Характеристика кукурузного силоса, заготовленного на территории Вологодской области

Развитие животноводства и увеличение производства продуктов данной отрасли должны осуществляться за счёт повышения продуктивности сельскохозяйственных животных, а это в свою очередь достигается за счёт обеспечения их необходимыми кормами высокого качества и организации полноценного кормления [1–3]. При этом следует отметить, что особая роль в кормлении скота молочного направления продуктивности отводится консервированным кормам, силосу и сенажу. Получение высококачественных консервированных кормов возможно при наличии качественного сырья, а также за счёт применения современных научно обоснованных технологий силосования. В настоящее время актуальным при заготовке силоса является применение различных консервантов, которые позволяют сократить потери питательных веществ, улучшить качественные и органолептические показатели заготавливаемых кормов [4, 5].

Важной задачей, стоящей перед сельскохозяйственными предприятиями, является повышение продуктивности животных, а также качества получаемой от них продукции. Повышение продуктивности животных и качества продукции является главной проблемой, стоящей перед зоотехнической наукой. Для решения необходимо повышать уровень кормления и качество потребляемого корма. Для реализации генетического потенциала молочного скота также необходимо полноценное питание [6, 7].

Центральная часть России в последние годы все активнее обращает свой взор на сельское хозяйство. Программы государственной поддержки дают стимул фермерам развивать различные направления животноводства и растениеводства, беря во внимание и развивая успехи специалистов из других регионов. При этом одной из основных культур региона стала «царица полей» – кукуруза.

Несмотря на северный климат и короткое лето, аграрии нашего региона вернулись к выращиванию данной культуры для получения дополнительных объемов зеленого корма для поголовья [8].

В 2021 году площадь посева кукурузы в области составила 3358 га, валовой сбор кукурузы на зеленую массу равнялся 985,8 тыс. тонн. Высокие показатели урожайности культуры, несмотря на неблагоприятные погодные условия, говорят о высоком уровне технологии возделывания и уборки кукурузы на силос.

На протяжении нескольких лет наибольшая площадь кукурузы засевается в АО «Племзавод Заря» Грязовецкого района. Это одно из самых крупных сельхозтоваропроизводителей области, где содержится более 8 тысяч голов крупного рогатого скота, в том числе 4 тысячи коров. Посевная площадь по итогам 2021 года составила 15704 гектар, из них под кукурузой - 1200 га. Заложено 3 тысячи тонн кукурузного силоса. Под эту культуру уже отвели участок в 200 га земли в Великоустюгском районе [8].

Кукуруза – теплолюбивое растение. Семена прорастают при температуре 8–10°С, всходы появляются при 10‒12°С. Чрезмерно ранний посев в холодную переувлажненную почву приводит к гибели семян и изреживанию всходов. При цветении и созревании початков, биологический минимум составляет – 12‒15°С. Наиболее благоприятная температура для роста растений 25–30°С. В Северо-Западном регионе сумма эффективных температур при уборке кукурузы на силос в фазе молочно-восковой или в восковой спелости зерна должна составлять не менее 21000С.

Избыток влаги в начале вегетации приводят к большему снижению урожая кукурузы. Из-за недостатка кислорода в переувлажненной почве замедляется поступление в корни фосфора, в результате снижается содержание общего, органического и нуклеинового фосфора, нарушается процесс формирования, энергетические процессы в корнях и белковый обмен [9].

Кукуруза – светолюбивое растение короткого дня. Быстрее всего зацветает при 8‒9-часовом дне. При продолжительности дня свыше 12–14 часов вегетационный период удлиняется. Кукуруза требует интенсивного солнечного освещения, особенно в молодом возрасте. Чрезмерное загущение посевов, затенение сорняками, приводит к снижению образования початков.

Кукуруза плохо переносит кислую почву, избыточную влажность почвы и воздуха, холодную погоду и совершенно не переносит заморозки. Кукуруза занимает одно из ведущих мест среди кормовых растений и является основной силосной культурой. Повышение её производительности в современных условиях является важным резервом стабилизации кормопроизводства и продуктивности животноводства.

При выращивании на силос кукуруза может формировать урожай до 100 т/га зеленой массы [10].

Сохранность корма является неотъемлемым показателем качества кормов, этому показателю нужно уделять должное внимание. Эффективным способом консервирования кормов является силосование.

Силосование – один из распространённых и надёжных способов биологического консервирования корма. В сравнении с другими способами он меньше зависит от погоды и при использовании высокопроизводительной техники позволяет проводить заготовку силоса в сжатые сроки с минимальным набором машин, что положительно сказывается на качестве корма [11].

Силос имеет целый ряд хозяйственно полезных признаков: как сочный вид корма он повышает аппетит животных, улучшает пищеварение, обеспечивает потребность в витаминах и минеральных веществах.

Скорость заполнения траншеи оказывает большое влияние на сохранность питательных веществ и качество силоса. Чтобы устранить поступление воздуха в ранее уложенную массу, толщина ежедневно укладываемого слоя в уплотнённом виде должна быть не менее 80 см в траншеях. Несоблюдение этого требования приводит к отрицательным результатам.

Главное условие получения высококачественного корма – трамбовка. При этом необходимо особое внимание уделить уплотнению массы у стен.

Одно из основных требований — герметизация хранилища. После заполнения траншеи массу быстро укрывают, чтобы устранить проникновение в неё воздуха [12].

Кукурузный силос – это не просто одна из составляющих рациона коров, а полноценный многокомпонентный корм, который имеет огромный потенциал влияния на рентабельность производства. Кукурузный силос богат на энергию, источниками которой являются крахмал и клетчатка.

По концентрации обменной энергии в 1 кг сухого вещества кукурузный силос эквивалентен концентратам, при этом стоимость силоса в 1,5–2 раза ниже. Протеин, входящий в состав зерна кукурузы, медленно расщепляется в рубце, а значит, более полно усваивается в тонком кишечнике, что особенно важно при кормлении высокопродуктивных коров [13].

Основная часть содержащегося в кукурузном силосе крахмала гидролизуется в тонком кишечнике до глюкозы, благодаря чему в организме животного улучшаются такие процессы, как использование протеина и синтез молока. К недостаткам силоса из кукурузы можно отнести его высокую себестоимость (производство 1 к. ед. этого продукта обходится в два раза дороже, чем производство 1 к. ед. корма из многолетних трав). Однако при включении в рационы качественного кукурузного силоса можно уменьшить долю ввода дорогостоящих концентратов, и в конечном итоге производство молока обойдется дешевле.

Преимущества кукурузного силоса

• 1.    Улучшение пищеварительных процессов при скармливании силоса хорошего качества.

• 2.    Значительное содержание энергии в 1 кг сухого вещества корма.

• 3.    Благодаря усвояемому крахмалу корма повышается уровень глюкозы крови, увеличиваются молочная продуктивность, темпы роста.

• 4.    Используется как источник витаминов и минералов.

Недостатки

• 1.    Себестоимость 1 корм. ед. кукурузного силоса в 2,3 раза выше, чем у силоса из многолетних трав.

• 2.    Требуется компенсировать дефицит кукурузного силоса по протеину.

• 3.    Перекисленность силоса оказывает негативное действие на процессы обмена веществ (ацидозы, ухудшение воспроизводительной способности, падение темпов роста), технологические качества молока и продуктов переработки (масло, сыры).

• 4.    Кукурузный силос – источник микотоксинов, поступление их с силосованными кормами в 3 раза выше, чем с прочими. Снижению активности плесневых грибов способствуют своевременная уборка массы, оптимальная высота среза для предотвращения загрязнения почвой, качественная трамбовка и герметизация.

• 5.    Требуется дополнительное введение в рацион йода, витамина А [14].

Кормление оказывает огромное влияние на организм животного, его рост и развитие, здоровье, воспроизводительные функции, обмен веществ и продуктивность. Особенно велика роль полноценного кормления для повышения продуктивности животных в условиях промышленного производства. Решить проблему неэффективного кормления молочного скота в нашем регионе помогает кукурузный силос. Это обусловливает актуальность и новизну исследований на современных комплексах [8].

Цель работы заключалась в изучении характеристики силоса кукурузного, заготовленного на территории Вологодской области.

Поставленной цели соответствовали задачи: дать сравнительную оценку качества кукурузного силоса; промониторить погодные условия в 2021 и 2022 гг.; проанализировать содержание и соотношение органических кислот в кукурузном силосе при натуральной влажности за исследуемый период.

Материал и методика исследований

В лаборатории химического анализа на оборудовании ЦКП «Центр сельскохозяйственных исследований и биотехнологий» ФГБУН ВолНЦ РАН проведен анализ качества кукурузного силоса заготовленного, в том числе 83,032 тыс. т. за 2021 г. в 6 хозяйствах из Вологодского и Грязовецкого районов и 87,375 тыс. т. за 2022 г. из 7 хозяйств из Вологодского, Грязовецкого и Тотемского районов [15, 16].

Объектами исследования послужили образцы кукурузного силоса. Образцы для анализа отбирали в согласно ГОСТ ISO 6497-2014. Данный стандарт устанавливает методы отбора проб кормов, для проведения контроля качества.

Пробы силоса для анализа отбирали не позднее чем за 15 дней до начала скармливания животным, для определения класса качества образцы корма отбирали не ранее 30 суток после закладки их на хранение. В местах отбора точечных проб удаляли слой укрытия до пленки. Массы силоса или сенажа взяты из траншеи из верхнего 20-сантиметрового слоя. Из траншей пробы отбирали на глубину 1,5– 2,0 м. Если слой законсервированной массы меньше 1,5–2,0 м, то пробы отбирают на всю толщину слоя. Допускается отбор проб по срезу массы в траншеях после их вскрытия.

В поступивших образцах устанавливали концентрацию общего азота по Кьельдалю (ГОСТ Р 51417-99 (ИСО 5983- 97), клетчатки методом по схеме Веенде с использованием полуавтоматических систем, КДК, НДК, Лигнин методом Ван Соест (ГОСТ ISO 13906-2013) жир методом экстракции при помощи аппарата Сокстлета (ГОСТ 13496.15 2016), и бета-каротина (ГОСТ 13496.17-95).

Полученный массив данных обработывали программе анализа данных Microsoft Excel.

Результаты исследований

Условия вегетационного периода 2021 и 2022 гг. значительно отличались. Погодные условия в годы проведения исследований в целом складывались типично для климатической зоны Вологодской области, однако следует отметить некоторые отклонения по приходу тепла и влаги за период вегетации культур.

Характеристика гидротермических условий вегетационного периода культуры представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика гидротермических условий вегетационного периода культуры.

Показатели	2021 год	2022 год
Продолжительность    вегетационного периода, дн.	116,0	116,0
Количество осадков за вегетацию, мм:	213,2	163,5
Сумма эффективных температур (свыше 100 С) за вегетацию, 0С	2031,9	1759,8
ГТК	1,0	0,9

Величина гидротермического коэффициента (ГТК) за 2021 и 2022 гг. составила 1,0 и 0,9 соответственно. На основании полученных данных можно сказать, что представленные годы исследований были засушливыми. Метеорологические условия в 2021 и 2022 гг. были разнообразными. Совокупность эффективных температур (свыше 100С) в период вегетационного роста и развития составила в 2021 году 1759,80С, 2022 году – 2031,90С, а количество осадков в 2021 г. – 213,2 мм, 2022 г. – 163,5 мм.

Были проанализированы образцы силоса кукурузного, заготовленного в 2021 и 2022 гг., которые поступали из хозяйств Вологодской области в лабораторию.

Образцы корма 2021–2022 гг. после проведенного химического анализа (табл. 2, 3) распределялись на три класса в соответствии в ГОСТ Р 55986-2014. Было проанализировано 60 проб корма в 2021 году, из которых 87,00 %, – 1-го класса, 13,00 %, – 2-го класса и в 2022 году 86 образцов силоса, из которых 1-го класса – 76,00 %, 2-го класса – 21,00 % и 3-го класса – 3,00 %.

Таблица 2 – Химический состав силоса кукурузного при натуральной влажности

Показатели	I класс		Силос кукурузны II класс III класс		1 Среднее значение
Влажность, %	2021	73,69	76,45	-	75,07
	2022	74,56	76,89	74,57	75,34
Сухое вещество, г/кг	2021	245,42	219,72	-	232,57
	2022	245,10	223,33	242,87	237,10
Сырой протеин, г/кг	2021	25,03	20,76	-	22,89
	2022	23,76	19,54	17,67	20,32
Переваримый протеин, г/ кг	2021	14,72	11,40	-	13,06
	2022	18,72	15,08	13,25	15,68
Сырая клетчатка, г/кг	2021	69,03	67,01	-	68,02
	2022	61,98	64,35	71,34	65,89
Сырая зола, г/кг	2021	8,95	10,65	-	9,80
	2022	7,01	10,06	8,54	8,53

Сахар, г/кг	2021	24,04	17,18	-	20,61
	2022	0,71	0,41	0,00	0,37
Крахмал, г/кг	2021	34,39	17,57	-	25,98
	2022	33,43	23,96	32,36	29,92
Каротин, мг/кг	2021	19,69	21,48	-	20,59
	2022	31,23	22,15	30,09	27,82

По данным таблицы 2 видно, что в силосе кукурузном в 2021 г. в среднем содержалось от 73,00 до 77,00 % воды, в 2022 году – от 74,00 до 77,00 %. Наибольшее содержание питательных веществ было в образах кормов, принадлежащих 1-му классу, и превышало аналогичные показатели 2-го класса в 1-й год исследования по количеству сырого протеина на 4,27 г/кг, по сырой клетчатке – на 2,02 г/кг, по сахару – на 6,86 г/кг, крахмалу – на 16,77 г/кг, во второй год исследования эти данные варьируются по сырому протеину на 4,22 г/кг и 6,09 г/кг, по легкоусвояемым углеводам – на 0,30 г/кг и 0,71 г/кг (сахару) и на 9,47 г/кг и 1,07 г/кг (крахмалу), по сырой клетчатке показатели 1-го класса ниже показателей 2-го и 3-го класса на 2,37 г/кг и 9,36 г/кг.

Таблица 3 – Химический состав силоса кукурузного в абсолютно сухом веществе.

Показатели	I класс		Силос кукурузный III II класс класс		1 Среднее значение
Влажность, %	2021	73,69	76,45	-	75,07
	2022	74,56	76,89	74,57	75,34
Сухое вещество, г	2021	245,42	219,72	-	232,57
	2022	245,10	223,33	242,87	237,10
Сырой протеин, %	2021	10,22	9,59	-	9,91
	2022	9,71	8,86	7,28	8,62
Переваримый протеин, г	2021	59,97	51,88	-	55,93
	2022	76,35	68,26	54,60	66,40
Сырая клетчатка, %	2021	28,00	30,57	-	29,35
	2022	25,34	28,64	29,37	27,78
Сырая зола, %	2021	3,69	4,97	-	4,33
	2022	2,88	4,60	3,52	3,67
Сахар, %	2021	9,75	7,55	-	8,65
	2022	0,30	0,20	0,00	0,17
Крахмал, %	2021	13,08	7,98	-	10,53
	2022	13,42	10,48	13,32	12,41
Каротин, мг	2021	80,88	99,50	-	90,19
	2022	127,03	99,44	124,00	116,82

Анализируя представленные данные таблицы 3, следует отметить, что силос 1-го класса превосходит аналогичные корма 2-го класса по сырому протеину – на 0,63 % в 2021 году и на 0,85 % и 2,43 % в 2022 году, сахару – на 2,20 % и от 0,10 % до 0,30 % соответственно, крахмалу на 5,10% и от 2,94 % до 0,12 % соответственно, но содержит меньше сырой клетчатки на 2,57 % в 1-й год исследования и на 3,30 % и 4,03 % во 2-й год исследования.

Определение сырой клетчатки широко применяемыми в практике анализа кормов методами не дает представления о количестве целлюлозы и гемицеллюлоз в кормах и их фактическом переваривании у животных.

Недостатки в методике определения послужили причиной для разработки новых систем анализа, что и было предложено в 1965 г. Питером Ван Соестом. Метод основан на разделении корма на две фракции: растворимую в нейтральном детергенте и представляющем наиболее переваримую часть корма, состоящую из белков, жиров, углеводов; и нерастворимую в нейтральном детергенте и представляющую плохо переваримую часть корма клеточных стенок, состоящих из гемицеллюлоз целлюлозы и лигнина, лигнифицированного азота и нерастворимой золы. Последующее воздействие на образец корма кислым детергентом (основан на растворе ацетилтриметиламмония бромистого) позволяет добиться растворения 82–84% гемицеллюлоз, а добавление серной кислоты удаляет из остатка целлюлозу.

Клетчатка является основой структуры клеточной стенки растения и представлена гемицеллюлозами, целлюлозой и связанным с ними лигнином. Структурные углеводы разных кормов, и даже одного корма, могут существенно различаться по соотношению гемицеллюлоз, целлюлозы и лигнина.

За последние десятилетия опубликован ряд работ, посвященных аналитическим методам определения химического состава компонентов клеточной оболочки [21].

Состав кормов за 2021 и 2022 гг. по модифицированной Ван Соестом системе анализа представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Состав кормов за 2021 и 2022 гг. по модифицированной Ван Соестом системе анализа

Показатели	НДК, NDF, %	КДК, ADF, %	Лигнин, ADL, %	Гемицеллюлоза, %	Целлюлоза, %
2021 год	51,73	35,78	6,24	15,95	29,54
2022 год	47,35	34,82	7,34	12,53	27,48

Анализ данных по изучению содержания фракций клетчатки, полученных при проведении исследований, показывает, что НДК находилось в пределах от 47,35 до 51,73 %, а КДК – от 34,82 до 35,78 %, лигнина от 6,24 до 7,34 %.

Исследования показали, что содержание гемицеллюлоз и целлюлозы в корме в сумме составляет 40,01–45,49%, что значительно превышает количество, определяемой сырой клетчатки (26,99– 29,28%).

Одним из основных факторов, влияющих на переваримость клетчатки в целом и ее составляющих, является лигнин.

Лигнин – соединение, не относящееся к углеводам, но тесно связанное с ними. На долю лигнина приходится 2–14,5% от общего объема сырой клетчатки.

Установлено содержание лигнина в клеточных стенках кукурузного силоса за исследуемый период и составило от 6,24 и 7,34 %,соответственно.

Таким образом, определение НДК, КДК и лигнина в кормах позволяет учесть все составляющие клеточных стенок.

В 2021–2022 году лабораторией анализа кормов были также проведены испытания по определению массовой доли органических кислот в кукурузном силосе, что представлено в таблице 5.

Качествосилосавлияетна потреблениеиусвояемостьегожвачными животными. Основными факторами, которые могут препятствовать брожению силоса, является содержание сухого вещества, концентрация водорастворимых углеводов и популяции микроорганизмов, присутствующие в кормах. Корма с низкими концентрациями сухого вещества и углеводов могут иметь нежелательную ферментацию, а из зеленой массы с избыточным содержанием углеводов может образовываться кислый силос, что уменьшает его потребление.

Одним из индикаторов, что может указывать на потребление сухого вещества рациона, является рН. Чем выше уровень рН, тем больше потребление корма, может объясняться, в частности, меньшим содержанием органических кислот [22].

Таблица 5 – Содержание и соотношение органических кислот в кукурузном силосе при натуральной влажности за период 2021–2022 гг.

Показатели	I класс		II класс	III класс	Среднее значение
Массовая доля молочной кислоты в общем количестве (молочной, уксусной, масляной) кислот, %, не менее, в силосе	2021	77,00	65,00	-	71,00
	2022	80,00	77,00	64,00	74,00
Массовая доля масляной кислоты в силосе, %, не более	2021	0,03	0,00	-	0,015
	2022	0,04	0,07	0,00	0,036
pH силоса, ед. pH	2021	3,74	3,83	-	3,79
	2022	3,98	3,98	3,97	3,97

Анализ содержания низших жирных кислот показал, что в силосе кукурузном 3-го класса в 2022 году преобладает молочная кислота над уксусной (35,40 %), в корме 2-го класса – на 29,27 %, и в силосе 1-го класса – 23,05 %. В 2021 году соотношений этих кислот варьируется в 1 классе – 27,75 %, во 2 классе – 48,02%. Содержание масляной кислоты в образцах не превышает допустимых значений, предусмотренных ГОСТом. Кислотность силоса варьируется от 3,97 до 3,98 ед. рН, что находится в пределах оптимальных значений для данного вида корма.

Вывод

Условия вегетационного периода 2021 и 2022 гг. значительно отличались. Погодные условия в годы проведения исследований в целом складывались типично для климатической зоны Вологодской области, однако следует отметить некоторые отклонения по приходу тепла и влаги за период вегетации культур.

В силосе по общепринятым методикам были определены такие показатели, как кислотность, содержание низших жирных кислот, содержание воды, сырой золы, сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки, сахара, кальция, фосфора и каротина, рассчитано содержание обменной энергии, проведен перерасчет на сухое вещество. Образцы корма были распределены на три класса в соответствии с ГОСТ Р 55986-2014. Было проанализировано 60 проб корма в 2021 году, из которых 87,00 %, – 1-го класса, 13,00 %, – 2-го класса и 2022 году 86 образцов силоса из которых 1-го класса – 76,00 %, 2-го класса – 21,00 % и 3-го класса – 3,00 %.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что правильно заготовленный силос в течение длительного времени сохранял свои показатели качества. Анализ содержания «сырого» протеина в силосе из кукурузы, показал высокий белковый потенциал и составил 9,26 %. Этот показатель является важным в условиях дефицита белка в традиционных кормовых культурах. Концентрация клетчатки составила 28,56 %, что соответствует показателям I класса качества. Содержание масляной кислоты в исследуемых образцах за анализируемый период в среднем составило 0,0415– 0,036 %, что характеризует высокий класс качества. Содержание остальных элементов силоса кукурузного в пересчете на АСВ: 61,16 % – переваримого протеина; крахмала и сахара – 11,47 % и 4,41 %, соответственно.

Кукуруза занимает одно из ведущих мест среди кормовых растений и является основной силосной культурой.

Повышение её производительности в современных условиях является важным резервом стабилизации кормопроизводства и продуктивности животноводства.

Благодаря качественным характеристикам кукурузного силоса культура прочно вошла в топ возделываемых сельскохозяйственных культур на территории области.