Оценка заготовленных кормов Вологодской области на наличие нитратных соединений

Особенно остро в агропромышленном комплексе стоит вопрос использования удобрений, которые являются одним из важнейших факторов роста кормопроизводства. Нецелесообразное использование минеральных и азотных удобрений приводит не только к повышению урожайности, но и значительно изменяет состав и кормовое преимущество трав даже после нескольких лет отсутствия внесения в почву. В некоторых случаях в кормовых культурах происходит максимальное накопление нитратов, скармливание которых оказывает негативное воздействие на сельскохозяйственных животных и в последующем приводит к потере питательных веществ и количества продукта. Потребление недоброкачественного в экологическом отношении продукта отрицательно сказывается на состоянии организма человека.

Внесение азотных удобрений в высоких дозах в почву под сельскохозяйственные культуры, являющихся активными стимуляторами роста растений, содействует накоплению в зелёной массе небелковых азотсодержащих соединений: нитратов, нитритов, гидроксиламина и аммиака. Нитратные соединения могут в чрезмерных количествах поступать в растения в период вегетации, превосходя допустимые нормы. Особенно интенсивными накопителями азота из культурных растений являются: люцерна посевная, клевер луговой, кукуруза, горох посевной, рапс. Нитраты поступая в организм с кормом, могут провоцировать нарушение обмена веществ, аборты, снижение молочной продуктивности и оплодотворяемости сельскохозяйственных животных, вызывать интоксикацию и смерть [1; 2]. Основная причина всех неблагоприятных последствий – не столько сами нитраты, сколько их метаболиты – нитриты, гидроксиламин, аммиак, оксиды азота, обладающие исключительно высокой токсичностью для животных. Одно из основных направлений в реализации эффективного контроля – анализ качества заготовленных кормов и сырья животного и растительного происхождения на содержание нитратов и нитритов [3; 4].

Увеличение кормопроизводства тесно связано с широким использованием азотных удобрений – органических и химических, увеличивающих урожайность зерновых культур, многолетних и однолетних трав, которые в большей или меньшей степени входят в структуру рациона кормления сельскохозяйственных животных. В результате изменяется химический состав и питательность кормов, в зерне злаковых трав и зеленой массе возрастает уровень протеина, вместе с этим снижается содержание легкодоступных углеводов-сахара и крахмала.

Как показывают многолетние исследования [5; 6; 7], доля сырого протеина в зерне многолетних злаковых трав повышается вследствие прироста не столько истинного белка, сколько азотистых соединений небелкового происхождения.

Нитраты ‒ это соли азотной кислоты, которые присутствуют во всех растительных кормах, так как являются одним из основных источников азота в питании растений. При всем этом, если происходит нарушение оптимальных условий для восстановления нитратов при синтезе белка, то они накапливаются в растениях. На это в значительной мере влияют условия минерального питания, сортовые и видовые специфики растений, экологические и почвенные факторы. Среди факторов внешней среды на содержание нитратов в зеленых кормах более всего влияет температура воздуха и почвы, влажность, свет. В условиях засухи содержание нитратов в растениях повышается в связи с резким снижением активности ферментов азотистого обмена.

Нитраты, являясь естественным элементом в среде обитания, содержатся в почве, воздухе, в продуктах и кормах растительного и животного происхождения. Впрочем, интенсивное применение азотных удобрений приводит к избыточному накоплению нитратов в продуктах питания. Азотные удобрения относятся к классу химических веществ повышенной опасности по причине постоянного поступления в организм сельскохозяйственных животных с рационом, питьевой водой. Известно, что окиси азота и их предшественники (нитраты и нитриты) являются основным химическими мутагенами во внешней среде [8; 9; 10].

Нецелесообразное применение удобрений, как и несоблюдение других агротехнических требований, приводит к повышению остаточного содержания нитратов в растительных кормах.

Повышенное содержание нитратов не оказывает влияния на развитие растений, но отрицательно воздействует на сельскохозяйственных животных. Нитраты, поступающие в избытке с кормом, под действием микроорганизмов восстанавливаются до нитритов, которые, взаимодействуя с гемоглобином, окисляют двухвалентное железо (Fe+2) в трехвалентное (Fe+3). После чего образуется метгемоглобин, неспособный переносить кислород (О2), что приводит к нарушению дыхания клеток и тканей организма животных.

Симптомы интоксикации нитратами могут наблюдаться у сельскохозяйственных животных, которые поедают зелёную массу, содержащую 0,07 % нитратного азота в сухом веществе, а при содержании более 0,22 % наблюдается смертельный исход. К группе культур с высокой способностью накопления нитратов относятся представители многолетних злаковых трав, крестоцветных, сложноцветных.

Применение азотных удобрений способствует увеличению урожайности кормовых растений, содержанию сырого протеина в них и нередко повышению содержания нитратов, особенно в ранние фазы вегетации. Практически уже при дозе 90 кг/га азота количество нитратов в травах превышает предельно допустимую концентрацию [11; 12].

Актуальность темы. Своевременный контроль содержания нитратов в период заготовки и хранения кормов способствует принятию профилактических мер, позволяющих снизить негативное влияние повышенной концентрации нитратов на организм сельскохозяйственных животных и предотвратить накопление этих веществ в продуктах животноводства. Так как сельскохозяйственные культуры и животные находятся в единой пищевой цепи производства продукции, а также используются как продукты питания для человека, то сведения о концентрации этих химических соединений в пищевой цепи имеют особую актуальность.

Целью наших исследований являлось изучение уровня содержания нитратов в кормах в хозяйствах Вологодского района. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: используя ионометрический метод, изучить уровень содержания нитратов в кормах, которые составляют основу кормовых рационов в хозяйствах Вологодской области.

Практическая значимость проекта

В ходе исследований применялись поисковые методы. На основании этого нами был проведен анализ испытуемых образцов, расчеты и обобщены результаты. Данные, полученные в ходе исследований, могут быть использованы для разработки рекомендаций по устранению негативного влияния высокого уровня нитратов в кормах на организм животных в хозяйствах Вологодской области. Очень важно обратить внимание специалистов, которые заняты в сфере производства сельскохозяйственной продукции, на проблему загрязнения кормов и продуктов животноводства нитратами.

Практическая значимость проведенных исследований заключалась в обосновании необходимости ежегодного контроля содержания нитратов в кормах и кормовых культурах в конкретных хозяйственных условиях.

Материал и методика исследований

Объектом и предметом исследования являлись образцы зеленой массы, силоса, сенажа, сена составляющих основу кормового рациона животных в хозяйствах Вологодской области. Для исследования были отобраны образцы по всем видам кормов и определено содержащие нитратов в мг/кг при натуральной влажности.

Анализ кормов проводился с использованием ионометрического метода. Сущность метода заключается в извлечении нитратов раствором алюмо-калиевых квасцов и последующим измерении концентрации нитратов с помощью ионоселективного электрода.

Преимуществами данного метода определения нитратов являются его быстрота и простота проведения анализа, возможность проведения анализа в мутных и окрашенных растворах.

Среднюю пробу сена, силоса, сенажа, зеленых кормов измельчали на измельчителе проб растений, тщательно все перемешивали. Методом квартования выделяли часть пробы (лабораторная проба). Высушивание проб проводили до воздушно-сухого состояния при температуре 60‒65 °С. Воздушно-сухую пробу размалывали на лабораторной мельнице.

Масса анализируемой навески зависит от предполагаемого содержания нитратов. Навеска для проб кормов со сравнительно высоким содержанием нитратов (кормовые травы, силос, сенаж, сено) составляет 1 г (с погрешностью не более 0,01 г).

Навески помещали в стаканчики вместимостью 100 см3, приливали 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов, в полученной суспензии измеряли концентрацию нитрат-ионов [13].

Обработка результатов исследований

Массовую долю нитрат-ионов определяли по значению pCNO3-растворов с помощью вспомогательных таблиц (ГОСТ 13496.19-93).

При выращивании кормовых, особенно однолетних злаковых трав, в условиях недостаточного увлажнения и избыточного питания азотом, а также при пониженных температурах в небелковой части протеина могут накапливаться нитраты. Нитраты могут образоваться и в скошенных растениях, если они сложены в кучи, большие валки и начинают разогреваться [14; 15].

Уровень нитратов в травяном силосе в основном зависит от способа внесения удобрений, погодных условий и момента укоса. Внесение азотных удобрений незадолго до момента уборки или в период холодной погоды, за которым следует потепление с выпадением осадков, может значительно повысить уровень нитратов в культурах.

В первую очередь высокий уровень нитратов приводит к ухудшению вкусовых качеств сенажей, уменьшая, таким образом, поедаемость кормов.

Экологическая чистота кормов определяется содержанием нитратов и нормы предельно допустимой концентрации (ПДК). ПДК нитратов в кормах для сельскохозяйственных животных утверждены Главным ветеринарным инспектором 18.02.89.

К сожалению, многие хозяйства, которые занимаются выращиванием кормовых культур и заготовкой кормов для животных, не определяют уровень нитратов. Такие анализы кормов специалисты хозяйств начинают проводить только по факту отравления животных. Чтобы этого не происходило существуют нормы скармливания кормов в зависимости от содержания нитратов (табл. 1) .

Таблица 1 – Допустимые нормы скармливания кормов в зависимости от содержания в них нитратов

Содержание в сухом веществе нитратов %	Указание к скармливанию корма, %
0,00 – 0,40	Безопасно.
0,41 – 0,65	Безопасно для здоровья животных. Для стельных животных допускается скармливание 50% сухого вещества рациона.
0,66 – 0,87	Доля такого корма – не более 50% сухого вещества рациона.
0,88 – 1,55	Запрещается скармливать стельным животным, остальным не более 40% сухого вещества рациона.
1,56 – 1,78	Не более 25% сухого вещества рациона.
Более 1,78	Можно скармливать животным на откорме в ограниченных количествах.

Ниже приведены данные по допустимым концентрациям нитратов и результаты исследований опытных образцов кормов, составляющих основу кормового рациона животных в хозяйствах Вологодской области (табл. 2) .

Таблица 2 – Среднее содержание нитратов в кормах при натуральной влажности (мг/кг)

Вид корма	Год заготовки	Содержание нитратов	ПДК
Зеленая масса	2019	289,37	500
	2020	186,75
Сено	2019	549,45	500
	2020	375,15
Сенаж	2019	521,18	1000
	2020	443,78
Силос	2019	272,84	500
	2020	167,47

Из данных, представленных в таблице, следует, что все пробы кормов содержат нитраты (100%), но их содержание по годам не превышает предельно допустимые концентрации. Кроме сена, которое было заготовлено в 2019 году, это было связано с погодными условиями [16].

Агрометеорологические условия в период исследований характеризовались большим разнообразием как по годам, так и по фазам вегетации растений ( рис. 1, 2) .

В 2019 году май отличался переменной погодой. Наблюдался резкий перепад между ночными и дневными температурами, а также ночные заморозки в третьей декаде месяца. За месяц выпало 32 мм осадков, что составило 77 % от нормы.

В июне наблюдалась неустойчивая погода. Средняя температура воздуха в июне составила 16,9ºС, что на 1-3ºС выше многолетних значений. Самой теплой была первая декада месяца, когда в самые жаркие дни температура повышалась до +30ºС, +33ºС. Вторая декада июня была холоднее первой на 2-3ºС, а средняя тем- пература колебалась от +14,1 до +16,4ºС, ночью понижалась до +4,3‒7,3ºС, что близко к многолетним значениям. Самой холодной была третья декада июня, когда среднесуточная температура не превышала 20ºС, ночью опускалась до +4‒9ºС.

Рис. 1. График среднемесячной температуры воздуха в период вегетации растений, 0С

Дожди наблюдались в основном в третьей декаде июня, сильные дожди прошли в последние три дня месяца. Месячная сумма осадков составила 51 мм (74% нормы).

Июль отличался аномально холодной и дождливой погодой. Среднемесячная температура воздуха составила +14,8ºС, что на 2,7ºС ниже нормы. Особенно холодно было во второй декаде месяца.

Месячная сумма осадков в Вологодском районе составила 151 мм или 202 % от нормы.

Очень холодной была первая декада августа. Температура воздуха +9,9‒11,4ºС, что на 5-6ºС ниже нормы. Во второй и третьей декадах температура воздуха была в основном около нормы.

В августе сохранялась дождливая погода. Дожди различной интенсивности шли с периодичностью через 2‒4 дня. Сумма осадков за месяц по области превышала норму.

Рис. 2. Гистограмма осадков в период вегетации лука репчатого, мм

В 2020 году в мае наблюдалась прохладная погода, что подтверждается пониженной средней температурой воздуха ‒ +9,4ºС, что на 1,2ºС ниже нормы. В первой пятидневке месяца местами отмечались заморозки. Самая низкая температура воздуха (-4,2ºС) наблюдалась 2 мая.

Наиболее теплые дни отмечены с 3 по 12 мая, когда среднесуточная температура воздуха колебалась от 9,0 до 16,2ºС. Самая высокая температура воздуха (+25,6ºС) была12 мая. Во второй декаде мая отмечалось резкое похолодание и до конца месяца было холодно, среднесуточная температура воздуха до 26 мая не превышала 7,7ºС. Практически в конце третьей декады стало немного теплее и среднесуточная температура воздуха повысилась до 11,3‒15,9ºС.

Дожди различной интенсивности шли практически каждый день. За месяц по Вологодскому району выпало 137 мм осадков или 332 % от нормы. Наиболее сильные дожди отмечены 5 и 13 мая, когда за день выпало по 24‒25 мм осадков.

В июне среднемесячная температура воздуха составила +15,1ºС, что на +0,8ºС выше нормы. Среднесуточные температуры воздуха колебались от +10,3 до +21,8ºС днем и от +1,3 до 15,8ºС ночью. Ночи в основном были холодными, и температура не превышала 9ºС, что отрицательно влияло на рост и развитие растений.

Самая низкая температура воздуха (1,3ºС) наблюдалась 26 июня, самая высокая температура воздуха (28,9ºС) была 19 июня.

Осадки выпадали неравномерно. За месяц выпало 61 мм осадков, что составило 91 % от нормы. Можно сказать, что в почве ощущался недостаток влаги.

Такие погодные условия были неудовлетворительными для роста и развития сельскохозяйственных культур.

В июле стояла прохладная дождливая погода. Среднемесячная температура воздуха составила 17,4°С, что на 0,1ºС ниже нормы. Ночи в основном были холодные и не превышали 10,0‒16,7ºС. Самая низкая температура воздуха (6,7°) была

25 июля. Самая высокая температура воздуха (28,7°) была 7 июля.

Осадки выпадали практически каждый день, за месяц было двадцать дней с дождями. Наиболее интенсивные дожди прошли 9 июля (25 мм осадков) и 15 июля (27 мм осадков). Всего за месяц выпало 142 мм, что составило 190% от нормы.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что такие погодные условия, а именно обилие дождей и, как следствие, переувлажнение почвы, привело к снижению содержания нитратов в растениях при заготовке кормов. Это связано с резким повышением активности ферментов азотистого обмена.

Для предотвращения возможности отравления животных заготовленными кормами и кормами растительного происхождения в лаборатории химического анализа за прошедший 2020 год всего было исследовано 2017 проб кормов, доставленные из хозяйств Вологодской области: грубые корма (сено) – 43 пробы, сочные корма (сенаж, силос, зеленые корма) – 1035 проб.

Заключение

Установлено, что содержание нитратов в большинстве проб кормов, поступивших из хозяйств Вологодской области, находилось в пределах допустимых концентраций и не превышало установленный уровень ПДК. Отмечалось незначительное превышение норм ПДК в сене за 2019 год.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в нашей области сложилась благоприятная ситуация по содержанию нитратов в исследованных кормах.