Эколого-биологические факторы, влияющие на качество молока у коров симментальской породы в условиях Якутии

Введение. Общеизвестно, что качество продуктов питания человека по цепочке «почва – растение – животное – продукция» зависит от экологической среды, климата, а также физиологического состояния, породы, возраста молочного скота от условий его содержания и кормления. С продуктами питания в организм человека поступает значительная часть химических и биологических веществ, в том числе и тяжелые металлы. Они попадают, накапливаются по ходу биологической цепи: почва (вода) – растение – животное – продукция – человек [4, 5, 8]. В связи с этим изучение эколого-биологических факторов, влияющих на качество молока у коров симментальской породы, представляет определенный научный и практический интерес. Отметим, что в условиях рыночной экономики эта порода активно конкурирует с другими породами, сохраняя основное направление продуктивности – молочно-мясное [3].

Цель исследования : изучение экологобиологических факторов, которые влияют на качество молока у коров симментальской породы в условиях Якутии.

Задачи исследования : изучение минерального состава почв; определение состава фитоценоза и исследование кормов на минеральный состав; изучение биохимического и минерального состава молока.

Методы исследования. Образцы почв (слой 0–20 см) исследуемых районов отбирали в период вегетации растений (май – сентябрь) по общепринятым методикам, согласно ГОСТ 17.4.4.02-84. Агрохимические показатели исследованы в республиканской агрохимстанции в г. Якутске. Отбор проб сена и зеленой травы проводили по ГОСТ 27262-87. Отбор проб грубых кормов (сено) проводили по ГОСТ 27262-87 [9]. Доступные растениям и кормам микроэлементы определяли в спектрофотометре «Спектростар» лаборатории Якутской ГСХА. Физико-химический состав, содержание жира, белка, сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) определяли на экспресс-анализаторе молока «Клевер-2». Минералы молока определяли атомным спектрофотометром «Люмекс – МС9100».

Результаты исследования. Сельскохозяйственное производство Якутии размещено в зоне вечной мерзлоты, резко континентального климата и неустойчивого увлажнения. Из всех факторов внешней среды наиболее важным и стабильным экологическим фактором является низкая температура воздуха [6].

Минеральный состав почвы. Содержание и распределение в почве микроэлементов зависят от направления и степени развития почвообразовательного процесса и особенностей поведения микроэлементов в ландшафте [1]. Низкие температуры отрицательно влияют на интенсивность почвообразовательных процессов и на продуктивность растений. Верхний почвенный слой к осени оттаивает от 20–30 см в северной части до 150–200 см в центральной и южной частях территории республики.

В Хангаласском районе исследуемая пойменная терраса заливается каждый год в период весеннего половодья, представлена аллювиально-дерновым типичным типом мерзлотных почв. В Мегино-Кангаласском и в Сунтарском районах исследуемая аласная экосистема представлена аласно-луговым черноземным типом мерзлотных почв.

Нами было определено среднее содержание микроэлементов (Zn, Cu, Co, I, Mn, Se) в верхнем слое почв (0–20 см) (табл. 1). Установлено, что для почвенного покрова районов Тюнгюлю и Ал-лага не свойственны превышающее предельнодопустимые концентрации или другие критические показатели фоновых содержаний элементов Co, Mn, Zn, Cu. В почвенно-климатической зоне района Улах-Ан содержание микроэлементов Co, Mn, Zn, Cu превышает показатели района Тюн-гюлю в 2 раза, а с Сунтарским районом – в 1,5 раза. Это может быть обусловлено тем, что участок находится в 300 м от территории прохождения федеральной автомобильной трассы, которая функционирует не один десяток лет.

Таблица 1

Тип почвы \	Глубина, см \	Se 1	Co 1	I	Mn \	Zn 1	Cu 1	Кислотность
с. Улах-Ан, Хангаласский район
Пойменно-аллювиальнодерновая типичная почва	0–5	2,68	4,86	1,4	69,63	22,48	3,97	4
	5–10	2,45	2,76	1,8	58,81	20,77	2,76
	10–20	3	3	2,5	60,17	17,86	1,99
с.Тюнгюлю, Мегино-Кангаласский район
Аласные луговочерноземные почвы	0–5	3,33	2,56	2,5	35,53	6,77	1,99	7,2
	5–10	4,1	1,66	1,8	38,91	5,98	1,58
	10–20	3,59	2	2,3	30,67	4,68	1,50
с. Аллага, Сунтарский район
Аласные луговочерноземные почвы	0–5	3.52	2,54	2,3	44,53	10,77	2,36	7
	5–10	3,58	2,86	2,73	38,91	9,98	1,98
	10–20	3,1	3,1	2,47	45,67	5,68	1,80
Предельно допустимая концентрация (ПДК*)		5–10	0–5	5–40	0–1500	0–23	0–3	4,4–7

*ПДК — нормативы предельно-допустимых концентраций России (валовые). Значения ПДК даны в соответствии с Перечнем ПДК и ОДК химических веществ в почве.

Содержание микроэлементов в почвах, мг/кг

Концентрация I и Se в почвах исследуемых районов дефицитная. Причина может быть в низком валовом содержании элемента, физикохимических свойствах почвы и свойствах самих галогенов. Кислотность почв на территории Улах-Ан высокая. В кислой среде увеличивается подвижность меди, марганца, цинка. Таким образом, в почвенном покрове определенной территории наблюдается отчетливая дифференциация в содержании и распределении микроэлементов.

В исследованных почвах села Тюнгюлю и Алла-га реакция среды щелочная. В Улах-Ане кислая среда, в кислой среде концентрация тяжелых металлов увеличивается и они становятся более подвижными, а содержание селена уменьшается. В целом почва в районе Улах-Ана подвергается значительному техногенному прессингу, попадая в зону влияния выхлопов автомобилей.

Ботанический состав фитоценозов. Фитоценоз Хангаласского района, села Улах-Ан характеризуется довольно незначительным разнообразием – 25 видов растений из 10 семейств. Cледует отметить, что в Мегино-Кангаласском районе, в селе Тюнгюлю представлено самое большое раз- нообразие – 38 видов растений из 10 семейств. В Сунтарском районе села Аллага распространены 35 видов растений из 10 семейств. Во всех трех районах широко распространены растения семейства Poaceae. Они являются ценным высокоурожайным кормом, пригодным для сенокосов и пастбищ, по питательности занимают одно из первых мест среди многолетних злаковых трав.

Также были отмечены в трех районах хозяйственно-вредные растения – представитель семейства Rubiaceae Juss., вид растения Galium verum L. вызывающее порчу молока [2]. В описываемом фитоценозе зарегистрирована сорная растительность, виды с прикорневой листовой розеткой, вытесняющие луговые травы семейства Plantagenaceae и Asteraceae .

В Улах-Ане встречается горец птичий, относящийся к ценным пастбищным растениям, характеризующийся высоким содержанием протеина и отличной поедаемостью животными.

Растения семейства Fabaceae имеют высокую питательную ценность для животных. В исследуемых районах встречаются повсеместно. Данные растения очень хорошо поедаются скотом. В растениях клевера содержится до 17 % протеина, а также значительное количество кальция, калия и каротина [7].

Самое большое видовое разнообразие фитоценоза в пастбищах выражено в Мегино-Кангаласском районе (село Тюнгюлю) и в Сунтар-ском районе (село Аллага), так как эти села отдаленные, малозаселенные, следовательно, нет пе-ревыпаса скота.

В Хангаласском районе села Улах-Ан очень скудный видовой состав растений. Участок подтапливает весенним паводком каждый год, из-за чего вымывается большая часть солей и минералов и почва становится щелочной, все это влияет на рост и развитие растений. Также пастбище находится в 300 м от автотрассы, откуда попадают вредные вещества. В этой связи, на наш взгляд, для улучшения видового состава необходимо посеять бобовые виды растений, регулировать выпас скота.

Питательность и минеральный состав корма в районах исследования. Уровень кормления, структура рационов и содержание животных влияют на качество молочной продуктивности. Наибольшие значительные изменения в качестве молока зависят от уровня белкового и минерального питания, от вида основных кормов [7].

Для установления более полной картины влияния кормов на продукцию нами были изучены питательность и содержание микроэлементов в кормах (табл. 2–4). Полученные данные свидетельствуют о том, что содержание каротина в кормах (сено) и зеленой массе (траве) из аласных угодий сел Тюнгюлю и Аллага относительно стабильно во времени и колеблется в незначительных пределах в течение 2017–2018 гг. исследования (см. табл. 2). Следует учесть, что показатель сена (разнотравное) и зеленой массы пойменного угодья села Улах-Ан в два раза ниже показателей сел Тюнгюлю и Аллага. Питательность сена и зеленой массы по ОКЕ соответствует среднестатистическим нормативам.

Таблица 2

Питательность и состав сена и зеленой массы разных сенокосных угодий, n = 25, мг/кг

Показатель	Аласные		Пойменные
	с. Тюнгюлю	с. Аллага	с. Улах-Ан
Сено (разнотравное)
Каротин	17,3±3,28	17,0±0,67	8,5±1,05
Питательность 1 кг, КЕ	0,70±0,05	0,65±0,08	0,53±0,07
Зеленая трава пастбищная
Каротин	20,5±2,14	20,1±1,71	11,6±1,05
Питательность 1 кг, КЕ	0,95±1,8	0,90±1,2	0,90±1,5

Примечание : все полученные данные достоверны, Р ≤ 0,001.

Исследования микроэлементного состава сена и пастбищной травы показывают, что в сене пойменных угодий Улах-Ан содержится повышенное концентрация таких микроэлементов, как медь, кобальт, марганец и цинк. Отме- чается также пониженное содержание селена, в селе Тюнгюлю и Аллага – в пределах нормы. Содержание йода дефицитное во всех трех районах.

Таблица 3

Показатель	с. Тюнгюлю (аласные) М 1 ±m 1	с. Улах-Ан (пойменные луга) М 2 ±m 2	с. Аллага (аласные) М 3 ±m 3
Cu	6,7±1,5	9,5±2,2	7,4±1,5
Co	25,7±0,27	30,1±2,35	80±1,9
Mn	59±0,54	78,56±0,80	65±0,71
Zn	3,8±0,10	67,7± 0,50	4,8± 0,15
I	0,9±0,11	0,5±0,47	0,9±0,21
Se	0,009±2,5	0,003±1,9	0,008±1,8

Примечание : все полученные данные достоверны, Р ≤ 0,05.

Микроэлементный состав сена исследуемых пастбищ, n = 15, мг/кг

Таблица 4

Микроэлементный состав зеленой травы исследуемых пастбищ, n = 15, мг/кг

Показатель	с. Тюнгюлю (аласные) М 1 ±m 1	с. Улах-Ан (пойменные луга) М 2 ±m 2	с. Аллага (аласные) М 3 ±m 3
Cu	20,1±3,5	24,7±2,2	23±1,5
Co	76,67±0,95	85,67±2,35	80±1,9
Mn	59±0,54	65±0,71	48,5±0,71
Zn	160, 52±0,37	237,4±0,48	180,53± 0,50
I	0,20±0,8	0,15±0,17	0,18±0,11
Se	0,024±0,16	0,018±0,1	0,020±0,2

Примечание : все полученные данные достоверны, Р ≤ 0,05.

Из данных исследования видно, что корма естественных пастбищных угодий по своему составу полноценные. Пастбищный период в Якутии длится всего 120–140 дней в году, тогда как в средней полосе России – 180–190 дней в году. Данные свидетельствуют о том, что питательность и микроэлементный состав полноценного корма КРС наблюдается в летний пастбищный период. Отсюда, чтобы обеспечить животных полноценным питательным рационом в условиях Якутии, а именно в зимний период, необходимо применение концентрированных кормов и минеральных добавок.

Физико-химические показатели молока. Состав молока непостоянен, все питательноминеральные вещества поступают в зависимости от сезона и ряда других факторов, таких как содержание, кормление, порода, возраст, период лактации, техника доения, состояние животного и ряда других физиологических особенностей [10].

Нами был изучен химический и физикохимический состав молока коров симментальской породы исследуемых районов в зимний и летний периоды (табл. 5). В зимний период наблюдалось снижение содержания химического и физико-химического состава молока у всех лак-тирующих коров. В этот период повсеместно уменьшается запас кормов, резерв питательных веществ в организме коров, и это отражается на составе молока. По содержанию в молоке жира, общего белка, СОМО коровы с. Тюнгюлю Мегино-Кангаласского улуса превосходят коров двух других исследуемых районов. В летнее время жирность молока во всех исследуемых районах возрастала от 4 до 5 %.

Таблица 5

Химический и физико-химический состав молока симментальской породы коров по сезонам года исследуемых районов

Показатель	Кол-во голов	Зима (М 1 ±m 1 )	Лето (М 2 ±m 2 )	Норма
с. Улах-Ан
Массовая доля белка, %	10	3,2±0,1	3,40±0,02	3,5
Массовая доля жира, %		3,87±0,02	4,10±0,01	3,8
Кислотность, 0Т		16±0,05	17,5±0,09	16
СОМО, %		8,60±0,01	8,75±0,01	8,7
Сухое вещество, %		12,30±0,03	12,31±0,06	12,7
с. Тюнгюлю
Массовая доля белка, %	10	3,49±0,4	3,57±0,05	3,5
Массовая доля жира, %		3,94±0,05	5,0±0,10	3,8
Кислотность, 0Т		17±0,01	17,5±0,05	16
СОМО, %		8,97±0,08	9,18±0,12	8,7
Сухое вещество, %		13,20±0,08	13,87±0,01	12,7
с. Аллага
Массовая доля белка, %	10	3,66±0,01	3,64±0,02	3,5
Массовая доля жира, %		3,89±0,03	4,23±0,09	3,8
Кислотность, 0Т		17±0,05	17,01±0,04	16
СОМО, %		8,70±0,01	8,75±0,01	8,7
Сухое вещество,%		12,99±0,09	13,01±0,13	12,7

Примечание : все полученные данные достоверны, Р ≤ 0,05.

Общая тенденция изменчивости содержания жира и белка в молоке по сезонам года во всех трех районах практически схожа. Кислотность молока исследуемых коров была в норме и не превышала уровня 16–18 0Т. Таким образом, установлено, что молоко летом по своему составу является более ценным, чем в зимнее время года, что соответствует с данными других авторов. В этот период происходит снижение суточных удоев у коров. Сравнивая физикохимический состав молока исследуемых коров с нормой, приведенной в справочной литературе, можно сказать, что показатели имеют более высокие значения.

В таблице 6 приведен минеральный состав молока коров симментальской породы в стойловый период. Согласно полученным данным, содержание элементов цинка, меди, кобальта и марганца завышено в селе Улах-Ан, а в селе

Тюнгюлю и Аллага оно стабильно. Острая нехватка элемента йода наблюдается во всех трех районах. Содержание селена в Улах-Ан достоверно низкое, в последующих двух районах его концентрация в допустимых пределах.

Накопление макро- и микроэлементов в разных биогеохимических ландшафтах в кормах и растениях оказалось разным. Следовательно, наблюдается разное содержание минеральных веществ в молоке по зонам республики.

Таким образом, исследование показало, что содержание минеральных веществ в молоке коров находится на приемлемом уровне. Недостаток йода является характерным показателем для исследуемого региона. Такие особенности необходимо учитывать при балансировании рационов для скота, в частности при кормлении сухостойных коров.

Таблица 6

Микроэлемент	Ср. зн. по литературным данным, мкг/кг	Район исследований
		с. Улах-Ан (М 1 ±m 1 )	с. Тюнгюлю (М 2 ±m 2 )	с. Аллага (М 3 ±m 3 )
Zn	0,50	0,41±0,007	0,34±0,004	0,36±0,006
Со	1–39	0,71±0,003	0,48±0,003	0,61±0,02
I	0–700	0,05±0,0004	0,09±0,0006	0,07±0,0001
Cu	1	0,0464±0,00004	0,0062±0,00015	0,0164±0,00002
Mn	7–600	0,05955±0,0007	0,05255±0,0004	0,04208±0,0004
Se	0,023	0,01992±0,0008	0,01012±0,002	0,01172±0,0003

Примечание : все полученные данные достоверны, Р ≤ 0,05.

Микроэлементный состав молока симментальской породы коров в исследуемых группах, мкг/г

Выводы

• 1.    Почвы естественных пастбищ содержат элементы преимущественно природного происхождения, достаточно равномерно распределенные по различным почвенно-климатическим зонам региона. Элементный состав почв района исследования можно представить в виде ряда (в порядке снижения концентраций): Mn > Zn > Cu > Co > Se > I. Почвы села Улах-Ан представлены пойменным аллювиально-дерновым типичным типом почв, обладающим кислой реакцией среды, которая оказывает влияние на подвижность и концентрацию микроэлементов марганца, цинка, меди и кобальта. Села Тюнгюлю и Аллага представлены аласно-лугово-чернозем-ными почвами со щелочной реакцией среды. Концентрация элементов в пределах нормы. Но содержание йода во всех исследуемых участках критично мало.

• 2.    Уровень загрязнения и затопления пастбищ привел к снижению видового разнообразия и доли ценных кормовых растений в фитоценозах и увеличению в них сорных растений. Состояние автотрофного звена пастбища села Улах-Ан свидетельствует об ухудшении экологических условий в зоне: почва – растение – корма. Химический состав и питательность кормов, используемых в рационах коров, зависят от урожайности растений и метеорологических условий. Содержание минеральных веществ и каротина не отвечают требованиям ГОСТа. Содержание меди, кобальта, цинка не обеспечивают потребности коров, так как имеет низкий показатель. Неполноценное кормление вызы-

• вает ослабление организма коров и всех функциональных особенностей.

• 3.    В республике наиболее ценное молоко по физико-химическому и минеральному составу производится в летнее время года. Исследования показали, что биохимический состав зависит от состава почвы, а почва зависит от гранулометрического состава, климата, кислотности. По этой причине рационы кормления крупного рогатого скота не сбалансированы по протеину, макро- и микроэлементам, витаминам, что приводит к значительному снижению молочной продуктивности скота и ухудшению качества производимой продукции. Таким образом, связь между компонентами почва – растение – животное – продукция неразрывная.