Связь содержания микроэлементов в биогеоценотической цепи «почва-корм» и прогноз микроэлементного состава кормов в почве

Гипомикроэлементозы носят массовый характер в природных и антропогенных биогеоценозах и наносят большой экономический ущерб животноводству во многих странах [1, 3, 4]. Недостаток и низкое качество кормов, особенно его несбалансированность по белку и минеральным веществам, предопределяют состояние здоровья, продуктивность и воспроизводительную способность животного. Несмотря на большое количество исследований минерального обмена у крупного рогатого скота, для каждой биогеохимической провинции остается проблемной ситуация восполнения недостающих микроэлементов.

Целью настоящего исследования явилась разработка критериев прогноза содержания микроэлементов в кормах и обеспеченности ими животных с учетом корреляционнорегрессионного анализа их содержания в сене и в почве.

Объекты и методы

Проведено исследование по выявлению недостаточности микроэлементов у крупного рогатого скота в трех биогеоценозах Республики Башкортостан: южном лесостепном; лесостепном – на Белебеевской возвышенности; предуральском – степном. Статистическому анализу подверглись данные по содержанию микроэлементов в кормах и в почве хозяйств, а также агрохимические паспорта полей хозяйств и Центра агрохимической службы «Башкирский». Обеспеченность животных микроэлементами в изучаемых хозяйствах определяли в процентах как соотношение фактического содержания их в кормах к норме (по В.В. Ковальскому (1974): содержание кобальта 0,25–1,0 мг/кг корма, меди – 3–12 мг/кг, марганца – 20– 60 мг/кг, цинка – 20–60 мг/кг и йода – 0,07–1,20 мг/кг).

Результаты исследований и обсуждение

Исследования показали, что в изучаемых биогеоценозах наблюдается тесная связь в содержании микроэлементов в цепи «почва – корм». При йодной и кобальтовой недостаточности происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена, белково-образовательной и пигментной функции печени. По данным Башкирской научно-производственной ветеринарной лаборатории, в 1 кг натурального корма, выращенного в предуральской степной зоне республики, содержится в среднем кобальта 0,23 мг, меди – 5,24, марганца – 58,2, цинка – 19,6 и йода – 0,01–0,34 (Махмутов К.З., 2001). При этом содержание микроэлементов в кормах изменяется в значительных пределах в зависимости от места производства на территории республики. Так, содержание цинка колеблется от 0,68 мг/кг (Кушнаренковский район) до 187,7 мг/кг (Балтачевский район). Имеется тесная зависимость содержания в сене меди, йода и марганца, средняя – кобальта и слабая – цинка от содержания этих микроэлементов в почве. Коэффициент корреляции составил соответственно 0,712; 0,717; 0,726; 0,502 и 0,318. Слабая связь между содержанием цинка в почве и в сене, вероятно, обусловлена тем, что растворимость и доступность цинка отрицательно коррелирует со степенью насыщенности почвы кальцием и фосфором.

В изучаемых пределах форма связи содержания микроэлементов в почве и сене прямолинейная. Зависимость кобальта в сене от его содержания в почве описывается уравнением У = –0,123 + 0,091х, где У – содержание кобальта в сене, мг/кг; х – содержание подвижного кобальта в почве, мг/кг. Результаты регрессионного анализа показывают, что изменение в почве содержания подвижного кобальта на единицу сопровождается изменением его содержания в сене на 0,091. Это указывает на низкую интенсивность накопления кобальта в надземной массе растений. Соотношение между содержанием в почве подвижного кобальта и его содержанием в растении составляет около 10:1. Содержание в кормах кобальта в норме обеспечивается при их возделывании на почвах с содержанием подвижного кобальта в пределах 4,0–9,6 мг/кг [6].

Йод в растениях накапливается из запасов в почве. При этом, как и в предыдущих случаях, с повышением содержания в почве валового йода его содержание в сене возрастает. Коэффициент регрессии составляет 0,098, а связь описывается следующим уравнением регрессии: У = –0,066 + 0,098х , где У – содержание йода в сене, мг/кг; х – содержание валового йода в почве, мг/кг. Зависимость содержания меди в сене от ее содержания в почве также прогнозируется математически: У = 3,425 + 0,297х , где У – содержание меди в сене, мг/кг; х – содержание меди в почве, мг/кг [6, 7] . Согласно данному уравнению, при изменении подвижной меди в почве на единицу ее содержание в сене изменяется на 0,297 (коэффициент регрессии). По сравнению с кобальтом медь в растениях накапливается больше при одном и том же уровне в почве. Соотношение содержания меди в почве и в сене, по нашим данным, составляет 10:3. Содержание меди в норме в кормах составляет 3–12 мг/кг сухого корма (по В.В. Ковальскому, 1974).

Связь между содержанием цинка в почве и в сене очень слабая. Уравнение регрессии имеет следующий вид: У = 4,011 + 0,132х , где У – содержание цинка в сене, мг/кг; х – содержание цинка в почве, мг/кг. С одержание цинка в сене также возрастает с увеличением его содержания в почве. Содержание марганца в сене также прямолинейно возрастает с повышением его концентрации в почве. Данная зависимость достаточно надежно описывается уравнением регрессии: У = 22,306 + 0,771х , где У – содержание марганца в сене, мг/кг; х – содержание подвижного марганца в почве, мг/кг.

Коэффициент регрессии содержания марганца в сене по содержанию его в почве составляет 0,771. Нужно отметить, что содержание марганца в сене, выращенном на террито- рии республики, сравнительно высокое и во многих случаях превышает норму (рисунок). Соотношение содержания в почве и в корме марганца составляет 10:7. Такого же характера связи нами выявлены между содержанием микроэлементов в почве и в других кормах (зерно, силос, сенаж).

Проведен расчет ожидаемого содержания микроэлементов в сене в хозяйствах с использованием уравнений регрессии (табл. 1). Для этого в уравнение регрессии зависимости содержания микроэлемента (в данном случае кобальта) в сене ( У ) от его содержания в почве ( х ) У = –0,123 + 0,091х подставляли содержание в почве данного элемента (4,7 мг/кг, учхоз Башкирского ГАУ): У = –0,123 + 0,091 · 4,7 = 0,31 .

Зависимость содержания марганца в сене от его содержания в почве

Таблица 1

Содержание в почве и в сене микроэлементов в опытных хозяйствах, мг/кг

Путем сопоставления результатов расчета и лабораторного анализа содержания микроэлементов в сене хозяйств установлена достаточно высокая надежность разработанного метода прогноза. Средняя ошибка расчета (отклонение расчетной величины от лабораторного определения) составила не более 15%.

На основании составленных прогностических уравнений рассчитаны и составлены картосхемы содержание в сене на территории Республики Башкортостан кобальта, меди, цинка и марганца. Обеспеченность йодом низкая и средняя составляет в хозяйствах от 20,5% (ГУП «Племзавод» до 47,5% (СПК «Путь Ильича»). Обеспеченность кобальтом в зависимости от хозяйства низкая и средняя (9,5–49,2%). Очень низкая обеспеченность цинком во всех хозяйствах составляет 10,1% (табл. 2). Если в учхозе Башкирского ГАУ (51,2%) и в СПК «Путь Ильича» (60,7%) животные обеспечены медью недостаточно, то в ГУП «Племзавод» обеспеченность высокая (120% от средней нормы). В то же время следует отметить, что содержание меди в сене в данном хозяйстве не превышает верхнюю границу нормы (норма – 12 мг/кг). Высокая обеспеченность животных марганцем отмечается во всех хозяйствах (от 104% до 181%). В двух хозяйствах (учхоз Башкирского ГАУ и СПК «Путь Ильича») содержание марганца в сене несколько превышает максимальную норму (норма – 60 мг/кг).

Таблица 2

Обеспеченность микроэлементами животных в хозяйствах, где проводились опыты

Таким образом, накопление микроэлементов в растениях (кормах) в сильной степени зависит от их содержания в почве. В изученных пределах данная связь прямолинейна. Разные микроэлементы накапливаются в растениях (в кормах) в разной степени. Нарушение минерального обмена сельскохозяйственных животных определяется состоянием биогеоценоза. Знание характера и степени взаимосвязи компонентов биогеоценоза позволяет своевременно провести профилактику и предупредить развитие болезней, а также правильно интродуцировать сельскохозяйственных животных в тот или иной регион. Для разработки систем мероприятий по профилактике нарушения минерального обмена животных в хозяйстве необходимо знать ожидаемое содержание и соответственно недостаток минеральных веществ в выращиваемых кормах. Содержание микроэлементов в почве анализируется Центром агрохимической службы и приводится в агрохимических картограммах хозяйства (агрохимические паспорта полей). Содержание в почве микроэлементов достаточно стабильно. Однако кормовые культуры в хозяйстве высеваются на разных полях севооборота, где содержание микроэлементов неодинаковое [7].

Ежегодное определение микроэлементов в кормах требует больших затрат, а составленные нами уравнения регрессии позволяют оперативно прогнозировать в хозяйстве содержание в кормах микроэлементов от их содержания в почве [5]. Кроме того, данные уравнения дают возможность правильно размещать посевы кормовых культур по полям севооборота с расчетом обеспечения рациона микроэлементами. Таким же образом можно провести оценку обеспеченности животных микроэлементами и в других хозяйствах, а также в целом в том или ином биогеоценозе. Расчеты показывают, что хозяйства по обеспеченности микроэлементами достаточно адекватно представляют в целом изучаемые биогеоценозы.