孵化前期二氧化碳調控對蛋雞種蛋孵化胚胎的影響

童 勤，朱麗蓉，劉 暢，鄭煒超，韓勝強,4，李 杜

·農業生物環境與能源工程·

孵化前期二氧化碳調控對蛋雞種蛋孵化胚胎的影響

童 勤1,2,3，朱麗蓉1,2，劉 暢1,2，鄭煒超1,2,3※，韓勝強1,2,4，李 杜5

（1. 中國農業大學水利與土木工程學院，北京 100083；2. 農業農村部設施農業工程重點實驗室，北京 100083；3. 北京市畜禽健康養殖環境工程技術研究中心，北京 100083；4. 江蘇立華牧業股份有限公司，常州 213168；5. 北京市華都峪口禽業有限責任公司，北京 101206）

為探究孵化前期高濃度CO2調控對蛋雞種蛋孵化的影響機制，該研究以京紅1號蛋雞種蛋為試驗對象，在孵化前期（0～10 d）處理組通過補充CO2的方式保持CO2濃度1%，對照組CO2濃度小于0.25%，對比研究了1% CO2濃度處理對種蛋孵化的影響。結果表明，CO2處理組與對照組的受精蛋孵化率無顯著性差異（>0.05）；第9天和第12天CO2處理組的胚胎質量和相對胚胎質量顯著高于對照組（<0.05）；第3天、第6天和第9天CO2處理組的蛋白pH值顯著低于對照組（<0.05）；第11天，CO2處理組和對照組尿囊絨毛膜（CAM，Chorioallantoic Membrane）血管發育密度無顯著性差異（>0.05）；第0天、第6天、第12天兩組的蛋殼和胚胎鈣含量不存在顯著差異。在蛋雞種蛋孵化前期（0～10 d）保持1%濃度的CO2，降低了蛋白pH值，加速了胚胎發育，但未影響孵化率。

二氧化碳；動物；孵化；胚胎發育；孵化率

0 引 言

孵化環境直接影響雛雞質量，其中二氧化碳（CO2）作為重要的氣體環境因子，對家禽胚胎發育起重要作用[1-2]。在自然孵化過程中，母雞在孵化的前9 d集中孵蛋，種蛋周圍通風較差，限制了胚胎早期的氧氣量，二氧化碳濃度可達到0.9%，氧氣濃度降為20.3%[3]。然而長期以來，CO2被認為是孵化的副產品，較高濃度的CO2不利于胚胎的發育[4-5]。因此現代巷道式孵化通常保持較高的通風以將孵化器內的CO2濃度保持在較低水平，這可能影響孵化質量的提高，過度通風換氣又造成了一定程度的能源浪費。

近年來，研究人員開始關注在種蛋的孵化過程人工進行CO2調控，以提高孵化質量。研究發現，孵化前10 d通過減少通風提高二氧化碳濃度，可以刺激胚胎生長并提高孵化率[6-8]，且在胚胎發育后期，雞胚能夠耐受較高濃度的CO2[9]。Sadler等[10]以蛋雞種蛋（White Leghorns）為試驗對象，在胚胎發育前48 h分別使用0%、1%、2%和4%濃度CO2處理，在48 h使用10倍放大的解剖鏡觀察胚胎長度與體節數，發現胚胎長度和平均體節數隨著CO2濃度增加而增加。Bruggeman等[11]使用43周齡的肉雞（Cobb）種蛋，處理組CO2濃度在胚胎發育的第25～96 h逐漸上升至1.5%，保持1.5%持續到第10天（240 h），發現處理組的胚胎質量有更高的趨勢，尤其在第6天和第10天差異顯著。Willemsen等[12]使用肉雞（Cobb）種蛋，在胚胎發育的前10 d，以減少通風的方式使孵化箱內CO2濃度緩慢提升至1%，發現CO2處理組的胚胎死亡率顯著下降。Tona等[13]使用肉雞（Ross）和蛋雞（Isa Brown）種蛋，在胚胎發育前10 d處理組中CO2濃度從0.05%增至1%，對照組始終保持在0.1%以下，發現CO2處理使得內部啄殼時間、外部啄殼時間和出雛時間均縮短。以上研究表明孵化前10 d增加CO2濃度對胚胎發育有積極影響，但目前高濃度CO2調控對蛋雞種蛋孵化的影響機制尚不清楚。

胚胎在發育過程中有3種氣體交換方式：在胚胎發育0～4 d左右通過卵黃囊血管進行氣體交換；尿囊絨毛膜（CAM，Chorioallantoic Membrane）血管，在胚胎發育第5天開始形成，第8天成為氣體交換的主要器官[6]；第19天左右，雛雞啄破內殼膜，喙進入氣室，尿囊絨毛膜血管退化，開始進行肺呼吸[14]。長時間暴露于低氧環境會促進胚胎血管形成、心臟血液輸出量改變，促進心血管發育，進而可能會促進胚胎代謝及發育[15]，前10 d高CO2濃度會使得O2濃度降低，進而可能影響尿囊絨毛膜血管發育。CO2在蛋白中高溶解度，較高CO2水平在孵化早期使蛋白液化，蛋白pH值下降，這可能使得胚胎吸收更多營養促進胚胎發育[16]。在胚胎的代謝中鈣是最重要的礦物質，鈣從蛋殼轉移至胚胎中提供發育所需[17]。蛋內容物和胚胎的鈣含量自孵化第12天起顯著上升，二氧化碳與水的作用可使蛋殼中碳酸鈣轉化成可溶的碳酸氫鈣，進而更好的轉移鈣，這可能有利于胚胎發育。

本文以京紅1號蛋雞種蛋為試驗對象，研究在胚胎發育前10 d保持1%濃度的CO2對種蛋孵化率和胚胎發育情況的影響，根據尿囊絨毛膜（CAM）血管發育情況、蛋白pH值變化、蛋殼和胚胎鈣含量變化，探究孵化前期CO2調控對蛋雞種蛋孵化的影響機制。

1 材料與方法

1.1 孵化箱與二氧化碳調控系統

本試驗使用2臺相同的全自動孵化器（OvaEasy 380 Advance EX Series II，Brinsea，英國），孵化器尺寸為800 mm×420 mm×820 mm（長×寬×高），每臺孵化器可以孵化放300枚種蛋。兩臺孵化器放置于同一房間，室內的通風量設置為500 m3/h。本試驗所用的全自動孵化器在設置溫度和濕度等相關條件后，孵化期自動調節通風量。室內裝有一臺2000 W的工業暖風機（SY-N2KWPTC220，中國）作為熱源，工業暖風機配備溫度控制器（MK-SM5，中國），調控精度為0.1 ℃，保證室內溫度維持在25 ℃左右。室內裝有一臺負壓風機（SF-2.5-4管道式-380 V，中國），通風量設置為500 m3/h，且室內還配備一臺室內循環風機，用以保證室內環境的均衡。試驗開始前為每臺孵化器設計并構建基于控制器ZK2N PLC的CO2動態調控系統，用于調控孵化箱內CO2濃度，并實時監測環境數據。具體方案如下：

1）使用濃度為99.999%的CO2氣瓶向孵化箱內補充氣體，通過控制電磁閥的通閉時間調控CO2濃度。

2）孵化箱內部上端安裝CO2傳感器、溫濕度傳感器、O2傳感器，孵化過程中實時監測CO2、溫度、濕度、O2數值，并將電壓模擬信號傳送給CO2調控系統進行處理。當CO2傳感器所檢測信號低于設定值時，調控系統傳遞高電平給電磁閥，電磁閥打開，CO2進行補充直至達到設定值。

3）通過觸摸屏（S430A）實現環境數據的實時監測，使用Arduino SD模塊進行數據存儲。

CO2調控系統以控制器（ZK2N PLC）為核心，由控制器、傳感器、上位機、存儲模塊、驅動模塊、執行機構6部分組成，如圖1所示。

圖2為控制系統的流程圖，實現對CO2濃度的調控及CO2濃度、溫度、濕度和O2濃度的數據采集。ZK2NPLC的AD模擬量采用中斷輸入輸出模式，因此調控CO2濃度的同時進行數據采集和運算。控制步驟如圖所示：首先控制器通電，控制器置初始狀態，緊接著將數據寄存器清零（數據計算、寄存）。將VAISALAGMP251 CO2傳感器的實時CO2數據與D100寄存器中的1% CO2濃度進行比較，如果CO2濃度低于1% PLC則發出脈沖信號使固態繼電器置ON，隨后氣體電磁閥打開進行CO2氣體補充，CO2濃度達到1%時停止氣體補充，至此完成一個控制循環。

1.2 孵化種蛋和試驗處理

入孵當天從孵化場選擇京紅1號28～50周齡的種蛋分3批次直接運輸到實驗室進行孵化，運輸過程中運輸車內溫度為18～20℃，濕度為60%～70%。種蛋在孵化場存儲1～3 d，保存溫度為22～23℃，濕度為65%～75%。將種蛋隨機分成2組，每組300枚，對照組平均蛋質量為（60.72±3.50）g，處理組的平均蛋質量為（61.06±3.62）g，將種蛋消毒后隨機放入2臺全自動孵化器內進行孵化。處理組在孵化前10 d控制CO2濃度為1%，1%濃度CO2從孵化開始持續到孵化第10天（240 h），第240 h時停止補充CO2，整個孵化過程中對照組CO2濃度在0.25%以下。孵化箱溫度設置為37.6 ℃，相對濕度0～18 d為50%，19～21 d為60%。每90 min自動翻蛋，角度為90°。進行3次重復試驗，為消除孵化箱對試驗結果的影響，不同批次試驗時2臺孵化箱交替用于處理組和對照組。

1.3 測試指標

1）孵化率及雛雞質量

512 h關閉孵化器，清點雛雞出殼數量，并計算孵化率，對處理組和對照組的所有雛雞進行質量評價，方法參考Tona等[18]研究。

受精蛋孵化率計算如下式所示：

2）胚胎發育

在第6天（144 h）、第9天（216 h）、第12天（288 h）、第15天（360 h）、第18天（432 h），分別隨機選取CO2處理組和對照組15枚種蛋，使用304不銹鋼開蛋器（K0154，中國）打開種蛋鈍端處蛋殼，取出胚胎吸水后使用電子天平（JM-0.001，中國）稱質量。稱取胚胎絕對重量，計算公式如下：

3）尿囊絨毛膜（CAM）血管發育

在胚胎發育第11天（264 h），CO2處理組和對照組分別隨機取3枚發育正常的種蛋，參考Verhoelst等[19]方法分析尿囊絨毛膜血管發育情況。尿囊絨毛膜血管在第11天時完全附著在蛋殼內表面，使用開蛋器打開種蛋鈍端處蛋殼，再用解剖針和手術剪（BY-3143，中國）去除種蛋蛋白、蛋黃和胚胎等內容物，隨后在蛋殼內充滿10 %的中性福爾馬林固定液（上海圻明生物科技有限公司，中國）并保持24 h，將紅細胞固定在血管中。固定24 h后，將種蛋排空并分成3段，使用微型切割機（MNT-995201B-786，中國）將中間段均分成8部分，如圖3a所示。

使用微距鏡頭（15×，對焦距離3～6 cm，BL-058，中國）對中間段每部分進行拍照，將拍攝初始圖像裁剪成分辨率1 024×800（像素）的圖片，水平和垂直分辨率為96 dpi。用Image J（Rawak Software，Inc. 德國）首先將1 024×800（像素）圖片由RGB Color轉化成8-bit類型的圖片，然后用Trainable Weka Segmentation機器學習插件對血管和非血管背景進行識別學習，最后再次將處理好的圖片由8-bit轉化成RGB Color，使用Threshold自動計算出血管面積所占采樣蛋殼比例。

4）蛋白pH值

胚胎發育第0天（0 h）、第3天（72 h）、第6天（144 h）、第9天（216 h）、第12天（288 h）和第15天（360 h），分別隨機取CO2處理組和對照組15枚種蛋，使用304不銹鋼開蛋器打開種蛋鈍端處蛋殼，使用蛋白分離器分離出蛋白。使用高精度手持pH計（臺灣衡欣AZ8601，精度0.02，中國）檢測蛋白pH值。

5）蛋殼與胚胎鈣含量

在胚胎發育第0天、第6天和第12天，CO2處理組和對照組分別隨機取3枚種蛋，首先使用304不銹鋼開蛋器打開種蛋鈍端處蛋殼，配合使用解剖針和手術剪（BY-3143，中國）將胚胎和蛋殼進行分離；稱取適量樣品至聚四氟乙烯消解罐中，加入5mL硝酸靜置，反應結束后密封放入微波消解儀（MILESTONE-ETHOS1，意大利），按照順序100 ℃保持3 min、140 ℃保持3 min、160 ℃保持3 min、180 ℃保持3 min、190 ℃保持15 min；待溫度冷卻至50 ℃以下，取出消解罐放入通風櫥中，打開消解罐用超純水潤洗，轉移至50 mL容量瓶中，用超純水稀釋至定容刻度，最后使用電感耦合等離子光譜儀（Perkin Elmer-optima 8000，美國）和鈣元素標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心，中國）檢測樣品鈣含量。

1.4 數據處理

試驗數據均使用IBM SPSS Statistics 25.0（國際商業機器公司IBM，美國）和Microsoft Office Excel 2019（微軟股份有限公司 Microsoft Corporation，美國）進行統計分析，以均數±標準差表示。其中孵化率采用獨立樣本檢驗。采用混合模型對影響雞胚發育指標的日齡、二氧化碳處理進行主體效應檢驗，批次作為隨機效應。其中，<0.05表示差異顯著。

一般線性模型1：

1+A+C+B+AC+AB+CB+（3）

式中1是胚胎質量、相對胚胎質量、pH值或鈣含量，是均值，是日齡（其中，當1是胚胎質量或相對胚胎質量時，=6、9、12、15、18；當1是pH值時，=0，3，6，9，12，15；當1是鈣含量時，=0，6，12），是CO2處理（=處理組、對照組），是批次（=1、2、3），為誤差。

一般線性模型2：

2+C+B +CB+（4）

式中2是CAM比值。

文中的圖均使用Origin 2018（Origin Lab，美國）制作。

2 結果與分析

2.1 孵化期CO2濃度

基于ZK2NPLC的CO2動態調控及環境數據采集系統和基于Arduino的環境數據采集系統進行實驗，圖4為處理組和對照組孵化箱CO2濃度在基于ZK2NPLC的CO2動態調控及環境數據采集系統調控下的實際監測值，整個孵化期對照組CO2濃度在0.25%以下，第0～10天CO2濃度理論值為1%，實際監測值在（0.96±0.04）%之間，達到了預設的試驗條件，孵化設備和CO2動態調控及環境數據采集系統的所有設備運行良好。

2.2 孵化率分析

統計分析結果顯示CO2處理組和對照組的受精蛋孵化率分別為（89.17±2.53）%和（91.57±1.03）%，差異不顯著（>0.05）。處理組和對照組雛雞品質評分為100分的占比分別為76.22%和74.05%，處理組和對照組雛雞品質評分為90～100分的占比分別為18.68%和20.91%，處理組和對照組雛雞品質評分為80～90分的占比分別為4.36%和3.97%，處理組和對照組雛雞品質評分在80分以下的占比分別為0.74%和1.07%。本研究試驗中早期胚胎可以耐受1%濃度CO2，孵化環境條件中O2濃度應該是影響孵化率的關鍵，孵化前期處理組O2濃度維持在（20.2±0.1）%，該O2濃度不會對胚胎生長產生負面影響。

2.3 胚胎發育分析

經過6 d的發育，胚胎器官已經形成，此時可以解剖分離稱質量，從第6天開始測量胚胎質量，在此后每隔2 d對胚胎質量進行跟蹤測試。胚胎質量變化和相對胚胎質量變化如圖5所示，處理組和對照組在第9天胚胎重分別為（1.747±0.177）g和（1.556±0.137）g，第12天分別為（5.182±0.491）g和（4.606±0.440）g；處理組和對照組在第9天相對胚胎重分別為（3.16±0.37）%和（2.83±0.28）%；第12天分別為（9.39±0.97）%和（8.51±0.76）%。在胚胎發育第9天和第12天，CO2處理組和對照組胚胎質量和相對胚胎質量存在顯著差異（<0.05）；在胚胎發育第6天、第15天和第18天，CO2處理和對照組胚胎質量和相對胚胎質量無顯著性差異（>0.05）。

2.4 尿囊絨毛膜（CAM）血管發育分析

對CO2處理組和空白對照組的各24個尿囊絨毛膜血管樣品進行圖像分析，CO2處理組和對照組的血管比例分別為（11.81±2.41）%和（11.74±2.31）%，兩組數據在統計學上不存在顯著性差異（>0.05）。

2.5 蛋白pH值分析

統計分析顯示日齡和處理組對蛋白pH值影響顯著（<0.05）。前期研究表明在孵化第1～3天蛋白pH值會顯著升高隨后逐漸降低，蛋白從第12～13天開始被吸收，到孵化的第16天被吸收完[20]。本研究從孵化第0天開始每隔2 d對蛋白pH值進行跟蹤測試，種蛋的蛋白pH值的變化如圖6所示。隨著胚胎發育的進行，蛋白pH值整體變化趨勢為先升高后降低，第3天達到峰值。第3天、第6天和第9天CO2處理組的蛋白pH值分別是8.82±0.19，8.20±0.20和7.85±0.19，對照組的蛋白pH值分別是9.27±0.13，8.56±0.24和8.21±0.29。CO2處理組蛋白pH值整體低于處理組，且在第3天，第6天和第9天存在顯著差異（<0.05）。

圖6 蛋白pH值變化

2.6 蛋殼鈣與胚胎鈣含量分析

經過6 d的發育，胚胎器官已經形成，此時采集胚胎樣品對鈣含量進行檢測，跟蹤充CO2前后鈣含量變化。在胚胎發育第0天測試種蛋蛋殼鈣含量，在第6天和第12天測試胚胎和種蛋蛋殼的鈣含量，結果如表 1所示，統計分析顯示日齡和處理組對蛋殼鈣含量影響不顯著（>0.166），日齡對胚胎鈣含量影響顯著（=0.014），處理組對胚胎鈣含量影響不顯著（=0.143）。從第0天到第12天蛋殼鈣含量變化不大，且處理組和對照組的差異不顯著（>0.05）；第12天胚胎的鈣含量顯著高于第6天（<0.05），而孵化同一時期處理組和對照組胚胎的鈣含量不存在顯著差異（>0.05）。

表1 不同天數的蛋殼和胚胎鈣質量分數

注：同一組不同字母代表不同天數的數據有顯著性差異。

Note: There are significant differences in data that the same group of different letters mark represents different days.

3 討 論

在Taylor等[21-22]的研究中，在胚胎發育的0～4 d，CO2濃度在0～1%時對孵化率無影響，當CO2濃度高于1.1%時，孵化率會顯著降低；胚胎發育的5～8 d，CO2濃度高于3%會顯著降低孵化率；胚胎發育的9～12 d，CO2濃度高于5%會顯著降低孵化率。Sadler等[10]研究中，第10～21天CO2濃度從1%逐漸升至5%對孵化率無顯著性影響。Gildersleeve[6]使用火雞種蛋在胚胎發育的0～10 d保持0.3%濃度的CO2，相對于對照組0.1% CO2濃度，孵化率顯著提高，這與Taylor等[21-22]和Sadler等[10]的研究結果不一致，造成這種現象可能與物種差異有關，因為自然孵化巢中CO2濃度在不同物種間變化很大。De Smit等[23]在胚胎發育0～10 d通過減少通風的方式提高孵化器內CO2濃度至1.5%，與對照組相比孵化率無顯著性差異。上述研究與本試驗結果一致，孵化前期高濃度CO2不會影響孵化率，說明早期胚胎可以耐受1%濃度CO2。

Bruggeman等[11]在胚胎發育第25～96小時，將孵化器內CO2濃度提升至1.5%左右，保持CO2濃度直到240 h，加速了胚胎發育，在第6天和第9天CO2處理組胚胎重量顯著高于對照組。De Smit等[23]在胚胎發育過程中減少通風，處理組在前10 d緩慢上升至0.7%，觀察到胚胎發育的第10～18天，處理組的胚胎平均重量顯著大于對照組（CO2濃度小于0.1%）。本研究表明孵化前期（0～10 天）采用1%濃度的CO2處理會加速中期胚胎發育。孵化前期，胚胎主要利用蛋白中的蛋白質，前期補充CO2使蛋白液化可能促進了胚胎從蛋白吸收營養，從而加速了胚胎發育。第12天時，雞胚消化系統發育完全，隨著胚胎的發育，卵黃中的蛋白成為胚胎蛋白質的主要來源。處理組停止補充CO2后，隨后兩組的胚胎發育的顯著性差異消失。

尿囊絨毛膜（CAM）血管是胚胎發育過程中的呼吸器官，是不同氣體濃度條件下胚胎發育的重要參考，其發育情況可能會對胚胎發育、胚胎健康狀況產生影響[12]。孵化約100 h絨毛膜和尿囊膜融合時CAM血管開始形成，第6天CAM血管與內殼膜接觸，第11天CAM血管完全附著在蛋殼內表面，此時采樣對CAM血管的干擾最小，能夠觀察到發育中完整的CAM血管，到第12天CAM血管延伸到內殼膜的整個表面，此時發育完全[19]。Dusseau等[24]在胚胎發育第7～10天，處理組使用15%濃度O2、85%濃度N2的氣體環境，對照組使用21%濃度O2（室內空氣）的氣體環境，發現處理組尿囊絨毛膜血管密度顯著性大于對照組（P<0.05）。在醫學研究中缺氧是明確的血管生成刺激物，Bradbury等[25]研究表明，胚胎缺氧時缺氧誘導因子1（hypoxia-inducible factor-1）刺激血管內皮生長因子（VEGF，vascular endothelial growth factor）的形成，進而刺激血管生成。本研究表明，在胚胎發育的第0～10天1%濃度CO2處理對尿囊絨毛膜血管發育無顯著影響。在低氧環境下孵化的雞胚尿囊絨毛膜血管有增生反應，使得血管密度增加的啟動信號最有可能是氧氣供應減少，本研究采用補充CO2的方式，孵化前期處理組O2濃度維持在（20.2±0.1）%，可能該O2濃度尚不足以引起尿囊絨毛膜血管增生的反應。

Johnston等[29]研究了蛋殼、蛋白和蛋黃中的鈣分布及其在胚胎發育中的貢獻，胚胎發育前9天蛋黃和蛋白是胚胎鈣的主要來源，之后胚胎骨骼開始形成，蛋殼鈣成為胚胎發育的主要來源。由于環境CO2濃度的升高使得蛋白pH值降低，這可能為促進蛋殼中鈣向胚胎轉移提供一種有利的環境[30]。然而本研究中處理組的蛋殼和胚胎鈣含量與對照組無顯著差異。這可能是由于在孵化前期胚胎處于卵裂及器官形成期，所需鈣含量較少，由卵內容物提供即可滿足生長發育需求，此時期由于蛋殼不是胚胎發育的主要鈣源，因此蛋殼的鈣變化較小。房興堂等[31]研究了不同胚齡烏骨雞胚胎鈣含量變化表明在胚胎發育第6天、第12天、第18天和第21天烏骨雞胚胎鈣含量分別為32.96、88.97、1164.4、2626.9 mg/kg，隨著發育的進行胚胎中鈣的含量不斷增加，而且發育后期胚胎鈣含量增加的總量大大增加。本研究中第12天胚胎鈣含量高于第6天，也呈現顯著的增長。第12胚齡鈣的轉移是重要轉折點，這時候蛋殼開始為胚胎發育提供鈣，為出殼后的雛雞發育提供所需要的鈣。

4 結 論

本研究以28～50周齡的蛋雞（京紅1號）種蛋為試驗對象，構建了孵化箱CO2調控系統，研究了孵化前期（0～10 d）1%濃度的CO2調控對蛋雞孵化的影響，主要結論如下：

1）CO2處理組和對照組的受精蛋孵化率分別為（89.17±2.53）%和（91.57±1.03）%，差異不顯著（>0.05）。孵化前期（0～10 d）1%濃度CO2調控未對孵化率產生不良影響。

2）孵化前期（0～10）d 1%濃度CO2調控加速了早期胚胎發育，處理組和對照組在第9天胚胎質量分別為（1.747±0.177）g和（1.556±0.137）g，第12天分別為（5.182±0.491）g和（4.606±0.440）g；處理組和對照組在第9天相對胚胎質量分別為（3.16±0.37）%和（2.83±0.28）%；第12天分別為（9.39±0.97）%和（8.51±0.76）%。處理組的胚胎質量和相對胚胎質量在第9天和第12天顯著高于對照組。

3）第3天、第6天和第9天CO2處理組的蛋白pH值分別是8.82±0.19，8.20±0.20和7.85±0.19，對照組的蛋白pH值分別是9.27±0.13，8.56±0.24和8.21±0.29。第3天、第6天和第9天CO2處理組的蛋白pH值顯著低于對照組。CO2會使蛋白液化，加速了胚胎對營養物質的吸收。

綜上所述，在蛋雞種蛋孵化前期（0～10 d）保持1%濃度的CO2，加速了胚胎發育，但未影響孵化率；CO2處理降低了蛋白pH值，可能加快了營養物質吸收，促進了胚胎發育。

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Effects of carbon dioxide regulation during early incubation stage on the hatching embryos of layer eggs

Tong Qin1,2,3，Zhu Lirong1,2，Liu Chang1,2，Zheng Weichao1,2,3※，Han Shengqiang1,2,4，Li Du5

(1,,100083,2,,100083,3,100083,4,.,213168,5,,101206,)

Environmental parameters generally determine the incubation performance and chick quality, one of which is carbon dioxide (CO2). However, the mechanism still remains unclear, particularly the effects of high CO2levels during early incubation on the hatching quality. In this study, three batches of fertile eggs from Jinghong No. 1 were incubated in two small-scale incubators, in order to investigate the influence of normal and higher CO2levels during the early stage of incubation (0-10 d). The treatment and control incubator maintained the CO2concentration of 1% and below 0.25%, respectively. The incubators were also swapped for the next batch. A higher CO2level was controlled during the incubation using a purpose-built system with CO2sensors and a CO2gas adding unit. The specific parameters were measured, including hatchability, chick quality, embryo weight, and relative embryo weight at the 6th, 9th, 12th, 15th, and 18thday, vascular development density of allantoic chorion (CAM) at day 11, albumen pH at day 0, day 3, day 6, day 9, day 12 and day 15, and the calcium content of eggshells and embryos at day 0, day 6 and day 12. The results showed that the CO2concentrations in the treatment and control incubator were achieved the target levels of about (0.96±0.04)%, lower than 0.25%. There was no significant difference between the two groups in hatchability and fertilized egg hatchability, where were (89.17±2.53)% and (91.57±1.03)% in the treatment and control group, respectively. Moreover, the higher CO2during early stage did not have much effect on the chick quality. The vascular development density of CAM on the 11thday had no significant difference between the treated and control groups, because the O2concentration was maintained around (20.2±0.1)%. There was also no significant difference in the calcium content of eggshells and embryos in the treated and control groups005, but the calcium content of embryos increased significantly from day 6 to day 12 in both groups (<0.05). However, the embryo weight and relative embryo weight in the treatment group were significantly higher than those in the control group on the 9thand 12thday (<0.05), but they were not consistent on day 6, day 15, and day 18 (>0.05). The effect of higher CO2on the embryo weight only occurred around the final stage of CO2stimulation. The reason was that the liquefaction of protein by CO2contributed greatly to promote the embryo absorption of nutrients from the protein, thereby accelerating embryonic development. But the effects just remained for a short term, until the CO2level was lower. Furthermore, the albumen pH in the treatment group was lower than that in the control group, due mainly to the higher external CO2level, particularly the significant differences on the 3rd, 6th, and 9thdays. The overall change trend of protein pH value increased first and then decreased, finally reaching the peak on day 3. Consequently, 1% CO2treatment during the early stage of incubation (0-10 d) lowered the protein pH, while accelerated the embryo development without affecting the hatchability and chick quality.

carbon dioxide; animals; hatching; embryonic development; hatchability

童勤，朱麗蓉，劉暢，等. 孵化前期二氧化碳調控對蛋雞種蛋孵化胚胎的影響[J]. 農業工程學報，2021，37(16)：177-183.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.022 http://www.tcsae.org

Tong Qin，Zhu Lirong，Liu Chang, et al. Effects of carbon dioxide regulation during early incubation stage on the hatching embryos of layer eggs[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(16): 177-183. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.022 http://www.tcsae.org

2021-05-27

2021-07-17

國家自然科學基金（31802109）

童勤，博士，副教授，研究方向為畜禽環境控制。Email：tongqin@cau.edu.cn

鄭煒超，博士，副教授，研究方向為畜禽設施養殖工藝與環境控制。Email：weichaozheng@cau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.022

S8

A

1002-6819(2021)-16-0177-07