СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПИТАТЕЛЬНОСТИ КОРМОВ Российский патент 2013 года по МПК A23K1/00 

Изобретение относится к измерению питательности корма, а именно энергетической питательности корма, и может быть применено в сфере кормления животных кормами при планировании и организации их производства и скармливания в соответствии с энергетической питательностью для обеспечения жизнедеятельности и здоровья животных, повышения количества и качества растительной и животной продукции, получаемой с 1 га земельных угодий.

Изобретение распространяется на измерение энергетической питательности корма (далее - питательности) при заданных объемно-планировочных решениях, условиях жизнедеятельности, микроклимата и ухода, при соблюдении ветеринарно-зоотехнических, зоогигиенических и санитарно-гигиенических требований.

Известен способ измерения питательности по валовой энергии, или калорийности (Уилбор Этуотер), применяемый в настоящее время в отношении пищевых продуктов, и представляющий тепловую энергию корма, выделенную при сжигании образцов корма в калориметре. Валовая энергия, кроме измеряемой питательности, содержит также энергию выделений - кала, мочи, кишечных газов у жвачных - и теплопродукцию (энергию усвоения и переваривания продукта), которые в сумме представляют погрешность измеренной питательности.

Известен способ измерения энергетической питательности по энергии переваримых веществ корма (далее - переваримости, Total digestible Nutrients, TDN) по Э. Вольфу (Wolf Emil. Die rationelle Futterung der landwirtschaftlichen Nutztiere. Auf Grundlage der neuem tierphysiologischen Forschungen. Gemeinverstandlich Leitfaden der Futterungslehre. Bri. Parey, 1894 v. l1, 252 s.; C.H. Хохрин. Корма и кормление животных. - Санкт-Пб., Изд. «Лана», с.56-62).

Переваримость корма вычисляют по результатам химического анализа содержания переваримых веществ в корме и измерений их переваримости по сумме энергий переваримых веществ, %: переваримого протеина, переваримого жира х 2,25, переваримой клетчатки, безазотистых экстрактивных веществ, где энергия безазотистых экстрактивных веществ определяется по остаточному признаку.

В результате переваримость (TDN) содержит теплопродукцию, энергии мочи и кишечных газов, которые в сумме представляют погрешность измеренной питательности.

Наиболее близким по биофизической и биохимической сущности к предлагаемому способу относится способ измерения питательности, разработанный на основе законов сохранения вещества и энергии О. Кельнером (О.Кельнер. Кормление сельскохозяйственных животных. Изд. «Мысль».), Г.Армсби (Н.Р.Armsbi. Principles of animal nutrition. New-York, 1903) и их последователями. Опыты выполнялись при кормлении животных в обменных респираторных камерах - животных калориметрах. Питательность измерялась по жироотложению или по образованию другой животной продукции в энергетических единицах - эе/кг, выбранных из международного ряда единиц: 1 ке/кг =0,6 кэ/кг =0,83 скандинавская ке/кг =150 г жира/кг =5,9 МДж/кг =1420 ккал/кг =1,42 терм/кг.

Согласно этому способу в предварительном периоде измерений всем испытуемым животным скармливают в течение не менее 10 суток полнорационный корм, а энергетическую питательность кормов измеряют в двух периодах (группах), а именно, в первом периоде измерений отвешивают и скармливают животным массу полнорационного корма и по массе продукции, полученной от массы полнорационного корма, вычисляют энергию продукции и питательность полнорационного корма делением энергии продукции на массу полнорационного корма, а затем во втором периоде измерений отвешивают и скармливают животным массу кормового состава, составленного из массы полнорационного корма и добавки - массы измеряемого корма - и измеряют массу животной продукции, полученной от кормового состава, и вычисляют энергию продукции, полученную от массы кормового состава, и питательность измеряемого корма, при этом в первом периоде измерений массу полнорационного корма скармливают на уровне основного обмена, при котором измеренные положительные или отрицательные значения энергии продукции полнорационного корма приравниваю нулю или учитывают в качестве поправки при определении питательности измеряемого корма во втором периоде измерений, а питательность измеряемого корма во втором периоде измерений вычисляют делением энергии, полученной от массы кормового состава, на массу измеряемого корма, то есть без учета энергии, фактически полученной животными от массы полнорационного корма.

По этому поводу О.Кельнер (с.248) утверждает: «У всякого корма, при откармливании, известная часть его, служащая для поддержания жизни, остается непродуктивной. Деятельной (продуктивной) будет только та часть корма, которая составляет избыток над потребностью в поддерживающем корме».

Это утверждение ложно и антинаучно, так как при добавке измеряемого корма в опытах О.Кельнера продукция создается также за счет и при участии переваримых питательных веществ массы поддерживающего рациона. Согласно определению РМГ 29-99 (РМГ 29-99 ГСИ Метрология. Основные термины и определения, с.19.) эта постоянная систематическая погрешность метода измерения О.Кельнера должна быть исключена как изменением метода измерения, так и путем создания метода вычисления поправки - составляющей систематической погрешности (ноу-хау). В опытах О.Кельнера постоянная погрешность метода измерения оказалась существенной, особенно в отношении грубых кормов из-за их пониженной переваримости, а данные питательности 9 грубых кормов из 16 исследованных, указанных в его таблицах (с.631-645), оказались в пределах от 20% до 70% от расчетных значений, определенных О.Кельнером (с.152) по господствующей в то время оценке кормов по переваримости. Согласно замечанию И.С.Попова о данных в указанных таблицах (И.С.Попов. «Кормление сельскохозяйственных животных ». ГИЗ, 1929 г., с.81) «…для остальных 460 кормов, приведенных в его таблицах, они были вычислены по данным химического состава, средним коэффициентам переваримости и продуктивной ценности чистых питательных веществ - белка, жира, безазотистых экстрактивных веществ и клетчатки.». Таким образом, погрешности методов измерения по О.Кельнеру и по Э.Вольфу были объединены, что придало этому способу видимость обоснованности - питательность всех кормов была завышена, причем чрезвычайно - для многих грубых кормов и меньше - для высокопитательных, недооцененых О.Кельнером.

Например, по замечанию Г.Армсби (Н.Р.Armsby. The nutrition of farm animals. New York, The Macmillan Company, 1928, p.268), «энергия поддерживающего рациона в практике фермерского кормления животных вероятно составляет в среднем половину рациона», а по Х.Бергнер и А.Кетц (Х.Бергнер, А.Кетц. Научные основы питания сельскохозяйственных животных. - М.: Колос, с.344) «из практических соображений целесообразно и желательно продуктивный обмен рассматривать обособленно от поддерживающего обмена». Эти замечания являются основанием, обоснованием и краеугольным камнем предлагаемого изобретения.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерения питательности корма, чтобы измерения были правильными, выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходили за установленные границы (Федеральный закон от 26 июня 2008 г. №103-ФЗ «Об обеспечении единства измерений»), чтобы питательность измеряемого корма измерялась «в составе (на фоне) хорошо поедаемых рационов (И.С.Попов. Избранные труды. - М.: Колос, 1966 г., с.50)», в составе фонового рациона, и в результате повышено количество и качество животной продукции за счет правильного составления рационов (K.Nhring, R.Schiemann, In: Hock.Yergleichende Emahrugslehre des Menschen und seiner Haustiere. S.600, Ygl. Fischer, Iena, 1966).

Поставленная задача решается тем, что в предварительном периоде измерений всем испытуемым животным скармливают в течение не менее 10 суток фоновый корм, а именно, однородно выровненный корм, например сено посевное ранней уборки для жвачных, типовой экономически обоснованный нормированный сбалансированный корм полного насыщения определенных животных в данном хозяйстве при определенных зональных условиях кормодобывания и содержания при кормлении животных без недокорма, то есть учитывая « мнение » животных и приваживая к фоновому и измеряемому кормам, а затем в основном периоде измерений первой группе животных отвешивают и скармливают без недокорма массу фонового корма Мф, при учете остатков корма, и измеряют массу животной продукции и вычисляют энергию продукции Аф и питательность фонового корма П_ф по формуле 1:

где П_ф - питательность фонового корма, эе/кг;

Аф - энергия продукции фонового корма, кэ;

Мф - масса фонового корма, кг,

а второй группе животных скармливают и измеряют часть массы фонового корма М₀ и массу измеряемого корма Мк в виде состава кормов, давая измеряемый корм без недокорма, при учете остатков измеряемого корма, и измеряют массу продукции, полученную от состава кормов, и по ней вычисляют энергию продукции состава кормов А₀ и вычисляют питательность измеряемого корма П₀ по формуле 2:

где П₀ - питательность измеряемого корма, эе/кг;

Ао - энергия продукции состава кормов, эе;

П_ф - питательность фонового корма, эе/кг;

Мо - часть массы фонового корма, кг;

Мк - масса измеряемого корма, кг,

(здесь (Ао-П_ф·Мо) - энергия продукции измеряемого корма, Ао - энергия продукции состава кормов, П_ф·Мо - энергия продукции от части массы Мо фонового корма, входящего в состав кормов, Мк - масса измеряемого корма), а затем калибруют измеренные значения питательностей фонового корма и измеряемого корма посредством эталонного корма с известной питательностью, а именно второй группе животных вначале отвешивают часть массы от массы фонового корма М_ф и затем скармливают эту часть вместе с дачей эталонного корма с известной питательностью По^с в виде состава кормов, давая эталонный корм без недокорма, измеряют массу эталонного корма Мк^с, по учету остатков от дачи эталонного корма, и измеряют массу животной продукции, и вычисляют энергию продукции Ао^с, полученные от состава кормов, и вычисляют действительное значение питательности фонового корма по формуле 2, преобразованной к виду 3:

где - действительное значение питательности фонового корма, эе/кг;

Ао^с - энергия продукции состава кормов, эе;

По^с - питательность эталонного корма, эе/кг;

Мк^с - масса эталонного корма, кг;

Mo^с - часть массы Мо^с от массы фонового корма М_ф, кг;

и вычисляют относительную погрешности измерения питательности фонового корма µ_ф по формуле 4:

где µ_ф - относительная погрешность измерения питательности фонового корма, %;

П_ф - питательность фонового корма, кэ/кг;

- действительное значение питательности фонового корма, кэ/кг;

а затем вычисляют значение относительной погрешности питательности измеряемого корма µ_о по формуле 5:

где µ_о - значение относительной погрешности питательности измеряемого корма, %;

П₀ - питательность измеряемого корма, эе/кг;

- действительное значение питательности измеряемого корма, эе/кг;

а затем калибровочный фоновый корм применяют в качестве образцового корма для измерения, калибровки или поверки питательности других кормов предлагаемым способом, при этом значение питательности эталонного корма устанавливают путем измерения его питательности также предлагаемым способом измерения.

Предлагаемый способ измерения энергетической питательности корма обеспечивает измерения и калибровку значений питательности кормов в узаконенных единицах международного ряда единиц питательности с погрешностями измерений, которые не выходят за установленные границы, что необходимо для планирования и организации производства кормов при их заготовке, хранении, промышленной переработке и подготовке к скармливанию для совершенствования норм и рационов, повышения жизнедеятельности и здоровья животных, количества и качества растительной и животной продукции, получаемой с 1 га земельных угодий.

Например, на Воронцовской ЦБС ВНИВИ были выполнены измерения и калибровка значений питательности фонового корма - сена тимофеевки, убранной в стадии начала начала колошения - и питательности кормовой смеси (соевый жмых - 6,2%, турнепс - 93,8%) для лактирующих коров согласно фиг.1 и фиг.2, а именно в предварительном периоде измерений всем испытуемым животным скармливали без недокорма в течение 15 суток фоновый корм, а затем в главном периоде 54 дня первой группе животных ежедневно отвешивали и скормили без недокорма среднесуточную массу фонового корма 19,5 кг/сут, при учете остатков корма, и измерили среднесуточные привес 395 г/сут и удой 10,15 кг/сут молока установленной среднесуточной жирности 4,25%, а затем вычислили среднесуточную энергию фонового корма 7,05 пке и питательность фонового корма 362 пке/кг делением энергии корма 7,05 пке на его массу 19,5 кг, а второй группе животных ежедневно скармливали и измеряли часть массы фонового корма 13,7 кг и среднесуточную массу кормовой смеси 48,5 кг в виде состава кормов, давая кормовую смесь без недокорма, при учете остатков кормовой смеси, и измерили среднесуточные привес 817 г и удой молока 14,8 кг со среднесуточной жирностью 4,10%, полученные от состава кормов, и по ним вычислили энергию продукции состава кормов 11,34 ке и вычислили питательность кормовой смеси: а затем второй группе животных вначале, ежедневно отвешивая часть среднесуточной массы 14,9 кг от массы фонового корма 19,5 кг, скармливали эту часть вместе с дачей эталонного корма с питательностью 0,86 пке/кг в виде состава кормов и, давая эталонный корм без недокорма, измерили среднесуточную массу эталонного корма 6,69 кг, среднесуточные привес 432 г и удой 17,7 кг молока со среднесуточной жирностью 4,00% и вычислили среднесуточную энергию продукции состава кормов 11,00 пке, и вычислили действительное значение питательности фонового корма относительную погрешность измерения питательности фонового корма действительное значение питательности кормовой смеси и значение относительной погрешности питательности кормовой смеси .

при этом в качестве эталонного корма использовали овес средний по ОСТ - ВКС - 6333 от 24.12.1933 «Кормовая единица» с питательностью 0,86 пке/кг, с учетом поправки к известному значению 1 ке/кг в размере минус 0,14 пке/кг, определенной специальным исследованием.

В результате измерений и калибровки значений питательностей фонового корма и кормовой смеси установлено:

питательность сена тимофеевки стадии начала колошения равна 0,362 пке/кг с установленной относительной погрешностью 2,8%, а по О.Кельнеру и др. - 0,602 ке/кг с относительной погрешностью 42%, оцененной относительно действительного значения питательности фонового корма 0,352 пке/кг,

питательность кормовой смеси равна 0,132 пке/кг с установленной относительной погрешностью 1,5%, а по О.Кельнеру и др. - 0,159 ке/кг с относительной погрешностью 16%, оцененной относительно действительного значения питательности кормовой смеси 0,134 пке/кг,

Эти результаты свидетельствуют о преимуществе предлагаемого способа, а именно о более высокой точности измерения питательности каждого корма с установленной погрешностью по сравнению со способом измерения питательности указанных кормов по О.Кельнеру и др.

Предлагаемый способ измерения питательности корма предусматривает возможность полного замещения фонового корма измеряемым кормом, если последний является нормированным сбалансированным кормом полного насыщения животных при кормлении без недокорма. Этот случай измерения, представленный на фиг.3, рассмотрим на примере измерения и сравнения питательности и урожайности сена тимофеевки стадии цветения (измеряемый корм) с сеном тимофеевки стадии начала колошения, (калибровочный фоновый корм). В этом примере калибровочный фоновый корм с действительным значением питательности 0,352 пке/кг использовали в качестве образцового корма вместо эталонного корма для сравнения питательности сена тимофеевки стадии цветения с образцовым кормом - калибровочным фоновым кормом, как показано на фиг.3, а именно, в первой строке таблицы показаны результаты предыдущего измерения и калибровки фонового корма - сена тимофеевки стадии начала колошения, а в второй строке - результаты измерения, питательности сена тимофеевки стадии цветения, когда в предварительном периоде измерений вторую группу животных кормили в течение 15 суток сеном тимофеевки стадии цветения без недокорма, то есть, учитывая «мнение» животных и приваживая к измеряемому корму, а затем в основном периоде измерений этой группе животных ежедневно отвесили и скормили без недокорма среднесуточную массу сена тимофеевки стадии цветения 15,15 кг, при ежедневном учете остатков сена, и измерили массу животной продукции и вычислили энергию продукции 2,34 пке и питательность сена тимофеевки стадии цветения 0,154 пке/кг делением энергии продукции на массу сена.

В результате измерения и сравнения питательности и урожайности сена тимофеевки различных сроков уборки установлено (фиг.3):

питательность сена тимофеевки стадии цветения равна 0,154 пке/кг с относительной погрешностью 2,8%, а по О.Кельнеру и др. - 0,55 ке/кг с относительной погрешностью 357%, оцененной относительно измеренного значения 0,154 пке/кг;

урожайность сена тимофеевки стадии цветения равна 354 пке/га, а по О.Кельнеру и др. - 1260 ке/га с относительной погрешностью 354%, оцененной относительно измеренного значения 354 пке/га;

питательность сена стадии начала колошения больше питательности сена цветения в 2,3 раза, а по О.Кельнеру и др. - больше только в 1,1 раза;

урожайность сена тимофеевки стадии цветения 354 ке/га, что в 3,6 раза меньше ожидаемой по О.Кельнеру и др. при обычной практике уборке сена в данном хозяйстве в стадии цветения, осуществляемой по причине, как видно, кажущегося преимущества этого сена по сравнению с сеном тимофеевки стадии начала колошения;

урожайность сена тимофеевки стадии начала колошения больше урожайности сена стадии цветения в 2 раза, а именно, на 325 пке/га, что

составляет фактически полученную продукцию в количестве 650 л/га молока жирностью 4,25% сверх ожидаемой в данном хозяйстве.

Эти результаты с высокой точностью при хозяйственно-экономических преимуществах требуют, главное, исключить недокорм и корма с отрицательной продуктивностью (ноу-хау), например солому ржаную и овсяную с минус 0,2 и 0,06 пке/кг, кроме случаев неурожая и бескормицы, и увеличить долю высокопитательных кормов в рационах уборкой трав колошения, ограничить полуголодное кормление животных на фермах по О.Кельнеру и др. (ноу-хау), так как питательность всех кормов завышена, причем чрезвычайно - для многих грубых кормов и меньше - для высокопитательных, недостаточно оцененных О.Кельнером.

По Г.Армсби (Н.Р.Armsby. The nutrition of farm animals. New York, The Macmilan Company 1928. p.268) «энергия поддерживающего рациона в практике фермерского кормления животных вероятно составляет в среднем половину рациона», когда действительное значение питательности рациона составляет всего лишь половину от завышенного значения в данной практике фермерского кормления, а именно 7,5 кг молока в день для лактирующих коров с живым весом 500 кг (О.Кельнер, с.414 и с.656), что недостаточно для коров такой массы.

Это позволяет, согласно Г.Армсби, в 2 раза повысить выход животной продукции без дополнительных затрат (фиг.1-3, ноу-хау), причем кормление по О.Кельнеру и др. по обменной энергии в хозяйствах также упраздняется.

Способ относится к области кормления сельскохозяйственных животных. В предварительном периоде измерений всем испытуемым животным скармливают в течение не менее 10 суток фоновый корм, а именно, однородно выровненный корм, например сено посевное ранней уборки для жвачных, типовой экономически обоснованный нормированный сбалансированный корм полного насыщения определенных животных в данном хозяйстве при определенных зональных условиях кормодобывания и содержания при кормлении животных без недокорма, то есть учитывая «мнение» животных и приваживая к фоновому и измеряемому кормам. Затем в основном периоде измерений первой группе животных отвешивают и скармливают без недокорма массу фонового корма Мф и путем деления полученной энергии животной продукции Аф на Мф определяют питательность фонового корма П_ф. После чего уменьшают массу фонового корма до значения Мк и, скормив полученную смесь без недокорма, из полученной энергии животной продукции А₀ вычитают энергию фонового корма П_ф·Мо и, деля полученную энергию измеряемого корма на его массу Мк, определяют питательность измеряемого корма. Затем определяют погрешности измерения питательности указанных кормов предлагаемым способом посредством эталонного корма. Способ позволяет установить действительные значения энергетической питательности всех кормов, повысить выход животноводческой продукции, исключить случаи недокорма животных и ограничить полуголодное кормление животных.

Способ измерения энергетической питательности корма, согласно которому в предварительном периоде измерений всем испытуемым животным скармливают в течение не менее 10 суток полнорационный корм, а энергетическую питательность кормов измеряют в двух периодах (группах): в первом периоде измерений отвешивают и скармливают животным массу полнорационного корма и по массе продукции, полученной от массы полнорационного корма, вычисляют энергию продукции, и питательность полнорационного корма делением энергии продукции на массу полнорационного корма, а затем во втором периоде измерений отвешивают и скармливают животным массу кормового состава, составленного из массы полнорационного корма и добавки - массы измеряемого корма, и измеряют массу животной продукции, полученной от кормового состава, и вычисляют энергию продукции, полученную от массы кормового состава, и питательность измеряемого корма, отличающийся тем, что в предварительном периоде измерений всем испытуемым животным скармливают в течение не менее 10 суток фоновый корм, а именно, однородно выровненный корм, например сено посевное ранней уборки для жвачных, типовой экономически обоснованный нормированный сбалансированный корм полного насыщения определенных животных в данном хозяйстве при определенных зональных условиях кормодобывания и содержания при кормлении животных без недокорма, то есть учитывая «мнение» животных и приваживая к фоновому и измеряемому кормам, а затем в основном периоде измерений первой группе животных отвешивают и скармливают без недокорма массу фонового корма М_ф, при учете остатков корма, и измеряют массу животной продукции и вычисляют энергию продукции А_ф и питательность фонового корма П_ф по формуле 1

где П_ф - питательность фонового корма, эе/кг;
А_ф - энергия продукции фонового корма, эе;
М_ф - масса фонового корма, кг,
а второй группе животных скармливают и измеряют часть массы фонового корма М₀ и массу измеряемого корма М_к в виде состава кормов, давая измеряемый корм без недокорма, при учете остатков измеряемого корма, и измеряют массу продукции, полученную от состава кормов, и по ней вычисляют энергию продукции состава кормов A₀ и вычисляют питательность измеряемого корма П₀ по формуле 2:

где П₀ - питательность измеряемого корма, эе/кг;
A_o - энергия продукции состава кормов, эе;
П_ф - питательность фонового корма, эе/кг;
М_о - часть массы фонового корма, кг;
М_к - масса измеряемого корма, кг,
(здесь (А_о-П_ф·М_о) - энергия продукции измеряемого корма, A_o - энергия продукции состава кормов, П_ф·М_о - энергия продукции от части массы М_о фонового корма, входящего в состав кормов, М_к - масса измеряемого корма), а затем калибруют измеренные значения питательностей фонового корма и измеряемого корма посредством эталонного корма с известной питательностью, а именно, второй группе животных вначале отвешивают часть массы от массы фонового корма М_ф и затем скармливают эту часть вместе с дачей эталонного корма с известной питательностью П_о ^с в виде состава кормов, давая эталонный корм без недокорма, измеряют массу эталонного корма М_к ^с, по учету остатков от дачи эталонного корма, и измеряют массу животной продукции и вычисляют энергию продукции А_о ^с, полученные от состава кормов, и вычисляют действительное значение питательности фонового корма по формуле 2, преобразованной к виду 3

где - действительное значение питательности фонового корма, эе/кг;
А_о ^с - энергия продукции состава кормов, эе;
П_о ^с - питательность эталонного корма, эе/кг;
М_к ^с - масса эталонного корма, кг;
М_о ^c - часть массы М_о ^c от массы фонового корма М_ф, кг;
а затем вводят в формулу 2 действительное значение питательности фонового корма вместо ранее измеренного значения П_ф и вычисляют действительное значение питательности измеряемого корма по формуле 4

где - действительное значение питательности измеряемого корма, эе/кг;
A_o - энергия продукции состава кормов, эе;
М_о - часть массы М_о от массы фонового корма М_ф, кг;
П_ф ^c - действительное значение питательности фонового корма, эе/кг;
М_к - масса измеряемого корма, кг,
а затем устанавливают значения погрешностей измерения питательности фонового корма и измеряемого корма, сравнивая измеренные значения величин с их действительными значениями, а калибровочный фоновый корм используют в качестве образцового корма для измерения и калибровки питательности других кормов, при этом значение питательности эталонного корма устанавливают путем измерения его питательности предлагаемым способом измерения.