Функциональные свойства подстилочных материалов для индустриального птицеводства

Введение. Внедрение индустриальных технологий выращивания птиц в сельском хозяйстве, характеризующихся высокой интенсивностью производства продукции птицеводства, предъявляет повышенные требования к функциональным свойствам подстилочных материалов.

На территории Российской Федерации по данным Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (конец 2018 г.) по всем категориям птиц [1] действует 643 средних и крупных птицефабрики, на которых содержится 465,2 млн голов птиц. В Республике Марий Эл работает 7 птицеводческих хозяйств: ООО «Птицефабрика Акашевская», ЗАО «Марийское», ООО «Крестьянское подворье – АГРО», ООО «Племенная птицефабрика Линдовская», ООО птицефабрика «Птичий двор», ООО «Птицефабрика Звениговская», СПК Птицефабрика «Горномарийская». Суммарное поголовье птиц в этих крупных и средних хозяйствах составляет 13,343 млн голов. С каждым годом наблюдается прирост поголовья и соответственно возрастает потребность подстилочного материала в больших объёмах.

Потребность в подстилочном материале для птицы напольного содержания, как правило, составляет от 2 до 6 кг в сутки, в зависимости от категории птицы. Таким образом, подстилка представляет собой крупнотоннажный расходный материал, необходимый для формирования требуемых санитарно-гигиеничес- ких и зоотехнических условий содержания птицы. Функциональная эффективность используемых подстилочных материалов, а также их стоимость с учётом затрат на утилизацию, оказывают значительное влияние на рентабельность и конкурентоспособность птицеводческих предприятий, что определяет актуальность и значимость улучшения качества подстилочных материалов.

Целью исследования является анализ свойств основных используемых подстилочных материалов и выявление их функциональных характеристик, наиболее значимых для условий индустриального птицеводства, обеспечивающих их соответствие санитарногигиеническим и зоотехническим требованиям. В задачи исследования входит анализ преимуществ и недостатков основных подстилочных материалов, выявление их функциональных характеристик, влияющих на качество содержания птицы в хозяйствах, использующих индустриальные технологии, лабораторное определение функциональных характеристик перспективных подстилочных материалов и оценка их эффективности на основе сформулированных санитарногигиенических и зоотехнических требований.

Методика исследования. Санитарно-гигиенические требования к подстилочным материалам сводятся к следующему:

– создание для птицы напольного содержания мягкого, рыхлого и сухого ложа;

Таблица 1 – Характеристика основных подстилочных материалов

Подстилочный материал	Преимущества	Недостатки
Солома	Доступность, низкая теплопроводность и высокая максимальная влагоёмкость	Риск занесения сорной травы с примесями вредных и ядовитых растений, что при использовании приводит к развитию патогенной микрофлоры и поражению плесневыми грибами. Полное отсутствие бактерицидных свойств. Солома бобовых жёсткая, ломкая и подвергается быстрому разложению
Торф (сфагновый)	Малая теплопроводность, высокая влаго-ёмкость, хорошая газопоглотительная способность в отношении NH 3 и H 2 S [7]. Поедание торфа птицами не вызывает опасных последствий. Кислая среда (гуминовые кислоты) и находящаяся в ней антибиотическая микрофлора (плесневые грибы) формируют бактерицидные свойства торфа. При использовании подстилки из торфа образовавшиеся паратифозные бактерии через 3 суток теряют способность к дальнейшему развитию, возбудитель тифа птиц – через 7 суток и кишечная палочка – через 8 суток.	Ограниченная доступность [3, 6]. Высокое пыле-образование, что вызывает у птицы раздражение дыхательных путей и способствует развитию других заболеваний.
Камыш, тростник и осока	Доступность	Используются только в виде матрацев или матов, так как обладают низкой влагоёмкостью и высокой теплопроводностью. Плохо смешиваются с экскрементами птиц, жесткие и имеют низкие удобрительные качества
Мох	Высокая влагоёмкость, формирует мягкое, тёплое, сухое ложе	Содержит частицы земли, загрязняющие ложе и приводящие к возникновению патогенной микрофлоры. Подвержен плохому разложению, что снижает его ценность как удобрения [9].
Древесные листья	Высокая влагоёмкость, создают мягкое, теплое, сухое ложе	Содержат примесь веточек и земли, что приводит к развитию патогенной микрофлоры
Древесные опилки	Высокая влагоёмкость, создают мягкое, теплое, сухое ложе	Влажные опилки размягчают лапы птиц, а сухие пересушивают их. Высокое пылеобразование негативно влияет на дыхательную систему птиц. Низкая ценность как удобрения.
Древесная стружка	Высокая влагоёмкость и низкая теплопроводность. Создаёт теплое, сухое, чистое и мягкое ложе. Выполняет функцию амортизатора, снижая ударную нагрузку. Характеризуется отсутствием пылевых частиц. Обладает бактерицидными свойствами.	Ограниченная доступность

– способность подстилочных материалов поглощать как водяные пары, так и вредные газы, что приводит к улучшению микроклимата в птичнике;

– предохранение птиц от излишней теплопотери в зимний период;

– способность задерживать быстрое гнилостное разложение экскрементов птиц [2].

Качественный подстилочный материал должен обладать следующими свойствами:

• 1)    высокая максимальная влагоёмкость и гигроскопичность;

• 2)    газопоглощение (аммиак, сероводород, углекислый газ);

• 3)    низкая теплопроводность;

• 4)    бактерицидные свойства.

К наиболее ценным подстилочным материалам также относят те, которые, помимо перечисленных выше требований, еще обладают способностью увеличивать выход подстилочной массы за счёт задержания быстрого разложения фекалий и мочи птицы с сохранением удобрительных качеств.

В настоящее время перед птицеводческими хозяйствами стоит актуальная задача выбора качественного подстилочного материала для обеспечения птиц напольного содержания мягким, сухим и теплым ложем. Для этого, как правило, пол птичников покрывают подстилочным материалом, который меняется в конце цикла выращивания или по мере загрязнения и увлажнения. Таким образом, актуальной является проблема обоснования функциональных свойств подстилочных материалов, определяющих их качество и обеспечивающих их соответствие санитарно-гигиеническим и зоотехническим требованиям.

В животноводстве в качестве подстилки в основном используют солому, торф, камыш и тростник, лесной мох, древесные листья, опилки и древесную стружку. Анализ преимуществ и недостатков различных видов подстилочных материалов представлен в таблице 1.

Представленный обзор традиционных подстилочных материалов показывает, что в естественном виде они не соответствуют требованиям индустриального птицеводства и требуют улучшения своих функциональных свойств. Таким образом, традиционные подстилочные материалы применительно к индустриальному птицеводству являются сырьём для производства подстилки с требуемыми функциональными свойствами, определяемыми необходимыми санитарно-гигиеническими и зоотехническими условиями содержания птицы. Базовыми функциональными свойствами подстилочных материалов являются поглотительные и теплоизоляционные свойства. Разработка эффективных способов улучшения этих свойств с учё- том заполнения подстилочного ковра в процессе использования биологическими выделениями птиц позволит получить необходимый для индустриального птицеводства подстилочный материал.

Результаты исследований и их обсуждение. Начальные поглотительные и теплоизоляционные свойства подстилочного ковра определяются составом и гранулометрической структурой подстилочного материала. В процессе использования подстилочный ковёр заполняется экскрементами птиц при этом существенно, каким образом происходит этот процесс и насколько равномерно заполняется ковёр. Наиболее нежелательным является первоочередное заполнение верхних слоёв, непосредственно контактирующих с выращиваемыми птицами, что наблюдается при низкой проницаемости ковра для экскрементов. Наилучшим является первоочередное заполнение нижних слоёв, в этом случае подстилочный ковёр максимально долго сохраняет свои функциональные свойства. Равномерное заполнение является промежуточным по своей эффективности.

Для достижения желательного характера наполнения подстилочного ковра необходимо, чтобы он легко пропускал экскременты птиц через верхние к нижним слоям. В свою очередь эта проницаемость зависит он размера пор в подстилочном ковре, определяемого гранулометрическим составом ковра. При достижении нижних слоёв вещества экскрементов должны максимально полно поглотиться материалом ковра и депонироваться в нём до конца цикла выращивания птицы [5].

Представленные в литературе данные опытов, проведённых профессором Г. Вильгельмом, по поглощению воды основными подстилочными материалами, взятыми в воздушно-сухом состоянии, приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Поглощение весовых частей воды различных подстилочных материалов [4]

Название подстилочного материала	Поглощение весовых частей воды, %
Еловая стружка	384
Солома: пшеничная ржаная	305 322
Опилки древесные	452
Торф	406

Таким образом, по совокупности начальных свойств наиболее перспективным сырьём для получения качественных подстилочных материалов является древесная стружка, которая в зависимости от фракции может быть мелкой, средней и крупной.

• У хвойной древесины есть особенность: она содержит гораздо большее количество смол и природных фитонцидов, чем древесина лиственных пород. Это

является преимуществом перед другими видами материалов, так как специфический хвойный аромат заглушает неприятные запахи [8], однако при этом подстилочный материал должен содержать минимальное количество токсичных для выращиваемых птиц смол. В полной мере данным требованиям удовлетворяет древесина сосны и ели.

С целью исследования поглотительных, теплоизоляционных свойств и прогнозирования характера наполнения ковра древесной стружкой были проведены опыты по определению гранулометрического состава. Рассматривалась хвойная древесная стружка следующих размеров: образец 1 – 5–40 мм, образец 2 – 2–5 мм, образец 3 – 0,5–1,5 мм при исходной влажности 10% с помощью сита с размером отверстий 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,25 мм; результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Гранулометрический состав елово-сосновой древесной стружки

Ячейка сита, мм	Остаток на сите
	Образец 1		Образец 2		Образец 3
	в г	в %	в г	в %	в г	в %
10	5,09	10,18	0	0	0	0
5	20,69	41,38	0	0	0	0
2	21,53	43,06	18,64	37,28	0,69	1,38
1	1,54	3,08	29,30	58,60	20,14	40,28
0,5	0,40	0,80	1,44	2,88	9,60	19,20
0,25	0,25	0,50	0,32	0,64	15,09	30,18
поддон	0,50	1,00	0,30	0,60	4,48	8,96
Всего	50	100	50	100	50	100

По данным результатам сделаны выводы: наименьшее пылеобразование имеет образец 2 – 0,3 г или 0,6%, соответственно содержание пылевидной фракции менее 1% от минимальной массы просеянного образца.

Проведены опыты по определению теплопроводности трех опытных образцов древесной стружки

(ель/сосна) размерами: образец 1 – 5–40 мм, образец 2 – 2–5 мм, образец 3 – 0,5–1,5 мм. Использовался прибор ИТП-МГ4 «Поток» для измерения плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции по ГОСТ 25380; результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Теплопроводность хвойной древесной стружки

Опытные образцы	Исходная влажность, %	Насыпная плотность, кг/м3	Теплопроводность, Вт/м·ºС
Образец 1	10	80	0,05
Образец 2	10	138	0,06
Образец 3	10	187	0,06

По результатам наиболее низкую теплопроводность имеет образец 1 – 0,05 Вт/м·ºС. Полученный результат идентичен пластмассе 0,05 Вт/м·ºС – это говорит о том, что данная древесная стружка служит отличным изоляционным материалом и будет создавать тёплое ложе в холодный период времени.

Проведены опыты по определению максимальной влагоёмкости трех опытных образцов хвойной древесной стружки массой 50 г и размерами: образец 1 – 5–40 мм, образец 2 – 2–5 мм, образец 3 – 0,5–1,5 мм; результаты приведены в таблице 5.

По результатам наиболее высокую влагоём-кость имеет образец 3 размерами 0,5–1,5 мм 400%, что говорит о высоком показателе водопоглотительных свойств хвойной древесной стружки.

Таблица 5 – Максимальная влагоёмкость хвойной древесной стружки

Максимальная влагоёмкость, %
Образец 1	Образец 2	Образец 3
330	370	400

Выводы. Проведён анализ основных существующих подстилочных материалов и требований к ним, по результатам чего в качестве идеальной подстилки можно выделить хвойную древесную стружку, характеризующуюся следующими свойствами:

– Доступность подстилочного материала, так как изготавливается из низкосортной древесины и древесных отходов.

– Соответствует санитарно-гигиеническим и зоотехническим требованиям. Создаёт теплое, сухое, чистое и мягкое ложе. Выполняет функцию амортизатора, снижая ударную нагрузку, имеет специфический хвойный аромат – появляется ощущение свежести, а также заглушает неприятные запахи. Содержание пылеватых частиц при определённой фракции менее 1%. Теплопроводность при определённой фракции частиц – 0,05–0,06 Вт/м·ºС. Максимальная влагоёмкость при определённой фракции частиц – 330–400%.

– Снижает загрязняющие выбросы животноводческих хозяйств в окружающую среду.

– Повышает эффективность производства.