Продуктивность быков породы Шароле при скармливании рационов с изоэнергетической ценностью, содержащих клетчатку или крахмал, на основе сенажа или кукурузного силоса при двух уровнях потребления

В условиях растущей конкуренции между кормовой базой животноводства и производством продуктов питания для человека, поиск альтернативных стратегий кормления жвачных становится приоритетной задачей. Сокращение доли зерновых и кукурузного силоса в рационах крупного рогатого скота открывает возможность использования более устойчивых кормов, таких как сенаж с постоянных пастбищ. Однако переход на корма с иным профилем питательности (высокое содержание клетчатки вместо крахмала) требует тщательного изучения влияния на физиологию животных, их продуктивность и экологический след. В данной статье представлены и проанализированы данные комплексного эксперимента, проведенного на молодых бычках породы шароле. Исследование разделяло эффекты источника корма (кукурузный силос против сенажа) и уровня потребления чистой энергии для оценки их влияния на рост, состав тела, поведение, переваримость кормов и выбросы метана. Полученные результаты имеют высокую научную и практическую ценность для разработки новых систем кормления мясного скота и валидации моделей прогнозирования роста.

Ключевые слова: мясной скот, сенаж, кукурузный силос, состав туши, отложение жира, эффективность кормления, выбросы метана, поведение животных.

Введение

Современное животноводство сталкивается с этической и экономической дилеммой — прямой конкуренцией за земельные ресурсы и произведенное зерно между кормлением скота и питанием людей. Традиционные системы откорма крупного рогатого скота во многих странах мира базируются на использовании кукурузного силоса и зерновых концентратов, что обеспечивает высокую энергию роста и интенсивное отложение жира. Однако высокие затраты на выращивание кукурузы и ее роль в продовольственной цепочке человека стимулируют поиск альтернатив.

Одной из таких альтернатив выступает сенаж, заготавливаемый с постоянных пастбищ. Использование многолетних трав позволяет не только снизить себестоимость кормов, но и улучшить экологический профиль производства за счет меньшей обработки почвы и сохранения углерода в пастбищных экосистемах. Тем не менее, сенаж значительно отличается от кукурузного силоса по химическому составу: он содержит меньше крахмала и больше структурной клетчатки. Это различие влияет на типы брожения в рубце, доступную энергию для животного и, как следствие, на характер метаболизма.

Известно, что рационы с высоким содержанием клетчатки могут приводить к снижению эффективности отложения жира и увеличению выбросов парниковых газов, в частности метана, в расчете на единицу потребленного корма. Однако для разработки сбалансированных стратегий кормления необходимо четко разделить, какие эффекты связаны именно с природой корма (соотношением крахмала и клетчатки), а какие — с уровнем потребляемой энергии. Для ответа на этот вопрос был проведен эксперимент с двумя уровнями потребления чистой энергии на двух типах рационов. Целью работы было получение детальных данных о продуктивности, поведении, морфологическом составе тела и экологических параметрах (метан) у молодых растущих бычков, получавших рационы на основе кукурузного силоса или сенажа с одинаковой концентрацией чистой энергии и сырого протеина.

Материалы и методы исследования

Дизайн эксперимента и животные

Исследование проводилось в экспериментальном подразделении INRAE (Франция) и включало два параллельных испытания: основное испытание по откорму (36 голов) и балансовое испытание (8 голов) для изучения обмена веществ.

В испытании по откорму участвовали 36 бычков породы шароле, отнятых от матерей в возрасте 8 месяцев. Животные были распределены по четырем группам (по 9 голов) таким образом, чтобы возраст, живая масса и предшествующая скорость роста были сбалансированы. Эксперимент продолжался 221 день, начиная с возраста 269 дней и средней массы 362 кг. Животных содержали в открытом помещении с индивидуальными кормушками, оснащенными электронными воротами, что позволяло точно измерять потребление корма каждой особью. Убой производили при достижении целевой живой массы 700 кг, что соответствовало возрасту 15–18 месяцев.

Параллельно в балансовом испытании восемь бычков (аналогичного происхождения и возраста 10 месяцев, массой 405 кг) содержались в индивидуальных стойлах, оборудованных для полного сбора фекалий и мочи. Животных привязывали, для сбора мочи использовали специальные шлейки, соединенные с вакуумным насосом, что позволяло точно учитывать азотный баланс.

Структура рационов

Для обоих испытаний применялся факторный план 2×2: два типа основного корма и два уровня энергетической плотности. Четыре экспериментальных рациона были составлены следующим образом:

1. MH (Maize High): Высокоэнергетический рацион на основе кукурузного силоса.

2. GH (Grass High): Высокоэнергетический рацион на основе сенажа.

3. ML (Maize Low): Низкоэнергетический рацион на основе кукурузного силоса.

4. GL (Grass Low): Низкоэнергетический рацион на основе сенажа.

Рационы были спроектированы таким образом, чтобы в паре «Высокий/Низкий» иметь одинаковую теоретическую концентрацию чистой энергии и сырого протеина, но различаться по источнику энергии. В рационах на основе кукурузного силоса основным источником энергии был крахмал, а дополнительными компонентами — пшеница, кукурузное зерно и рапсовый шрот. В рационах на основе сенажа (смесь злакового сенажа с постоянных пастбищ, собранного в фазе колошения) использовались цитрусовая пульпа и солод пшеницы в качестве энергетических добавок, а также рапсовый шрот. Включение мочевины и минералов корректировало протеиновую и минеральную питательность. Содержание чистой энергии и сырого протеина в готовых рационах было выровнено с отклонением не более 3%. В результате рационы на основе сенажа характеризовались высоким содержанием нейтрально-детергентной клетчатки (NDF) — до 48% в сухом веществе, в то время как кукурузные рационы содержали до 40% крахмала и лишь 32–35% NDF.

В течение всего периода откорма кормление было вволю, с двукратным кормлением в сутки. Нормы концентратов еженедельно пересчитывались для поддержания заданного соотношения с основным кормом. В балансовом испытании кормление также было двукратным, с точным соблюдением пропорций компонентов.

Измеряемые показатели

Сбор данных был разделен на несколько блоков.

1. Продуктивность и потребление корма:
Ежедневно учитывалось количество заданного корма и остатков. Влажность кормов определялась дважды в неделю. Проводился химический анализ образцов кормов на содержание сухого вещества, органического вещества, общего азота, сырой клетчатки (NDF, ADF), крахмала и валовой энергии. На основе этих данных рассчитывалось суточное и общее потребление питательных веществ и энергии. Животных взвешивали два дня подряд в начале и конце эксперимента, а в промежутках — каждые две недели, для расчета среднесуточного прироста.

2. Состав тела и отложение жира:
Для оценки динамики ожирения ежемесячно проводилась оценка упитанности (body condition score) двумя экспертами. Трижды за эксперимент (в начале, середине и перед убоем) проводилась биопсия для измерения размера подкожных адипоцитов (жировых клеток). Это позволяло косвенно судить о скорости накопления жира.
При убое проводился полный морфологический анализ: взвешивались внутренние органы (сердце, печень, легкие, селезенка), отделы желудочно-кишечного тракта, отделяемые жировые ткани, голова и конечности. Массу туши фиксировали в горячем и охлажденном состоянии. Ключевым методом определения состава туши являлась препаровка 6-го ребра, которая позволяет с высокой точностью рассчитать соотношение мышечной, жировой и костной тканей во всей туше.

3. Поведенческие реакции:
Для 32 животных проводилась видеорегистрация поведения в течение 24 часов на трех этапах откорма. С помощью программного обеспечения The Observer® каждые 5 минут фиксировались следующие состояния: прием пищи, питье, социальные контакты, неподвижность, движение и лежание. Рассчитывалась доля времени на каждое действие, количество эпизодов и их средняя продолжительность, а также степень синхронизации поведения в группе.
Дополнительно, с помощью электронных кормовых ворот оценивали пищевое поведение: ежедневное время доступа к корму, количество и длительность трапез (считая перерыв между приемами пищи не менее 4 минут), а также скорость потребления сухого вещества.

4. Физиология пищеварения и экологические параметры:
В балансовом испытании оценивалась переваримость рационов. В течение шести дней каждого периода проводился полный сбор фекалий и мочи. Рассчитывалась кажущаяся переваримость сухого и органического вещества, азота и энергии. Определялся азотный баланс (разница между потребленным азотом и выделенным с калом и мочой).
Для измерения выбросов кишечного метана использовался метод газ-индикатора с гексафторидом серы (SF6). Животным за 10 дней до замера в рубец вводили калиброванные капсулы с известной скоростью выделения SF6. Пробы выдыхаемого воздуха собирали в специальные вакуумные устройства, закрепленные на шее животного, в течение четырех дней. Концентрации CH4 и SF6 определяли методом газовой хроматографии. На основе соотношения газов и известной скорости выделения индикатора рассчитывали суточную продукцию метана каждым животным.

Результаты и их обсуждение

Продуктивность и эффективность использования корма

Анализ полученных данных показал четкое различие в продуктивности животных в зависимости от типа рациона. При одинаковой конечной живой массе (около 700 кг), продолжительность откорма существенно варьировала. Животные на высокоэнергетическом кукурузном рационе (MH) достигли убойной кондиции быстрее всех — в среднем за 202 дня, тогда как бычки на низкоэнергетическом сенажном рационе (GL) откармливались дольше всех — 251 день.

Среднесуточный прирост живой массы (ADG) был самым высоким в группе MH (1716 г/сут), а самым низким — в группе GL (1387 г/сут). Важно отметить, что при одинаковом целевом уровне чистой энергии, рационы на основе кукурузы (MH и ML) обеспечивали более высокие приросты по сравнению со своими «сенажными» аналогами (GH и GL). Это указывает на то, что чистая энергия из крахмалистых кормов (кукуруза) используется организмом для прироста живой массы эффективнее, чем энергия из кормов, богатых клетчаткой (сенаж), даже при одинаковой теоретической энергетической ценности. Возможно, это связано с более высокими затратами энергии на пережевывание, переваривание клетчатки и теплопродукцию при рубцовом брожении.

Анализ потребления корма подтверждает эту гипотезу. Хотя суммарное потребление сухого вещества и энергии за весь период откорма было выше у животных на сенажных рационах (им требовалось больше времени для достижения той же массы), среднесуточное потребление энергии (МДж/сут) было сопоставимо в парах MH и GH, ML и GL. Это значит, что животные на сенаже ели примерно столько же энергии в день, но росли медленнее, демонстрируя худшую конверсию корма в прирост живой массы.

Состав тела и характер ожирения

Ключевое различие проявилось в характере отложения жира. Рационы на основе кукурузного силоса способствовали более интенсивному ожирению. Общая масса жировой ткани по отношению к массе охлажденной туши была выше у бычков на кукурузных рационах (до 22% в группе MH), тогда как у сенажных аналогов этот показатель был ниже (около 18–19%). Это коррелирует с данными по размеру адипоцитов: у животных на кукурузных рационах жировые клетки были крупнее, что свидетельствует о более активном липогенезе.

Высокое содержание крахмала в кукурузных рационах приводит к интенсивному образованию пропионовой кислоты в рубце, которая является основным предшественником глюкозы и субстратом для синтеза жира. Напротив, сенажные рационы стимулируют ацетатный тип брожения. Ацетат хотя и используется для синтеза жира, но требует больше энергии для метаболических превращений и в меньшей степени способствует отложению жира в сравнении с пропионатом. Таким образом, для производства «мраморной» говядины или тяжелых жирных туш кукурузный силос остается предпочтительным. Однако если целью является получение более постного мяса с меньшим содержанием внутримускульного жира, сенажные рационы могут быть вполне оправданы.

Пищевое поведение и активность

Наблюдения за поведением выявили адаптационные механизмы животных к разным типам кормов. Бычки, получавшие сенаж, тратили больше времени на прием пищи. Это ожидаемо, так как корма с высоким содержанием клетчатки требуют более длительного пережевывания для измельчения частиц и стимуляции слюноотделения, необходимого для поддержания рубцового pH. Скорость потребления сухого вещества была ниже у животных на сенаже по сравнению с теми, кто получал кукурузный силос.

Различий в общем бюджете времени (лежание, движение, социальные контакты) между группами не наблюдалось, что говорит об отсутствии стресса или дискомфорта, связанного с типом рациона. Все животные демонстрировали синхронное поведение в группах, что является признаком стабильного социального окружения и благополучия. Более длительное время поедания корма в сенажных группах компенсировалось сокращением времени других видов деятельности, не связанных с приемом пищи, но общая продолжительность отдыха оставалась на достаточном уровне.

Азотный баланс и переваримость

Данные балансового испытания показали различия в усвояемости питательных веществ. Общая переваримость сухого и органического вещества была несколько ниже на сенажных рационах, хотя различия были не столь драматичны. Наиболее заметным было снижение переваримости азота на сенажных рационах (58–60%) по сравнению с кукурузными (64–67%). Это объясняется тем, что значительная часть азота в травах может быть связана с клетчаткой (например, в составе лигнина) и становится недоступной для ферментативного расщепления в рубце и тонком кишечнике. Рапсовый шрот, используемый в кукурузных рационах, обеспечивает более высокую растворимость и доступность протеина.

Несмотря на выравнивание рационов по сырому протеину, фактическое поступление метаболизируемого протеина (фактически усвоенного аминокислотного пула) могло быть ниже в сенажных группах, что также внесло вклад в более низкую продуктивность. Азотный баланс, однако, оставался положительным во всех группах, что подтверждает возможность выращивания тяжеловесного скота на рационах с преобладанием травяных кормов.

Экологический аспект: эмиссия метана

Одним из наиболее значимых результатов эксперимента стали данные по выбросам парниковых газов. Было подтверждено, что рационы с высоким содержанием клетчатки (сенаж) способствуют большему образованию метана в рубце. Выход метана в процентах от валового потребления энергии составил 6.2–6.5% на кукурузных рационах и достигал 7.0–7.4% на сенажных. Это увеличение объясняется преобладанием ацетатного типа брожения при расщеплении клетчатки, в ходе которого образуется водород, используемый метаногенными археями для восстановления CO2 до метана.

Хотя в абсолютных цифрах выбросы метана на сенажных рационах были выше, необходимо рассматривать этот показатель в комплексе. Во-первых, производство сенажа (особенно с многолетних пастбищ) может иметь значительно меньший углеродный след на этапе выращивания корма по сравнению с кукурузой (меньше удобрений, обработки почвы, пестицидов). Во-вторых, более низкая продуктивность (длительный откорм) на сенаже увеличивает выбросы метана на килограмм произведенной говядины. Таким образом, с точки зрения «углеродного следа» на единицу продукции, кукурузные рационы выглядят предпочтительнее. Однако в условиях перехода к устойчивым агроэкосистемам, где приоритетом является снижение нагрузки на пашню и сохранение биоразнообразия, умеренное увеличение выбросов метана может быть приемлемым компромиссом.

Научная и практическая значимость данных

Полученный массив данных представляет собой уникальный материал для развития науки о питании животных. Экспериментальный дизайн, позволивший разделить эффекты типа корма и уровня потребления энергии, дает возможность проверить и уточнить существующие системы кормления (например, систему INRA) и математические модели роста. Модели, прогнозирующие состав тела (соотношение мышц и жира) в динамике, могут быть откалиброваны на основе детальных данных препаровки 6-го ребра и размеров адипоцитов.

С практической точки зрения данные подтверждают несколько ключевых выводов для производителей:

1. Снижение эффективности: Использование сенажа в качестве основного корма для откорма тяжелого скота ведет к снижению эффективности конверсии корма и удлинению периода откорма.

2. Управление качеством туши: Сенажные рационы позволяют получать более постные туши с меньшим содержанием жира. Это может быть востребовано на определенных рынках, где ценится нежирное мясо, или при производстве сырья для определенных видов переработки.

3. Необходимость балансирования: Для нивелирования негативных эффектов сенажа (низкая переваримость азота) требуется тщательная балансировка рациона по протеину, возможно, с использованием более дорогих, защищенных от распада в рубце источников белка.

4. Экологический компромисс: Решение об использовании кукурузы или сенажа должно приниматься с учетом локальной агроэкологической ситуации, стоимости земли и углеродного регулирования.

Заключение

Комплексное исследование, включающее анализ продуктивности, морфологического состава, поведения и метаболических параметров, продемонстрировало фундаментальные различия в использовании энергии из кукурузного силоса и сенажа молодыми растущими бычками. Сенаж, являясь экологически более устойчивым кормом с точки зрения землепользования, приводит к снижению интенсивности роста, меньшему отложению жира и увеличению выбросов метана на единицу потребленной энергии по сравнению с кукурузным силосом при одинаковом уровне потребления чистой энергии.

Представленные данные подчеркивают сложный компромисс между продуктивностью, качеством продукции и воздействием на окружающую среду. Стратегии кормления, направленные на сокращение доли кукурузы и зерновых, должны учитывать эти различия. Для сохранения рентабельности при переходе на травяные корма необходимо искать пути повышения их переваримости, использовать методы обработки (например, более тонкое измельчение, плющение) или комбинировать их с небольшими количествами крахмалистых добавок для оптимизации рубцового метаболизма. Полученные в ходе экспериментов данные станут основой для совершенствования национальных и международных систем нормированного кормления, позволяя производителям принимать более взвешенные экономические и технологические решения.

Источник: Animal