CC BY
20
ЗООТЕХНИЯ
УДК 636.2.084:636.085.
Элементы метаболизма свинца в организме молочных коров
Капсамун Андрей Дмитриевич1, доктор с.-х. наук, ведущий научный сотрудник, Иванов Дмитрий Анатольевич1, чл.-корр. РАН, доктор с.-х. наук, профессор, гл. научный сотрудник,
Ковалев Николай Георгиевич1, академик РАН, доктор техн. наук, профессор, научный руководитель,
Дегтярев Владимир Павлович2, академик РАН, доктор биол. наук, профессор, гл. научный сотрудник,
Павлючик Екатерина Николаевна1, кандидат с.-х. наук, ст. научный сотрудник, Иванова Надежда Николаевна1, кандидат с.-х. наук, старший научный сотрудник, Юлдашев Калмурат Сайдбаевич1, кандидат биол. наук, ст. научный сотрудник
1 ФГБНУ ВНИИМЗ, п. Эммаус, Тверская обл., Россия,
2 ФГБНУ «Московский НИИСХ «Немчиновка», п.. Новоивановское, Московская обл., Россия
E-mail: 2016vniimz-noo@list.ru
Статья посвящена актуальной проблеме изучения особенностей обмена свинца в организме молочных коров в условиях зимнего и летнего рациона кормления. Экспериментальная и аналитическая часть исследований выполнена в ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мелиорированные земель» (ФГБНУ ВНИИМЗ) на коровах черно-пестрой породы с продуктивностью 4600-5000 кг молока. Для изучения процессов обмена в организме коров макро- и микроэлементов проведены физиологические опыты по методикам ФГБНУ ВИЖ и ФГБНУ ВИК и зоотехнический анализ с учетом рекомендаций. В опытах быт обеспечен методический принцип «единства межгруппового различия» и наличия контрольных животных позволивший получать объективные сравнительные экспериментальные данные и достоверные выводы на основе математической обработки с использованием статистических компьютерных программ. Исследования результатов физиологических опытов проводили методом корреляционного и регрессионного анализов. Методом корреляционного анализа определялись взаимозависимости содержания свинца в корме, кале, моче, молоке и теле животныгх (баланс) от его содержания в рационе. Он позволил выявить общие (линейные) взаимосвязи в метаболизме элемента, протекающие в организме животного, в зимних и летних рационах кормления. Расчет уравнений парной нелинейной регрессии, показывающих зависимость содержания конкретного химического элемента в кале, моче, молоке и теле животного от его содержания в рационе, позволяет выявить истинную форму связи, силу влияния фактора содержания элемента в рационе на химический состав продуктов и экскрементов животных. В эксперименте на дойныш коровах (балансовые опыты) быти установлены особенности поступления в организм свинца с кормом и водой, степень удаления его с калом и мочой, а также загрязнения им молока.
Ключевые слова: молочный скот, продуктивность, корма, кормление, обмен, метаболизм, свинец, корреляционный и регрессионный анализ
Под влиянием антропогенных факторов, особенно в промышленно развитых регионах, в почве, воде, растениях, кормовых средствах и животноводческой продукции прогрессирующе возрастают концентрации биологически активных тяжелых металлов, оказывающих вредное влияние на животных и человека. Основными источниками тяжелых металлов в среде обитания являются промышленные отходы, удобрения, осадки, сточные воды, выхлопные газы и продукты радиоактивного распада, причем их участие в ухудшении экологической ситуации различно и трудно предсказуемо. Все это служит предпосылкой к проникновению их в растительные и животные организмы. В опытах, проведенных в прошлые годы, было показано,
что в почвах, прилегающих к мегаполису, крупным автодорожным магистралям, автотрассам и животноводческим комплексам, резко возрастает уровень содержания тяжелых металлов. Содержание свинца в почвах пригородных хозяйств было выше, чем кадмия, но меньше, чем ПДК - 32 мг/кг [1]. Массовая доля тяжелых металлов в растительных кормах зависит в определенной степени от их присутствия в почве, места произрастания и технологии уборки растений, степени загрязнения их землей (пыль), а также вида растений. При отборе образцов травы со смежных одинаковых участков посевов и анализе их состава выяснилось, что в козлятнике восточном в сравнении с клевером Ранний 2 откладывается в 2,2 раза мень-
ше свинца. Это свидетельствует о различной способности к накоплению тяжелых металлов в наземной части растений. Будучи потребленными с кормом и водой, они проявляют свое действие уже на начальном этапе внешнего обмена. Подтверждением тому являются активное влияние микроэлементов на процессы рубцового метаболизма у жвачных и процессы кишечной абсорбции у всех видов животных.
Пока не разработана научно обоснованная система контроля над их миграцией в биосфере и отдельных организмах, меры защиты от загрязнения кормового и пищевого сырья. Отсутствует объективная информация о межвидовых различиях в захвате, отложении и выведении тяжелых металлов из организма растений и сельскохозяйственных животных. Очень важно знать о судьбе тяжелых металлов в организме жвачных животных и в частности дойных коров - основных поставщиков молока для питания человека.
В этой связи представляет интерес исследования элементов метаболизма свинца в организме животного - его обмена у лактирующих коров в различные периоды кормления, степени утилизации свинца с калом и мочой, а также попадания его в молоко.
Цель исследований - изучить и дать оценку данных физиологических опытов методами корреляционного и регрессионного анализа, определить взаимозависимости содержания свинца в корме, кале, моче, молоке и теле (баланс) животных и выявить общие (линейные) взаимосвязи в метоболизме элемента, протекающие в организме животного при определенном рационе кормления.
Материал и методы. Экспериментальная и аналитическая часть исследований выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте мелиорированных земель (ФГБНУ ВНИИМЗ). Исследования проводили на коровах черно-пестрой породы с продуктивностью 4600.. .5000 кг молока.
Для изучения процессов поедаемости, переваримости и использования питательных веществ различных рационов, процессов обмена в организме коров макро- и микроэлементов проведены физиологические опыты по методикам ВНИИ животноводства им. Л.К.Эрнста и ВНИИ кормов им. В.Р.Вильямса и зоотехнический анализ с учетом рекомендаций [2, 3, 4, 5, 6, 7]. Микроэлементный состав в средах определяли в лаборатории радиометрических
исследований ФГБНУ ВНИИМЗ энергодисперсионным рентгенофлуоресцентным методом с применением полупроводниковой рентгеновской спектрометрии [1, 6].
Для опыта были отобраны две группы животных по три коровы - аналога из каждой группы. Эксперимент проводился на зимних и летних рационах в специальном помещении. Опыты по кормлению состояли из двух периодов - подготовительного (20 дн.) и учетного (8 дн.). В предварительный период учитывали вес заданных кормов и не съеденных остатков. В учетный период определяли количество съеденных кормов и их остатков - количество молока и выделенных кала и мочи.
Принципиальное различие в кормлении молочных коров между группами состояло в том, что животным контрольной группы скармливали зеленую массу (летний период) и провяленный (до 35%) силос из клевера лугового Ранний 2 (в зимне-стойловый период), а животным опытной - зеленую массу и провяленный (35%) силос из козлятника восточного сорта Гале. Все животные получали суточную подкормку: 100 г поваренной соли в смеси с 0,3 кг ячменной дерти. Условия содержания были одинаковыми и отвечали зоотехническим требованиям.
В опытах был обеспечен методический принцип «единства межгруппового различия» и наличия контрольных животных, позволивший получить объективные сравнительные экспериментальные данные и достоверные выводы на основе математической обработки с использованием статистических компьютерных программ [8].
Методом корреляционного анализа определялись взаимозависимости содержания свинца в корме, кале, моче, молоке и теле (баланс) животных. Он позволил выявить общие (линейные) взаимосвязи в метаболизме элемента, протекающие в организме животного при зимних и летних рационах кормления.
Расчет уравнений парной нелинейной регрессии, показывающих зависимость содержания свинца в кале, моче, молоке и теле животного от его содержания в рационе, позволяет выявить истинную форму связи, силу влияния фактора содержания элемента в рационе на химический состав продуктов и экскрементов животных. Степень воздействия фактора корма на вариабельность содержания свинца в определенной среде организма определялась по ме-
тоду Н.А. Плохинского [8] путем деления фак-ториальной суммы квадратов на полную.
Результаты и их обсуждение. В условиях зимнего рациона кормления наблюдается слабый вывод свинца из организма коровы, как кишечником, так и почками (табл. 1).
Эти органы, как правило, работают в про-тивофазе. Интенсивность поглощения свинца мышцами и тканями животных зависит не от его содержания в рационе (КН = -0,07), а прежде всего от переваримости свинецсодержа-щих веществ и коэффициента внешнего использования (КВИ2 = -0,80).
При зимнем рационе кормления свинец довольно интенсивно поступает из корма в молоко, о чем свидетельствуют сравнительно высокие значения коэффициента нестабильности вскармливания, то есть в организме животного существует определенный генетический барьер, регулирующий концентрацию элемента в молоке и коэффициента гематологического разделения (КГР), что говорит о наличии сильнейшего механизма регуляции химического соста-
ва молока для сохранения здоровья потомства. В наших исследованиях (при зимнем рационе кормления) генетический механизм, препятствующий попаданию свинца из крови в молоко, весьма слаб, также практически отсутствует механизм буферности, позволяющий балансу поддерживать стабильную концентрацию этого элемента в молоке (табл. 2).
Основные среды, откликающиеся на содержание свинца в корме - молоко и мышцы. Минимальная переваримость и усвояемость свинецсодержащих веществ наблюдается при их концентрации в корме равной 12,2-12,4 мг.
На основе анализа линейных коэффициентов корреляции можно сказать, что изменение рациона кормления не приводит к существенной трансформации метаболизма свинца в организме коров (табл. 3). Следует отметить лишь интенсивную работу механизма гематологического разделения (КГР = -0,17), однако он не препятствует насыщению молока свинцом (коэффициент корреляции между содержанием свинца в молоке и корме - 0,90).
Таблица 1
Коэффициенты корреляции содержания свинца в различных продуктах и экскрементах коров в условиях зимнего рациона кормления
Продукт и среда Корм Кал Моча Молоко Баланс
Корм 1,0
Кал 0,06 1,0
Моча 0,30 -0,75 1,0
Молоко 0,42 -0,38 0,64 1,0
Баланс -0,07 -0,80 0,31 -0,12 1,0
Таблица 2
Параметры регрессионных моделей зависимости концентрации свинца в продуктах и экскрементах коров от его содержании в корме зимнего рациона
Продукт Вес фактора, Суточное потребление свинца, мг Вид связи
и среда % max min
Кал 7,4 12,2 - Парабола
Моча 9,1 - - Прямо пропорционально
Молоко 34,5 - 12,4 Парабола
Баланс 31,5 - 12,2 Парабола
Анализ нелинейных зависимостей позво- роль органов выделения несколько увеличива-ляет сказать, что в условиях летнего кормления ется (табл. 4).
Однако существенно возрастает влияние качества корма на содержание свинца в молоке и мышцах. Это можно объяснить лучшей переваримостью и усвояемостью
свинецсодержащих веществ в свежих кормах. Минимальная усвояемость наблюдается при концентрации свинца в корме равной 40,5 мг.
Таблица 3
Коэффициенты корреляции содержания свинца в продуктах и экскрементах животных в условиях летнего рациона кормления
Продукт и среда Корм Кал Моча Молоко Баланс
Корм 1,0
Кал -0,03 1,0
Моча -0,16 -0,54 1,0
Молоко 0,90 0,29 -0,17 1,0
Баланс 0,12 -0,98 0,39 -0,23 1,0
Таблица 4
Параметры регрессионных моделей зависимости концентрации свинца в продуктах и экскрементах коров от его концентрации в корме летнего рациона
Продукт Вес фактора, Суточное потребление свинца, мг Вид связи
и среда % max min
Кал 42,8 40,5 - Парабола
Моча 17,4 - 41,0 Парабола
Молоко 87,9 - - Прямо пропорционально
Баланс 50,4 - 40,5 Парабола
Выводы. Изменение рациона кормления не приводит к коренной трансформации метаболизма свинца в организме коров. Свинец, поступающий с кормом и водой, в основном, выводится из организма коров с калом и мочой и в меньшей степени попадает в молоко. Однако при зимнем рационе кормления несколько снижается степень влияния качества корма на содержание свинца в молоке и мышцах, что объясняется уменьшением его растворимости в кислой среде.
Список литературы
1. Капсамун А.Д. Производство и использование кормов из козлятника восточного в рационах молочных коров. Тверь: «Агросфера», ГНУ ВНИ-ИМЗ, 2014. 198 с.
2. Бирих И.К. Взаимосвязь некоторых показателей межуточного обмена с молочной продуктивностью и составом кормовых рационов:
сб. науч. трудов. Т. XVI. Пермь: Пермский с.-х. инт, 1958. С. 243-274.
3. Григорьев Н.Г., Волков Н.Г., Воробьев Е.С. Биологическая полноценность кормов. М.: Агро-промиздат, 1989. 287 с.
4. Георгиевский В.И. Минеральное питание животных. М.: Колос, 1979. 471 с.
5. Кальницкий Б.Д., Харитонова О.В., Кузнецов С.Г. Обмен минеральных веществ у высокопродуктивных коров при разном уровне фос-форно-кальциевого и протеинового питания: Сб. научн. тр. ВНИИФБиП с.-х. животных. Боровск, 1980. С. 20-32.
6. Капсамун А.Д., Васильева Е.А. Минеральный состав кормов, производимых на мелиорированных землях Тверской области // Технологические основы экономического развития сельского социума. М., 2005. С. 9-15.
7. Лукашик Н.А., Тащилин В.А. Зоотехнический анализ кормов. М.: Колос, 1965. 222 с.
8. Плохинский Н.А. Биометрия. М.: Изд-во МГУ, 1970. 342 с.
Elements of lead metabolism in the body of dairy cows Kapsamun A.D.1, DSc in agriculture, leading researcher,
Ivanov D.A.1, DSc in agriculture, corresponding member of the RAS, professor, chief researcher, Kovalev N.G.1, DSc in engineering, academician of the RAS, professor, scientific adviser, Degtjarev V.P.2, DSc in biology, academician of the RAS, professor, chief researcher, Pavlyгchik E.N.1, PhD in agriculture, senior researcher, Ivanova N.N.1, PhD in agriculture, senior researcher, Yuldashev K.S.1, PhD in biology, senior researcher
1All-Russian Research Institute of Reclaimed Land, s. Emmaus, Tver region, Russia 2Moscow Agricultural Research Institute "Nemchinovka", s. Novoivanovskoe, Moscow region, Russia
The article is devoted to the actual problem of studying the peculiarities of lead exchange in the organism of dairy cows in conditions of winter and summer feeding rations. The experimental and analytical part of the research was carried out at the All-Russian Scientific Research Institute of Reclaimed Lands (FGBNU VNIIMZ) on cows of black-nosed breed with productivity of 4600.. .5000 kg of milk. To study the exchange of macro- and microelements in the body of cows, physiological experiments were carried out according to the methods of the FGBNU VIZH and FGBNU VIC and zootechnical analysis taking into account the recommendations. In the experiments it was provided by the methodical principle of "unity of intergroup differences" and the presence of the control animals. It is possible to obtain objective comparative experimental data and credible conclusions based on mathematical processing using statistical computer programs. Results of physiological test were studied by correlation and regression analyzes. The method of correlation analysis determined mutual dependence of lead content in the feed, feces, urine, milk, and in the body of animals on its content in a ration. It has allowed to reveal total (linear) relationship in the metabolism of the element occurring in an organism of the animal in the winter and summer feeding rations. Equations the pair non-linear regression, showing the dependence of the content of a particular chemical element in the feces, urine, breast milk, and in the body of an animal from its content in a ration, make it possible to identify the true form of communication, due to the influence factor of the element content in ration on the chemical composition of the products, and animal excrement. In experiments with dairy cows (balance tests) characteristics of lead intake in the body of animals with food and water, the degree of removing it from the feces and urine were installed, as well as the degree of contamination of milk.
Key words: dairy cattle, productivity, feed, feeding, exchange, metabolism, lead, correlation and regression analysis
References
1. Kapsamun A.D. Proizvodstvo i ispol'zo-vanie kormov iz kozljatnika vostochnogo v racionah molochnyh korov. [Production and use of fodder from Galega in the diets of dairy cows]. Tver': «Agrosfera», GNU VNIIMZ, 2014. 198 p.
2. Birih I.K. Vzaimosvjaz' nekotoryh pokazatelej mezhutochnogo obmena s molochnoj produktivnost'ju i sostavom kormovyh racionov: sb. nauch. trudov. [The relationship of some indicators of interstitial exchange with milk yield and composition of feed rations: collection scientifical works]. V. XVI. Perm': Permskij s-h. in-t, 1958. pp. 243-274.
3. Grigor'ev N.G., Volkov N.G., Vorob'ev E.S. Biologicheskaja polnocennost' kormov. [The biological usefulness of forages]. Moscow: Agropromizdat, 1989. 287 p.
4. Georgievskij V.I. Mineral'noe pitanie zhivot-nyh. [Mineral nutrition of animals]. Moscow: Kolos, 1979. 471 p.
5. Kal'nickij B.D., Haritonova O.V., Kuzne-cov S.G. Obmen mineral'nyh veshhestv u vysoko-produktivnyh korov pri raznom urovne fosfor-no-kal'cievogo i proteinovogo pitanija. Sb. nauchn. tr. VNIIFBiP s.-h. zhivotnyh. [Exchange of minerals from highly productive cows under different levels of calcium and phosphorus and protein nutrition. coll. scientific. works. VNIIFBIP agricultural animals]. Borovsk, 1980. pp. 20-32.
6. Kapsamun A.D., Vasil'eva E.A. Mineral'nyj sostav kormov, proizvodimyh na meliorirovannyh zem-ljah Tverskoj oblasti. [Mineral composition of forages produced on reclaimed lands of Tver region]. Tehnolog-icheskie osnovy jekonomicheskogo razvitija sel'skogo sociuma. [Technological bases of economic development of the rural society]. Moscow, 2005. pp. 9-15.
7. Lukashik N.A., Tashhilin V.A. Zootehnich-eskij analiz kormov. [Zootechnical analysis of forages]. Moscow: Kolos, 1965. 222 p.
8. Plohinskij N.A. Biometrija. [Biometry]. Moscow: Iz-vo MGU, 1970. 342 p
