Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1 Селен, его формы, концентрация в природе и биологическая роль .. 7
1.2 Йод, его формы, концентрация в природе и биологическая роль 16
1.3 Влияние препаратов селена и йода на продуктивность жвачных животных 27
2. Собственные исследования 39
2.1 Материал и методы исследований 39
2.2 Концентрация селена и йода в почве и кормах 44
2.3 Кормление подопытных животных 46
2.4 Переваримость и использование питательных веществ рациона 54
2.5 Баланс азота, кальция и фосфора 55
2.6 Морфологические и биохимические показатели крови 59
2.6.1 Морфологические показатели крови 59
2.6.2 Биохимические показатели крови 70
2.6.3 Иммунологические показатели крови 85
2.6.4 Антиоксидантная активность крови 92
2.7 Инкреторная активность щитовидной железы 97
2.8 Показатели содержимого рубца 102
2.9 Рост и развитие подопытного молодняка 107
2.10 Мясная продуктивность животных 114
2.11 Химический состав мяса 118
2.12 Результаты производственной проверки 124
Выводы 126
Предложение производству 128
Список использованных источников
- Селен, его формы, концентрация в природе и биологическая роль
- Йод, его формы, концентрация в природе и биологическая роль 16
- Концентрация селена и йода в почве и кормах
- Морфологические и биохимические показатели крови
Введение к работе
Актуальность темы. Состояние здоровья и уровень жизни населения неразрывно связаны с потреблением высококачественной продукции животноводства, и в частности, мяса. В структуре производства мяса наибольший удельный вес занимает говядина. По свидетельству А. Черекаева, Г. Белькова (2001), на долю говядины в России приходится до 45% от всего объема производства мясных продуктов. При этом до 97% говядины получают за счет молодняка и выбракованных взрослых животных молочных и молочно-мясных пород (А.Х. Заверюха, 1999; А. Зелепухин, Ф. Калюмов, 2001; Л.К. Эрнст, А.В. Черекаев, А.А. Старков и др., 2001).
Продуктивность и здоровье животных во многом зависят от полноценности рационов и доброкачественности кормов. Одной из основных задач в повышении продуктивности жвачных животных является совершенствование практики кормления на основе физиологически обоснованных детализированных норм.
В комплексе полноценного кормления сельскохозяйственных животных важное место занимают микроэлементы. Кузбасс входит в селено- и йоддефи-цитную биогеохимическую провинцию (Е.В. Брежнева, С.Ф. Зинчук, 2002). Недостаток этих микроэлементов в рационах обусловливает нарушения кли-нико-физиологического, биохимического и морфологического статуса животных в специфических условиях этого региона, являясь, в конечном счете, лимитирующим фактором повышения продуктивности животных. Поэтому возникает необходимость проведения профилактических мероприятий в виде дополнительного введения препаратов селена и йода в рационы сельскохозяйственных животных и человека.
Предложенные в настоящее время разными авторами нормы скармливания селена и йода жвачным животным ориентировочны, зачастую противоречивы и не учитывают региональные особенности кормления и содержания жи-
4 вотных. Также необходимо отметить, что ранее не изучалось комплексное влияние селена и йода на продуктивность откармливаемого молодняка.
В связи с этим, изучение потребности животных в микроэлементах в различных биогеохимических зонах при разных типах кормления представляет большой научный и практический интерес и имеет важное народнохозяйственное значение для стабилизации, расширения и устойчивого снабжения населения мясом в новых экономических условиях.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить влияние скармливания препаратов селена и йода в период доращивания на продуктивность молодняка крупного рогатого скота и качество получаемой продукции.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
Определить концентрацию селена и йода в почве и кормах места проведения опыта.
Изучить влияние скармливания селенита натрия и йодида калия на переваримость и использование питательных веществ рационов, на баланс азота, кальция и фосфора у подопытных животных.
Определить влияние скармливания селенита натрия и йодида калия на морфологические, биохимические показатели крови и инкреторную активность щитовидной железы.
Изучить влияние скармливания селенита натрия и йодида калия на показатели содержимого рубца.
Изучить влияние скармливания селенита натрия и йодида калия на рост, развитие и мясные качества откормочного молодняка в период доращивания и откорма.
Определить экономическую эффективность скармливания селенита натрия и йодида калия откормочному молодняку крупного рогатого скота.
Научная новизна. Впервые изучено и установлено комплексное влияние определенных дозировок селена и йода на обмен веществ, морфологические и биохимические показатели крови, рост, развитие и мясную продуктив-
5 ность откармливаемых бычков-кастратов черно-пестрой породы в условиях Кемеровской области.
Практическая значимость работы. Обоснована целесообразность применения в кормлении молодняка крупного рогатого скота на откорме селена в виде селенита натрия в дозе 0,25 мг/кг и йода в виде йодида калия в дозе 0,4 мг/кг сухого вещества рациона с целью рационального использования питательных веществ кормов, повышения продуктивности и снижения затрат кормов на единицу продукции.
Реализация результатов исследований. Производственное испытание результатов исследований проведено в ЗАО «Береговой» Кемеровской области. Полученные результаты используются в учебном процессе по специальности «Зоотехния» факультета аграрных технологий Кемеровского государственного сельскохозяйственного института при изучении соответствующих разделов в курсах дисциплин «Физиология сельскохозяйственных животных», «Кормление сельскохозяйственных животных» и «Скотоводство»
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на IV Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 70-летию НГАУ «Современные тенденции развития аграрной науки в России» (Новосибирск, 2006), Международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2006), на IX международной конференции «Актуальные проблемы развития сельского хозяйства Казахстана, Сибири и Монголии» (Алма-Ата, 2006) и на заседаниях кафедры зоогигиены и ветеринарии факультета аграрных технологий Кемеровского государственного сельскохозяйственного института в 2004-2006 годах.
Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 7 научных статей, отражающих основное содержание диссертационной работы, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Основные положения, выносимые на защиту.
Влияние скармливания селена, йода и их сочетания на переваримость основных питательных веществ рациона.
Морфологический и биохимический состав крови бычков-кастратов при скармливании селена, йода и их сочетания.
Влияние скармливания селена, йода и их сочетания на интенсивность роста и мясную продуктивность молодняка крупного рогатого скота.
Экономическая эффективность скармливания откормочному молодняку селенита натрия, йодида калия и их сочетания.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, выводов, предложения производству, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 164 страницах, содержит 54 таблицы, 1 рисунок, 9 приложений. Список использованных источников включает 251 наименование, из них 45 на иностранных языках.
Селен, его формы, концентрация в природе и биологическая роль
Среди факторов, определяющих полноценность кормления сельскохозяйственных животных, существенное влияние имеют биологически активные вещества. При этом особое место отводится минеральным веществам, которые имеют большое значение для нормальной жизнедеятельности организма, поскольку они являются необходимой основой для построения всех систем организма, так как они входят в состав клеток, тканей и участвуют во всех биохимических процессах, протекающих в живом организме на всех его структурных уровнях.
Основная роль микроэлементов заключается в повышении активности различных ферментативных систем как ускорителей биохимических процессов в организме. Они участвуют в регулировании процессов обмена веществ, освобождают организм от ядовитых продуктов обмена, входят в состав крови, внутренних органов, костей и тканей.
Из минеральных элементов, обладающих биологической активностью, необходимо отметить фосфор, серу, железо, марганец, медь, кобальт, селен и йод (СИ. Вишняков, 1988, В.Д. Георгиевский, Б.Д. Кальницкий, 1983, А. Хен-ниг, 1976). Они являются жизненно необходимыми для нормального течения процессов обмена веществ, для функционирования всех органов и систем и, прежде всего, эндокринной и системы органов воспроизводства. Поступление микроэлементов с кормами рациона обеспечивает только от 30 до 70% потребности организма в них. Дефицит микроэлементов в кормах, недостаточное поступление их в организм вызывает патологическое состояние различных органов и систем (В.Т. Самохин, 1997).
Впервые на особую роль микроэлементов в биологических процессах указал основатель отечественной геохимии академик В.И. Вернадский. Он отметил, что состав почв не случаен, а находится в тесной связи с составом других частей биосферы. Микроэлементы постоянно присутствуют в растениях и живых организмах (В.И. Вернадский, 1954).
Выдающийся российский ученый-геохимик А.П. Виноградов дал понятие о биогеохимических провинциях - это «области земли, в пределах которых у организмов наблюдается биологическая реакция на определенный уровень содержания химических элементов во внешней среде» (А.П. Виноградов, 1957).
В работах В.В. Ковальского показана изменчивость процессов синтеза и активности ферментов, гормонов, витаминов и других соединений в живых организмах под влиянием геохимических условий внешней среды (В.В. Ковальский, 1974).
Среди исследованных биологически активных веществ отмечают такие, которые по мере накопления в организме животного или растения ускоряют или замедляют в них ход обменных процессов, вызывая гипер- или гипофункцию и поэтому требуют дозированного применения (С. Dey, R. Mukherjee, 1984). Н.Н. Кураленко (2002) отмечает, что белковый, жировой, углеводный и водный обмен у животных во многом зависит от состава и соотношения минеральных веществ в рационе. Особого внимания среди микроэлементов заслуживают селен и йод. Селен (Se) - химический элемент главной подгруппы VI группы периодической системы.
Селен как микроэлемент, оказывающий токсическое действие на организм животных, был известен с начала 30-х годов. Биологическое значение селена первыми поняли в 1957 году Шварц и Фольтц. Селен оказался давно искомым главным компонентом фактора 3, присутствующего в пивных дрожжах и других кормовых средствах и оказывающего лечебный эффект при некрозе печени, который развивается у крыс при кормлении дрожжами (А. Хенниг, 1976).
Известно несколько биогеохимических провинций в мире с большим дефицитом селена в почве и эндемичных регионов с токсическими концен трациями данного микроэлемента в окружающей среде. К первым относят некоторые провинции Китая, Новую Зеландию, Бурятию, Читинскую область, ко вторым - Барыкинскую долину Тувы, западные штаты США, отдельные районы Канады, Мексики, Австралии, Китая, а также зоны добычи и переработки сульфидных, урановых, медных руд. Сюда же можно отнести отдельные районы Средней Азии, Южного Урала, Минусинскую впадину (В.В. Ермаков, 1999). С учетом данных о накоплении селена в растениях и почве составлена карта распределения микроэлемента на территории России (рис. 1).
Йод, его формы, концентрация в природе и биологическая роль 16
Йод (I) - химический элемент главной подгруппы VII группы периодической системы. В природе представлен одним стабильным изотопом с атомной массой 127.
Йод, как важнейший элемент минерального питания животных, известен с давних пор. Биологическая роль этого элемента хорошо изучена. Входя в состав тиреоидных гормонов, йод оказывает влияние практически на все обменные процессы в организме. Недостаток йода является причиной снижения синтеза тироксина в щитовидной железе, нарушений метаболизма органических и минеральных веществ, приводит к отставанию роста и развития животных, расстройству воспроизводительной функции.
В.И. Георгиевский (1979) классифицирует макро- и микроэлементы по биологической роли. Выделено три группы: 1) жизненно необходимые (биогенные, биотические элементы), 2) вероятно, необходимые элементы и 3) элементы мало изученной или неизвестной ролью.
Йод входит в первую группу. Элемент может быть отнесен к группе биотических, если он удовлетворяет следующим требованиям: - постоянно присутствует в организме животных в количествах, сходных у разных индивидуумов; - ткани по содержанию данного элемента располагаются в определенном порядке; - синтетический рацион, не содержащий этого элемента, вызывает у животных характерные симптомы недостаточности и определенные биохимические изменения в тканях; - эти симптомы и изменения могут быть предотвращены или устранены путем добавления данного элемента в экспериментальный рацион.
Примером роли микроэлемента как специфической интегральной части гормона является наличие йода в структуре тиронинов щитовидной железы. Последняя обладает выраженным сродством к йоду, концентрация которого в железе в 25 раз выше, чем в крови (наличие йодного насоса в мембране клеток). Поглощенные йодиды окисляются до атомарного йода, который включается в молекулу белка, образуя моно- и дийодтирозины. При их концентрации образуются тиреоидные гормоны (В.И. Георгиевский, 1979).
Йод был открыт в золе морских водорослей в 1811 году французским фармацевтом Куртуа, а в 1814 году Гей-Люссак и Дэви установили его элементарную природу. Лечебные свойства йода и его соединений известны с древних времен. Так, еще Гиппократ указывал на целебные свойства морских водорослей при лечении зоба. Пятьсот лет назад в Китае и Японии жителям было рекомендовано употреблять в пищу морскую капусту с целью сохранения здоровья. В XIII веке испанец Касамида открыл лечебные свойства золы морской губки.
В природе йод представлен одним стабильным изотопом с атомной массой 127 и находится в валентных состояниях 1- 1+, 3+, 5+, 7+ и др. (В.О. Мохнач, 1972). Высокая летучесть йода имеет большое значение в распределении его в биосфере и в геохимических процессах его миграции на земном шаре. В природе он встречается в виде солей - йодидов и йодатов. В свободном состоянии йод впервые был обнаружен в источнике Пагая в Новой Зеландии в 1877 году (В.И. Вернадский, 1954).
Йод поступает в организм с водой, воздухом, кормами и минеральными добавками. Всасывание его начинается в желудке, но главным образом происходит в тонком кишечнике. Йодированные белки, жиры, йодовидон, стакод, йодаты, морские водоросли, рыбная мука являются стабильными легкоусвояемыми источниками йода, тогда как йодиды быстро разлагаются при хранении премиксов (С.Г. Кузнецов, Е.В. Громова, 1998).
По данным В.И. Вернадского (1954), йод относится к числу рассеянных элементов, и находится в виде микроскопической примеси в различных сферах земной коры. Содержание его ничтожно, но он присутствует всюду. Гигантские массы йода на планете находятся в водах океанов и в их составе проникают повсеместно в другие сферы, поскольку отдельной формы воды, не связанной с океаном, нет. Она в форме слабых растворов переносит все элементы по нашей планете. В круговороте йода в биосфере решающая роль принадлежит живому веществу, поскольку живая клетка на 60-99% состоит из воды.
Количественная оценка различных источников атмосферного йода дает следующие данные: испарение с поверхности океана 5,0x10і 1%, морские брызги 5,0x109%, вулканическая деятельность 1,2 109%, разложение органических веществ 1,0х108%.
Данные свидетельствуют о том, что 99% йода поступает в атмосферу из океана. Таким образом, атмосфера над океанами получает огромное количество йода и концентрация его выше, чем над земной поверхностью. Средние показа-тели содержания йода над сушей колеблются в пределах 0,005-0,01 мкг/м, над океаном 0,02-0,05 мкг/м3.
Концентрация селена и йода в почве и кормах
В Кемеровском районе преобладают выщелочно-черноземные почвы, которые характеризуются темноокрашенными гумусовыми горизонтами с ясно выраженной зернистой структурой. В составе гумуса в верхних горизонтах почв пониженное количество гуминовых кислот, в средней части профиля отмечается увеличение их содержания. Реакция почв до глубины 100-150 см слабокислая (Е.В. Лобова, А.В. Хабаров, 1983).
Нами были проанализированы почвы ЗАО «Береговой» Кемеровского района Кемеровской области на содержание йода и селена. Образцы почвы были отобраны на территории хозяйства в трех местах на глубине 0-20 см. Результаты анализов представлены в таблице 2.
В среднем содержание селена в почвах ЗАО «Береговой» составило 0,027 мг/кг почвы, среднее содержание йода - 1,82 мг/кг почвы. На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что почвы хозяйства дефицитны по содержанию селена и йода.
Результаты наших исследований согласуются с данными литературных источников. Так, по А.П. Виноградову (1957), содержание менее 50 мкг/кг селена в почвах является пороговым. По данным В.К. Космачева (1974) почвы, где селена меньше 0,05 мг/кг, принято считать дефицитными по содержанию селена. В районах, где наблюдаются заболевания животных эндемическим зобом, йода в почве содержится в среднем 3,5 мг/кг, а в благоприятных местностях - от 8 до 20 мг/кг. При содержании йода в почвах ниже 8 мг/кг наблюда ется дефицит йода в кормах (Н.И. Лебедев, 1990). С.Ф. Зинчук, Л.В. Квиткова,
И.Н. Оленева и др. (2002) также отмечают, что почвы Кемеровского района Кузбасса дефицитны по содержанию селена и йода.
Наилучшим критерием обеспеченности животных микроэлементами является содержание их в растительных кормах. Все корма, составлявшие рационы подопытных животных, были выращены на землях ЗАО «Береговой». Сено было злаково-разнотравным, полученным с естественных угодий, сенаж тимофеечно-клеверный, зерносмесь - из дерти зерен пшеницы, овса и ячменя в равных долях по массе. Нами проведен анализ основных кормов ЗАО «Береговой» на содержание в них селена и йода. Результаты приведены в таблице 3.
Из данных таблицы 3 видно, что наибольшее содержание селена (0,110 мг на 1 кг сухого вещества корма) было отмечено в зерносмеси. Меньше его содержалось в сенаже - 0,024 мг/кг, и самое минимальное содержание было в сене разнотравном - 0,0075 мг на 1 кг сухого вещества корма.
Содержание йода было наибольшим в сене разнотравном (0,13 мг на 1 кг сухого вещества корма), наименьшее - в сенаже (0,05 мг/кг), отрубях пшеничных (0,08 мг/кг) и комбикорме (0,10 мг на 1 кг сухого вещества).
Таким образом, из приведенных данных видно, что в основных кормах ЗАО «Береговой» Кемеровского района Кемеровской области наблюдается ярко выраженный дефицит селена и умеренный дефицит йода.
По данным К.М. Солнцева (1990) дефицитными по селену принято считать те корма, в которых его уровень ниже 0,05-0,1 мг на 1 кг сухого вещества. В условиях интенсивного выращивания животных и птицы потребность в йоде составляет 1,5 мг/кг, а при наличии в кормах гойтрогенных веществ, до 2 мг на килограмм сухого вещества корма (В.И. Георгиевский, Б.Д. Кальницкий, 1983). Наши данные о содержании селена и йода в исследованных кормах ЗАО «Береговой» согласуются с выводами авторов, проводивших свои исследования в очагах зобной эндемии, которые отмечают, что установленный в наших исследованиях уровень микроэлементов свидетельствует о ярко выраженном дефиците селена и умеренно выраженном дефиците йода в растительных кормах (И.А. Гончаров, 1958; В.А. Флоринский, Л.С. Рогачева, 1963; К.И. Плотников, 1968; В.В. Ермаков, В.В. Ковальский, 1974; В.В. Ермаков, 1987; Н.А. Голубкина, 1998; Н.А. Голубкина, Е.О. Парфенова, Л.А. Решетник, 1998; А.В. Кудашева, Г.Б. Родионова, 1999; Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова, 2001; Л.Ф. Андросова, 2003).
Морфологические и биохимические показатели крови
Физиологическое состояние животного тесно связано с продуктивностью и во многом характеризуется морфологическим и биохимическим составом крови. Кровь, как внутренняя среда организма выполняет многочисленные функции, регулируя тем самым обмен веществ. Кровь доставляет к клеткам питательные вещества и кислород, удаляет продукты обмена, участвует в гормональной регуляции и осуществляет защитные реакции, поддерживает равновесие электролитов в организме.
Морфобиохимические показатели крови позволяют использовать их для оценки состояния обменных процессов в организме животных. Уровень кормления животных и особенно его полноценность оказывают большое влияние на эти показатели. Несмотря на подвижность и изменчивость компонентов крови, ее показатели отличаются относительным постоянством, что обеспечивает сохранение видовых, породных и индивидуальных особенностей животных.
Е.М. Титов (1976), изучая количество в крови эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина, установил прямую взаимосвязь между количеством форменных элементов крови и продуктивностью животных.
Эритроциты служат носителями гемоглобина, обеспечивающего организм кислородом, перенося углекислый газ из тканей в легкие. Они принимают участие в регуляции кислотно-щелочного равновесия, транспортируют к тканям аминокислоты, липиды, адсорбируют токсины, участвуют в ряде ферментативных процессов, а также в поддержании ионного равновесия в крови и тканях (A.M. Смирнов и др., 1988) Данные о количестве эритроцитов в крови подопытных животных приведены в таблице 13.
Анализируя данные таблицы 13, можно отметить, что количество эритроцитов незначительно увеличивалось во всех группах на протяжении всего опыта и было максимальным у животных III опытной группы. Была выявлена достоверная разница в количестве эритроцитов между контролем и I опытной группой (от 7,1% в возрасте 7 месяцев до 14,5% в возрасте 9 месяцев) и между контролем и III опытной группой (от 13,4% в возрасте 11 месяцев до 16,0% в возрасте 9 месяцев). Животные II опытной группы по этому показателю также превосходили контроль, но достоверной разницы между ними выявлено не было.
Увеличение количества эритроцитов в крови животных всех опытных групп может быть связано, по нашему мнению, с влиянием скармливания исследуемых добавок селена и йода на эритропоэз, повышением уровня обменных процессов в организме подопытного молодняка и увеличением живой массы бычков-кастратов.
Как указывают Е.В. Эйдригевич и В.В. Раевская (1978), с увеличением живой массы животных возрастает количество эритроцитов. Данная тенденция прослеживается и в наших исследованиях.
Уровень содержания гемоглобина зависит от функции кроветворных органов и печени, а также от обеспеченности организма полноценным белком, макро- и микроэлементами (Е.А. Васильева, 1982; СИ. Вишняков, 1988). Скармливание опытным животным селена и йода оказало положительное влияние на содержание гемоглобина в эритроцитах крови. Полученные результаты представлены в таблице 14.
На протяжении всего эксперимента уровень гемоглобина в крови у животных всех групп был в пределах физиологической нормы. При этом было отмечено, что содержание гемоглобина возрастало на протяжении всего периода исследований у животных всех групп. Максимальным содержание гемоглобина было в III опытной группе, животным которой селен и йод скармливали совместно. Достоверная разница была выявлена между контрольной группой и I опытной, животные которой получали селен в форме селенита натрия (от 7,0% в возрасте 10 месяцев до 9,4% в возрасте 8 месяцев) и между контрольной и III опытной (от 10,2% в возрасте 12 месяцев до 15,6% в возрасте 8 месяцев). Животные II опытной группы, получавшие йод в виде йодида калия, также превосходили контрольных аналогов, но разница не была достоверной. Следовательно, селен и йод являются катализаторами синтеза гемоглобина.
Реакция оседания эритроцитов относится к широко распространенным клинико-лабораторным методам исследования. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) зависит от физико-химических свойств плазмы и от физиологического состояния животного. Влияние на этот показатель оказывает и величина отрицательного заряда мембраны эритроцита. Этот заряд не дает эритроцитам слипаться между собой. При увеличении содержания в крови фибриногена, который обладает положительным зарядом, отрицательный заряд эритроцитов снижается, что способствует процессу их агломерации и приводит с ускорению СОЭ. Кроме того, на величину СОЭ влияет и степень склеивания между собой эритроцитов: чем крупнее образуются «монетные столбики» эритроцитов, тем быстрее происходит оседание. Ускорение СОЭ происходит также при уменьшении количества эритроцитов и увеличении их объема. Замедление СОЭ происходит вследствие увеличения количества сывороточных альбуминов, снижения щелочных резервов крови, а также при увеличении количества эритроцитов и увеличении вязкости крови (A.M. Смирнов и др., 1988). Уровень скорости оседания эритроцитов в крови подопытных животных приведен в таблице 15.
