БИОТЕХНОЛОГИя в растениеводстве и животноводстве

БИОТЕХНОЛОГИя в растениеводстве и животноводстве

Краткий курс лекций

Для бакалавров III курса

Направление подготовки

Биотехнология

Профиль подготовки

Биотехнология

Саратов 2013

УДК 575

ББК 30

   Ф28

 

 

Рецензенты:

 

Заведующая кафедрой «Экология», доктор биологических наук,

профессор ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Е.И. Тихомирова

Доцент кафедры «Кормление, зоогигиена и аквакультура»,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Л.А. Сивохина

 

Ф28

Биотехнология в растениеводстве и животноводстве: краткий курс лекций для студентов III курса направления подготовки 240700.62 Биотехнология / Сост.: Е.А. Фауст // ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2013. – 76 с.   Краткий курс лекций по дисциплине «Биотехнология в растениеводстве и животноводстве» составлен в соответствие с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 240700.62 Биотехнология. Краткий курс лекций содержит теоретический материал по основным вопросам биотехнологии в области животноводства и растениеводства; рассмотрены биотехнологические методы, приемы и средства производства продукции растениеводства и животноводства. Направлен на формирование у студентов знаний о роли, значении и месте биотехнологии в усовершенствовании методов производства продукции растениеводства и животноводства.                                                                     УДК 575                                                                   ББК 30

 

© Фауст Е.А., 2013

© ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2013

Введение

В настоящее время биотехнология приобретает все более важную роль в повышении доходности производства продукции животноводства и растениеводства.

В области животноводства используются следующие биотехнологические разработки, приемы, методы и средства: диагностика, профилактика и лечение заболеваний с использованием техники моноклональных антител; генетическое улучшение пород животных; искусственное осеменение; силосование кормов; утилизация отходов животноводческих ферм; получение экологически чистых органических удобрения на основе переработки отходов животноводства. Некоторые вещества, полученные с помощью микроорганизмов, могут использоваться в виде кормовых добавок, другие – подавляют вредную микрофлору в желудочно-кишечном тракте или стимулируют образование специфических микробных метаболитов и др.

В области растениеводства биотехнология занимается выведением сортов растений, устойчивых к неблагоприятным факторам; разработкой биологических средств борьбы с сорняками, грызунами, фитопатогенными грибами, бактериями и вирусами; получением бактериальных удобрений; разработкой микробиологических методов рекультивации почв; получением трансгенных растений; переработкой отходов и побочных продуктов растениеводства.

Краткий курс лекций по дисциплине «Биотехнология в растениеводстве и животноводстве» раскрывает основные направления биотехнологии в области растениеводства и животноводства, на которых базируются ее современные аспекты и особенности их использования в профессиональной деятельности. Курс нацелен на формирование у студентов навыков выбора биотехнологических методов, приемов и средств для более рационального ведения сельского хозяйства.

Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ. БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ПОЧВОВЕДЕНИЯ

 

Микрофлора почвы

Важную роль в образовании гумуса и его использовании играют почвенные микроорганизмы. Считают, что примерно 0,1 - 2,5 % почвенного органического вещества состоит из клеток разных микроорганизмов.

Они формируют структурные компоненты гумусовых веществ следующи образом: при разложении растительных остатков; выделяют структурные вещества в процессе жизнедеятельности; при отмирании поставляют в почву большое количество органической массы.

В почве обитают:

Бактерии – образуют три класса:

1. Eubacteriae. Среди них выделяют: сапрофиты-аутотрофы – они используют для питания различные минеральные соединения (СО₂, соли аммония, соли железа и др.); сапрофиты-метатрофы – они используют для питания различные относительно простые органические соединения; паратрофы – они используют для питания сложные высокомолекулярные органические соединения.

Некоторые представители этого класса бактерий выполняют разнообразные физиологические функции: нитрификацию, азотфиксацию, метанообразование, окисление сульфатов в серу, потребление фенола и т.д.

2. Actinomycetas. Большинство бактерий этого класса является аэробами и мезофилами. Принимают участие в синтезе органических и минеральных веществ.

3. Mycobacteriae разлагают клетчатку и хитин, выделяют большое количество слизи, которая может превращаться в гумусоподобное вещество.

Грибы участвуют в образовании перегноя, выделяют в почву минеральные соединения, т.к. разлагают остатки растений и других органических веществ.

Водоросли обильно населяют почву, если в ней содержится большое количество растворимых соединений азота; могут заселять субстраты, непригодные для других организмов.

Простейшие – ими богаты окультуренные почвы (от 500 до 500 тыс. в 1 г почвы).

Вирусы и бактериофаги – их роль изучена недостаточно.

Распределение бактерий в почве зависит от географического расположения; глубины; механического и агрегатного состояния почвы; времени года; водного и солевого режима; температуры; pH; экологического состояния; применения минеральных удобрений; наличия антибиотиков, фитонцидов, бактериофагов; типа растительности.

Большинство бактерий почвы развиваются при нейтральном pH, температуре           25 - 45 °С, при относительной влажности выше 95 %. На глубине 3 - 4 м почва почти стерильна.

Важное значение в повышении урожайности растений и улучшении плодородия почвы имеют микробы-антагонисты. Это бактерии, грибы, дрожжи и пр., которые вырабатывают антибиотические вещества. Они подавляют рост и развитие патогенной микрофлоры; оздоравливают почву; препятствуют болезням растений; способствуют усвоению растениями антибиотических веществ; усиливают иммунобиологические свойства растений и др.

В зависимости от микробиологических свойств почвы классифицируют следующим образом:

Болезнетворные почвы. В них 5 - 20 % составляют микроорганизмы типа Fusarium. После внесения органики с большим содержанием азота в них образуются продукты неполного окисления, которые токсичны для растений. В них большое количество энергии теряется на газообразование.

Почвы, подавляющие болезни. Их микрофлора (Trichoderma, Aspergillus и Streptomyces) продуцирует большое количество антибиотиков. Зерновые культуры, выращенные на этих почвах, редко повреждаются вредителями или болезнями. Такие почвы имеют высокую проницаемость для воздуха или воды.

Ферментативные почвы (зимогеники). В них легко осуществляются различные виды ферментации. Они имеют приятный аромат, благоприятные физические свойства, в ней содержится много БАВ и мало метана, аммиака и диоксида углерода.

Синтезирующие почвы содержат значительное число микроорганизмов, которые регулируют содержание атмосферного азота и углекислоты в почве. Они даже при небольших количествах органики, но при достаточной влажности способны поддерживать хорошее плодородие почвы.

Вопросы для самоконтроля

 

Что такое биотехнология?

2) Сформулируйте цель и задачи биотехнологии в области животноводства.

3) Сформулируйте цель и задачи биотехнологии в области растениеводства.

4) Чем занимается почвенная биотехнология?

5) Каковы основные этапы развития почвенной биотехнологии?

6) Охарактеризуйте основные физико-химические параметры почвы.

7) Что собой представляет гумус?

8) Каким образом почвенная микрофлора формирует гумус?

9) Какие группы бактерий обитают в почве? Охарактеризуйте их.

10) От каких факторов зависит распределение бактерий в почве?

11) Какова роль микробов-антагонистов в улучшении плодородия почвы?

12) Как классифицируют почвы в зависимости от их микробиологических свойств?

13) Каковы основные механизмы стимуляции роста растений микроорганизмами?

14) Что такое азотфиксация?

15) Что такое хемосинтез?

16) Что такое аммонификация?

17) Какие приемы можно использовать для регулирования биотехнологических процессов с участием микрофлоры почвы?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

 

1. Блинов, В.А. Общая биотехнология: Курс лекций. В 2-х частях. Ч. 2. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2004. – 144 с. – ISBN 5-7011-0436-2

2. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

3. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

4. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

5. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

 

Дополнительная

 

1. Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: Практика применения / ООО «ЭМ-Кооперация» / сост.: Костенко Т.А., Костенко В.К.; под ред. П.А. Кожевина. – Саранск: ГУП РМ «Республиканская типография «Красный Октябрь», 2008. – 296 с. – ISBN 978-5-7493-1236-2

2. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

3. Блинов, В.А. Биотехнология (некоторые проблемы сельскохозяйственной биотехнологии) / В.А. Блинов. – Саратов: ОГУП «РИК «Полиграфия Поволжья», 2003. – 196 с.

4. Блинов, В.А. ЭМ-технология – сельскому хозяйству / В.А. Блинов. – Саратов, 2003. – 205 с.

5. Журнал «Биотехнология» (аннотации статей) (ссылка доступа – http://www.genetika.ru/journal)

6. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» (ссылка доступа – http://cbio.ru)

7. Оn-line-журнал «Биотехнология. Теория и практика» (ссылка доступа – http://www.biotechlink.org)

Лекция 2

 

Фиторегуляторы

Фиторегуляторы – это природные и синтетически препараты, которые вызывают различные ростовые или формативные эффекты и не обладают действием удобрений и гербицидов. Известно около 5 тыс. соединений, которые обладают регуляторной активностью, однако в практике применяется лишь несколько десятков (около 1%).

Фиторегуляторы регулируют: дифференцировку клеток; клеточные деления; образование новых тканей и органов; темпы роста и развития растений; продуктивность растений; качество урожая.

Фиторегуляторы влияют на фитогормональную систему растений следующим образом: повышение уровня фитогормона при введении извне его аналога; стимулирование или подавление биосинтеза фитогормона; блокирование транспорта фитогормона; стимулирование или подавление системы инактивации фитогормона; конкуренция за присоединение к рецептору фитогормона; инактивация фитогормонрецепторного комплекса.

В сельском хозяйстве и биотехнологии растений применяют синтетические регуляторы – аналоги и антагонисты всех групп фитогормонов. Некоторые регуляторы могут вызывать нарушения хромосом. Такие препараты нельзя использовать в промышленном масштабе в целях сохранения генофонда растений.

Вопросы для самоконтроля

 

1) Преимущества бактериальных удобрений перед химическими средствами повышения урожайности растений.

2) Какие группы бактериальных удобрений Вам известны?

3) Дайте характеристику бактериальных удобрений на основе активных жизнеспособных бактерий из рода Rhizobium (нитрагин и ризоторфин).

4) Дайте характеристику бактериальных удобрений, содержащих свободно-живущий почвенный микроорганизм азотобактер – Azotobacter chroococcum (флавобактерин и ризоэнтерин).

5) Дайте характеристику бактериальных удобрений ризобактерина и экстрасола.

6) Дайте характеристику бактериального удобрения фосфоробактерина, содержащего споры капустной палочки Bacillus megaterium var. phosphaticum.

7) Дайте характеристику биологически активного грунта АМБ.

8) Какова роль грибов-микоризообразователей в повышении урожайности растений?

9) Роль фиторегуляторов в повышении урожаности сельскохозяйсвтеных культур.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

 

1. Блинов, В.А. Общая биотехнология: Курс лекций. В 2-х частях. Ч. 2. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2004. – 144 с. – ISBN 5-7011-0436-2

2. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

3. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

4. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

5. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

 

Дополнительная

 

1. Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: Практика применения / ООО «ЭМ-Кооперация» / сост.: Костенко Т.А., Костенко В.К.; под ред. П.А. Кожевина. – Саранск: ГУП РМ «Республиканская типография «Красный Октябрь», 2008. – 296 с. – ISBN 978-5-7493-1236-2

2. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

3. Блинов, В.А. Биотехнология (некоторые проблемы сельскохозяйственной биотехнологии) / В.А. Блинов. – Саратов: ОГУП «РИК «Полиграфия Поволжья», 2003. – 196 с.

4. Блинов, В.А. ЭМ-технология – сельскому хозяйству / В.А. Блинов. – Саратов, 2003. – 205 с.

5. Журнал «Биотехнология» (аннотации статей) (ссылка доступа – http://www.genetika.ru/journal)

6. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» (ссылка доступа – http://cbio.ru)

7. Оn-line-журнал «Биотехнология. Теория и практика» (ссылка доступа – http://www.biotechlink.org)

Лекция 3

 

Вопросы для самоконтроля

 

1) Какова роль биотехнологии в сохранении генофонда растений?

2) Что такое пестициды?

3) Каким требованиям должны удовлетворять пестициды?

4) На какие группы делят пестициды?

5) Что такое инсектициды? Каков механизм их действия?

6) Что такое гербициды? Каков механизм их действия?

7) Что такое фунгициды, репелленты, аттрактанты, хемостерилизаторы?

8) Какие химические вещества относят к регуляторам роста растений?

9) Какие биологические способы защиты растений Вам известны?

10) Охарактеризуйте группу бактериальных энтомопатогенных препараты на основе Bacillus thuringiensis (энтобактерин, алестин, экзотоксин, дендробациллин и др.).

11) Охарактеризуйте грибные энтомопатогенные препараты (боверин и вертициллин).

12) Охарактеризуйте препараты на основе вирусов ядерного полиэдроза.

13) Какие еще биологические способы защиты растений Вы знаете?

14) Роль фиторегуляторов в системе защиты растений.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

 

1. Блинов, В.А. Общая биотехнология: Курс лекций. В 2-х частях. Ч. 2. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2004. – 144 с. – ISBN 5-7011-0436-2

2. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

3. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

4. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

5. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

 

Дополнительная

 

1. Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: Практика применения / ООО «ЭМ-Кооперация» / сост.: Костенко Т.А., Костенко В.К.; под ред. П.А. Кожевина. – Саранск: ГУП РМ «Республиканская типография «Красный Октябрь», 2008. – 296 с. – ISBN 978-5-7493-1236-2

2. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

3. Блинов, В.А. Биотехнология (некоторые проблемы сельскохозяйственной биотехнологии) / В.А. Блинов. – Саратов: ОГУП «РИК «Полиграфия Поволжья», 2003. – 196 с.

4. Блинов, В.А. ЭМ-технология – сельскому хозяйству / В.А. Блинов. – Саратов, 2003. – 205 с.

5. Журнал «Биотехнология» (аннотации статей) (ссылка доступа – http://www.genetika.ru/journal)

6. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» (ссылка доступа – http://cbio.ru)

7. Оn-line-журнал «Биотехнология. Теория и практика» (ссылка доступа – http://www.biotechlink.org)

 

Лекция 4

 

Биотехнология РАСТЕНИЙ

Вопросы для самоконтроля

 

1) Что понимают под термином «фитобиотехнология»?

2) Что является объектами фитобиотехнологии?

3) Какие процессы относят к фитобиотехнологическим?

4) Что такое каллус?

5) Что понимают под тотипотентностью растительных клеток?

6) Что такое растения-регенеранты?

7) Охарактеризуете способ вегетативного размножения растений методом культур тканей.

8) Охарактеризуйте способ поверхностного культивирования клеток растений.

9) Охарактеризуйте закрытую систему культивирования растительных клеток в глубинных условиях.

10) Охарактеризуйте открытую (проточную) систему культивирования растительных клеток в глубинных условиях.

11) Когда было впервые осуществлено крупномасштабное выращивание культур клеток растений?

12) Для каких целей используют суспензионные культуры клеток растений?

13) Какие методы иммобилизации клеток растений известны?

14) Какие преимущества имеют иммобилизованные клетки перед каллусными и суспензионными культурами?

15) Какие типы систем культивирования иммобилизованных клеток известны?

16) В чем заключается принцип криосохранения?

17) Какие операции проводят перед криосохранением культур клеток растений?

18) Каким образом проводят закаливание культур клеток растений на холоду?

19) С какой целью в культуру клеток растений вносят криопротекторы?

20) Какие вещества используют в качестве криопротекторов?

21) Как проводят охлаждение культур клеток растений при криосохранении?

22) Как проводят размораживание ампул с культурами клеток растений после криосохранения?

23) Как проверяют клетки растений на жизнеспособность после длительного хранения?

24) В чем заключается принцип генно-инженерного эксперимента при создании растений с новыми признаками?

25) Каким образом осуществляют объединение геномов клеток разных особей?

26) Что такое протопласты и какими методами их получают?

27) Какие трансгенные растения уже созданы?

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

 

1. Блинов, В.А. Общая биотехнология: Курс лекций. В 2-х частях. Ч. 2. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2004. – 144 с. – ISBN 5-7011-0436-2

2. Генетически модифицированные растения и продукты питания: реальность и безопасность. Аналитический обзор [Электронный ресурс]. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. – 200 с. – ISBN: 5-7367-0543-5 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

3. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. / Б. Глик, Дж. Пастернак.– М: Мир, 2002. – 589 с.

4. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

5. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

6. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

7. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

 

Дополнительная

 

1. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

2. Журнал «Биотехнология» (аннотации статей) (ссылка доступа – http://www.genetika.ru/journal)

3. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» (ссылка доступа – http://cbio.ru)

4. Оn-line-журнал «Биотехнология. Теория и практика» (ссылка доступа – http://www.biotechlink.org)

 

 

Лекция 5

 

Растительных кормов

Принцип силосования кормов

Силосование (от испанского silos – яма) – это биологический метод консервирования кормов, в основе которого лежит молочнокислое брожение.

Технология силосования: 1) скашивание (с провяливанием или без него) и измельчение растений; 2) транспортировка зеленой массы к месту силосования;                            3) укладка в хранилища (траншеи, ямы), разравнивание и уплотнение силосуемой массы; 4) плотное укрытие и изоляция силосуемого сырья от воздуха после заполнения хранилища. Различают силос из кукурузы, силос из однолетних и многолетних растений, комбинированный силос.

Преимущества силосования: 1) сочную растительную массу можно силосовать в любую погоду, при этом потери составных частей корма, в том числе и витаминов, значительно ниже, чем, например, при заготовке сена; 2) правильно заквашенный корм хорошо поедается животными, в результате чего повышается их продуктивность;                             3) силосовать можно такие корма (ботва свеклы, картофеля, отходы крахмало-паточного производства), которые часто не используются в хозяйствах; 4) засилосованный корм можно хранить длительное время, иногда десятилетиями; 5) правильно приготовленный силос имеет хорошие вкусовые качества, возбуждает аппетит и в сбалансированных рационах улучшает использование разных составных частей корма.

Способы силосования кормов: 1) Холодный способ – проходит при температуре                     (25 - 35 °С). При этом измельченная силосуемая масса плотно укладывается и хорошо изолируется от воздуха. Холодный способ силосования в нашей стране распространен повсеместно. 2) Горячий способ – проходит при температуре 50 ºС. При этом корм укладывают рыхло и постепенно, что создает условия для более бурного развития микробиологических процессов. При такой технологии происходит потеря больших количеств питательных веществ.

Главное консервирующее средство – молочная кислота. Микроорганизмы способны превращать сахара в молочную, уксусную, пропионовую и другие кислоты, которые придают корму острый специфический запах. Кроме сахаров в растениях содержатся протеины, аминокислоты, минеральные соли, которые нейтрализуют, связывают образовавшиеся кислоты и выполняют роль буферных веществ.

Силосуемость растений определяется сахарным минимумом – это процент сахара в растениях, необходимый для накопления молочной кислоты в количестве, обеспечивающем смещение рН силоса до 4,2 при данной буферности исходного сырья.

При содержании в растениях большого количества сахаров и недостатке протеина силос получается перекисленным и животные его плохо поедают. Избыточное содержание влаги в силосуемой массе ведет к накоплению большого количества жидкости, и жизнь клеток скошенных растений продлевается, на что используются сахара, крахмал, протеин. Чтобы предотвратить ферментативные процессы, силосуемую массу быстро закладывают в кормохранилища и изолируют от воздуха.

При несоблюдении правил силосования наряду начинают развиваться микробиологические процессы. Это ведет к повышению температуры, протеины вступают во взаимодействие с сахарами; образуются пахучие вещества – изовалеоиановый альдегид (напоминает запах ржаного хлеба), фурфурол (запах яблок), оксиметилфурфурол (запах меда). Такой корм охотно поедается животными, так как ароматические вещества возбуждают у них аппетит. Однако он беден протеином, каротином и другими питательными веществами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности организма животных.

Микрофлора силоса

 

Молочнокислые бактерии. Возбудителей молочнокислого брожения делят на две группы: 1) гомоферментативные – образуют из сахаров в основном молочную кислоту; 2) гетероферментативные – кроме молочной образуют уксусную кислоту, диоксид углерода, иногда этиловый спирт.

Бактерии группы кишечной палочки – участвуют в гетероферментативном молочнокислом брожении и образуют большое количество газов (Е. coli). В кормовой массе они встречаются в начале силосования; с накоплением молочной кислоты их численность уменьшается. В результате их жизнедеятельности происходит превращение сахаров в малоценные продукты, что снижает питательность корма.

Аммонификаторы (гнилостные микробы) – всегда имеются на поверхности растений (сенная, картофельная, капустная и другие бациллы, а также эшерихии и протей). Они вызывают энергичное разложение белков в начале процесса силосования, когда рН более 4,5 - 4,7. При медленном подкислении корма аммонификаторы продолжают усиленно размножаться, накапливаются продукты распада протеина, которые могут вызывать отравление животных.

Дрожжи – всегда могут быть в растительной массе. Они сбраживают сахара до спирта, придают корму приятный запах и вкус, что возбуждает у животных аппетит, продуцируют витамины и другие биологически активные вещества, что способствует развитию микроорганизмов. Однако дрожжи для своей жизнедеятельности используют сахара, а, следовательно, уменьшают образование молочной кислоты. Некоторые из дрожжей даже разлагают органические кислоты, что тормозит процесс силосования. Обычно дрожжи усиленно размножаются в начале процесса, а затем их численность уменьшается.

Плесневые грибы (Penicillium, Aspergillu s и др.). В силосной массе сохраняются недолго. Они хорошо переносят кислую среду, но являются аэробами. При доступе воздуха плесневые грибы энергично размножаются и используют молочную и другие органические кислоты. Это ведет к повышению рН, созданию условий для развития споровых форм микробов – маслянокислых и аммонификаторов, в результате чего корм становится непригодным к скармливанию животным.

Маслянокислые бациллы (клостридии) – попадают на растения из почвы. Это – облигатные анаэробы, поэтому при хорошем уплотнении силосуемой массы создаются условия для их развития. Они сбраживают сахара с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода. Кроме того могут образовываться уксусная, пропионовая и муравьиная кислоты, а также спирты (этиловый, бутиловый и ацетон). Маслянокислые бациллы способны переводить молочную кислоту в масляную. Она придает горький вкус и неприятный запах корму, поэтому он плохо поедается животными. При попадании маслянокислых бацилл из корма в молоко и молочные продукты (сыры) ухудшается их качество, развиваются процессы, приводящие к порче продуктов. Маслянокислые бациллы имеют мощный ферментативный аппарат, способны усваивать молекулярный азот из воздуха. При рН 4,7 и ниже маслянокислые бациллы развиваться не могут.

Уксуснокислые и целлюлозоразлагающие микробы – являютсяаэробами, и в хорошо засилосованном корме нет условий для их развития. Уксусная кислота может образовываться некоторыми молочнокислыми бактериями, поэтому она всегда присутствует в силосе. Целлюлозоразлагающие микробы не выдерживают кислой среды, не размножаются в силосе и практически не вызывают изменения клетки.

 

Силосование – динамический процесс, в котором выделяют три фазы:

Первая фаза – развитие смешанной микрофлоры. После скашивания растений изменяется их физиологическое состояние. Нарушается целостность клеток, в окружающую среду выделяется сок, а вместе с ним и легкорастворимые сахара. Пространство между растениями заполняется соком, но в некоторых местах остается воздух, создаются условия для развития разных физиологических групп. С уплотнением силосной массы условия меняются, прекращается доступ кислорода воздуха, интенсивнее развиваются молочнокислые бактерии, накапливаются кислоты, тормозится развитие других физиологических групп микроорганизмов. Эта фаза сравнительно быстро проходит при холодном способе силосования и длится дольше при горячем способе.

Вторая фаза – основное брожение. При этом преобладают молочнокислые бактерии. Они продолжают подкислять корм. Происходит гибель и задержка роста неспорообразующих микробов, сохраняются бациллы. Молочнокислые кокки постепенно заменяются молочнокислыми палочками. К этому времени питательные вещества корма в значительной степени расходуются, наступают неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, поэтому их количество постепенно уменьшается.

Третья фаза – окончание микробиологических процессов в силосуемой массе. При этом накапливается большое количество молочной кислоты, постепенно отмирают кокковые и палочковидные формы микробов.

Химические процессы, которые происходят при силосовании зеленой массы растений, разделяют на 5 фаз: 1) Растительные клетки продолжают дышать; при этом они выделяют углекислый газ и расходуют углеводы; 2) Образование уксусной кислоты; 3) образование молочной кислоты. Первые три фазы продолжаются по 3 - 5 дней. 4) Накопление молочной кислоты; рН снижается до 4,2 - 3,8; длится 12 - 21 день; 5) начинает образовываться масляная кислота, если содержание молочной недостаточно высоко. При этом разрушаются молочная кислота, протеины, углеводы. Это вызывает порчу силоса.

При силосовании кормов определенную роль играют антимикробные выделения растений – фитонциды, которые убивают на живых листьях и стеблях микроорганизмы или не дают им воспользоваться питательными веществами. После отмирания растений эти защитные свойства утрачиваются. Поскольку скошенные растения отмирают не сразу, то они некоторое время сохраняют свою фитонцидность. Действие этих веществ на гнилостные и маслянокислые микроорганизмы более сильное, чем на молочнокислые бактерии. Поэтому в изолированной растительной массе размножение гнилостной и маслянокислой микрофлоры задерживается веществами, выделяемыми травами. Молочнокислые бактерии в это время будут развиваться и перерабатывать сахара в молочную кислоту, которая подкисляет силосную массу. Достаточно кислая среда подавляет жизнедеятельность гнилостной и маслянокислой микрофлоры.

Вопросы для самоконтроля

 

Что такое силосование?

2) Из каких этапов состоит технология силосования кормов?

3) Перечислите преимущества силосования.

4) Способы силосования кормов.

5) Что понимают под термином «сахарный минимум»?

6) Какие факторы влияют на качество силоса?

7) Перечислите основные группы микроорганизмов, составляющих микрофлору силоса. Каковы их функции?

8) Охарактеризуйте фазы силосования в зависимости от развития микрофлоры в силосуемой массе.

9) Какие химические процессы протекают в процессе силосования зеленой массы?

10) Роль фитонцидов при силосовании.

11) Принцип химического консервирования сочных кормов.

12) Перечислите химические средства для консервирования зеленых кормов и влажного зерна.

13) Какие современные приемы стабилизации и биоконверсии кормов известны?

14) Назовите главные факторы, обусловливающие сохранность кормов при силосовании.

15) рН силоса.

16) Что такое сенажирование?

17) Из каких этапов состоит технология приготовления сенажа?

18) Какие микробиологические и биохимические процессы происходят при сенажировании?

19) Назовите главные факторы, обусловливающие сохранность кормов при сенажировании.

20) рН сенажа.

21) Какие приемы используют для увеличения количества протеина в растительных кормах?

22) Опишите технологию получения белково-ферментного препарата с использованием крахмалсодержащего сырья.

23) Обоснуйте целесообразность ферментации растительного сока и силосования жома.

24) Опишите технологию ферментации растительного сока.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

 

1. Блинов, В.А. Общая биотехнология: Курс лекций. В 2-х частях. Ч. 2. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский СГАУ», 2004. – 144 с. – ISBN 5-7011-0436-2

2. Блинов, В.А. Пробиотики в пищевой промышленности и сельском хозяйстве / В.А. Блинов, С.В. Ковалева, С.Н. Буршина. – Саратов: ИЦ «Наука», 2011. – 171 с. – ISBN 978-5-9999-0927-5

3. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – ISBN 5-02-026027-4

4. Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697-4

5. Мотовилов, К.Я. Экспертиза кормов и кормовых добавок: учебно-справочное пособие / К.Я. Мотовилов, А.П. Булато, В.М. Позняковский. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. – 336 с.

6. Никульников, В.С. Биотехнология в животноводстве: учебное пособие / В.С. Никульников, В.К. Кретинин. – М.: Колос, 2007. – 544 с. – ISBN 978-5-10-003966-2

7. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.: Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264-2

8. Тарантул, В.З. Толковый биотехнологический словарь русско-английский: справочное издание [Электронный ресурс] / В.З. Тарантул. – М.: Языки славянских культур, 2009. – 936 с. – ISBN: 978-5-95-51-0342-6 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks

9. Фаритов, Т.А. Корма и кормовые добавки для животных: учебное пособие / Т.А. Фаритов. – СПб.: Лань, 2010. – 304 с. – ISBN 978-5-8114-1026-2

10. Фисинин, В.И. Кормление сельскохозяйственной птицы: учебник /                           В.И. Фисинин, И.А. Егоров, И.Ф. Драганов. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2011. – 344 с. – ISBN 978-5-9704-1996-0

 

Дополнительная

 

1. Биологические препараты. Сельское хозяйство. Экология: Практика применения / ООО «ЭМ-Кооперация» / сост.: Костенко Т.А., Костенко В.К.; под ред. П.А. Кожевина. – Саранск: ГУП РМ «Республиканская типография «Красный Октябрь», 2008. – 296 с. – ISBN 978-5-7493-1236-2

2. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред. Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.

3. Блинов, В.А. Биотехнология (некоторые проблемы сельскохозяйственной биотехнологии) / В.А. Блинов. – Саратов: ОГУП «РИК «Полиграфия Поволжья», 2003. – 196 с.

4. Блинов, В.А. Биотехнология пивной дробины (консервирование и биотрансформация) / В.А. Блинов, И.А. Сазонова, Е.Н. Зеленцова. – Саратов: «Контур-Про», 2006. – 65 с.

5. Блинов, В.А. ЭМ-технология – сельскому хозяйству / В.А. Блинов. – Саратов, 2003. – 205 с.

6. Журналы: Ветеринария и кормление, Главный зоотехник, Животноводство России, Зоотехния, Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство, Кормопроизводство, Птицеводство, Свиноводство.

7. Адаптивное кормопроизводство: Международный на