蛋鸡种蛋孵化效果影响因素的决策树分析

袁 敏，丁虹，锡建中，陈辉，王德贺，曾丹，周荣艳*

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001；2.华裕农业科技有限公司，河北邯郸 056000；3.河北省蛋鸡产业研究院，河北邯郸 056000）

家禽养殖业是我国重要的畜牧产业之一。随着我国家禽业规模化、产业化发展，禽产品成为我国居民获取蛋白质的重要来源，但目前我国家禽业管理模式不健全以及当前新冠肺炎的爆发使我国家禽业的发展受到冲击。种蛋孵化是家禽生产中的核心环节，影响雏鸡质量。影响种蛋孵化成绩的因素有很多。研究发现，种蛋在孵化过程中的失重率会随着种蛋周龄的增大而升高，影响种蛋品质，降低种蛋孵化率和雏鸡质量。肉鸡种蛋储存时间超过1 周会导致蛋内水分蒸发，影响胚胎发育，提高早期死胚率。毕慧娟等表明，在种蛋储存期超过1 周时进行短时间的快速加热（种蛋苏醒）能减少种蛋贮存时间过长对胚胎发育造成的伤害。影响肉鸡种蛋孵化率的主要因素包括孵化温度、湿度和气体环境。孵化期间的温度过高能够缩短孵化期，使雏鸡提前出壳影响雏鸡质量，孵化温度过低会减慢胚胎发育速度延长孵化期；孵化湿度影响胚胎发育过程中的水分蒸发；目前，大多研究是针对单一因素对肉鸡孵化成绩和雏鸡质量的影响，关于影响蛋鸡种蛋孵化率的综合因素研究较少。本文主要根据大量种蛋孵化数据综合分析影响种蛋孵化率、死胚率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雏率和壳内死亡率的因素，使用数据挖掘工具的决策树（Decision Tree）分析方法，建立图形化模型，分析影响孵化性能的因素。

1 材料和方法

1.1 材料 实验收集26～67 周龄海兰褐和海兰粉蛋鸡父母代种蛋1 305个批次共计7 141 431 枚种蛋。种蛋使用箱体式自动孵化器进行孵化，1 台孵化器可以放19 200 枚种蛋，贮存时间超过1 周的种蛋在贮存的第5天进行胚胎苏醒，之后每隔5 d 进行1 次，直到种蛋入孵，孵化结束后计算受精率、死胚率、孵化率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雏率、壳内死亡率，孵化指标计算方式如下：

1.2 分析方法 基于决策树方法对影响孵化成绩的因素进行分析，影响因素主要包括：苏醒次数、种鸡周龄、储存天数、入孵月份，使用基于R 软件的rpart 程序包进行统计计算。决策树是应用于分类以及回归的一种树结构，由节点和有向边组成，一颗决策树包含一个根节点、若干内部节点和若干叶节点，根节点包含样本全集，每个内部节点表示一个属性上的测试，每个分支代表一个测试输出，每个叶节点代表一种类别。决策树的决策过程需要从决策树的根节点开始，待测数据与决策树的特征节点进行比较，并按照比较结果选择下一比较分支，直到叶子节点作为最终的决策结果，每个节点包括节点编码、节点的平均值和节点的观测值。

2 结果与分析

2.1 影响种蛋孵化率的因素 如图1 所示，种蛋平均孵化率为85%。根据决策树分析模型中影响种蛋孵化率的4个因素将决策树分为4 层。决策树的节点①以种鸡周龄作为依据进行分支，表明种鸡周龄对种蛋孵化率的影响最为显著。节点②显示种鸡在26～30 周龄所产种蛋的孵化率为77%，节点③显示30～67 周龄种鸡所产种蛋孵化率较高为86%，30～67 周龄种鸡比26～30 周龄种鸡所产种蛋孵化率高9%。节点②代表26～30 周龄种鸡种蛋，该支以储存天数（储存天数14～20 d）以及入孵月份为基础进行以下节点的划分。结果表明，种蛋储存0～14 d、14～20 d 和种蛋储存超过20 d 的孵化率分别为83%、73% 和63%，在1—3 月入孵种蛋比3—12 月入孵种蛋孵化率低8%。节点③代表31～67 周龄种鸡种蛋，该支以储存天数、种鸡周龄和苏醒次数为依据进行以下分支，结果表明，种蛋储存不超过20 d 时，30～35 周龄种鸡种蛋孵化率为84%，35～67 周龄种鸡种蛋孵化率为87%，30～35 周龄种鸡种蛋经过2 次胚胎苏醒后孵化率能达到86%。

图1 种蛋孵化率影响因素决策树

综上所述，35～67 周龄种鸡种蛋贮存时间不超过20 d 的孵化率最高为87%，26～30 周龄种鸡所产种蛋贮存时间超过20 d 的孵化率最低为63%，对储存时间超过1 周的种蛋进行2～3 次胚胎苏醒可以使孵化率从84%提高至86%。

2.2 种蛋死胚率 如图2 所示，种蛋的死胚率平均为3.4%。根据决策树分析模型中影响种蛋死胚率的3个因素，将死胚率决策树分为3 层，共13个节点。节点①以种蛋的储存天数为第1 层分支的条件，表明储存天数对种蛋死胚率影响最显著，种蛋储存时间大于14 d比储存时间小于14 d 的种蛋死胚率高0.9%，种蛋死胚率随储存时间的延长而增加。节点③代表储存时间大于14 d 的种蛋以种鸡周龄为依据进行分支。种鸡产蛋初期和产蛋后期种蛋质量不佳，死胚率较高，26～29 周龄种鸡所产种蛋死胚率最高为6%；53～67 周龄种鸡种蛋死胚率为3.9%，29～51 周龄种鸡种蛋死胚率较低为3.6%。节点④以入孵月份为特征进行划分，结果显示，6—12月份入孵的26～53 周龄种鸡种蛋储存0～14 d 时死胚率最低（2.1%）。

图2 死胚率影响因素决策树

2.3 种蛋毛蛋率 如图3 所示，种蛋的受精蛋毛蛋率平均为11%，决策树分为3 层，由11个节点组成。节点①根据储存天数的影响将其分为节点②和节点③，表明储存天数是影响受精蛋毛蛋率的主要原因，储存天数越长，受精蛋毛蛋率就越高，种蛋储存天数大于16 d 的受精蛋毛蛋率比储存天数小于16 d 的种蛋高5%。节点②以种鸡周龄为依据进行划分，26～49 周龄种鸡种蛋受精蛋毛蛋率为9%，49～67 周龄种鸡种蛋的受精蛋毛蛋率为12%。节点③以储存天数进行划分，49～67 周龄种鸡种蛋储存小于12 d 的受精蛋毛蛋率比储存12～16 d 的种蛋低2%。而储存天数在16～23 d 之间的受精蛋毛蛋率比储存天数在23 d 以上的要低7%，影响显著。分析结果表明，影响受精蛋毛蛋率的主要因素是储存天数和种鸡周龄，储存天数小于16 d 并且种鸡周龄小于49 周的种鸡种蛋其受精蛋毛蛋率最低，孵化成绩最好，相反，种蛋储存时间超过23 d 的受精蛋毛蛋率高达21%。

图3 受精蛋毛蛋率影响因素决策树

2.4 受精蛋健母雏率 如图4 所示，种蛋的受精蛋健母雏率平均值为37%，决策树共分为3 层，共有15个节点。首先根据储存天数将种蛋分为节点②和节点③，种蛋储存天数小于18 d 的受精蛋健母雏率比储存时间超过18 d 的种蛋高2%，在节点③和节点⑦中以种鸡周龄为条件进行了细分，结果表明，种鸡周龄26～29、29～43、43～67 周龄的受精蛋健母雏率分别为34%、38%、36%，种蛋的储存天数在18 d 以内，种鸡周龄在29～43 周龄之间的种蛋受精蛋健母雏率最高，种蛋储存18 d 以上并且种蛋周龄在29 周以内的受精蛋健母雏率最低为34%，因此，种鸡周龄越小，种蛋质量越差，影响受精蛋健母雏率，造成孵化效益降低。

图4 受精蛋健母雏率影响因素决策树

2.5 壳内死亡率 如图5 所示，种蛋的壳内死亡率平均值1.5%，决策树分为3 层，共有13个节点。节点①以储存天数为依据将种蛋分为2个节点，储存天数大于16 d 的种蛋壳内死亡率比储存天数小于16 d 的死亡率高，为0.6%，对于储存0～16 d 的种蛋又以种鸡周龄进行了详细划分，表明种鸡周龄在26～52 周的壳内死亡率（1.3%）要低于52 周龄以上的种鸡种蛋（1.7%），储存0～12 d 的种蛋壳内死亡率比储存天数在12 d 以上的种蛋低0.3%。节点③显示种蛋储存天数大于24 d 的种蛋壳内死亡率较高为3%，储存时间为16～24 d 的壳内死亡率为1.9%，结果表明，种蛋在储存时间小于12 d 并且种鸡周龄不超过52 周时的壳内死亡率最低，为1.1%，而种蛋储存时间超过24 d，其壳内死亡率最高为3%。

图5 壳内死亡率影响因素决策树

3 讨 论

本研究的主要目的是利用决策树方法分析种蛋孵化率、死胚率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雏率和壳内死亡率的影响因素。到目前为止，对影响种蛋孵化率的因素主要使用一般线性模型分析。部分使用随机回归模型分析孵化指标，但是适用范围不太广泛。决策树分析与方差分析不同的是，决策树模型具有很强的可读性，分类速度快。决策树能够根据主要特征对节点进行分支，由它的分支来对该类型的对象依靠特征进行分类。然后，根据分支特征创建新的节点，从而确定影响孵化指标的主要因素。因此，该技术提供了所有影响孵化成绩的具体因素，在实际生产中，根据决策树技术可以对孵化过程中的影响因素进行了解，在生产中针对这些因素加强管理，对提高孵化成绩效果显著。

3.1 种鸡周龄 种鸡周龄是种蛋孵化率的主要影响因素。从孵化率决策树可以看出，35～67 周龄种蛋孵化率最高为87%，26～30 周龄的孵化率较低为77%，储存时间低于14 d 的种蛋26～53 周龄种蛋死胚率为2.7%，53～67 周龄种蛋死胚率达到3.9%。Marzec 等对25～26 周龄、45～46 周龄、55～56 周龄和69～70 周龄蛋鸡的孵化率进行了研究，结果表明随着种鸡周龄的增长，蛋清浓度、Haugh 单位评分、蛋黄指数和卵黄膜强度均显著降低，影响孵化率。研究发现，种蛋重量随着种鸡周龄增加而增加，蛋黄比例增加，蛋白比例减少。这是由于种鸡周龄越大，脂蛋白的合成越高，而蛋黄增加与脂蛋白的合成和沉积速率有关，因此蛋黄变大，影响种蛋质量，其次由于种鸡周龄变大，排卵间隔增加，肝脏合成的卵黄沉积在卵泡中，导致种蛋变大，从而导致孵化效果不佳。当储存时间大于14 d 时，种鸡周龄在29 周之后所产种蛋死胚率为3.8%，周龄小于29 周的死胚率最高达到6%，可能由于母鸡处于性成熟初期，器官发育未完全成熟，导致种蛋质量差、死胚率高。本文结果与陆雪林等研究一致，种鸡在24～27 周龄和55 周龄以后所产种蛋的受精率和孵化率最低，雏鸡质量差，孵化率开始下降。李树新等发现，26～27 周种鸡所产种蛋的孵化率比较低为75.8%，而28～60 周龄的孵化率平均为83.71%，61 周以上的种蛋孵化率降到了77.99%。在本研究中，30～35 周龄种鸡种蛋，储存时间不超过20 d 的孵化率最高为87%。实际生产中，收集的种蛋是来自不同周龄的种蛋，由于决策树的划分，能够证明通过改变孵化条件，不同周龄的种蛋其孵化率也可以相同，孵化环境影响种蛋的孵化率。最好的方法是根据胚胎发育的不同特点，分别孵化不同周龄的种鸡种蛋。

3.2 种蛋储存天数 本研究结果表明死胚率、受精蛋毛蛋率、受精蛋健母雏率、壳内死亡率随储存天数增加而增加，即种蛋的孵化成绩随着储存时间的增加而降低，与前人研究结果一致，种蛋长时间贮存对胚胎发育各阶段的死亡率均影响显著。随着种蛋储存时间延长，蛋内蛋白液化，蛋品质下降，水分蒸发，二氧化碳溢出增加，pH 值升高，影响蛋内酶的活性，引起胚胎衰弱，降低胚胎存活力，影响种蛋孵化成绩。此外，种蛋贮存时间对胚胎死亡率影响显著，储存时间超过5 d 的种蛋胚胎死亡率较高。将种蛋分别储存1～17 d 后孵化发现，种蛋储存3～8 d 时入孵活胚率达到86%，各孵化指标最佳，种蛋储存10 d 之后活胚率开始下降，直到储存17 d 时，活胚率降到78%。种蛋贮存1 周内的孵化率为84%，而储存29 d 以上的种蛋孵化率降低到61%，种蛋储存时间对种蛋孵化率影响显著。种蛋储存时间过长（9～17 d）或者过短（1～2 d）都会影响种蛋孵化成绩，储存时间过短会导致蛋白液化不足，蛋黄不能转动，阻碍蛋内气体交换，导致胚胎发育氧气供应不足，影响胚胎发育和种蛋孵化率；种蛋储存时间过长，会导致蛋白稀化，散黄，蛋内水分蒸发，CO溢出增加，减少胚胎内酶的活性，使胚胎衰弱，胚胎存活率下降，影响孵化。

3.3 种蛋苏醒 种蛋贮存期的种蛋苏醒可以减少贮存时间对胚胎造成的损害。种蛋贮存时间超过14 d，孵化率降低12%，种蛋孵化率随着种蛋储存时间增加而降低，造成这一结果的原因是储存时间过长导致种蛋蛋清变质和细胞坏死，胚胎细胞有丝分裂数增加，坏死指数上升。种蛋苏醒提高种蛋孵化率，种蛋贮存20 d 之内，苏醒3 次以上的孵化率为81%，苏醒1～3 次的孵化率为86%，比未进行苏醒种蛋的孵化率高11%，与刘济民研究结果一致，长期储存种蛋对种蛋孵化率有很大的负面影响，对种蛋进行热处理可以有效地减少其对孵化率的影响，使孵化率提高9.2%。如果采取多次苏醒处理，当种蛋加热的时间乘以处理次数后所得时间小于12 h 效果最佳。研究发现，对种蛋进行3～6 h 热处理，储存7 d 的种蛋孵化率提高1.5%～2%，储存10 d 的种蛋孵化率平均提高2%～3%，可能是胚胎苏醒可以使胚胎在储存时间发育到适应性较强的阶段，保证所有组织按比例均匀发育，减少储存时间太长对胚胎造成的影响。对储存时间较长的种蛋进行胚胎苏醒可以显著提高孵化成绩，对孵化场技术管理具有实际的指导作用。

3.4 入孵月份 入孵月份主要影响孵化率和死胚率。孵化率决策树表明入孵季节在2 月份之前的孵化率为68%，而在2 月份之后入孵的种蛋孵化率达到了76%，与俞文杰等研究结果接近，肉鸡在冬季、春季种蛋受精率最低，夏季最高，种蛋受精率低影响孵化率。种鸡的生产性能受环境条件影响明显，当环境温度低于5℃时公鸡性活动减弱，在20～25℃时能促进睾丸发育和精子的生成，精液质量最理想。夏季的高温会导致种公鸡热调节受阻，产生热应激，采食量减少，精液品质下降，种蛋品质、受精率下降；母鸡产畸形蛋，蛋重变小，蛋品质下降，导致种蛋的受精率和孵化率下降，春秋两季的温度大部分在蛋鸡的适宜温度范围内，因此孵化率最高。死胚率决策树表明，6 月份之后入孵的种蛋死胚率为2.1%，6 月份之前入孵种蛋死胚率较高为3%，与张绮琼等实验结果相似，海南黄鸡夏季受精率最低，为93.40%，显著低于春季、秋季。在温度适宜的季节，种蛋受精率高。季节对种蛋孵化质量有影响，调查结果表明，春季的健雏率最高。徐晗等研究发现胚胎在发育过程中会产生热量，孵化器内温度与外界环境气温相差不大，孵化器内的热量不能散发，影响胚胎的发育，夏季孵化的种蛋死胚率会升高。孵化质量受季节影响的实质是季节的温湿度变化影响孵化机内环境。应根据季节对种蛋受精率的规律性影响，适当采取措施调控鸡舍温度，提高种蛋受精率。

4 结 论

综上所述，通过决策树方法的应用，利用大量孵化数据分析影响孵化成绩的因素，本研究揭示了种鸡周龄和种蛋贮存时间是影响孵化成绩的主要因素，对规模化孵化场提供了基础数据，种蛋贮存期和孵化过程的管理要从细节入手，建立完善的管理体系，制定合理方案，全面提高孵化成绩。