Научные основы оптимизации условий содержания сельскохозяйственных животных и птицы

Введение. Животноводство и птицеводство вносят весомый вклад в обеспечение продовольственной безопасности страны. Безусловно, большая роль в этом принадлежит государственной поддержке аграрного сектора России в новых социально-экономических условиях [17]. Эффективность и конкурентоспособность отрасли животноводства во многом зависит от кормления и содержания животных. Известно, что кормление животных, искусственная среда обитания, микроклимат животноводческих помещений не всегда отвечают физиологическим потребностям их организма. При этом они испытывают большие функциональные нагрузки с изменением характера адаптивных реакций на внешние раздражители, комплекс которых при отдельных технологических приемах зачастую становится стрессовым, что приводит к ухудшению здоровья и снижению продуктивности животных [1, 4, 9, 18].

Для поддержания нормальной жизнедеятельности сельскохозяйственные животные и птица должны затрачивать определенное количество питательных веществ корма на образование энергии, которая необходима для компенсации всех видов теплопотерь (конвекцией, теплопроведением, излучением), т.е. для адаптации животного организма к окружающей среде, например, к низким температурам воздуха в помещении в зимний период. Чем больше энергетических веществ расходуется в организме на адаптацию к окружающей среде, тем меньше их используется на производство продукции: молока, мяса и др., что приводит к недополучению продукции и увеличению затрат корма на ее производство. Учитывая, что в структуре себестоимости животноводческой продукции затраты на корма составляют 55-70%, рациональное их использование является главным внутренним резервом повышения эффективности животноводства [1,4, 6, 10, 11,20].

Целью комплексных исследований было изучение и обоснование основных направлений оптимизации условий содержания и кормления сельскохозяйственных животных и птицы.

Материалы и методы исследований. В основу всех исследований были положены научные разработки отечественных ученых, которые изучали технологические приемы кормления и содержания сельскохозяйственных животных и птицы, способствующие повышению эффективности животноводства. В процессе исследований применялись общепринятые методы: наблюдение, анализ, сравнение, обобщение; специальные научные методы: зоотехнические, зоогигиенические, физиологические. Работа выполнялась в производственных условиях на базе животноводческих и птицеводческих предприятий Орловской области (СПК «Ленинский» Свердловского района, АО «Картофельная Нива Орловщины», Фабрика по производству мяса птицы АО АПК «Орловская Нива», ЗАО «Победа-Агро»-птицефабрики «Урицкая» и «Тиняковская», ИП КФХ Стрюков Е.А., ИП КФХ Жариков Ю.М. и др.).

Результаты исследований. В животноводстве и птицеводстве применяются различные системы и способы содержания животных и птицы (табл. 1).

Таблица 1 - Основные системы и способы содержания сельскохозяйственных животных [1,4, 7, 11, 13, 14, 20, 23]

Вид животных	Системы и способы содержания
Крупный рогатый скот	Привязный, беспривязный способы содержания (беспривязно-боксовый, беспривязный на глубокой или периодически сменяемой подстилке).
Свиньи	Выгульная (станково-выгульная, свободновыгульная); безвыгульная система содержания.
Овцы и козы	Круглогодовая стойловая, стойловопастбищная, пастбищно-стойловая, пастбищная система содержания.
Лошади	Конюшенная  и  табунная  (культурно табунная) системы содержания.
Птица	Напольная: на подстилке, глубокой подстилке; на полах (сочетание глубокой подстилки и сетчатого или планчатого пола); на полах (подстилка в сочетании с сеткой или планчатыми полами); клеточная (в клетках) системы содержания.

Изучение микроклимата животноводческих помещений показало, что его параметры в зимний и переходный периоды года зачастую не соответствуют зоогигиеническим нормативам. Отсутствие надлежащего микроклимата представляет собой одну из причин того, что потенциальные возможности животных используются на 60-70%, а расход кормов на единицу продукции увеличивается по сравнению с нормами на 20-30%. Особенно опасно для животных и, в первую очередь, для молодняка сочетание низких температур, высокой влажности воздуха и сквозняков при содержании животных в помещениях, выполненных из железобетонных конструкций с низкими теплозащитными характеристиками наружных ограждений (стен и покрытий). Это приводит к увеличению потерь тепла организмом животного конвекцией, кондукцией (проведением в пол) и излучением, в результате чего нарушаются процессы терморегуляции, тепловой баланс животного организма, наступает переохлаждение, снижается его естественная резистентность.

Наиболее выраженные изменения теплообмена в организме животного наступают под действием температурного фактора окружающей среды. При понижении температуры внешней среды организм животного уменьшает теплоотдачу. При недостаточности компенсаторных механизмов по ограничению теплоотдачи в действие вступает регуляция теплопроизводства с целью повышения его (химическая терморегуляция). Химическая терморегуляция позволяет покрывать возросшие потери теплоты путем производства ее из питательных веществ корма или запасов организма. В первую очередь для этого используются белки – самые ценные пищевые вещества. Для организма это означает увеличение расхода корма и снижение продуктивности. Поэтому для нормального состояния организма необходимо обеспечить такие условия в помещении, при которых количество образующейся теплоты равняется тепловыделениям (расход теплоты) организма, в противном случае повышается заболеваемость и снижается продуктивность животных [4, 11].

Физиологическими исследованиями установлено, что корова средней живой массы при умеренном кормлении и средней продуктивности выделяет в сутки 18-20 тыс. ккал (75-84 тыс. кДж). Для образования такого количества тепла требуется 8-9 к.ед. Поэтому, вполне очевидно, что уменьшить затраты кормов, повысить коэффициент их использования на образование продукции можно путем создания для животных оптимального температурного режима в помещении. При исследовании влияния температуры внутреннего воздуха (t в ) на потребление корма (g) получены следующие зависимости: для свиней g = g cp (1,00-0,02 t в ); для дойных коров – g = g cp (1,15-0,015 · t в ), где g cp – среднесуточное потребление корма коровами и свиньями в расчете на одно животное, к. ед. При t в = 0 g = g ср [4].

Для определения экономической эффективности предупреждения избыточных теплопотерь организмом животных необходимо определить общие потери тепла животным организмом в течение суток при фактическом (Q яв. факт. ) и оптимальном температурных режимах помещения (Q яв. опт. ); найти разницу между Q яв. факт. и Q яв. опт. ; пересчитать полученную разницу (ккал/ч), т. е. тепловую энергию, в обменную, выражающую энергетическую питательность кормов. За энергетическую кормовую единицу (ЭКЕ) принимают 10 МДж обменной энергии. 1 ЭКЕ = 10 000 кДж, или 2388 ккал (1 Дж = 0,2388 кал; 1 кал = 4,1868 Дж).

Так, если Q яв. факт. – Q яв. опт. = 3000 ккал/сутки, то 1 ЭКЕ – 2388 ккал, X ЭКЕ – 3000 ккал, Х = 3000 : 2388, Х = 1,26 ЭКЕ. Таким образом, чтобы избежать снижения продуктивности, животному следует дать дополнительно в сутки 1,26 ЭКЕ. При обеспечении в помещении нормального температурного режима потери продуктивности можно предотвратить.

Нашими исследованиями установлено, что при содержании молочных коров в помещениях с температурой среды, значительно ниже допустимого уровня, при неизменном кормлении отмечаются потери удоев до 1-2 кг на голову в день или на 1015% от годовых удоев. Если для расчета экономической эффективности нормализации температурного режима в помещении за исходную продуктивность принять 5000 кг молока в год на голову, а уровень снижения продуктивности принять самый минимальный (10% или 500 л молока), то при средней закупочной цене 1 л продукции 26 руб. стоимость ее составит 13,0 тыс.руб. В перерасчете на 100 голов коров стоимость недополученной продукции составит 1,3 млн.руб. (в ценах 2020 г.). Поэтому вопросы, связанные с теплообменом между животным организмом и внешней средой, являются основой для создания энергоресурсосберегающих технологий кормления и содержания сельскохозяйственных животных. Приведенный выше пример указывает на необходимость поддержания оптимальных параметров микроклимата в животноводческих помещениях.

В результате проведенных нами исследований установлено, что для сокращения избыточных потерь тепла конвекцией организмом животного в окружающую среду необходимо:

• 1.    Поддерживать оптимальный температурно-влажностный режим в животноводческих помещениях; для молодняка животных предусмотреть системы локального обогрева;

• 2.    Приточный воздух во все периоды года должен поступать в зону размещения животных, исключая возможность непосредственного постоянного воздействия на них воздушных струй, скорость которых превышает рекомендуемую подвижность воздуха. В холодный период года в зоне размещения животных скорость движения воздуха для молодняка не должна превышать 0,2 м/с, для взрослых – 0,3-0,5 м/с;

• 3.    В холодный период года, когда температура наружного воздуха снижается до - 13°С и ниже, количество приточного воздуха, подаваемого в помещения для содержания крупного рогатого скота, следует уменьшить до 6-8 м³ / ч на 1 ц массы животного, что обеспечит нормируемую температуру внутреннего воздуха, как правило, за счет теплопоступлений в помещение от животных.

С целью уменьшения теплопотерь организмом животного при лежании в пол (проведением) необходимо соблюдение следующего комплекса зоогигиенических мероприятий:

• 1.    Фундамент и пол на ширину не менее 2 м по слою щебня 70-100 мм следует утеплять керамзитом, шлаком или другими материалами на глубину до 0,5 м. Утеплитель следует защитить от попадания влаги. Конструкции пола должны быть с гидротеплоизолирующими слоями;

• 2.    Полы в животноводческих помещениях должны обладать относительно небольшой объемной теплоемкостью и характеризоваться малой теплопроводностью;

• 3.    При содержании животных на бетонных и кирпичных полах обязательно применение подстилки, деревянных щитов или покрытия из кордорезинобитумных и других утепляющих плит;

• 4.    Показатель теплоусвоения полов должен быть в местах отдыха животных (при содержании без подстилки) не более:

• а)    для молодняка крупного рогатого скота – 13 ккал/м²·ч·°С (15,1 Вт/м²·°С);

• б)    для всех остальных технологических групп животных – 9,5 ккал/м²·ч·°С (11,6 Вт/м²·°С);

• 5.    Температура поверхности пола не должна быть ниже температуры внутреннего воздуха помещения на 1,5–2°С;

• 6.    Поток теплоты от лежащего животного в пол (средний за первые 2 часа контакта животного с полом) не должен превышать нормативных значений:

• а)    для животных на откорме – 200 Вт/м (172 ккал/м²х ч);

• б)    для всех остальных животных – 170 Вт/м (146,2 ккал/м² х ч);

Для предупреждения теплопотерь организмом животного излучением необходимо:

• 1.    Использовать строительные материалы и ограждающие конструкции с хорошими теплозащитными свойствами, характеризующимися низким коэффициентом теплопередачи,    высоким    сопротивлением    теплопередаче,    достаточной

• 2.    Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций животноводческих зданий следует принимать для климатических зон страны с расчетной наружной

• 3.    Размещать животных, особенно молодняк, на расстоянии не менее 1,5 м от наружной стены. При этом температура внутренней поверхности наружных ограждений может быть ниже температуры воздуха помещения не более чем на 3°С.

теплоустойчивостью и средней воздухопроницаемостью. Образование конденсата на стенах и покрытиях не допускается.

температурой -26°C: для наружных стен не менее 1,6-2,2 и для покрытий не менее 3,0 - 4,5 м2^ч^°С/ккал.

Особенно важно соблюдение зоогигиенических и технологических нормативов в промышленном птицеводстве. Эффективность птицеводства на промышленной основе в значительной мере зависит от технологии производства яиц и мяса птицы. При промышленном способе содержания организм птицы испытывает большие функциональные нагрузки, изменяются его адаптивные реакции на внешние раздражители, которые нередко становятся для них стрессовыми. В результате нарушается физиологическое состояние организма, снижается продуктивность, чаще проявляются заболевания, обусловленные снижением естественной резистентности. Поэтому большое значение приобретает учет факторов внешней среды, которые окружают птицу и влияют на организм в целом. Особенно важно учитывать эти факторы при выращивании молодняка. Соблюдение оптимальной технологии производства позволяет наиболее полно реализовать генетические характеристики птицы, обусловленные наследственностью. Одним из решающих факторов повышения продуктивности в птицеводстве является создание оптимальных условий кормления, содержания и ухода за птицей, обеспечивающих нормальное физиологическое состояние и биологические потребности ее организма, а также высокую устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды [1, 3, 5, 24].

Потребность в более стабильном способе производства мяса бройлеров растет во всех странах мира. В этой связи большой интерес для производственников представляет новая комплексная система выращивания бройлеров современных кроссов «Patio» («Патио», фирма «Венкоматик», Нидерланды) [24].

Важнейшим элементом интенсивной технологии производства яиц и мяса птицы является организация полноценного и сбалансированного кормления. Полноценное кормление птицы - основа наиболее полного проявления генетического потенциала продуктивности, эффективного использования питательных веществ рациона, высокой естественной резистентности организма и качества продукции. Современная система нормирования рационов кормления птицы предусматривает оценку питательности кормов по комплексу показателей: обменной энергии, сырому протеину, аминокислотам, макро- и микроэлементам, витаминам. Нормирование питательных веществ осуществляется на 100 г сухой кормовой смеси, а фактическое поступление в организм птицы питательных веществ регулируется суточным потреблением корма. При нормировании кормления птицы на 100 г корма особое значение приобретает качество используемых комбикормов, их сбалансированность по всем элементам питания. В птицеводстве очень важен минимальный расход корма на единицу продукции, а для этого необходимо, чтобы организмом птицы максимально переваривались и использовались питательные вещества рационов [1, 8].

В настоящее время для повышения продуктивности и сохранности птицы предлагается большое количество биологически активных добавок (пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков, фитобиотиков, антиоксидантов и др.) [2, 8, 12, 15, 16, 19, 21]. Определить реальную эффективность конкретного препарата можно только экспериментальным путем. На бройлерах экспериментировать проще, так как срок их выращивания, как правило, не превышает 38-42 дней. Большое количество птицы, участвующей в опыте (не менее 35 цыплят в одной группе), также существенно повышает достоверность результатов.

Особое место из условий содержания в птицеводстве следует отвести и воздушной среде. Непосредственное влияние воздушной среды на организм животных объясняется воздействием на обмен веществ, тепло- и газообмен, физические свойства крови, морфологический и биохимический состав ее и т. д. В итоге это сказывается на продуктивности птицы, состоянии ее здоровья и устойчивости к различным заболеваниям. Известно, что только от здоровой птицы можно получить доброкачественную продукцию.

Физическое состояние и химические свойства воздушной среды – факторы непостоянные и подвержены колебаниям. Организм животных может приспосабливаться к этим изменениям, но лишь до определенных пределов. Длительное пребывание птицы в помещении с неблагоприятным микроклиматом понижает аппетит, ослабляет резистентность организма и приводит к заболеваниям. У птицы замедляется рост и развитие, нарушается углеводный и минеральный обмен. В связи с недостаточным развитием у птицы механизма терморегуляции (наличие плотного оперения, отсутствие потовых желез) она не может быстро приспособиться к резким колебаниям температуры воздуха. Значительное повышение или понижение температуры приводит к уменьшению продуктивности, задержке роста и, как следствие, снижению уровня естественной резистентности [1, 6, 11].

Факторы внешней среды, в частности, содержание, кормление и микроклимат, оказывают комплексное воздействие на организм птицы. При интенсивном выращивании организм птицы всецело зависит от факторов, обусловленных конструкцией птичников, микроклиматом в них, условий кормления и эксплуатации. Концентрация большого количества птицы на одном предприятии, скученное содержание, однообразный концентратный тип кормления, интенсивное использование, комплексная механизация и автоматизация производственных процессов и другие факторы – все это может привести, и нередко приводит, к ухудшению продуктивного здоровья животных и, в конечном счете, к появлению различных болезней. Поэтому особое внимание необходимо уделять комплексному анализу факторов внешней среды, которые постоянно воздействуют на организм птицы. Предупреждение отрицательного влияния указанных факторов является важным моментом в увеличении продуктивности сельскохозяйственной птицы, а также повышении устойчивости неспецифических защитных сил их организма [1, 6, 11].

К основным параметрам оценки окружающей среды, где обитает птица, относятся температура, влажность, скорость движения и химический состав воздуха, содержание в нем механических включений (пыли) и микроорганизмов, освещенность птичника.

Температура воздуха в птичнике должна обеспечивать в организме птицы равновесие между теплообразованием и теплоотдачей, т.е. находиться в диапазоне, обеспечивающем обмен веществ на постоянном уровне.

Средние значения температур в этом диапазоне для каждого вида и возраста птицы различны. Так, например, в холодные периоды года в птичниках, где содержатся куры, индейки, цесарки, температура в помещении должна быть в пределах 16-18ºС, для уток и гусей – 14ºС. Для молодняка в первые дни выращивания дневные значения температуры не должны быть ниже 28-31ºС (под брудерами – до 33-34ºС). По мере роста птицы температуру постепенно снижают.

Немаловажное значение имеет содержание влаги в воздухе, так называемая относительная влажность в птицеводческом помещении, где содержится птица. Для кур и индеек оптимальной влажностью считается 60-70%, для уток и гусей – 65-80%. Избыточная влажность способствует усиленному росту и размножению различных микроорганизмов, в числе которых могут быть и патогенные споровые формы. Низкая влажность может привести к большому запылению птичника, что неблагоприятно повлияет на органы дыхания птицы и вызовет их заболевание.

Усиленное движение воздуха в птичнике с температурой ниже, чем температура тела птицы, может вызвать ее переохлаждение, что также может привести к простудным заболеваниям всего поголовья. Нежелательны и появления застойных зон в птичниках. В холодный и переходный периоды года оптимальная скорость движения воздуха в зависимости от вида и возраста птицы составляет 0,1-0,8 м/с, в теплый период – 0,2-1,2 м/с [6, 11, 13].

Принимая во внимание, что температура, влажность и скорость движения воздуха в птичниках являются определяющими факторами микроклимата, непосредственно влияющими на ее продуктивность, применяемое для этих целей оборудование должно обеспечивать все параметры микроклимата строго в соответствии с зоогигиеническими требованиями.

Основные технологические, зоогигиенические, зоотехнические и физиологические показатели, учитываемые при оценке условий содержания и кормления животных и птицы, представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Основные показатели, учитываемые при оценке условий содержания и кормления животных и птицы

Технологические и зоогигиенические показатели

Зоотехнические и физиологические показатели

Помещения фермы (комплекса, птицефабрики): типовые, приспособленные, степень сохранности, санитарное состояние). Система и способ содержания взрослых животных (птицы) и молодняка. Организация моциона в зимнее время года. Кормление животных. Потребность в кормах и их запас в соответствии с нормативами. Способ раздачи кормов. Кратность кормления. Поение животных. Потребность в воде в соответствии с нормами. Подогрев воды зимой. Обеспечение животных подстилкой. Потребность в подстилке и ее запас в соответствии с нормами. Микроклимат помещений и его соответствие нормам. Вентиляция и отопление помещений. Оборудование для локального обогрева молодняка. Система удаления навоза (помета). Способы хранения, обеззараживания и утилизации навоза (помета). Ветеринарно-санитарная защита. Теплозащитные качества ограждающих конструкций (полы, стены, окна, ворота, двери, покрытие). Технологическое оборудование, механизация, автоматизация и цифровизация производственных процессов. Размеры секций, боксов, стойл, клеток, денников, станков. Площади станков на 1 голову и ее соответствие нормам. Наличие выгульных площадок. Площадь выгульных площадок на 1 гол. и ее соответствие нормам.

Крупный рогатый скот. Молочная продуктивность коров (удой за 305 дней лактации). Массовая доля жира и белка в молоке. Живая масса коров. Показатели воспроизводства стада (количество осеменений в среднем на одно животное, продолжительность сервис-периода, межотельного периода, выход телят на 100 коров, живая масса телят при рождении, в 10 и 20 дней). Затраты корма на 1 кг молока. Живая масса молодняка. Среднесуточный прирост живой массы по периодам выращивания молодняка крупного рогатого скота. Затраты кормов на единицу прироста. Свиньи. Живая масса свиноматок. Многоплодие. Крупноплодность. Молочность свиноматок. Число опросов в год. Выход поросят, полученных от одной основной свиноматки в год. Продолжительность выращивания и откорма свиней до достижения живой массы 100 кг. Среднесуточный прирост живой массы свиней на выращивании и откорме. Затраты корма на 1 кг прироста живой массы свиней. Падеж свиней всех возрастов к обороту стада. Убойный выход. Толщина шпика. Процент выхода постного мяса с туши. Овцы. Живая масса овцематок. Оплодотворенность маток. Многоплодие. Масса новорожденных ягнят и их жизнеспособность. Молочность овцематок. Шерстная продуктивность. Мясная продуктивность. Затраты корма на единицу продукции. Птица. Основные учитываемые показатели: для птицы, откармливаемой на мясо – живая масса; среднесуточный прирост; сохранность поголовья; затраты

Плотность посадки птицы. Размеры кормушек и поилок. Фронт кормления и поения. Состояние охраны окружающей среды (экология фермы, комплекса).

корма на 1 кг прироста живой массы; индекс продуктивности; убойная масса; убойный выход; масса съедобных частей тушки; масса несъедобных частей тушки; выход мяса по сортам; качество мяса – оценивают органолептическими и физико-химическими методами. Учитываемые показатели на ремонтном молодняке: начальное поголовье; сохранность; выход делового молодняка; затраты корма на 1 гол; на курах: начальное поголовье; сохранность; среднее поголовье; яйценоскость на начальную и среднюю несушку; валовый выход яиц; затраты корма на 1000 яиц; себестоимость 1000 шт. яиц. На племенной птице дополнительно – выход инкубационных яиц и их инкубационные качества – оплодотворенность, выводимость и вывод цыплят. Клинико-физиологические показатели животных: температура тела, частота дыхания, частота пульса. Морфологические и биохимические показатели крови.

Кроме того, учитывают основные показатели, характеризующие экономическую эффективность производства продукции животноводства: затраты труда на единицу продукции (на 1 ц прироста живой массы, на 1 ц молока, чел.- ч), себестоимость 1 ц реализованной продукции (руб.), уровень рентабельности (%).

При проведении научных исследований используется современное оборудование. Так, в исследованиях О.Н. Андреевой с использованием сканирующего электронного микроскопа модели TM–1000 (фирма «Hitachi Science Systems Ltd») был проведен анализ микроструктуры внутренней поверхности скорлупы яиц кур в низковакуумном режиме Standart Mode и при условиях, снижающих накопление заряда - Charge-Up Reduction Mode [1, 2, 22].

Заключение. Разработанные наукой весьма эффективные зоогигиенические и технологические нормативы многие животноводческие хозяйства перестали соблюдать, полагая, что животные будут давать много молока и наращивать массу в любых условиях. Но это далеко не так. По данным многочисленных исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом, из-за неудовлетворительного микроклимата в помещениях молочная продуктивность коров снижается на 10 %, на 20-30 % снижается эффективность использования кормов, особенно в зимнее время. Нарушение равновесия (дисбаланс) между животным организмом и окружающей средой к ухудшению здоровья и снижению продуктивности животных.

Высокая продуктивность птицы и длительность ее использования в условиях промышленной технологии зависят от обеспечения качественного кормления и комфортных условий содержания с соблюдением всех технологических и зоогигиенических параметров.

В результате проведенных исследований установлено, что определяющими факторами обеспечения здоровья животных, их сохранности и получения от них максимальной продуктивности являются создание и поддержание оптимальных условий кормления и содержания. Только здоровое животное в комфортных условиях содержания даст максимальную продуктивность. Технологический процесс производства продуктов животноводства и птицеводства базируется на трех основных составляющих: высоком генетическом потенциале животных и птицы; научно обоснованном кормлении и поении животных и птицы; физиологически обоснованном содержании и оптимальном микроклимате в животноводческих и птицеводческих помещениях.