На этом сайте используются файлы cookie. Вы не против?
15.08.2022
Роль фитобиопрепаратов Phytogenix® в решении проблем загрязнения окружающей среды
Экологический интерес к азоту (N2), важному компоненту воздуха, которым мы дышим, связан с его реактивными формами. Некоторые из них имеют жизненно важное значение, а другие вызывают загрязнение окружающей среды и опасны для здоровья человека.
Существующий азотный биогеохимический цикл сильно зависит от деятельности сельскохозяйственного сектора. Эксперты ООН выявили пять ключевых угроз азотного загрязнения атмосферы: качество воды, качество воздуха, баланс парниковых газов, экосистемы и биоразнообразие.
За последние 70 лет глобальные выбросы аммиака выросли более чем в два раза с 23 до 60 тераграмм в год (один тераграмм составляет 1 миллиард килограмм). Исследователи установили, что это увеличение в значительной степени связано с ростом выбросов аммиака в сельском хозяйстве. Эффективность выращивания сельскохозяйственных культур во многом зависит от использования азотных удобрений, которые являются важным питательным веществом для растений. Однако избыток азота может вызывать проблемы, превратившись в газообразный аммиак.

Аммиак реагирует с продуктами NОx, образуя вторичные твёрдые частицы (PM2.5). Данные частицы неблагоприятного воздействуют на здоровье человека, усугубляя респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, повышая показатели преждевременной смертности. Институт химии Планка в Германии показал, что сельскохозяйственные выбросы являются крупнейшим источником PM2.5 в Европе, Японии, Корее, России, Турции и на востоке США, а также основной причиной смертности, связанной с загрязнением воздуха в Германии, Японии, России, Турции и Украинe. В 2017 году Lelieveld и коллеги провели глобальный анализ контроля аммиака в сельском хозяйстве. По их оценкам, сокращение выбросов аммиака в сельском хозяйстве на 50 процентов может предотвратить более 200 000 смертей в год в 59 странах.
Актуальной проблемой, связанной с выбросами NH3, является также эвтрофикация рек, озер и лиманов, а также подкисление почвы. Подкисление почвы происходит, когда в результате химических реакций NH3 или NH4 + превращается в нитрат. Оба ApSimon et al. и Sutton et al. сообщили, что атмосферные выбросы NH3 в Европе увеличились более чем на 50% за последние 30 лет.

Выбросы аммиака с заводских ферм представляют явную угрозу для окружающей среды. Основным источником NH3 является моча животных. Семьдесят процентов азотистых веществ в экскрементах содержится в моче и 30% в фекальных массах. В птичьем помете содержится 60−65% мочевой кислоты, 10% солей аммиака, 2−3% мочевины и остатки креатинина. В результате деятельности микробов, мочевая кислота быстро перерабатывается в NH3.
Надлежащее обращение с навозом домашнего скота имеет решающее значение для снижения загрязнения азотом. Навоз обладает облагораживающим действием на почву и растения, но при неправильной утилизации и хранении может привести к загрязнению грунтовых и поверхностных вод.

На каждые 3786 литров навоза приходится 23 килограмма азота, 12 килограммов калия, 9 килограммов фосфора и 2 килограмма серы. При правильном обращении, данные питательные вещества могут стать краеугольным фактором повышения производительности фермерских хозяйств, не причиняя вред окружающей среде. Согласно «Правилам проведения дезинфекции и дезинвазии объектов государственного ветеринарного надзора», утвержденными Министерством сельского хозяйства Российской Федерации от 15 июля 2002 года № 13−5-2/0525, «использование навоза, помёта и животноводческих стоков в качестве органических удобрений на сельскохозяйственных угодьях должно осуществляться с учётом норм охраны окружающей среды от загрязнений и безопасности для здоровья людей и животных».
UNEP/GPA/IGR.4/INF/11 Intergovernmental Review Meeting on the Implementation of the Global Programme of Action for the Protection of the Marine Environment from Land-based Activities Fourth session Bali, Indonesia, 31 October and 1 November 2018
Согласно Программе Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП), правильное обращение с азотом (N2) является одним из ключевых факторов смягчения последствий изменения климата. И наоборот, переизбыток азота и его соединений приводит к загрязнению окружающей среды и усилению парникового эффекта.
Закись азота (оксид азота N2O) является парниковым газом, потенциал глобального потепления которого в 310 раз выше, чем у диоксида углерода (углекислого газа CO₂) (Oenema et al., 2005). N2O в атмосфере имеет долгую жизнь и наносит значительный ущерб в рамках глобального потепления: в результате химических реакций N2O превращается в оксид азота NO, который разлагает защитный озоновый слой. (Hardy, 2003; Schulze et al., 2009). Этот газ относится к сельскохозяйственному азотному циклу. В процессе нитрификации-денитрификации избыток азота в сельскохозяйственном производстве преобразуется в закись азота. N2O образуется в почве после внесения неорганических и органических удобрений, а также в результате микробной конверсии нитратов в экскрементах при их хранении и применении. (Redding, 2013).
Ещё одним газом с высоким потенциалом глобального потепления является метан (CH4), парниковый эффект которого в 23 раза превышает парниковый эффект углекислого газа. Если испарение аммиака и его негативное влияние на производительность, здоровье животного и ценность удобрений навоза относится в основном к птицеводству (моногастричные животные), то производство метана относится больше к жвачным животным. Эмиссия метана у жвачных животных в настоящее время оценивается примерно в 100 миллионов тонн в год, что представляет собой основной источник выбросов метана в атмосферу после рисового производства.
Проблема также заключается в снижeнии производительности: энергия, затраченная животными на производство метана, могла бы быть использована на производство мяса либо молока. Метан вырабатывается в кишечнике жвачных животных в результате деятельности метаногенных микроорганизмов (принадлежащих к Archaea), поэтому решающим фактором в регулировании количества метана является воздействие на пищеварительную систему животных. По подсчётам учёных, мелкий рогатый скот (овца, например) может производить около 30 литров метана в день, а молочная корова около 200 литров.
Один из способов уменьшить выбросы аммиака и парниковых газов в сельскохозяйственном производстве заключается в уменьшении количества азотных и метансодержащих соединений в самих отходах животноводства. Этого можно достигнуть двумя способами: 1. снизить содержание нутриентов (например, белка) в корме, что будет нецелесообразно, т.к. это может негативно повлиять на производительность, или 2. увеличить эффективность питательных веществ посредством эндогенного воздействия на пищеварительную систему животных: улучшить усваиваемость питательных веществ (особенно аминокислот), воздействовать на микробиоту и т. п. В совершенно эффективной системе каждый атом поступающих нутриентов превращается в корову (или молоко). «До 80 процентов азота в корме теряется в окружающей среде», — говорит Кэролайн Опио, специалист по политике в области животноводства Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) в Риме. Более 50 процентов азота остаётся в навозе в форме аммиака, который может легко улетучиваться и попадать в атмосферу.
Согласно данным Глобальной программы действий по защите морской среды от загрязнения в результате осуществляемой на суше деятельности (ЮНЕП), эффективность использования питательных веществ, на сегодняшний день, очень низкая: учитывая полную цепь, в среднем более 80% азота и 25−75% фосфора, потребленных с кормом, в конечном итоге теряются в окружающей среде (без учёта установления эффективной практики хранения отходов животноводства). Это тратит впустую энергию, затраченную животным на неэффективную переработку питательных веществ, а также вызывает выбросы парниковых газов и аммиака в атмосферу.
Эндогенное действие фитогенной кормовой добавки «Phytogenix®» направлено именно на оптимизацию работы пищеварительной системы:
Результатом синергетического действия активных компонентов фитогенной кормовой добавки «Phytogenix®» является восстановление гомеостаза кишечной микрофлоры, оптимизация пищеварительных процессов и, как следствие, снижение деятельности метанобразующих и гипер-аммиачных бактерий (HAB), улучшение усвояемости питательных веществ из корма (особенно белков), что, в свою очередь, предотвращает деградацию аминокислот и снижает содержание аммиака и метана в отходах жизнедеятельности животных.
Уникальность эндогенного действия фитогенной кормовой добавки «Phytogenix®» состоит в её способности одновременно понижать содержание «вредных» газов и повышать содержание летучих жирных кислот, что благоприятно воздействует на здоровье животного в целом.
•Поддержка целостности и улучшение регенерации кишечного эпителия

•Оптимизация доступности и утилизации питательных веществ

•Предотвращение деградации белка

•Ингибирование расщепления аминокислот до NH3

•↑ Расщепление аммиака

•Ингибирование метаногенеза

•↓ Содержание скатола
Оптимизация секреторной функции ЖКТ:
•↑ секреция слюнных желез, стимуляция секреции слизи в желудке и кишечнике → превенция адгезии патогенов ↑секреция и функция панкреатических и кишечных ферментов
•↑синтез желчных кислот в печени и экскреция желчи
•↑активность пищеварительных ферментов
•увеличение соотношения глубины ворсинки к глубине крипт в кишечнике → увеличение абсорбирующей поверхности
Модуляция гистоморфологии кишечника:
•стимулирует развитие «полезных» микробов, ингибирует бактерии, продуцирующие уреазу (Prevotella spp., Ruminobacter amylophilus и др.), снижает количество фекальных сальмонелл и кишечной палочки, сокращает популяцию метаногена, простейших, грибов, Fibrobacter succinogenes и Ruminococcus flavefaciens
Модуляция кишечной микрофлоры, антимикробное действие:
•↑ Летучих жирных кислот
•↓ Ацетата, метана и аммиачного азота
•Индуцирует выработку пропионата и сукцината, предотвращая тем самым доступ водорода (H2) к метаногенным бактериям
•Нормализует pH
•Оптимизирует баланс ЛЖК: Аммиак: Метан
Модуляция руминальной/кишечной ферментации:
Схема 1. Оптимизация работы пищеварительной системы посредством включения ФКД «Phytogenix®» в рацион животных.
Экзогенное действие обеспечивается с помощью препарата для обработки отходов жизнедеятельности животных «Phytogenix® Re-New»
(при проведении наружных обработок отходов жизнедеятельности животных) заключается в способности препарата ингибировать рост патогенных бактерий, в особенности уреолитических организмов и метанобразующих бактерий, понижать уровень pH и образовывать так называемый «защитный барьер», что снижает содержание аммиачных соединений и предотвращает их улетучиваемость. Синергизм действия фенольных соединений и органических кислот формулы «Phytogenix® Re-New» приводит к снижению производства аммиака во время ферментации кала, понижает уровень скатола и сероводорода в кале, что приводит к снижению выбросов аммиачных газов и положительно влияет на запах. Уникальность экзогенного действия состоит также в том, что биопрепарат «Phytogenix® Re-New» препятствует преобразованиям азота, что увеличивает ценные свойства навоза как удобрения.