Повышение продуктивности биологических объектов на основе электроактивации внешних воздействий

Введение. Эффективность производств, связанных с биологическими объектами, определяется объёмом получаемой продукции и затратами на её производство. Исходя из общей цели получения максимальной продуктивности при минимальных трудовых и материальных затратах, академик ВАСХНИЛ Л.К. Эрнст в своих трудах указывает, что эффективность животноводства определяется тремя группами факторов: группа технологических факторов (59%), селекционных (23%), организационных (18%). Технологические факторы обеспечивают максимальную продуктивность стада, организационные – минимизацию затрат на производство продукции, селекционные – оптимизацию предмета труда.

Таким образом, эффективность животноводческого производства в общем виде может быть представлена следующим выражением:

Э = П Т + П С ,          (1)

З где ПТ – продуктивность, обеспечиваемая технологическими факторами;

П С – продуктивность, обеспечиваемая селекционными факторами;

З – затраты на производство продукции.

Максимальный эффект достигается только при условии совокупного положительного действия этих факторов. Нарушение этого условия приводит к снижению объёма получаемой продукции на 20–40% и повышению себестоимости на 40–50% [1, 2, 3]. Смысл выражения (1) заключается в том, что можно выбрать стратегию наибольшего получения продукции на единицу произведённых затрат.

Как видно из вышеизложенного, продуктивность обеспечивается технологическими и селекционными факторами.

Рисунок 1 – Технологические факторы, влияющие на продуктивность биообъекта

Для любой генетической породы (рисунок 1) технологические факторы распределяются следующим образом: кормление – энергетическая основа, которая реализуется за счёт совокупности многочисленных биологических процессов, протекающих в организме; воздушная среда – это среда жизнеобеспечения, характеризуемая физическими (температура, влажность, давле- ние и т.д.), химическими (кислород, аммиак, сероводород и т.д.) и биологическими (микроорганизмы, вирусы) раздражителями.

Взаимодействие организма животного с окружающей средой подчиняется основному закону биологии – единства организма и среды. Согласно этому закону воздушная среда оказывает существенное влияние на протекание био- химических процессов в организме, вызывая определённые изменения обмена энергии и веществ. Раздражители среды в производственных условиях непостоянны и подвержены значительным колебаниям. Организм биологического объекта может приспосабливаться к этим колебаниям, затрачивая определённое количество потреблённой энергии корма (рисунок 2). Однако процесс адаптации осуществляется до заданных в организме пределов, превышение которых приводит не только к угнете- нию обмена веществ и энергии, но и к гибели организма. Чем больше расходуется в организме энергетических средств на адаптацию к окружающей среде, тем меньше будет использовано питательных веществ на повышение продуктивности организма. Согласно [2] энергия корма в организме животного распределяется следующим образом (рисунок 2): адаптация – 44%; повышение продуктивности – 38%; функционирование органов организма – 18%.

Рисунок 2 – Распределение энергии корма в организме животного

Таким образом, за счёт энергии, идущей на адаптацию, можно увеличить энергию, идущую на повышение продуктивности организма.

В настоящее время из перечисленных выше раздражителей воздушной среды наибольшее внимание уделяется физическим раздражителям, особенно, температурно-влажностному режиму, не уделяя достаточного внимания химическим и биологическим раздражителям. Этим нарушается общий принцип совокупного воздействия параметров среды на организм животного. Такое нарушение подтверждается и практикой, уже сейчас имеется достаточно факторов, указывающих на очень тесную связь между состоянием здоровья и продуктивностью животных, с одной стороны, и бактериальной и газовой загрязнённостью воздушной среды помещений, с другой стороны. Ежегодный ущерб, причиняемый животноводству болезнями и падежом, достигает 15% общей стоимости продукции [3]. Таким образом, исследование влияния электроактивации воздушной среды производственных помещений и самих биологических объектов является важной проблемой.

Методика исследований. Для решения этой проблемы и повышения продуктивности биологических сельскохозяйственных объектов в работе [4] было предложено интенсифицировать процессы взаимодействия объектов их электроактивацией. Для электроактивации воздушной среды производственных помещений и семян зерновых культур использовалась озоновоздушная смесь. Электроактивированная вода применялась для поения птицы и обработки силоса и семян зерновых культур. При этом определялось влияние электроактивации на следующие параметры: сохранность и продуктивность биологических объектов, а также качество получаемой продукции.

Экспериментальные результаты и их обсуждение. Авторами работы [5] оценивалось влияние электроактивированной воздушной среды (озоновоздушная смесь) на продуктивность и сохранность поросят. Опыты проводились на двух группах: опытной и контрольной. Для опытной группы система озонирования функционировала по циклу – два часа работы, один час система находилась в отключенном состоянии. При этом концентрация озона в логове (станке) поросят опытной партии составляла 0,06–0,08 мг/м³. Результаты представлены на рисунках 3 и 4.

Анализ этих результатов показывает, что в опытной группе для двухмесячных поросят ядро массива (80%) составляют поросята весом от 9,9 до 16,5 кг и мода равна 12,74 кг. В контрольной группе ядро массива (85%) составля- ют поросята от 7,6 до 17,6 кг и мода массива равна 12,086 кг.

Рисунок 3 – Характеристика продуктивности контрольных поросят

Рисунок 4 – Характеристика продуктивности опытных поросят

Ядро массива опытной группы более однородно ( Δ j=7,2 кг), чем ядро контрольной группы ( Δ j=10 кг).

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что в своей массе (80%) поросята опытной группы тяжелее контрольных на 0,654 кг. При этом в опытной группе сохранность поросят увеличилась на 50%.

На птицефабрике «Степная» Сальского района Ростовской области был проведён производственный эксперимент по определению влияния электроактивированной воды на цыплят суточного возраста. В опытной партии (4500 шт.) поение осуществлялось электроактивированной водой с водородным показателем рН = 9–9,5 и значением редокс-потенциала -350…-450 мВ.

В контрольной партии (4500 шт.) поение осуществлялось обычной водопроводной водой. Учёт отхода молодняка вёлся ежедневно в течение

86 суток. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Отход молодняка в период выращивания

Дни роста	10	20	30	40	50	60	70	80	86
Отход цыплят в опытной партии, шт.	79	157	204	245	278	311	341	382	434
Отход цыплят в контрольной партии, шт.	177	289	371	438	534	645	702	811	890

В опытной партии цыплята были более равномерные по размерам, чем в контрольной. Кроме этого, в опытной партии был практически исключён расклёв, что способствовало повышению сохранности молодняка.

Наряду с этим на птицефабрике «Маяк» Сальского района Ростовской области был проведён производственный эксперимент по определению влияния поения электроактивирован-ной водой на яйценоскость [5]. Половина корпуса с курами-несушками поилась электроактиви-рованной водой с водородным показателем рН =9–9,5 и значением редокс-потенциала -450…-500 мВ, а во второй половине корпуса использовалась обычная водопроводная вода.

Сбор яиц осуществлялся с каждой половины корпуса ежедневно в течение 53 суток. Яйценоскость кур, поение которых осуществлялось электроактивированной водой, на 68% оказалась выше, чем в контрольной группе.

В работе [6] представлены результаты применения экологически чистого консерванта для обработки силоса. Консервант представляет собой анолит, получаемый из 1,0% раствора поваренной соли. В таблице 2 приведены сравнительные результаты для силоса, обработанного анолитом, и для силоса, обработанного консервантом АИВ-1.

Таблица 2 – Результаты обработки силоса консервантом АИВ-1 и анолитом

№ п/п	Показатели	Силос, обработанный химическим консервантом АИВ-1	Силос, обработанный анолитом
1	Перевариваемый протеин, г/кг	47,74	54,1
2	Кормовых единиц, ед/кг	0,38	0,40
3	Сухого вещества, %	57,6	61,1
4	Содержание каротина, мг/кг	25,3	26,2
5	Влажность, %	40,4	38,9

Ухудшение качества силоса, обработанного химическим консервантом, можно объяснить тем, что он консервировался при температуре 43,5 ° С, в то время как силос, обработанный анолитом, консервировался при температуре 35,5 ° С.

Таким образом, применение электроактивации в животноводстве и птицеводстве позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных биологических объектов.

В растениеводстве электроактивирован-ные внешние среды были применены для предпосевной обработки семян зерновых культур [7, 8, 9]. В 2011 году на опытных делянках фермерского хозяйства АЧГАА были проведены исследования по влиянию электроактивирован- ной воды на урожайность ярового ячменя Виконт. Опыты проводились на делянках площадью 100,0 м2. Контрольный опыт ячменя был обработан ядохимикатами, растворёнными в водопроводной воде температурой 19 °С, а опытные делянки были засеяны семенами, обработанными ядохимикатами, растворёнными в электроактивированной воде с рН=9,3 и температурой 38 °С. Результаты опытов представлены в таблице 3.

Из анализа результатов опыта видно, что средняя урожайность ярового ячменя Виконт, обработанного электроактивированной воде при температуре 38 ° С, больше контроля на 35%.

Таблица 3 – Результаты обработки семян ячменя Виконт католитом с рН = 9,3

Вариант опыта	Натура	Масса 1000 зёрен, г	Урожайность, ц/га
Контроль	701	45,7	35,0
Опыт 1	688	43,1	46,0
Опыт 2	701	44,8	47,0
Опыт 3	700	42,9	49,0

При использовании озоновоздушной смеси при хранении сельскохозяйственной продукции отмечено, что происходит замедление процессов метаболизма в продуктах, уменьшается потребление кислорода, снижается активность ряда ферментов, что увеличивает срок их хранения. Однако изменение дыхательного коэффициента, равного отношению скоростей выделения углекислого газа ( СО 2 ) и поглощения кислорода ( О 2 ), показали, что на протяжении периода обработки эта величина не изменяется. Это говорит о том, что сохраняются пути утилизации озона в тканях объекта обработки, указывающие на наличие эффектов стимуляции.

Для выяснения этих предпосылок были проведены экспериментальные исследования по влиянию озоновоздушной смеси на семена ярового ячменя «Мамлюк». Исследования проводились для двух концентраций озона О 3 =0,4 мг/м³ и О 3 =5,0 мг/м³ и определялось их влияние на всхожесть семян от длительности обработки. Семена брались с относительной влажностью 14,1% и 25,2%. Семена обрабатывались партиями по 100 штук в течение 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 часов. Анализ полученных результатов показал, что обработка сухих семян (14,1%) концентрацией озона 0,4 мг/м³ повышает всхожесть семян на 5–15% с повышением времени обработки по сравнению с контролем. Обработка же концентрацией озона 5,0 мг/м³ снижает всхожесть семян на 5% в диапазоне обработки с 2,0 до 8,0 часов. Обработка влажных семян в обоих случаях снижает всхожесть по сравнению с контролем на 3,0–4,0% во всём диапазоне обработки.

В работе [10] представлены результаты обработки озоновоздушной смесью ( О 3 =5,0 мг/м³) семян гороха в диапазоне от 0,0 до 2,0 часов. Анализ данных показывает, что всхожесть семян гороха увеличилась на 5,0–20,0% по сравнению с контролем.

Таким образом, и в растениеводстве электроактивация внешних воздействий приводит к повышению продуктивности биологических объектов.

Выводы. Электроактивация воздушной среды производственных помещений и продукции растениеводства озоновоздушной смесью позволяет повысить сохранность и продуктивность биологических объектов. Использование озоновоздушной смеси увеличивает сроки хранения и повышает качество сельскохозяйственной продукции.

Применение электроактивированной воды для поения птицы снижает отход молодняка и увеличивает яйценоскость кур. Обработка анолитом улучшает качественные показатели силоса. В результате воздействия католита при предпосевной активации семян происходит увеличение стартовых показателей семян, урожайности и улучшение показателей качества зерна.