Динамика минерального состава почв и кормов в агроклиматических зонах Приамурья и его влияние на качество продуктов скотоводства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.02.02, кандидат сельскохозяйственных наук Гусева, Светлана Александровна

• Гусева, Светлана Александровна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Гусева, Светлана Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Учение В.И. Вернадского о биогеоценозах

1.2 Особенности миграции и аккумуляции микроэлементов в почвах

1.3 Тяжелые металлы, как техногенные загрязнители

1.4 Биологическая роль важнейших тяжелых металлов 18 1.5.Взаимосвязь минеральных элементов в гфоцессе обмена веществ

1.6 Теоретическое обоснование и практические методы выведения тяжелых металлов из организмов животных

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика минерального состава почв и кормов в агроклиматических зонах Приамурья и его влияние на качество продуктов скотоводства»

Актуальность темы. В связи с проблемой увеличения рентабельности производства и повышения качества животноводческой продукции разработка научно обоснованных рационов кормления сельскохозяйственных животных, сбалансированных по основным макро- и микроэлементам приобретает в условиях рыночной экономики особое значение. В условиях повышенного антропогенного давления на биоценозы, остро стоит задача производства экологически чистых продуктов животноводства. Это обусловливает необходимость установления в каждой агроклиматической зоне и каждом районе области фоновых концентраций минеральных веществ, в том числе тяжелых металлов (ТМ) и систематического мониторинга их содержания в системе: почва — растительный корм — животный организм — продукты животноводства, необходимость изучения факторов, способствующих накоплению их в этих объектах.В исследованиях Лопатина, Щеголева, 1963; Костикова, Лопатина, 1967; Краснощековой и др. 1990; Арнаутовского и др. 2000; Горбуновой, 2002 и др. отмечается специфика накопления минеральных веществ в почвах и растительности Приамурья, что связано с особенностями почвообразовательных процессов и экстремальностью местных климатических условий.Цель исследования. Изучить динамику содержания макро- и микроэлементов, в том числе ТМ, в основных почвах, растительных кормах и продуктах животноводства в южной, центральной и северной агроклиматических зонах Приамурья за период с 2000 по 2005 годы. Исследовать влияние агрохимических и климатических факторов на их накопление, в указанных объектах.Основные задачи исследования: - изучить динамику содержания макро- и микроэлементов в основных типах почв и растительных кормах Приамурья за период и 2000 по 2005 годы в зависимости от агрохимических и климатических факторов; - изучить влияние содержания ТМ в растительных кормах на концентрацию их в продуктах животноводства; - исследовать влияние балансирующих кормовых добавок на молочную продуктивность коров и обмен веществ в их организме; - дать экономическое обоснование по использованию белково-минерально-витаминных добавок (БМВД) и цеолитов в кормлении лакирующих коров.Научная новизна. Впервые проведены длительные исследования (с 2000 по 2005 гг.) по изучению динамики содержания макро- и микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, в системе: почва — растительный корм — животный организм — продукты животноводства. Осуществлен анализ влияния агрохимических и климатических факторов на накопление ТМ в перечисленных объектах по агроклиматическим зонам и сельскохозяйственным районам Амурской области.Практическая значимость. Данные о динамики накопления макро- и микроэлементов в почвах и растительных кормах по агроклиматическим зонам Приамурья могут использоваться как фоновые. Выявлено влияния агрохимических и климатических факторов и выведены уравнения регрессии для определения перехода минеральных веществ, в т.ч. ТМ, из почв в растительные корма и ТМ в продукты животноводства. Определена возможность снижения содержания ТМ в продуктах животноводства, за счет введения БВМД и цеолитов в кормовые рационы.Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждались на общеуниверситетских тематических научных конференциях ДальГАУ (Благовещенск 2007г., 2008г., 2009г.). На УШ региональной межвузовской научно-практической конференции «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (Благовещенск 2007г.). На Шестой Всероссийской научной конференции с международным участием (Великий Новгород 2007г.).Важнейшие материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе в 3 изданиях из списка ВАК. На защиту выносятся: 1.Материалы мониторинга содержания макро- и микроэлементов в системе почва - растительные корма — животный организм — продукты животноводства в южной, центральной и северной зонах Амурской области; 2. Результаты исследования влияния агрохимических и климатических факторов на накопление макро- и микроэлементов в почвенном покрове, растительных кормах и продуктах животноводства; 3. .Доказательство зоотехнической целесообразности использования БВМДи цеолитов для снижения содержания ТМ в молоке коров.

Заключение диссертации по теме «Кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов», Гусева, Светлана Александровна

ВЫВОДЫ

1. Мониторинг (с 2000 по 2005 г) позволил заключить, что почвы Амурской области бедны по содержанию калия, кальция, фосфора и магния относительно эталонной черноземной зоной страны. Содержание валовых форм изученных ТМ в почвах Приамурья не превышает ПДК, а подвижных форм Си и РЬ, напротив, превосходит этот уровень от 1,5 до 3,5 раз. Обнаружена тенденция к снижению концентрации валовых и подвижных форм меди и цинка. Содержание подвижных форм свинца возросло с 8,5 до 9,5 мг/кг сухого вещества. Концентрация кадмия в первые пять лет мониторинга ежегодно уменьшалась, а в 2005 году возросла, особенно подвижной его формы (в 1,8 раза).

2. Концентрация макро- и микроэлементов в почвах зависит от агрохимических характеристик и климатических факторов: уровня рН и гидролитической кислотности почв, содержания в них гумуса и физической глины, продолжительности безморозного периода, суммы активных температур, количества выпавших за год осадков. Об этом свидетельствуют множественные коэффициенты корреляции, которые характеризуют эту зависимость от сильной (R= 0,71 - 0,9) до умеренной (R = 0,31 - 0,5). Выведено 18 уравнений регрессии для определения в почвах количества валовых и подвижных форм кальция, магния, фосфора, калия, железа, меди, свинца, кадмия и цинка в зависимости от названных агрохимических характеристик почв и климатических факторов;

3. Динамика содержания макро- и микроэлементов в растительных кормах области неоднозначна. Коэффициенты накопления макро- и микроэлементов разными видами, вегетативной и репродуктивной частями растений варьирует в значительных пределах. Накопление фосфора в репродуктивной части сои и злаковых культур выше, чем кальция, в два раза и более, а в вегетативной части этих же культур наблюдается противоположная закономерность. Из числа макроэлементов самой высокой накопительной способностью отличается калий, а из микроэлементов - цинк. Коэффициенты накопления калия растениями колеблется в пределах от 0,65 до 1,29, а цинка - от 1,5 до 5,0. Уровень поступления в растения других минеральных элементов из почв, как правило, ниже 1,0.

4. Концентрация минеральных веществ в растительных кормах зависит от рН и гидролитической кислотности, содержания физической глины и количества гумуса в почве и характеризуют эту корреляционную зависимость от слабой ( R = 0,25 до 0,3) до сильной (R = 0,71 до 0,9). Использование разработанных уравнений регрессии позволяет установить вероятную концентрацию макро- и микроэлементов в растительных кормах от содержания в их почве и от агрохимических показателей этих почв.

5. Концентрация ТМ в продуктах животноводства (молоке, сметане, твороге и мясе) зависит от их содержания их в растительных кормах. Уровень содержания этих металлов в молоке, сметане, твороге и мясе в Центральной и северной зонах Амурской области , не превышает ПДК, за исключением молока коров из Бурейского и Октябрьского районов, где концентрация Zn превышает ПДК. Все исследованные образцы мяса безопасны в отношении концентрации тяжелых металлов. В организме животных, по-видимому, имеются барьеры, препятствующие поступлению ТМ в мышечную ткань и молоко.

6. Большинство тяжелых металлов при сепарировании переходят в обезжиренное молоко. Коэффициент перехода тяжелых металлов из молока в масло находятся на уровне от 0,01 до 0,07, в сметану - от 0,07 до 0,16 и в творог - от 0,1 до 0,39. Чем больше в молочном продукте содержится белка, тем выше в него коэффициенты перехода ТМ. Коэффициент перехода свинца из молока в творог достигает 40%, цинка 39%, меди 32%, а кадмия до 14%.

7. Включение в рацион лакирующих коров БВМД и цеолита способствует более интенсивному выведению из организма тяжелых металлов, и обусловливает снижение их содержания в молоке, либо полное их выведение.

8. Обогащение рационов коров балансирующими кормовыми добавками зоотехнически целесообразно и экономически выгодно, поскольку позволяет сократить затраты корма на получение одного килограмма молока на 0,18 — 0,22 кормовых единиц и получить дополнительный эффект от 16,9 - 37,3 рубля из расчета на одну голову в сутки.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ

С целью предотвращения минеральной недостаточности и хронического отравления животных и человека токсичными металлами предлагаем:

- осуществлять в Амурской области систематический мониторинг концентрации минеральных веществ в системе почва — растительные корма — продукты животноводства. Для ускоренного определения минерального состава почв и растительных кормов, и для оценки экологической ситуации использовать разработанные нами уравнения регрессии, и установленные коэффициенты накопления и коэффициенты перехода макро- и микроэлементов;

- при организации кормления коров учитывать фактическое содержание не только нормируемых минеральных веществ, но и тяжелых металлов;

- для выведения из организма животных токсичных элементов и уменьшение их содержания в продуктах животноводства, включать в рационы БВМД, имеющие элементы — антагонисты этих металлов и использовать природные адсорбенты - цеолиты.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Гусева, Светлана Александровна, 2009 год

1. Агрохимия почв юга Дальнего Востока / A.M. Ивлев, В.И. Дербенцева, В.И. Голов, В.Г. Трегубова: уч. пособие -М.: Круглый год, 2001. — 104 с.

2. Алексеенко И.Р. Экстремальные факторы и биообъекты / И.Р. Алексеенко, А.А. Конычев, Н.А. Панченко Киев: Наук. Думка, 1989. - 152 с.

3. Алиев А.А. Обмен веществ у жвачных животных / А.А. Алиев. М.: НИЦ «Инженер», 1997. - 420 с.

4. Альберт Э. Избирательная токсичность / Э. Альберт. М.: Мир, 1971. — 431с.

5. Амурская область: юбилейный старт, справ. — Благовещенск, 1998. — 63 с.

6. Амурская области. Опыт энциклопедического словаря /науч. ред. В.В. Воробьев, А.П. Деревянко — Амурское отд. Хабаровского кн. изд-ва, 1989.- — 416с.

7. Аржанов B.C. Миграция цинка, свинца, меди в почвенных растворах в условиях техногенного воздействия: экспресс-информ. Гидрология, выпуск 3 (47) / B.C. Аржанов. Обнинск, 1976. 36 с.

8. Арнаутовский И.Д. Влияние йода, кобальта и цинка на весовой и линейный рост, обмен веществ и развитие кожно-волосяного покрова у молодняка овец: автореф. канд. с/х наук / И.Д. Арнаутский. Иркутск, 1969. - 28 с.

9. Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине / Под ред. Я.В. Пейве, Р.Ф. Хайловой. М.: Наука, 1974. -438 с.

10. Белехов Г.П. Минеральное и витаминное питание сельскохозяйственных животных / Г.П. Белехов, А.А. Чубинская. JI. - М.: Сельхозгиз, 1960. - 253 с.

11. Большаков В.А. Загрязнение почв и растительности тяжелыми металлами / В.А. Большаков, Н.Я. Гальпер, Г.А. Клименко. М., 1978. - 52 с.13: Бондарь Л.Г. Микроэлементы благо и зло / Л.Г. Бондарь. -Mi: Знание, 1984.- 144 с.

12. Булдаков Л.А. Проблемы, распределения, и экспериментальной оценки дополнительных уровней стронция / Л:А. Булдаков, Ю.И. Москалев. М.: Знание, 1968.-125 с.

13. Бупггуева К.А. Руководство по гигиене атмосферного воздуха / К.А. Буштуева. М.: Медицина, 1976. - 416 с.

14. Быкова Л.Н: Иод в лесных почвах Воронежского государственного заповедника / Л:Н. Быкова // Труды Воронежского государственного заповедника;1961, вып. XIII. — С.6 — 9.

15. Бычкова Е.Г. Практикум по эконометрике/ E.F. Бычкова : уч. пособие — Благовещенск, 2005 189 с.

16. Васильев А.В. Закономерности перехода радионуклидов и тяжелых металлов в системе почва растение - животное - продукция животноводства / А. В: Васильев, А.Н. Ратников, А.Н. Сироткин // Химия в сельском хозяйстве. -1995. - № 4. - С. 16-18. :

17. Веригина К.В. Микроэлементы в почвах и породах области / К.В. Вери-гина, Е.Г. Журавлева // Микроэлементы в почвах Ярославской области. М.;1962.-С. 56-62.

18. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения / В.И. Вернадский М.: Наука, 1965. - 375 с.

19. Визнер Э. Кормление и плодовитость сельскохозяйственных животных / Э. Визнер М.: Колос, 1976. - 160 с.

20. Виноградов А.П. Химический элементарный состав организмов и периодическая таблица Д.И: Менделеева / А.П. Виноградов // Труды Биогеохим. лаб. АН СССР. 1935. - Вып. 3. - С. 3 - 30.

21. Виноградов А.П. Биогеохимические провинции / А.П. Виноградов / Труды юбилейной сессии, посвященной 100-летию со дня рождения В.В. Докучаева. М.-Л.: Наука, 1949. - С.142 - 151.

22. Виноградов А.П; Биогеохимические провинции и эндемии / А.П. Виноградов II Докл. АН СССР, 1938, т. 18, № 4/5. С.12 - 18.

23. Виноградов В.Н. Пары ртути в помещениях / В.Н. Виноградов, Г.В. Милков, Б.П. Лашков СПб.: НПО «Рудгеофизика», 1991. - 13 с.

24. Владимиров A.M. Охрана окружающей среды / A.M. Владимиров, Ю.И. Ляхин, Л.Т. Матвеев Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 423 с.

25. Войнар А.О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / А.О. Войнар М.: Высш. шк., 1960. - 264 с.

26. Войнар А.О. Микроэлементы в живой природе / А.О. Войнар. М: Высш. шк., 1962. - 94 с.

27. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / М.И. Макаров,

28. Р.М. Окунева, Л.А. Гришина и др. М.: МГУ, 1990. - 203 с.

29. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I- IV групп /А.Л. Бандман, Г.А. Гудзовский, Л.С. Дубейковская, Б.А. Ивин, Б.А. Кацнельсон. Л.: Химия, 1988. - 512 с.

30. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V- VIII групп / А.Л. Бандман, Н.В. Волкова, Т.Д. Грехова, Г.А. Гудзовский; В.И. Давыдова. Л.: Химия, 1989. - 592 с.

31. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I- VIII групп / А.Л. Бандман, П.В. Волкова и др. — Л.: Химия, 1989. — 592 с.

32. Вяйзенен Г.Н. Зоотехническая экология: опыт по выведению из организма тяжелых металлов / Г.Н. Вяйзенен, В.А. Савин, А.И. Токарь // Достижения науки и техники АПК. 1996. - №2. - С. 28 - 31.

33. Вяйзенен Г.Н. Ускорение выведения тяжелых металлов и радионуклидов из организма сельскохозяйственных животных / Г.Н. Вяйзенен, А.А. Федотов, А.В. Некрасов Новгород, 1996. - 130 с.s