Введение к работе
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.
