Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 9
1.1. Экологические аспекты использования вторичных сырьевых ресурсов тайги в качестве кормовых добавок 9
1.2. Биологически активные вещества растительного сырья их стимулирующее и адаптационное действие на организм животных 13
1.3. Ресурсы, состав и свойства биологически активных веществ фитомассы хвойных пород 21
1.4. Использование биологически активных добавок из растительного сырья в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы 30
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 40
ГЛАВА 3. Экологическая обстановка в зоне деятельности госплемптицезавода «Хабаровский» 46
ГЛАВА 4. Химический состав и содержание биологически активных веществ в шелухе шишек сосны корейской 51
ГЛАВА 5. Разработка технологии получения кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской 55
ГЛАВА 6. Стимулирующее и адаптационное влияние различных доз кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской на организм кур при повышенном содержании в воздушной среде загрязняющих веществ 59
6.1. Влияние различных доз шелухи шишек сосны корейской на продуктивные и репродуктивные функции кур 59
6.2. Влияние шелухи шишек сосны корейской на качество и безопасность мяса кур 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
ВЫВОДЫ 96
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 99
- Экологические аспекты использования вторичных сырьевых ресурсов тайги в качестве кормовых добавок
- Объекты и методы исследования
- Экологическая обстановка в зоне деятельности госплемптицезавода «Хабаровский»
Введение к работе
В последние годы во всем мире, в том числе и в России, резко обострилась проблема утилизации различного рода отходов после переработки сырья. В нашей стране эта проблема приобретает особое значение в связи с тем, что по количеству вторичного сырья, которое может быть использовано в народном хозяйстве, Россия занимает одно их первых мест.
Согласно "Экологической доктрине РФ" (2002-2010 гг.) стратегией государственной политики в области экологии является разработка экологически эффективных ресурсосберегающих технологий, а также создание новых методов переработки сырья, позволяющих предупреждать загрязнение окружающей среды путем утилизации образующихся отходов.
Из вторичного сырья, особенно растительного происхождения, при переработке можно получать огромное количество органического вещества, в состав которого входят биологически активные ингредиенты, и одновременно утилизировать отходы. При этом снижается риск загрязнения окружающей среды различными веществами антропогенного характера.
На территории Дальнего Востока произрастает множество видов уникальных деревьев и кустарников, обладающих исключительными свойствами воздействия на живые организмы, благодаря содержанию в их составе биологически активных соединений. Поэтому в последнее время активизировались работы по использованию биологически активных веществ, полученных из древесного сырья, в качестве кормовых добавок в рационы животных, которые повышают иммунитет, оказывают стимулирующее влияние на продуктивные и репродуктивные функции, улучшают адаптационный потенциал.
Существует два варианта реализации экологического воздействия на иммунную систему животных - адаптация или ее дисфункция. При дисфункции иммунной системы происходят срывы адаптационных механизмов в организме, в результате развивается вторичный иммунодефицит. Данные проявления воз-
никают, как правило, при неблагоприятных климатических условиях и при употреблении продуктов питания, загрязненных тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсичными ингредиентами, а также при недостатке в рационе биологически активных веществ.
Климатические условия Дальнего Востока, в том числе и г. Хабаровска резко отличаются от западных и южных районов Российской Федерации. Сумма тепла, солнечной инсоляции, продолжительность холодного периода и другие факторы оказывают негативное влияние на иммунитет животных и человека. Климат в г. Хабаровске - умеренно муссонный. В условиях пересеченной местности, характерной для города, направления воздушных потоков зависит от расположения геоморфологических комплексов - долин и сопок. Приземные ветры ориентированы в основном по долине Амура. Среднегодовая скорость ветра -4,1 м/сек. Летом обычно ветры слабые, в зимний и переходные периоды - самые сильные. Режим осадков - неравномерен в течение года, основная масса (около 90%) приходится на летний период. По результатам наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха в 2000-2002 гг. на территории Хабаровского края и г. Хабаровска случаев экстремально высокого загрязнения не отмечено. Однако, состояние загрязнения воздушного бассейна в г. Хабаровске оценивалось как высокое и очень высокое.
Проблема повышения адаптационного потенциала животных в условиях Дальнего Востока и в частности Хабаровска, может быть решена за счет включения в рационы добавок, получаемых из вторичного, филогенетически чистого растительного сырья леса, например, из шелухи шишек сосны корейской (Pinus Koraiensis).
По оценкам специалистов в местах заготовки кедровых орехов ежегодно накапливается около 500 т пожароопасных отходов - шелухи шишек.
В связи с этим изучение стимулирующих и адаптационных свойств различных доз шелухи шишек сосны корейской (Pinus Koraiensis) на физиологический статус кур при повышенном содержании в атмосферном воздухе загряз-
няющих веществ является своевременным и актуальным в условиях Хабаровского края.
Цель и задачи исследования. Цель исследования - определить влияние шелухи шишек сосны корейской на физиологический статус и адаптационный потенциал кур, содержащихся безвыгульно на ограниченных площадях при повышенной концентрации загрязняющих веществ в воздушной среде птичника.
Задачи исследования:
Проанализировать экологическую обстановку в г. Хабаровске и определить гигиенические параметры загрязняющих элементов в воздушной среде птичника.
Обосновать целесообразность сбора и утилизации горимых отходов заготовки семян сосны корейской для повышения пожарной безопасности тайги и улучшения экологической обстановки.
Определить содержание биологически активных веществ в шелухе шишек сосны корейской и разработать экологически безопасный способ получения кормовой добавки на ее основе.
Определить оптимальные дозы ввода кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской в рационы кур-несушек, оказывающих положительное влияние на физиологический статус кур и безопасность продуктов птицеводства.
Изучить стимулирующее и адаптационное влияние кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской на физиологический статус кур и в последующем на жизнедеятельность потомства.
Выявить экологическую целесообразность и экономическую эффективность ввода в рационы кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской.
Научная новизна:
- Впервые на фоне повышенного содержания в окружающей среде загряз
няющих веществ выявлено влияние различных доз шелухи шишек сосны
корейской на адаптационный потенциал кур-несушек, определено содержание биологически активных веществ в шелухе, разработан экологически безопасный, доступный для промышленного производства, способ получения биологически активной кормовой добавки.
Изучено адаптационное и стимулирующие действие шелухи шишек сосны корейской на организм кур-несушек яичного направления, содержащихся безвыгульно на ограниченных площадях.
Экспериментально определены оптимальные дозы ввода в рационы кур кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской; выявлено ее стимулирующее действие и адаптационный потенциал; определено влияние на сохранность взрослых кур, прирост живой массы, яйценоскость, процент выводимости цыплят из яиц, эмбриональное и постэмбриональное развитие суточных цыплят, а также оплату корма продукцией (затраты корма на образование 10 яиц).
Установлено, что при включении в рационы кур кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской она не оказывает негативного влияния на ор-ганолептические и функционально-технологические свойства мяса и его безопасность.
Практическая значимость работы:
Установлено стимулирующее и адаптационное действие шелухи шишек корейской на организм кур при повышенном содержании загрязняющих веществ в воздушной среде птичника.
Разработан способ получения кормовой биологически активной добавки для кур-несушек из шелухи шишек сосны корейской, обладающей стимулирующим и адаптационным действием. Производство кормовой добавки из шелухи шишек осуществляется в замкнутом цикле, является экологически безопасным и соответствует современным требованиям "чистых технологий".
Для производства биологически активной экологически безопасной кормовой добавки не требуется больших капиталовложений, она применяется в микроколичествах (5-15 мг на 1 кг живой массы). Годовая потребность в шелухе для 1000 кур составляет от 4 до 9,8 кг, а экономический эффект от ее использования на производство десяти яиц - от 0,38-1,33 руб. (в ценах 2003 г.).
На кормовую добавку из шелухи шишек сосны корейской разработаны и утверждены технические условия: ТУ9296-002-02067994-05 Биолеккс. Добавка кормовая для животных.
Результаты научных исследований внедрены на ОАО «Птицефабрика «Биробиджанская» ЕАО.
Апробация диссертационной работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на: Международной научной конференции "Интеграция Дальнего Востока России в систему мирохозяйственных связей" (Хабаровск, ХГАЭП, 2000); Международном симпозиуме "Пищевые технологии: проблемы и перспективы в XXI веке" (Владивосток, ДВГАЭУ, 2000); Научной конференции "Природопользование Дальнего Востока на рубеже веков" (Хабаровск: Примагробизнес, 2001); Международной научно-практической конференции "Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг" (Орел, ОГТУ, 2001); Всероссийской научно-практической конференции "Химико-лесной комплекс - проблемы и решения" (Красноярск, СибГТУ, 2002); Научно-практической конференции "Проблемы качества и безопасности потребительских товаров и биологически активных добавок" (Краснодар, КубГТУ, 2003); VII Международном симпозиуме "Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке" (Биробиджан, 2004); Международном молодежном симпозиуме "Устойчивость и безопасность в экономике, праве, политике стран Азиатско-Тихоокеанского региона" (Хабаровск, 2005).
Публикации: результаты исследований отражены в 13 работах.
Основные положения, выносимые на защиту:
Химический состав и обоснование ввода различных доз биологически активной кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской в рационы кур, оказывающих положительное влияние на организм птицы при повышенном содержании в воздушной среде загрязняющих веществ.
Экологически безопасный способ получения из шелухи шишек сосны корейской биологически активной кормовой добавки, обладающей стимулирующим, адаптационным действием на организм кур, при повышенном содержании в воздушной среде птичника загрязняющих веществ.
Обоснование влияния кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской на биохимические показатели крови, сохранность, яйценоскость кур, оплодотворяемость яиц, процент выводимости цыплят и их жизнедеятельность в течение первых суток.
Влияние различных доз кормовой добавки из шелухи шишек сосны корейской на убойный выход, органолептические и функционально-технологические показатели и безопасность мяса подопытных кур, содержащихся безвыгульно в условиях неблагоприятной окружающей среды.
Обоснование экологической целесообразности и экономической эффективности утилизации отходов от заготовки семян сосны корейской. Сбор и переработка шелухи шишек позволит улучшить экологическую обстановку в тайге и повысить пожарную безопасность в местах заготовки орехов.
Объем и структура работы
Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы.
Работа содержит 32 таблицы и 7 рисунков. Список литературы включает 404 наименования, в том числе 114 - иностранных.
Экологические аспекты использования вторичных сырьевых ресурсов тайги в качестве кормовых добавок
Начиная с 60-х годов, в сознание людей все настойчивее вторгается мысль о необходимости изменить свое поведение по отношению к окружающей среде, с тем чтобы не вызвать непоправимых биологических катастроф. Осознается необходимость проведения комплекса мероприятий, призванных защищать жизненное пространство человека от вредных последствий его хозяйственной деятельности, в том числе и переработки отходов. Только за один 1999 г. в России образовалось отходов всех классов опасности 108,07 млн. т, из которых использовано и переработано всего 34,4% (Чижикова, 2001).
Вопрос утилизации отходов, имеющих питательную ценность, является спорным. Эта проблема как эстетического, так и экологического характера. При разложении отходов с помощью бактерий происходит поглощение кислорода, что следует учитывать, например, при сбросе их в реки и озера, где количество кислорода ограничено. В тоже время подобные отходы могут использоваться в качестве удобрений. А как быть с отходами трудноподдающимся деструкции? К таковым можно отнести отходы лесопромышленного комплекса, в том числе и образующиеся при заготовке и переработке кедровых орехов.
Россия располагает уникальными лесными запасами и благоприятными возможностями для развития лесопромышленного комплекса. На ее долю приходится более 20% покрытой лесом площади мира, 23% мировых запасов древесины, в том числе 58% хвойной, что в 35 раз больше, чем в США, и в три раза больше, чем в Канаде. Территориально более трех четвертей этих лесов приходится на Восточную Сибирь и Дальний Восток (Ефремов и др., 2002).
По ориентировочным подсчетам (Измоденов, 2001) на лесосеках в Дальневосточном регионе ежегодно оседает около 700 тыс. т древесных отходов, которые можно использовать для получения биологически активных веществ и препаратов на их основе. Установлено (Репях, Левин, 1988; Тюрика и др., 1980), что на 1 м вывезенной древесины приходится до 500 кг неиспользуемого органического вещества. Вместе с тем из одной только зелени, оставляемой на лесосеках, можно получать ежегодно до 10 млн. т протеина, 180 т каротина, 26,5 т витамина С, более 3,6 млн. т натурального клеточного сока, 5 млн. т витаминной муки.
В настоящее время ведутся работы по использованию древесной зелени и коры в кормлении животных (Науменко, Ладинская, 1990; Репях, 1990; Ильина, 1988). Огромный кормовой потенциал представляет опад и лесная подстилка, в северной тайге их запасы достигают до 27 т/га (Isidorov et all, 1985; Hirakura, et all, 1991; Степень, Репях, 1988, Семечкина, 1978; Поздняков, 1975).
Древесная зелень сосны, пихты, кедра служит сырьем для получения медицинской камфоры, а также широко используется в бытовой химии и парфюмерной промышленности. Эфирное масло, полученное из лесной зелени, обладает антимикробным, противоотечным, некролитическим и дезодорирующим свойствами. Добавка соснового масла в рационы животных оказывает положительное влияние на их рост и развитие (Калныньш, 1978; Берестов и др., 1982).
Широко используется хвойная зелень и охвоенные побеги для получения хвойно-витаминной муки.
Среди хвойных пород наиболее распространенной и ценной в хозяйственном отношении является сосна. Кроме обычной сосны на территории РФ растет три вида кедров (кедровых сосен): кедр сибирский, кедр корейский и кедровый стланик. Кедровая сосна сибирская занимает площадь около 40 млн. га, сосна корейская - около 5 млн. га (Ефремов, 1998; Ефремова и др., 2003; Суходолов, 2001; Николаев, 2001).
В Российской Федерации, по данным учета лесного фонда на 1 января 1998 г., кедровые леса произрастают более чем на 39,7 млн. га, при этом в оре-хопромысловые зоны с высокими запасами орехов выделено 9,6 млн. га (24,2%). Самые большие площади орехопромысловых зон находятся в лесном фонде Иркутской области и занимают 3170,9 тыс. га (45,1% всей площади кедровых лесов области), Красноярского края - 2114,9 (26,4%), Читинской области - 670,8 (68%), Республик Хакасия - 608,9 (74,1%) и Бурятия - 583,7 тыс. га (31,1%).
В урожайные годы биологический запас орехов кедровников по стране достигает 1,6-2,5 млн. т.
Однако не весь рассчитанный биологический урожай кедровых орехов может быть собран - часть урожая теряется при заготовках, часть остается несобранной, а до 25% от общего урожая используется представителями лесной фауны (медведь, белка, соболь).
На Дальнем Востоке из общей площади лесов в 20485,5 тыс. га кедровники составляют 559,8 тыс. га. Только в Нижнеуссурийском лесохозяйственном районе под кедровниками занято 57% общей площади лесов или 321 тыс. га (Данилин и др., 2000).
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись различные дозы шелухи шишек сосны корейской (отходы от заготовки орехов) в натуральном и обработанном раствором соляной кислоты виде.
Сбор шишек сосны корейской осуществлялся в Уссурийской тайге Приморского края в октябре 2000 г.
На первом этапе работы шелуху шишек высушивали до воздушно-сухого состояния, измельчали, просеивали через сито с диаметром отверстий 2 мм. Часть измельченной шелухи обрабатывали соляной кислотой, затем повторно измельчали (d частиц = 0,5 мм). В пылевидном состоянии шелуху добавляли в корм курам в различных дозах.
Химический состав натуральной и обработанной 0,1 моль/дм раствором соляной кислоты шелухи шишек определяли по методикам, описанным П.Т. Лебедевым и А.Т. Усовичем (1969); фракционный состав липидов - методом адсорбционной хроматографии на силикагем по М. Кейтс (1975) стандартными методами в лаборатории кафедры товароведения Хабаровской государственной академии экономики и права.
Содержание биологически активных веществ в шелухе шишек (тритерпе-новые сапонины, дубильные вещества катехинового ряда, клетчатка) определяли в Хабаровском краевом центре по контролю качества и сертификации лекарственных средств. Макро- и микроэлементы, в том числе токсичные элементы, в шелухе шишек, костях и мясе кур определяли в ФГУ ЦАС "Хабаровский". Зольные элементы определяли спектральным методом, жирно-кислотный состав липидов шелухи - газохроматографическим методом, на газожидкостном хроматографе SHIMADZULC-10VP, - в лаборатории "Дальпродэкспертиза" ДВТПП.
Биохимические и органолептические исследования всех объектов (яйца, кровь, мясо кур) проведены стандартными методами в лаборатории кафедры товароведения ХГАЭП.
Прежде, чем провести исследование по определению оптимальных доз ввода в рационы кур шелухи шишек сосны корейской нами была определена концентрация загрязняющих веществ в воздушной среде птичника, в котором содержалась подопытная птица: определяли - температуру, скорость движения и влажность воздуха, концентрацию аммиака, сероводорода, углекислого газа по общепринятым методикам.
Исследования по установлению оптимальных доз ввода шелухи шишек сосны корейской в рационы кур были проведены на госплемптицезаводе "Хабаровский" на курах яичного направления кросса "Беларусь-9". Все исследования выполнены в период с 2000 по 2003 год.
Для проведения исследований на птице яичного направления госплем-птицезаводом "Хабаровский" были предоставлены куры кросса "Беларусь-9" в возрасте 4 месяцев. Научно-хозяйственный опыт проведен по схеме, представленной в таблице 2.1.
Известно, что при введении в рацион любому виду животных нетрадиционного корма или нетрадиционной добавки, положительный или отрицательный ответ можно получить, прежде всего, по изменению воспроизводительных функций. В опыте на курах яичного направления нами проанализировано влияние различных доз шелухи шишек сосны корейской на адаптационный потенциал; определяли яйценоскость, оплодотворяемость, выводимость яиц, прирост живой массы взрослых кур, изменение гематологических и биохимических показателей крови.
Для проведения научно-хозяйственного опыта было подобрано 7 групп кур: одна - контрольная и шесть - опытных, по 30 голов в каждой. Кормовые добавки из шелухи шишек сосны корейской в рацион курам вводили согласно схеме представленной в таблице 2.1. В конце опыта была проведена инкубация яиц; товароведная оценка качества и функционально-технологических свойств мяса подопытных кур.
Экологическая обстановка в зоне деятельности госплемптицезавода «Хабаровский»
«Разгадка жизни не может быть получена только путем изучения живого организма, — писал выдающийся советский ученый В.И. Вернадский. Для ее разрешения надо обратиться к первоисточнику - земной коре, биосфере, то есть к свойствам атомов и миграции их через живое вещество, живые организмы»1. Следуя высказыванию В.И. Вернадского, нами была проанализирована экологическая обстановка в г. Хабаровске, и в районе госплемптицезавода, расположенного в черте города. По результатам наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в 2001 г. на территории Хабаровского края и г. Хабаровска случаев экстремально высокого загрязнения не отмечено. Однако, состояние загрязнения воздушного бассейна г. Хабаровска оценивалось как высокое и очень высокое, оказывающее неблагоприятное влияние на здоровье живых существ. На рисунке 3.1 приведена карта районирования территории г. Хабаровска и пригорода по содержанию токсичных веществ в атмосферном воздухе (Сверлова, 2001). Высокий уровень загрязнения воздушного бассейна в г. Хабаровске связан прежде всего с большой концентрацией в его составе бенз(а)-пирена, формальдегида, диоксида азота. Бенз(а)пирен поступает в атмосферу от предпри- ятий нефтехимии, теплоэнергетики, автотранспорта. Неблагоприятные метео- рологические условия в холодный отопительный период создают условия для его накопления в атмосфере. Максимум бенз(а)пирена в г. Хабаровске отмечаются в ноябре - от 3 до 11,5 ПДК (предельно допустимая концентрация), что также связано с задымленностью воздуха. В летнее время под действием ультрафиолетовых лучей бенз(а)пирен разрушается, концентрация его снижается до уровня 0,4-4,6 ПДК. окислы азота. За последнее время концентрация окислов азота в городе возросла. Это обусловлено возросшим парком автотранспорта, одного из главных источников загрязнения окислами азота. Концентрация загрязняющих веществ в воздушной среде Хабаровска за 2001 г по данным стационарных наблюдений Дальневосточного УГМС приведена в таблице 3.1. Из специфических примесей атмосферный воздух г. Хабаровска более всего загрязнен формальдегидом, бенз(а)пиреном и окислами азота и в целом имеет высокий уровень загрязнения. Поэтому не случайно Хабаровск относят в Приоритетный список городов с наибольшим уровнем загрязнения. Величина индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) в городе, характеризующая степень за- грязнения, превысила значение 15 (очень высокое) и составила в 2001 г. вели- чину 15,8. При проведении научно-хозяйственного опыта нами было проанализировано содержание зафязняющих элементов в атмосферном воздухе в районе расположения госплемптицезавода «Хабаровский» по месяцам, таблица 3.2. Как следует из данных таблицы 3.1 в атмосферном воздухе, в районе расположения племптицезавода, при проведении опыта содержание диоксида серы, азота, оксида углерода превышало предельно допустимые концентрации. Уровень указанных элементов, особенно диоксида серы, был довольно высоким в течение всего периода наблюдений. Климат Хабаровска умеренный муссонный. В условиях пересеченной ме- стности, характерной для города, направление воздушных потоков зависит от расположения геоморфологических комплексов — долин и сопок. Приземные ветры ориентированы в основном по долине Амура. Преобладание воздушных масс в западном, юго-западном (55% в году) и северо-восточном (20%) направлениях (Новороцкий, 1993). Среднегодовая скорость ветра 4,1 м/с. Летом обычны слабые ветры, в зимний период и переходные периоды - самые сильные. Режим осадков неравномерен в течение года, основная масса (около 90%) приходится на летний период, что обуславливает высокую влажность воздуха. Неблагоприятное экологическое воздействие оказывают свалки, расположенные без учета природных факторов, определяющих направленность потоков загрязнения. Самопроизвольное возгорение приводит к распространению едкого дыма, выделению токсичных веществ. Так, в августе 2001 г. отмечено до пяти очагов возгорания мусора в сутки. В среднем общая площадь, охваченная пожарами, достигала 0,1 га на один источник возгорания.
