Сохранение биоресурсного потенциала молочного скота в условиях нефтегазового техногенезa

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

03.00.32 - биологические ресурсы

03.00.16 - экология

Сохранение биоресурсного потенциала молочного скота в условиях нефтегазового техногенезa

Ахметзянова Фирая Казбековна

Екатеринбург - 2009



Работа выполнена на кафедре кормления сельскохозяйственных животных в ФГОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана» (ФГОУ ВПО КГАВМ) и лаборатории экологических проблем Академии наук Республики Татарстан (АН РТ)

Научный консультант: член-корреспондент АН РТ, доктор биологических наук, профессор Ильязов Роберт Гиниятуллович

Официальный оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Трапезников Александр Викторович

доктор биологических наук, доцент Таирова Альфия Рахимовна

доктор биологических наук, профессор Топурия Гоча Мирианович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева»

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат ветеринарных наук Печура Е.В.



1. Общая характеристика работы

нефтегазодобыча техногенез корм корова

Актуальность темы. Техногенное загрязнение агроэкосферы является одним из важнейших источников дополнительной антропогенной нагрузки на организм человека, вследствие чего выполнение мер по ликвидации их последствий занимает ведущее место в общей системе мероприятий по обеспечению экологической безопасности. В этих условиях производство сельскохозяйственной продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям по содержанию химических токсикантов, путем внедрения новых технологий является одной из главных мер защиты населения и минимизации последствий техногенного загрязнения территорий [А.М. Смирнов, 2003, 2008; И.М. Донник, 2005, 2009, И.А. Шкуратова, 2006].

В регионах интенсивной нефтегазодобычи, нефтехимической промышленности Российской Федерации, в т.ч. и в Республике Татарстан, в результате техногенных выбросов происходит существенное нарушение экологического равновесия, что уже привело к загрязнению почв и грунтов, снижению продуктивности почвенного покрова, значительному загрязнению растительности и кормовых угодий, а также продуктов животноводства солями тяжелых металлов, фенолами и другими химическими токсикантами [И.Б. Ившина, 2008].

В связи с этим, возникает необходимость оценки последствий их накопления в почвенно-растительном покрове и в организме сельскохозяйственных животных, которая позволит прогнозировать накопление токсикантов в продуктах растительного и животного происхождения, определить темпы миграции и нормировать их поступление в трофические цепи, а также разработать и внедрить новые технологии по снижению содержания загрязнителей в сельскохозяйственной продукции с целью производства нормативно чистых и доброкачественных продуктов питания для населения [Г.А. Таланов, 1998; Р.Г. Ильясов, 2000].

Актуальность настоящей работы обусловлена отсутствием к началу наших исследований достаточных сведений по вопросам экологической обстановки в сфере сельскохозяйственного производства, главным образом, в области кормопроизводства и молочного скотоводства в регионе нефтегазового техногенеза. Сведения о накоплении тяжелых металлов в молоке и молочной продукции крупного рогатого скота, а также элементах технологии контрмер от проникновения токсикантов в корма и в молочную продукцию были весьма ограниченными [А.Р. Таирова, 2003; Г.М. Топурия, 2003].

Одним из существенных мероприятий в системе обеспечения экологической безопасности людей и животных от вредного воздействия загрязнителей окружающей среды является нормирование содержания токсичных элементов в кормах, сельскохозяйственной и пищевой продукции, установление их предельно-допустимых концентраций (ПДК), введение в практику зооветеринарной службы методов расчета потоков токсикантов в организм продуктивных животных.

Сложность данной проблемы заключается в том, что действующие нормативы допустимого содержания тяжелых металлов в почве и кормах несовершенны и не гарантируют получение нормативно чистой продукции животноводства, отвечающей требованиям. Их расчет должен производиться для каждой конкретной зоны или хозяйства с учетом типа почв, кормовых угодий, направления продуктивности животных, структуры рационов кормления, спектра поллютантов, уровня загрязнения почв и кормов и их вклада в суммарное загрязнение рациона.

В связи с вышеизложенным, наша работа посвящена изучению закономерностей накопления тяжелых металлов в почве, кормах и молоке коров в зависимости от различных факторов (типов кормления, состава, структуры и содержания в рационах сырой клетчатки, способа содержания и т.д.), возможности снижения перехода их по трофическим цепям, в том числе путем добавления в основной рацион природных сорбентов и препаратов ферроцианидов, а также минеральных солебрикетов с добавлением ферроцина и недостающих в рационах животных макро- и микроэлементов в условиях интенсивного загрязнения тяжелыми металлами агроэкосистем в регионе нефтегазовой и нефтехимической промышленности.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований являлись оценка техногенного загрязнения почв, кормов, молока коров и разработка технологических приемов рационального возделывания и использования кормов, производства молока в условиях повышенного техногенеза в регионе нефтегазодобычи и нефтехимической промышленности.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- провести агроэкологическую оценку загрязнения сельскохозяйственных угодий, кормов, молока тяжелыми металлами в условиях нефтегазового техногенеза Республики Татарстан;

- установить особенности миграции тяжелых металлов из разных типов почв в зерновые и кормовые культуры, в рационы крупного рогатого скота и молоко коров при разных условиях содержания и кормления животных;

- предложить критерии и количественные характеристики нормирования поступления тяжелых металлов из почвенно-растительного покрова загрязненных сельскохозяйственных угодий в рационы лактирующих коров;

- разработать способы снижения тяжелых металлов в молоке коров путем изменения технологии содержания и кормления животных, состава и структуры рационов, использования в рационах коров природных сорбентов и препаратов ферроцианидов, а также минеральных солебрикетов с ферроцином;

- оценить белковый состав и физико-химические свойства молока коров после применения сорбентов;

-определить экономическую эффективность предлагаемых способов снижения поступления тяжелых металлов из рациона в молоко коров.

Научная новизна работа. Установлено, что закономерности миграции тяжелых металлов в трофической цепи молочного скота в условиях нефтегазового техногенеза имеют свои особенности. Автором впервые проведен сравнительный анализ действия ряда экологических и физико-химических факторов на переход тяжелых металлов из почвенно-растительного покрова в разные кормовые и зерновые культуры, в организм молочного рогатого скота при разных режимах производства кормов, содержания и кормления животных на загрязненных сельскохозяйственных угодьях. Впервые предложены методические подходы к оценке допустимых уровней загрязнения тяжелыми металлами и нормированию их в кормах и рационах молочного скота.

Выявлена роль комплекса природных сорбентов, препаратов ферроцианидов и минеральных веществ в ограничении поступления тяжелых металлов в организм продуктивных животных и продукцию (молоко).

На основании результатов экспериментальных и научных исследований усовершенствована система контроля техногенной безопасности (мониторинг) в кормопроизводстве и скотоводстве. Дана оценка молочной продуктивности коров и фракционного состава молока и молочных продуктов после применения сорбентов.

Впервые разработан способ снижения концентрации тяжелых металлов в молоке коров минеральных солебрикетов с сорбентом и макро-, микроэлементами в виде свободной минеральной подкормки:

Практическая значимость работы. Результаты настоящей диссертации находят практическое применение при проведении мероприятий по ликвидации и смягчению последствий техногенного загрязнения сенокосов, пастбищ, кормов, рационов продуктивных животных и производству нормативно чистых продуктов животноводства, разработке выходных практических нормативных документов по использованию и реабилитации сельскохозяйственных угодий с повышенной плотностью загрязнения тяжелыми металлами для создания лугопастбищного кормопроизводства и соответствующей кормовой базы, которые бы позволяли устойчиво и научно обоснованно вести молочное скотоводство для снабжения населения кондиционными молочными продуктами. Результаты проведенных исследований являются основой для разработки и внедрения в практику сельскохозяйственных предприятий и личных подсобных хозяйств допустимых норм концентраций тяжелых металлов в различных кормах и рационах крупного рогатого скота, выращиваемых на разных типах почв и используемые в разных хозяйственно-полезных целях. Они используются также для периодической оценки и улучшения экологической обстановки в зоне техногенного прессинга и при составлении прогноза вероятного загрязнения тяжелыми металлами кормов и молочной продукции при размещении кормовых культур в севооборотах и обосновании специализации ведения отраслей животноводства на загрязненных сельскохозяйственных угодьях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Научные основы ведения молочного скотоводства в зоне техногенного загрязнения сельскохозяйственных угодий (на примере Республики Татарстан) в условиях нефтегазового техногенеза позволяют получать нормативно чистую продукцию животноводства (молоко) и биологически полноценные белково-молочные продукты, отвечающие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

2. Установление закономерностей миграции тяжелых металлов в трофической цепи лактирующих коров в зависимости от различных факторов в условиях техногенного загрязнения сельскохозяйственных угодий позволяет разработать и рекомендовать способы снижения поступления загрязнителей в сельскохозяйственную продукцию путем изменения технологии содержания и кормления животных.

3. Предложены методические подходы к оценке допустимых уровней загрязнения тяжелыми металлами и нормированию их в кормах и рационах молочного скота.

4. Использование в рационах лактирующих коров препаратов ферроцианидов (бифежа, ферроцина) не оказывает отрицательного влияния на фракционный состав белков молока и белково-молочных продуктов (сыра, творога), сохраняя тем самым их высокую биологическую полноценность;

4. Научно обоснована и экспериментально доказана экономическая эффективность способов снижения тяжелых металлов из рациона в молоко коров при использовании в рационах природных сорбентов, препаратов ферроцианидов и минеральных веществ.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и одобрены на научно-производственной конференции по актуальным проблемам ветеринарии и зоотехнии, Казань, 2001; Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистемы», Казань, 2001; научно-практической конференции «Актуальные экологические проблемы РТ», Казань, 2003; научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения безопасности и устойчивости функционирования объектов экономики на рубеже XXI века», Казань, 2003; Международной конференции «Роль почвы в формировании естественных и антропогенных ландшафтов», Казань, 2003; Международной научно-производственной конференции по актуальным проблемам Агропромышленного комплекса, Казань, 2003; инновационном форуме Республики Татарстан 8 июля 2004 г., г. Альметьевск; VI Республиканской научной конференции по «Актуальным экологическим проблемам Республики Татарстан» 7-9 декабря 2004 г., Казань; V Московском международном салоне инноваций и инвестиций 15-18 февраля 2005 г. в ВВЦ, г. Москва; Конференции международного фонда «Инновационные технологии для человека. Устойчивое развитие территорий. Качество жизни» 4-6 июля 2005 г., Казань; Международном симпозиуме «Научные основы обеспечения защиты животных от экотоксикантов, радионуклидов и возбудителей опасных инфекционных заболеваний» 28-30 ноября 2005 г., Казань; Международном симпозиуме «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза» 21-23 июня 2006 г., Казань (Россия); 8-ой международной специализированной выставке «Энергетика. Ресурсосбережение» 5-7 декабря 2006 г., Казань; Международной научно-практической конференции, посвященной 135 - летию Казанской государственной академии ветеринарной медицины имени Н.Э.Баумана «Современные подходы к развитию АПК», Казань, 2008.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 41 печатная работа, в том числе 10 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ (журналах «Ветеринарный врач» - 2, «Молочное и мясное скотоводство» - 1, в трудах ФГОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана» - 7), а также в материалах международных, всероссийских, региональных научных конференций и в монографии «Адаптация агроэкосферы к условиям техногенеза» под редакцией член-корреспондента АН РТ Р.Г. Ильязова (2006).

Реализация результатов исследований. Результаты исследований, а также положения, сформулированные в диссертации, предложены для внедрения в технологию содержания и кормления молочного скота в отделении Кичуй ОАО «имени Токарликова» Альметьевского района, СПК «Александровское», ООО «Нур» Заинского района Республики Татарстан.

Объем и структура диссертации. Диссертация включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материал и методики исследований, результаты собственных исследований, заключение, выводы, практические предложения, список используемой литературы, который содержит 383 источника, в том числе - 108 иностранных авторов, приложение. Работа изложена на 284 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 67 таблицами и 1 схемой.



2. Собственные исследования

Материал и методы исследований

Работа выполнена на кафедре кормления сельскохозяйственных животных в ФГОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана» (ФГОУ ВПО КГАВМ) и лаборатории экологических проблем Академии наук Республики Татарстан (АН РТ). Исследования проводились по тематике фундаментальных научных исследований - грантам Академии наук Республики Татарстан № 08-05 / 2000; № 04.-4.5-81 /2002 (Ф); № 04.-4.5-158 / 2002 (Ф); № 04.-4.5-206 /2003 (Ф); № 04-4.5-253 / 2004 (Ф); № 04-4.5-259 / 2005 (Ф); № 04-4.6-25 / 2006 (Г).

В Республике Татарстан интенсивная нефтедобыча ведется в северо- и юго-восточной зоне, на долю которой приходится более 90 % добываемой нефти. Здесь расположены основные предприятия нефтедобычи, нефтехимической промышленности и ведется углубленная нефтегазопереработка с вовлечением в эксплуатацию месторождений тяжелой нефти, и особенно, битума с высоким содержанием экологически опасных примесей, в том числе тяжелых металлов. В результате отмечается существенное загрязнение ландшафтов и сельскохозяйственных угодий (естественных сенокосов и пастбищ, пашни, кормовых и зерновых угодий).

Основными источниками техногенного загрязнения сельскохозяйственных угодий в регионе являются нарушение технологического процесса, прорыв трубопроводов, который достигает 12000 случаев ежегодно, разгерметизация и неполадки различных нефтяных установок и механизмов. По данным министерства экологии Альметьевский, Заинский и Нижнекамский районы относятся к числу наиболее загрязненных нефтью и нефтепродуктами территорий РТ.

В данном регионе расположены следующие загрязняющие агроэкосистему предприятия: Заинская ГРЭС, НГДУ «Заинскнефть», ЗАО «ТАТЕХ», ООО «КамАЗ - Автотехника», ОАО «Заинский сахар, ОАО «Татнефть», ОАО «АЛНАС», Альметьевский трубный завод, Управления «Татнефтегазпереработки» (МГПЗ, ТУВ), НПС «Калейкино», ОАО «СЗМН», РРНУ ОАО «СЗМН», «Нижнекамскнефтехим», «Нижнекамскшина» и другие.

В связи с вышеперечисленным, данную промышленную зону можно отнести к региону воздействия нефтегазового техногенеза.

Для проведения экспериментальных исследований нами были выбраны базовые хозяйства по принципу влияния техногенных выбросов от расположенных предприятий: нефтегазодобычи и нефтегазопереработки в Альметьевском - ОАО «имени Токарликова», «Урсала», «Нефтяник», топливной и энергетической в Заинском - СПК «Нур» и «Александровское», нефтехимической промышленностей в Нижнекамском районах - СПК «Шингальчи», «Нижнекамский» и «Каенлы».

Отбор и подготовку проб почвы и кормов для исследования на содержание тяжелых металлов проводили в соответствии с «Методическими указаниями по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства» (1992), а также по рекомендациям В.В. Ковальского, А.Д. Гололобова (1982) и Е.А. Петуховой (1989).

Подготовку проб зерна, кормов и молока проводили по ГОСТам 12036-85, 26929-84 и 30178-96 («Сырье и продукты пищевые»).

Во всех пробах и образцах почв, кормов, молока определяли содержание свинца, кадмия, меди, цинка методом атомно-адсорбционного спектрального анализа в пламени ацетилен-воздух в аккредитованных лабораториях ЦНИИгеолнеруд, ФГУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» и ФГУ ЦАС «Татарский» (ГОСТы 26929-94; 30178-96).

Коэффициенты накопления тяжелых металлов в продукции растениеводства и перехода в продукцию животноводства (молоко) рассчитывали по формуле, разработанной Сироткиным А.Н. и Ильязовым Р.Г. (2000 г.).

,

где КН_i - коэффициент накопления i-го элемента из 1 кг почвы в 1 кг корма;

С_i (К) - концентрация i-го элемента в корме (мг/кг);

С_i (П) - концентрация i-го элемента в почве (мг/кг).

Для определения параметров перехода тяжелых металлов из рациона в молоко и влиянию на него различных факторов (способа содержания, типов кормления, состава и структуры рационов, содержания сырой клетчатки др.) отбор почв, зеленой массы, грубых, сочных и концентрированных кормов, молока производили сопряженным способом. Для изучения влияния способа содержания на снижение поступления токсикантов в молоко коров в отделении Кичуй ОАО «имени Токарликова» был проведен научно-хозяйственный опыт (таблица 1). Коровы контрольной группы выпасались на пастбище и дополнительно подкармливались концентрированными кормами из расчета по 3 кг на голову в сутки, а опытной - получали ту же зеленую массу, что и контрольные животные, только предварительно скошенную и заданную в кормушки. На основании полученных данных по содержанию тяжелых металлов в почве, кормах и молоке, рассчитывали коэффициенты перехода из почвы и рациона в молоко токсикантов по следующей формуле:

,

где КП_i - коэффициент перехода i-го элемента из почвы (суточного рациона) в 1 кг молока;

С_i (К) - концентрация i-го элемента в молоке (мг/кг);

П_i (Р) - содержание i-го элемента в почве (мг/кг) и рационе (мг/сут.).

С целью определения эффективности снижения перехода тяжелых металлов из рациона в молоко при использовании в кормлении лактирующих коров (цеолита Шатрашанского месторождения (РТ) «Шатрашанита», Майнинского (Ульяновская область) «Майнинита», бентонита, ферроцианидов (бифежа, ферроцина), а также минеральных солебрикетов с ферроцином проведен ряд научно-хозяйственных опытов (таблица 1).

Таблица 1. Схемы научно-хозяйственных опытов на дойных коровах в базовых хозяйствах Альметьевского и Заинского районов РТ

Группа животных	Количество животных	Условия кормления и содержания
1	2	3
В отделении Кичуй ОАО «имени Токарликова» Альметьевского района 1 опыт
Контрольная	10	Выпас на пастбище с получением основного рациона (О.Р.) - зеленая масса «из-под ноги» + концентраты (3 кг)
Опытные: первая	10	О.Р. + «Шатрашанит» (300 г/гол. в сутки)
вторая	10	О.Р. + «Майнинит» (300 г/гол. в сутки
третья	10	О.Р. + бентонит (300 г/гол. в сутки)
2 опыт
Контрольная	10	(О.Р.) - выпас на пастбище с получением основного рациона- зеленая масса «из-под ноги» + концентраты (3 кг)
Опытная	10	ОР (зеленая масса, что и для коров контрольной группы, предварительно скошенная
В СПК «Александровское» Заинского района
Контрольная	10	Основной рацион (ОР) - естественное разнотравье (35 кг), викоовсяная смесь (15 кг), концентрированные корма (2 кг)
Опытные: первая	10	ОР + бентонит (300 г/гол. в сутки)
1	2	3
вторая	10	ОР + Шатрашанит (300 г/гол. в сутки)
третья	10	ОР + бифеж (30 г/гол. в сутки)
четвертая	10	ОР + ферроцин 5 г/гол. в сутки)
В СПК «Нур» Заинского района
Контрольная	10	Основной рацион (О.Р) - кормосмесь из жома, сенажа, патоки + концентраты
Опытные: первая	10	ОР + «Шатрашанит» 300 г/гол. в сутки
вторая	10	ОР + бентонит300 г на голову в сутки
третья	10	ОР + бифеж 30 г на голову в сутки
четвертая	10	ОР + ферроцин 5 г/гол. в сутки
В СПК «Нур» Заинского района
Контрольная	4	Основной рацион (О.Р.) (естественное разнотравье, зеленая масса люцерны, зерносмесь) + солебрикет СБ-0 (соль пищевая)
Опытные: первая	4	О.Р. + СБ-1 (соль + ферроцин)
вторая	4	О.Р. + СБ-2 (соль + ферроцин + микроэлементы)
третья	4	О.Р. + СБ-3 (соль+ферроцин + сера кормовая)
четвертая	4	О.Р. + СБ-4 (соль + микроэлементы)
пятая	4	О.Р. + СБ-5 (соль + сера кормовая)

Все природные минералы и препараты ферроцианидов добавлялись в рационы коров в сухом виде при смешивании их с концентрированными кормами непосредственно перед скармливанием. Рецептура минеральных солебрикетов с ферроцином разработана и апробирована на лактирующих коровах совместно с Гилемхановым М.И (ФГОУ ВПО КГАВМ) под руководством члена-корреспондента АН РТ Р.Г. Ильязова и академика АН РТ Л.П. Зариповой.

При анализе состава и питательности рационов для коров использовали результаты исследований зоотехнического анализа кормов, проведенного в ФГУ ЦАС «Татарский» (г. Казань), а также справочные материалы «Корма РТ: состав, питательность и использование», составленные академиком АН РТ Л.П. Зариповой (1999).

Научно-хозяйственные опыты проводили методом групп - аналогов по общепринятым методикам, описанным А.И. Овсянниковым (1976).

Белковый состав молока, сыра и творога определяли методом электрофореза в полиакриламидном геле с последующим денситометрированием фореграмм на микрофотометре ИФО-451 (Р.А. Хаертдинов и другие, 1999, 2000).

Выражаю искреннюю благодарность в определении научного направления и за помощь в организации научно-производственных экспериментов члену-корреспонденту АН РТ Ильязову Р.Г., академику АН РТ Зариповой Л.П., профессору Хаертдинову Р.А., доктору биологических наук Мухаметгалиеву Н.Н. (ФГОУ ВПО КГАВМ).

Математическую обработку полученных данных проводили по стандартным программам вариационной статистики согласно пакету Microsoft EXCEL - 97 с выведением коэффициента достоверности по Фишеру и применением критерия Стьюдента.

Результаты собственных исследований

Загрязнение сельскохозяйственных угодий, кормов и молока коров тяжелыми металлами

Состояние почв - интегральный индикатор многолетнего процесса техногенного загрязнения агроэкосферы, дающий представление о качестве сельскохозяйственной продукции. Поэтому они представляют повышенный интерес, как начальное звено пищевой цепи.

Валовые содержания тяжелых металлов в почвах естественных и культурных угодий в базовых хозяйствах Альметьевского, Нижнекамского и Заинского районов РТ не превышали предельно допустимые концентрации.

Однако концентрация их подвижных форм, имела значения выше предельно допустимых уровней. В частности, содержание доступной растениям формы меди во всех почвах естественных и пахотных угодий изучаемого региона превышало ПДК в 2,3…3,8 раза.

Загрязненными выше ПДК отличались почвы естественных угодий в Альметьевском районе в СПК «Нефтяник» по свинцу в 1,2, кадмию - 1,4, 0 и цинка в 1,1 раза. Высокие концентрации свинца наблюдались в почвах естественных и культурных угодий в ОАО «имени Токарликова» на 13,3 % и культурных угодий в СПК «Урсала» на 2,5 % превышающие допустимые уровни.

Содержание свинца, кадмия и цинка в черноземе лугового непахотного участка было соответственно в 1,2; 1,6; 1,1 раза больше, чем в выщелоченном черноземе пашни этих же хозяйств. В темно-серых лесных почвах концентрации подвижных форм свинца и кадмия - в 1,4; меди - 1,3 и цинка в 1,2 раза были выше, чем в типичном черноземе.

В Заинском районе содержание цинка выше допустимых значений обнаружено в более чем 30-и, свинца - 60-и % изученных проб почв.

Концентрации меди в почвах естественных угодий в СПК «Александровское» в 1,24, «Нур» - 1,64 раза были выше по сравнению с пашней.

В Нижнекамском районе в СПК «Шингальчинский» содержание подвижной формы цинка превышало ПДК в пробах почвы с пахотных угодий на 7,0 %, с естественных пастбищ 10,0 % раза. Концентрация свинца была на уровне от 98,5 до 147,3, кадмия от 36,7 до 93,3 % ПДК.

Таким образом, агроэкологическая оценка сельскохозяйственных угодий в базовых хозяйствах на содержание тяжелых металлов выявила высокие концентрации в почве подвижных форм в Альметьевском районе меди в 2,3…3,3, цинка до 1,1; свинца до 1,38 раза, в Заинском свинца в 1,2…1,4, цинка на 2,1…7,4 %, меди в 2,3…3,8 и Нижнекамском районах меди в 1,5…3,2, свинца до 1,5 раза, превышающие ПДК.

Высокие уровни накопления подвижных форм свинца, кадмия, меди и цинка, доступных в растения кормовых и зерновых культур на темно-серых лесных почвах, дают основание отнести их к категории «критических» на изучаемой территории и непригодной для использования в кормовых целях для продуктивных животных.

Результаты исследования кормов в летний пастбищный период показали, что в Альметьевском районе содержание свинца выше нормативных значений отмечалось в 5,8, а кадмия в 20,6 % образцах зеленых кормов. При этом высокие уровни содержания свинца обнаружены в зеленой массе костреца в 1,2, вико-овсяной смеси в 1,12, в концентрированных кормах в 1,3…1,8, кадмия в люцерне в 1,7, в вико-овсяной смеси в 4,2, в естественном разнотравье в 1,4, раза, превышающие ПДК.

В Нижнекамском районе в 63 % исследованных пробах высокими уровнями накопления свинца и кадмия отличались бобовые и бобово-злаковые культуры (люцерна, горох, люцерно-кострецовая смесь), концентрации металлов в которых превышали ПДК до 2,3 раза.

В Заинском районе концентрации кадмия превышали ПДК в яровой пшенице в 1,5, в люцерне в 2,3, в естественном разнотравье в 1,7 раза.

Содержание меди и цинка в зеленой массе кормовых и зерновых культур, возделываемых в данном регионе, не превышало допустимые значения. Однако скармливание коровам в летний пастбищный период естественного разнотравья и трав бобовых и бобово-злаковых культур обеспечивало избыточное поступление в организм меди в 2,1…3,9, цинка в 1,3…1,8 раза выше нормативных значений.

Анализ состояния зимней кормовой базы животных показал, что по содержанию тяжелых металлов (мг/кг) зимние корма располагаются в следующем порядке: по свинцу - сенаж суданковый (5,73) >сено кострецовое (4,80)>сено однолетних трав (4,80…0,79) >солома пшеничная (2,94…0,85) >солома гречишная (2,60) >солома ячменная (1,85) >сено луговое (1,80…1,20) >силос (1,26…0,88) >жом свекловичный (0,97…0,65) >свекла кормовая (0,96…0,93) >фураж (0,92…0,27); (ПДК 5,0 мг/кг);

- по кадмию - сено луговое (0,92…0,07) >фураж (0,59…0,02) >сенаж (0,47…0,19) >сено однолетних трав (0,42…0,09) >солома гречишная 0,42>солома пшеничная (0,31…0,10) >свекла кормовая (0,20…0,18) >солома ячменная (0,19), жом свекловичный (0,18…0,16) >силос (0,09…0,04) (30 % исследованных образцов кормов превышали ПДК);

- по меди - сено однолетних трав (4,95…0,90) >силос (4,1…2,8) >сенаж (4,0…2,4) >фураж (4,0…2,2) >свекла кормовая (3,4…1,6) >солома пшеничная (3,1…2,2) >солома ячменная (2,80) >солома гречишная (2,6) >жом (2,3…2,1) > сено луговое (1,5…0,9); все градации ниже ПДК;

- по цинку - силос (10,6…3,1)>фураж (10,6…3,1)>сенаж (10,2…4,7)>силос (8,7…3,1) >свекла кормовая (7,5…3,9)>солома пшеничная (7,0…2,5)>солома ячменная (6,9) >солома гречишная (6,0) >сено луговое (4,7…1,15) >жом свекловичный (3,6…3,0) >жом (3,6…3,0); все градации ниже ПДК.

Концентрация тяжелых металлов в одних и тех же растениях была разная в разные сроки вегетации. Так, содержание свинца в костреце безостом с возрастом увеличивается в 1,2, в естественном разнотравье в 1,4 раза, а меди и цинка, напротив, уменьшается: меди в костреце безостом в 1,2, в разнотравье в 1,6, цинка соответственно в 1,1 и 2,0 раза.

В данном регионе критическим кормами, отличающимися наибольшими накоплениями тяжелых металлов, являются в Альметьевском районе кострец безостый, вико-овсяная смесь, концентрированные корма, люцерна, естественное разнотравье; в Заинском районе яровая пшеница, люцерна, естественное разнотравье, сенаж суданковый, жом; в Нижнекамском районе люцерна, горох, люцерно-кострецовая смесь и другие, за которыми необходимо организовать мониторинговый контроль содержания токсикантов и учитывать их при составлении рационов для продуктивных животных.

Таким образом, техногенное загрязнение агроэкосферы северо- и юго-восточной зоны Республики Татарстан характеризуется повышенной концентрацией подвижных форм свинца, кадмия, цинка и меди в почвах сельскохозяйственных угодий, а также свинца и кадмия в летних и зимних кормах, что создает особенности в технологии ведения кормопроизводства в данном экологически напряженном регионе. Установленные различия в содержании токсикантов в зеленых, грубых и сочных кормах в зависимости от видовой, возрастной и природно-климатической принадлежности свидетельствуют о возможности прогнозирования ожидаемого уровня загрязнения кормовых и зерновых культур и, тем самым, составления рационов для продуктивных животных, гарантирующих производство нормативно чистой продукции. Также необходимо учитывать данные различия при планировании севооборотов и организации зеленого конвейера в сельскохозяйственных предприятиях и использовать виды и сорта кормовых и зерновых культур в сроки с установленными в них минимальными накоплениями токсикантов.

Мониторинговыми исследованиями молока коров частного и общественного секторов в Альметьевском и Заинском районах установлено превышение ПДК концентрации свинца до 3,8 раза в более 90 % исследованных проб (таблица 2).

В частности, в Альметьевском районе содержание свинца в молоке коров частного сектора в ОАО «имени Токарликова» превышало ПДК в 3,6, раза и «Нефтянике» в 3,8 раза, в то же время концентрация металла в молоке коров общественного сектора превышала ПДК только в 2,0…2,2 раза. Содержание свинца в молоке частного сектора по сравнению с общественным на 11,1…57,1 %.

Средняя концентрация кадмия в молоке превышала ПДК в частном секторе СПК «Урсала» в 1,1, в частном и общественном секторах СПК «Нур» и СПК «Александровское» в 1,1…1,2 раза. Максимальное содержание металла в молоке было выше ПДК в частном 3,1, в общественном - 1,8 раза.

Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в молоке коров в базовых хозяйствах в зимний период (n=10)

Хозяйство	Сектор	Элементы, мг/кг
		свинец	кадмий	медь	цинк
Альметьевский район
ОАО имени Токарликова	частный	0,20±0,03	0,016±0,000	0,15±0,02	4,34±0,23*
	обществ.	0,18±0,01	0,018±0,001	0,15±0,02	3,20±0,16
«Урсала»	частный	0,20±0,07	0,033±0,006*	0,18±0,02*	4,79±1,27
	обществ.	0,23±0,02	0,014±0,001	0,09±0,00	3,82±0,70
«Нефтяник»	частный	0,22±0,03	0,017±0,002	0,32±0,06*	4,22±0,65
	обществ.	0,14±0,01*	0,019±0,001	0,13±0,00	4,16±0,68
Заинский район
«Александровское»	частный	0,20±0,02	0,031±0,008	0,11±0,01	5,07±0,21
	обществ.	0,15±0,01	0,036±0,004	0,19±0,01	5,51±0,09
«Нур»	частный	0,23±0,02**	0,032±0,006	0,43±0,10*	9,35±0,93**
	обществ.	0,13±0,01	0,031±0,005	0,07±0,01	4,17±0,01
ПДК		0,1	0,03	1,0	5,0

Примечание: здесь и далее в таблицах* - Р?0,05; ** - Р?0,01

Концентрация меди в молоке коров в основном не превышала ПДК, за исключением СПК «НУР», в котором максимальный показатель (1,13 ПДК) был обнаружен также в частном секторе. Содержание цинка в молоке коров превышало ПДК в Заинском районе на 1,4…87,0 %, причем в частном секторе показатель в 1,3…1,4 раза был выше, чем в общественном.

Исследование структуры загрязненности молока в ОАО «имени Токарликова» Альметьевского района в летний период при пастбищном содержании коров показало, что в стаде общественного сектора только у 30 % коров молоко соответствовало нормативным требованиям по свинцу. В стаде частного сектора загрязненность была 100-процентная, причем у 80 % коров молоко было загрязнено свинцом выше ПДК в 1,2…1,3 раза, а у пятой части стада - до 1,6…1,7 ПДК. Основным загрязнителем сельскохозяйственных угодий свинцом в данном хозяйстве является автомобильная трасса Заинск-Альметьевск.

В СПК «Нефтяник» Альметьевского района молоко общественного сектора 2/3 молока общественного сектора было загрязнено до 1,1…1,2 ПДК и 1/3 - до 1,5 ПДК. В стаде частного сектора только у 20 % коров молоко соответствовало нормативным требованиям СанПиН, у 40 % концентрация свинца в молоке была до 1,1 ПДК и еще у 40 - до 1,3 ПДК.

Аналогичной была ситуация в СПК «Урсала» в общественном секторе: у трети стада молоко было загрязнено до 1,4 ПДК, у другой трети - 1,1 ПДК и у оставшейся соответствовало нормативным требованиям. В частном секторе молоко у 40 % коров в стаде соответствовало нормативным требованиям, а у 60% - превышало ПДК в 1,1…1,2 раза.

В СПК «Шингальчи» в стаде общественного сектора у 2/3 коров молоко по концентрации свинца соответствовало нормативным требованиям, а у оставшихся превышало ПДК на 20…30 %. В стаде коров частного сектора у 20 % содержание свинца в молоке было 1,3 ПДК.

В СПК «Нижнекамский» в общественном секторе молоко 2/3 стада, а в частном - у 40 % коров превышала ПДК в 1,2…1,3 раза. У 1/5 части коров частного сектора ПДК был превышен в 1,8…1,9 раз. Большой разброс данных анализов и сильное загрязнение молока свинцом в частном секторе СПК «Нижнекамский» объясняется выпасом некоторой части стада коров в непосредственной близости от автомобильных дорог, мощного загрязнителя окружающей среды выхлопными газами со значительным количеством свинца.

Обратная картина была выявлена в СПК «Каенлы» Нижнекамского района, где стадо общественного сектора не обеспечивало получения нормативно чистого молока. Превышение ПДК свинца у 1/3 стада составляло 1,2…1,3 раза, у 2/3 - 1,4…1,5 раза, а в частном секторе молоко соответствовало нормативным требованиям.

Иная закономерность отмечена в частном секторе СПК «Александровское», где наблюдалось превышение ПДК свинца до 1,3 у 60 % стада в молоке, до 1,5 ПДК у 20 % коров стада.

Удаленность пастбищ от автодорог в СПК «Нур» Заинского района обеспечивала получение нормативно чистого молока во всем стаде частного сектора.

Сравнительная оценка концентрации тяжелых металлов в молоке коров в пастбищный период выявила снижение содержания кадмия в среднем на 20, свинца - на 17,0 при увеличении в рационах коров подкормки из зеленой массы и уменьшении доли естественного разнотравья.

Таким образом, приведенные данные по высокому содержанию тяжелых металлов в молоке коров в зоне влияния нефтегазового техногенеза Республики Татарстан свидетельствуют о сложившейся здесь напряженной экологической обстановке вследствие сформировавшихся геохимических аномалий, что влечет изменение качества сельскохозяйственной продукции. Молоко, получаемое частном и общественном секторах Альметьевского, Заинского и Нижнекамского районов, не отвечает требованиям СанПиН по содержанию свинца, кадмия и цинка. Более загрязненное тяжелыми металлами молоко коров производится в частном секторе.

Известно, что максимальная нагрузка в загрязнение молока тяжелыми металлами приходится на корма, основными из которых для дойных коров в общественном секторе являются объемистые (в зимний период - это сено, солома, силос, сенаж, летом - зеленые корма), получаемые на культурных угодьях. В то же время, в частном секторе наибольший удельный вес в рационах занимают корма, заготовленные на неулучшенных сенокосах и пастбищах, в санитарно-защитных зонах промышленных предприятий и придорожных полосах.

Миграция тяжелых металлов в трофической цепи молочного скота в условиях нефтегазового техногенеза

Сравнительная оценка перехода тяжелых металлов из разных типов почв в растения показало, что параметры миграции кадмия в зеленую массу зерновых (в озимую рожь, яровую пшеницу) и кормовых культур (в люцерну, костер безостый) были самыми низкими у выращиваемых на черноземах. Коэффициенты перехода кадмия в озимую рожь составили 0,11, в яровую пшеницу - 0,091, в зеленую массу люцерны - 0,057, в кострец безостый - 0,03 или из почвы в растительную массу металла переходило соответственно 11,0, 9,1, 5,7 и 3,0 %. Параметры миграции этого же элемента, но на серых лесных почвах в одноименные культуры были выше по сравнению с черноземами в 2,5…3,7 раза. Самые высокие уровни накопления металла в растениях отмечались на дерново-подзолистых почвах, где разница с черноземами составляла уже от 5,0 до 21,6 раза.

Аналогичная закономерность миграции из почв в растения наблюдалась у свинца, меди и цинка. Коэффициенты перехода свинца из чернозема в озимую рожь, яровую пшеницу, люцерну и кострец безостый составили соответственно 0,017 или 1,7 %; 0,033 (3,3 %); 0,031 (3,1 %) и 0,050 (5,0 %). Параметры миграции свинца из серых и дерново-подзолистых почв были выше в 1,1…1,6 раза.

Величина перехода цинка из чернозема в зеленую массу зерновых и кормовых культур составила от 1,6 до 2,2 %, серых подзолистых почв от 1,0 до 4,2 % и дерново-подзолистых - от 1,6 до 5,7 %. Параметры миграции меди из черноземов в растения по сравнению с подзолистыми почвами были выше в 1,6… 6,7 раз.

Установленные наименьшие параметры миграции токсических элементов из черноземов в зеленую массу сельскохозяйственных культур свидетельствуют о прочной связи токсикантов с компонентами почвы. Серые и дерново-подзолистые почвы отличаются более высокими уровнями загрязнения тяжелыми металлами возделываемых на них растений, что свидетельствует о повышенной подвижности этих элементов по их профилю.

Исследованиями также выявлено, что коэффициенты накопления (КН) в растениях кормовых и зерновых культур варьировали у меди от 0,08 до 0,30 или переходило из почвы в растения от 8 до 30 % металла, у цинка 0,10…0,70 (10,0…70,0 %), свинца - 0,01…0,09 (1,0…9,0 %), кадмия - 0,05…0,20 (5,0…20,0 %). Характерно, что по отношению к эссенциальным элементам - меди и цинку - КН на порядок выше, чем к токсическому элементу - свинцу. По кадмию данные противоречивы, что, по-видимому, связано с использованием этим элементом у некоторых культур транспортной системы, сформированной для снабжения растений цинком.

Оценку миграции поллютантов из почвы в зеленую массу различных видов сельскохозяйственных культур проводили с учетом фазы вегетации растений и сроков стравливания животным разнотравья.

Коэффициенты перехода свинца из почвы в естественное разнотравье были минимальными в начальные сроки ее стравливания и увеличивались с возрастом в середине в 1,7, в конце вегетационного периода в 2,7 раза, а меди и кадмия, наоборот, уменьшались соответственно в 2,0 и 2,2 раза.

Коэффициенты накопления свинца в костреце безостом с возрастом уменьшались в 3,0, меди в 1,2 раза, а кадмия увеличивались в 2,0 раза.

Широкая вариабельность коэффициентов накопления тяжелых металлов в зависимости от вида и возраста растений, по-видимому, объясняется биологическими особенностями растений разных видов и возрастными изменениями структурных тканей, увеличением содержания в них сухого вещества и сырой клетчатки.

Полученные параметры миграции солей тяжелых металлов из разных типов почв в различные кормовые культуры будут использованы для прогнозирования ожидаемого уровня загрязнения продуктов растениеводства и установления сроков заготовки относительно чистых кормов в зависимости от региональных особенностей почв и ландшафтов и проводимых на них агротехнических и агромелиоративных мероприятий.

На характер поступления тяжелых металлов в пищевые цепи крупного рогатого скота могут влиять способы содержания животных. Как известно, перевод коров в летний период с традиционного пастбищного содержания на стойловое, при котором производится предварительное скашивание зеленой массы и скармливание ее из кормушек, позволяет исключать почвенный источник поступления токсикантов в организм животных. Особенно это актуально при низком и скудном травостое в засушливые годы, а также осенью при повышенной нагрузке на пастбище, когда вместе с кормом в организм животных попадает значительное количество почвы (А.Н. Сироткин, Р.Г. Ильязов, 2000). Коэффициенты перехода тяжелых металлов определяли в цепи почва - молоко, рацион-молоко при переводе коров в летний период с пастбищного на стойловое содержание (таблица 3).



Таблица 3. Коэффициенты перехода солей тяжелых металлов в цепи почва-молоко при различных условиях содержания животных

Элемент	Способ содержания
	Пастбищное содержание	Стойлово-выгульное содержание
	0	10	20	30	Среднее M±m	0	10	20	30	Среднее M±m
Свинец	0,02	0,04	0,06	0,06	0,040± 0,010	0,02	0,03	0,02	0,03	0,025± 0,003
Кадмий	0,02	0,03	0,03	0,04	0,030± 0,000	0,02	0,02	0,02	0,03	0,020± 0,003*
Медь	0,02	0,02	0,05	0,02	0,030± 0,010	0,02	0,02	0,01	0,01	0,015± 0,003
Цинк	0,10	0,50	0,40	0,70	0,40±0,14	0,1	0,2	0,2	0,3	0,20±0,05

Параметры миграции свинца в цепи почва-молоко за период эксперимента колебались в среднем от 0,02 до 0,06 при пастбищном и от 0,02 до 0,03 при стойловом содержании коров.

То есть величина перехода металла при выпасе животных составляла от 2 до 6 %, а при содержании животных в стойлах от 2 до 3%. Параметры миграции цинка при пастбищном содержании составили 0,10…0,70 или 10…70 %, при стойловом 0,1…0,3 или 10…30 %. В среднем переходило свинца и цинка из рациона в молоко при стойловом содержании на 60 % меньше, чем при выпасе животных.

Аналогично изменялись коэффициенты перехода тяжелых металлов из рациона в молоко коров. Снижение их при переводе на стойловое содержание составило свинца 1,6, кадмия и цинка 2,1 раза.

Таким образом, полученные данные убедительно свидетельствуют о возможности регулирования поступления тяжелых металлов техногенного происхождения в организм продуктивных животных и получаемую от них продукцию (молоко) путем изменения условий содержания лактирующих коров, при которых животные получали бы пастбищную траву в скошенном виде. Этот прием можно рекомендовать как один из способов в системе мероприятий, разрабатываемых для получения экологически безопасной продукции животноводства.

Установленные нами параметры миграции химических токсикантов из почвы в различные кормовые культуры и молоко при разных способах содержания лактирующих коров будут являться основой для прогнозирования ожидаемого уровня загрязнения продукции и разработки новых технологий ведения животноводства, гарантирующих производство чистой продукции (молока). Сравнительное изучение параметров миграции тяжелых металлов из рациона в молоко коров показало на определенную связь между составом рационов и размерами перехода токсикантов в молоко (таблица 4).

Таблица 4. Параметры миграции тяжелых металлов из рациона в молоко коров в частном и общественном секторах

Хозяйство, сектор	Удой, кг	Содержание клетчатки, г в рационе	Коэффициенты перехода
			медь	цинк	свинец	кадмий
1	2	3	4	5	6	7
Нижнекамский район
СПК «Шингальчинский»
частный	10,0	3428,2	0,071	0,197	0,010	0,0010
общественный	12,0	3573,8	0,017	0,178	0,009	0,0009
СПК «Нижнекамский»
частный	10,0	3428,2	0,042	0,268	0,005	0,002
1	2	3	4	5	6	7
общественный	12,0	3810,0	0,008	0,240	0,004	0,0006
СПК «Каенлы»
частный	10,0	2960,2	0,051	0,233	0,003	0,0005
общественный	13,0	3990,8	0,036	0,112	0,006	0,0003
Заинский район:
частный	9,0	2804	0,080	0,228	0,004	0,0008
общественный	11,0	4377	0,063	0,247	0,003	0,0012
Альметьевский район
ОАО «имени Токарликово»
частный	11,0	3192,5	0,149	0,388	0,019	0,0006
общественный	13,0	3550,3	0,124	0,180	0,009	0,0006
СПК «Урcала»
частный	10,75	4030,9	0,255	0,367	0,013	0,001
общественный	9,0	4343,45	0,245	0,260	0,009	0,001

В частности, величина перехода меди в 1 кг молока варьировала у коров в частном секторе от 0,042 до 0,282, то есть из рациона в молоко переходило металла от 4,2 до 28,2 %. В общественном секторе параметры миграции металла колебались от 0,007 до 0,245 или переход токсиканта из рациона в молоко составлял 0,8...24,5 %, что в среднем на 27,6 % меньше по сравнению с частным сектором.

Существенная разница в характере миграции металлов в трофической цепи коров общественного и частного секторов наблюдалась также у свинца и цинка до 2,1, кадмия до 3,3 раза. Коэффициенты перехода металлов из рациона в молоко коров общественного стада были меньше показателей частных коров свинца в среднем на 57,1, кадмия на 75,8 %.

Разница в параметрах миграции тяжелых металлов из рациона в молоко коров в общественном и частном секторах, по-видимому, обусловлена разным составом рационов, в которых при дополнительном скармливании зеленой массы животным в общественном секторе содержание сухого вещества и клетчатки увеличивается.

Более убедительные данные по влиянию содержания сырой клетчатки в рационах на величину перехода тяжелых металлов из рациона в молоко коров были получены в зимний период (таблица 5).

Таблица 5. Параметры миграции тяжелых металлов из рациона в молоко в зависимости от содержания сырой клетчатки в кормах, % (n=5)

Состав рациона	Количество, кг	Содержание сырой клетчатки, г	Коэффициент перехода
			свинец	кадмий	медь	цинк
Cено	5,0	1250	0,22± 0,06	0,17± 0,03	0,23± 0,02	1,5± 0,19
Солома	8,0	3040
Сенаж из однолетних трав	15,0	1785
Зернофураж	4,0	244
Итого		6319
Cено	5,0	1250	0,48 ±0,07*	1,0 ±0,06	0,16 ±0,02	1,6 ±0,16
Солома	3,0	1200
Сенаж суданковый	15,0	1555
Зернофураж	3,0	183
Итого		3788
Солома	2,0	500	2,64 ±0,44*	0,13 ±0,03	6,58 ±1,46*	23,2 ±6,88*
Силос	6,0	760
Кормосмесь (жом, патока, сенаж)	25,0	1566
Зернофураж	3,0	177
Итого		3003

Как видно из таблицы, с увеличением содержания сырой клетчатки в 2,1 раза коэффициенты перехода токсикантов из рациона в молоко снижаются: свинца в 12, меди в 28,6, цинка в 15,4 раза.

Таким образом, учитывая полученные нами данные по изменению параметров миграции токсикантов в цепи рацион - молоко в зависимости от состава рационов и потребления животными клетчатки, можно утверждать, что с увеличением содержания сырой клетчатки в рационах животных в пределах физиологических норм ее потребления, можно существенно снизить переход токсикантов в продукцию животноводства (молоко).

Разработка контрмер по снижению техногенного загрязнения продукции животноводства в условиях нефтегазового техногенеза

Содержание и кормление молочного скота в условиях техногенного загрязнения агросферы

В условиях техногенного загрязнения агросферы выбор технологий в животноводстве должен гарантировать производство безопасной конечной животноводческой продукции для получения полноценных продуктов питания. И в то же время, они должны быть адаптированы к местным природно-климатическим условиям, сложившейся технологии ведения животноводства и кормопроизводства и быть удобными для обслуживания животных. Первоочередная задача в условиях техногенеза - это агроэкологическая оценка кормовой базы и учет закономерностей распределения токсических веществ в почве, кормах и продукции.

В летний период обеспечение скота дешевым пастбищным кормом должно производится в зависимости от запасов кормовой массы, вида и возраста животных, а также данных о загрязнении пастбищ токсикантами и характере их миграции из почвы в траву. Наименее загрязненные участки должны отводиться для выпаса молочных коров и не...