Effect of sodium and potassium chloride supplementation in drinking water on performance of laying hens and broilers under high ambient temperature

Abstract

It is well known that water intake and maintenance of electrolyte balance play a vital role in the resistance of chicken to high temperature. It was hypothesis that voluntary water intake in response to heat stress may not be sufficient to prevent the reduction of performance in laying hens and broilers, and that stimulation of water intake through supplementation of electrolytes in drinking water may assist the birds to maintain high productivity under heat stress. The present study includes three experiments. Two experiments were carried out with laying hens in controlled ambient temperature conditions to study the effects of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl) supplementation in the drinking water on water intake, feed intake, egg quality, body temperature, body weight and productivity of laying hens under high temperature. The third experiment with broilers was conducted in tropical summer conditions of Viet Nam to find out whether supply NaCl and KCl in drinking water would improve productivity and carcass quality of broilers under tropical summer conditions and which concentration of both minerals should be used. The first experiment was conducted for three weeks (from 26 March to 16 April 2007) at the research station of Hohenheim University, Germany. A total of 48 Hisex hens (76 weeks old) were kept in individual laying cages in climatic chambers and were randomly allocated to three experimental groups of 16 hens each. These groups were given 0; 0.2 and 0.4 % KCl in the drinking water for seven consecutive days of heat stress. Before and after heat stress, birds were given normal drinking water. Water and feed were provided ad libitum. The birds were fed a layer diet containing 11.45 MJ/kg Metabolizable Energy, 16.97 % Crude Protein, 3.73% calcium, 0.62% phosphorus, 0.22% sodium and 0.33% chloride. The room temperature was constant at 21±1°C for 7 days, afterwards, it was cycled from 21±1°C to 34±1°C (from 9 to 22 o?clock) for 7 days, and then constant at 21±1°C for 7 days. Humidity was not controlled. 14-hours lighting schedule was maintained during the experiment. Water and feed intake, water: feed ratio, body weight, body temperature, egg production, egg weight, egg shell thickness, egg deformation, egg shell strength, yolk colour and Haugh Unit (HU) were recorded. In the second experiment, effect of NaCl supplementation (0.2 and 0.4%) in drinking water on laying hens was tested under the same temperature program as in the first experiment. A total of 48 Hisex hens (80 weeks old) were used. The third experiment was carried out on the commercial chicken farm from 26 June to 14 August 2007 (49 days). A total of 240 21-day-old broiler chicks (Lohmann meat) were randomly allocated to 5 treatment groups in a randomized block design. Each treatment consisted of three replicates of 16 chickens each. Both, NaCl and KCl, were supplemented from the beginning of the 4th to 7th weeks of age at 0.2% and 0.4% to drinking town water, and unsupplemented water was used as control. The birds were kept in an open sided poultry house on the rice hull litter. Temperature and humidity of the house were not controlled. Water and feed intake were measured weekly. Body temperature of 15 birds per treatment was measured at 23, 33 and 40 day of age. All birds was individually weighed on day of hatching and afterwards at weekly intervals up to 7 weeks of age. At 49 days of age, one male and one female bird from each replicate (a total of 30 birds) were slaughtered to determine carcass characteristics. The results showed that in laying hens, heat stress increased water intake, water to feed ratio, body temperature and eggshell defects. Feed intake, egg production and egg weight decreased tendentiously during heat stress. Body weight, eggshell thickness, eggshell strength, egg deformation, yolk color and HU were not significantly affected by heat stress. Supplementation of KCl or NaCl in drinking water increased water intake and water: feed ratio. Only KCl supplementation maintained body weight, egg weight and egg production, and decreased eggshell defects. Feed intake, eggshell deformation, yolk color and HU were not significantly affected by either KCl or NaCl supplementation. The results showed that KCl supplementation through drinking water may be a means to maintain egg production and egg quality which are usually deteriorated when the temperature in the layer house increases while NaCl was less effective under these conditions. Supplementation of KCl or NaCl in drinking water enhanced water intake and water: feed ratio of broilers under tropical summer conditions. 0.4% NaCl supplementation in drinking water reduced body temperature, increased body weight, improved feed conversion ratio (FCR) and decreased abdominal fat while feed intake was not affected by both NaCl and KCl supplementation. Therefore, 0.4% NaCl added in drinking water may be a means to improve productivity of broiler under high temperature. 0.4% KCl supplementation increased thigh meat, and improved FCR. However, carcass percentage was reduced by KCl supplementation. Therefore, in the tropical summer conditions, higher levels of KCl concentration and economic aspect should be further studied. It was not clear whether the beneficial effects of KCl and NaCl supplementation in drinking water was caused by the cooling effect of the increased water intake and/or the maintenance of electrolytes balance.

Es ist allgemein bekannt, dass eine hohe Wasseraufnahme und die Aufrechterhaltung der Elektrolytkonzentration im Organismus eine wichtige Rolle bei der Anpassung an hohe Temperaturen darstellen. Die vorliegende Arbeit geht von der Hypothese aus, dass die normale Wasseraufnahme von Geflügel unter Hitzestress nicht ausreicht, um eine optimale Leistung zu erhalten und dass die Anreicherung des Trinkwassers mit Elektrolyten die Wasseraufnahme stimuliert und somit die Tiere in die Lage versetzt, ihre hohe Leistungen und der Hitzestress bei zu behalten. Die vorliegende Arbeit umfasst drei Experimente. Zwei Experimente wurden mit Legehennen in Klimakammern durchgeführt, wobei ihr Trinkwasser mit Natrium- und Kaliumchlorid angereichert wurde. Das dritte Experiment wurde mit Masthühnern unter Sommerbedingungen in Vietnam durchgeführt. Auch hier wurden Natrium- und Kaliumchlorid im Trinkwasser supplementiert. Der erste Versuch wurde mit insgesamt 48 Legehennen (Hisex) an der Versuchseinheit für Nutztierethologie und Kleintierzucht der Universitäts Hohenheim durchgeführt. Die Tiere wurden auf drei Versuchsgruppen zu je 16 Hennen verteilt. Diese erhielten jeweils 0, 0,2 und 0,4% Kaliumchlorid über sieben aufeinander folgende Tage im Trinkwasser verabreicht. Vor und nach dieser Periode war eine Periode mit konstanter Temperatur von jeweils sieben Tagen angeordnet. Während des Hitzestresses wurde die Temperatur zyklisch von 21 auf 34°C (von 9:00 bis 22:00 Uhr) variiert. Die Luftfeuchte wurde nicht kontrolliert. Über die gesamte Versuchszeit erhielten die Tiere ihr Futter und Wasser ad libitum. Das Futter enthielt 11,45 MJ umsetzbare Energie pro Kilogramm, 16,97% Rohprotein, 3,73% Ca, 0,62% P, 0,22% Natrium und 0,33% Chlorid. Das Lichtprogramm war auf 14 Stunden Tageslicht und 8 Stunden Dunkelheit eingestellt. Es wurden ff. Merkmale erfasst: Futter- und Wasseraufnahme, Wasser: Futterverhältnis, Körpergewicht, Körpertemperatur, Eigewicht, Eizahl, Eischalendicke, Eischalendeformation, Bruchfestigkeit, Dotterfarbe und Haugh Units (HU). Im zweiten Versuch wurde die Supplementierung von 0, 0,2 und 0,4% Natriumchlorid im Trinkwasser getestet. Auch hier wurden insgesamt 48 Legehennen eingesetzt. Die Versuchsanlage und -merkmale waren mit Versuch 1 identisch. Die Tiere waren zum Versuchsbeginn 80 Wochen alt. Der dritte Versuch wurde mit Masthühnern auf einer kommerziellen Geflügelfarm in Vietnam durchgeführt (26. Juni bis 14.8.2007). Es wurden insgesamt 240 21-Tage alte Masthähnchen (Lohmann Meat) einer randomisierten Blockanlage fünf Behandlungen zugeteilt. Jede Behandlung enthielt drei Wiederholung zu je 16 Tieren. Es wurden Natriumchlorid und Kaliumchlorid in Konzentrationen von 0,2 und 0,4% dem Trinkwasser zugesetzt. Des Weiteren wurde eine Kontrolle ohne Supplementierung gehalten. Die Tiere wurden in einem Offenstall auf Einstreu mit Reisschalen aufgezogen. Temperatur und Luftfeuchte im Stall wurden nicht kontrolliert. Futter- und Wasseraufnahme wurde täglich erfasst. Die Körpertemperatur von 15 Masthähnchen pro Behandlung wurde am 23., 33. und 40. Lebenstag gemessen. Alle Tiere wurden am ersten Tag sowie dann in wöchentlichen Intervallen bis zur Alter von sieben Wochen gewogen. Im Alter von 49 Tagen wurden jeweils ein männliches und ein weibliches Tier jeder Wiederholung (insgesamt 30 Tiere) geschlachtet, um die Schlachtkörperqualitätsmerkmale zu erfassen. Die Ergebnisse zeigten, dass Legehennen unter Wärmestress ihre Wasseraufnahme erhöhten. Auch das Verhältnis von Wasser: Futter, Körpertemperatur und Eischalendefekte waren erhöht. Futteraufnahme, Legeleistung und Eigewicht waren in der Tendenz reduziert. Das Körpergewicht, Eischalendicke, Bruchfestigkeit, elastische Verformung, Dotterfarbe und HU waren nicht signifikant durch den Hitzestress beeinflusst worden. Die Supplementierung von Natrium und Kaliumchlorid im Trinkwasser führte zu einem Anstieg der Wasseraufnahme und des Wasser: Futterverhältnisses über das Niveau der Kontrollgruppen. Die Legeleistung, Eigewicht, Körpergewicht sowie die Eischalendefekte wurden nur durch die Supplementierung positiv beeinflusst. Futteraufnahme, Eischalendeformation, Dotterfarbe und HU waren durch die Natrium- oder Kaliumchlorid-Supplementierung nicht signifikant beeinflusst. Die Ergebnisse zeigten insgesamt, dass die Kaliumchlorid-Supplementierung über das Trinkwasser eine Maßnahme für die Verbesserung der Legeleistung und verschiedener Eiqualitätskriterien unter hohen Temperaturbedingungen darstellt. Natriumchlorid war in dieser Beziehung weniger effektiv. Die Supplementierung von Natrium und Kaliumchlorid im Trinkwasser von Masthähnchen verbesserte die Wasseraufnahme und das Wasser: Futter-Verhältnis unter tropischen Sommerbedingungen. 0,4% Natriumchlorid im Trinkwasser von Masthähnchen reduzierte die Körpertemperatur, verbesserte das Körpergewicht und die Futterverwertung und reduzierte den Anteil des Abdominalfetts, während die Futteraufnahme nicht signifikant beeinflusst wurde. Es kann deshalb geschlossen werden, dass 0,4% Natriumchlorid im Trinkwasser die Produktivität von Masthähnchen unter hohen Temperaturen verbessert. 0,4% Kaliumchlorid dagegen verbesserte den Schenkelfleischanteil und die Futterverwertung. Allerdings war die Ausschlachtung bei Supplementierung mit Kaliumchlorid geringer als in der Kontrollgruppe. In weiterführenden Untersuchungen müsste geklärt werden, ob ein höherer Kaliumchloridgehalt im Trinkwasser zu besseren Ergebnissen führt. Insgesamt kann festgestellt werden, dass die Anreicherung von Trinkwasser mit Natrium- und Kaliumchlorid eine Maßnahme darstellt, die zu einer wesentlichen Steigerung der Wasseraufnahme beiträgt und deshalb unter tropischen Bedingungen die Leistung von Legehennen und Masthähnchen verbessern kann. Sie ist auch unter einfachen Bedingungen im ländlichen Bereich durchführbar. Es wäre in weiteren Versuchen zu klären, warum bei Legehennen Kaliumchlorid und bei Masthähnchen Natriumchlorid effizienter war. Des Weiteren wäre zu klären, ob die Einflüsse von Kalium- und Natriumchlorid im Trinkwasser in erster Linie durch die Kühlungseffekte aufgrund des höheren Wasserverbrauchs oder durch die Elektrolyte bedingt sind.