| Ograniczanie wydalania fosforu i azotu do środowiska część II: Azot |
 |
 |
 |
| Hodowca Drobiu | |
| Wpisany przez Piotr Łambucki | |
|
Związki azotu obok związków fosforu są jednym z głównych źródeł zanieczyszczenia środowiska. Duża część tych związków pochodzi z produkcji zwierzęcej. Zbyt wysoka koncentracja azotanów i innych związków azotu w wodzie stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia człowieka. Zanieczyszczenie związkami azotu jest też główną przyczyną eutrofizacji (nadmiernego wzrostu glonów) zbiorników wodnych. Azot ma bardzo duże znaczenie plonotwórcze, gdyż jest głównym składnikiem pokarmowym dostarczanym roślinom w postaci nawozów. Często dochodzi do zbyt intensywnego nawożenia, w szczególności przy stosowaniu nawozów mineralnych i w uzupełnieniu nawozów organicznych (obornik, gnojowica, pomiot). Z ogólnej wielkości azotu dostarczonego w postaci azotu rośliny pobierają około 50%, reszta pozostaje w glebie lub jest uwalniana do atmosfery. Zanieczyszczenia związkami azotu podzielić można na punktowe (lokalne) oraz obszarowe (dotyczące większego terenu, powstające przy wypłukiwaniu składników nawozów z pól do wód powierzchniowych i podziemnych). Część azotu uwalniana jest do atmosfery w postaci amoniaku wraz z powietrzem wentylacyjnym z obiektów inwentarskich. W powietrzu występuje wiele związków azotu w postaci tlenków, podtlenków i nadtlenków oraz amoniaku. Tlenki azotu są naturalnymi składnikami atmosfery powstającymi głównie w procesach erupcji wulkanów. Jeżeli jednak dołączymy do tego tlenki azotu powstające w wyniku procesów produkcyjnych oraz te uwalniające się wraz ze spalinami stają się one bardzo istotnym elementem zanieczyszczenia atmosfery. Związki azotu biorą udział w nasileniu się takich zjawisk jak „dziura ozonowa” czy globalne ocieplenie. Rolnictwo i produkcja zwierzęca są źródłem tzw. odorów czyli lotnych substancji wywołujących nieprzyjemne wrażenia węchowe, ale także powodujących, między innymi, alergie. Odory mogą wykazywać działanie neurotoksyczne. U ludzi przebywających przez dłuższy czas w atmosferze skażonej amoniakiem mogą wystąpić objawy ze strony układu oddechowego (w wyniku podrażnienia błon śluzowych), pieczenie oczu, silne łzawienie czy duszności.  Polscy naukowcy również przeprowadzili wiele doświadczeń obrazujących skalę problemu. Jak podaje prof. dr hab. Dorota Jamroz kura nioska pobiera 2,3-4,0 g azotu na dobę. Z tego wydala 0,8-1,8 g. Jak łatwo wyliczyć roczna emisja azotu (w przeliczeniu na czysty składnik) od 1 kury może wynosić od 292 do prawie 660 g. Prof. dr hab. Andrzej Sapek podaje, że źródłem około 90% globalnej emisji amoniaku i 80% globalnej emisji podtlenku azotu jest rolnictwo i obszary wiejskie. Mniej więcej połowa z tego przypada na fermy produkcyjne (42% globalnej emisji amoniaku). Żywieniowe metody ograniczania emisji azotu do środowiska Żywienie ma przeogromny wpływ na wiele aspektów związanych z emisją azotu do środowiska. Powstało wiele prac naukowych przedstawiających i opisujących strategie żywieniowe, jakie można stosować w celu ograniczenia emisji azotu do środowiska. Podstawowe z nich to:
Jak można zauważyć, metody żywieniowe ograniczania emisji azotu zmierzają do zwiększenia efektywności wykorzystania składników pokarmowych oraz do utrzymania odpowiedniej integralności przewodu pokarmowego. Często, wzrost poziomu ochrony środowiska wiąże się z większymi nakładami finansowymi i niższymi zyskami. W tym przypadku jednak, jest odwrotnie. Wszystkie powyższe zabiegi powodują bezpośrednio (niższy poziom białka ogólnego) lub pośrednio (stosowanie enzymów i dodatków paszowych wspomagających zachowanie integralności przewodu pokarmowego) wzrost efektywności ekonomicznej produkcji zwierzęcej. Receptury z obniżonym poziomem białka ogólnego Receptury mieszanek paszowych powinny zakładać pokrycie potrzeb bytowych i produkcyjnych na aminokwasy a nie na białko ogólne. Takie recepturowanie ogranicza emisję azotu poprzez proste ograniczenie ilości azotu w mieszance paszowej. Dla przykładu, ograniczenie poziomu białka ogólnego w mieszance paszowej dla kurcząt brojlerów o 2 punkty procentowe (przy założeniu utrzymania aminokwasów na tym samym poziomie) może skutkować obniżeniem zawartości azotu w ściółce o 16% (Ferguson i wsp.). Inni autorzy doszli do wyników pokazujących, że obniżenie poziomu białka ogólnego w mieszankach paszowych o 3-5 punktów procentowych ogranicza wydalanie azotu nawet o 60% (Summers i Lessons, 1994; Aletor i wsp., 2000; Bregendahl i wsp., 2002). Podobne doświadczenia przeprowadzane były przez Instytut Zootechniki w Balicach. Wyniki zbieżne były z rezultatami doświadczeń innych naukowców i wykazały możliwość obniżania poziomu białka ogólnego w mieszankach dla kurcząt brojlerów przy jednoczesnym uzupełnieniu ich aminokwasami syntetycznymi do zalecanych poziomów bez negatywnego wpływu na parametry produkcyjne ptaków. Efektem takiego postępowania było obniżenie zawartości azotu w odchodach o około 33%. Prosty zabieg żywieniowy, stosowany w praktyce, obniżający poziom białka ogólnego w mieszankach dla kur niosek z 17 do 16% redukuje emisję amoniaku o 8-10% (Kerr i Easter, 1995, Liang i wsp., 2003). Takie postępowanie przynosi korzyści naszemu środowisku, ale jednocześnie jest bardzo istotnym elementem optymalizacji żywienia drobiu. Mieszanki paszowe z obniżonym poziomem białka ogólnego, uzupełnione aminokwasami syntetycznymi są, z punktu widzenia ekonomii i stanu zdrowotnego ptaków, korzystniejsze. Aminokwasy syntetyczne są praktycznie w 100% strawne, ale nie oznacza to, że w każdych warunkach zostaną całkowicie wykorzystane przez organizm ptaka. Należy o tym bezwzględnie pamiętać. Dr Robert L. Payne w swojej pracy dokonał analizy dostępnej literatury na temat żywienia kurcząt brojlerów i indyków mieszankami o obniżonym poziomie białka. Przegląd literatury wskazuje na możliwości obniżenia poziomu białka ogólnego bez negatywnego wpływu na dzienne przyrosty i wykorzystanie paszy. Jednakże, jak zastrzega autor, potrzebne są dalsze badania, które umożliwią dokładne wyznaczenie minimalnych poziomów białka ogólnego dla każdego gatunku ptaków. Receptury na bazie aminokwasów strawnych. Profil „białka idealnego” Doświadczenia zakładające recepturowanie mieszanek paszowych na bazie aminokwasów strawnych są prowadzone już od wielu lat. Wielu naukowców uzyskało ciekawe i obiecujące wyniki badań wskazujące na możliwość stosowania niższych niż zalecane poziomy białka ogólnego w mieszance paszowej przy pełnym pokryciu zapotrzebowania na aminokwasy. Wyniki tych doświadczeń służą do opracowania modelu żywienia zwierząt opartego o koncepcję „białka idealnego”. Opracowanie takiej koncepcji zakłada określenie aminokwasów limitujących, tzn. tych, których w stosunku do zapotrzebowania jest najmniej, a w kolejności określenie stosunków ilościowych pomiędzy nimi. W praktyce przyjęto, że opisując profil „białka idealnego” podaje się procentową zawartość aminokwasów w stosunku do lizyny. Należy wykorzystać wiedzę dotyczącą antagonizmu pomiędzy aminokwasami, np. pomiędzy lizyną i argininą. Nadmiar lizyny powoduje wzrost ilości arginazy w nerkach, co z kolei zwiększa poziom degradacji argininy. Arginina należy do tzw. aminokwasów niezbędnych i jej niedobór zmniejszy stopień wykorzystania białka. W tym konkretnym przypadku jest to o tyle istotne, że w Europie syntetyczna arginina nie jest zarejestrowana jako dodatek do mieszanek paszowych dla zwierząt. Jest to jeden z przykładów, który obrazuje jak skomplikowanym zagadnieniem jest stworzenie profilu „białka idealnego”. Dostosowanie wartości pokarmowej mieszanek paszowych do aktualnej produkcyjności ptaków Wszelkie zalecenia żywieniowe i normy (w tym polskie Normy Żywienia Drobiu czy National Research Council) podają wartości mieszanek paszowych w zależności od wieku ptaków. Oczywiście, z praktycznego punktu widzenia ma to sens. Jednak, biorąc pod uwagę postępującą pracę hodowlaną, zdecydowanie bardziej wskazane jest dostosowanie wartości pokarmowej mieszanek paszowych do aktualnej masy ciała ptaków czy poziomu nieśności, czyli ogólnie pojętej produkcyjności. Inne zapotrzebowanie, między innymi na aminokwasy, będą wykazywały kurczęta brojlery, w tym samym wieku, ale o innej masie ciała. W taki właśnie sposób podaje się zapotrzebowanie świń. Kolejnym, istotnym elementem optymalizacji żywienia ograniczającym pobieranie przez ptaki niepotrzebnie wysokich ilości aminokwasów i białka jest optymalizacja składu mieszanek paszowych w zależności od fazy produkcji i innych czynników środowiska takich jak, np. temperatura. W wielu przypadkach dochodzi do tzw. przekarmienia ptaków. Z tego punktu widzenia zasadnym jest zwiększenie ilości mieszanek paszowych różnicując je pod względem wartości pokarmowej. Z drugiej strony, z punktu widzenia logistyki i planów produkcyjnych, jest to kłopotliwe. Należy więc poszukać rozsądnego kompromisu. W tej chwili, w warunkach polskich, stosuje się 4-fazowy program żywienia kurcząt brojlerów i 7-fazowy program żywienia indyków. O ile w przypadku indyków rozszerzenie programu żywienia nie przyniesie oczekiwanych efektów, o tyle w przypadku kurcząt brojlerów rozsądnym jest wprowadzenie do programu, np. dwóch mieszanek typu finiszer, przy czym mieszankę finiszer 2 można zastosować, gdy kurczęta osiągną masę ciała 2,0-2,2 kg. Wartość pokarmowa tej mieszanki powinna być dostosowana do aktualnej masy ciała i kondycji ptaków i pokrywać w pełni potrzeby bytowe i produkcyjne uwzględniając jednocześnie typ linii genetycznej. Reasumując, dokładne oszacowanie aktualnego zapotrzebowania ptaków na składniki pokarmowe pozwala na ograniczenie kosztów surowcowych mieszanki paszowej, obniżenie jej wartości pokarmowej do poziomu optymalnego dla danej grupy ptaków o określonej produkcyjności. Tym samym, oszczędzając pieniądze można ograniczyć negatywny wpływ produkcji zwierzęcej na środowisko. Enzymy Enzymy są białkami katalizującymi niektóre reakcje chemiczne. W przemyśle paszowym stosowane są od długiego czasu. Używa się ich w sytuacjach, w których konieczne jest uzupełnienie enzymów endogennych, czyli enzymów produkowanych przez narządy ptaków oraz produkowanych przez florę bakteryjną występującą w przewodzie pokarmowym. Enzymy endogenne wspomagające trawienie białek występują w soku trzustkowym. Np. trypsyna rozrywa wiązania peptydowe pomiędzy argininą i lizyną, chymotrypsyna, z kolei, wpływa na wiązania pomiędzy aminokwasami aromatycznymi. Najpowszechniej stosowanymi enzymami w żywieniu drobiu są enzymy rozkładające polisacharydy nieskrobiowe (NSP) włączając w to arabinoksylany. Obecność tych substancji antyodżywczych w mieszance paszowej powoduje wzrost lepkości ściany przewodu pokarmowego, co z kolei upośledza trawienie, między innymi, białka. Badania wykazały, że w przypadku kurcząt bojlerów uzupełnienie diety kukurydziano-sojowej o preparat enzymatyczny zawierający ksylanazę, proteazę i amylazę znacząco poprawił strawność białka. Istotnie zwiększyła się strawność 15 z 16 niezbędnych aminokwasów (Zanella i wsp., 1999). Kolejnym enzymem, które powszechnie stosowany jest w żywieniu drobiu jest fitaza (opisana w 1-szej części artykułu). Poza uwalnianiem fosforu, co jest jej głównym zadaniem jako dodatku paszowego, fitaza zwiększa strawność innych składników pokarmowych. Dodatek preparatów enzymatycznych zdecydowanie poprawia wykorzystanie składników pokarmowych zawartych w mieszance paszowej, co w znaczący sposób ogranicza wydalanie niestrawionych substancji do środowiska. Substancje wspomagające pracę przewodu pokarmowego  Od długiego czasu na całym świecie prowadzone są prace i doświadczenia nad wykorzystaniem związków zawierających substancje, tzw. biologicznie czynne. Praktyka pokazała, że związki takie jak kapsacynoidy, kurkuminoidy czy należące do olejków eterycznych karwakrol, tymol, eugenol oprócz działania bakteriostatycznego pobudzają sekrecję i zwiększają aktywność enzymów trawiennych. Wpływają również korzystnie na skład mikroflory przewodu pokarmowego, co skutkuje prawidłowym jego funkcjonowaniem. Substancje biologicznie czynne pozwalają na utrzymanie integralności przewodu pokarmowego, co z kolei gwarantuje prawidłowe jego działanie (odpowiednie trawienie i wchłanianie). Utrzymanie przewodu pokarmowego ptaków „w zdrowiu” gwarantuje maksymalne wykorzystanie składników pokarmowych dostarczonych w mieszance paszowej. W efekcie, wartość pokarmowa mieszanek paszowych może być skorygowana do niższych poziomów, a tym samym wydalanie, między innymi, związków zawierających azot, będzie zdecydowanie niższe. Do tej grupy dodatków paszowych można również zaliczyć probiotyki i prebiotyki. Żywe kultury bakterii lub substancje, które wspomagają rozwój korzystnej flory bakteryjnej, mimo innego mechanizmu działania, przynoszą podobne rezultaty, jak wyciągi z roślin czy olejki eteryczne. Inną grupę dodatków paszowych stanowią produkty zawierające substancje saponinowe. Wiele doświadczeń przeprowadzono na tych dodatkach paszowych zawierających ekstrakt z roślin Yucca schidigera i Quillaja saponaria. Według różnych autorów mechanizm działania substancji aktywnych występujących w tych roślinach polega na dezaktywacji enzymu urazy, który jest odpowiedzialny za przemianę mocznika w amoniak (Preston i wsp., 1987). Mechanizm jednak nie został do końca wyjaśniony. Większość naukowców w swoich doświadczeniach nad efektem stosowania saponin uzyskała wyniki potwierdzające zmniejszenie koncentracji amoniaku w powietrzu w budynkach inwentarskich (Mroczek i wsp., 2001) lub w pomiocie kurzym (Podgórski i wsp., 1995; Okmura i wsp., 1981). Podsumowanie Intensyfikacja produkcji zwierzęcej w ostatnich kilku dekadach bez wątpienia spowodowała wzrost obciążenia środowiska. Zanieczyszczenie związkami azotu i fosforu stały się poważnym problemem, z którym musimy sobie poradzić. Oprócz metod żywieniowych, związanych głównie z poprawą wykorzystania składników pokarmowych zawartych w mieszankach paszowych oraz optymalizacją żywienia zwierząt istnieje jeszcze wiele innych kroków, jakie można podejmować w celu poprawy stanu środowiska. Jednak, to właśnie optymalne żywienie, ściśle dostosowane do aktualnych potrzeb pokarmowych zwierząt jest tym, co możemy zrobić szybko, nie ponosząc wysokich kosztów, a wręcz często je obniżając. Istotną rolę powinny ogrywać ośrodki naukowe propagując wiedzę i wyniki doświadczeń pokazujące możliwości, jakie daje nam dzisiejsza wiedza na temat żywienia zwierząt. Literatura dostępna jest u autora
|
