CC BY
6
УДК 57.087:636 DOI 10.51794/27132064-2022-3-102
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Р.К. Милушев, доктор сельскохозяйственных наук Г.М. Шулаев, кандидат сельскохозяйственных наук ФГБНУ ВНИИТиН E-mail: july1931@yandex.ru
Аннотация. Отечественным и зарубежным опытом ведения животноводства доказано, что основным резервом повышения эффективности этой отрасли является наиболее полная реализация биологического потенциала животных. Фундаментальной основой при этом являются процессы, связанные с кормлением, содержанием, выращиванием, доением, т. к. без их правильной организации другие факторы производства не могут реализоваться. Применение биотехнических систем (БТС), основанных на обогреве, регулировке микроклимата, доильных роботах, цифровых программах управления поголовьем, кормовых станциях, обеспечивающих точное выполнение параметров технологических процессов, дает положительный результат, но связано с большими затратами материальных средств. Реализуются такие системы через комплекс мероприятий, направленных на более полное раскрытие биологического потенциала животных. Управление этими мероприятиями основывается на использовании элементов «точного животноводства» - информации о функциональных особенностях каждого животного, полученной на основе их тестирования и мониторинга. БТС снабжены прямой и обратной связью, служащей как дляуправ-ления процессами кормления, обогрева, регулировки микроклимата, доения, так и для корректировки функциональных характеристик животного. Пока на большинстве сельхозпредприятий России из технологии «точное животноводство» используются только некоторые элементы. Они представлены средствами, позволяющими вести мониторинг качества продукции животноводства, осуществлять контроль производственных процессов, здоровья животных и организовать процесс доения с помощью современных роботизированных систем. Роботизированная технология доения позволяет получать молоко с высокими качественными показателями.
Ключевые слова: технологический процесс, биотехническая система, точное животноводство, система управления, доильный робот.
Введение. Сбалансированное питание человека невозможно без мясных и молочных продуктов. Потребность в них в России и в мире растет. Главным резервом увеличения производства этих продуктов является использование новых технологий и обеспечение качества технологических процессов [3, 6]. В современных условиях при совершенствовании технологических процессов в животноводстве приоритетным направлением является внедрение прецизионного (точного) животноводства (ТЖ): использование специальных технологий с целью оптимизации вклада каждого животного в производственный процесс [8, 11, 15]. Основой работы этих технологий является устойчивое функционирование биотехнических систем (БТС) [9]. В настоящее время в животноводстве ис-
пользуют БТС, включающие в себя биологические подсистемы (человек-животное) и техническую подсистему (машина), функционирующие в общем информационном поле и во взаимодействии с внешней средой. Ее эффективность и качество работы зависят от согласованности параметров животного с параметрами и характеристиками обслуживающей его техники [14]. Поэтому животное является главным элементом такой технологии, выступая одновременно и в качестве предмета труда, и средства труда в машинной технологии, которая должна в наивысшей мере удовлетворять функциям живого организма [6].
Все эти положения актуальны и для отечественного свиноводства. В отрасли внедряется зарубежная интенсивная технология:
цифровые программы управления поголовьем, кормовые станции, обеспечивающие точное выполнение параметров технологических процессов и среды обитания в помещениях [1]. Используются высокопродуктивные помесные животные с выраженными мясными качествами, применяется содержание в закрытых помещениях без выгула, кормление полнорационными комбикормами, ранний отъем поросят [1, 16, 17].
Однако отсутствие концептуальных подходов, обосновывающих пути эффективного использования и совершенствования сложных биотехнических и машинных комплексов, сдерживает систематизацию и накопление объективных знаний, особенно в такой важной отрасли, как животноводство. Учитывая это, мы разработали концепцию использования БТС в животноводстве. Ее положения в основном касаются вопросов, связанных с совершенствованием ее биологической подсистемы.
Цель исследования - повышение эффективности биологической составляющей биотехнической системы за счет использования в кормлении животных новых высококачественных кормовых средств.
Материалы и методы. Методологической основой этой работы служили труды ведущих отечественных и зарубежных ученых в области технологий производства продукции животноводства и использования в нем биотехнических систем [6, 8, 9]. Исследования проводились на молочной ферме ОАО «Голицино» и на свиноводческом комплексе ООО «Золотая Нива» Тамбовской области.
В ОАО «Голицино» в технологическом процессе доения коров используются роботизированные установки Astronaut A5 фирмы Lely. Шесть роботов обслуживают 364 коровы. Информация собирается от датчиков, установленных в узлах робота. Она содержит данные по конкретным коровам: инвентарный номер, респондер, номер лактации, дата отела, дни лактации, а также показатели доений по дням: номер робота, время посещения, разовый удой, средняя и максимальная интенсивность молоковыведения, время обработки сосков, латентный период
по долям вымени, время отдачи молока по долям вымени, время нахождения в боксе. В системе также применяется робот-кормораздатчик. В стаде используются коровы черно-пестрой голштинской породы.
Биотехническая система свиноводческого комплекса, работающая при выращивании молодняка, характеризовалась следующими параметрами: размеры станка составляли 2,33x1,77 м, бокса для содержания свиноматки - 1,9x0,6 м. Локальный обогрев поросят был оснащен ИК лампой 250 Вт и теплыми матами с водяным подогревом. Важный ее элемент - система автоматической регулировки микроклимата LPV с низким потреблением электроэнергии компании SKOV (Дания). Биологическое звено биотехнической системы было представлено помесными животными - крупная белая* ландрас*дюрок).
Разработаны составы добавок из природных компонентов и современных биологически активных веществ, которые могут изменять у животных обмен веществ, вызывая повышение продуктивности. Состав экспериментальной добавки, предназначенной для высокопродуктивного молочного скота, используемого в биотехнической системе молочной фермы ОАО «Голицино», мас. %: семена полножирного льна экструдирован-ные - 70; кукурузная дерть экструдирован-ная- 29,83; витамин Е (50%) - 0,007; селено Ки (0,25%) - 0,007; ОМЭК^ (2.5 %) - 0,003; соль поваренная - 0,153. Ее качественный состав представлен ниже в таблице 1.
Состав белково-витаминно-минерального концентрата (БВМК) для поросят был следующим (%): соя полножирная экструдиро-ванная - 30; люпин обработанный гидротер-мически - 10; лен полножирный, экструди-рованный - 4; кукурузный глютен (СП 62%) - 9; сыворотка молочная сухая - 13; рыбная мука (СП 61%) - 15; декстроза - 4; лизин, 98% - 3,2; DL-метионин, 98,5% - 1,3; треонин, 98% - 1,9; триптофан, 98% - 0,3; известняковая мука - 3,07; соль поваренная -0,3; асидлак - 2; клостат - 0,2; натузим - 0,2; лисофорт экстенд - 0,2; витамин С - 0,08; ароматизатор - 0,2; антиоксидант (эндокс) -
0,05; Panto Mixe 3520 (премикс) - 2. В его рецепте, в отличие от импортного аналога, использованы новые компоненты: люпин, зерно льна, декстроза - углевод с высокой усвояемостью, лисофорт (эмульгатор жиров). Качественный состав концентрата представлен в таблице 2.
По качественным характеристикам концентрат не уступает импортному аналогу (БВМК-25) фирмы HL Hamburger Leistungsfutter (Германия). Все компоненты, использованные при разработке новых кормовых средств, сертифицированы в соответствии с Российским законодательством и разрешены к применению в животноводстве.
Экспериментальные данные по использованию вышеописанных кормовых средств были получены в условиях современных технологий кормления и содержания. Проведен опыт на двух группах коров-аналогов черно-пестрой голштинской породы, уровень продуктивности которых - 8000 кг молока в год. Условия содержания, длительность опыта в каждой группе, первая из которых была контрольной, а вторая - опытной, были одинаковыми. Кормление животных - 2 раза в сутки. Коровы из второй группы 58 дней получали к основному рациону разработанную добавку вместе с кормосмесью из расчета 600 г на голову в сутки.
Таблица 2. Качественная характеристика БВМК _для поросят_
Компоненты Значения
Обменная энергия, МДж/кг 14,30
Сырой протеин, % 35,35
Сырой жир, % 8,81
Линоленовая кислота, % 0,91
Линолевая кислота, % 3,03
Сырая клетчатка, % 4,21
Лизин, % 4,19
Метионин + цистин, % 2,31
Треонин, % 3,06
Триптофан, % 0,58
Са, % 2,46
Р, % 1,43
№С1, % 0,91
Витамин А, МЕ 80 000,00
Витамин Д, МЕ 8 000,00
Витамин Е, мг/кг 425,54
Витамин В1, мг 16,69
Витамин В2, мг 28,67
Витамин В3, мг 129,37
Витамин В4, мг 2 260,48
Витамин В5, мг 98,04
Витамин В6, мг 18,19
Витамин В9, мг 4,00
Витамин В12, мкг 203,75
Витамин Вс, мг -
Витамин Н, мг 532,00
Витамин С, мг 792,00
Fe, мг 666,00
Си, мг 611,00
2п, мг 631,00
Мп, мг 386,00
Со, мг 3,13
J, мг 8,00
Se, мг 2,04
Коровы содержались на привязи, а поросята - в станках с фиксацией свиноматки в боксе из металлических труб. В этом опыте использовались две производственные секции для опороса: контрольная группа поросят получала гранулированный комбикорм с импортным концентратом (БВМК-25) фирмы HL Hamburger Leistungsfutter (Германия), опытная - с разработанной нами добавкой. Отъем молодняка от маток проводился в 24-дневном возрасте, поросят приучали к потреблению комбикормов с 5-дневного возраста. Комбикорм засыпали в кормушку 6 раз в сутки малыми порциями. Содержание животных при доращивании и откорме было организовано по технологии, принятой в хо-
Таблица 1. Качественная характеристика добавки _для коров__
Показатель качества Значения
Обменная энергия, МДж/кг 15,50
Сырой протеин, % 17,94
Переваримый протеин, % 15,04
Сырая клетчатка, % 5,50
Сырой жир, % 27,30
Сахар, % 7,39
Полиненасыщенные жирные кислоты, %:
линолевая 10,97
линоленовая 14,12
Са, % 0.18
Р, % 0.54
№С1, % 0.22
Микроэлементы, мг/кг
Селен, мг/кг 1,20
Иод, мг/кг 6,20
Витамин Е, мг/кг 470,00
зяйстве: групповое, кормление сухими полнорационными комбикормами 2 раза в сутки, поение из автопоилок. Рационы животных соответствовали современным нормам. Для определения нормальных интервалов показателей, характеризовавших обмен веществ, пользовались данными, которые приводятся в научной литературе [4, 18, 19].
Результаты исследований и их обсуждение. Особенностью современного интенсивного животноводства является доминирование технологических и экономических требований над биологическими потребностями животного. Цель такого подхода - быстрое достижение прибыли при минимальных затратах. Это противоречие гармонизируется использованием высококачественных кормовых рационов. Концепция использования БТС в животноводстве касается вопросов, связанных с совершенствованием ее биологической подсистемы. Одно из основных положений концепции заключается в том, что балансировать рацион высокопродуктивных животных можно комплексными добавками и БВМК. Интенсификация промышленного свиноводства обостряет противоречие между экономическими потребностями производства и биологической природой животных, приводя к возникновению новых технологических стресс-факторов.
Особенно остра эта ситуация при раннем отъеме поросят. В раннем возрасте они не готовы к этому с точки зрения своей физиологии, иммунитета и поведения. Преодолеть это противоречие можно путем использования высококачественных кормов. Они должны содержать в своем составе различные высокобелковые компоненты животного и растительного происхождения, незаменимые аминокислоты, ферменты, а также другие биологически активные вещества [7, 10, 13]. Кормовая ценность современных белково-витаминно-минеральных концентратов, предназначенных для комбикормов рано отнятым поросятам, должна основываться на сочетании энергии и легко усваиваемого протеина: белково-соевых концентратов, картофельного белка и молочных кормов. Обязательно должны использоваться био-
логически активные вещества разной природы [1, 18]. Примером работы БТС в молочном скотоводстве является использование доильных роботов [5, 12]. Суть этой технологии заключается в самообслуживании животного. Исследования показывают, что животные быстро привыкают к доению роботом и самостоятельно посещают доильный бокс. При этом увеличивается количество доений у высокопродуктивных коров, что благотворно сказывается на здоровье вымени животного и способствует повышению его продуктивности [5].
Эффективность использования роботизированных систем для доения коров заключается не только в исключении ручного труда, но также и в создании комфортных физиологических условий для самих животных [12]. Разработанная нами добавка способствовала нормальному обмену веществ и повышению продуктивности у коров. Молочная продуктивность животных из опытной группы, получавшей экспериментальную добавку в составе кормосмеси, была на 6,6 кг выше, чем в контрольной (16,4%). Пищевая ценность молока от этой группы была хорошей. В нем содержалось 3,12% белка и 3,64% жира. Использование БВМК в гранулированном комбикорме, предназначенном рано отнятым поросятам, дало положительный эффект. В результате сбалансированного кормления показатели обмена веществ, роста и сохранности молодняка в обеих группах были одинаковые. Средняя живая масса при отъеме поросят в 24-дневном возрасте составила в контрольной группе 7,36 кг, в опытной - 7,33 кг, а количество молодняка в обеих группах, переданное на доращивание - 88,4%.
Организация в биологическом звене биотехнической системы комплекса из сбалансированного кормления и хороших условий содержания помесных животных обеспечила получение от них высоких показателей продуктивности. Основные результаты доращи-вания и откорма представлены в таблице 3. В дальнейшем такие поросята проявили высокую энергию роста, показав при доращива-нии среднесуточные приросты 419 г, при откорме - 836 г, использование кормов на при-
рост 1 кг составило 3,1 кг комбикорма. Эти показатели соответствуют современным стандартам интенсивного промышленного свиноводства.
Таблица 3. Продуктивность молодняка свиней
В настоящее время для рационов кормления как коров, так и поросят-сосунов разработаны и рекомендованы различные добавки, подкормки, БВМК и престартерные комбикорма. По заключению ряда исследователей их применение способствует увеличению сохранности молодняка, повышению продуктивности животных [2, 5, 7, 12, 17]. Полученные нами результаты согласовываются с этими работами.
Заключение. Разработка импортозамещающих добавок для дойных коров, концентратов для престартерных гранулированных комбикормов поросятам-сосунам раннего отъема является перспективным направлением в совершенствовании биологического звена биотехнической системы. Их использование способствовало повышению молочной продуктивности коров на 16,4%, сокращению затрат на производство комбикормов для поросят на 29,7%, высокой сохранности приплода и получению к отъему в 24-дневном возрасте животных живой массой 7,33 кг. В дальнейшем такие поросята проявили высокую энергию роста, показали при дора-щивании среднесуточные приросты 419 г, при откорме - 836 г, а использование кормов на прирост 1 кг составило 3,1 кг комбикорма. Эти показатели соответствуют требованиям современных промышленных технологий, применяемых в животноводстве.
Литература:
1. Белоусов Н. Комбикорма и генетика - ключевые факторы повышения продуктивности // Свиноводство. 2018. № 2. С. 82-85.
2. Боголюбова Н.В., Романов В.Н., Рыков Р.А. Особенности обменных процессов в организме коров с использованием в рационах комплекса дополнительного питания // Генетика и разведение животных. 2019. № 4. С. 92-97.
3. Горлов И.Ф. Инновационные технологии управления живыми системами в производстве высококачественной экологически безопасной продукции животноводства // Известия Нижневолжского агроунивер-ситетского комплекса. 2014. № 3(35). С. 1-12.
4. Гусев И.В., Рыков Р.А. Референтные интервалы биохимических показателей крови для контроля полноценности кормления молочного скота // Молочное и мясное скотоводство. 2018. № 6. С. 22-25.
5. Доровских В.И., Жариков В.С. Опыт использования доильных роботов // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 2(38). С. 19-22.
6. Доровских В.И., Доровских Д.В. Принципы управления качеством технологических процессов в молочном животноводстве // Наука в Центральной России. 2014. № 6(12). С. 22-28.
7. Епифанов В.Г., Вишняков М.И. Эффективность кормовой добавки MEGA-40 в составе комбикормов для поросят сосунов // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 2. С. 49-51.
8. Исследование биотехнических систем в животноводстве / В.С. Бурлаков и др. // Актуальные вопросы с.-х. биологии. 2019. № 4(14). С. 94-103.
9. Кирсанов В.В., Цой Ю.А. Тенденции развития биотехнических систем в животноводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 3. С. 27-32.
10. Разработка и внедрение нетрадиционных БАД на основе натуральных компонентов в животноводство / Любин Н.А. и др. Ульяновск, 2017. 336 с.
11. Маринченко Т.Е. Перспективные разработки в области молочного скотоводства // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 2(38). С. 124-129.
12. Нагимов И.З. Исследование доения коров черно-пестрой породы на роботизированных доильных установках // Молодежные разработки и инновации в решении приоритетных задач АПК. Казань, 2018. С. 331-333.
13. Нагимов И.З. Проблемы обеспечения высокопродуктивных коров концентрированным кормом при доении роботом // Молодежные разработки и инновации в решении приоритетных задач АПК. Казань, 2018. С. 334-336.
14. Эффективное функционирование биотехнических систем - основа успешной реализации инновационной политики / Огородников П.И. и др. // Животноводство и кормопроизводство. 2013. № 4(82). С. 7-9.
15. Труфляк Е.В. Точное животноводство: состояние и перспективы. Краснодар, 2018. 46 с.
16. Heo J.M. Gastrointestinal health and function in weaned pigs: a review of feeding strategies to control postwe-aning diarrhea without using infeed antimicrobial compounds // J Anim Physiol Anim Nutr. 2013. Vol. 97. Р. 207.
при доращивании и откорме
Показатели Группа
контрольная опытная
Среднесуточный прирост живой массы молодняка, г на доращивании на откорме 415 878 419 836
Затраты комбикорма на прирост 1 кг живой массы, кг 3,0 3,1
17. Liu Y. Non-antibiotic feed additives in diets for pigs // Animal Nutrition. 2018. Vol. 4. P. 113-125.
18. Pluske J.R. Feed and feed additives-related aspects of gut health and development in weanling pigs // J. Anim. Sci. Biotechnol. 2013. Vol. 4. № 1. P. 1-7.
19. Puppel K. Metabolic profiles of cow's blood // Journal of Food and Agriculture. 2016. V. 96(13). P. 4321-4328.
Literatura:
1. Belousov N. Kombikorma i genetika - klyuchevye fak-tory povysheniya produktivnosti // Svinovodstvo. 2018. № 2. S. 82-85.
2. Bogolyubova N.V., Romanov V.N., Rykov R.A. Oso-bennosti obmennyh processov v organizme korov s ispol'-zovaniem v racionah kompleksa dopolnitel'nogo pitaniya // Genetika i razvedenie zhivotnyh. 2019. № 4. S. 92-97.
3. Gorlov I.F. Innovacionnye tekhnologii upravleniya zhi-vymi sistemami v proizvodstve vysokoka-chestvennoj ekologicheski bezopasnoj produkcii zhivotnovodstva // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo komp-leksa. 2014. № 3(35). S. 1-12.
4. Gusev I.V., Rykov R.A. Referentnye intervaly biohimi-cheskih pokazatelej krovi dlya kontrolya polnocennosti kormleniya molochnogo skota // Molochnoe i myasnoe skotovodstvo. 2018. № 6. S. 22-25.
5. Dorovskih V.I., ZHarikov V.S. Opyt ispol'zovaniya do-il'nyh robotov // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodst-ve. 2020. № 2(38). S. 19-22.
6. Dorovskih V.I., Dorovskih D.V. Principy upravleniya kachestvom tekhnologicheskih processov v molochnom zhivotnovodstve // Nauka v Central'noj Rossii. 2014. № 6(12). S. 22-28.
7. Epifanov V.G., Vishnyakov M.I. Effektivnost' kormo-voj dobavki MEGA-40 v sostave kombikormov dlya po-rosyat sosunov // Vestnik Bryanskoj gosudarstvennoj sel'-skohozyajstvennoj akademii. 2012. № 2. S. 49-51.
8. Issledovanie biotekhnicheskih sistem v zhivotnovodstve / V.S. Burlakov i dr. // Aktual'nye voprosy s.-h. biolo-gii. 2019. № 4(14). S. 94-103.
9. Kirsanov V.V., Coj YU.A. Tendencii razvitiya biotech-nicheskih sistem v zhivotnovodstve // Sel'skohozyajstven-nye mashiny i tekhnologii. 2020. T. 14, № 3. S. 27-32.
10. Razrabotka i vnedrenie netradicionnyh BAD na osno-ve natural'nyh komponentov v zhivotnovodstvo / Lyubin N.A. i dr. Ulyanovsk, 2017. 336 s.
11. Marinchenko T.E. Perspektivnye razrabotki v oblasti molochnogo skotovodstva // Tekhnika i tekhnologii v zhi-votnovodstve. 2020. № 2(38). S. 124-129.
12. Nagimov I.Z. Issledovanie doeniya korov cherno-pe-stroj porody na robotizirovannyh doil'nyh ustanovkah // Molodezhnye razrabotki i innovacii v reshenii prioritet-nyh zadach APK. Kazan', 2018. S. 331-333.
13. Nagimov I.Z. Problemy obespecheniya vysokopro-duktivnyh korov koncentrirovannym kormom pri doenii robotom // Molodezhnye razrabotki i innovacii v reshenii prioritetnyh zadach APK. Kazan', 2018. S. 334-336.
14. Effektivnoe funkcionirovanie biotekhnicheskih sistem - osnova uspeshnoj realizacii innovacionnoj politiki / Ogorodnikov P.I. i dr. // ZHivotnovodstvo i kormoproiz-vodstvo. 2013. № 4(82). S. 7-9.
15. Truflyak E.V. Tochnoe zhivotnovodstvo: sostoyanie i perspektivy. Krasnodar, 2018. 46 s.
16. Heo J.M. Gastrointestinal health and function in weaned pigs: a review of feeding strategies to control postwe-aning diarrhea without using infeed antimicrobial compounds // J Anim Physiol Anim Nutr. 2013. Vol. 97. R. 207.
17. Liu Y. Non-antibiotic feed additives in diets for pigs // Animal Nutrition. 2018. Vol. 4. P. 113-125.
18. Pluske J.R. Feed and feed additives-related aspects of gut health and development in weanling pigs // J. Anim. Sci. Biotechnol. 2013. Vol. 4. № 1. R. 1-7.
19. Puppel K. Metabolic profiles of cow's blood // Journal of Food and Agriculture. 2016. V. 96(13). P. 4321-4328.
THE THEORETICAL AND PRACTICAL ISSUES OF BIOTECHNICAL SYSTEMS IN LIVESTOCK USING R.K. Milushev, doctor of agricultural sciences G.M. Shulaev, candidate of agricultural sciences FGBNY VNIITiN
Abstract. Domestic and foreign experience in livestock has proved that the main reserve that this industry efficiency increasing is animals' biological potential the most complete realization. The fundamental basis for this are the processes associated with feeding, maintenance, raising, milking, because without their proper organization, other producing factors cannot be realized. The biotechnical systems' using based on heating, microclimate regulating, mil -king robots, livestock management's digital programs, feed mills that technological process parameters' accurate performance ensuring, it gives a positive result, but with high material costs is associated. Such systems through a set of measures aimed at a animals biological potential's more complete disclosure are implemented. These activities' management on the elements of "precision livestock" using is based - information about the each animal's functional characteristics obtained on their testing and monitoring basis. It is equipped with direct and inverse connecting communication, that serves both to feeding, heating, microclimate adjustment, milking processes' control, and the animal functional characteristics' correcting. So far, presently only some elements of the "precision livestock" technology at most Russian agricultural enterprises are used. They are represented by tools that allow to control livestock products' quality and producing processes', organizing animal health and milking process by modern automated systems' using. Robotic milking technology allows to get milk with high quality indicators. Keywords: technological process, biotechnical system, precision livestock, control system, milking robot.
