CC BY
32
УДК 636.22/.28.087.72
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДОПОДОБНОЙ УЛЬТРАДИСПЕРСНОЙ ГУМАТО-САПРОПЕЛЕВОЙ СУСПЕНЗИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Алексей Савельевич Митюков1, д. с.-х. н., ведущий науч. сотрудник Георгий Степанович Ярошевич2, д. с.-х. н., директор ФГБНУ «Псковский НИИСХ»
1 ФГБУН Институт озероведения РАН, Россия, г. Санкт-Петербург
2 ФГБНУ «Псковский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», Россия, Псковский район, д. Родина
Получены высокие приросты живой массы при использовании в качестве кормовой добавки ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии (УДГСС). Первая опытная группа, получавшая УДГСС весь период эксперимента, дала прирост живой массы на 18,1% (146 г) больше, чем контрольная группа. Вторая опытная группа телок, которая получала суспензию только в течение месяца, также дала среднесуточный прирост +97 г, или +12% к контролю. Во втором эксперименте телки получали суспензию в первый месяц 15 дней, а потом с перерывами через месяц по 15 дней. Всего за период эксперимента телки первой группы получали суспензию 60 дней (период эксперимента - 214 дней). Вторая группа опытных телок получала суспензию в первый месяц эксперимента 15 дней, второй месяц -15 дней, 3-й месяц - перерыв, 4-й месяц - скармливали суспензию, 5-й - перерыв, 6-й - скармливали суспензию, 7-й - перерыв. Общее число кормодней, когда телки получали суспензию, составило 90. Телки первой опытной группы дали среднесуточный прирост живой массы 858 г, что выше, чем у контрольной группы, на 147 г, или на 20,7%. Телки второй опытной группы дали среднесуточный прирост живой массы 861 г, что выше, чем у контрольной группы, на 150 г, или на 21,1%. Разницы между опытными группами практически не выявлено. Это говорит о том, что существует возможность уменьшения количества дней кормления животных суспензией сапропеля, уменьшения затрат за счет снижения количества суспензии и затрат труда при сохранении эффективности суспензии сапропеля.
Ключевые слова: сапропель, суспензия, прирост, телки, кормовая добавка.
Введение
Сапропель - вещество преимущественно биологического происхождения, образующееся под водой, на дне пресноводных водоемов из остатков планктонных и бентос-ных организмов, при большой роли бактериальных процессов, происходящих в поверхностных слоях отложений при малом доступе кислорода.
Установлено, что сапропель содержит протеин, жир, клетчатку,
макроэлементы (кальций, фосфор, магний и др.), микроэлементы (железо, медь, цинк, марганец, кобальт, йод) и другие биологически активные вещества (витамины, гормоно-подобные и дубильные вещества), нетоксичен, безвреден. Сапропель для кормления животных является ценной кормовой добавкой, содержащей набор особых биологически активных веществ, повышающих продуктивность крупного рогатого
скота, а также устойчивость к различным болезням. В настоящее время сапропели рассматриваются как ценное сырье для использования в лечебных целях, для производства сорбентов и различных химических соединений, органоминеральных удобрений и пищевых биологически активных добавок [3, 5].
Для того, чтобы получать от животных высокую продуктивность, рационы кормления должны быть полноценными по питательной ценности и обеспечены в полной мере макро- и микроэлементами. А пока невозможно производство таких высококачественных кормов, необходимо восполнять рационы кормовыми добавками, которых, к сожалению, в стране производится мало и с низким качеством. Приходится кормовые добавки покупать у зарубежных производителей по высоким ценам.
В сапропелях можно выделить три составляющих компоненты: биологически активную, органическую и минеральную, которые находятся во взаимодействии друг с другом. Органическое вещество сапропеля представляет собой совокупность растительных и животных остатков, а также продуктов их распада. В его состав входят продукты гидролиза биополимеров, полимерные соединения, образовавшиеся в процессе биотической и абиотической деструкции, продукты синтеза органических веществ, а также продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Органическое вещество сапропеля характеризуется низким содержанием углерода (4,7-6,0%) и достаточно вы-
соким содержанием кислорода (23-39%) [4].
Биологически активная компонента сапропеля включает в себя целый комплекс разнообразных веществ: азотистые и гормоноподоб-ные соединения, ферменты, витамины, каротины, пигменты, органические кислоты и спирты, другие биологически активные вещества [3, 5].
В минеральной компоненте сапропелей содержатся соединения железа, магния, калия, алюминия, серы, фосфора и другие макро- и микроэлементы.
По содержанию органических веществ отложения сапропелей разделяются на 4 типа:
- органические (зольность до 30%);
- органо-минеральные (зольность 30-50%);
- минерально-органические (зольность 50-70%);
- минерализованные (зольность 70-85%).
Сапропелевый фонд по стране изучен совершенно недостаточно (около 2,0%) и на основе этого можно констатировать только прогноз-н ые запасы, которые установлены из к оличества озер, среднестатистических данных по толщине отложений и отношению площади, занимаемой сапропелем, к величине зеркала озера.
Из сообщения комитета по управлению муниципальным имуществом Псковской области, в озерах сосредоточены значительные запасы озерного ила-сапропеля - порядка 100 млн м . Имеющиеся запасы сапропеля позволяют не только обеспечить потребность сельского
хозяйства области в органомине-ральных удобрениях, но и поставлять его в другие регионы.
В области имеется около 145 изученных месторождений сапропеля, в т.ч. 65 - озерного типа и 80 - под слоем торфяных залежей. Детально разведанных и подготовленных к промышленной эксплуатации - 38. Наиболее крупные запасы этого сырья сосредоточены в Невельском, Бежаницком, Себеж-ском и Новоржевском районах. Особо отличаются 3 месторождения с балансовыми запасами 1817 тыс. т. Эти месторождения сапропеля («Озеро Лунево», «Каменка», «Озеро Лесицко») содержат лечебные грязи, пригодные для медицинских целей. Перспективы для добычи сырья, переработки и использования значительны, так как из 1 т сухого сапропеля с зольностью 10-20% можно при соответствующей переработке получить 350-450 кг полукокса, 79-100 кг жидкого топлива, 20-25 кг парафина, 7-15 кг других продуктов.
Предполагается, что при применении сапропеля в животноводстве в качестве кормовых добавок у животных повышается естественная сопротивляемость организма заболеваниям, увеличиваются продуктивность и прирост живой массы.
При скармливании скоту сапропеля проявляются лечебные свойства, животные выздоравливают, тем самым снижая затраты на медикаменты.
Биологически активные вещества сапропеля оказывают местное и общее действие на организм за счет содержащихся в нем витаминов А,
Д, Е, С и группы В, набора незаменимых аминокислот, минералов, ан-тиоксидантов, гуминовых кислот и других веществ. Комплексное воздействие компонентов сапропеля нормализует минеральный, витаминный обмен веществ, стимулирует систему кроветворения, иммунные и гормональные реакции. Выявлено влияние сапропеля на клеточные и гуморальные факторы иммунитета, развитие центральных органов иммунной системы, гематологические показатели, естественную резистентность птиц и выработку антител [1, 2].
При введении сапропеля в премиксы и БВМД для молодняка и коров произошло повышение продуктивности животных и снижение себестоимости на 15-20% за счет уменьшения затрат на приобретение дорогостоящих минеральных подкормок и витаминов [1, 2].
Материал и методы
Исследования проводились в филиале ФГУП ОПХ «Каложицы» опытно-производственном хозяйстве «Родина» по общепринятым методикам по контрольному выращиванию молодняка крупного рогатого скота. Проведена серия опытов. Для каждого варианта опыта создавались по 3 группы телок черно-пестрой породы в возрасте 6 месяцев (±0,5 мес.) по 10 голов в группе. Все подопытные животные находились в клетках при групповом содержании и обслуживались одной телятницей.
С целью получения суспензии гуматов калия, натрия и фосфора разработана методика, в основу которой заложена щелочная обработка
экологически чистого природного покровного сапропеля из месторождения дер. Ермолино Псковской области. Методика позволяет проводить разложение гелиевой структуры сапропеля для получения суспензии водных растворов веществ (гу-матов), микроэлементов и микрофлоры, содержащихся в сапропеле. При использовании этих реактивов происходит обогащение суспензии калием, фосфором и натрием, а ультразвуковая кавитация на установке ПСБ-ГАЛС 18035-05 (частота 35 кГц, давление 2 Вт/см2) позволяет повышать биологическую активность суспензии за счет увеличения количества наночастиц.
Контроль за ростом и развитием животных подопытных групп осуществляли по данным ежемесячных индивидуальных взвешиваний и постоянных наблюдений. На основании изменения живой массы за месяц рассчитаны среднесуточные приросты живой массы телочек опытной и контрольной групп.
Кормление было организовано таким образом, что все скармливаемые корма задавались телочкам трех групп в равных количествах. Кормовая добавка суспензии сапропеля скармливалась подопытным телятам в смеси с комбикормами. Кормление телок осуществлялось по принятому в хозяйстве распорядку дня, двукратно.
Рационы кормления разработаны по нормам ВИЖа и сбалансированы по 26 показателям. Определение химического состава и питательной ценности используемых в опыте кормов проводили в лаборатории Псковского НИИСХ. Рацион в
среднем за период опыта состоял из 4 кг сена, 15 кг силоса и 2,5 кг концентрированных кормов из расчета получения среднесуточных приростов телок 750 г. Организация кормления телок в ранний период и до случного возраста заключается в том, чтобы создать условия для формирования крепкого, здорового животного, которое сможет в будущем потреблять большое количество объемистых грубых кормов и отвечать на их дачу высокой продуктивностью. Эксперименты построены так, что был изучен именно этот период выращивания телок и проанализирована эффективность выращивания молодняка с послемо-лочного периода до случного возраста.
Результаты и обсуждение
Для того чтобы использовать в качестве кормовой добавки сапропе-ли, нами проведены исследования их химического состава, питательной ценности и безопасности для животных.
Большая работа по изучению качественного состава и использованию сапропелей проводилась совместно в наших институтах. В образцах сапропелей определяли влажность, рН солевой суспензии, содержание золы, органического вещества, общего, аммонийного и нитратного азота, оксидов фосфора, калия, кальция, железа, серы, карбонатов, кадмия, свинца, ртути, мышьяка, меди, цинка, кобальта, никеля, марганца, хрома, молибдена. Из показателей кормовой ценности определяли сырую золу, сырой протеин, сырой жир, сырую клетчатку. Оценку качества
сырья проводили в основном в соответствии с техническими условиями ТУ 2191-022-00483470-93. Удобрения сапропелевые.
Исследованиями установлено, что используемый сапропель имеет в своем составе практически все жизненно необходимые макро- и микроэлементы. Кроме того, выявлено, что в сапропелях имеются, хотя в небольших количествах, сырой протеин, переваримый протеин, легкогид-ролизуемые углеводы, витамин А (таблицы 1, 2).
В связи с тем, что планировались исследования по использованию сапропеля для кормовых целей как кормовой добавки, проведены специальные исследования и на содержание токсичных элементов, таких как кадмий, мышьяк, ртуть, свинец. Установлено, что эти элементы в образце используемого сапропеля присутствуют, но в таких небольших
количествах, что даже близко не доходят до предельно допустимых концентраций (ПДК).
Важной особенностью органической части сапропеля является высокое содержание гуминовых соединений, которые данной составной частью во многом определяют характер и свойства илов. Гуминовые кислоты, содержащиеся в сапропе-лях, имеют различные уровни химической активности, а от этого зависит бактерицидное действие сапро-пелей. Более выраженным антимикробным действием обладают гуми-новые кислоты кремнеземных са-пропелей, которые были взяты в нижних слоях сапропеля.
В сапропелях различных типов содержание золы от сухого вещества колеблется в следующих пределах: в органических - 7-30%, кремнеземистых и карбонатных - 40-85% и смешанных - 32-56%.
Таблица 1 - Химический состав сапропелей Псковской области
(месторождение «Ермолино»)
Показатель Сапропель 1 Сапропель 2
Зола, % 62,94 -
Азот, % 0,86 1,07
Сырой протеин, % 5,38 6,69
Фосфор, % 0,051 0,051
Калий, % 0,102 0,143
Кальций, % 2,52 3,16
Медь, мг/кг 1,34 3,25
Цинк, мг/кг 8,73 8,46
Кобальт, мг/кг 1,94 3,30
Железо, мг/кг 7200,3 7562,8
Марганец, мг/кг 271,3 236,9
Никель, мг/кг <0,1 <0,1
Свинец, мг/кг 6,79 <0,1
Кадмий, мг/кг <0,1 0,523
Хром, мг/кг <0,1 <0,1
Таблица 2 - Состав одной из исследуемых партий сапропеля
Показатель Результаты исследований Погрешность
Химические элементы
Железо, мг/кг 840 ±168
Иод, мг/кг 0,97 ±0,19
Калий, % 0,04 ±0,01
Кальций, % 19,69 ±1,65
Магний, г/кг 3,07 ±0,26
Марганец, мг/кг 200 ±35,2
Медь, мг/кг 0,37 ±0,09
Натрий, % 0,09 ±0,02
Селен, мг/кг 0,12 ±0,05
Фосфор, % 0,008 -
Цинк, мг/кг 3,72 ±0,78
Показатели качества
Витамин А, МЕ/г 0,29 ±0,07
Массовая доля влаги, % 42,64 ±0,3
Массовая доля сырого протеина, % 2,23 ±0,37
Массовая доля легкогидролизуемых углеводов, % 0,05 ±0,23
Массовая доля сырого жира, % не обнаружено -
Массовая доля сырой золы, % 51,29 ±2,00
Переваримый протеин, % 1,52 ±0,35
Токсичные элементы
Кадмий, мг/кг 0,018 ±0,005
Мышьяк, мг/кг 0,09 ±0,03
Ртуть, мг/кг менее 0,005 -
Свинец, мг/кг 0,27 ±0,09
В золе сапропелей содержатся макроэлементы (кальций, фосфор, сера, калий, кремний и др.), микроэлементы (марганец, медь, кобальт, цинк, бор, молибден, кадмий, никель, фтор, хром, ванадий и другие), но их содержание зависит от типовой и видовой принадлежности того или иного отложения.
Для подтверждения предположения о действии сапропеля на продуктивные качества животных
проведен опыт по влиянию натурального сапропеля на продуктивность телок.
Исследованиями установлено (таблица 3), что от введения в рацион природного сапропеля животные дополнительно получали в день 111,5 г сухого вещества, 7,7 г сырого протеина, 0,44 г кальция, 8,3 мг меди, 73,1 мг цинка, 3,8 мг кобальта и 23,7 мг марганца. Эффективность от введения в рацион
натурального сапропеля составила 38,6 г, среднесуточный прирост опытной группы с сапропелем составил 764 г. Превышение в среднесуточном приросте телок, получавших сапропель, от контроля составило 5,26%.
Эти исследования подтвердили результаты других авторов, но в то же время показатели оказались достаточно низкими и необходимо искать более эффективные пути и варианты применения сапропеля, чем использование в натуральном виде.
Известно, что при ультразвуковой обработке гуминовых веществ сапропеля значительно меняются их состав, структура и биогеохимическая активность. С помощью ультразвуковой обработки сапропеля были впервые получены ультрадисперсные гумато-сапропелевые суспензии (УДГСС) с частицами размером 86-89 нм. Было установлено, что полученные суспензии эффективно дезактивируют распространенные в окружающей среде экотоксиканты ряда тяжелых металлов и при включении в рацион питания сельскохозяйственных животных приводят к
значительному среднесуточному приросту живой массы [3]. Было правомерно предположить, что ультрадисперсные гумато-сапропелевые суспензии, содержащие наночасти-цы с высокоразвитой поверхностью и наличием химически активных функциональных групп, должны обладать высокими сорбционными свойствами не только по отношению к неорганическим веществам, но и к субстанциям биологической природы типа вирусов и патогенных микроорганизмов. В связи с этим возникла необходимость проверить УДГСС в различных вариантах действия на организм телок, в том числе на прирост живой массы.
Первый эксперимент по использованию ультрадисперсной гу-мато-сапропелевой суспензии продолжался 213 дней. В контрольной группе телок среднесуточный прирост живой массы составил 788,9 г. За этот же период телки опытной группы, получавшие дополнительно к рациону 20 мл УДГСС, дали среднесуточный прирост живой массы 939,5 г, что выше, чем в контрольной группе, на 150,6 г, или на 19,1% (данные достоверны при Р>0,5).
Таблица 3 - Среднесуточный прирост живой массы телок при использовании натурального сапропеля в качестве кормовой добавки__
Показатель Контроль Опыт (сапропель)
Живая масса телок при постановке на экспе- 128,4±10,7 111,5±12,1
римент, кг
Живая масса телок при окончании экспери- 272,7±16,6 272,7±16,6
мента, кг
Прирост живой массы за период опыта, кг 144,2±12,4 150,0±16,4
Среднесуточный прирост, г 726,1±49,0 764,3±85,2
± к контролю, г - 38,2
% к контролю - 5,26
Получены хорошие результаты при постоянном использовании ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии в качестве кормовой добавки. Это значит, что ежедневно необходимо вручную добавлять в корм суспензию, что вызывает дополнительные затраты труда, да и сама суспензия имеет определенную стоимость. Предварительные расчеты показывают, что затраты эти хорошо окупаются, но решать данную проблему необходимо. С этой целью проведены эксперименты, когда УДГСС давали телятам не постоянно, а с перерывами на определенное время.
В эксперименте участвовали 3 группы телок по 10 голов, одна из которых была контрольной. Во второй группе опытные телки дополнительно к основному рациону постоянно получали по 20 мл ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии. В третьей группе телки получали по 20 мл УДГСС только в течение одного месяца с начала эксперимента.
Установлено, что получены высокие приросты живой массы при использовании в качестве кормовой
добавки УДГСС и в этом эксперименте. Первая опытная группа, получавшая УДГСС, дала прирост живой массы за весь период эксперимента на 18,1% (146 г) больше, чем контрольная группа. Вторая опытная группа телок, которая получала суспензию только один месяц, также дала среднесуточный прирост +97 г, или +12% к контролю (таблица 4).
Результаты использования ультрадисперсной гумато-сапропе-левой суспензии не постоянно, а с некоторыми перерывами, представлены в таблице 4. Эксперимент длился 214 дней. В данном эксперименте телки получали суспензию в первый месяц 15 дней, а потом с перерывами через месяц по 15 дней. Всего за период эксперимента телки первой группы получали суспензию 60 дней.
Вторая группа опытных телок получала суспензию в первый месяц эксперимента 15 дней, 2-й месяц -15 дней, 3-й месяц - перерыв,
4-й месяц - скармливали суспензию,
5-й - перерыв, 6-й - скармливали суспензию, 7-й - перерыв. Общее число кормодней, когда телки получали суспензию, составило 90.
Таблица 4 - Влияние кормовой добавки УДГСС на среднесуточные приросты живой массы телок при разных вариантах использования_
Группа животных Среднесуточный прирост живой массы, г
Первый опыт Второй опыт
По группе ± к контролю % По группе ± к контролю %
Контрольная 806 - 100 711 - 100
Первая опытная 952 +146 118,1 858 +147 120,7
Вторая опытная 903 +97 112,0 861 +150 121,1
Результаты получены обнадеживающие. Так, телки первой опытной группы дали среднесуточный прирост живой массы 858 г, что выше, чем у контрольной группы, на 147 г, или на 20,7%. Телки второй опытной группы дали среднесуточный прирост живой массы 861 г, что выше, чем у контрольной группы, на 150 г, или на 21,1%. Разница между опытными группами практически отсутствует. Это говорит о том, что существует возможность уменьшения количества дней кормления животных суспензией сапропеля.
Выводы
Результаты показывают, что ультрадисперсная гумато-сапропе-левая суспензия оказывает значительную положительную роль в развитии животных. Даже одномесяч-
ная дача и дача суспензии в промежутки при выращивании животных оказывают долгосрочное положительное влияние на организм животных. Дальнейшие исследования должны подтвердить, как долго, в какие возрастные периоды и как часто необходимо будет использовать ультрадисперсную гумато-сапропе-левую суспензию для разных видов животных. По-видимому, при взаимодействии экотоксикантов ультрадисперсной гумато-сапропелевой суспензии сапропеля с повышенным содержанием наночастиц происходит агрегация и последующее элиминирование ядовитых субстанций в организмах животных, возникают благоприятные условия для жизнедеятельности и повышения продуктивности сельскохозяйственных животных.
Библиографический список
1. Лиштван И.И. Использование сапропелей в народном хозяйстве / И.И. Лиштван, М.З. Лопотко // Проблемы использования сапропелей в народном хозяйстве. - Мн.: Наука и техника, 1976. - С.5-13.
2. Сапропель и перспективы его использования в аграрном секторе экономики / А.С. Митюков, В.А. Румянцев, Л.Н. Крюков и др. // Общество. Среда. Развитие. - 2016. -№2(39). - С.110-114.
3. Уникальность свойств гуминовых веществ сапропеля / В.А. Румянцев, А.С. Митюков, Л.Н. Крюков и др. // Доклады Академии наук. - 2017. - Т.473, №6. - С.1-4.
4. Штин С.М. Озерные сапропели и их комплексное освоение / С.М. Штин; под ред. И.М. Ялтанца. - М.: Изд-во МГГУ, 2005. - 373 с.
5. The effect of sapropel extracts on microflora and physicochemical parameters of dried distillers' grain / D. Nsengumuremyi, N.V. Barakova, V.A. Romanov et al. // Agronomy Research. -2018. - Vol.16, №2. - Special Issue. - P.1457-1465.
E-mail: pniish@ellink.ru
180559 Псковская область, Псковский р-н, д. Родина, ул. Мира, д. 1, ФГБНУ «Псковский НИИСХ»
Тел.: (8112) 67-31-10
