07 10

18-й 66,65 25,99±0,3 65,76 28,16±0,3 8,4

Таблица 6

Показатели инкубации куриных яиц при "стабильном" и термоконтрастном режимах работы инкубатора ИУП-Ф-45-2

Показатели инкубации Номер шкафа

N2 контроль N 3 о п ы т

количество

шт % шт %

Заложено яиц 2301 100 2516 100

Неоплодотворённые яйца 119 5,2 129 5,1

Тумаки нет нет нет нет

Кровяные кольца 158 6,9 89 3,5

Замершие 272 11,8 120 4,8

Задохлики 157 6,8 178 7,1

Слабые и нежизне-собные цыплята 16 0,7 9 0,4

Выведено цыплят 1579 1991

Вывод цыплят от числа заложенных яиц 68,6 79,1

Выводимость яиц 72,4 83,4

Таблица 7

Динамика роста живой массы утиных эмбрионов в процессе инкубации

День инкубации Шкаф N 2 (контроль ) Шкаф N 1 (опыт) В % К контролю

средняя масса, г. средняя масса, г.

яйца до инкубации эмбриона яйца до инкубации эмбриона

8-й 79,60 0,81±0,03 79,33 0,77±0,02 -4,9

13-й 82,19 4,69±0,3 82,34 4,93±0,2 5,1

25-й 82,89 43,39±0,7 83,02 47,84±0,96 10,3

Таблица 8

Показатели инкубации утиных яиц при "стабильном" и термоконтрастном режимах работы инкубатора ИУП-Ф-45

Показатели инкубации Номер шкафа

N2 контроль N 1 опыт

количество

партия 2 партия 4 партия 1 партия 3

шт % шт % шт % шт %

Заложено яиц 2088 100 2556 100 1839 100 2365 100

Неоплодотворённые яйца 57 2,7 133 5,2 59 3,2 91 3,8

Тумаки 22 1,1 24 0,9 21 1,2 18 0,8

Кровяные кольца 140 6,7 379 14,8 112 6,1 197 8,3

Замершие 258 12,4 295 11,6 116 6,3 172 7,3

Задохлики 142 6,8 201 7,9 140 7,6 224 9,5

Слабые и нежизнеспособные утята 11 0,5 15 0,6 8 0,4 10 0,4

Выведено утят 1458 1509 1383 1653

Вывод утят от числа заложенных яиц 69,8 59,0 75,2 69,9

Выводимость яиц 71,8 62,3 77,7 72,3

При использовании термоконтрасгного режима инкубации выводимость утиных яиц на 5,9 % ( партия 1 ) и 10,0 % ( партия 3 ) выше, чем при стандартном " стабильном " режиме преимущественно за счёт существенного снижения замерших эмбрионов и эмбрионов, диагносцируемых при овоскопировании как " кровь-кольцо " (табл.8).

Цыплята, полученные из яиц, инкубировавшихся в условиях переменных и стабильных температур, были отправлены на выращивание в фермерское хозяйство "Валентина" г.Новочеркасск. Их откорм показал, что молодняк опытной группы в течение всего периода наблюдения имел более высокую интенсивность роста. В результате этого к четырёхнедельному возрасту средняя разница в живой массе достигла 54 г/гол. ( Р>0,99). Таким образом, установлено, что стимулирующее влияние переменных температур на рост и развитие проявляется не только в эмбриональный, но и в первый период постэмбрионального периода (табл.9).

Таблица 9

Динамика роста живой массы бройлеров опытной (1) и контрольной (2) партий с суточного до четырёхнедельного возраста

Возраст, недели Средняя масса 1 гол., г. Среднесуточный привес, г. Относительная скорсть роста, %

1 2 1 2 1 2

1-е сутки 41,9± 0,2 39,1+0,2 — — — —

1 107± 0,8 100± 0,5 9,3 8,7 87,44 87,56

2 272 ±2,4 254 ±1,9 23,6 22 81,07 87,01

3 493± 3,3 460 ±2,6 31,6 29,4 57,78 57,7

4 717± 4,5 663 ±2,6 32 29 37,02 36,15

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОКОНТРАСТНОГО РЕЖИМА ИСКУССТВЕННОЙ ИНКУБАЦИИ ЯИЦ

Использование термоконтрастного режима искусственной инкубации позволило повысить выводимость куриных яиц на 10,5 и утиных - на 8,2%. Это означает, что на каждую тысячу заложенных в инкубатор яиц, было получено дополнительно соответственно 105 цыплят и 82 утёнка. Стоимость суточного бройлера на момент проведения экспериментов ( май-июнь 1996 г.) составляла 3,5 тыс. руб / гол., суточного утёнка - 6 тыс. руб./гол. Таким образом, экономическая эффективность от применения предлагаемого режима в пересчёте на тысячу яиц составила 367,5 тыс. руб. -

при инкубации куриных и 492 тыс. руб. - при инкубации утиных яиц (табл.10). Представляется весьма вероятным, что подобные высокие результаты инкубации будут получены также при инкубировании гусиных, индюшиных и яиц других видов сельскохозяйственных птиц. Кроме того, дополнительный экономический эффект будет получен и от выращивания молодняка. Если учесть, что средняя живая масса опытного бройлера к четырёхнедельному возрасту на 54 г. превышает аналогичный показатель в контрольной партии, то при выращивании 10000 голов на птицефабрике ожидаемый суммарный прирост живой массы от всего поголовья составит 5,4 ц.

Таблица 10

Экономическая эффективность применения термоконтрастного режима при инкубации куриных и утиных яиц

Показатели К _у р ы Утки

опыт контроль опыт контроль

Заложено яиц, шт 2516 2301 4204 4644

в т.ч. оплодотворённых 2387 2182 4054 4454

Получено здорового молодняка, гол. 1991 1579 3036 2967

Выводимость яиц, %: от числа заложеннных 79,1 68,6 72,6 64,4

от числа оплодотворённых 83,4 72,4 75,0 67,1

Экономическая эффективность, тыс. руб. в пересчёте на 1000 заложенных яиц. 367,5 492,0

ВЫВОДЫ

Анализ и обобщение результатов проведённых нами исследований позволяет сделать следующие выводы:

1. Наибольшую точность расчётов объёма и площади поверхности яйца обеспечивают формулы, полученные при моделировании его контура двумя полуэллипсами.

2. Теплофизические свойства конкретного компонента яйца практически не зависят от вида птицы, о чём свидетельствуют результаты определения температуропроводности, теплопроводности, теплоёмкости и коэффициентов объёмного расширения белков и желтков утиных, индюшиных и гусиных яиц. Усреднённые значения указанных величин можно использо-

вать в дальнейшем дая разработки тепловых режимов инкубации и других видов сельскохозяйственных птиц.

3. Значения коэффициента теплоотдачи, при естественной инкубации в период отсутствия наседки в гнезде лежат в диапазоне 4...7 Вт/ ( м:-К ) в зависимости от определяющего размера яйца ( равного О и с1 соответственно при его вертикальном или горизонтальном расположении ) и перепада температур между поверхностью яйца и окружающим воздухом.

4. При искусственной инкубации теплоотдача инкубируемых яиц, а следовательно, и тепловая инерционность существенно ( примерно в 1,5-2 раза ) неодинаковы в различных точках инкубационного шкафа и зависят от угла поворота барабана. Значения коэффициентов теплоотдачи при этом составляют 20...40 Вт/(м2-К)

5. Инкубирование яиц в условиях переменных температур оптимизирует эмбриональное развитие за счёт термокомпрессионного эффекта, обеспечивающего лучший воздухообмен яйца с окружающей средой в первые дни развития зародыша, и возникновения в результате неравномерного прогревания яйца термо- и электродиффузионных потоков., интенсифицирующих обмен веществ.

6. Использование термоконтрастного режима искусственной инкубации не приводит к заметным отклонениям показателей влажности воздуха от нормативных.

7. Термоконтрастное инкубирование яиц оказывает стимулирующее действие на рост зародышей, проявляющееся в превышении их живой массы над контрольными, начиная со второй половины инкубации. К моменту переноса яиц в выводные шкафы средняя разница по этому показателю между двумя группами составляла 2,2 г или 8,4 % для куриных и 4,45 г или 10,3 % для утиных зародышей.

8. Применение термоконтрастного режима искусственной инкубации увеличило выводимость куриных яиц на 10,5 %, утиных - на 8,2 %.

9. Бройлеры, полученные из яиц, инкубировавшихся в условиях переменных температур, к четырёхнедельному возрасту имеют живую массу в среднем на 54 г/гол. или 8,1 % выше, чем у контрольного молодняка.

10. Экономический эффект от использования термоконтрастного режима искусственной инкубации в инкубаторе типа ИУП-Ф-45 за счёт повышения выводимости яиц по ценам 1996 г. составил 367,5 тыс. руб. - при инкубации куриных и 492 тыс. руб. - при инкубации утиных яиц ( в пересчёте на тысячу яиц).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ Для оптимизации эмбрионального развития, повышения выводимости яиц, а также более интенсивного роста молодняка в период откорма рекомендуем птицефабрикам, птицеводческим хозяйствам и ИПС применять термоконтрастный режим искусственной инкубации, заключающийся в периодическом изменении температуры воздуха в инкубационном шкафу с

частотой 18 раз в сутки (продолжительность периода "нагрев-охлаждение'-80 мин.):

- для куриных яиц до 11-го дня инкубации - от 36,0 до 38,6 °С; после 11-го дня - от 35,5 до 37,5 °С;

- для утиных яиц до 13-го дня инкубации - от 36,0 до 38,6 °С, в последующие дни - от 35,5 до 37,5 °С.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рудь А.И. Экспериментальный метод определения объёма яиц сельскохозяйственных птиц. Информационный листок N 351. - Ростов-на-Дону. ЦЫТИ. 1995. - Зс.

2. Определение геометрических характеристик яиц сельскохозяйственных птиц // В.Г. Ушаков, Е.И. Фандеев, А.И. Рудь и др. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1995. N 1-2. С.125-128.

3. Измерение теплофизических параметров и исследование температурных режимов объектов инкубации / Е.И. Фандеев, В.Г. Ушаков, А.И. Рудь и др. // Состояние и проблемы технических измерений: Тез. докл. 2 науч.-техн. конф., 29-30 нояб. 1995 г. - М., 1995. - С.122-123.

4. Теплофизические свойства гусиных и индюшиных яиц / В.Г. Ушаков, Е.И. Фандеев, А.И. Рудь и др. // Повышение эффективности тепло-физических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологического обеспечения: Тез. докл. Второй Меж-дунар. теплофизич. шк., 25-30 сентяб. 1995 г. - Тамбов, 1995. - С.107.

5. Определение геометрических параметров яйца / Ушаков В., Фандеев Е., Рудь А., Тришечкин П. // Птицеводство. 1996. N 5. С.22-23.

6. Теплообмен яиц сельскохозяйственной птицы в процессе их инкубации / Ушаков В.Г., Фандеев Е.И., Тришечкин П.Ф., Рудь А.И., Ена Б.А. II Известия высших учебных заведений. Северо-Каваказский регион. Технические науки. 1996. N 4. С.37-43.

7. Рудь А.И., Дерлугян Э.И. Геометрические и теплофизические характеристики яиц сельскохозяйственных птиц II Тез. докл. конф. по итогам НИРДонГАУза 1991...1995 гг. - Персиановка, 1997. -С.71.

8. Рудь А.И., Ушаков В.Г., Фандеев Е.И. Влияние переменных тепловых воздействий на газообмен инкубируемых яиц II Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1997. N 3. С. 24-28.