Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оптимизация обменных процессов и качества молока коров в условиях техногенеза

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация обменных процессов и качества молока коров в условиях техногенеза"

005020557

На правах рукописи

КОЛОБКОВ ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И КАЧЕСТВА МОЛОКА КОРОВ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА

03.02.14 - биологические ресурсы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

■ С ДПР £С'І2

Екатеринбург - 2012

005020557

Работа выполнена на кафедре технологии производства и переработки продукции растениеводства в ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины»

Научный руководитель: Овчинников Александр Александрович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Трапезников Александр Викторович,

доктор биологических наук, ГНУ Уральский научно-исследовательский ветеринарный институт Россельхозакадемии, старший научный сотрудник отдела экологии и иммунопатологии животных

Исаева Альбина Геннадьевна,

кандидат биологических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Уральская государственная сельскохозяйственная академия», советник ректора

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Самарская государственная

сельскохозяйственная академия», г. Кинель

Защита состоится «//» lui/aW^c 2012 года в «7^» часов на заседании диссертационного совета ' Д 006.099.01 при Уральском научно-исследовательском ветеринарном институте РАСХН (корпус №2, ул. Главная, 21)

Адрес: ГНУ Уральский НИВИ Россельхозакадемии 620142 г. Екатеринбург, ул. Белинского, 112а тел/факс (343) 257-64-82, 257-82-63

Адрес сайта института: http:// www.urnivi.ru E-mail: info@urnivi.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхозакадемии

Автореферат разослан «^Г» ^¿¿cl/u'ti^. 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат ветеринарных наук

Печура Е.В.

1 Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема сохранения биоресурсов в условиях локальных и глобальных антропогенных изменений природной среды стоит очень остро. Значимость проблемы повышается в связи с тем, что более 1/3 поверхности земной суши занято сельскохозяйственными угодьями, в которых сельскохозяйственные культуры являются частью общей фитомассы Земли, а сельскохозяйственные животные - частью её зоомассы.

По мнению большинства ученых и специалистов, состояние окружающей среды представляет собой сложную целостную систему взаимосвязанных биологических ресурсов, в том числе почвенного покрова и агроэкосистем и оценивается как кризисное (И.М Донник, В.Н.Большаков, 2010; Р.Г. Ильязов, 2002, 2010; Г.Н. Голубев, 2010). В условиях усиливающегося техногенеза ведение сельскохозяйственного производства в целом и его отдельных отраслей должно быть дифференцированно не только на основе почвенно-климатических особенностей, но и с учетом экологической обстановки территории, что особенно важно с точки зрения получения экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства (И.М.Донник, И.А. Верещак, И.А. Шкуратова, 2010; М.Ю. Гилязов, 2010; И.А. Шкуратова, 2010; 2005; 2003).

В Южноуральском регионе установлено наличие техногенных биогеохимических провинций, характеризующихся избыточным или недостаточным содержанием отдельных химических элементов, в том числе и экзогенных (А.И. Сердюк, 1991; Г.П. Грибовский, 1996; А.И. Гертман, 2010). В то же время, недостаточно сведений по вопросам агроэкологической безопасности в сфере сельскохозяйственного производства, главным образом, в области кормопроизводства и молочного скотоводства (Г.М.Топурия 2006, 2007).

В настоящее время проводятся научные поиски и исследования по дальнейшей расшифровке комплексного воздействия химических элементов на организм животных, уточняются существующие и разрабатываются новые научно обоснованные нормы кормления по важнейшим элементам питания, оказывающим влияние на их продуктивность (Ю.И. Москалев, 1985;

A.П. Авцын, A.A. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова, 1991; А.Н. Федаев,

B.А. Кокорев, Н.И. Гибалкина, 2003).

В связи с тем, что связь здоровья человека и животных с экологической ситуацией неразрывна, не менее важной является проблема комплексных экомониторинговых исследований, направленных на выявление экотоксикантов в почвенном покрове, водных экосистемах и организме сельскохозяйственных животных на локальном и региональном уровнях, и пути коррекции их. Несомненный интерес при этом представляют микроэлементные кормовые добавки.

Работа выполнена на кафедре технологии производства и переработки продуктов растениеводства ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины» по теме: "Разработка и внедрение здоровьесберегающих технологий в животноводстве" (номер госрегистрации:

0120.081292).

Цель и задачи исследований. Целью работы явилось изучение уровня обменных процессов в организме дойных коров и возможности его коррекции в условиях биогеохимической провинции.

Для реализации указанной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить степень загрязнения химическими элементами почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений ООО "Ясные Поляны" Троицкого района Челябинской области.

2. Дать оценку компенсаторных резервов организма дойных коров в условиях биогеохимической провинции.

3. Установить влияние комплексной кормовой добавки микроэлементов на клинический статус, уровень обменных процессов, рубцовое пищеварение и химический состав молока.

4. Проанализировать продуктивность дойных коров и дать экономическое обоснование эффективности применения микроэлементной кормовой добавки в условиях биогеохимической провинции.

Научная новизна исследований. На основании комплексных исследований установлены уровни содержания химических элементов в звеньях пищевой цепи (почвы, сельскохозяйственные корма растительного происхождения, кровь, молоко, моча, фекалии) с учетом коэффициентов их транслокационного перехода, позволивших установить формирование полиметаллической биогеохимической провинции. Выявлены особенности обменных процессов в организме дойных коров, указывающие на компенсаторные резервы их организма в условиях среды.

Доказана способностькомплексной кормовой добавки микроэлементов повышать ресурсы адаптации дойных коров при избытке хрома, свинца и недостатке кобальта, марганца, цинка и меди.

Практическая значимость. Скармливание дойным коровам комплексной микроэлементной добавки способствует активизации биоресурсного потенциала животных, что обеспечило повышение молочной продуктивности коров на 5,4%, увеличению белка - на 11,76%, жира в молоке - на 12,82% и снижению затрат корма на единицу продукции - на 7,1%.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции УГАВМ «Совершенствование и внедрение современных технологий получения, переработки продукции животноводства и растениводства» (Троицк, 2011), на Всероссийском конкурсе на лучшую работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (2 этап, г.Тюмень, 2011), производственном совещании специалистов ООО «Ясные Поляны» Троицкого района Челябинской области (ООО «Ясные Поляны», 2011), межкафедральном совещании сотрудников ФГБОУ ВПО УГАВМ (2011).

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Ясные Поляны», Троицкого района.

Основные положения, выносимые на защиту:

характеристика объектов внешней среды в ООО «Ясные Поляны» по содержанию химических элементов и анализ рациона кормления коров;

влияние микроэлементной добавки на клинический статус дойных коров, уровень обменных процессов и рубцовое пищеварение;

молочная продуктивность и физико-химические показатели молока коров при введении добавки микроэлементов в условиях биогеохимической провинции;

экономическая эффективность применения микроэлементного комплекса.

Личное участие диссертанта в получении научных результатов, изложенных в работе Личное участие автора выразилось в предложении идеи исследования, выработке методологии и методов его исследования. Автором проведены физико-химические и морфо-биохимические исследования, анализ учетно-отчетной документации.

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (журнал «Аграрный вестник Урала» - 3).

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 132 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, практических предложений, списка использованной литературы и приложения. Материалы диссертации иллюстрированы 20 таблицами и 2 рисунками. Список литературы включает 221 источник, в том числе 89 - иностранных авторов.

Выражаю глубокую благодарность за всестороннюю помощь при подготовке диссертации заведующей кафедрой общей химии и экологического мониторинга ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины», доктору биологических наук, профессору А.Р. Таировой.

2 Собственные исследования и их результаты 2.1 Объекты и методы исследований

Экспериментальная часть работы проведена на базе ООО «Ясные Поляны» Троицкого района, Челябинской области, в соответствии с планом научных исследований кафедры технологии производства и переработки продукции растениеводства ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины», по теме: «Разработка и внедрение здоровьесберегающих технологий в животноводстве», (номер государственной регистрации 0120.081292).

Объектом исследований служили 20 голов первотелок крупного рогатого скота симментальской породы австрийской селекции двухлетнего возраста, средней живой массой 650 кг, из которых по принципу аналогов, были сформированы две группы, по 10 голов. Для всех подопытных животных были

созданы одинаковые условия кормления, содержания и ухода с соблюдением требуемых зоогигиенических параметров по общепринятому распорядку дня.

Материалом исследований служили пробы почв, воды, снега, кормов растительного происхождения (сено кострецовое, сенаж разнотравный, солома пшеничная, зерносмесь), пробы крови, молока, мочи, фекалий и рубцового содержимого дойных коров.

Работа была проведена в два этапа. Схема научного опыта представлена на рисунке 1.

Экономическая эффективность проведенных исследований

. Рекомендации производству I

Рисунок 1 — Схема исследований

На первом этапе научного эксперимента был проведен мониторинг окружающей среды, анализ кормового рациона, физиологического состояния животных с последующим установлением фоновых показателей крови крупного рогатого скота.

На втором этапе эксперимента в соответствии с поставленными задачами животным опытной группы в кормовой рацион добавляли комплекс микроэлементов в расчете на живую массу животного согласно схеме опыта. Продолжительность эксперимента составила 7 месяцев.

Отбор и подготовку почвы и кормов осуществляли в соответствии с методическими указаниями по определению химических элементов в почвах сельскохозяйственных угодий И продукции растениеводства (1992) и согласно РД 52.18.191-89; ГОСТ 17.4.4.02-84; 28168-89; 4808-75. Снег был взят с тех же полей, что и почва в трех точках с ненарушенным снежным покровом в период его максимального накопления (февраль-март). Отбор проб воды проводили в соответствии с ГОСТ 24481-80.

Содержание химических элементов (Ъп, Си, Мп, Со, Бе, N1, РЬ, Са, Сг) в почве, многолетних растениях, кормах и биологических объектах определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии, на приборе ААС-30 (ГОСТ 26929-94). Концентрацию хрома в объектах исследования устанавливали

методом атомно-эмиссионной масс-спектрометрии с индуктивно- связанной плазмой (И.Р. Шелпакова, А.И. Сапрыкин, 2005).

Определение химических элементов проводили с последующим расчетом коэффициентов транслокационного перехода химических элементов в системе «почва-растение» (Р.Г.Ильязов, 2002, 2006). При этом были рассчитаны кларки концентрации КК - отношение среднего содержания микроэлементов в почве к условному мировому кларку почв; коэффициенты загрязнения (Ко), определенные как отношение фактического содержания элемента в почве к его ПДЮ способность поглощать и аккумулировать химические элементы:

КБП=С0 растениями почва

В регулярно отбираемых средних образцах кормов и их остатках определяли химический состав и питательность по методике ВИЖ (Н.П. Дрозденко и др., 1981) по следующим параметрам: первоначальная и гигроскопическая влага - высушиванием образца в сушильном шкафу при температуре 60 - 70°С и 100 - 105°С; сырая зола - способом сухого озоления образца в муфельной печи при температуре 500°С; сырая клетчатка - по Геннебергу и Штокману; сырой жир - по C.B. Рушковскому в аппарате Сокслегга; азот корма - по Къельдалю; кальций - комплексометрическим способом; фосфор корма -колориметрическим методом; каротин - по И.К. Мурри в модификации В.И. Волгина (1974).

Клинико-физиологический статус коров оценивали по температуре тела, частоте дыхательных движений и сердечных сокращений.

Для определения морфо-биохимического статуса крови у коров опытных и контрольной групп брали кровь из ярёмной вены утром до приема корма по методике, описанной В.И. Волгиным (1974).

В крови дойных коров определяли морфологические показатели: количество лейкоцитов и эритроцитов подсчитывали в камере Горяева по Кондрахину (2004); в мазках крови, окрашенных по Романовскому-Гимзе, выводили лейкограмму.

Из числа биохимических показателей в сыворотке крови определяли общии белок - методом рефрактометрии (И.П. Кондрахин и др., 1985); белковые фракции - методом нефелометрии (Б. И. Антонов, 1991); активность аспартат - и аланинаминотрансферазы - методом колориметрии по Райтману и Френкелю (1972) с использованием стандартного набора «БИО-ЛА-ТЕСТ» (В.В. Меньшиков, 2002); содержание мочевины - методом цветной реакции с диацетилмонооксимоном (В.М. Холод, Г.Ф. Ермолаев, 1988); общие липиды -колориметрическим методом (В.М. Холод, Г.Ф. Ермолаев, 1988); бета-липопротеиды - методом колориметрии по Бурштейну (В.М. Холод, Г.Ф. Ермолаев, 1988); холестерол - по реакции Либермана-Бурхарда в модификации Илька при помощи стандартного набора «БИО-ЛА-ТЕСТ» (В.В. Меньшиков, 2002); глюкозу - глюкозооксидантным методом при помощи стандартного набора «Глюкоза-ФКД» (В.В. Меньшиков, 1987); гемоглобин устанавливали гемоглобинцианидным методом по Л.М.Пименовой и Г.В. Дервизу (И.П.Кондрахин и др., 1985).

Рубцовое содержимое брали с помощью рото-пищеводного зонда. В рубцовом содержимом определяли концентрацию водородных ионов (рн) методом потенциометрии; общую концентрацию ЛЖК по Н.В.Курилову (1979).

7

Для контроля содержания в биологическом материале тяжелых металлов проводили суточный сбор кала и мочи, по методике М.Ф.Томмэ (1969) и А.И. Овсянникова (1971). При обработке данных химического анализа делали поправку на содержание консервирующих веществ.

Оценку молочной продуктивности коров (удой, содержание массовой доли жира и белка в молоке) проводили в течение всей лактации по результатам контрольных доек 2 раза в месяц.

Для проведения анализа молока отбирали пробы по ГОСТ 26809-86 «Молоко и молочные продукты. Правила приемки, методы отбора проб и подготовка проб к анализу» и ГОСТ 26929-86 «Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов».

Количество жира в молоке определяли сернокислотным методом по ГОСТ 5867-90 «Молоко и молочные продукты. Методы определения жира»; содержание белка в молоке - по ГОСТ 25179-90 «Молоко и молочные продукты. Методы определения белка».

Количество общего кальция в молоке определяли комплексонометрическим методом по Вичеву и Каракашеву, а концентрацию неорганического фосфора устанавливали по восстановлению фосфорно-молибденовой кислоты (В.М. Холод, 1988).

Экономическую эффективность производства молока рассчитывали на основании учета всех затрат на производство продукта и полученной выручки (И.А.Минаков, 2005).

Экспериментальный цифровой материал, полученный в опыте, обработан общепринятым методом вариационной статистики с использованием пакета программ STATISTICA, ПК и табличного процессора Microsoft Ехе! 7.0.

3 Результаты собственных исследований

3.1 Мониторинг объектов внешней среды в ООО «Ясные Поляны»

Результаты экологического мониторинга химических элементов в почвах, воде и кормах растительного происхождения ООО «Ясные Поляны», территория которого находится в 25 километрах от ООО ОГК-2 «Троицкая ГРЭС» и в 32-35 километрах от филиала ООО «ОГК-3» «Южноуральская ГРЭС» по направлению господствующих юго-западных ветров представлены в таблице 1.

Таблица 1- Содержание химических элементов в почвах ООО «Ясные

Поляны», (мг/кг; X * &; п=5)

Химический элемент Оптимальное содержание3 ПДК *'2 Фактическое содержание Условный мировой кларк кк К,

Zn 7,00-60,00 80 38,89±2,56 50 0,78 0,49

Си 15,00-60,00 40 14,45±0,69 20 0,72 0,36

Мп 860,00 1500 879,32±26,36 850 1,03 0,58

Со 7,00-30,00 50 8,26±0,21 10 0,83 0,16

Fe - 4200 1475,20±1689 3800 _ _

Ni <50,00 20 31,54±1,25 40 0,79 1,57

Pb <12,00 32 25,31±0,33 10 2,53 0,79

Cd - 3,0 - . _

Cr 6,0 13,65±0,0 20 0,68 2,28

Примечание: и - ГН 2.1.7.020-94, МУ 2.1.7.730-99;J - В.В. Ковальский, Г.А. Андрианов (1970)

Результаты исследований элементного состава объектов внешней среды показывают, что для почв ООО «Ясные Поляны» характерен высокий уровень никеля, свинца и хрома. По содержанию химических элементов в кормах, отмечается низкое содержание Мп, Си, и Со и повышенная концентрация железа (сено кострецовое, солома пшеничная), свинца (сено кострецовое, сенаж разнотравный), никеля (сенаж разнотравный), хрома (все корма).

В целом, на территории ООО «Ясные Поляны» формируется техногенная биогеохимическая провинция, характеризующаяся содержанием в почвах никеля и хрома в количествах, превышающих ПДК в 1,57 - 2,28 раза. Содержание в кормах растительного происхождения элементов повышенной экотоксичности превышает допустимые уровни по никелю в 1,15 раза, железу - в 1,87 - 2,01 раза, хрома - в 1,18 - 2,16 раза и свинца - на 6,8 - 8,4%, на фоне снижения оптимального для растений уровня биоэлементов (цинка, меди, кобальта и марганца).

3.2 Краткая характеристика кормления дойных коров в ООО «Ясные

Поляны»

Учитывая дисбаланс химических элементов в кормах растительного происхождения, нами была введена в рацион кормления опытных коров микроэлементаная добавка следующего состава: кобальта хлорида 30 мг, марганца сульфата — 50 мг, цинка сульфата — 50 мг, калия йодида — 10 мг и меди сульфата — 50 мг на 100 кг живой массы. Расчет компонентов производился из расчета физиологических потребностей дойных коров с учетом рекомендаций A.A. Кабыша (2006). Фактический рацион кормления коров контрольной и опытных групп, составленный на основании ежемесячного учета потребленных кормов животными представлен в таблице 2.

Анализ рациона кормления подопытных животных показывает, что в его структуре соотношение основных групп кормов имело незначительное различие. Так, если в контрольной группе на долю грубого корма, приходилось 22,5% общей питательности рациона, то в опытной группе его количество уменьшилось до 21,9%. В то же время удельный вес концентратов уменьшился и составил соответственно 30,6%, в то время как в контрольной группе он был на уровне 31,5% общей питательности рациона. В свою очередь, это отразилось на концентрации обменной энергии рациона. В результате чего, если в контрольной группе КОЭ составил 9,2 МДж в сухом веществе рациона, то во опытной группе

оно возросло до 9,4 МДж.

С момента введения в рацион коров добавки микроэлементов наблюдается тенденция снижения уровня сырой клетчатки. Так, если в первой группе количество сырой клетчатки составило 23,9%, то в опытной группе оно снизилось до 22,2%. Как видно из данных, представленных в таблице 2, тип кормления в обеих группах животных сенажно-концентратиый, на 100 кг живой массы приходится сухого вещества 3,1 кг. Содержание переваримого протеина во всех группах было одинаковым и находилось на уровне 79 г/ЭКЕ. Такая же картина наблюдалась и по показателю сахаро-протеиновое отношение, которое составило 2,2.

Таблица 2 - Рацион кормления дойных коров живой массой 500 кг

Корм Группа

Контрольная Опытная

Сено кострецовое, кг 5,5 5,5

Сенаж, кг 15,2 15,2

Силос кукурузный, кг 7,6 10,0

Зеленая подкормка, кг 6,0 6,0

Дерть овса, ячменя, кг 4,5 4,5

Жмых подсолнечниковый, кг 0,7 0,65

Патока, кг 0,8 0,8

Соль поваренная, г 100 100

Диаммоний фосфат, г 100 50

Мел, г 20 24

Витаминно-минералькый комплекс, г 52 53

В рационе содержится:

ЭКЕ 17,10 17,61

ОЭ, МДж 171,6 176,7

Сухого вещества, г 18684 18777

Сырого протеина, г 2160 2220

Переваримого протеина, г 1357 1393

Лизина, г 114,9 121,1

Метионина, г 93,2 98,7

Сырой клетчатки, г 4472 4168

Крахмала, г 2115 2126

Сахара, г 887 888

Кальция, г 101,5 108,2

Фосфора, г 53,0 53,7

Серы, г 28,3 29,8

Магния, г 41,5 43,4

Железа, мг 5198 5371

Меди, мг 153,4 412,3

Цинка, мг 494,3 762,5

Марганца, мг 1203 1499

Кобальта, мг 3,4 15,35

Каротина, мг 567 580

Витамина: Д, тыс. МЕ 6,95 6,95

Е, мг 471 471

Несомненно, что нормальное функционирование дойных коров и их продуктивность зависит от содержания в кормах жизненно важных элементов, таких как, кальций, фосфор, магний, железо, марганец, кобальт и др.

Результаты показывают, что кальций-фосфорное отношение в рационах опытной и контрольной групп животных составило 2:1 и 1,9:1 соответственно. Введение минеральной добавки обогатило рацион опытных коров по меди в 2,68 раза, по цинку - в 1,54, по марганцу - в 1,24 и кобальту - в 4,51 раза.

3.3 Клинический статус, уровень обменных процессов у дойных коров и коррекция обменных процессов 3.3.1 Клинико-гематологический профиль дойных коров

Основные клинические показатели - температура, пульс, дыхание у животных опытной и контрольной групп находились в пределах

физиологической нормы.

Однако, у животных контрольной группы, по сравнению с опытными животными, наблюдается увеличение частоты пульса на 7,60 уд/мин и частоты дыхания - 2,0 дыхательных движения в минуту.

При анализе лейкограммы коров резко выраженных отклонений в содержании лейкоцитов от нормы нами не выявлено, однако при применении микроэлементной добавки произошли изменения морфологических показателей крови животных.

Через 30 дней содержание эритроцитов в крови коров опытной группы повысилось на 14,42% (Р<0,01), а в контрольной группе - на 1,89% (Р<0,05). В последующие сроки достоверное повышение числа эритроцитов в крови коров опытной группы сохранялось, и к концу периода наблюдения (210 дней опыта) их число достигло 6,93+0,21 х1012л, что было выше исходного уровня на 35,08%. Отмеченный факт, вероятно, связан с необходимостью обеспечения возросшего окислительно-восстановительного потенциала организма коров при применении минеральной добавки, а возросшая резистентность тканей коррелирует со стимуляцией эритропоэза, и, как следствие, энергетических процессов. Содержание гемоглобина после применения комплекса микроэлементов через 30 и 90 дней было выше в опытной группе, по сравнению с контролем, на 9,6 и 8,5% соответственно. На 150 и 210 день уровень гемоглобина у животных опытной группы составил 129,75±4,81 и 128,50^3,66 г/л, что на 9,47 и 8,41% выше, по сравнению с исходным уровнем, и на 10,24 и 8,89 - по сравнению с контролем.

Таблица 3 - Динамика гемоглобина и морфологических показателей

Показатель Гемоглобин, г/л Эритроциты, 1012л Лейкоциты, 109л

Нопма1 99-129 5.0-7,5 4.5-12,0

Подготовительный период Опытная группа 118,53±11,38 5,13±0,18 6,09±0,30

Контрольная группа 116,56±12,32 5,82±0,52 6,66±0,32

30 дней Опытная группа 123,27±2,64** 5,87±0,18 6,38±0,14**

Контрольная группа 112,36±2,88 5,93±0,14 7,08±0,15

90 дней Опытная группа 126,57±2,73*** 5,84±0,17 6,95±0,15*

Контрольная группа 116,67±2,81 5,75±0,15 7,48±0,17

150 дней Опытная группа 129,75±4,81*** 6,38±0,16* 7,47±0,17**

Контрольная группа 117,87±2,53 5,89±0,15 8,93±0,17

210 дней Опытная группа 128,50±3,26** 6,93±0,21 7,58±1,32

Контрольная группа 118,01 ±6,74 5,92±0,72 8,87±0,18

Примечание: 1 - И.П. Кондрахин (2004), здесь и далее * - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001

Следует отметить, что на протяжении всего опыта, наряду с увеличением уровня гемоглобина у животных опытной группы, было отмечено закономерное увеличение числа красных форменных клеток крови и через 150 дней опыта содержание эритроцитов в крови коров опытной группы было выше контрольных показателей на 8,3%, а через 210 на 17,1% соответственно.

Как в опытной, так и контрольной группе коров происходит изменение уровня клеток белой крови в пределах физиологической нормы.

Так, на 30 день опыта число лейкоцитов у коров 1 группы увеличилось на 7,84%, а 2-й - на 14,0%, по сравнению с исходным уровнем. Через 90 дней эта разница сократилась до 2,7% (Р<0,05). На 210 день содержание лейкоцитов в крови животных опытной группы было выше контроля на 15,12%.

Система крови определяет и метаболический статус организма животных при воздействии эколого-хозяйствееных факторов (Л.Г.Мухамедьярова, 2010). Также необходимо подчеркнуть, что изменения со стороны обмена веществ считаются одним из основных факторов, препятствующих реализации генетического потенциала молочной продуктивности коров. В связи с этим, определённый интерес представляют энергетические ресурсы организма дойных коров, в том числе и ресурсы белкового обмена. Белки сыворотки крови играют исключительную роль в процессе переноса метаболитов, в осуществлении ряда регуляторных и защитных функций организма.

Как показывают данные таблицы 4, в сыворотке крови коров опытной группы установлено повышение концентрации общего белка, по сравнению с контрольными животными.

На 30 день опыта содержание общего белка у коров опытной группы было на 10,36% выше, по сравнению с контролем, и на 7,25, по сравнению с исходным уровнем. Данная тенденция сохранилась на 90, 150 и 210 дни эксперимента, и превышение при этом составило 10,30, 8,91 и 10,22%, соответственно. К концу опыта концентрация общего белка в сыворотке крови опытных коров превышала исходный уровень на 8,98%, тогда как в контроле увеличение на 2,53% имело недостоверный характер.

Увеличение содержания общего белка сыворотки крови коров опытной группы происходит, преимущественно, за счет альбуминовой фракции. Так, на 30 день опыта концентрация альбуминов составила 42,75%; на 90-й день-43,02%, через 150 дней-41,38 и к концу опыта-41,55%. В контрольной группе коров показатель изменялся от 41,53±1,08% (исходный уровень) до 38,40±1,59% (конец опыта).

Установленный факт повышения их концентрации в крови коров на фоне применения минеральной добавки свидетельствует о восполнении аминокислотного резерва организма коров.

Это подтверждают и значения белкового индекса: на всем протяжении опыта коэффициент А/Г у дойных коров, получавших с кормом комплекс микроэлементов, превышал контроль.

При анализе изменений в содержании глобулиновых фракций в сыворотке

крови опытных коров было отмечено, что наибольшие количественные изменения затронули у-глобулины. В опытной группе было установлена тенденция увеличения концентрации у-глобулинов, и к К0НЦУ °опыта наблюдалось превышение исходного уровня на 14,99%, а контроля - на 9,38%.

Таблица 4 - Изменение белкового состава сыворотки крови в

организме коров г Показатель |ри испиль; Общий батек, г/л іииании пін Альбумины, % а-птобулины, % З-глобтагиы, % у-гаобугашы, % А/Г

Норма' 72-86 38-50 12-20 10-16 2+40 0,650,82

Предварительный период Опьшш группа 80,М±0,45 40,77±037 14,32*0,49 17,42±0,49 27,49±0,75 0,68

Контрольная группа 77,23:622 41ДЫ,08 14,61±038 16,01±1Д8 27,85±1Д7 0,71

30 день Опьшш группа 85,85±0,84** 42,75±1,02* Ю,85ІОДО* 16Д8±0,42 30,12±0,82 0,75

Контрольная группа 77,79*0,91 39,8Ш,09 15,62и038 15,45±035 29,07±0,92 0,66

90 день Опыгаая группа 85,6941,19" 43,02£1,13* 14,09±Д39* 30,7Щ76 0,75

Контрольная группа 77,68±1,24 39,67±1,12 15,9 Ы),32 16,58^0,36 27,84±0,58 0,65

150 день Опытная группа 85,63±1,19" 41,ЗШ,06« 12,18±0Д9" 15,15±0,42 31Д9іДЗЗ 0,71

Кошрошия группа 78,66Ы,21 37,12±1,03 15,69±Д32 16,3511,28 30,84іД79 0,59

210день Опьпная группа 87Д?±0,63« 41,55±1,06 12^1±032" 14,53±037 31,61±0,81 0,71

Контрольная группа 79,19±3,03 38,4<Ы,59 16,9&Ш30 15,72±039 28,90±2Д1 0,62

Если учесть, что синтез иммуноглобулинов является специфической реакцией иммунокомпетентных клеток, то увеличение их уровня может отражать активизацию клеточной системы иммунитета.

Повышение концентрации у-глобулинов происходило на фоне снижения концентрации а-глобулинов. Их содержание в сыворотке крови снизилось в опытной группе коров с 14,32±0,49 (исходный уровень) до 12,31±0,32% (210 день опыта). В контроле концентрация а-глобулинов, напротив, увеличилась с 14,32±0,49 до 16,98±0,30%.

Известно, что в организме, в целом, 50% общей энергии основного обмена получается за счет окисления углеводов, а 50%- за счет окисления жиров. В связи с этим, интерес представляют данные по липидному обмену.

Введение минеральной добавки способствовало снижению концентрации липидов с 7,67±0,26 (исходный уровень) до 6,93±0,10 г/л (30 день) или на

10,68% (Р<0,001).

В последующие сроки такая закономерность сохранялась, и к концу опыта концентрация общих липидов составляла 6,89±0,10 г/л. По сравнению с контролем, снижение уровня объема липидов составило 4,96% (р>0,05)- 30 день; 7,36% - 90 день; 10,96% -150 день и 8,87% - 210 день опыта.

Применение минеральной добавки способствовало снижению концентрации общих липидов уже на 30 день опыта на 9,65%. Через 210 дней опыта разница с исходным уровнем составила 10,17 %, а с контролем-8,87%.

Циркулирующие в крови липопротеиды являются важным резервом жира, так как под влиянием особого фермента — липопротеиновой липазы из жира, входящего в состав липопротеидов, могут освобождаться жирные кислоты.

Применение минеральной добавки способствовало достоверному снижению содержания p-липопротеидов. Наибольшее снижение концентрации р-липопротеидов (до 6,12±0,15 г/л), установлено на 90 день опыта, которое составило, по сравнению с исходным уровнем, 20,42% и контрольными величинами-22,83%.

Под действием минеральной добавки проявился и неспецифический антихолестеринемический эффект. Так, содержание холестерина на начало опыта составило 3,81-3,96 ммоль/л, при видовой норме 2,55-4,02 ммоль/л. В течение всего периода эксперимента содержание холестерина у животных опытной группы было ниже контроля на 26,98 - 44,94%.

С целью изучения характера адаптации к условиям выявленной нами биогеохимической провинции и определения энергетических ресурсов их организма было проведено определение глюкозы.

Так, концентрация глюкозы на предварительном этапе у подопытных коров соответствовала нижней границе видовой нормы. Видимо, адаптация коров к комплексному воздействию тяжелых металлов на фоне недостатка эссенциальных элементов, требует значительных энергетических затрат для обеспечения возрастающих функций организма.

Применение минеральной подкормки способствует повышению уровня глюкозы в крови дойных коров опытной группы на 30 день опыта 6,34%. В последующие сроки увеличение составило 7,39% (90 день); 14,68% (150 день) и 14,28% (210 день). По сравнению с контролем, превышение составило 2,62% (Р<0,05); 9,23%, 11,58% и 12,94%, соответственно по срокам наблюдений.

Увеличение количества глюкозы в организме дойных коров при применении минеральной добавки с 2,52±0,08 до 2,88±0,11 ммоль/л на фоне снижения холестерина можно также объяснить повышением функциональной активности печени за счет дополнительного ввода микроэлементов, в частности, марганца.

Использование добавки микроэлементов повлияло на изменения концентрации общего кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови коров опытной группы.

Так, через 30 дней после применения изучаемого добавки наблюдалось снижение уровня общего кальция в крови коров на 24,6%, по сравнению с

контролем. Концентрация неорганического фосфора в опытной группе на фоне применения добавки также была подвержена изменениям: наблюдалось снижение на 5,3%.

В конце эксперимента (через 210 дней) содержание общего кальция и неорганического фосфора в сыворотке крови коров опытной группы было выше аналогичных показателей в контрольной группе на 7,96 и 22,53% и составило

2,71±0,07 и 3,97±0,10 ммоль/л.

Минеральный обмен, являясь важным показателем физиологического состояния организма, определяет уровень осмотического давления, состояние передачи возбуждения в синапсах, регулирует кислотно-щелочное равновесие и выработку ферментов и г ормонов.

Аланинаминотрансфераза и аспартатаминогрансфераза - внутриклеточные ферменты, участвующие в обмене аминокислот и углеводов. Комплекс микроэлементов, имея в своем составе биологически активные компоненты, неизменно должен оказывать влияние на изменения активности аминотрансфераз.

Снижение их активности в крови животных опытной группы свидетельствуют о положительном влиянии добавки микроэлементов и о

балансировке белкового обмена.

К концу эксперимента (на 210 день) активность аланин - и аспартатаминотрансферазы у животных опытной группы приблизилась к границе физиологической нормы и составила 1023,3 и 552,2 нкат/л. Уровень мочевины в крови животных опытной группы также снижался и был ниже контроля через 30 дней опыта на 9,2%, 90 - 41,0, 150 - 44,5 и 210 день - на 60,7%

соответственно (Р<0,001).

В крови дойных коров нами установлены высокие концентрации хрома, превысившие допустимый уровень, более чем в 1,5 раза. При МДУ=0,12мкмоль/л, концентрация никеля составила 0,10-0,11 мкмоль/л. Аналогичная закономерность выявлена и для свинца: при МДУ=0,5 мкмоль/л, его концентрация в крови коров достигла 0,46-0,54 мкмоль/л.

Данные изменения в минеральном составе крови происходят на фоне недостаточности биоэлементов. Так, концентрация кобальта ниже оптимального для функционирования организма уровня на 15,69%; цинка- 14,42%;

меди- 31,71%; марганца-17,59%.

Применение минеральной подкормки оказало положительное влияние на баланс биоэлементов. Концентрация меди увеличилась уже к 30 дню опыта на 13,42%. В дальнейшие сроки нарастание ее концентрации происходило постепенно, с максимумом на 90 день опыта. Нарастание концентрации цинка происходило более интенсивно и на 30 день установлено повышение его концентрации на 21,13%, а на 150 день опыта - на 24,32%. И этот уровень сохранялся до конца эксперимента

В динамике железа достоверно значимых изменений нами не установлено. Возможно, это можно объяснить низким содержанием в кормах биодоступного железа.

На равномерное снижение концентрации свинца в крови, возможно, оказало влияние повышение уровня цинка, являющегося физиологическим антагонистом свинца. Так, концентрация свинца в наших исследованиях снизилась с 0,46±0,001 мкмоль/л (30 день) до 0,18±0,001 мкмоль/л (210 день) или в 2,55 раза.

Аналогично изменялась и концентрация никеля, причем, снижение его содержания в 2,25 раза регистрировалось уже на 30 день опыта, а на 210 день уменьшилось в 3,33 раза.

Снижение концентрации хрома в крови дойных коров происходило значительно медленнее. Достоверно значимое падение его уровня на 16,67% установлено на 90 день опыта. В дальнейшие сроки его снижение нарастало, и на 210 день опыта концентрация хрома в крови коров снизилась в 2,44 раза.

Вероятно, повышение концентрации эссенциальных элементов в организме коров, иммунобиологической резистентности, повышение энергетических ресурсов, оказали влияние на установленную динамику хрома.

В целом, совокупность полученных данных свидетельствует о положительном влиянии комплекса микроэлементов на минеральный состав крови дойных коров.

3.3.2 Характеристика химического состава молока

Дисбаланс микроэлементов в организме дойных коров (крови) отразился на химическом составе молока.

Нарушенное соотношение минеральных элементов, в молоке коров выражается повышением концентрации свинца на 32,25% и хрома - на 18,62%. При этом количество типичного экотоксиканта - никеля, составившее 0,080±0,001 мг/л, находилось на уровне предельно допустимой концентрации -0,1 мг/л.

Из установленных изменений в минеральном составе, в первую очередь необходимо отметить, низкую концентрацию цинка-элемента, ответственного за множество биохимических функций, в том числе за состояние иммунной системы. Концентрация этого биоэлемента в молоке коров оказалось в 1,52 раза ниже нормы.

Введение в рацион коров минеральной добавки повлекло за собой изменение в его элементном составе. Через 90 дней, после начала скармливания добавки, произошло повышение содержания эссенциональных элементов: меди -на 23,19; цинка - на 44,51; кобальта - на 18,75%. В динамике марганца на фоне применения минеральной подкормки достовернозначимые изменения нами выявлены на 150 день опыта, проявившиеся увеличением концентрации марганца в 1,30 раза.

Необходимо отметить, что повышение содержания эссенциальных элементов и их относительная сбалансированность повлекли за собой снижение концентрации токсикоэлементов: свинца, никеля и хрома. Снижение их концентрации происходило постепенно и составило к концу эксперимента 17,86%; 33,33 и 11,02% соответственно. При этом концентрации хрома и свинца продолжали превышать допустимый уровень на 6,84 и 12,0% соответственно.

Применение комплекса микроэлементов повлияло на увеличение

содержания кальция в молоке в опытной группе на 10,5%, по сравнению с контрольной группой. Изменение в содержании кальция отразилось на содержании фосфора - его концентрация в опытной группе была достоверно выше аналогичного показателя в контрольной группе на 12,4%.

На 90 день эксперимента применение препарата позволило достоверно увеличить концентрацию кальция в молоке до 123,23 мг/%. Содержание фосфора на данный период времени составило 83,69мг/%. Через 150 и 210 дней опыта содержание кальция и фосфора в опытной группе животных было выше, в среднем, на 21,4 и 24,4%, соответственно.

Большое значение для питания человека и оценки биологической полноценности молока имеет соотношение кальция и фосфора. Оптимальное соотношение кальция и фосфора составляет 1,38-1,48. В нашем случае этот показатель в опытной группе дойных коров, в среднем, за весь период исследований составил 1,34.

3.3.3 Оценка рубцового содержимого Изучение процессов пищеварения в преджелудках жвачных животных представляет большой интерес, так как целенаправленное изменение этих процессов путем соответствующего подбора кормов, использования детоксикантов может оказать значительное влияние на продуктивность и общее состояние животных.

Согласно полученным данным, нами установлено, что по величине рН содержимого рубца животные контрольной группы превосходили опытную на 150 и 210 день, и эта разница составила 2,9 и 4,7%. У коров опытной группы в преджелудках отмечалось самое высокое молярное содержание летучих жирных кислот (ЛЖК), превысившее контроль по этому показателю, в среднем, на 15,0% (Р<0,05).

Использование микроэлементов в рационах коров опытной группы для регуляции обмена минеральных элементов и снижения влияния на организм экотоксичных элементов способствовало увеличению в преджелудках колоний инфузорий относительно контроля на 4,5% через 30 дней, на 12,2 - через 90 дней и на 18,8 и 26,7% - через 150 и 210 дней соответственно.

3.3.4 Оценка мочи При анализе состава мочи коров в начале и по окончанию эксперимента было выявлено достоверное изменение содержания общего азота, кальция, фосфора и хрома. Концентрация азота в моче опытных животных в конце опыта была достоверно ниже данного показателя в контроле на 21,7%. Полученные данные позволяют сказать о том, что под действием комплекса микроэлементов в организме коров задерживается больше азота, чем в организме животных контрольной группы. Подобная ситуация наблюдалась и по содержанию кальция в моче, разница составила при этом 29,2%. Что же касается содержания фосфора, то в моче животных опытной группы его содержание превосходило контроль на 14,4%. Как видно из результатов исследований, по окончанию эксперимента количество хрома, выводимого с мочой, увеличилось в 4,8 раза, а свинца - в 1,25 раза. Вероятно, такой характер элиминации токсикоэлементов

связан с тем, что основными путями выведения хрома из организма являются почки, а свинца - преимущественно желудочно-кишечный тракт.

3.3.5 Оценка химического состава фекалий Данные по анализу кала коров позволяют сказать о том, что под действием добавки микроэлементов усилилось выведение фосфора и хрома из организма на 39,4% и 6,5% соответственно. Содержание общего азота и кальция снизилось в опытной группе, по сравнению с контролем, за период опыта на 8,5 и 4,6% соответственно. Экскреция экотоксикантов из организма коров, так же как с мочой происходила с разной интенсивностью. Так, выведение хрома с фекалиями повысилось на 5,65%, а свинца - в 2,94 раза.

3.4 Влияние минеральной добавки на продуктивность дойных коров при

избытке хрома

Полученные данные по применению минеральной добавки дойным коровам показывают, что на начало научно-хозяйственного опыта продуктивность коров контрольной и опытных групп различалась незначительно и составила 13,3914,3 5 кг (таблица 5).

Таблица 5 - Продуктивность, содержание жира и белка в молоке коров за период опыта, в среднем на голову (Х±&; п=10)_

Показатель Группы

Контрольная Опытная

Среднесуточный удой за лактацию, кг 14,98±0,70 15,79±0,68

Массовая доля жира, % 3,84±0Д 1 3,96±0,06

Массовая доля белка, % 3,23±0,04 3,25±0,07

Удой за лактацию, кг 4393,16±162,5 4806,26±212,8

Удой молока в базисной жирности за лактацию, кг 4819,7±21,5 5396,5±36,8***

Количество молочного жира за лактацию, кг 168,69±15,88 190,31±18,06

Количество белка за лактацию, кг 141,89±12,78 158,59±15,19

В целом, за научно-хозяйственный опыт продуктивность животных между группами различалась с тенденцией к увеличению у дойных коров опытной группы.

Проведение ежемесячных контрольных доек подопытных животных позволило рассчитать среднесуточный удой коров за весь период лактации. Полученные данные показывают, что в целом за лактацию среднесуточный удой коров контрольной группы составил 14,98±0,70 кг, в то время как в опытной группе он увеличился на 5,4%, и составил 15,79±0,68 кг.

При этом испытуемая кормовая добавка оказала позитивные изменения в содержании жира в молоке коров. Так, если в контрольной группе в среднем за лактацию массовая доля жира в молоке была на уровне 3,84%, то опытной группе её количество возросло на 1,2%, что в абсолютном выражении составило соответственно 3,96%.

Помесячный учет количества надоенного молока от подопытных животных позволил рассчитать средний удой молока за лактацию, который составил в кон-

трольной группе 4393,16 кг, в опытной - 4806,26 кг, то есть в расчете на одно животное в опытной группе коров, в сравнении с контрольной, было получено больше продукции на 413,0 кг, а при пересчете в базисную жирность - на 576,8кг соответственно.

Установленная массовая доля жира в молоке коров позволила рассчитать количество молочного жира, полученного от одной коровы за лактацию. Так, если в контрольной группе было получено 168,69±15,88 кг молочного жира, то в опытной группе его количество возросло до 190,31± 18,06 кг или на 12,82% соответственно. В молоке коров опытной группы содержание белка было так же выше и составило 158,59±15,19 кг, что на 11,76% превосходило контрольные цифры.

Следовательно, у животных опытной группы отмечается более высокая лактационная деятельность.

Таким образом, применение добавки микроэлементов в рационах дойных коров позволяет увеличить не только среднесуточные удои, но и повысить жирность молока.

3.5 Экономическая эффективность применения комплекса микроэлементов

дойным коровам

Оплата корма продукцией в стоимостном выражении, то есть в расчете на каждые скормленные 1000 руб. корма, во всех группах также имела различие в сторону увеличения у коров опытной группы. Так, в контрольной группе оплата корма в стоимостном выражении составила 140,89 кг, в опытной группе она возросла на 8,4%.

Скармливание в рационах коров опытной группы добавки микроэлементов позволило в сравнении с животными контрольной группы дополнительно получить молока в количестве 576,8 кг на сумму 7702 руб. При использование комплекса микроэлементов на опытных животных было получено 7,98 рублей на 1 рубль затрат.

Следовательно, с экономической точки зрения целесообразно скармливать в рационах дойных коров добавку микроэлементов, которая повышает их биоресурсный потенциал.

Выводы

1. В лесостепной зоне Южного Урала формируется техногенная биогеохимическая провинция, характеризующаяся содержанием в почвах никеля и хрома в количествах, превышающих ПДК в 1,57-2,28 раза. Содержание в кормах растительного происхождения элементов повышенной экотоксичности превышает допустимые уровни по никелю в 1,15 раза, железу - в 1,87-2,01 раза, хрома - в 1,18-2,16 раза и свинца - на 6,8-8,4%, на фоне снижения оптимального для растений уровня биоэлементов (цинка, меди, кобальта и марганца).

2. Систематическое поступление в организм дойных коров с кормом элементов повышенной экотоксичности вызывает превышение МДУ хрома в крови и молоке на 20,12 и 14,92%; свинца в молоке - на 70,0%. Содержание никеля составляет в крови и молоке дойных коров 83,33 и 60,0% от МДУ соответственно.

3. В условиях биогеохимической провинции, у дойных коров, сохранение функционального гомеостаза поддерживается перераспределением клеток белой крови (снижение числа эозинофилов, лимфоцитов и моноцитов до нижней границы видовой нормы при незначительном нейтрофиллезе); мобилизацией энергетических ресурсов (снижение концентрации глюкозы на 11,45%, общего белка - на 9,22%, повышение общих липидов - на 9,72% и уровня активности ферментов переаминирования).

4. Введение в рацион дойных коров комплекса микроэлементов оказывает положительное влияние на показатели белкового, углеводного, жирового и минерального обменов, что свидетельствует о перестройке функциональных систем организма коров, направленной на повышение их естественной резистентности и сохранение гомеостаза в условиях биогеохимической провинции.

5. Применение комплекса микроэлементов дойным коровам позволяет снизить концентрацию свинца, никеля и хрома в крови животных в 1,77; 2,33 и 1,62 раза; в молоке - на 54,54, 16,66 и 26,74% на фоне увеличивающейся элиминации свинца, через желудочно-кишечный тракт и хрома почками в 2,9 и 4,8 раза, соответственно.

6. Под действием комплекса микроэлементов повышается целлюлазная активность рубцового содержимого, способствующая более полному разрушению клетчатки кормов и её интенсивному сбраживанию микроорганизмами, что подтверждается повышением молярной концентрации летучих жирных кислот на 15,0% и сдвигом рН на 0,26 единиц.

7. Скармливание минеральной добавки коровам опытной группы, позволило получить больше молока на 576,8 кг (в пересчете на базисную жирность), молочного жира на 12,82%, белка на 11,76%, в сравнении с контрольной группой.

8. Введение в рацион коров опытной группы комплекса микроэлементов, позволило снизить затарты корма на единицу произведенной продукции на 8,3%, увеличить оплату корма продукцией - на 8,4% и дополнительно получить молока в количестве 576,8 кг на сумму 7702 руб.

Предложения производству

Для повышения биоресурсного потенциала дойных коров, в условиях полиметаллической биогеохимической провинции, сельскохозяйственным предприятиям рекомендуем включать в основной рацион кормления биологически активную добавку микроэлементов в составе: кобальта хлорида в дозе 30 мг, марганца сульфата — 50 мг, цинка сульфата — 50 мг, калия йодида — 10мг и меди сульфата — 50 мг на 100 кг живой массы, что позволит повысить концентрацию эссенциальных элементов в молоке на 61,9%, увеличить продуктивность животных на 10,9%, сократить затраты корма на 7,1% и повысить оплату корма продукцией на 8,4%.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Колобков Д.М. Морфо-биохимические аспекты адаптации импортированного крупного рогатого скота симментальской и голштино-фризской пород в условиях Южного Урала / Д.М. Колобков, Н.В. Герман, Т.А. Шепелева II Аграрный вестник Урала / Уральская государственная сельскохозяйственная академия. - 2011, - № 8 (87). - С. 22-24.

2. Колобков Д.М. Влияние биогеохимических провинций на биохимический и микроэлементный статус коров симментальской породы в условиях уральского региона / Д.М. Колобков И Аграрный вестник Урала / Уральская государственная сельскохозяйственная академия. - 2011. - ЛЬ7 (86).-С. 12-14.

3. Колобков Д.М. Влияние техногенной нагрузки на экологическую обстановку ООО «Ясные Поляны» Троицкого района Челябинской области / Д.М. Колобков // Научные исследования - основа модернизации сельскохозяйственного производства : сб. междунар. науч.-практ. конф., 9-11 ноября 2011 г. Т. 2. - Тюмень : ТГСХА, 2011. - С. 30-34.

4. Колобков Д.М. Влияние экологической обстановки на содержание минеральных веществ в организме дойных коров / Д.М. Колобков // Нива Урала. -2011.-№8.-С. 6-7.

5. Колобков Д.М. Экологические аспекты коррекции избыточного содержания хрома в организме дойных коров / Д.М. Колобков // Аграрная наука - сельскому хозяйству: материалы всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 80-летию ФГБОУ ВПО ЧГСХА. Ч. 1. - Чебоксары : ЧГСХА, 2011. - С. 178-184.

6. Колобков Д.М. Экологические и морфо-биохимические аспекты адаптации крупного рогатого скота симментальской породы в условиях Южного Урала / Д.М. Колобков // Аграрный вестник Урала / Уральская государственная сельскохозяйственная академия. - 2011. - № 6 (85). - С. 2628.

7. Колобков Д.М. Эффективность использования минеральной добавки в рационе дойных коров / Д.М. Колобков // Совершенствование и внедрение современных технологий получения, переработки продукции животноводства и растениеводства : материалы междунар. науч.-практ. конф. / УГАВМ. - Троицк, 2011. — С. 316—318.

На правах рукописи

КОЛОБКОВ ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И КАЧЕСТВА МОЛОКА КОРОВ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА

03.02.14 - Биологические ресурсы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сдано в набор 21.03.2012 г. Подписано в печать 21.03.2012 г. Формат 60x84'/,6. Усл. пл. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 355. Гарнитура Times New Roman

457000, Челябинская область, п. Увельский, ул. 30 лет ВЛКСМ, 3 Отпечатано в ОАО «Увельская типография»

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Колобков, Дмитрий Михайлович, Троицк

61 12-3/1243

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральская государственная академия ветеринарной медицины»

На правах рукописи

КОЛОБКОВ ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И КАЧЕСТВА МОЛОКА КОРОВ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА

03.02.14 - Биологические ресурсы

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Овчинников А.А.

Троицк - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................3

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................7

1.1 Техногенное воздействие на агроресурсы. Биогеохимические провинции 7

1.2 Роль никеля в жизнедеятельности организма..............................................12

1.3 Роль свинца в жизнедеятельности организма..............................................16

1.4 Роль хрома в жизнедеятельности организма................................................20

Вывод по обзору литературы...............................................................................36

2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ...............................................38

2.1 Методика исследования..................................................................................38

2.2 Методы лабораторных исследований...........................................................40

3 РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................45

3.1 Мониторинг объектов внешней среды в ООО «Ясные Поляны»..............45

3.2 Характеристика кормления дойных коров в ООО «Ясные Поляны»........53

3.3 Клинический статус, уровень обменных процессов у дойных коров и коррекция обменных процессов..........................................................................56

3.3.1 Клинико-гематологический профиль дойных коров................................56

3.3.2 Характеристика химического состава молока..........................................73

3.3.3 Оценка рубцового содержимого.................................................................77

3.3.4 Оценка мочи..................................................................................................79

3.3.5 Оценка химического состава фекалий.......................................................81

3.4 Влияние минеральной добавки на продуктивность дойных коров при избытке хрома........................................................................................................82

3.5 Экономическая эффективность применения комплекса микроэлементов дойным коровам....................................................................................................84

3.5.1 Затраты корма за период проведения опыта.............................................84

3.5.2 Экономическое обоснование проведенных исследований......................86

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.......89

ВЫВОДЫ.............................................................................................................102

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ................................................................104

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...........................................105

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Проблема сохранения биоресурсов в условиях локальных и глобальных антропогенных изменений природной среды стоит очень остро. Значимость проблемы повышается в связи с тем, что более 1/3 поверхности земной суши занято сельскохозяйственными угодьями, в которых сельскохозяйственные культуры являются частью общей фитомассы Земли, а сельскохозяйственные животные - частью её зоомассы.

По мнению большинства ученых и специалистов, состояние окружающей среды представляет собой сложную целостную систему взаимосвязанных биологических ресурсов, в том числе почвенного покрова и агроэкосистем и оценивается как кризисное (И.М. Донник, В.Н. Большаков, 2010; Р.Г. Ильязов, 2002, 2010; Г.Н. Голубев, 2010). В условиях усиливающегося техногенеза ведение сельскохозяйственного производства в целом и его отдельных отраслей должно быть дифференцированно не только на основе почвенно-климатических особенностей, но и с учетом экологической обстановки территории, что особенно важно с точки зрения получения экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства (И.М.Донник, И.А. Верещак, И.А. Шкуратова, 2010; М.Ю. Гилязов, 2010; И.А. Шкуратова, 2010; 2005; 2003).

В Южноуральском регионе установлено наличие техногенных биогеохимических провинций, характеризующихся избыточным или недостаточным содержанием отдельных химических элементов, в том числе и экзогенных (А.И. Сердюк, 1991; Г.П. Грибовский, 1996; А.И. Гертман, 2010). В то же время, недостаточно сведений по вопросам агроэкологической безопасности в сфере сельскохозяйственного производства, главным образом, в области кормопроизводства и молочного скотоводства (Г.М.Топурия 2006, 2007).

В настоящее время проводятся научные поиски и исследования по

дальнейшей расшифровке комплексного воздействия химических элементов на организм животных, уточняются существующие и разрабатываются новые научно обоснованные нормы кормления по важнейшим элементам питания, оказывающим влияние на их продуктивность (Ю.И. Москалев, 1985; А.П. Авцын, А. А. Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Строчкова, 1991; А.Н. Федаев, В.А. Кокорев, Н.И. Гибалкина, 2003).

В связи с тем, что связь здоровья человека и животных с экологической ситуацией неразрывна, не менее важной является проблема комплексных экомониторинговых исследований, направленных на выявление экотоксикантов в почвенном покрове, водных экосистемах и организме сельскохозяйственных животных на локальном и региональном уровнях, и пути коррекции их. Несомненный интерес при этом представляют микроэлементные кормовые добавки.

Работа выполнена на кафедре технологии производства и переработки продуктов растениеводства ФГБОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины» по теме НИР: "Разработка и внедрение здоровьесберегающих технологий в животноводстве" (номер госрегистрации: 0120.081292).

Цель и задачи исследований. Целью работы явилось изучение уровня обменных процессов в организме дойных коров и возможности его коррекции в условиях биогеохимической провинции.

Для реализации указанной цели были определены следующие задачи:

1. Изучить степень загрязнения химическими элементами почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений ООО "Ясные Поляны" Троицкого района Челябинской области.

2. Дать оценку компенсаторных резервов организма дойных коров в условиях биогеохимической провинции.

3. Установить влияние комплексной кормовой добавки

микроэлементов на клинический статус, уровень обменных процессов,

рубцовое пищеварение и химический состав молока.

4

4. Проанализировать продуктивность дойных коров и дать экономическое обоснование эффективности применения микроэлементной кормовой добавки в условиях биогеохимической провинции.

Научная новизна исследований. На основании комплексных исследований установлены уровни содержания химических элементов в звеньях пищевой цепи (почвы, сельскохозяйственные корма растительного происхождения, кровь, молоко, моча, фекалии) с учетом коэффициентов их транслокационного перехода, позволивших установить формирование полиметаллической биогеохимической провинции. Выявлены особенности обменных процессов в организме дойных коров, указывающие на компенсаторные резервы их организма в условиях среды.

Доказана способность комплексной кормовой добавки микроэлементов повышать ресурсы адаптации дойных коров при избытке хрома, свинца и недостатке кобальта, марганца, цинка и меди.

Практическая значимость. Скармливание дойным коровам комплексной микроэлементной добавки способствует активизации биоресурсного потенциала животных, что обеспечило повышение молочной продуктивности коров на 5,4%, увеличению белка - на 11,76%, жира в молоке - на 12,82% и снижению затрат корма на единицу продукции - на 7,1%.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции УГАВМ «Совершенствование и внедрение современных технологий получения, переработки продукции животноводства и растениеводства» (Троицк, 2011), на Всероссийском конкурсе на лучшую работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (2 этап, г. Тюмень, 2011), производственном совещании специалистов ООО «Ясные Поляны» Троицкого района Челябинской области (ООО «Ясные Поляны», 2011),

межкафедральном совещании сотрудников ФГБОУ ВПО УГАВМ (2011).

5

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Ясные ПоляныхуТроицкого района.

Основные положения, выносимые на защиту:

- характеристика объектов внешней среды в ООО «Ясные Поляны» по содержанию химических элементов и анализ рациона кормления коров;

- влияние микроэлементной добавки на клинический статус дойных коров, уровень обменных процессов и рубцовое пищеварение;

- молочная продуктивность и физико-химические показатели молока коров при введении добавки микроэлементов в условиях биогеохимической провинции;

- экономическая эффективность применения микроэлементного комплекса.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Техногенное воздействие на агроресурсы. Биогеохимические провинции

Под биоресурсами понимается все живое вещество на Земле, то есть животный, растительный мир, бактерии. Живую природу следует рассматривать, как целостный взаимосвязанный комплекс биологических ресурсов. Человек на физиологическом уровне также часть этого комплекса.

Биоресурсы - достаточно сложный объект оценки, главным образом, ввиду существенных различий по их использованию. Так, довольно непросто провести черту между био- и агроресурсами.

Сельскохозяйственные угодья расширяются за счет сокращения таких объектов живой природы как леса, торфяники, луга, степи. И тут можно рассматривать живую природу в ее существующем виде как биоресурс, или же как потенциальный (или уже созданный) агроресурс.

На сегодняшний день под сельскохозяйственные угодья используется более трети всей поверхности земной суши. Сельскохозяйственные культуры стали существенной частью в общей фитомассе планеты, а домашние животные занимают значительную долю в общей зоомассе Земли. Среди домашних животных основная часть при этом приходится на крупный рогатый скот, овец, свиней, лошадей и коз.

Сегодня разделение антропогенной и нативной (первичной) природы стало, по сути, невозможным. Они очень сильно переплетены за счет сильного взаимопроникновения и связаны достаточно сложными и не всегда однозначными взаимодействиями.

Живой организм составляет единое целое с окружающей его средой. Понять существование отдельного организма можно лишь в комплексе с теми условиями, которые окружают его.

В.И. Вернадский (1954) в своем законе о рассеивании химических

7

элементов говорит о том, что в биологических организмах — как в живых, так и уже умерших — присутствуют все химические элементы. Однако их распределение в разных биологических объектах крайне неравномерно. Эти идеи великого ученого нашли свое продолжение в трудах академика А.П. Виноградова (1949, 1960), создавшего учение о биогеохимических провинциях.

Сейчас в целом по всей территории земного шара описано 25 таких провинций. На территории РФ - 17. Для них установлены критерии достаточного, избыточного и недостаточного содержания различных химических элементов в почве и растениях (В.В. Ковальский, 1962).

Биогеохимические провинции с классическим избытком или дефицитом какого-то конкретного микро- или макроэлемента и, соответственно, с выраженными признаками специфических эндемических заболеваний -редкость. Гораздо чаще наблюдается комплексный дефицит или избыточность сразу по нескольким химическим элементам (В.А. Самохин, 1981).

Критерии тех или иных хозяйственных решений и показатели устойчивого развития биосферного комплекса должны обеспечивать гармонию функционального состояния триады биоресурсы-сельское хозяйство-человек.

В последние годы довольно часто выявляются биогеохимические провинции, сформированные техногенным воздействием человека. В результате проведенных исследований было установлено, что на таких урбанизированных территориях концентрация вредных веществ может превышать предельно допустимые концентрации в несколько десятков раз (Ю.А. Израэль, 1983).

К сегодняшнему моменту определены фоновые концентрации

содержания в почвенном и растительном покрове тяжелых металлов для

таких регионов как Московская область, Урал, Воронежская область,

Западная Сибирь, Молдавия, Украина, а также для большинства стран

8

Западной и Восточной Европы (В.А. Алексеенко, 1996; Е.Н.Шилова, 2005).

Негативные изменения в биоценозах, связанные с формированием антропогенных биогеохимических провинций, ведут к нарушению баланса химических элементов. Это, в свою очередь, приводит к нарушениям биохимии питания. А учитывая огромную биологическую роль минеральных элементов — и к серьезным нарушениям обмена веществ в организме животных.

При этом вреден как избыток, так и недостаток минеральных элементов. Аномальные концентрации минеральных элементов во внешней среде приводят к нарушениям регулирующих функций в живых организмах, таких как барьерная, выделительная и т.д. Это ведет к соответствующим биологическим реакциям со стороны живого организма (В.Т. Самохин, 1986).

Согласно В.В. Ковальскому (1962), принято выделять такие основные типы реакций как:

- протекание метаболических процессов без изменений при сбалансированном содержании минеральных элементов во внешней среде;

- изменение количественных показателей состояния органов и систем организма в рамках физиологических норм при умеренном избытке или недостатке минеральных элементов во внешней среде;

- появление у 5-20% процентов животных серьезных эндемических изменений тканевого обмена вплоть до дисфункции органов и систем при резком недостатке минеральных элементов. У основной популяции (80-95% животных) происходит приспособление, приводящее к изменчивости и эволюционированию;

- развитие эндемических болезней и уродств при определенном или резком избытке минеральных элементов.

Анализ таких биологических реакций привел ряд ученых XX века (В.А.Ковальский, 1967; A.A. Кабыш, 1967) к выводам о том, что только от 5 до 20% животных реагируют на изменение элементного состава внешней

среды патологическими проявлениями.

Но в течение последних десяти-пятнадцати лет ситуация коренным образом изменилась. По данным И.М. Донник (1999), А.Р. Таировой (2002) и И.А. Шкуратовой (1999), а также некоторых других ученых, частота патологических проявлений в биогеохимических зонах с избытком содержания токсических минеральных элементов составила 20,5 - 69,4% животных.

Такая ситуация связана, скорее всего, с тем, что токсические элементы воздействуют на животный организм в комплексе. Это приводит к взаимному потенцированию патологического влияния избытка или недостатка тех или иных минеральных элементов (А.Р.Таирова, Г.В. Мещерякова, 2006).

В этой связи значительный интерес вызывают вопросы повышения биоресурсного потенциала и воспроизводства поголовья животных в условиях техногенного воздействия. К.А. Вожжевой и Г.М.Топурия в 2007 году отмечалось, что неблагоприятная экологическая обстановка в Оренбургской области негативно сказывалась на состоянии популяционного здоровья домашних животных. Основные патологические проявления при этом относились к снижению функции воспроизводства и иммунной недостаточности.

Агроэкологическая экспертиза коровьего молока, получаемого от коров в районах газонефтедобычи в Татарстане (Р.Г.Ильязов и др., 2006), показала превышение предельно-допустимых концентраций свинца в летний пастбищный период в 1,6-3 раза, а в зимне-столовый период в 1,9-3,6 раз. При этом наиболее загрязненным оказалось молоко, взятое на анализ в частном секторе.

О.В.Соколова (2009) и И.А.Шкуратова (2009) обнаружили, что разные

технологии содержания высокопродуктивных коров в Свердловской области

вызывают неодинаковые нарушения биохимического статуса. Так, при

беспривязной технологии нарушения составили 73,26%, а при привязной -

10

81,28%. Главным этиологическим фактором нарушений стал дефицит таких микроэлементов как цинк, йод, селен, железо и медь в рационе кормления.

Авторами была разработана методика повышения биоресурсного потенциала, основанная на нормализации общего обмена веществ и коррекции энергопотребностей высокопродуктивных коров. Методика заключается в добавлении в рацион животных комплекса микроэлементов в дозировке 100г на голову в период 15 дней до родов и в течение 100 дней после. А также в использовании электронейростимуляции в целях нормализации репродуктивной функции.

Л.Г. Мухамедьяровой и А.Р. Таировой в 2010 г было определено, что наиболее стрессогенным для коров импортной селекции при содержании их на Южном Урале является зимний и весенний периоды. Именно в этот период происходит чрезмерное повышение адаптивных факторов стресса. То есть, происходит сверхактивная мобилизация всех ресурсов организма.

Анализ литературы показывает, что спектр используемых дл�