Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 8
1.1. Теоретические основы консервирования многолетних бобовых трав 8
1.2 Факторы, обуславливающие качество консервируемых кормов (силоса и сенажа) 13
1.4 Основные виды микроорганизмов, участвующих в процессах силосования 16
1.5 Использование препаратов различной природы при силосовании многолетних бобовых трав 20
1.5.1 Использование химических консервантов при силосовании 20
1.5.2 Использование биологических препаратов для силосования 22
Глава 2 Материалы и методы 37
Глава 3 Результаты исследований 46
3.1 Создание новой ферментной мультисистемы широкого спектра действия в составе ферментно-бактериальных композиций 46
3.2 Использование ферментно-бактериальной композиции при сенажировании люцерны 52
3.2.1 Влияние ферментно-бактериальной композиции на качество сенажа из люцерны 52
3.2.2 Влияние применения ферментно-бактериальной композиции на переваримость питательных веществ сенажа 58
3.3 Использование ферментно-бактериальных композиций при силосовании люцерны 61
3.3.1 Влияние применения ферментно-бактериальной композиции на качество силоса из люцерны 61
3.3.2 Влияние исследуемой ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальным препаратом Силзак на качество силоса и его переваримость 65
3.4 Производственная проверка 71
3.5 Экономическая эффективность скармливания силоса, заготовленного с применением ферментно-бактериальной композиции 80
Заключение 83
Предложение производству 85
Список сокращений 86
Список литературы 87
Приложения 108
- Основные виды микроорганизмов, участвующих в процессах силосования
- Создание новой ферментной мультисистемы широкого спектра действия в составе ферментно-бактериальных композиций
- Влияние исследуемой ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальным препаратом Силзак на качество силоса и его переваримость
- Производственная проверка
Введение к работе
Актуальность исследования. На современном этапе развития всех отраслей сельского хозяйства основной задачей, которую ставит государственная программа на 2013-2020 гг., является ускоренное импортозамещение и вывод на международный рынок высококачественной конкурентно-способной продукции отечественного производства. Для животноводства наиболее приоритетным направлением является увеличение объема производства мяса, молока и молочной продукции. В связи с этим стоит вопрос о получении кормов, обладающих высокой энергетической и протеиновой питательностью. Наиболее перспективным сырьем для приготовления таких кормов являются сеяные многолетние бобовые травы, убранные в ранние фазы вегетации (бутонизация, начало цветения). Кормовое достоинство многолетних бобовых трав определяется прежде всего наличием в них в повышенных концентрациях сырого протеина, отличающегося высокой биологической полноценностью по содержанию аминокислот, особенно критически незаменимых (Бжеумыхов В.С., 2007; Бондарев В.А., 2010; Дуборезов В.М., 2011; Косолапов В.М., 2014; Капсамун А.Д., 2017; Некрасов Р.В., 2017). Однако низкое содержание в таких культурах на ранней стадии вегетации легкосбраживаемых углеводов существенно затрудняет процесс консервирования зеленой массы.
Обеспечить сохранность питательных веществ кормов можно с
помощью химических консервантов, но их использование ограничено
высокой стоимостью, летучестью и коррозийной активностью. В связи с этим
широкое распространение за рубежом и в нашей стране в последние годы
получили перспективные разработки, направленные на создание
биологических препаратов для консервирования трудносилосующихся и несилосующихся культур. Были разработаны такие препараты как Биотроф, Биосиб, Силзак, Феркон, которые достаточно хорошо проявляют себя при консервировании злаковых и бобовых трав (Победнов Ю.А., 2016; Буряков Н.П., 2017; Клименко В.П., 2017; Кучин Н.Н., 2017; Лаптев Г.Ю., 2017). Однако проблема приготовления высококачественного корма с минимальной потерей питательности из многолетних бобовых трав до сих пор актуальна.
В связи с этим испытание новых препаратов, разработка способов их
использования является важным направлением исследований в
кормопроизводстве.
Степень разработанности темы.
Анализ современного состояния кормовой базы и кормления сельскохозяйственных животных показывает, что в стране наблюдается дефицит белка, который обусловливает необходимость введения в рационы большей доли концентрированных кормов, что существенно повышает себестоимость продукции и отрицательно влияет на здоровье животных. При этом наиболее перспективным направлением решения данной проблемы считается повышение качества заготовки объемистых кормов из многолетних
бобовых трав, которые на ранних стадиях вегетации являются богатым
источником протеина и обменной энергии. Из-за недостатка
легкосбраживаемых сахаров и высокой буферной емкости такое сырье достаточно плохо силосуется, в связи с чем для его консервирования требуется применение специальных технологических приемов, таких как провяливание трав и внесение специальных препаратов химического или биологического происхождения.
Вопросам разработки таких технологий посвящены работы многих отечественных ученых – таких, как Зубрилин А.А. (1963); Зафрен С.Я. (1977); Косолапов, В.М. (1998; 2008); Панов А.А. (2009); Бондарев В.А. (2010); Дуборезов В.М. (2011); Клименко В.П. (2012); Кучин Н.Н. (2017); Победнов Ю.А. (2017); Лаптев Г.Ю. (2017).
Цель и задачи исследования. Целью исследования являлось создание и разработка технологии применения экспериментальной ферментной мультисистемы в комплексе с препаратами на основе бактериальных культур при силосовании и сенажировании бобовых трав на примере люцерны. Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Создать новую ферментную мультисистему широкого спектра действия (далее ФМ-1) в составе ферментно-бактериальной композиции.
-
Изучить влияние различных доз внесения ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальными препаратами на качество сенажа и силоса.
-
Изучить влияние ферментной мультисистемы, вносимой в комплексе с бактериальными препаратами, на состав структурных углеводов в силосе и сенаже.
-
Установить влияние внесения ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальными препаратами при заготовке силоса и сенажа на переваримость питательных веществ.
-
Провести оценку продуктивного действия силоса, заготовленного с ферментной мультисистемой в комплексе с бактериальным препаратом на изменение живой массы бычков черно-пестрой породы.
-
Оценить экономическую эффективность силосования люцерны с применением ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальным препаратом.
Научная новизна исследований. Впервые разработана комплексная ферментно-бактериальная композиция для консервирования люцерны и определена доза ее внесения при силосовании, которая прошла испытания и предложена производству.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том,
что использование ферментно-бактериальной композиции при
консервировании люцерны способствует получению качественного корма с более низким содержанием структурных углеводов, что обеспечивает лучшую переваримость питательных веществ и энергетическую ценность корма. Скармливание экспериментального силоса молодняку крупного
рогатого скота приводит к увеличению среднесуточного прироста живой массы на 8,5%, при снижении затрат корма на 1 кг прироста на 14,3%.
Методология и методы исследований
Для проведения научно-исследовательской работы применялись следующие методы исследований:
– монографический – изучались теоретические основы
консервирования высокопротеиновых многолетних бобовых трав с применением биологических и химических консервантов;
– лабораторные – для получения предварительных данных о консервирующем эффекте от применения экспериментальной ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальными препаратами и определении их влияния на сохранность питательных веществ и качество полученного силоса и сенажа из люцерны;
– научно-хозяйственные – для подтверждения экспериментальных данных, полученных в лабораторных опытах, а также определения переваримости питательных веществ силоса и сенажа, заготовленных с применением ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальными препаратами;
– производственный – для определения эффективности применения ферментно-бактериальной композиции при силосовании люцерны в производственных условиях и влияние скармливания его бычкам черно-пестрой породы на продуктивность животных.
Основные положения, выносимые на защиту:
использование ферментно-бактериальной композиции при силосовании люцерны обеспечивает сохранность сырого протеина, снижает содержание структурных углеводов и повышает уровень обменной энергии в сухом веществе корма;
внесение ферментно-бактериальной композиции при силосовании люцерны улучшает переваримость питательных веществ корма;
скармливание силоса, заготовленного с применением ферментно-бактериальной композиции, увеличивает среднесуточные приросты живой массы бычков черно-пестрой породы и способствует снижению затрат корма на единицу прироста.
Апробация результатов исследования. Основные положения научных исследований обсуждались на международных конференциях, среди которых: Международная научная конференция молодых ученых и специалистов «Наука молодых – агропромышленному комплексу» (г. Москва, 2016 г.); Проблемы интенсификации животноводства с учетом охраны окружающей среды, стандартов ЕС и производства альтернативных источников энергии, в том числе биогаза (Варшава, 2016, 2018 г.), Международной научной конференции, посвященной 200-летию Н.И. Железнова, (г. Москва, 7 декабря 2016 г.); Международной научной конференции, посвященной 130-летию Н.И. Вавилова (г. Москва 5-7 декабря 2017 г).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей, из них 3 – в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 30 таблиц и 3 рисунка. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, заключения в виде выводов и предложения производству, списка сокращений, списка литературы и приложений. Список литературы включает в себя 219 источников, из которых 73 на иностранных языках.
Основные виды микроорганизмов, участвующих в процессах силосования
Основную роль в процессах силосования играет такая группа эпифитной микрофлоры как молочнокислые бактерии. Вырабатывая молочную кислоту данная группа микроорганизмов способствует подкислению массы до оптимального уровня pH, препятствующего развитию патогенной микрофлоры. Существуют две группы молочнокислых бактерий: гомоферментативные и гетероферментативные. Представители первой группы вырабатывают преимущественно молочную кислоту, используя шестиатомные сахара растительной массы. Гетероферментативные бактерии, помимо молочной, вырабатывают также уксусную кислоту, спирт, H2O и углекислый газ [41;94]. При этом в молочную кислоту переходит не более 50 % сахара, около 16 % – в уксусную, 10-20 % – в спирт и до 30 % – в углекислый газ [182].
Помимо этого, молочнокислые бактерии разделяют на кокковидные и палочковидные формы [149]. Палочковидные формы являются сильными подкислителями, однако их развитие начинается при рН 5,2 и в нейтральной среде растительной массы они имеют слабую конкурентоспособность по отношению к другим микроорганизмам. В то же время кокковые формы активно вырабатывают кислоты уже при рН 6,5. Комплексная работа обеих форм микроорганизмов способствует быстрому подкислению силосуемой массы до оптимального значения рН [88].
В процессе своей жизнедеятельности молочнокислые бактерии активно используют моно - и дисахара, нуждаясь при этом в азотном питании, источником которого являются аминокислоты, пептиды и производные нуклеиновой кислоты. Некоторые представители данной группы микроорганизмов способны использовать аммиачные соединения [216]. Помимо этого, для своего развития им необходимо витаминное питание [1;42;45], а также такие минеральные (фосфор, калий, кальций и др.) и биологически активные вещества [80]. Молочнокислые бактерии относятся к факультативным анаэробам, но предпочитают бескислородную среду. Основную часть энергии они получают путем сбраживания углеводов [88]. Данная группа микроорганизмов развивается в широком диапазоне температур. Они могут развиваться даже при невысоких температурах, начиная с +5С, однако оптимальным диапазоном является от +25 до +40С. При этом рост молочнокислых бактерий прекращается при повышении температуры до +50-60С [157; 166; 170; 210].
Молочнокислые бактерии отличаются также более высокой устойчивостью к повышению осмотического давления, по сравнению со многими другими группами микроорганизмов, являющихся нежелательными при силосовании (гнилостными, маслянокислыми и др.). Тем не менее такой особенностью обладают лишь особые осмотолерантные формы [88; 103]. Такие штаммы широко используются при создании бактериальных препаратов, предназначенных для силосования растительной массы.
Помимо молочнокислых бактерий, эпифитную микрофлору растений представляют уксуснокислые бактерии. Они являются аэробными микроорганизмами, проявляющими активность в первые часы, после заполнения силосного сооружения, пока не израсходуется кислород, оставшийся в растительной массе [201].
Многочисленную группу бактерий в силосуемой массе также составляют представители кишечной и сенной палочек, объединяемых под общим названием -энтеробактерии [95]. Данные микроорганизмы являются грамотрицательными анаэробами и не образуют спор [1]. Они имеют палочковидную форму, довольно подвижны и активно используют сахара растительной массы. Данная группа вырабатывает широкий диапазон различных веществ, включая молочную, уксусную кислоты, спирт и углекислый газ, в связи с чем брожение не имеет направленного характера. Из-за активного использования моносахаров, энтеробактерии являются главными конкурентами молочнокислым бактериям за субстрат, в связи с чем считаются нежелательными при силосовании [138]. Кроме того, многие из них участвуют в процессах разрушения белковых компонентов растительных клеток наряду с гнилостной микрофлорой [3]. Распад белка не только снижает питательную ценность корма, но и способствует накоплению токсичных веществ, в частности индола [182; 204; 217]. Активность этих микроорганизмов проявляется на начальных этапах брожения и резко снижается до полного прекращения с повышением кислотности до pH 4,3 и ниже [187; 191; 215].
Наиболее опасными представителями эпифитной микрофлоры растительной массы являются гнилостные бактерии, вызывающие распад белков, аминокислот, других азотистых соединений. Их развитие в силосуемой массе приводит к порче корма [17]. В процессе своей жизнедеятельности они вырабатывают углекислый газ, воду и аммиак [136]. В бескислородной среде они активно образуют большое количество промежуточных продуктов распада белка, преимущественно амидов, значительная часть которых ядовиты (кадаверин, скатол). Гнилостная микрофлора чувствительная к кислотности среды и повышение осмотического давления [89]. Критическим для них является значение рН 4,5-4,8. Аэробные группы данных микроорганизмов способны образовывать споры при неблагоприятных условиях, что делает их одними из основных причин возникновения вторичной ферментации при ненадлежащем укрытии силосохранилища [88]. Основными способами подавления развития гнилостных бактерий являются быстрое подкисление массы до рН 4,3 и ниже и создание анаэробных условий хранения корма.
Еще одной группой микроорганизмов, развитие которых крайне нежелательно при консервировании растительной массы - маслянокислые бактерии. Они сбраживают сахара растений с образованием масляной кислоты, бутилового спирта, ацетона, уксусного альдегида, водорода и углекислого газа [79; 96; 137]. Сама по себе масляная кислота не является опасным патогеном для животных, однако за счет своего специфического запаха наличие ее в корме снижает потребление его животными и сильно ухудшает качество молока. Кроме того она сигнализирует о процессах протеолиза в корме, так как является одним из продуктов распада белка [159;173]. Маслянокислые бактерии – облигатные анаэробы, образующие споры в аэробной среде [148]. Также, как и гнилостные микроорганизмы они достаточно чувствительны к повышению кислотности среды. Тем не менее, критический предел рН, при котором прекращается их развитие, в большей степени зависит от влажности растительной массы. Чем выше влажность сырья, тем сильнее должен быть подкислен корм для полного устранения маслянокислого брожения. Согласно проведенным исследованиям подавление развития маслянокислых бактерий в свежескошенной массе происходит лишь при достижении рН 4,2-4,3, в то время как провяленную до содержания сухого вещества 30% массу достаточно подкислить до рН 4,8-5,0 [193;211;212].
Основной причиной порчи корма после вскрытия силосного сооружения является развитие дрожжей [149]. При этом данные микроорганизмы могут развиваться и в анаэробных условиях, сбраживая сахара до спирта и углекислого газа [182; 197]. При недостатке сахара в растительной массе дрожжи могут использовать молочную кислоту, повышая при этом рН корма, что дает развитие другим формам патогенной микрофлоры. Кроме того, они образуют такие нежелательные продукты, как пропанол, изобутанол, изопентанол, уксусную и масляную кислоты [174; 175]. Дрожжи очень устойчивы к повышенной кислотности. Они способны выжить при снижении значения рН до 2,0. Развитие дрожжей в консервируемой массе и готовом корме приводит к большими потерями энергии.
Активное протекание биохимических процессов в растительной массе за счет жизнедеятельности микрофлоры, питательные вещества, главным образом легкогидролизуемые углеводы, подвергаются существенным изменениям [7; 104]. При нормальном ходе силосования крахмал растительных клеток не подвергается ферментации [5; 9]. Однако маслянокислые бактерии, при интенсивном их развитии, могут расщеплять его до простых сахаров и сбраживать их с образованием масляной и капроновой кислот, бутилового и изобутилового спирта, пагубно влияющих на здоровье животных. Структурные углеводы (целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые вещества) при спонтанном силосовании и сенажировании практически не подвергаются изменениям. Помимо расщепления сахаров в растительной массе под действием как собственных ферментов растений, так и вырабатываемых микроорганизмами, происходит гидролиз белка, который может достигать 10-15 % [206]. При этом происходит образование аммиака, которое напрямую связано с влажностью растительной массы [163]. Количество выделившегося аммиачного азота является одним из основных индикаторов качества брожения. Содержание его в силосе не должно превышать 10% от общего количества азота [4]. Активность распада белка снижается при достижении рН 4,2.
Процессы, протекающие при консервировании растительной массы не оказывают существенного влияния на содержание сырого жира и сырой золы. Их содержание в сухом веществе готового корма относительно увеличивается за счет за счет потерь питательных веществ в ходе брожения. При силосовании трав без применения препаратов потери корма в траншеях под пленкой, при содержании более 25 % сухого вещества, находятся в пределах 11-12 % [176] и 9-10 % – при хранении в полиэтиленовых рукавах [158].
Создание новой ферментной мультисистемы широкого спектра действия в составе ферментно-бактериальных композиций
На основании проведенного анализа литературных данных была разработана ферментная мультисистема широкого спектра действия, предназначенная использования в комплексе с бактериальными культурами при консервировании многолетних бобовых трав с высоким содержанием белка и пектиновых веществ.
Наиболее близким аналогом разработанной мультисистемы является препарат на основе ферментов гидролитического и лиазного действия, применяемый в комплексе с консорциумом молочнокислых и пропионовокислых бактерий, содержащих не менее 1108 КОЕ/см3 жизнеспособных клеток. При этом, соотношение единиц активности ферментов в мультисистеме составляет: целлюлазы и ксиланазы, как 1,0: (3,8-4,2), целлюлазы и пектинлиазы – 1,0: (1,3-1,7) [102].
К основным минусам данной композиции можно отнести достаточно низкий уровень пектинлиазы и высокий уровень целлюлазы. Кроме того, в ней отсутствует эндополигалактуроназа и содержится небольшое количество целлобиазы, участвующих в разрушении структурных полисахаридов растительного сырья. Вышеперечисленные недостатки препятствуют максимально быстрому разрушению трудногидролизуемых углеводов до моносахаров, что тормозит подкисление массы до pH 3,9-4,3. В связи с этим при разработке новой ферментной мультисистемы учитывалась особенность состава и структуры сложных углеводов у многолетних бобовых культур.
Основу клеточной стенки растений составляют некрахмалистые полисахариды, которые могут быть расщеплены в строго определенной последовательности [106]. В пектологических системах ферментов присутствуют гидролазы и лиазы с эндо- и экзотипами действия. В случае если эти ферменты в составе мультисистемы действуют неупорядоченно, возникает разрушение растительных тканей до отдельных клеток, а также расщепление поперечных мостиков, связывающих между собой покрытые геммицеллюлозами целлюлозные волокна в первичной клеточной стенке, после чего гемицеллюлозы становятся доступными расщепляющим их ферментам. Освобожденные от покрывающих их гемицеллюлоз, микрофибриллы целлюлозы разрушаются целлюлозолитическими ферментами. Данный процесс осуществляется за счет работы системы карбогидраз широкой субстратной специфичности: эндоглюканаз, целлобиогидролаз, -глюкозидаз. При этом количественное соотношение ферментов комплекса в значительной степени влияет на реализацию синергических эффектов и эффективность гидролиза. Следовательно, в состав ферментных мультисистем важно включать эндоферменты, способные разрушать внутренние связи полимера, и экзоферменты – отщепляющие от концов полисахарида остатки моно- и дисахаридов, а также глюкозидазы, катализирующие отщепление олигосахаридов, целлодекстринов и др. до моносахаров [59].
В связи с необходимостью дальнейшего разрушения остатков пектиновых соединений за чет отщепления конечных -1,4 глюкозидных связей между остатками неэтерифицированной -D-галактуроновой кислоты в различных пектиновых полисахаридах с образованием моногалактуроновой кислоты и повышения тем самым доступности целлюлозы и гемицеллюлоз для действия целлюлозолитических ферментов [138], в состав разработанной ферментной мультисистемы включена эндополигалактуроназа на фофне пектат- и пектинлиазы, мацерирующих и разрушающих пртопектины [59].
Кроме того, в созданном препарате повышен уровень целлобиазы до 70 ед/г (при 30-35 ед/г в аналогах) для максимально быстрого высвобождения глюкозы в качестве источника углерода и энергии из целлобиозы и низкомолекулярных целлоолигосахаридов. Исследования, проведенные О.Г. Коротковой показали, что использование целлобиазы с целью расщепления промежуточных продуктов распада целлюлозы увеличивает выход конченого продукта и уменьшает концентрацию целлобиозы в реакционной смеси, которая в свою очередь ингибирует целлюлозолитические ферменты [59]. Соответственно, разработанная нами ферментная мультисистема помимо основных ферментов, таких как целлюлаза, ксиланаза и пектинлиаза, дополнительно содержит эндо- и экзоглюконазы, пектатлиазу. Соотношении единиц активностей контролируемых ферментов - целлюлазы, ксиланазы, пектинлиазы, эндополигалактуроназы и целлобиазы - составляет 1,0:(4,7-5,6):(2,6-3,7):(1,0-1,6):(0,05-0,07). Данный полиферментный комплекс следует применять с бактериальными препаратами титр жизнеспособных клеток в которых должен быть не менее 1108 КОЕ/см3.
Разработанная мультисистема обладает широкой субстратной специфичностью, что способствует комплексному воздействию на различные трудногидролизуемые углеводы с целью расщепления их до моносахаров, что способствует нормальному протеканию молочнокислого брожения, а также снижению уровня некрахмалистых полисахаридов, препятствувющих проникновению ферментов бактерий рубца жвачных. Благодаря работе данного комплекса обеспечивается также повышение энергетического потенциала полученных кормов за счет увеличения переваримости и сохранности питательных веществ. Снижение дозы внесения мультиферментной композиции до 90 г на 1 т силосуемой массы способствует снижению затрат на обработку сырья, по сравнению с существующими аналогами [54].
Для получения данной мультисистемы используются очищенные базовые концентраты гидролитических и лиазных ферментов, продуцируемые грибными и бактериальными микроорганизмами.
В препарате имеются ведущие и сопутствующие ферменты, сочетание которых обеспечивает заявленные соотношения активностей в мультисистеме. При этом минимальная активность целлюлазы в концентратах составляет не менее 1800 ед./г, ксиланазы – 10000 ед./г, пектинлиазы – 90000 ед./г, эндополигалактуроназы – 10000 ед./г и целлобиазы – 150 ед./г.
При разработке ферментной мультисистемы были определены ее основные биохимические показатели. Результаты определения температурного диапазона, оптимального для действия ферментов представлены в таблице 4.
Как видно из данных, представленных в таблице, максимальная активность ферментов ксиланазы и целлюлазы отмечается при температуре 50 С, пектинлиазы – 40-45С. Относительные значения активности ксиланазы и целлюлазы при отклонении температуры от оптимума составляют 89,5 и 87,4% соответственно по сравнению с максимальными. Уровень активности пектинлиазы при снижении температуры до 30С и повышении до 50С падает до 40,0-80,0%. При повышении температуры до 60С отмечается существенная инактивация всех ферментов, а при 70С – полная потеря каталитической способности в результате денатурации белковых молекул.
Аналогичным способом определялась относительная активность ферментов. Входящих в состав мультисистемы в зависимости от показателя рН (табл. 5).
Влияние исследуемой ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальным препаратом Силзак на качество силоса и его переваримость
Предварительные данные, полученные нами в ходе лабораторных опытов показали, что при силосовании люцерны, на ранних стадиях развития (фаза бутонизации) с низким сахаро-буферным отношением с внесением исследуемой ферментной мультисистемы в дозе 100 г/т и 90 г/т совместно с консорциумом микроорганизмов препарата Силзак, можно добиться частичного разложения структурных углеводов клеточной стенки до моносахаров. Это дополнительно увеличит содержание сахара, необходимого молочнокислой микрофлоре, обеспечивающей желательное брожение в массе. При этом экономически более оправдано использовать ферментную мультисистему в дозе 90 г/т.
Для оценки питательности корма, заготовленного с композицией исследуемой ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальным препаратом Силзак были проведены опыты по определению переваримости питательных веществ.
Для проведения данных исследований были заготовлены два варианта корма: контроль с AIV 3 plus и внесением ФМ-1 – 90 г/т в комплексе с бактериальным препаратом Силзак. Исходным сырьем служила люцерна, провяленная до 30,8% сухого вещества и сахаро-буферным отношением 0,7, убранная в фазе конец бутонизации – начало цветения. Измельченную до нужной длины резки провяленную массу укладывали в металлические баки по 180 кг каждый. Для обеспечения максимальной герметизации заготавливаемого силоса внутрь бака помещали двойные мешки из плотной полиэтиленовой пленки. Сырье загружали к емкости постепенно. Растительную массу раскладывали на пленке по 20 кг и обрабатывали рабочими растворами препаратов из распылителя. Каждый слой загружаемой массы тщательно трамбовался и после заполнения бака максимально эффективно закрывался. Поверх полиэтиленового мешка засыпали песок и помещали груз для еще большего уплотнения массы по мере создания в ней анаэробных условий. В таком виде корм хранился в течении 2,5 месяцев после чего производилась его выемка.
После вскрытия определяли качество силоса по органолептическим и биохимическим показателям. Силос имел в целом приятный фруктовый аромат и зеленовато-оливковый цвет. Консистенция частиц корма была не нарушена (рис. 3).
При закладке полупроизводственных опытов, когда сложнее обеспечить идеальные условия для силосования массы, качество корма несколько отличается от полученных данных в лабораторных опытах. Так можно отметить, что в данном случае не достаточно эффективно сработал как химический консервант, так и исследуемая биологическая композиция. Об этом свидетельствует наличие в корме небольшого количества масляной кислоты и аммиака. Это говорит о процессе маслянокислого брожения, протекающего в течении некоторого времени, пока масса не достигла необходимого уровня рН. Некоторая задержка подкисления заложенного корма и развитие в этот период нежелательной микрофлоры связано с ненадлежащим измельчением растительной массы, что затруднило трамбовку массы и увеличило время создания в ней анаэробных условий. Несмотря на данное обстоятельство, в процессе консервирования силос в контрольном и опытном вариантах достаточно подкислился до pH 4,3. Содержание молочной кислоты в варианте с AIV составило до 61,8%, а с ферментной мультисистемой – до 78,4%.
Для оценки сохранности питательных веществ нами был проведен химический анализ готового корма. Полученные данные представлены в таблице 19.
Как видно из данных, представленных в таблице, несмотря на незначительные нарушения в технологии заготовки полученный корм имел достаточно высокое содержание протеина.
Содержание сырого протеина и сырого жира при этом находилось на уровне контрольного варианта, что также положительно характеризует консервирующее действие ферментной мультисистемы в комплексе с бактериальными культурами. Так в силосе с AIV 3 plus сырой протеин был на уровне 19,8%, а при внесении ферментно-бактериальной композиции – 19,5% в сухом веществе. Корм, заготовленный с фементно-бактериальной композицией характеризовался более низким содержанием сырой клетчатки (28,4% против 29,6% в контроле). Подобный результат может быть связан с частичной деструкцией компонентов клетчатки корма под действием ферментов, что нашло подтверждение в результатах исследований, представленных в таблице 20.
В данном случае, как и при лабораторных исследованиях отмечалось существенное снижение количества гемицеллюлоз под действием ферментов, входящих в состав ФМ-1 (на 36,4% меньше по сравнению с контролем). Расщепление части гемицеллюлоз привело к большей доступности волокон целлюлозы для целлюлаз ферментной мультисистемы в результате чего ее содержание так же сократилось на 7,7%. В связи с этим в опытном варианте корма снизилось содержание НДК (на 9,7% по сравнению с контролем) и КДК (на 3,4% по сравнению с контролем).
Определение переваримости питательных веществ заготовленного корма проводили путем скармливания его взрослым валухам романовской породы в качестве единственного корма. Дневную норму рассчитывали из расчета 20 г на 1 кг живой массы. В качестве минеральной подкормки животным давали поваренную соль в количестве 10 г на голову в сутки. Данные, полученные при проведении данного опыта представлены в таблице 21.
Как видно из данных, представленных в таблице, внесение ферментно бактериальной композиции в силосуемую массу, повышало переваримость органического вещества корма на 4,8 абсолютных процента, в том числе сырого протеина на 5,4, сырого жира – на 7,2, сырой клетчатки – на 8,4 по сравнению с контролем [69]. Следует отметить, что переваримость сухого вещества, сырого протеина, сырого жира и клетчатки имела достоверные различия относительно варианта с химическим консервантом. На основании химического состава и переваримости питательных веществ была рассчитана энергетическая питательность корма, которая в опытном варианте была выше контроля на 6,5% и составляла 9,8 МДж [69].
Подобные результаты были получены и в исследованиях, проводимых Анисимовым А.А. по оценке эффективности применения ферментного препарата Феркон [2]. Авторы высказали предположение, что снижение переваримости питательных веществ силоса, заготовленного с химическим консервантом вызвано отрицательным влиянием муравьиной кислоты на микрофлору рубца. Дело в том, что действие органических кислот основано на ингибировании действия ферментов растений и микроорганизмов [138]. Поэтому потребление животными подкисленного более сильными, чем молочная, органическими кислотами корма может несколько снижать активность более чувствительных с повышению кислотности целлюлозолитических микроорганизмов рубца жвачных [37; 142].
Производственная проверка
Проведенные нами исследования показали, что использование ферментно-бактериальной композиции при сенажировании не оказывает существенного влияния на качество корма и на гидролиз труднорастворимых углеводов растительной массы. Тем не менее, положительные результаты были отмечены нами при силосовании люцерны, провяленной до содержания сухого вещества 32-35%. При этом наблюдалось снижение содержание гемицеллюлоз, частично целлюлоз в корме, что вело в более низкому показателю кислотно-детергентной клетчатки. Для подтверждения проведенных нами исследований и оценки продуктивного действия скармливания бычкам черно-пестрой породы силоса, заготовленного с применением ферментно-бактериальной композиции была проведена производственная проверка на предприятии ФГУП «Пойма» Луховицкого района Московской области.
ФГУП «Пойма» имеет высокопродуктивное стадо 6449 голов крупного рогатого скота, из которых 2645 дойных коров. Общая площадь сельскохозяйственных угодий составляет 6135 га, в том числе 2317 га приходится на пашни, 1731 га на сенокосы и 1574 га на пастбища.
Основной отраслью хозяйства предприятия является животноводство, производимая продукция - молоко, мясо и племенной скот. Постоянная модернизация всей системы внутрихозяйственного производства предприятия за счет внедрения современных технологий и оборудования, позволяет производить свыше 20 тысяч тонн молока в год, 800 и более тонн мяса, продавать до 300 голов нетелей. В структуре товарной продукции 83 % удельного веса занимает молоко. Предприятие содержит здоровое, высокопродуктивное стадо черно-пестрой породы.
Особое внимание на предприятии уделяется созданию прочной кормовой базы, применению новейших технологий заготовки кормов, обеспечивающих животноводство в полном объеме грубыми и сочными кормами. Постоянное обновление и применение высокопроизводительной кормозаготовительной техники, тракторов и сельхозмашин позволяет заготавливать ежегодно по 55-60 тысяч тонн силоса и сенажа, сена от 2,5до 3-х тыс. тонн с высокой протеиновой и энергетической питательностью.
Для проведения производственной проверки в условиях производства было заготовлено два варианта силоса: опытный с применением ферментной мультисистемы ФМ-1 в комплексе с бактериальным препаратом Силзак и контрольный с препаратом Биотроф 111, используемый в хозяйстве для консервации сырья с такими характеристиками.
Заготовка силоса производилась в бурты с соблюдением всех параметров технологии заготовки. Такая технология используется в хозяйстве для сокращения времени закладки массы с полей, находящихся на удалении от молочного комплекса. Был выбран выровненный травостой люцерны 2-го укоса в стадии бутонизация–начало цветения с поля площадью 280 га. Зеленая масса была влажностью 73,8±0,23% и содержала 19,9±0,33% сырого протеина, 29,8±0,14% сырой клетчатки в сухом веществе. Урожайность люцерны составляла 110 ц/га Погодные условия при проведении заготовки корма были благоприятные. Температура воздуха варьировала от 25 до 29С при относительной его влажности 60-70% и скорости движения ветра 4-6 м/с.
Скашивание растений производилось навесной дисковой косилкой фирмы Claas с шириной захвата 3 м, оборудованной кондиционером для ускорения влагоотдачи. Высота среза была не менее 5-7 см. Так как урожайность люцерны была высокая ее провяливали в прокосах до содержания сухого вещества 30-35%. По достижении влажности 70% массу валковали с помощью широкозахватных граблей фирмы «Pottinger 651». Подбор и измельчение осуществляли комбайном CLAAS JAGUAR 870.
Равномерную обработку массы силосными добавками проводили с помощью специальных насосов дозаторов НВУ-3, которые соединяли с емкостями заполненными рабочими растворами объемом 200 л. Растворы бактериальных препаратов готовились в соответствии с рекомендациями производителей. Ферментная мультисистема вносилась в раствор в дозе 90 г/т, определенной как оптимальная в наших предыдущих исследованиях. Транспортировка массы от поля до места закладки осуществлялась автомашинами ЗИЛ–ММЗ–554. Разравнивание и трамбовку массы проводили тракторами «К-701» и «Т-130». Процесс трамбовки массы контролировался регулярным измерением температуры силосуемой массы, которая не превышала 28-35С.
После тщательного уплотнения массы бурты укрывали двумя слоями полимерной пленки толщиной 150 мкм, поверх которой укладывали слой соломы 15 см и слой земли 10-15 см.
Благодаря высокому уровню обеспеченности хозяйства материально-техническими средствами и организации труда удалось быстро осуществить закладку буртов, что позволило существенно сократить потери питательных веществ и энергии.
Готовый силос вскрывали спустя 6 месяцев хранения. Перед скармливанием отбирались средние образцы для проведения биохимической оценки и определения энергетической и питательной ценности готового корма. Далее отбор проб производился ежемесячно на протяжении всего периода проведения опыта.
Данные по качеству корма и содержанию в нем питательных веществ представлены в таблицах 22 и 23.
Несмотря на довольно высокую степень провяливания исходной массы (до содержания сухого вещества 37,34±1,44-38,32±0,44%) контрольный вариант корма, заготовленный с внесением препарата Биотроф 111, следует отнести к силосу из провяленных трав, а именно к силажу в соответствии с действующим стандартом [195].
Структура корма была сохранена. Силос имел легкий фруктовый запах и буровато-оливковый цвет.
Несмотря на достаточно высокое подкисление массы до pH 4,37±0,01-4,41±0,01 в контрольном варианте силоса отмечалось наличие небольшого количества масляной кислоты (табл. 22). Причиной этому может быть попадание в силосуемую массу нежелательной микрофлоры вместе с песком и землей в процессе заготовки. Это подтверждают и данные химического анализа корма, которые показали, что в данном варианте силоса содержалось 10,6±0,3% сырой золы.
Вследствие этого масляная кислота могла накопиться в момент, когда силосуемая масса не успела подкислиться до оптимального значения pH. Так же из таблицы 22 видно, что заготовленный корм отличался стабильностью.
Исходная масса люцерны для закладки опытного варианта была провялена до содержания сухого вещества 32,15±0,23% и содержала 20,11±0,43% сырого протеина и 27,52±0,33% сырой клетчатки в сухом веществе.
Показатели качества опытного варианта корма представлены в таблице 23.
Многочисленные исследования по заготовке объемистых кормов из люцерны указывают на то, что при закладке ее следует стремиться к провяливанию массы до содержания сухого вещества не менее 30-35% [112].
Однако в производственных условиях крайне сложно отследить этом момент, без наличия на технике специальных датчиков, измеряющих влажность.
Из-за не высокого содержания сухого вещества массу не удалось подкислить до оптимального рН устраняющего маслянокислое брожение. Согласно исследованиям Ф. Вайсбаха [213] при 30% сухого вещества минимальная активная кислотность должна быть 4,45, тогда как в данном корме этот показатель составил в среднем 4,58±0,03 (табл.23). Из-за недостаточного подкисления в опытном силосе образовалось в 3 раза больше масляной кислоты, чем в контроле. Тем не менее данный показатель не снизил классность данного корма, так как в соответствии с действующим ГОСТом она понижается при содержании масляной кислоты в сухом веществе корма более 0,1%. Под действием протеолитической активности маслянокислых бактерий в опытном варианте наблюдалось меньшее содержание сырого протеина (на 2,1% меньше). Но в то же время в опытном корме содержалось на 2,9% меньше клетчатки, что связано с активностью ферментов исследуемой мультисистемы. Благодаря этому, энергетическая питательность опытного и контрольного варианта находились на одном уровне. Важно отметить достаточно высокую аэробную стабильность корма, что связано в первую очередь с тем, что весь содержащийся в растениях сахар был использован микроорганизмами на образование молочной кислоты и при доступе воздуха после вскрытия бурта питательного субстрата для аэробных микроорганизмов было уже недостаточно. Кроме того, после ежедневной выемки корма масса тщательно укрывалась, в результате чего удалось избежать активного развития плесени в корме и связанных с ним потерь питательных веществ.