Содержание макроэлементов (k, Na, Сa, p, Mg) в растительности пастбищ экологических зон Дагестана

СОДЕРЖАНИЕ МАКРОЭЛЕМЕНТОВ (К, Ыа, Са, Р, М^

В РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПАСТБИЩ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОН ДАГЕСТАНА

©2009

Луганова С.Г., Салихов Ш.К.*, Гиреев Г.И. Дагестанский государственный педагогический университет ^Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН

Исследовано содержание К, Na, Са, Р, Mg в растительности пастбищ Дагестана. Доказано, что растительность различных пастбищ отличается по составу изученных элементов в зависимости от места произрастания и времени года. Выявлена корреляция макроэлементного состава растительности пастбищ и сыворотки крови выпасаемых на них животных (овец).

The content of К, Na, Са, Р, Mg in vegetation pastures in Daghestan has been researched. It was proved, that that the vegetation of different pastures differs in composition of the studied elements, depending on the growing location and the season. The correlation of macroelement composition of pasture vegetation and grazed animals’ (sheep’s) blood serum has been revealed.

Ключевые слова: пастбищные экосистемы, макроэлементы, концентрация, экологическая зона.

Keywords: pastural ecosystems, macroelements, concentration, ecological zone.

Естественные кормовые угодья Республики Дагестан дают более 80% кормов и используются как пастбища (летние и зимние) и сенокосы. В связи с вертикальной зональностью и пестротой почвенного покрова флористический состав травостоев на разных высотах разный, и, естественно, они отличаются содержанием и соотношением макроэлементов. Пандшафтно-клима-тические условия республики являются благоприятными для развития животноводства, в частности отгонного овцеводства [2]. Наряду с этим некоторые массивы пастбищ по химическому составу почв, биохимической и видовой структуре растительности имеют большие различия. При наличии одинаковых метеорологических условий на некоторых пастбищах встречаются эндемические заболевания, обусловленные эколого-биогеохимическими факторами выпасных угодий данного микрорайона. Нередко причиной заболеваний сельскохозяйственных животных служат нарушения содержания и соотношения макро- и микроэлементов, аминокислот и витаминов в растительности.

При длительном дефиците или снижении поступления биологически активных макро-и микроэлементов в организме возникает патологическое состояние - хронический комплексный гипомикроэлементоз, наносящий значительный экономический и экологический ущерб [18]. У всех видов животных и у человека он проявляется расстройством течения всех видов обмена веществ, прежде всего снижением биосинтеза и функциональной активности нуклеиновых кислот, которые выполняют важнейшую биологическую роль - синтез белков, а это означает, что падает биосинтез гормонов, ферментов, иммуноглобулинов.

В зависимости от степени, продолжительности и сочетания дефицита отдельных макро- и микроэлементов интенсивность проявления патологических процессов в обмене: веществ бывает различной и протекает в скрытой форме или с проявлением видимых клинических признаков патологий. Нарушения в обмене веществ, накопление промежуточных, конечных и токсичных продуктов обмена; мочевина, кетоновые тела, свободные радикалы и другие метаболиты - выявляются в лабораториях биохимическими методами исследований крови, мочи, молока. В тканях всех органов и

систем наступают субклеточные и патоморфологические изменения, которые сопровождаются резким нарушением их функциональных отправлений [19, 22].

Наряду с моногипер- и гипомикроэлементозами животных в настоящее время возникает проблема комплексных элементозов, появляющихся в результате экстенсивного ведения сельского хозяйства. Наиболее часто они встречаются у высокопродуктивных животных. Главными причинами расстройства здоровья животных всех видов и пород со всеми неблагоприятными последствиями являются экологические факторы, то есть условия окружающей среды, в первую очередь, дефицит макро- и микроэлементов [8, 10, 22].

Макроэлементы имеют большое значение в поддержании нормальной жизнедеятельности животных организмов, дисбаланс которых отражается на физиологических и биохимических процессах, происходящих в их организмах, и в итоге влияют на здоровье и продуктивность [4, 5, 7, 9, 11, 21].

Одна из функций натрия - поддержание осмотического давления в жидкостях тела и регулирование их объема. При взаимодействии с калием он участвует в процессах возбуждения и торможения в клетках тела, в первую очередь, в нервной ткани. При недостатке наблюдаются извращение аппетита, взъерошенность и огрубение шерстного покрова, снижение продуктивности, истощение, торможение роста у молодняка, снижаются использование питательных веществ из кормов, удои, жирность молока, воспроизводительная функция. Чаще дефицит натрия проявляется к концу зимнего и в начальный период пастбищного содержания. Недостаток кальция в рационе чаще всего сочетается с дефицитом фосфора и витамина Д. Нарушение фосфорно-кальциевого обмена регистрируется повсеместно у всех животных и бывает обычно в виде минеральной (фосфорно-кальциевой) недостаточности - остеодистрофии. Высшая степень этой недостаточности у взрослых животных проявляется в форме остеомаляции, а у молодняка - в общей недоразвитости и рахите. В организме обмены кальция и фосфора тесно взаимосвязаны. Установлены следующие причины фосфорно-кальциевой недостаточности: высококонцентрированное кормление, низкий уровень белкового, углеводного, витаминного и минерального питания в течение длительного времени, продолжительное воздействие «сырого холода» на животных, нарушение гигиены содержания, недостаток в почве и кормах минеральных элементов. Остеодистрофия чаще регистрируется у высокомолочных коров в период беременности и после отела. Это может быть при длительном недостатке в кормах фосфорной кислоты, кальция, витамина Д и при неправильном соотношении в рационе кальция и фосфора, которые в рационе выравнивается минеральными добавками. Для улучшения усвоения их из кормов в рацион вводят рыбий жир, витамин Д, микроэлементы - кобальт, марганец, проводят ультрафиолетовое облучение и симптоматическое лечение. Недостаточное поступление магния с кормами или плохое его усвоение из кормов ведет к снижению его уровня в сыворотке крови и развитию тетании. В молодой траве содержание магния снижено, а высокий уровень азота и калия уменьшает его усвоение.

Целью нашего исследования было определение концентрации К, Ыа, Са, Р, Мд в растительности пастбищ и влияния ее на накопление указанных химических элементов в крови овец, состав которой отражается на содержании изучаемых макроэлементов в органах и тканях, физиологическом состоянии и продуктивности сельскохозяйственных животных в условиях экологических зон Дагестана.

Учитывая клинические проявления ряда заболеваний с возможным этиологическим фактором нарушения обмена минеральных веществ в организме животных, авторы поставили следующие задачи:

- выявить количественное содержание калия, натрия, кальция, фосфора, и магния в растениях пастбищ экологических зон Дагестана.

- получить сравнительные данные о содержании макроэлементов в сыворотке крови овец, выпасавшихся на пастбищах этих зон.

- сравнить данные состава растительности и сыворотки крови животных (овец) различных зон Дагестана.

Материал и методика

Было изучено содержание калия, натрия, кальция, фосфора и магния в растениях зимних отгонных пастбищ Присулакской и Кизлярской зон и летних пастбищ (высокогорных альпийских лугов) Цунтинского района.

С этой целью территория пастбищ была разбита на отдельные квадраты по 100 м2 и на протяжении всего опыта тот или иной вид растительности брали с одного и того же квадрата. Было решено брать пробы по 13 видам растений, представляющих большое значение для животных на пастбищах Присулакской и Кизлярской зон. По каждому из 13 видов растительности брали по три пробы 2 раза раздельно в обеих зонах. В горной зоне было проанализировано 18 видов растений.

Для изучения макроэлементного состава крови было подобрано по принципу аналогов 20 овцематок дагестанской горной породы 5-летнего возраста, средней упитанности.

В растительном материале содержание калия и натрия определяли по [20], фосфора и кальция общепринятым методом, а магний - колориметрическим методом по [15]. В сыворотке крови определение калия производили по [12], натрия - по [3], фосфора по [16 ], кальция по - [6] путем осаждения щавелевокислым аммонием, и магния - по [15].

Результаты исследований были статистически обработаны в программе Microsoft Excel 2003.

Результаты исследований

Результаты исследований (табл. 1) указывают на то, что в растительности зимних пастбищ, расположенных в Присулакской низменности, содержание макроэлементов калия и натрия выше, а фосфора, кальция и магния ниже, чем в растительности пастбищ, расположенных в Кизлярской зоне. В растительности высокогорной зоны содержание натрия и калия ниже, а кальция, фосфора и магния было больше, чем в экологических зонах равнинного Дагестана. В частности, в пробах растительности, отобранных в ноябре 2004 года с пастбищ Присулакской зоны, содержание изучаемых макроэлементов составляло в среднем по 13 видам растений, в г/кг сухого вещества: калия - 8,56±0,02; натрия - 3,75±0,04; кальция - 1,64±0,02; фосфора- 0,22±0,01; магния

- 0,49±0,01, в то время как в тех же видах растительности Кизлярской зоны в среднем содержалось: калия - 3,80±0,02; натрия - 3,23±0,04; кальция - 1,91 ±0,02; фосфора -0,32±0,06; магния - 1,49±0,01. В растительности высокогорной зоны, отобранной в августе 2005 года, содержание указанных элементов составило в среднем по 18 видам растений: калия - 2,87±0,02; натрия - 0,13±0,01; кальция - 3,18±0,05; фосфора -

0,69±0,03; магния - 1,77±0,02. Следовательно, растительность летних альпийских лугов высокогорного Дагестана, куда прибывают на лето животные, в сравнении с растительностью зон равнинного Дагестана, содержит большее количество фосфора, кальция, магния и меньшее калия и натрия

Химический состав растений вариабелен и во многом определяется, наряду с видовыми особенностями растения, климатическими условиями, фазой вегетации и химическим составом почв и вод данной экосистемы. Видовое разнообразие и степень покрытия пастбищной растительности во многом определяется и хозяйственной деятельностью человека. Так, бессистемное использование травостоя, без учета биологии его составляющих растений, в большинстве случаев приводит к деградации растительного покрова, изреженности растительности, уменьшению семенного их возобновления и бедности флористического состава.

Таблица

Содержание макроэлементов в растительности пастбищ

Объект исследования Макроэлементы

К Na Са Р Mg

Присулакская зона

Растительность 8.56±0.02 3.75±0.04 164±0.02 0.22±0.01 0.49±0.01

7,14±0,01 3,55±0,03 1,40+0,02 0,13±0,07 0,28±0,03

Сыворотка крови 25.6±0.02 36,8±0,03 287±0.02 412±0,05 10.24±0.03 4,51 ±0,14 7.85±0.01 2,28±0,33 3.9±0.02 2,5±0,06

Кизлярская зона

Растительность 3.80±0.02 3.23±0.04 1.91 ±0.02 0.32±0.06 1.49±0.01

2,53±0,01 2,56±0,02 1,52±0,01 0,25±0,21 1,25±0,02

Сыворотка крови 26.8±0.01 269±0.01 10.35±0.01 8.51±0.03 3.6±0.02

22,9±0,03 329±0,03 9,13±0,14 4,84±0,17 3,0±0,04

Альпийские луга, Цунтинский район

Растительность 2,87±0,02 0,13±0,01 3,18±0,05 0,69±0,03 1,77±0,02

Сыворотка крови 22,3±0,04 303±0,03 12,85±0,07 10,2±0,13 5,7±0,04

Сыворотка крови (Кизлярская зона) 23,5±0,02 294±0,02 11,39±0,23 10,00±0,24 5,3±0,02

Наши исследования (табл.) указывают и на то, что содержание изученных макроэлементов в растительности пастбищ Равнинного Дагестана как в Присулакской, так и в Кизлярской зоне заметно уменьшается от осеннего к весеннему периоду. В Присулакской зоне это уменьшение (ноябрь-апрель) составило по макроэлементам: калия - на 1,42; натрия на - 0,20; кальция на - 0,24; фосфора - на 0,09; магния на - 0,09 г/кг. На пастбищах Кизлярской зоны это уменьшение составило: калия - на 1,27; натрия на - 0,67; кальция на - 0,39; фосфора - на 0,07; магния на - 0,24 г/кг.

Несмотря на изменение уровня содержания макроэлементов к весне, концентрация кальция, фосфора и магния в растительности пастбищ Кизлярской зоны остается большей, чем в растительности пастбищ Присулакской. Вследствие этого обстоятельства во время окота в апреле животные, выпасаемые на пастбищах Присулакской зоны, получают с кормом меньшее количество фосфора, кальция и магния по сравнению с животными, находящимися в Кизлярской зоне.

Закономерные изменения происходят и в макроэлементном составе сыворотки крови овец (табл.). Так, по прибытии животных с летних альпийских пастбищ на зимние, в ноябре 2004 года, в сыворотке крови овцематок в среднем содержалось макроэлементов, в мг%: калия - 25,6±0,02; натрия - 287±0,02; кальция -10,24±0,03; фосфора - 7,85±0,01; магния - 3,9±0,02 (Присулакская зона). У овец, попавших на пастбища Кизлярской зоны, эти показатели составили, соответственно - 26,8±0,01; 269±0,01; 10,35±0,01; 8,51 ±0,03; 3,6±0,02. Следовательно, в сыворотке крови после прибытия овец с летних альпийских лугов в Присулакскую и Кизлярскую зоны содержалось почти одинаковое количество макроэлементов.

В дальнейшем (апрель 2005 г.) в общем, содержание кальция, фосфора, магния в сыворотке крови уменьшилось, а калия и натрия увеличилось.

В сыворотке крови овцематок, выпасавшихся в Присулакской зоне, содержание кальция снизилось на 5,73; фосфора - на 5,57 и магния - на 1,4 мг%, в то время как содержание калия повысилось на 11,2 и натрия - на 125 мг%. Аналогично в сыворотке крови овец, выпасавшихся в Кизлярской зоне, было выявлено снижение к весне содержания калия, кальция, фосфора, магния и повышение содержания натрия.

Наряду с этим, по аналогии с составом растительности, содержание макроэлементов в сыворотке крови овец, выпасаемых на пастбищах Кизлярской зоны, в апреле было выше по сравнению с концентрацией их в сыворотке крови овец, находящихся в Присулакской зоне.

Так, в пробах сыворотки крови овец, взятых в апреле 2005 года в Кизлярской зоне, в сравнении с овцами, выпасавшимися в Присулакской зоне, концентрация макроэлементов была выше, в мг%: кальция - на 4,62; фосфора на 2,56; магния - на 0,5, тогда как содержание калия было меньше на 13,9 и натрия - на 83.

Следовательно, в апреле в период окота овцы, выпасаемые в Присулакской зоне, получают с кормом недостаточное количество кальция, фосфора и магния в сравнении с животными, находящимися в Кизлярской зоне. Вероятно, это является причиной заболеваний ягнят на Присулакских пастбищах.

При перегоне овец на летние альпийские луга (растительность которых богата фосфором, кальцием и магнием и бедна натрием и калием) животные за летние месяцы в значительной мере возмещают фосфорный, кальциевый и магниевый дефициты; происходит разгрузка организма от калия и натрия.

При сравнении показателей макроэлементного состава растительности пастбищ и состава сыворотки крови овец, выпасаемых на этих пастбищах, была обнаружена положительная корреляция, которая составила по макроэлементам: калию - 0,608; натрию - 0,265; кальцию - 0,749; фосфору - 0,817; магнию - 0,734. Данные корреляции указывают на достоверную зависимость концентрации макроэлементов в сыворотке крови от химического состава растительности исследованных пастбищ, что согласуется с данными других исследователей [1, 8, 17] указывающих на связь химического состава живых организмов и компонентов окружающей среды.

Заключение

По данным исследователей [13], современное состояние зимних пастбищ Дагестана, расположенных в равнинной зоне республики, определяется интенсивностью воздействия природных (высокие температуры, сильные ветры, периодически повторяющаяся засуха, колебание уровенного режима Каспия с последующим затоплением прибрежных земель и изменением почвенно-растительного покрова и животного мира) и антропогенных (влияние на наземные экосистемы промышленной и сельскохозяйственной деятельности человека в условиях возрастающей численности населения) факторов. Увеличение численности выпасаемого количества животных, сокращение площадей кормовых угодий в результате отвода земель для строительства дорог, населенных пунктов, животноводческих ферм, кошар, процессы эрозии, вторичного засоления и солонцеватости почв привели к значительному увеличению плотности выпасаемого поголовья животных, уменьшению площадей и продуктивности кормовых угодий региона и трансформации лугово-полынных сообществ в эфемеро-полынные и полынные.

На летних пастбищах [14] также отмечается влияние режима использования, который влияет на динамику продукции растительных сообществ горных пастбищ. Так, наличие фактора выпаса определяет видовой состав растительности (в условиях выпаса преобладает разнотравье, тогда как при изоляции отмечается усиление роли злаков), и при умеренных нагрузках продукция всегда остается на более высоком уровне (с учетом массы съеденной животными) по сравнению с изолированными участками, и только при усиленном выпасе происходит резкое уменьшение продукции.

В связи с этими положениями и данными наших исследований можно сделать следующие выводы:

1. Необходимо регулировать нагрузку на пастбища путем уменьшения сроков и методов выпаса, а также количества животных, одновременно выпасаемых на определенных пастбищах.

2. Следует учитывать при разработке мер по борьбе с заболеваниями животных, что содержание фосфора, кальция и магния в растительности пастбищ как в Кизлярской, так и, в особенности, в Присулакской зоне постепенно идет на убыль и к апрелю эти элементы обнаруживаются в наименьшем количестве, в то время как количество калия и натрия повышается.

3. Надо учитывать, что по мере удлинения сроков нахождения животных на зимних выпасах снижается количество фосфора, кальция и магния и повышается концентрация калия и натрия в сыворотке их крови. А поскольку недостаток макроэлементов ведет к замедлению роста и развития животных, снижению продуктивности, ухудшению качества животноводческих продуктов, появлению расстройства обмена веществ и заболеваниям, то поэтому в условиях Присулакской зоны необходимо производить минеральную подкормку овец (особенно в период суягности), содержащую соли фосфора, кальция и магния.

4. Следует иметь в виду, что растительность летних, т.е. горных выпасов намного богаче по содержанию кальция, фосфора, магния. За летние месяцы животные, выпасаясь на альпийских, субальпийских лугах, восполняют в значительной мере фосфорно-кальциевый и магниевый дефициты, возникающие в период зимовки, в особенности на некоторых массивах пастбищ Присулакской низменности.

5. Необходимо продолжить исследования по изучению химического состава растительности различных биогеохимических зон Дагестана для разработки научно обоснованных мероприятий по профилактике ряда заболеваний, появляющихся в результате дисбаланса макро- и микроэлементов.

Примечания

1. Абдурахманов Г.М., Зайцев И.В. Экологические особенности содержания микроэлементов в организме животных и человека. М. : Наука, 2004. 280 с. 2. Арсеньев А.Ф. Колориметрическое определение калия и натрия в растительном материале // Труды MB Академии. Т.39-40. 1962. 3. Беренштейн Ф.Я., Миссинер П. Метод колориметрического определения натрия // Вет. лаб. практика. T.2. 1963. С. 54-56. 4. Венедиктов

А.М. Кормление сельскохозяйственных животных. Справочник / А. М. Венедиктов, П.И. Викторов, Н. В. Груздев, А. П. Калашников. М. : Госагропромиздат, 1988. 303 с. 5. Григорьев Н.Г. Биологическая

полноценность кормов / Н. Г. Григорьев, Н. П. Волков, Е. С. Воробьев и др. М. : Агропромиздат, 1989. 287 с. 6. Де Ваарде. Метод определения кальция в сыворотке крови. Вет. лаб. практика. Т.2. 1963. С. 56-57. 7. Дюкарев В.В., Ключковский А.Г., Дюкар И.В. Кормовые добавки в рационах животных: Теория и практика М. : Агропромиздат, 1985. 279 с. 8. Ермаков В.В., Сафонов В.А., Тютиков С.Ф. Географические особенности варьирования микроэлементов в крови крупного рогатого скота // Биогеохимия элементов и соединений токсикантов в субстратной и пищевой цепях агро- и аквальных систем. Тюмень : ТГСХА, 2007. С. 100-103. 9. Иванов Г.И., Петрякин Ф.П. Профилактика нарушений минерального обмена у крупного рогатого скота. Ветеринария. 1986. №4. С. 63-66. 10. Кабыш А.А. Нарушение фосфорно-кальциевого обмена у животных на почве недостатка и избытка микроэлементов в зоне Южного Урала. Челябинск : Челябинский Дом печати, 2006. 408 с. 11. Кальницкий Б.Д. Минеральные вещества в кормлении животных. Л. : Агропромиздат, 1985. 207 с. 12. Крамер, Тисдаль. Метод определения калия в сыворотке крови. Вет. лаб. практика. Т.2. 1963. С. 57-58. 13. Муратчаева П.М.-С., Хабибов А.Д Кормовые ресурсы зимних пастбищ Дагестана и тенденции их развития в современных условиях // Сб. науч. тр. Почвенные и биологические ресурсы южных регионов России. Махачкала, 2004. С. 26-30. 14. Муртазалиев Р.А. Динамика продукции горных пастбищ Дагестана в зависимости от режима использования // Сб. науч. тр. Почвенные и биологические ресурсы южных регионов России. Махачкала. 2004. С. 163-167. 15. Петрухин И.В. Количественное определение магния в воде, кормах, жидкостях и тканях животных посредством аппарата ФЭК-М //Тр. Смоленской научно-исслед. ветстанции. Вып.1. 1960. С. 188-200. 16. Петрухин И.В. Количественное определение неорганического фосфора в сыворотке и плазме крови посредством аппарата ФЭК-М // Тр. Смоленской научно-исслед. ветстанции. Вып.1. 1960. С. 200-209. 17. Протасова Н.А. Микроэлементы: биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных // СОЖ. 1998. №12. С. 32-37. 18. Самохин В.Т. Хронический комплексный гипомикроэлементоз и здоровье животных // Ветеринария. 2005. №12. С. 3-6. 19. Самохин

В.Т. Профилактика обмена микроэлементов у животных. Воронеж : Изд-во Воронежского гос. ун-та, 2003. 136 с. 20. Физическая география Дагестана. М. : Школа, 1996. 386 с. 21. Хенниг А. Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных. М. : Колос, 1976. 559 с. 22. Эндемические болезни сельскохозяйственных животных. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.

Статья поступила в редакцию 15.10.2009 г.