Оптическое облучение молодняка животных
Технология промышленного животноводства предполагает содержание основных групп сельскохозяйственных животных практически круглый год в закрытых помещениях животноводческих комплексов. Так, в свиноводстве при безвыгульном содержании животные вообще не получают солнечного света, что приводит к снижению количества вырабатываемых под действием света витаминов, в частности, витамина D. Особенно остро его недостаток ощущается у молодняка и маточного поголовья, поэтому витамины животным дают с кормом или делают внутримышечные инъекции. Для компенсации недостатка витамина D рекомендуется проводить профилактическое ультрафиолетовое облучение всех видов сельскохозяйственных животных. Наряду с ультрафиолетовым, доказано значительное положительное биологическое действие на организм человека и животных ряда областей видимого спектра, в частности, в диапазоне красного света (620—660 нм). Узкополосное видимое излучение указанного диапазона глубже проникает в тело животного и основное действие оказывает на элементы клеток крови, что приводит к стимуляции антиоксидантных процессов, повышает активность иммунной системы животного.
Создание эффективного облучательного оборудования, обеспечивающего снижение доли энергозатрат в себестоимости животноводческой продукции, предполагает применение современных источников света с высокими значениями световой отдачи (отношения испускаемого светового потока к потребляемой электрической мощности источника света), спектр испускания которых наиболее полно совпадает со спектральным диапазоном оптического излучения, вызывающего максимальный биологический эффект в каждой конкретной задаче.
Указанным условиям в полной мере удовлетворяют полупроводниковые светоизлучающие диоды. Стремительные темпы развития и удешевление технологии их изготовления, появление на рынке светотехнических изделий светодиодных излучателей единичной мощности 1—3 Вт, обеспечивающих световые потоки до 70 лм, разработка полупроводниковых структур, излучающих в спектральных диапазонах, перекрывающих практически всю видимую область, позволяют перейти от лабораторных исследований к этапу практического применения подобных источников оптического излучения в сельскохозяйственном облучательном оборудовании. Светоотдача серийно выпускаемых мощных светодиодных излучателей (60—80 лм/Вт) превосходит аналогичные параметры ламп накаливания (10—13 лм/Вт) и галогенных ламп (20—30 лм/Вт), вплотную приблизилась к значениям светоотдачи люминесцентных ламп (70—90 лм/Вт). В отличие от ламп накаливания и газоразрядных источников света, монохромные светодиоды являются источниками узкополосного излучения, энергия излучения которых сосредоточена в узких спектральных диапазонах полушириной 20—30 нм, что подтверждает широкие перспективы применения их в оборудовании для технологического облучения при производстве сельскохозяйственной продукции. Кроме того, светодиодные излучатели устойчивы в агрессивной атмосфере животноводческих ферм, срок службы 30—50 тыс. ч.
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО ОПТИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ
В РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» разработана и в настоящее время проходит производственные испытания установка для профилактического оптического облучения молодняка свиней в здании свинарника-маточника на свиноферме «Будагово» РДУП «Заречье» Смолевичского района.
Разработка оборудования производилась с учетом необходимости повышения энергетической эффективности облучательного оборудования, снижения эксплуатационных расходов, что обусловило применение экономичных источников света, средств автоматизации технологического цикла работы оборудования, составляющего 45—90 суток. Объектом воздействия являются подсосные поросята с момента рождения до достижения ими возраста 40—45 суток и поросята-отъемыши в возрасте до 90 суток. Инструментом воздействия выступает биологически активное оптическое излучение двух спектральных диапазонов: эритемное ультрафиолетовое (280—315 нм) и узкополосное видимое излучение красной области спектра (620—660 нм). Облучатели установки выполнены комбинированными с двумя источниками излучения, в качестве источника ультрафиолетового излучения используются эритемные лампы ЛЭ-30 мощностью 30 Вт, источником узкополосного видимого излучения служат линейки светодиодов суммарной мощностью 24—27 Вт. Использование светодиодных излучателей позволило снизить потребление электроэнергии и обеспечить необходимый уровень плотности облучения на площадке молодняка.
Облучательное оборудование включает облучатели модульной конструкции с источниками оптического излучения в УФ-диапазоне и светодиодными излучающими линейками, блок автоматизированного управления, элементы крепления облучателей. Модульный облучатель имеет сдвоенную конструкцию и позволяет проводить облучение двух смежных станков в одном ряду секции свинарника-маточника, на этапе проведения опытно-промышленных испытаний и отработки технологических режимов предусмотрена возможность независимой регулировки режимов облучения в каждом из спектральных диапазонов оборудования (рис. 1). Щит автоматизированного управления закреплен на стене рядом с рубильником секции свинарника-маточника (рис. 2).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ
В ходе технических и технологических испытаний облучательного оборудования контролировались следующие параметры: светотехнические характеристики (энергетическая освещенность облучаемой площадки в УФ-спектральном диапазоне, плотность потока излучения в красной области видимого спектра), показатели продуктивности (масса и среднесуточные привесы молодняка свиней), показатели структурно-функционального состояния клеток системы крови животных.
Разработанное оборудование характеризуется высокой эффективностью и малым энергопотреблением, предварительные испытания в условиях свинофермы (рис. 3) показали повышение суточных привесов на 10—12 % при удельных энергозатратах 35—50 кВт•ч/т получаемой за счет повышения привесов дополнительной продукции — свинины в живом весе. Для сравнения: совокупные приведенные энергозатраты на производство 1 т свинины на свинокомплексах составляют 350 кВт•ч и более.
Результаты производственных испытаний показывают, что применение монохромных светодиодных излучателей в составе технологического облучательного оборудования сельскохозяйственного производства позволяет повысить эффективность воздействия при резком снижении потребления электроэнергии.
Согласно расчету эффективности инвестиций в организацию профилактического оптического облучения молодняка свиней, при годовой норме амортизации основных средств 12,5 %, стоимости электрической энергии для технологических нужд сельскохозяйственных предприятий 0,14 у. е./кВт•ч и норме дисконта 10,25 % чистый дисконтированный доход от внедрения комплекта облучательного оборудования в секции свинарника-маточника на 300 голов составляет 12 тыс. у. е., динамический срок окупаемости оборудования — 2,7 года.
Применение профилактического облучения в нескольких биологически активных диапазонах оптического излучения перспективно для повышения резистентности супоросных свиноматок и хряков-производителей, найдет также применение в молочном животноводстве и птицеводстве. В этой связи необходимо проведение дополнительных исследований по применению подобного оборудования в ветеринарии для лечения и профилактики заболеваний различной этиологии у сельскохозяйственных животных.
Примечание. В. Г. САМОСЮК, В. В. КУЗЬМИЧ, Ю. Г. МАРКЕВИЧ,
РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». Фото авторов журнала «Белорусское сельское хозяйство»