Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.08) на тему:Зоогигиеническое обоснование нормативных показателей тепло-, влаго- и газовыделений у молодняка крупного рогатого скота

РГ6 од

2 О СЕН

РОССИЙСКАЯ АКАДОШ СЕЛЬСКОХСЗййСТБЕННЫХ 1МУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ ШЧНО-йСШДОБАТЕЯЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВЕТЕРИНАРНОЙ САНИТАРИИ, ГИГИЕНЫ И ЭКОЛОГИИ

На правах рукописи

ПОЛЯКОВ ИГОРЬ ВИТАЛЬЕВИЧ

УДК 619:614.31:637.1

ЗООГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОРМАТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРПЛО-, БЛАГО- И ГАЗОВЬЩЕИЕНИЙ У !ЮДОД!НКА КРЛ1НОГО РОГАТОГО СКОТА

I6.G0.C8 - Гмгнэна сельскохээяЯстзеге^.я иизотиых

(зоогигиена)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1993

Работа выполнена во Всероссийском научна-исследовательскои институте ветеринарной санитарии, гигиены и окологии

Научный руководитель - доктор ветеринарных наук, профессор

Родин В. И.

Научный консультант - член-корреспондент РАСХН, доктор ветеринарных наук, профессор Волков Г.К.

Официальные оппоненты

1. Доктор биологических наук, профессор Зборовский Л.В.

(ВНИИплем,)

2. Кандидат ветеринарных наук Камалов P.A. (ВНИИВСГЭ)

Ведущее предприятие - Орловский сельскохозяйственный институт

Защита состоится 4 _" _1993 г. в_часов

на заседании специализированного Совета (Д.020.50.01) при Всероссийском научно-исследовательском институте ветеринарной санитарии, гигиены и экологии (123022, г.Шсква, Звенигородское шоссе, 5, ВНИИВСГЭ).

С диссертацией моим ознакомиться в библиотеке ВНИИВСГЭ.

Автореферат разослан " _" _j_ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук

Пименова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Здоровье и продуктивность ниаотиых во многой зависят от кчкр о климата помещений. Несоответствие его оптимальным эоо-гигиеническим параметрам приводит к снижению на 10-20 % надоев молока, прироста массы животных - на 20-30 яйценоскости - ка 30 %, отход молодняка достигает 30 %. Это в свов очередь способствует значительному перерасходу кормов и большим потерям средств. Успех яивотнозодчес-кого производства определяется на 60 % корняэнием, 20 % разведением ц возрастом жизотних и ка 20 % микроклиматом и условиями содержания (!йтес Э., 1976). В то время как о возможностях повышения продуктивности через кормление и разведение имеются довольно четкие представления, третьему фактору продуктивности в кивотноводстве - микроклимату уделяется недостаточно внимания. Это связано с тем, что микроклимат является однга из многих факторов определявших продуктивность и в производственных условиях трудно определить, влияние какого из них является доминирущга.

При разработке проектов кквотнзводчзскюс. зданий, выборе оптимальных систем вентиляции, удаления навоза и для обеспечения корштивного микроклимата используют количественные показатели тепло-, влаго- и газовыделений от вивотных. Для поддержания требуемых температурно-влак-, костных условий а помещениях необходимо обеспечить определенный воздухообмен, иногра с подогревом, для чего долят быть предусмотрено соответствующее оборудование. Количество вентиляционного воздуха, его подогрев и ряд других параметров рассчитываются по известным величинам ввделений тепла и влагл в помещениях (ог животных, с пола, от навоза и подстилки). При этом изменение требований к микроклимату и величин выделений приводит к пропорциональному изменению рассчитываемых параметров, а отсюда и к разным проектным решениям.

Анализ научно-технической литературы свидетельствует о том, что показатели выделений тепла, влаги и газов у крупного рогатого скота,

определены в экспериментах по гйэоэнергьтическому обмену при помощи масок (Томые М.Ф., 1946; Хренов И.И., 1949; Модянов A.B., 19а5; Надаль-ян Е.А., 1963; Карлсен Г.Г. с соавт., 1970; Надальяк Е.А., Карлсен Г.Г, 1972; Белкин В.Л., Степанов Д.В., 1978 и др.). При этом, температурно-влажностный режим окружащей среды, как правило, в экспериментах не учитывался. Дудыревым Ю.И. (1972, 1974, 1975) на крупном рогатом скоте холмогорской породы, Комаровым Н.М. и Колесниковым И.К. (1973) на коровах черно-пестрой породы были проведены исследования с целью определения влияния возрастных, сезонных и микроклиматических факторов на энергетический обмен. Однако из-за невозможности моделировать параметры микроклимата им удалось получить лишь отдельные зависимости. Проведена также исследования по газоэнергетическому обме1у у крупного рогатого скота в условиях жарких субтропиков (Белкин Б.Л., Сайгафонов Т.К., 1982; Белкин Б.Л., 1982).

Как свидетельствуют натурные исследования тепловлажностных балансов животноводческих зданий, выполненные ВНИИВСГЭ, ВИЯ.ВИЭВ, Гипронии-сельхозом и другими институтами (Волков Г.К. с соавт., 1979, Раяк М.В. с соавт., 1982), вццеление тепла и влаги у коров составляют около 60-70 % от показателей, используемых дня расчетов.

Многочисленность методических рекомендаций по расчету систем вентиляции,' отопления и микроклимата лишний раз свидетельствуют об отсутствии достаточно точных критериев для расчетов. Это обусловлено прежде всего той же недостаточной точностью показателей тепю-, влаговыделе-ний,' используемых при расчетах.

Зарубежные материалы такие не согласуются с отечественшши норнами: по данным английских и венгерских нормативов, влагсвццеление коров примерно на 30-40 %, ш "Кормам" бывшей ГДР - На 35 % ниже, то французским нормативам телята выделяют тепла и влаги меньше примерно на 25 % (Погребняк М.П., Маравин В.Л., 1986).

Таким образом, на основании анализа отечественной и зарубежной ли-

тературы можно утверждать, что корректировка и уточнение существующих норм технологического проектирования животноводческих помещений по тепло-, влаго- и газовыделениям возможны на основании серьезных экспериментальных данных, которые могут быть получены только при соблюдении корректности условий проведения исследований. Эти условия могут быть в значительной степени обеспечены при использовании современных климатических камер.

С учетом изложенного, уточнение количественных показателей тепло-, влаго- и газоввделений у животных, в частности у молодняка крупного рогатого скота, в из взаимосвязи с параметрами микроклимата является актуальной задачей эоогигиенических исследований.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований заключалась в определении количественных показателей наделения тепла, газа и водяных паров молодняком крупного рогатого скота в условиях моделируемых параметров микроклимата.

На разрешение были поставлены следующие задачи:

1. Отработать и уточнить методы проведения исследований на животных в моделируемых условиях климатической камеры.

2. Провести математическое прогнозирование количественных значений тепло- и влаговцделений животными применительно к нормативным показателям.

3. Определить количественные показатели тепло-, влаго- и газообмена в зависимости от живой массы животных (75 кг, 200 кг и 300 кг) методом,прямой калориметрии а моделируемых условиях микроклимата.

4. Изучить суточ!ув динамику тепяо-и влаговцделений у молодняка крупного рогатого ск«-,

5. Определить количественные показатели общей теплопродукции методом непрямой калориметрии.

6. Ввдать научно-обоснованные количественные показатели.

Научная новизна. В условиях климатической камеры "Зоотрон" мето-

дом прямой калориметрии изучена динамика изменений количественных показателей тепло-, влаго- и газоввделений у молодняка крупного рогатого скота в изменяемых параметрах микроклимата. Установлены температурные коэффициенты для расчета общего, свободного и скрытого тепла. Изучена суточная динамика тепловыделений у животных разного возраста. Разработана математическая модель для прогнозирования количественных показателей тепло-, влаго- и газоввделений для молодняка крупного рогатого скота.

Уточнены и предложены новые показатели тепло-, влаго- и газоввделений от молодняка крупного рогатого скота и расчетные температурные коэффициенты для проектирования ферм крупного рогатого скота.

Проведение исследований с применением климатической камеры типа "Зоотрон" убедительно показали универсальность и перспективность использования аналогичных экспериментальных стендов при изучении физиологических реакций организма животных в условиях моделируемых параметров внешней среды, в том числе и при выполнении работ по дальнейшее совершенствованию, нормативных документов зоогнгибнического профиля.

Практическая ценность работы. Полученные данные необходимы для корректировки показателей тепло-, влаговвделений в нормах технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота, а также предназначены для расчетов тепловлажностных балансов животноводческих помещений , систем отопления и вентиляции, воздухообмена я теплозащиты ог-раждащих конструкций при проектировании животноводчески* помещения.

Реализация результатов исследований. Материал исследований отправлен в ГИПРОНИИсельхоз для вклечения в "Ведомственные нормы технологического проектирования семейных ферм крупного рогатого скота" ■ в экс-перйментальном проекте фермы "Виватон" на 200 коров.

Апсоба'-та габоты. Основные материалы диссертации доложены на Всесоюзном координационном совещании "Итоги научно-исследовательских работ по зоогигиене на 1386-1990 года и задачи НИР на период 1991-1955

годов" (Львов, 1990), Международном конгрессе по зоогигиене (Лейпциг, 1991), научно-технической кднференции "Экологические проблемы ветеринарной санитарии" (Москва, 1993).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 статьи.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста и включает: введение, обзор литературы, методику исследований, результаты собственных исследований и их обсуждение, заключение, выводы, список литературы. Работа иллюстрирована-^ таблицей и /^рисунками. Библиография алкпчает (Ю источника, в том ч. :ле V? на иностранных языках.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Матесиал и методы исследований. Работа выполнялась в климатической камере ("Зоотрон"), разработанной го техническому заданию ВНИИВСГЭ и изготовленной НПО ВНИЦ "Биотехника" (г.Одесса), в лаборатории гигиены и содержания сельскохозяйственных животных ВНИИВСГЭ, на базе ОПХ "Милет". Исследования выполнены в течение 1989-1993 гг.

Климатическая камера "Зоотрон" представляет собой экспериментальный стенд многофункционального назначения, позволяющий обеспечивать моделирование задаваемых параметров внешней среды, их управляемую стабильность по величине и продолжительности воздействия, а следовательно, адекватность физиологических реакций организма животных, точность И достоверность результатов, получаеаьк при изучении тепло-, влаго- и газообмена у крупного рогатого скота.

Камера представляет собой теплоизолированный, герметичный бокс с изолированными автома' «ческиыи кормушкг ш, поилками, системой сбора и удаления экскрементов. Наружные габаритные размеры камеры (м): 4,70 х х 3,70 х 2,50. Вместимость камеры для крупного рогатого скота - трои животных массой до 500 кг. Станки для животных состоят из отдельных сварных жяементов - труб и швеллеров, с трансформируемыми перегородками и сменным настилом. Устройство для удаления экскрементов обеспечи-

вает: разделение навоза на фракции, сбор фракций и удаление твердой и жедкой фракций индивидуально от каждого животного. В состав вспомогательного оборудования климатической камеры входят: система подготовки воздуха (холодильные агрегаты, электронагреватели, увлажнитель, вентиляторы); автоматизированная система анализа газового состава воздуха; система автоматического управления и регулирования и пульт управления для автоматического регулирования и регистрации параметров микроклимата; системы жизнеобеспечения (автоматизированное кормление, поение, удаление навоза). Внутри камеры установлены разъемы клемм для подключения 90 датчиков (по выбору экспериментатора), сигналы которых могут репетироваться на аппаратуре цульта управления.

Конструктивно "Зоотрон" обеспечивает: поение и кормление животных; разделение и удаление экскрементов; герметизацию в^треннего объема; регулирование температуры и влажности воздуха; регулирование искусственного освещения; регулирование облучения ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами; регулирование подвижности воздуха.

Диапазон автоматического регулирования параметров микроклимата: температуры - от "минус" 15 до "плюс" 40 °С, относительной влажности -- от 40 до 100 %. В воздухе климатической камеры измеряются и регистрируются: кислород от 18 до 21 %, углекислый газ - от 0,03 до 1,0 %. в установку измерения газового состава воздуха входят: газоанализаторы ГИА11 - 5И и газоанализатор кислорода MH-5I80-I.

Прямая калориметрия молодняка крупного рогатого скота проводилась в четырех температурных режимах: 10 15 °С, 20 °С и 25 °С щи одинаковой относительной влажности - 70 %. Воздухоподача в пределах 400- 600 м3/час, скорость движения воздуха в камере -0,25 м/с. Для определения среднесуточного прироста животные взвешивались перед началом и после опыТа.. Исследования проводились на молодняке черно-пестрой породы: теллта и молодняк средней живой массой 75 кг, 200 кг и 300 кг. Количество животных в каздой весовой группе, одновременно участвующих в эксперименте - три головы.

Общая продолжительность каждого эксперимента - 54-60 дней, в том числе:

- подготовительный период (7-Ю дн.): регламентные, цуско-нала-дочные работы; настройка и тарировка приборов, подбор животных, материально-техническая подготовка (Корма, реактивы и т.д.);

- адаптационный период (5-7 дн): взвешивание животные, помещение их в камеру, вывод камеры на начальный заданный режим (70 % относительная влажность, "плюс" 10 °С температура воздуха);

- проведение собственно эксперимента (40-45 дн.): снятие показателей тепло-, влаго- и газоввделений (7-10 дней для каждого температурного режима);

- заключительный период (2-5 дн.): удаление и взвешивание животных, уборка и дезинфекция камеры;

Технические характеристики и возможности климатической камеры типа "Зоотрон", оборудование и методика определения показателей тепло-, влаго- и газоввделений у животных позволили исключить болыяинст-к 'факторов, отрицательно влияющих на достоверность измерений:

- обеспечивался минимальный визу альт/! контакт опытных животных с экспериментатором, что достигалось высокой степенью механизации и автоматизации производственного и научного оборудования;

- камера позволяла провести адаптацию животных к новым условиям в течение 5-7 дней, что немаловажно для установления нормальных поведенческих реакций;

- обеспечивалось непрерывное (круглосуточное) наблюдение за животными и измерение необходимых параметров;

- показатели температуры и влажности воздуха регистрировались датчиками и приборами в автоматическом режиме, а точность их показаний обеспечивалась систематической поверкой с применением контрольно-поверочной измерительной аппаратурой высокого класса точности. Газо-анализируицие приборы поверялись с помощью "поверочных газовых смесей"

- У -

(ПГС), изготовленных в промышленных условиях;

- метод прямой калориметрии позволяет определять всю сумму теп-лопотерь организма, связанных с ввдовой особенностью жизнедеятельности (теплота ферментации и т.д.);

- возможность одновременного размещения в камере не менее трех животных одного веса позволяет определять усредненные показатели их жизнедеятельности и невелировать индивидуальные особенности организма.

- достоверность получаемых данных достигалась двукратным повторением всей серии опытов для каздой весовой группы.

Уровень кормления обеспечил следующую продуктивность подопытных животных: 800 г/сут у телят средней живой массой 75 кг, 620 г/сут -- 200 кг и 750 г/сут у животных средней живой массой 300 кг.

В состав рациона для телят живой массой 75 кг входил комбикорм (KP-I), ЗЦМ (сухой порошок) и подвяленная трава. Кормление осуществляли по программе для.телят I периода комплексов по откорму. Подопытные животные получали с кормом ежедневно в среднем 27 ВДк или 269 ккад/tec.

Животные живой массой 200 и 300 кг.получали комбикорм (КР-2), кормовую свеклу, сено, что составляло 54 ВДж и 57 № (538 ккал/час и 568 ккал/час), соответственно. Энергетическая ценность корма определялась расчетным цутем.

Тарировка камеры. Проверка контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) проводилась с целью обеспечения высокой достоверности результатов опытов. С этой целью при поверке КИА проводилась оценка не отдельных частей измерительных систем, а конечный результат сравнения дис-танционно-измеренных параметров с показаниями приборов более высокого класса, располагаемых на время поверки рядом с соответствующими датчиками. При принятых доцусках - 0,5 °С для измерения температуры, точ ность измерения температуры при опытах будет значительно выше, так как температура входящего и выходящего воздуха будет определяться как среднее значение 3-х - 4-х датчиков. Поверка систем измерения влажное-

ти воздуха, проводилась путем сравнения значений влажности измеренных дистанционно (при датчиках влажности установленных в центре камеры) и усредненных значений влажности измерениий 3-мя психрометрами для влажности 60 70 % и 80 % устанавливаемой в камере. Поверка системы анализа газового состава воздуха производилась с помощью ПГС. Для настройки "цуля" шкалы газоанализатора С0£ используется чистый азот, для "конца" шкалы ПГС по С0£ от 0,6 до 0,9 %. Для газоанализатора кислорода "начало" шкалы настраивается по ПГС с О2 от 18,"О до 18,5 "конец" - по свежему атмосферному воздуху.

Пси расчете показателей общей теплопродукции (полного тепла), яв-нзго тепловыделения (свободного Тепла) и влаговыделений животных пользовались форцулами, на основании теплофизичаских законов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Математическая модель тепло-, влаго- и газообмена у молодняка крупного рогатого «.кота. Целью математической разработки являлось, используя общепринятые в стране и за рубежом (Григорьев Н.Г. с соавт., 19в9) зоотехнические формулы для расчета норм,кормления и потребностей животных в обменной энергии, определить степень влияния на показатели теплопродукции.чисто зоотехнических факторов - уровень кормления и продуктивность; установить долю тепло-влаговвделений, связанных с дыханием в общей теплопродукции; сопоставить расчетные значения теп-ло-влаговцделений с фактическими показателями в условиях климатической камеры.

В таблице I представлены рассчитанные нами нормы выделения животными теплоты и водяных паров в термонеЬ ральной зоне, при разном уровне продуктивности (среднесуточном приросте живой массы равном 0,0; 0,5 кг, 0,8 и 1,0 кг), т.е. теоретический миницум и максимум теплопродукции для разных значений живой массы (Мг) у молодняка крупного роге-того скота. Концентрация обменной энергии в рационе принята за 10 МД* в I кг сухого вещества корма.

Таблица I

1Ьтематически прогнозируемые нормы выделения молодняком крупного рогатого скота теплоты и водяных паров в термонейтральной зоне в зависимости от возраста (живой массы) и продуктивности. (среднесуточкзго прироста живой массы - ССП).

(кг) ! J ! Общая ! » ! Теплота (ккал/час) Свободная Водяные пары (г/тс)

70 ! 99 - 130 195 _ 248 1 74 - 98 - 146 - 186 42 - 54 - 82 - 103

80 1 105 - 134 - 201 - 256 I 79 - 100 - 151 - 192 44 - 56 - 84 - 107

100 !. 117 - 144 - 214 - 271 1 88 - 108 - 161 - 203 49 - 60 - 89 - ИЗ

120 1 129 - 154 - 227 - 287 ! 97 - 116 - 170 - 215 54 - 64 - 96 - 120 - - . •

140 1 142 - 165 - 241 - 303 ! 107 - 124 - 181 - 227 59 - 69 - 100 - 126

150 ! 148 - 170 - 248 - 311 ! III— 128 - 186 - 233 62 - 71 - 103 - 130

160 Г 154 - 175 - 255 - 320 1 116 - 131 - 191 - 240 .64 - 73 - 106 - 133

180 1 166 - 185 - 268 - 336 I 125 - 139 - 201 - 252 69 - 77 - 112 - 140

200 1. 178 - 196 - 281 - 351 ! 134 - 146 - 210 - 263 74 - 81 - 117 - 146

250 ! 208 - 220 - 314 - 391 ! 156 - 165 - 236 - 293 87 - 92 -131 - 163

300 1 240 - 245 - 347 - 431 ! 180 - 184 - 260 - 323 100 - 102 - 145 - 100

350 ! 269 - 271 г 381 - 470 1 202 - 203 - 286 - 352 112 - ИЗ - 159 - 196

400 ! 299 - 296 - 420 - 510 f 224 - 222 - 315 - 382 125 - 123 - 175 - 212

ССП (кг) сут 0 - 0,5 - 0,8 _ 1,0 ! . 0 - 0,5 - 0,8 - 1,0 0 - 0,5 - j0,8 — I ¿0

Общую теплопродукцию в нестрессовой ситуации (в комфортных условиях) мы находили из следующей зависимости:

ОТ « ОЭк - (ЧЭпр + ТОО + ТА), где (I)

ОТ - общая теплопродукция, ОЭк - обменная энергия рациона, ЧЭпр - чистая энергия прироста, ТОО - теплопродукция основного обмена, ТА - теплопродукция двигательной активности. В условиях привязного содержания ТА можно включить в теплопродукцию основного обмена, т.е. величину чистой энергии поддержания - количество корма, требуемого для предотвращения тканевых потерь в теле животного (ЧЭп): ЧЭп = ТОО + ТА, следовательно

ОТ = ОЭк -(ЧЭЯр + ЧЭп). (2)

Затем, подставляя разные значения живой массы тела (Ш) и продуктивности (среднесуточный прирост живой массы - ССП) мы нашли показатели общей теплопродукции последующим формулам:

• ЧЭпр = ССП (6.28 + 0.0188 Мт), 1 0 ^ и иен

<»<* - -ПТ&ГО • (4)

ОЭп = 8,3 + 0,91 Иг, (б)

ЧЭп = 5,67 + 0,061 Ир, где (6)

ССП - среднесуточный прирост живой массы, Мт - масса тела животного,

КОЭ - концентрация обменной энергии в I кг сухого вещества корма, цифровые значения - коэффициенты, полученные расчетным путам на

основании стат.обработки По общей теплопродукции находим остальные нормативные показатели: количество водяных паров, количество выделяемого углекислого газа и свободное тепло. Используя методику непрямой калориметрии, основанной на определении энергетических затрат организма по его газообмену, рас-читаем газообмен. Принимал дыхательный коэффициент (ДК) равным 0,9,

найдем по калорическому эквиваленту кислорода (4,92 ккал) количество потребленного кислорода, а затем выделенного COg.

По количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого га, вычислили доля тепловлаговыделений приходящуюся на дыхание в общей теплопродукции. Легочцую вентиляцию определяли го коэффициенту утилизации кислорода - 31 мл кислорода из I л воздуха (Шмвдт-Нкальсен К., 1987). При расчете использовались следупцно формулы: W- у (d38 -4), Отд шлн. - у U30 - ¿в), где W - величина испарения влаги с дыхательных цутей (г/час), у- - объем ведыхаемого воздуха (л/час),

¿j*^- количество водяных парез в рцдыхаемоы воздухе, насыщенном

при температуре +38 °С (46,08 г/Ы3), С<в - количество водяных паров в воздухе помещения при относительной влажности 70 %

Отд полн. - общие теплопотери, связанные с дыханием ! "зя

С- энтальпия выдыхаемого согдуха

Lg - энтальпия вдыхаемого воздуха (70 % относительная влажность) При расчете доли дыхания в общей теплопродукции tm подставляли в формулы разные значения температуры окружающей среды (Ю °С, 15 °С и 20 °С) с целью определения степени влияния температурного фактора на данные показатели. На основании математического моделирования и расчетов мы пришли к заключения, что на приращение теплопродукции большее влияние оказывает качество кормления, чей уровень продукт ввтасти. Тая например, для животного живой массой 100 кг, при одинаковом среднесуточном приросте равном 0,8 кг, но равном уровне кормления (КОЭ ■ 5 ЦЦя и 10 ЦЦж) прирост тепяогфодукцня увеличивается в 2,14 раза, в том время как повышение продуктивности içh неизменном качестве кормленжя (10 ЦЦж)« дает прирост тепла лияь в 1,48 раз. Показатели удельной теплопродукции снижаются с возрастом (по мере увеличения массы «еда), не-

зависимо от продуктивности и уровня кормления. Низкая питательность корма - один из факторов влияющих на повышение теплопродукции. При этом, высокая переваримость кормов, высокая концентрация обменной анергии в корме еще не гарантирует минимальное приращение теплопродукции. Корма должны быть сбалансировании с потребностями животных ш основным элементам питания, и прежде всего по протеицу, но для простоты расчета использовался тол; :<о один показатель качества рацио-ка - КОЭ. С увеличением продуктивности животных увеличивается потребление кислорода и выделение уиетислого газа. Удельные показатели га-зообмэна (ка единицу масса тела) с возрастом снижается, независимо от уровня продуктивности.

С увеличением интенсивности обмена влаговыделення (количественные показатели) увеличиваются. Влаговыделення с дыхательных цутей уменьшаются при повышении температуры окружающей среды, и как следствие, в терморегуляции организма должна возрастать роль охлаждения цу-теиюгяренил пота.

При неизменных параметрах микроклимата (температура, относительная влажность) доля спрытой теплоты приходящееся ка дыхание (влаговк-двления с дыхательных гутей) от общей теплопродукции - величина постоянная и не зависит от уровня продуктивности и шгеой массы (возраста! Тая, на пример, скрытая теплота составляет 13,4 % при 10 °С я 70 % относительной влажности и 15,5 % при 20 °С, соответственно.

Общие затраты организма животного связаюагз с дыханием: влаговы-деления, нагревание вдыхаемого воздуха - также величина постоянная и не зависит, от продуктивности и возраста, и, например, при температуре 15 °С составляет пртерно 16 % от общей теплопродукции.

Изучение тепло-влагообмена у молодняка крупного рогатого ! скота в условиях моделируемых параметров микроклимата с использованием метода прямой калориметрии В четырех температурных режимах (10 °С, 15 °С, 20 °С и 25 ЛС) и

при постоянной относительной влажности - 70 % у животных живой иассой 75 кг, 200 кг, 300 кг методом прямой калориметрии определялись количественные показатели выделения тепла и водвньи паров.

В таблице 2 представлен в сравнительном плане экспериментальный и нормативный (ОШП-1-89) материал по количественным показателям теп-ло-влаговвделений (в зависимости от температуры воздуха) у молодняка крупного рогатого скота. Нормативные показатели ввделения теплоты, водяных паров в завис аюсти от температуры воздуха интерполированы согласно принятым в 0Н1'П-1-89 температурным коэффициентам.

Н* основании проведенных экспериментальных исследований, предварительного математического прогнозирования, а также сопоставления с имеющимися литературными данными, мы пришли к выводу, что действующие нормы (0НГП-1-89) требуют уточнения по ряду показателей. Наши расчетные данные хорош согласуются (в соответствии с уровнем /уодукгивнос-ти) с экспериментальными при температурах от 15 до 20 °С, в то время как показатели норм превышают цифровые данные полученные нами при расчет гх и в экспериментах.

Основным отличием наших экспериментальных показателей о"* нормативных является их динамика в зависимости от температуры окружающей среды. В нормативных показателях (0ОТП-1-89) не учитываются в полной мере различия в физиологической реакции организма животных на температуру окружающей среды в диапазоне от 10 до 25 °С. Более наглядно это видно на рисунке I, где представлены в сравнительном плане показатели общих теплопотерь (изменения температурного коэффициента) у животных различного возраста (массы) при.температуре от Ю до 25 °С, относительной влажности 70 %, цри скорое .и движения воздуха 0,25 м/с по усредненные результатам наших исследований и данным ОНГП-1-89.

В наших исследованиях четко прослеживается динамика общих тепло-потерь: как в зависимости от температуры воздуха, так и от массы животных. Так, для расчета количества общей теплоты в ОНГП применяется температурный коэффициент, В нормах этот коэффициент при температур-

Таблица 2

Сравнительные данные по тепло-и влаговвделениям у молодняка крупного Богатого скота. Экспериментальные исследования С300ТР0Н") и нормативные показатели (ОНТП-1-89).

Темпе-1 ратура!. Теплота ккал/час I ! Водяные пары г/час ! «г"

воаду-1 xa 1! ! Общая 1 Свободная !

по нашим данным 1по нашим по 0НГП-1-89 ! данным ш ! 0НГП-:-89 ! ш нашим данным по ОНГП-1-89 1 кг

10 208 (182-236) 145-169 . 156 (140-172) I19-137 90 (70-110) 47-54

15 198 (190-207) 145-169 140 (134-146) I05-121 100 (96-106) 70-81 75

20 196 (188-208) 145-169 120 (I15-125) 85-98 135 (125-145) 104-120

25 145 (140-150) 148-172 64 (62-66) 66-76 140 (135-145) IJ-I63

Ю 371 (343-399) 295-334-449 264 (250-278) 241-240-324 184 (160-208) 94-160-215

15 328 (306-338) 295-334-449 200 (195-205) 213-216-292 211 (192-230) 141-202-271 200

20 260 (223-296) 295-334-449 125 (100-150) 172-187-253 232 (212-252) 210-250-335

25 254 (234-273) 301-347-467 100 ч98-102) I34-I6I-2I7 265 (235-295) 285-318-428

420 (401-439) 432-582 298 (285-311) 3II-4I9 210 (200--20) 207-279

" 15 336 (316-361) 432-582 210 (198-222) 280-377 220 (200-240) 261-352 ■300

20 285 (258-313) 432-582 137 (127-147) 243-327 256 (226-286) 323-435

25 290 (269-309) 449-605 . 98 (95-100) 208-281 331 (300-360) 412-555

1,00 0,91 О.СС-0,70-

о.еа °.5он

0,00+

-.0

!'1|

та

+15ь

+20

Температуре воздуха в С /асипан : »сса - 75 кг/

+25

1,00. 0,911 0,800,70 < 0,6й

0,5

I1

0,00. 1Ш5Х2з

+10

вЗШ

+15°"

+20

I

Температуре воздуха в С /живая масса -200 кг/

+25*

1,00, 0,90

0,80

0,70 0,60

0,50

0,00-

+юи

+15

+20'

, +25

1) еии ература 'воздуха в С° ■ /живая иасса - 300 кг/

Рио. I Изменения температурного коэффициента для расчета об-щеН теплоты в зависимости от температуры воздуха и возраста хивотних.

' 0 - по 0НТИ-1- 89

- по результатам исследований

ком режиме воздушной среды 10-20 °С равен единице (1,00), а для температуры 25 °С вводится небольшая поправка (1,02 - для т'глнт и 1,04 -для взрослых и молодняка), независимо от продукт!шности, возраста и массы тела. То есть считается, что уровень обмена в этих условиях постоянен, в тоЛе время температурный коэффициент для расчета выделяемого СО2 необоснованно постоято увеличивается (от I до 1,38).

Результаты наших исследований показывают, что реакции организма животных в указанных температурных режимах неоднозначны и обуславливаются как температурным фактором, так и возрастными особенностями. Следствием этого является уменьшение, по мере повышения температуры воздушной среды и увеличения живой массы (возраста), температурного коэффициента, что, очевидно, отражает процесс совершенствования механизмов терморегулирования в процессе роста и развития животного.

Межцу результатами экспериментальных исследований и нормативны-• ми показателями отмечается также различие в величинах и динамики температурного коэффициента и для расчет?» свободного тепла. Данные, полученные нами методом прямой калориметрии, отражают определению зависимость количества свободного тепла от массы тела. Так, например, при температуре 20 °С для животного массой 75 кг температурный коэффициент равен 0,77 (в нормах - 0,71). Для животного массой 300 кг -0,45 (в нормативах - 0,78). Нам представляется, что такое нивелирование показателей тепловыделений в нормативных документах противоречит как физическим законен (отношение поверхности тела к массе, которое уменьшается по мере роста организма), так и физиологическим (с возрастом улучшаются теплоизоляционные характеристики поверхности тела, толщина кожи, волосяной покров, отложения жира и совершенствуются механизмы адаптивной терморегуляции).

О совершенствовании механизмов терморегуляции свидетельствуют данные анализа динамики соотношения скрытой теплоты к общей'Феллопро дукции. По результатам наших исследований, при температуре воздуха

25 °С доля скрытой теплоты в общей теплопродукции составляет у теленка массой 75 кг - 58 %, у животного массой 200 кг - 63 %, а при живой массе 300 кг - 68 %. Наш предварительный математический прогноз показал, что доля влаговвделений с дыхательных путей (при неизменных параметрах микроклимата) - величина постоянная и не зависит от массы тела, поэтому мы считаем данное увеличение доли скрытой теплоты происходит в основном за счет испарения с поверхности кожи - возрастания роли потоотделения в терморегуляторных реакциях организма в процессе его роста и развития.

Подученные нами данные свидетельствуют о том, что температурные коэффициенты для расчета свободного, полного и скрытого тепла необходимо определять раздельно для каждого интервала массы животных. Разделение в действующих нормативах животных на производственно-технологические группы не отражает существа становления механизмов терморегуляции у молодняка крупного рогатого скота в онтогенезе. Наиболее адекватные значения температурных коэффициентов для расчета слагаемых полной теплоэнергетики организма можно получить только методом прямой калориметрии, с использованием климатической камеры.

Диапазон температур 20-25 °С, при относительной влажности 70 % и скорости его движения 0,25 м/с, соответствует минимальному уровню энарготрат у молодняка крупного рогатого скота, что также не согласуемся с нормат! ным материалом, но не противоречит и ряду литературных сообщений (Устинов А, 1975, £.,1973, Баротфи И., Рйфаи П., 1988 и др.) и позволяет данный диапазон (в конкретных микроклиматических условиях) огфеделить как наиболее "продуктивный" в термонейтральной зоне.

Суточная динамика тепло-влаговыделений молодняка крупного рогатого скота Методика проведения прямой калориметрии в условиях климатической камеры "Зоотрон" позволила определить суточную динамику тепло-

3 оПоспшаш

12. 3 12

11 . 5 11

13. 5

10

9. 5"1 01

гаът аокг

7Скг

Время Счдс.>

Тт. 2 Огттяи —шговммюа! 7 моюянм «иного рогатого 0101« разного воэрмта.Тмкр*17р( аоаяг** » «тар отеоовм шипюосп?«.

овувш

В опооаташнх вмгаша

14

13. 3

13" 12.5. 12' 11.511 е х

ЗООст

гоост

80кг

Время Сч^с.?

Ре. 3 Суточвая дгаашха тгаловадзлэнд! /своводвая теплота/ у мотива «И иного рогатого скота резкого возраста. Тешературв воадуга а камере +15^0, относительная влажность 701. - '

вяаглвыделений у молодняка крупного рогатого скота.

На рисунках 2 и 3 представлена суточная динамикм тепло-влаговы-дедений у молодняка крупного рогатого скста с разной живой массой (70 кг, ео кг, 200 <сг,и 300 кг), при температуре воздуха в камере 15 °С и относительной влажности 70 %. На графиках показана усредненная (для трех животных одинаковой массы) условно-масштабная, по оси "у", суточная биоритмика. Необходимо отметить, что графики не мас-юабны между сосбой т.к. отражают только степень колебаний (для каждой живай массы отдельно), а не изменение количественных значений.

Минимальный уровень теплопродукции для всех возрастав приходится на два временных периода: утро (800 часой) и вторую половину дня (1600 часов). Максимальный уровень также имеет два временных пика. Первый - Ю00 - 1200 часов и второй - 2200 - 2400. Следует отметить, то если минимум выражен во временном отношении,однозначно для всех групп животных, то максимальные значения более "растя^ты" во времени, более "индивидуальны" для каждого возраста.

Минимальные значения вяаговцделений приходятся на три периода суток: 800, 1400 и 1800 часов. Максимальные значения приходятся на Ю00-1200, 1600 и 2200-2400 часа. Как и наибольшие значения тепловыделений, максимум скрытой теплоты также индивидуален для каждого возраста. Максимум влаговвделений, приходящийся на 16°° часов (время второго кормлен.л), вряд ли связан с приемом корма и специфическим динамическим действием корма, так как рост влаги наблюдается уже с 14°° часов, а в 1600 часов достигает пика, после чего наблюдается спад, и 1800 - новый подъем. По нашим наблюдениям, скорее всего, это связано с "ожиданием кормления": примерно за полчаса-час до раздачи корма отмечалась повышенная двигательная активность (вставание с ложа, Акты мочеиспускания и дефекации, питье и т.д.). Утром, перед первым кормлением (900), такой яркой выраженной реакции не наблюдалось.

Анализируя графики суточной динамики теплп-влаговвделений, можно

сделать следующее заключение.

Возраст животного существенно не влияет на суточную динамику тепло-влаговццелений у молодняка крупного рогатого скота. Между динамикой явной и скрытой теплоты не существует строгой зависимости. Минимальные значения тепло-влаговцделений приходятся на дневное время, а не на ночное, как принято в нормах. Деление суток относительно животных на "дневное" и "ночное" время, очевидно, весьма условно и не отражает всех нюансов суточного биоритма.

Косвенная калориметрия

Целью проведения косвенной калориметрии являлось оп; эделение общей теплопродукции методом газоанализа и определение количественных показателей выделения углекислого газа.

Вцделение углекислого газа на одно животное живой массой 75 кг за час в среднем сомавило - 37 л, при минимуме - 34 л, максимуме -- 41 л. Для животных массой 200 кг - в среднем 46 л, минимум - 42,5, максимум - 50 л, у 300 кг - 50-55 л и 44,5 л, соответственно.

Удельные показатели газообмена с возрастанием значений «ивой массы уменьшаются.

Показатели общей теплопродукции, рассчитанные методом косвенной калориметрии, несколько не совпадают с аналогичными показателями прямой калориметрии. № считаем, что это несовпадение связано с тем, что во-первых - газоаналиэ проводился в дневное время, т.е. при минимальных показателях теплопродукция, во-вторых - косвенная калориметрия "не улавливает" тепяоферментизацяи в желудке (рубце) у жвачных, потери энергии с метаном, а также CQ¡>, образующийся в преджвлудках и толстом отделе кишечника жвачных.

Скорость накопления углекислого газа не сопоставима.с влагонакоплением. Так, например, за два часа, две телки средней жИвей массой 300 кг нагревают воздух в камере на 8 °С, концентрация C0¿ (за

же время) повивается лишь на 0,56 %, а относительная влажность уже через 20 минут возрастает от 70 % до 100 %.

Поэтому мы считаем, что количественные показатели норм выделения С02» вероятно., не так важны для норм проектирования, как показатели влаговыделений: минимальный воздухообмен в помещении для удаления водяных паров намного больше, чем требуемый для удаления избытка С02 (Мотес Э., 1976).

Проведенные исследования с применением климатической камеры типа "Зоотрон" убедительно показали универсальность и перспективность использования аналогичных экспериментальных стендов при изучении фи-виологических реакций организма животных в условиях моделируемых параметров внешней среды, в том числе и при выполнении работ по дальнейшему совершенствованию нормативных документов зоогигиенкческого профиля.

ВЫВОДЫ

1. Использование в качестве экспериментального стенда многофункциональной климатической камеры "Зоотрон" обеспечивает моделирование задаваемых параметров внешней среды, их управляемую стабильность гю величине и продолжительности воздействия, а, следовательно, адекватность физиологических реакций организма животных, точность и достоверность результатов, получаемых при изучении тепло-, влаго- и газообмена у крупного рогатого скота.

2. На начальных этапах разработки нормативных зоогигиенических требований целесообразно проведение предварительного математического прогнозирования взаимоотношений факторов внешней среды и организма животных, построения на этой основе математической модели, ее экспериментального уточнения и использования в дальнейшем в практических целях.

3. Установлено, что метод прямой калориметрии является наиболее

приемлемым и достоверным по сравнении с косвенным при изучении тепло-, влагообмена у крупного рогатого скота в условиях моделируемых параметров микроклимата.

4. Диапазон температур внешней среды от 10 до 25 °С при скорости движения воздуха 0,25 м/с и относительной влажности 70 % не вызывают выраженных физиологических реакций организма животных и в связи с этим не является стрессорным для молодняка крупного рогатого скота. Количество общих теплопотерь в этом диапазоне зависит от температуры воздуха, живой массы животных, уровня кормления и продуктивности. Нави расчеты показали, что на приращение теплопродукции большее влияние оказывает качество кормления, чем уровень продуктивности.

5. Диапазон температур воздуха от 20 до 25 °С, при скорости его движения 0,25 м/с и относительной влажности 70 %, соответствует минимальному уровню энерготрат у молодняка крупного рогатого скота, что позволяет определить его как термонейстральный и рекомендовать указанные параметры микроклимата в качестве комфортных для условий выращивания животных в начальном постнатальном периоде.

6. Температурные коэффициенты для расчета общей, свободной и скрытой теплоты в температурном диапазоне от 10 до 25 °С зависят от температуры воздушной среды и живой массы телят, их следует определять раздельно для каждого весового интервала животных.

7. Значения температурных коэффициентов для расчета общей и свободной теплоты в зависимости от температурных условий, уменьшаются по мере увеличения живой массы, что свидетельствует о совершенстве тер-морегуляторных реакций организма в процессе его роста и развития.

8. Математический прогноз показал, что при температуре воздуха 15 °С доля влаговыделений с дыхательных путей составляет ¿4 % от общей теплопродукции, и практически не зависит от продуктивности (прироста м^ссы) и возраста (живой массы). Следовательно, на основании

- -

наших экспериментальных данных, при температуре 15 °С влаговыделения с поверхности кожи у молодняка крупного рогатого скота, в диапазоне массы от 75 до 300 кг, составляют 16-25 % от общей теплопродукции, а овапоративная теплоотдача в целом - 30-39 %.

9. Установлена зависимость интенсивности влаговыделений ст массы тела. При температуре воздуха 25 °С доля скрытой теплоты в общей теплопродукции составляет 58 % у теленка массой 75 кг, 63 % - у ки-80ТЮГ0 массой 200 кх и С8 % - при массе 300 кг. С возрастом, по маре совершенствования механизмов адаптации к факторам внешней среды, роль потоотделения как регулятора температурного гомеостаза возрастает.

10. При изучении суточного ритма животных установлено, что уровень минимальных значений тепло-, влаговьщелений приходится на дневное время. Это позволяет отнести крупный рогатый скот к сумеречным животным

и учитывать при нормировании физиологических и эоогигиенкческнх требований.

11. Уточнены и предложены новые показатели тепло-влаговиделеяий

от молодняка крупного рогатого скота и расчетные температурные коэффициенты для норм технологического проектирования ферм крупного рогатого скота.

Предложения для практики Полученные данные необходимы для корректировки показателей теп-ло-влаговыделений в нормах технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота, а также предназначены для расчетов тепло-влажностных балансов животноводческих помещений, систем отопления и вентиляции, воздухообмена и теплозащиты ограадающгос конструкций при проектировании животноводческих помещений.

Материал исследований отбавлен в ГИПРОНИИсельхоэ для включения в технологические нормы проектирования.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Поляков И.В. "Исследования газообмена у крупного рогатого скота в климатической камере". Всесоюзное координационное совещание по зоогигиене. Львов, 1990, 4.1, стр.12-14.

2. Поляков И.В. "Методы определения газообмена у сельскохозяйственных животных в камере". - Сборник научных трудов ВНИИВСГЭ, 1992, Т.92, стр.40-43.

3. Гущин В.Н., Поляков И.В. "Эколого-физиологичес'ад особенности адаптации иолодняка крупного рогатого скота к различным температурным режимам". Экологичесяпэ проблемы ветеринарной санитарии. Тезисы докладов тучно-технической конференции, 1993, 4.1, стр.77-70.

Иоь

0$ а г»п*ел Ну ¡¡ем . /99/РМС-Ш.

I гос!»с-

Ыосква.БНИИВСГЭ, 1993 г,

Зад../

39 /г

Тир. 90 экз.