Влияние содержания тяжелых металлов в кормах на плодовитость кобыл русской рысистой породы в техногенно загрязненных условиях

Актуальность работы. Основной стратегической линией идеологии и системы мероприятий Концепции по достижению цели и решению задач развития коневодства России, разработанной Российской академией сельскохозяйственных наук Всероссийского научно-исследовательского института коневодства и одобренной Ученым Советом ВНИИК (26 октября 2001 г., протокол № 7) является прекращение необоснованного сброса конского поголовья и, затем, обеспечение расширенного воспроизводства лошадей всех видов народно-хозяйственного использования.

В условиях перехода всех отраслей на рыночные отношения, развития процессов приватизации и многоукладное&tradeв сельскохозяйственном производстве и в соответствии с Программой развития коневодства, увеличение в хозяйствах всех форм собственности численности лошадей до объективной потребности является одной из основных задач [156].

Однако не только объективные общегосударственные экономические показатели вызвали сброс поголовья племенных лошадей в коннозаводстве. Мощные техногенные нагрузки поллютантов приводят к изменению природного состава почв, водоемов и растительности, что в свою очередь негативно сказывается на репродуктивных функциях животных.

A.C. Кашин, A.B. Оспищев, М. С. Москвитина (2008) указывают на сложность феномена репродукции, делающего его весьма уязвимым для эко-токсикантов. Поллютанты могут оказывать неблагоприятное воздействие на любом этапе реализации репродуктивных функций, начиная с созревания половых клеток до оплодотворения, в периоде развития зародыша и плода — после оплодотворения, заканчивая эмбриогенезом и плодным периодом развития [90].

Действие отрицательных факторов внешней среды вызывает в организме животных стресс-реакции, оказывающие неблагоприятные воздействия на воспроизводительные функции, проявляющиеся в снижении оплодотворяемости и продолжительности племенного использования маток, уменьшении жизнеспособности приплода [144, 145, 9, 159, 210, 215, 232].

Вопросы повышения плодовитости являются одними из приоритетных, так как наблюдается тенденция к снижению данных показателей. Деловой выход жеребят в рысистых породах приближается к критически малому -4550% на 100 кобыл, что резко сокращает возможность при малом количестве маточного поголовья (1200 маток по стране) вести интенсивный отбор и поднять экономическую эффективность развития рысистого коневодства [3, 4, 86, 126, 190, 204, 205, 206, 207, 208, 209].

Большое влияние на плодовитость оказывают паратипические факторы, наиважнейшими из которых, являются уровень и качество кормления [68, 201,213,230].

Наряду с полноценностью кормления, корма не должны представлять опасность для здоровья животных [202].

При превышении допустимых концентраций, т. е. когда необходимые микроколичества отдельных элементов содержатся в макроколичествах, превращаясь в канцерогены, происходит нарушение многих процессов в организме животных. Особое внимание следует уделять кормлению маточного поголовья, так как избыточное поступление экотоксикантов в организм маток, приводит к наиболее ярко выраженным патологическим изменениям, при которых невозможно нормальное функционирование органов и тканей.

Учитывая это, особую актуальность приобретает поиск различных способов детоксикации компонентов рациона и предотвращения отрицательного влияния токсичных элементов на продуктивность и организм животного в целом. Многочисленными исследованиями неоднократно подтверждена эффективность использования сорбентов различного происхождения.

В последнее время в связи с признанной нетоксичностью, не оказывающие мутагенного эффекта, в практике животноводства стали широко использоваться цеолиты. Высокая ионообменная емкость цеолитов — один из главных параметров, характеризующих их сорбционные и технологические свойства.

К сожалению, по настоящее время в нашей стране отсутствуют научные обобщенные данные по использованию сорбентов в животноводстве. Разрозненные фрагменты исследований, содержащие полученные результаты, полной картины о применении сорбентов не дают. Исходя из этого, назрела необходимость полного научного мониторинга и анализа устранения при помощи сорбентов негативного влияния загрязненных тяжелыми металлами кормов на плодовитость лошадей в целом.

В связи с тем, что количество биологически активных химических элементов в организмах животных в основном зависит от их географического ареала и особенностей потребляемых кормов, особый интерес вызывают вопросы поступления, перераспределения и аккумуляции в организме племенных кобыл различных металлов, в том числе и токсичных.

При этом самым актуальным является изучение содержание тяжелых металлов в объектах окружающей среды (в воде, почве, кормах) и в организме кобыл, прежде всего из-за их исключительных свойств накапливаться в организме и вызывать, даже в относительно малых дозах, нарушение иммунитета, неспецифических факторов защиты, а также функциональные нарушения и болезни [56].

На условно удовлетворительной в экологическом отношении агропро-изводственной территории Орловской области актуальным является изучение воспроизводительных способностей племенных лошадей русской рыси-ситой породы, так как в настоящее время уделяется большое внимание проблеме физиолого-биохимических механизмов адаптационного процесса животных, подвергающихся постоянной техногенной нагрузке.

Выявление общих закономерностей влияния загрязнения территорий экотоксикантами на воспроизводительные качества лошадей также актуально для разработки проблемы экологической защиты животных.

Однако при этом необходима детализация таких исследований с точки зрения регионального аспекта. Это позволит интенсифицировать развитие отрасли конкретно с учетом местных особенностей.

Цель и задачи исследований. Цель исследований — оценить степень техногенного загрязнения кормов, используемых в рационах лошадей, тяжелыми металлами и их влияние на плодовитость кобыл русской рысистой породы. Экспериментально обосновать эффективность применения цеолита, как сорбента, для устранения токсичного влияния, повышенного содержания тяжелых металлов, I и II класса опасности, в используемых кормах.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Провести мониторинг содержания подвижных форм тяжелых металлов (Си, Хп, РЬ, Со, Сё, №) в почвах сельхозугодий, источнике водоснабжения (Си, Zn, РЬ, Сё), кормах, используемых для кормления маточного поголовья кобыл русской рысистой породы в хозяйстве, выбранном в качестве экспериментальной базы для выполнения данной работы.

2. Определить питательную ценность и минеральный состав кормов, коэффициенты накопления тяжелых металлов, коэффициенты биологического поглощения ТМ из почвы в растительные корма и коэффициенты перехода тяжелых металлов (Си, Ъп., РЬ, Сё) из рационов в организм кобыл.

3. Изучить и сопоставить содержание некоторых биохимических показателей, кальция, фосфора, железа и тяжелых металлов (Си, Хп, РЬ, Сё) в сыворотке крови, моче, кале и конском волосе кобыл до и после устранения негативного влияния загрязненных тяжелыми металлами кормов посредством применения сорбента, в дозе 0,5 г на кг живой массы животного.

4. Произвести расчет и анализ баланса тяжелых металлов в организме кобыл, изучить корреляционную связь транслокации ТМ из кормов в кровь, мочу, кал и % аккумуляции их в конском волосе.

5. Провести мониторинг показателей и параметров плодовитости кобыл русской рысистой породы.

6. Рассчитать экономическую эффективность повышения делового выхода жеребят в результате включения в рацион кобыл русской рысистой породы цеолитсодержащего сорбента в качестве средства детоксикации тяжелых металлов.

Научная новизна работы. В работе впервые комплексно изучено содержание тяжелых металлов (Си, Ъп, РЬ, Сё) в кормах, биологических жидкостях, в конском волосе, кале до и после детоксикации кормов посредством применения цеолитсодержащего сорбента. Установлено, что закономерности миграции металлов в трофической цепи кобыл русской рысистой породы имеют свои особенности и ограничиваются строго определенными коэффициентами. Впервые проведен мониторинг зажеребляемости, параметров и показателей плодовитости кобыл русской рысистой породы на фоне повышенного содержания ионов кадмия в растительных кормах и разных уровнях концентрации тяжелых металлов (Си, Ъп, РЬ).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Повышенная степень токсичного загрязнения организма кобыл русской рысистой породы тяжелыми металлами (Си, Хп, РЬ, Сё) на фоне умеренного суммарного загрязнения почв и значительно превышающим значение ПДК загрязнением кормов ионами кадмия.

2. Высокий уровень миграции ионов кадмия по трофической цепи почва-растительные корма-животные.

3. Возможность детоксикации организма кобыл от тяжелых металлов и повышения их плодовитости за счет использования в рационах каркасных сорбентов цеолитовой группы.

4. Высокие региональные коэффициенты накопления, коэффициенты биологического поглощения и перехода тяжелых металлов (Си, Ъп, РЬ, Сё) из рационов в организм кобыл и процент аккумуляции в конском волосе.

5. Экономическая оценка эффективности повышения делового выхода жеребят русской рысистой породы в результате детоксикации каркасными сорбентами-цеолитами кормов, загрязненных тяжелыми металлами.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют расширить научную базу в области коневодства, а именно представлений об особенностях повышения плодовитости маточного поголовья кобыл русской рысистой породы при устранении сорбентами негативного влияния кормов, загрязненных тяжелыми металлами. На основе результатов исследований определена целесообразность применения в рационах каркасных сорбентов цеолитовой группы. Установленные корреляционные зависимости и коэффициенты позволяют прогнозировать количество ТМ в кормах, а, следовательно, регулировать доступность их животным. Разработанные элементы научной базы формируют основу дифференцированной системы зоотехнических мероприятий АПК. Полученные эмпирические данные можно использовать при разработке выходных практических нормативных документов по использованию и реабилитации сельскохозяйственных угодий с повышенным загрязнением тяжелыми металлами для создания полевого кормопроизводства и соответствующей кормовой базы. Материалы диссертационной работы могут быть использованы в педагогической практике по кормлению сельскохозяйственных животных и других дисциплин зооинженерного профиля.

Апробация работы. Полученные результаты научных исследований докладывались в рамках круглого стола «Влияние качества кормов и кормовых добавок на продуктивность, воспроизводство и здоровье животных» (Курск, 2010), Юбилейной Международной научно-практической конференции «Наука и инновации в сельском хозяйстве» (Курск, 2011), Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Агропромышленный комплекс: контуры будущего» (Курск, 2011) в рамках круглого стола «Модернизация производства и переработки продукции животноводства», Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» (Курск, 2012).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 статей в изданиях, определенных ВАК Минобразования и науки.

Структура и объем работы. Работа изложена на 142 страницах основного текста, состоит из 4 глав, содержит 2 рисунка, 32 таблицы и приложения, список литературы включает 233 источника, в том числе 23 зарубежных наименований.

ВЫВОДЫ.

1. В результате развития техногенеза региона Орловского района Орловской области при условии умеренного суммарного загрязнения почв (коэффициент аномальности 2,76) наблюдается значительное загрязнение источников водоснабжения (76,67% от значения ПДК), растительных кормов ионами кадмия в 7,6−13,3 раза выше значения ПДК, зерна овса ионами никеля на 81% от ПДК и 50% от ПДК ионами свинца.

2. В почвах Орловского района Орловской области установлен высокий уровень миграции ионов кадмия, о чем свидетельствует значение Кларка концентрации (Кк) — 23,2 при рН=5,08.

3. Высокие уровни накопления ионов ТМ в растительных кормах дают основание произвести оценку техногенного загрязнения исследуемой территории в диапазоне «удовлетворительно» (по содержанию ионов РЬ) -«риск» (по содержанию ионов Си, Ъъ, Со) — «экологическое бедствие» (по содержанию ионов Сё).

4. Установлены региональные коэффициенты накопления ионов меди, свинца, цинка, кадмия, марганца, кобальта, никеля в растительных кормах для сена 16,9, 3,7, 39,5, 6,9, 3,4, 11,2 и 1,83- зерна овса 18,75- 0,39- 36,91- 1,2- 3,4- 0,44 и 1,37 соответственно.

5. Выявлено, что сено и зерно овса накапливают ионы цинка в больших количествах по сравнению с другими элементами, в связи с чем, накопление ТМ растительными кормами можно расположить в следующие накопительные ряды: сено вико-овсяное: Zn>Cu>Cd>Pb>Mn>Co>Ni сено злаковое (пастбище, воздушно-сухая масса): Хп>Си>Со>С (1>РЬ>Мп>№ сено злаковое естественное: Хп>Си>Со>Сс1>РЬ>Мп>№ сено злаково-люцерновое посевное: Zn>Cu>Co>Cd>Pb>Mn>Ni зерно овса: Хп>Си>Мп>№>СРЬ.

6. Установлены региональные коэффициенты биологического поглощения тяжелых металлов растительными кормами 0,29- 1,60- 0,97- 129,1- 0,03- 0,10;

0,13 для ионов меди, свинца, цинка, кадмия, марганца, кобальта, никеля соответственно.

7. Выявлены достоверные прямые корреляционные зависимости содержания тяжелых металлов в растительных кормах от их содержания в почее для ионов никеля и меди (г=0,95 при р<0,001) — никеля и свинца (г=0,9 при р<0,001) — кобальта и цинка (г=0,77 при р<0,02) — никеля и кадмия (г=0,85 при р<0,01) — никеля и кобальта (г=0,85 при р<0,01), которые характеризуют механизмы комбинированного токсикодинамического взаимодействия ТМ.

8. Кормовая добавка цеолитсодержащего сорбента количеством 0,5 г в расчете на 1 кг живой массы в качестве средства детоксикации компонентов рациона кобыл русской рысистой породы способствовала:

— уменьшению в сыворотке крови содержания меди на 11,5%, цинка на 32,26% (р<0,001- р <0,01) (токсические элементы I класса опасности не обнаружены);

— увеличению в образцах мочи концентрации меди (р<0,001) почти в 22 раза, что свидетельствует о высокой эффективности выведения ее из организма кобыл. Концентрация цинка в моче достоверно (р<0,01) повысились в 2 раза с 0,44 до 0,88мг/л или на 100%, присутствие ионов свинца и кадмия не выявлено;

— в образцах конского кала уменьшению концентрации меди, цинка, свинца и кадмия достоверно на 13,2- 14,4- 56,5- 13,5% соответственно;

— в образцах конского волоса снижению концентрации меди, цинка, свинца и кадмия на 21,6- 32,0- 22,3- 14,4% соответственно.

— росту показателей зажеребляемости и делового выхода жеребят до 80% (из 20 кобыл намеченных в случную кампанию 2011 года зажеребели 16 голов), сокращению межродового периода (на 49 дней), сервис-периода (на 24 дня) и периода от выжеребки до первого покрытия (на 9 дней).

9. Корреляционный анализ выявил следующие взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов:

— в кормах и конском кале высокую отрицательную зависимость между содержанием меди и кадмия (г=-0,89 при р<0,001), свинца и кадмия (г=-0,9 при р<0,001), кобальта и кадмия (г=-0,76 при р <0,05), кобальта и цинка (г=-0,94 при р<0,001);

— в кормах и моче высокую степень корреляции между содержанием ионов меди и кадмия (г=0,9 при р<0,001), свинца и кадмия (г=0,86 при р<0,001), кобальта и кадмия, (г=0,77 при р<0,02), никеля и кадмия (г=0,91 при р<0,001), кобальта и цинка (г=0,87 при р<0,001), никеля и цинка (г=0,99 при р<0,001) и высокую отрицательную достоверную корреляцию между содержанием ионов цинка и меди (г=-0,8 при р<0,001), свинца и меди (г=-0,98 при р<0,001), кобальта и меди (г=-0,96 при р<0,001), никеля и меди (г=-0,96 при р<0,001);

— между содержанием цинка в кормах и кадмия в крови лошадей высокую достоверную коррелятивную зависимость (г=0,76 при р<0,01) — высокую отрицательную достоверную корреляцию между содержанием ионов свинца и меди (г=-0,88 при р<0,01), кобальта и меди (г=-0,86 при р<0,01);

— в кормах и волосе высокую достоверную корреляционную зависимость между содержанием ионов свинца и меди (г=0,95 при р<0,001), кобальта и меди (г=0,95 при р<0,001), никеля и меди (г=0,8 при р<0,02).

Ю.Коэффициенты перехода тяжелых металлов позволяют прогнозировать поступление токсикоэлементов в организм животного, а полученные данные наглядно демонстрируют возможность регулирования поступления тяжелых металлов в организм животных путем включения в рацион сорбентов цеолитовой группы, позволяют разрабатывать комплекс мероприятий по снижению поступления токсичных элементов в организм животного путем корректировки рациона или применения сорбентов.

11. Сравнительной оценкой коэффициентов перехода (КП) установлено: миграционные количества ионов кадмия значительно снижаются при переходе тяжелых металлов из рациона в организм лошадей после применения цеолитсодержащего сорбента, в случае перехода в кровь и мочу на 100%, а — в кал животных на 13,5%. Коэффициент перехода ионов меди из рациона в мочу увеличивается, т.о. активность выведения ионов меди повышается в 21,43 раза. Установлена аналогичная закономерность миграции с ионами цинка, так, в мочу переход составил — 96,3%, а в кровь и выведение с калом — 67,8% и 16,7% соответственно. Интенсивность поступления тяжелых металлов в конский волос, характеризуется высокими значениями КП для меди — 53,8% (до применения сорбента). После применения сорбента миграционные количества ионов кадмия, меди, цинка, свинца снижаются на 14,4%, 21,9%, 67,9%, 26,8% соответственно.

12.Экономическая эффективность применения цеолитсодержащего сорбента в качестве средства детоксикации компонентов рациона кобыл русской рысистой породы с целью устранения негативного влияния кормов загрязненных тяжелыми металлами на организм животных способствовала увеличению прибыли в расчете на 1 голову на 6,88 тыс. руб. в связи с увеличением делового выхода жеребят до 80%, что обеспечило повышение рентабельности коневодства в хозяйстве на 8,3%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

С целью повышения экономической эффективности и рентабельности племенного коневодства, осуществляющего свою деятельность в районах с различной техногенной нагрузкой, рекомендуем:

— маточному поголовью кобыл русской рысистой породы, содержащимся на территории Орловской области с превышением ПДК тяжелых металлов в кормах перед случной кампанией ежедневно в течение месяца скармливать сорбенты типа «Цамакс» улучшающие качество кормов и способствующие повышению делового выхода жеребят на 34%;

— сохранять качество кормов для маточного поголовья кобыл русской рысистой породы в пределах норм ПДК для соответствующих кормовых средств;

— обеспечить систематический мониторинг содержания токсикантов в кормах, кормовых добавках и воде с последующим учетом полученных данных при составлении рациона.

Результаты исследований рекомендуем использовать при разработке выходных практических нормативных документов по использованию и реабилитации сельскохозяйственных угодий с повышенным загрязнением тяжелыми металлами для создания полевого кормопроизводства и соответствующей кормовой базы.

Теоретические и практические аспекты диссертации могут быть использованы в учебном процессе профильных вузов и факультетов.

Глава 4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Действие поллютантов вызывает в организме животных стресс-реакции, оказывающие негативное воздействие на любом этапе реализации репродуктивных функций, начиная с созревания половых клеток заканчивая эмбриогенезом и плодным периодом развития, и проявляющееся в снижении оплодотворяемости, продолжительности племенного использования маток, уменьшении жизнеспособности приплода (Нечаев И.Н., 1986; Алексеев М. Ю., Леонова М. А., 1987; Пэрн Э. М., 1989; Захаров A.C., 2009; Самохин В. Т., 2003; Busch W., Schuster D., 1986; D.L. Thompson, 1977) [144, 9, 191, 159, 65, 166, 215, 232]. Поступление поллютантов в организм маток происходит в результате потребления загрязнения кормов и питьевой воды.

Исследованию подверглись:

1. содержание подвижных форм тяжелых металлов (Си, Zn, Pb, Со, Cd, Ni) в почвах сельхозугодий, в источнике водоснабжения (Си, Zn, Pb, Cd), кормах, используемых для кормления маточного поголовья кобыл русской рысистой породы;

2. химический состав кормов, коэффициенты накопления тяжелых металлов, коэффициенты биологического поглощения тяжелых металлов из почвы в растительные корма и коэффициенты перехода тяжелых металлов (Си, Zn, Pb, Cd) из рационов в организм кобыл;

3. некоторые биохимические показатели, содержание макроэлементов (Ca, Р), железа и уровень содержания тяжелых металлов (Си, Zn, Pb, Cd) в сыворотке крови и моче кобыл до и после устранения негативного влияния загрязненных тяжелыми металлами кормов посредством применения сорбента;

4. баланс тяжелых металлов в организме кобыл, изучить корреляционную связь транслокации ТМ из кормов в кровь, мочу, кал и % аккумуляции их в конском волосе;

5. содержание тяжелых металлов в конском кале и конском волосе до и поеле устранения негативного влияния загрязненных ТМ кормов посредством применения сорбента- 6. показатели и параметры плодовитости кобыл русской рысистой породы;

В диссертационной работе рассчитали экономическую эффективность повышения делового выхода жеребят в результате устранения негативного влияния кормов, загрязненных тяжелыми металлами.

В целях корректной оценки техногенной эмиссии тяжелых металлов в черноземы Орловской области и при определении токсикологических характеристик почв по отношению к растительным кормам, имеют большее значение концентрации подвижных форм ионов тяжелых металлов [202, 200, 193].

Уровни содержания соединений меди, цинка и свинца [178, 195, 197, 200] в изучаемых почвах исследуемого хозяйства классифицируются как очень низкие. Следует отметить низкое содержание в черноземах соединений кадмия, марганца, кобальта и среднее для соединений никеля [130, 158].

По величинам количественного определения концентраций подвижных форм ионов тяжелых металлов в черноземах Орловской области рассчитано процентное отношение к ПДК [112, 113]. Установленные диапазоны значений не достигают 100%, следовательно, содержание всех изучаемых ТМ значительно меньше величин ПДК. Следует отметить, что наименьший процент ПДК соответствует значениям содержания соединений цинка и кобальта в почвах, а наибольший — соединений никеля и свинца — 18,75 и 9,27% соответственно [82, 108].

Биоаккумуляция кадмия и его подвижность в почве в основном определяется величиной рН [65]. По результатам испытаний образцов почв эмпирически определено значение рН=5,08, т.о. почвы хозяйства являются слабокислыми, что способствует активной миграции кадмия в почвенные растворы и далее в звено почва-растение.

Т.о. можно сделать вывод, что в результате развития техногенеза региона Орловского района Орловской области при условии умеренного суммарного загрязнения почв значением (коэффициент аномальности 2,76) наблюдается значительное загрязнение источников водоснабжения (76,67% от значения ПДК), растительных кормов ионами кадмия в 7,6−13,3 раза выше значения ПДК, зерна овса ионами никеля на 81% от ПДК и 50% от ПДК ионами свинца.

Оценку уровня загрязнения почвы на территории хозяйства проводили по результатам расчета коэффициента концентрации элемента (аномальности) (Кк), который служит мерой интенсивности загрязнения при сопоставлении расчетных данных со шкалой интенсивности загрязнения тяжелыми металлами гумусового горизонта почвы [43, 47, 49]. Согласно Ориентировочной шкале опасности загрязнения почв по коэффициенту аномальности (Утв. Минприроды РФ 18.11.93 г. и Роскомземом 10.11.93 г.) значение суммарного загрязнения почв 2,76 характеризуется как умеренное.

Оценка степени аккумуляции ТМ в черноземах Орловской области проведена на основе расчетов кларков концентраций меди, свинца, цинка, кадмия, марганца, кобальта и никеля в почвах [24].

Диапазоны полученных значений для меди, свинца, цинка, марганца, кобальта и никеля не превышают 1,0, что свидетельствует об отсутствии аккумуляции этих ТМ относительно среднего содержания в литосфере.

Интересно отметить специфику геохимического поведения соединений кадмия, для которых Кк значительно превышает значение единицы, и составляет усредненную величину — 23,2. Проявившиеся закономерности распределения соединений кадмия можно объяснить не только естественной миграцией данного ТМ, но и активным извлечением его соединений из состава руд при промышленном производстве. Следовательно, в почвах Орловского района Орловской области установлен высокий уровень миграции ионов кадмия, о чем свидетельствует значение Кларка концентрации (Кк) — 23,2 при рН=5,08.

Повышенное содержание ионов кадмия обнаружено во всех образцах сена. Так содержание кадмия, в злаковом сене естественном (пастбище, воздушно-сухая масса) превышает ПДК в 8 раз, в сене злаково-люцерновом (посевное) в 12 раз, в злаковом сене естественном в 13,3 раза, в сене вико-овсяном — в 7,6 раза. Уровень содержания кобальта во всех образцах сена превышает ПДК на 22,5%.

Концентрация токсических элементов в зерне овса [10, 15] хотя и не превышает ПДК: содержание меди 1,5 мг/кг (15% ПДК), свинца 0,1 мг/кг (50% ПДК), цинка 20,3 мг/кг (40,6% ПДК), кадмия 0,06 мг/кг (61% ПДК), никеля 0,81 мг/кг (81%) ПДК), но все же, является достаточно высоким.

На основании скорректированных биогеохимических критериев, была произведена оценка техногенного загрязнения территории опытного хозяйства. Содержание в исследуемых растительных кормах ионов меди, цинка и кобальта характеризует степень оценки экологического состояния как «риск». По содержанию ионов свинца, не превышающим ПДК (в 3,1 раза менее ПДК), экологическое состояние территории хозяйства оценивается как «удовлетворительное», однако превышение концентрации кадмия относительно ПДК в 10 раз, соответствует состоянию «экологического бедствия» (Ермаков В.В., 2008) [56].

При проведении анализа проб воды, взятых из поилок в 2-х конюшнях и леваде опытного хозяйства, установлено превышение ПДК содержания кадмия в образце, взятом в маточной конюшне в 1,4 раза. Средний % ПДК ионов кадмия в воде составляет 16,61%. Содержание тяжелых металлов (меди, свинца и цинка) соответствует пределам значений ПДК.

С целью определения характера миграции тяжелых металлов в трофической цепи определяли коэффициенты накопления тяжелых металлов в звене: почва-растительные корма, которые составили для ионов меди, свинца, цинка, кадмия, марганца, кобальта, никеля в растительных кормах для сена 16,9, 3,7, 39,5, 6,9, 3,4, 11,2 и 1,83- зерна овса 18,75- 0,39- 36,91- 1,2- 3,4- 0,44 и 1,37 соответственно.

Результаты расчета коэффициента накопления ТМ растительными кормами показали, что сено накапливает цинк в больших количествах по сравнению с другими элементами. Одни и те же ТМ оказывают неодинаковое действие на кормовые культуры, произрастающие на разных участках хозяйства. Таким образом, накопление ТМ растительными кормами [5, 10, 15, 17, 22, 24, 37, 46 и др.] на разных участках исследуемого хозяйства можно расположить в следующие накопительные ряды: Сено вико-овсяное: Zn>Cu>Cd>Pb>Mn>Co>Ni.

Сено злаковое (пастбище, воздушно-сухая масса): Zn>Cu>Co>Cd>Pb>Mn>Ni Сено злаковое естественное: Zn>Cu>Co>Cd>Pb>Mn>Ni Сено злаково-люцерновое посевное: Zn>Cu>Co>Cd>Pb>Mn>Ni Зерно овса: Zn>Cu>Mn>Ni>Cd>Co>Pb.

В качестве критерия оценки степени аккумуляции ТМ в кормовых культурах применен КБП. Полученные значения коэффициентов свидетельствуют об активном накоплении в растениях соединений свинца и кадмия, что можно объяснить физиологическими особенностями их обмена веществ, поступлением ТМ из почв и воздушным путем с пылевыми частицами. К биологической аккумуляции ТМ в кормовых травах приводит повышенное содержание данных элементов в литосфере и почвах, нарушение естественных путей геохимической миграции в результате хозяйственной деятельности человека в связи с интенсивным развитием промышленности, а также за счет вертикальной миграции ТМ в черноземный горизонт и концентрационной функции почв (Cd) (Шакиров Ю.С., 2012) [49].

В ходе исследований была установлена высокая достоверная положительная коррелятивная зависимость между содержанием тяжелых металлов в растительных кормах и содержанием их в почве для никеля и меди (г=0,95 при р<0,001) — никеля и свинца (г=0,9 при р<0,001) — кобальта и цинка (г=0,77 при р<0,02) — никеля и кадмия (г=0,85 при р<0,01) — никеля и кобальта (г=0,85 при р<0,01), что достоверно характеризует их механизмы комбинированного токсикодинамического взаимодействия и способствует прогнозу поступления ТМ в растительные корма.

Высокая отрицательная достоверная корреляция отмечена между содержанием цинка в почве и свинца в кормах (г=-0,7 при р<0,05).Степень загрязнения пищевой цепи почва — растительные корма находится в прямой, но слабой корреляционной зависимости от содержания свинца, цинка, кадмия, кобальта, никеля (г = 0,2−0,5 при р<0,05) в почве. Это связано с тем, что тяжелые металлы, во-первых, аккумулируются в почве преимущественно в форме нерастворимых соединений, во-вторых, почва и растения обладают буферными механизмами. Этот факт указывает на то, что при установлении ПДК необходимо использовать не валовое количество тяжелых металлов, а содержание их подвижных форм, учитывая типы почв.

Рационы подопытных холостых кобыл составлены в соответствии с детализированными нормами кормления лошадей из кормов собственного производства (Калашников В.В., Драганов И. Ф., Мемедейкин В. Г., 2011).

Корма в ООО «Троицкое» Орловского района Орловской области для отрасли коневодство заготавливаются как основные, так и концентрированные.

В результате исследований были проанализированы летний и зимний рационы кормления кобыл. При анализе питательности кормов отмечено повышенное содержание в сене злаковом энергетических кормовых единиц на 4,05%, обменной энергии на 9,46%, сухого вещества на 6,1%, переваримого протеина на 7,73% по сравнению с теоретическими значениями, при пониженном содержании клетчатки на 4,73%. В сене злаково-люцерновом по сравнению с теоретическими показателями содержится больше обменной энергии на 5,13%, сухого вещества на 6,08%. Содержание переваримого протеина и сырой клетчатки ниже теоретических показателей соответственно на 7,2% и 10,36%. Содержание золы составляет в сене злаково-люцерновом 6,83%, в злаковом 6,88%. Обращает на себя внимание минеральный состав грубых кормов. В сене злаково-люцерновом содержание кальция, фосфора, кобальта, йода значительно превышает теоретические показатели соответственно на 33,71- 75,0- 368,75- 12,2%. Уровень содержания меди и марганца ниже теоретических показателей на 37,5 и 49,64% соответственно [88, 93].

На основании проведенных исследований минерального состава сена злакового содержание кальция, фосфора, йода также выше теоретических показателей на 49,6- 66,87- 36,67%, а кобальта в 20 раз, при пониженном содержании меди на 2,94% и марганца 50,31%.

Энергетическая питательность зерна овса незначительно превышает теоретические показатели [99]. Содержание сухого вещества, сырой клетчатки выше теоретических показателей соответственно на 6,35 и 3,81%. Корма, используемые в кормлении маточного поголовья исследуемых кобыл, являются вполне полноценными источниками энергии, протеина и большинства минеральных веществ.

Для балансирования протеиновой питательности в рацион вводили глютен кукурузный сухой в количестве 300 г. Кормовая добавка глютен прошла аналитические исследования на содержание тяжелых металлов, в связи с чем, выявлено содержание в ней элементов I класса опасности свинца и кадмия в количестве 0,72% ПДК и 63,6% ПДК соответственно, что также учитывалось при проведении дальнейших исследований и вычислений параметров миграции.

Результатами биохимических исследований сыворотки крови у исследуемых животных не установлено превышение физиологической нормы содержания общего белка в крови, что говорит об оптимальном поступлении белка с кормами. Содержание кальция, фосфора меди и цинка также находилось в пределах оптимального физиологического уровня [114, 118, 119].

Исследования сыворотки крови на содержания токсических элементов 1 класса опасности выявили следовые количества свинца в образцах крови всех исследуемых животных. Это объясняется тем, что свинец, также как и кадмий на 98% оседает в эритроцитах крови. Кадмий присутствовал в образцах крови исследуемых маток, в концентрации 0,03 мг/л, что соответствует уровню ПДК содержания кадмия в крови (Кондрахин И. П., 1985). У 100% исследуемых животных отмечен недостаток щелочей относительно нормы (50−65 об% СО2), что на 20,2% ниже минимального значения [96].

После курса скармливания кобылам цеолитсодержащего сорбента «Цамакс» была повторно взята кровь и проведены лабораторные исследования. Применение сорбента «Цамакс» незначительно повлияло на содержание общего белка в сыворотке крови. Данный показатель достоверно повысился на 0,27 мг% или на 4% (р<0,001), не выходя за пределы физиологической нормы. Показатель резервной щелочности достоверно (р<0,001) увеличился с 39,9 (наличие ацидоза за счет нарушения межуточного обмена в тканях, связанного с интоксикацией ТМ) до 63,88 мг% или на 60,1% и соответствовал нормативным показателям, следовательно, применение сорбента способствовало доведению данного показателя до физиологической нормы. Среднее содержание кальция в сыворотке крови исследуемых животных достоверно повысилось на 0,81 мг% или на 6,7% (р<0,05), что можно объяснить повышением усвояемости из корма.

Было отмечено снижение содержания фосфора на 0,44 мг% или на 10,3% (р<0,001). Недостаток фосфора в крови подопытных кобыл является следствием протекания жеребости — периода напряженных обменных процессов, сопровождающихся выведением из организма минеральных веществ Содержание железа в сыворотке крови подопытных кобыл после применения сорбента «Цамакс» в концентрации 19,7 мкмоль/л соответствовало физиологической норме [122, 127, 135, 140, 170, 183].

Концентрация меди и цинка достоверно (р<0,001- р <0,01) снизилась на 4,56 мкмоль/л или на 11,5%, на 16 мкмоль/л или на 32,26% соответственно, и стало ниже минимального нормативного показателя на 15%. Токсические элементы I класса опасности не обнаружены. Основываясь на результатах исследования крови можно предположить, что цинк и кадмий наиболее эффективно выводятся, а наименее — медь.

Следовательно, кормовая добавка цеолитсодержащего сорбента количеством 0,5 г в расчете на 1 кг живой массы в качестве средства детоксика-ции компонентов рациона кобыл русской рысистой породы способствовала:

— уменьшению в сыворотке крови содержания меди на 11,5%, цинка на 32,26% (р<0,001- р <0,01) (токсические элементы I класса опасности не обнаружены);

— увеличению в образцах мочи концентрации меди (р<0,001) почти в 22 раза, что свидетельствует о высокой эффективности выведения ее из организма кобыл. Концентрация цинка в моче достоверно (р<0,01) повысились в 2 раза с 0,44 до 0,88мг/л, присутствие ионов свинца и кадмия не выявлено;

— в образцах конского кала уменьшению концентрации меди, цинка, свинца и кадмия достоверно на 13,2- 14,4- 56,5- 13,5% соответственно;

— в образцах конского волоса снижению концентрации меди, цинка, свинца и кадмия на 21,6- 32,0- 22,3- 14,4% соответственно;

— росту показателей зажеребляемости и делового выхода жеребят до 80% (из 20 кобыл намеченных в случную кампанию 2011 года зажеребели 16 голов) и сокращению межродового периода (на 49 дней), сервис-периода (на 24 дня) и периода от выжеребки до первого покрытия (на 9 дней).

Между содержанием цинка в кормах и кадмия в крови лошадей установлена высокая достоверная коррелятивная зависимость (г=0,76 при р<0,01). Также установлена высокая отрицательная достоверная корреляция между содержанием свинца в кормах, меди в крови лошадей (-0,88 при р<0,01) и кобальта в кормах и меди в крови (-0,86 при р<0,01) [183].

При исследовании мочи до применения «Цамакса» рН в среднем превысил верхнюю границу нормативного показателя на 5%, что для животных, питающихся растительными кормами, является нормой. Было обнаружено присутствие глюкозы в моче в концентрации 0,12 мг%.

Результаты проведенных исследований не выявили присутствия свинца в образцах мочи всех исследуемых животных, однако показали содержание ионов кадмия в концентрации 0,043 мг/л, в крови которых также присутствовал кадмий.

Отмечена высокая степень корреляции между содержанием металлов в кормах и моче: меди и кадмия (г=0,9 при р<0,001), свинца и кадмия (г=0,86 при р<0,001), кобальта и кадмия, (г=0,77 при р<0,02), никеля и кадмия (г=0,91 при р<0,001), кобальта и цинка (г=0,87 при р<0,001), никеля и цинка (г=0,99 при р<0,001).

Высокая отрицательная достоверная корреляция выявлена между содержанием металла в кормах и моче: цинка и меди (г=-0,8 при р<0,001), свинца и меди (г=-0,98 при р<0,001), кобальта и меди (г=-0,96 при р<0,001), никеля и меди (г=-0,96 при р<0,001).

После скармливания «Цамакса» биохимические показатели мочи изменились следующим образом: рН мочи стал меньше нижней границы нормы на 17,6% (р<0,001). Появление в моче белка в концентрации 5,2% объясняется протеканием жеребости.

Увеличение концентрации меди (р<0,001) в моче почти в 22 раза свидетельствует о высокой эффективности выведения ее из организма кобыл с мочой. Концентрация цинка в моче также достоверно (р <0,01) повысились в 2 раза с 0,44 до 0,88 мг/л или на 100%. Присутствие ионов свинца и кадмия не выявлено.

В конском кале после скармливания цеолитсодержащего сорбента «Цамакс» концентрация меди, цинка, свинца и кадмия достоверно уменьшилась на 13,2- 14,4- 56,5- 13,5% соответственно.

Высокая отрицательная коррелятивная зависимость установлена между содержанием ТМ в кормах и кале животных для меди и кадмия (г=-0,89 при р<0,001), свинца и кадмия (г=-0,9 при р<0,001), кобальта и кадмия (г=-0,76 при р <0,05), кобальта и цинка (г=-0,94 при р<0,001).

В конском волосе концентрация меди, цинка, свинца и кадмия после применения цеолитсодержащего сорбента «Цамакс» достоверно снизилась на 21,6- 32,0- 22,3- 14,4% соответственно.

Корреляционный анализ содержания микроэлементов и тяжелых металлов в кормах и волосе выявил следующие взаимосвязи. Отмечена высокая достоверная корреляция между содержанием свинца и меди (г=0,95 при р<0,001), кобальта и меди (г=0,95 при р<0,001), никеля и меди (г=Ю, 8 при р<0,02).

Отрицательная достоверная корреляция установлена между содержанием ионнов металла в кормах и конском волосе: кобальта и цинка (г=-0,93 при р<0,01), никеля и цинка (г=-0,81 при р<0,01).

При определении корреляционные зависимости между содержанием тяжелых металлов в крови и конском волосе выявлены взаимосвязи: высокая достоверная корреляция отмечена между содержанием меди и кадмия (г=0,79 при р<0,02), а также высокая отрицательная корреляция между содержанием кадмия в крови и свинца в волосе (г=0,79 при р<0,001).

На основании суточного потребления тяжелых металлов с кормами рациона и накопления их в крови, моче и кале подопытных кобыл рассчитаны коэффициенты перехода (КП) тяжелых металлов в организм животных, которые позволяют прогнозировать поступление токсикоэлементов, предоставляя возможность разрабатывать комплекс мероприятий по снижению поступления токсичных элементов путем корректировки рациона или применения сорбентов. КП варьируют в широких пределах и зависят от особенностей метаболизма токсикоэлементов в организме животных. Значение КП в звеньях рацион-кровь, рацион-кал было максимальным для меди, минимальным для цинка [26].

Сравнительная оценка перехода тяжелых металлов из рациона в организм лошадей после применения цеолитсодержащего сорбента показала, что миграционные количества ионов кадмия значительно снижаются, так в случае перехода в кровь и мочу на 100%, а — в кал на 13,5%. Ионы меди, при этом, активно мигрируют в мочу животного, что ярко иллюстрирует значительное увеличение коэффициента в 21,43 раза. Поступление в кровь и выведение с калом снизилось на 11,12% и 13,28% соответственно. Аналогичная закономерность миграции наблюдалась с солями цинка, так, в мочу переход составил — 96,3%, а в кровь и выведение с калом — 67,8% и 16,7% соответственно.

Следовательно, коэффициенты перехода тяжелых металлов позволяют прогнозировать поступление токсикоэлементов в организм животного, а полученные данные наглядно демонстрируют возможность регулирования поступления тяжелых металлов в организм животных путем включения в рацион сорбентов цеолитовой группы, позволяют разрабатывать комплекс мероприятий по снижению поступления токсичных элементов в организм животного путем корректировки рациона или применения сорбентов.

Конский волос, как доступный биологический субстрат, можно использовать в качестве оценки интегрированного состояния минерального обмена и химического состава кормов, воды и воздуха, а также может служить объективным показателем макрои микроэлементной ситуации организма в целом. В звене рацион — конский волос интенсивность поступления тяжелых металлов, характеризуется высокими значениями КП, для меди — 53,8% [63].

Сравнительная оценка перехода тяжелых металлов из рациона в конский волос после применения цеолитсодержащего сорбента показала, что миграционные количества ионов кадмия, меди, цинка, свинца снижаются и соответствуют значениям 14,4%, 21,9%, 67,9%, 26,8%.

За период с 2008 по 2010 годы в 3-х случных кампаниях участвовали 124 конематки: молодые (до 5 лет) — 12 голов, полновозрастные — от 6 до 10 лет — 55 голов, от 11 до 15 лет — 34 головы, старшего возраста от 16 до 20 лет — 19 голов и 4 матки старше 20 лет. Т.о. производящий состав за исследуемый период представлен полновозрастными матками (71,77%), то есть находящимися в расцвете физиологической зрелости.

На первом этапе мониторинга была произведена оценка плодовитости по следующим показателям: зажеребляемость, прохолосты, аборты, слабои мертворожденные жеребята, деловой выход жеребят.

Данные результатов исследований плодовитости маток русской рысистой породы ООО «Троицкое» за период с 2008 по 2010 г. г. показали закономерную тенденцию снижения зажеребляемости кобыл с 74,47% в 2008 году до 44,44% в 2010 году. Количество прохолостевших кобыл в хозяйстве с годами также возрастает с 17,02% в 2008 году до 50% в 2010 году и превышает данные Селекционной программы совершенствования русской рысистой породы лошадей на период с 2003 по 2012 г. г. на 7,1% при среднем показателе прохолоста в хозяйстве 31,45%.

Деловой выход жеребят по хозяйству за 3 случные кампании достиг рекордно низкого уровня — 45,97%, что на 15,13% ниже данных Программы. Наибольший деловой выход жеребят отмечен в 2008 году (53,19%). Таким образом, более половины маток не принесли за 3 года ни одного жеребенка.

В результате проведения эксперимента по устранению негативного влияния кормов загрязненных ТМ посредством применения цеолитсодержа-щего сорбента «Цамакс» показатели зажеребляемости и делового выхода жеребят возросли до 80% (из 20 кобыл, намеченных в случную кампанию 2011 года зажеребели 16 голов). Патологии беременности кобыл, а именно абортов, слабои мертворожденных жеребят выявлено не было.

Второй этап мониторинга включал в себя анализ параметров плодовитости, которые отражают физиологическую специфику отдельных элементов цикла воспроизводства у лошадей.

Продолжительность межродового периода, в среднем составила 390,33 дня (Су=5,23). Лимиты данного показателя находились в пределах 325−496 дней.

Согласно большинству литературных источников жеребость протекает 335 дней. Колебания этого срока могут быть значительными в зависимости в первую очередь от полноценности кормления кобыл и условий их содержания. Средняя продолжительность жеребости у кобыл хозяйства составила 332,35 дня, что на 3 дня (0,79%) короче среднего физиологического показателя.

У кобыл исследуемого хозяйства, установлена средняя продолжительность сервис-периода равная 56,9 дней при лимитах данного параметра находящихся в пределах от 10 до 162 дней. Значение данного параметра на 45,9% превышает полученное Фоминой E.JI. и Мирошниковой К. И., (1981) (39,0 дн.) и является чрезвычайно высоким [190].

Интервал между выжеребкой и первой охотой у кобыл русской рысистой породы опытного хозяйства колебался в пределах от 8 до 119 дней. В среднем он длится 31,06 суток, т. е. в 3 раза дольше, чем результат, указанный в вышеприведенных исследованиях. Таким образом, за исследуемый период в хозяйстве отмечается тенденция на снижение показателей и параметров плодовитости у маток русской рысистой породы, при этом худшие показатели отмечаются у молодых кобыл до 5 лет, от 6 до 10 и от 11 до 15 лет.

После курса скармливания цеолитсодержащего сорбента «Цамакс» параметры плодовитости изменились следующим образом. Продолжительность межродового периода колебалась в пределах от 325 до 355 дней, сократившись в среднем на 49 дней (Cv=3,04%). Жеребость у маток длилась от 321 до 349 дней и в среднем протекала 335,71 дня, что согласуется с большинством литературных источников (Cv=l, 62%).

Продолжительность сервис-периода сократилась на 24 дня составив в среднем 32,79 дня (Cv=47,95), что свидетельствует о более интенсивном возобновлении функции плодоношения после курса скармливания «Цамакса».

Первая охота наступала в среднем на 22 сутки после выжеребки, при лимитах данного параметра от 8 до 52 дней, то есть на 9 дней быстрее, чем до применения сорбента.

Основываясь на полученных данных можно сделать вывод, что применение цеолитсодержащего сорбента «Цамакс» в качестве средства детокси-кации кормов загрязненных тяжелыми металлами, значительно повлияло на сокращение межродового периода, сервис-период и периода от выжеребки до первого покрытия. В целом, все матки были покрыты в первую-третью охоты. Вероятно, проведенная детоксикация кормов создала более благоприятные условия для оплодотворения, значительно снизив содержание токсикантов в организме [65, 91, 114, 137].

В связи с чем, можно утверждать, что применение цеолитсодержащего сорбента в качестве средства детоксикации компонентов рациона кобыл русской рысистой породы с целью устранения негативного влияния кормов загрязненных тяжелыми металлами на организм животных способствовала увеличению прибыли в расчете на 1 голову на 6,88 тыс. руб. в связи с увеличением делового выхода жеребят до 80%, что обеспечило повышение рентабельности коневодства в хозяйстве на 8,3%.