Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7
Тяжелые металлы как токсиканты в окружающей среде; их влияние на функцию лактации у коров.
1.1 Тяжелые металлы в системе почва-растение 8
1.2 Тяжелые металлы в растениях и кормах 12
1.3 Влияние тяжелых металлов на организм сельскохозяйственных животных 21
1.4 Содержание тяжелых металлов в молоке и их переход в молочную продукцию 29
1.5 Методы защиты живых организмов от токсикантов окружающей среды 36
1.6 Экологическое состояния окружающей среды в Нижегородской области в течение последних лет 39
Глава 2. Материал и методы исследования 50
2.1 Место и условия проведения опыта 50
2.2 Характеристика опытных групп животных 50
2.3 Особенности кормления опытных групп коров 51
2.4 Методы зоотехнической оценки кормов и биологических остатков 51
2.5 Методы исследования молока и молочных продуктов 52
2.6 Биометрическая обработка полученных опытных данных 54
Глава 3. Результаты собственных исследований 55
3.1 Характеристика кормовых культур и химический состав кормов хозяйства. Кормление молочных коров в АО «Горбатовское» 55
3.2 Поедаемость кормов, переваримость и использование питательных веществ лактирующими коровами 65
3.3 Балансы и использование азота, кальция, фосфора 73
Глава 4.
4.1 Содержание тяжелых металлов в продуктах выделения 78
4.2 Обмен тяжелых металлов в организме коров 84
Глава 5.
5.1 Молочная продуктивность и химический состав и молока 99
5.2 Содержание в молоке тяжелых металлов и их переход из рационов кормления 103
Глава 6.
6.1 Продукты переработки молока и содержание в них тяжелых металлов. 109
6.2 Уровень перехода тяжелых металлов из молока в молочные продукты. 123
6.3 Экономическая эффективность производства биологически полноценного и экологически чистого молока 126
Обсуждение результатов исследований 128
Выводы 144
Предложения производству 146
Список использованной литературы 147
Приложения 168
- Тяжелые металлы в растениях и кормах
- Методы исследования молока и молочных продуктов
- Характеристика кормовых культур и химический состав кормов хозяйства. Кормление молочных коров в АО «Горбатовское»
- Содержание тяжелых металлов в продуктах выделения
Тяжелые металлы в растениях и кормах
Растительность сельхозугодий аккумулирует из окружающей среды практически все «экологические вредности». Это происходит последовательно на всех этапах производства: обработка почвы, рост растений, производство того или иного вида продукта, хранение и потребление продукции. (Смирнов А. Д. и др., 2000, Ильязов Р. Г. и др., 2000, Чичаева В. Н., Кряжева В. Л., 2003).
Экологическая чистота молока и молочных продуктов зависит от общего состояния окружающей среды и экосистемы. Особое место по величине загрязняющего воздействия на эти продукты занимает сельское хозяйство в результате нерационального и часто бесхозяйственного применения удобрений, химикатов, лекарственных препаратов, неправильного использования отходов сельскохозяйственного производства. Установлено, что половина азота и 20% фосфора, попадающих в корма, водоемы, пищу, -это бывшие удобрения (Полянский К.К., Смольский Г.М., 1996). Загрязнение ландшафта, а в том числе и кормовых угодий различными удобрениями, возможно при несоблюдении условий их хранения, приготовления и внесения (Гамзиков Г.П., 1992).
Попович Л.П. (1992) раскрывает проблему применения средств химизации в сельском хозяйстве и их влияние на природную среду. Наличие токсичных примесей в минеральных удобрениях, несовершенство их качества может привести к серьезным негативным последствиям. По данным ФАО в СССР ежегодно вносилось 118,1 кг д.в./га, в том числе азотных -51,8; фосфорных -33,4; калийных -32,5 д.в./га. Исследования по содержанию вредных веществ в применяемых в сельском хозяйстве удобрениях показали, что все они имеют токсиканты (тяжелые металлы, цианиды). Автор изучил около 37 различных видов удобрений. Наибольшее содержание свинца было обнаружено в мочевине (1,54 мг/кг), чуть меньше (0,75 и 0,61 мг/кг) в аммофосе белом и сером соответственно, а минимальное количество - в калийно-магниевом концентрате (0,01 мг/кг). Максимальное содержание меди (47,7 и 45,5 мг/кг) отмечено в суперфосфате боратовом и аммофосе сером, а минимальное в меле (0,72 мг/кг). Кадмий практически во всех удобрениях содержится в малых количествах (от 0,001 до 0,99), исключение составляет фосфорит (5,61 мг/кг). Результаты исследований дают материал для размышления. Ежегодно помимо питательных, необходимых для роста и развития растений элементов, вносится до 10-50 мг/кг вредных веществ, которые по пищевым цепям попадают в организм человека. В среднем по стране мы «удобряем» тяжелыми металлами и цианидами почву в дозе 100-600 мг/га.
Тяжелые металлы в растениях. В настоящее время установлено, что в основе физиологии негативного влияния тяжелых металлов на зеленые растения лежит в инактивирующем действии на ферменты, влекущее за собой изменения в различных звеньях обмена веществ. Механизм такого процесса заключается в замещении исходного металла фермента, искажая тем самым его каталитические способности. Например, при повышенной концентрации кадмия происходит вытеснение этим элементом цинка, который находится в активных зонах металлоферментов, обеспечивающих нормальное функционирование зеленых растений. В результате - появление патологических изменений при общем угнетении растительных организмов (Покровская С.Ф., 1985).
Отмечают неблагоприятное изменение таких физиологических процессов, как фотосинтез, дыхание, транспирация, водный обмен, поглощение и передвижение питательных веществ. При избыточном поступлении в растения какого-либо тяжелого металла снижается поглощение некоторых элементов питания, что вызывает отрицательные явления.
Тяжелые металлы извлекаются корнями растений из глубоких слоев почвы и, как показали радиографические исследования с мечеными атомами, накапливаются во всей толщине стеблей, прожилках листьев и по периферии плодов (Косицын А. В. и др., 1983). Поступление тяжелых металлов из почвы в растения процесс сложный, на который особенно влияет содержание их в почве в легкоподвижной форме, но содержание подвижных форменных металлов в почве не повторяет их содержание в растениях.
Растения обладают неодинаковой способностью поглощать тяжелые металлы из почвенного раствора. Степень поглощения тяжелых металлов определяется их химическим составом и почвенно-климатическими условиями выращиваемых культур (Е.И.Волошин,2000).
Зависимость между содержанием элемента в растении и почве характеризуется индексом биологического поглощения, под которым понимают отношение содержания элемента в золе растения к содержанию его в почве. На поглощение того или иного тяжелого металла из почвы и его миграцию влияет содержание в ней других металлов, кислотность среды, тип почвы, рельеф местности, погодно-климатические условия (температура, влажность). Установлено, что наибольшей способностью поглощать свинец из почвы обладают растения семейства маревых (мята) и сложноцветных (одуванчик), а наименьшей - злаковые (рожь, пырей) (Шилова И. И., 1984, Карташова Т.М. и др., 2000).
Наибольшей способностью к поглощению тяжелых металлов из почвы обладают овощные, наименьшей зерновые и технические культуры. Накопление металлов растениями в определенной мере зависит также от строения корневой системы. Крестоцветные, обладающие мощной корневой системой, поглощают металлов больше, чем злаки. В тоже время двудольные кумулируют больше тяжелых металлов, чем однодольные. Установлена также и сортовая специфичность сельскохозяйственных культур (Волошин Е. И., 2000).
Методы исследования молока и молочных продуктов
Благополучие отрасли животноводства возможно в случае рационального использования имеющихся в хозяйстве кормов. От качества кормов и кормовых добавок в значительной степени зависит поедаемость, состояние здоровья животных и продуктивность, и, как следствие, эффективность производства и качество молока (Вяйзенен Г. Н., 1997, Зельнер В. Р., 1975). Под качеством корма следует понимать степень пригодности того или иного корма удовлетворять потребности животных. Качество корма характеризуется его составом и свойствами. Высоким по качеству корм будет тогда, когда его состав и свойства удовлетворяют физиологические потребности животных.
АО «Горбатовское» - одно из ведущих хозяйств Нижегородской области по производству молока. Для поддержания высоких удоев необходимо обеспечить кормление коров по рационам, сбалансированным по всем основным показателям, уделяя особое внимание содержанию протеина. Одной из причин, сдерживающих рост продуктивности животных, можно назвать дефицит кормового белка, составляющий 20-25% от общей потребности. Поэтому хозяйство заинтересовано в выращивании новых растений, которые отличаются высокой энергетической и протеиновой ценностью.
Одним из дополнительных резервов пополнения белка и жира в кормовом балансе является ценная белково-масличная культура - рапс. Высокобелковое многолетнее растение люцерна является источником кормового белка. Приготовленный из этих культур силос отличается высокой питательностью и белковой ценностью. Кукуруза - одна из основных силосных культур, что обуславливается высоким содержанием сахара в ней, обеспечивающим интенсивное молочнокислое брожение и быстрое заквашивание массы. Именно кукурузный силос один из основных питательных и дешевых кормов.
АО «Горбатовское» имеет устойчивую кормовую базу, что необходимо для стабильного развития молочного животноводства. Хозяйство выращивает злаковые культуры (ячмень, пшеница, рожь), корнеплоды (картофель, кормовую свеклу), силосные культуры (кукурузу, рапс, люцерну) и травы на сено. В хозяйственный рацион входят практически все перечисленные корма. При проведении опыта рационы по структуре отличались разными видами силоса, поэтому мы рассматриваем эти кормовые культуры подробнее.
Кукуруза, культивируемая в хозяйстве, используется как основная силосная культура, рапс посеян пробным посевом, а люцерна не может служить основной силосной культурой, так как содержит мало сахара и относится к плохо силосуемым культурам.
Для оценки кормовой базы рассмотрим показатели урожайности, питательности, занимаемые площади основных выращиваемых культур на силос (табл. 3.1.1).
Данные таблицы показывают неоднозначность показателей питательности у рассматриваемых кормовых культур. Поэтому считается целособразным привести все данные к одному знаменателю или провести рейтинг-оценку, то есть бальную оценку. По итогам рейтинг-оценки первое место с минимальным количеством балов (14 баллов) заняла кормовая культура рапс (наибольший выход протеина, клетчатки и кальция, фосфора); второе место заняла кукуруза на силос (18 баллов) - оценку ухудшило недостаточное содержание протеина и кальция); последнее место - люцерна на силос (22 балла) - средние показатели ухудшились наименьшим содержанием фосфора, клетчатки и сырого жира.
Таким образом, можно сказать, что кормовые культуры на силос, выращиваемые в хозяйстве, имеют сильную позицию по основным показателям, отличаясь друг от друга незначительно. Для более детального ознакомления с качеством кормов, используемых в хозяйстве для кормления высокопродуктивных коров, рассмотрим их химический состав. Химический состав кормов хозяйства. В период проведения научно-хозяйственного и физиологического опытов, были изучены химический состав и питательность кормов в ЗАО «Горбатовское» Павловского района. Результаты исследования показали, что качество кормов ЗАО «Горбатовское» отвечает требованиям 1 и 2 класса практически по всем основным показателям (табл. 3.1.3).
Так сено луговое имеет желтовато - зеленый цвет и специфический аромат доброкачественного, хорошо высушенного корма. Его питательная ценность 0,48 кормовых единиц, что несколько выше средних значений, по остальным показателям оно отвечает требованиям стандарта.
При заготовке силосованного корма влажность подвяленной зеленой массы составила более 60%, что и повлияло на содержание питательных веществ в приготовленном силосе. По питательности среди силосов (0,29 корм, ед.) силос из рапса занимал первое место. Силос кукурузный и силос люцерновый мало различались по своей питательной ценности, которая составила по кормовым единицам соответственно 0,17 и 0,19 кг.
Характеристика кормовых культур и химический состав кормов хозяйства. Кормление молочных коров в АО «Горбатовское»
Достоверно изучена переваримость сахара и крахмала коров четвертой группы. Практически по всем коэффициентам переваримости коровы четвертой группы, получавших повышенное количество сена, превосходят сверстниц из других групп, исключение составляет жир. Минимальные коэффициенты переваримости по сухому, органическому веществу, протеину и БЭВ отмечены у коров первой группы, при максимальной достоверной разнице переваримости жира. Достоверность различий в переваримости клетчатки не обнаружено. Животные первой, второй и третьей групп характеризовались практически одинаковыми коэффициентами этого питательного вещества.
Полученные данные показывают на некоторые различия по переваримости питательных веществ рациона. Так, можно констатировать, что переваримость органических веществ рациона у животных колебалась в пределах от 70,5 до 61,8 %. В ходе экспериментальных исследований установлено, что насыщение рационов диетическим силосованным кормом из кукурузы способствует лучшему перевариванию сухого вещества рациона. Коровами четвертой группы, получавшие в рационе силос кукурузный (19 %) и люцерновый (7 %), а также сено луговое (20 %), лучше переваривалось сухое вещество, чем коровами второй «люцерновой» группы, на 6,2 процента. Минимальный коэффициент переваримости сухого вещества и протеина отмечен у коров первой группы 71,3 % и 74,5 % соответственно, по этому показателю коровы третьей группы, получавшие в рационе силос кукурузный и рапсовый в равных пропорциях по питательности, занимали промежуточное положение.
Достоверно (Р 0,05) лучше переваривался сырой жир коровами первой группы, этот показатель в 1,3 раза больше средних значений по второй и третьей группам. Колебания коэффициента переваримости сырого жира были максимальными в пределах 46,8 -36,3 %.
Переваримость сырой клетчатки у животных всех групп варьировала незначительно в пределах 60,1-63,4 %.
Наибольший показатель переваримости БЭВ отмечен у коров четвертой группы (Р 0,05), он больше в 1,2 раза аналогичного показателя у животных из второй группы. Наименьшее значение коэффициента переваримости БЭВ отмечено у коров первой группы, он меньше средних показателей второй и третьей группы коров на 10 % процентов.
Обобщая выше изложенный материал, можно констатировать, что коровы четвертой группы лучше переваривали питательные вещества рациона по сравнению с животными других групп, что в дальнейшем сказалось на продуктивности. Среди первых трех групп минимальные коэффициенты переваримости отмечены у коров первой группы, а наибольшие - у животных третьей, рацион которых включал силос рапсовый.
Азот является основным элементом потребленного животными корма и входит в состав органического вещества кормов и любой продукции. Исследование обмена азота в организме животных представляет особый интерес для оценки степени использования протеина - важнейшей и незаменимой составной части корма, определяющей уровень продуктивности животных, образование молока, мяса или восстановление азотсодержащих веществ клеток и тканей. Этот элемент является показателем белкового обмена в организме.
Результаты исследований по изучению баланса азота у коров I-IV групп, получавших рационы с разным количеством стеблистых кормов, приведены в табл. 3.3.1.
Азот корма был использован опытными животными по-разному. Животные третьей группы, получавшие в рационе силос кукурузный и рапсовый в равных пропорциях по питательности, и второй, рацион которых включал силос кукурузный и люцерновый (50/50 по питательности), большую часть азота - 58,1 и 60,5 % соответственно - выделяли с мочой. Животные четвертой группы, которые получили в рационе кроме силоса кукурузного и люцернового, 20 % сена лугового, по сравнению с коровами второй группы, выделяли азот с мочой на 12 % меньше. Коровы первой группы, рацион которых состоял из силоса кукурузного, по выделению азота через почки занимали промежуточное положение. Наибольшее количество азота использовано на продукцию у коров первой группы (127,6 г), это больше по сравнению с коровами второй группы на 31 % (Р 0,05), и с третьей - на 15 %. Коровы четвертой группы использовали азота на продукцию больше на 44 %, чем животные второй группы.
Содержание тяжелых металлов в продуктах выделения
Кормление является важным фактором в повышении продуктивности. При оптимальном количестве и соотношении питательных веществ в рационах корм эффективнее используется организмом животного, при этом продуктивность его повышается.
В ходе научно-хозяйственного опыта была изучена молочная продуктивность опытных групп коров, в рационах которых были использованы различное количество силосованных кормов разного экологического качества (табл. 5.1.1).
В наших исследованиях (табл. 5.1.1) при одинаковом уровне кормления, но разными рационами было получено несколько больше молока (2290 кг) в I группе коров, где из сочных кормов скармливали силос кукурузный. Меньше всего было получено молока от коров третьей группы коров (на 178,1 кг и 101,4 кг) по сравнению с первой и второй, где в рационе использовался силос кукурузный и рапсовый в равных пропорциях по питательности.
Расхождение по содержанию жира в молоке во всех четырех группах было статистически недостоверно, только в третьей «рапсовой» группе содержание жира было несколько больше и составило 3,61 %. При пересчете на 1 % молоко наибольшая величина удоя была получена от животных первой группы, соответственно на 515, 482,5 кг по сравнению с животными второй, третьей групп. Животные четвертой группы по сравнению со второй дали больше молока однопроцентной жирности на 434,4 кг.
Молочного жира за 100 дней опыта было получено больше от коров первой группы (81,1 кг), при пересчете молока на базисную жирность коровы этой группы также занимали лидирующее положение. Таким образом, можно сказать, что максимальная разница по молочной продуктивности у коров составила 7,8 %, между наибольшим (I группа) и наименьшим (III группа) удоем. По содержанию жира в молоке значительных достоверных различий между группами не обнаружено. Однако, коровы первой группы, лучше использовали питательные вещества корма для превращения их в молоко. Включение в рацион силоса кукурузного 35 % по питательности оказало положительное влияние на молочную продуктивность и химический состав молока. Тенденция увеличения содержания жира в молоке отмечена у коров третьей группы, вероятно, это связано со специфическим влиянием силоса рапсового, который в рационе содержался в количестве 18 % питательности. По данным Алилова М. М. (1997), такое увеличение связано с лучшим использованием жиров кормов.
Химический состав и свойства молока. Для синтезирования молока коровами используется около 30 % питательных веществ корма. В настоящее время можно считать установленным, что на количество молока и его состав влияет не специфичность какого - либо корма в рационе, а сумма всех факторов, обуславливающих энергетическую и физиологическую ценность рациона, нормальный обмен веществ в организме.
Сложная система нейрогормональной регуляции лактации достаточно лабильна, чтобы поддерживать постоянство и интенсивность всех биохимических процессов, проходящих в молочной железе при изменении условий внешней среды. В тоже время вся система находится под строгим генетическим контролем, который заключается в регуляции определенного гормонального статуса и уровня реакции на внешние и внутренние раздражители. Генотип определяет и синтез основных компонентов молока (Снопова А. А., 1985).
Исследование химического состава и физико-химических свойств молока в опытных группах коров показало, что оно отвечает требованиям ГОСТа 13264-88 (табл. 5.1.2).
По содержанию сухого вещества в молоке опытных коров значения колебались от 12,1 до 12,6 %, причем максимальные показатели отмечены в молоке животных четвертой группы. Содержание белка в исследуемом молоке коров первой группы было недостоверно больше, чем аналогичный показатель второй и третьей группы.
Среднее содержание кальция и фосфора, как основных элементов минеральной части молока колебалось незначительно; наибольшее значение кальция отмечено в молоке четвертой группы 0,159 мг %, а наименьшее - в третьей - 0,146 мг %.
