CC BY
258
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
УДК 631.22.01
В.Н. АФАНАСЬЕВ, д-р техн. наук
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ
Проведен анализ экологической ситуации в сельском хозяйстве. Выявлены источники и виды техногенных воздействий; на их анализе, а также имеющемся положительном опыте даны некоторые направления снижения экологической нагрузки технологий и технических средств сельскохозяйственного производства на основные компоненты природной среды.
Отрицательное воздействие производства на окружающую природную среду во многих районах мира достигло критического уровня для устойчивости экологических систем и здоровья людей. В общем, объеме воздействий, оказывающих негативное влияние на водные источники, атмосферу и почву, немалую долю занимают предприятия сельскохозяйственного производства. Такое положение ставит задачу неотложного проведения глубокого анализа сложившейся в сельском хозяйстве ситуации и выработки высокоэффективных мероприятий по повышению экологической безопасности технологий и технических средств для производства сельскохозяйственной продукции.
1. Состояние экологической безопасности сельскохозяйственного производства. Воздействие сельскохозяйственных технологий и техники на основные компоненты природной среды и его прямые и косвенные последствия приведены на рисунке.
Основой производства сельскохозяйственной продукции являются почвы - основной компонент всех наземных экосистем, поэтому ее деградация вызывает особое беспокойство. Разрушение почв, вызываемое, прежде всего, отрицательным воздействием машинных технологий, происходит вследствие их обеднения питательными веществами, ухудшения структуры, эрозии и загрязнения.
4
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
Воздействия технологий, техники и сооружений на окружающую среду и их последствия
5
Электромагнитное
излучение
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
В процессе подготовки почвы, посева, ухода за растениями, уборки урожая и растительных остатков различные машины проходят по полю 5-15 раз, при этом суммарная площадь следов движителей машин в 2 раза превышает площадь полевого участка. Сопротивление обработке почвы по следу тракторов и тяжелых автомобилей возрастает на 25- 60%, по сравнению с сопротивлением неуплотненных участков поля, что ведет к перерасходу топлива только при подготовке почвы до одного миллиона тонн в год [1].
Существенное влияние на разрушение структуры почв оказывает повышение массы мобильных агрегатов. За последние 20 лет масса тракторов увеличилась в 3-4 раза.
Уплотнение и переувлажнение полей ведет к снижению урожайности. При существующем уровне механизации полевых работ из-за уплотнения почвы урожайность пшеницы снижается на 10 - 15%, сахарной свеклы - на 15 - 20%, картофеля - на 40%.
Невосполнимый ущерб земельным ресурсам и окружающей среде продолжает наносить эрозия почв. К настоящему времени из общей площади пашни в Российской Федерации 130,6 млн. га площадь эрозионно опасной пашни составляет 98 млн. га. Водная эрозия может проявляться на площади 76 млн. га, ветровой эрозии подвержено более 40 млн. га пашни.
Разрушение почв происходит также вследствие недостатка питательных веществ. По данным Россельхозакадемии за последние 50 лет почвы России потеряли 20 - 30% гумуса. При среднегодовом выносе питательных веществ растениями свыше 13 млн. т в почву возвращается только 2,7 млн. т или не более 20% от выноса [1].
Особое беспокойство вызывает снижение поступления органического вещества в почву из-за недостатков в планировании и учете выхода навоза с ферм и комплексов и органических удобрений при внесении в почву. Результаты расчета показывает, что выходы навоза в хозяйствах занижены на 30-50%, при этом потери физической массы навоза достигают 5 т на условную голову в год.
Особенно велики потери навоза от его неполного использования. Снижение поголовья в реформенный период вызвало уменьшение выхода навоза, однако, его применение сокращалось еще более интенсивно и снизилось с 6 т/га до 0,8 т/га или в 7,5 раз [2].
6
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
Потери органического вещества и биогенных элементов группы NPK в процессе движения от животного до растения, по данным различных авторов, достигают: по азоту - 70%, фосфору и калию - 40-50 %.
Потенциальный недобор урожая от неполного использования навоза и потерь питательных веществ в РФ оценивается в 15-18 млн. т сельскохозяйственной продукции в пересчете на зерно; ущерб окружающей среде от поступления загрязнений только в водные источники превышает 15,0 млрд. руб.
Аналогичное положение сложилось с использованием минеральных удобрений. За реформенный период количество внесенных в почву питательных веществ удобрений в пересчете на 100% сократилось на порядок - с 13 млн. т в 1990 г. до 1,35 млн. т в 2001 г. [3].
Основными источниками загрязнения почв являются средства химизации и защиты растений, применяемые технологии и технические средства. Вследствие нарушения технологий и работы технических средств 50-85% вносимых гербицидов и 65-95% фунгицидов не достигают объектов уничтожения [1, 2].
Проблема централизованного сбора, утилизации, обезвреживания и уничтожения пестицидов и агрохимикатов, непригодных для использования, является наиболее сложной и практически нерешенной проблемой: их объемы оцениваются в РФ десятками тысяч тонн [3].
Наибольшую опасность для другого компонента природной среды - поверхностных и подземных вод представляют животноводческие фермы, комплексы и птицефабрики. Здесь важнейшим недостатком является заниженный объем навозохранилищ. В большинстве хозяйств, вследствие сильного разбавления навоза водой при его удалении и отсутствия учета жидкой фракции, объемы навоза за стойловый период превышают объемы навозохранилищ в 1,5-3 раза. К другим недостаткам ферм следует отнести: круглогодичный вывоз жидкого навоза на поля; использование в качестве навозохранилищ складок местности, отсутствие защитных сооружений от утечек навозосодержащих сточных и ливневых вод с территории ферм; сброс сточных вод в навозохранилища, на рельеф местности или непосредственно в мелиоративные канавы. Особую проблему создает утилизация концентрированных навозосодержащих сточных вод, образующихся на доильных площадках и достигающих 50% от выхода навоза.
Крупные животноводческие комплексы и предприятия по переработке их продукции являются основными источниками выбросов
7
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
загрязняющих веществ в атмосферу. В вентиляционных выбросах мясокомбината содержится более 300 видов токсичных соединений, однако, в нормативной литературе рассматривается только 11, в выбросах животноводческих ферм и комплексов - 50 видов, а рассматривается только 3. Зона рассеивания токсичных веществ в атмосфере, как правило, выше расчетной в 4-5 раз, что ухудшает условия проживания населения в районе функционирования предприятий [4].
Настоящим бедствием для природной среды является потеря смазочных материалов, топлива и рабочих жидкостей из-за низкой надежности гидросистем сельскохозяйственной техники. Только от разрыва рукавов и трубопроводов гидросистем ежегодно теряется около 500 тыс. т рабочих жидкостей, что выводит из севооборота до 2 тыс. га пахотных земель и приводит к потерям более 5 млн. т сельскохозяйственной продукции в год.
Большую опасность для окружающей среды представляют продукты сгорания топлива при использовании сельскохозяйственной техники. Доля сельского хозяйства в загрязнении атмосферы углекислым газом (СО2) составляет около 23%, основная часть его выделяется техникой при ее передвижении и тепловыми установками, работающими на традиционных видах топлива.
Ухудшение экологической обстановки в европейских странах уже давно оказывает существенное влияние на сельскохозяйственную политику. Еще в конце 80-х годов в некоторых странах были разработаны специальные законы, программы, планы действий и положения, направленные на снижение негативного воздействия сельского хозяйства на окружающую среду. В большинстве стран практическая реализация мер по улучшению экологической обстановки в сельском хозяйстве дает хорошие результаты. [7].
2. Пути повышения экологической б е з о п а с н о с т и с е л ь с к о х о з я й с т в е н н о г о п р о и з-в о д с т в а . Результаты анализа современного состояния экологической ситуации в сельском хозяйстве РФ представлены в виде таблицы, в которой даны основные источники, причины и виды воздействий на природную среду технологий и технических средств сельскохозяйственного производства.
8
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
Основные источники причины и виды воздействий на природную среду технологий и технических средств сельскохозяйственного производства
Источники воздействий Причины и виды воздействий
Растениеводство: -самоходные технические средства -выбросы в атмосферу СН, СО и СО2; -буксование; -потери топлива и смазочных материалов;
-сельскохозяйственная техника -уплотнение почв; -разрушение структуры почв; -потери питательных веществ, органических и минеральных удобрений и ядохимикатов; -низкий уровень использования удобрений и ядохимикатов; -ветровая и водная эрозия; -шумовое и пылевое загрязнение.
Животноводство: - техника для удаления навоза - транспорт - навозохранилища -разбавление навоза водой; -загрязнение дорог; -утечки; -вымывание дождями; -загрязнение грунтовых вод;
- территория ферм - средства обеспечения микроклимата -утечки ливневых и сточных вод; -загрязнение атмосферы СО2, NH3.
Склады химизации -потери при погрузке и очистке техники;
Предприятия переработки продукции: - зерноочистительные пункты - силосные траншеи - цеха по переработке молока и мяса - сооружения хранения и переработки навоза и помета -запыленность, шум; -утечка силосных соков; -утечка сточных вод; -потери питательных веществ группы NPK; -загрязнение атмосферы СО2, NH3; -загрязнение водных источников; -потери тепла;
Машинные дворы: -мастерские ремонта техники -нефтесодержащие сточные воды;
-пункты технического обслуживания -площадки хранения техники -продукты сгорания топлива; -нефтесодержащие сточные воды; -ливневые воды
9
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Продолжение таблицы
Источники воздействий Причины и виды воздействий
Энергетика: -котельные -линии электропередач. -загрязнение атмосферы СО2, NH3; -потери тепла; -загрязнение электромагнитное.
Очистные сооружения -загрязнение водных источников
Улучшение экологической обстановки в сельском хозяйстве может быть достигнуто как путем введения организационных мер -специально разработанных законов и нормативов, так и путем жесткого контроля за отбором и выполнением технологий и применяемых для их реализации технических средств.
Важна роль почв в процессах самоочищения окружающей природной среды - как универсального биологического адсорбента, очистителя и нейтрализатора загрязнений. Однако при сильном загрязнении почвы накапливают вредные вещества, особенно тяжелые металлы, которые затем попадают в растения, делая их опасными для употребления. Восстановление структуры и оздоровление почв является ключевой задачей сельскохозяйственного производства.
Важнейшим направлением снижения уплотнения почвы является применение широкозахватных и комбинированных машиннотракторных агрегатов, рациональная схема их движения, минимальная обработка почвы. Это позволит снизить затраты ресурсов по обработке почвы и посева зерновых культур по сравнению с однооперационными машинами на 40-50%, при сокращении проходов агрегата по полю с 5-6 до 2-3.
Не менее важна минимизация обработки почвы. Это, например, замена обычной вспашки ярусной обработкой, при которой отвальной обработке подвергается только верхняя часть пласта глубиной 12-15 см, а нижележащие слои подвергаются рыхлению безотвальным способом на глубину 25-35 см. Такой прием обработки почвы обеспечивает хорошую водопроницаемость в глубокие корнеобитаемые слои почвогрунта, надежно предохраняет почву от водной и ветровой эрозии, обеспечивает снижение энергозатрат на 27-35% и позволяет экономить 5-7 кг/га топлива [6].
Снижение воздействия ходовой части сельскохозяйственных агрегатов на почву достигается путем создания колес и гусениц раз-
10
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
личной конструкции, обеспечивающих нормативное давление машин на почву.
Исследования ученых-почвоведов показывают, что восстановление содержания гумуса в почвах возможно только в результате отдыха почвы под покровом трав в течение 3-4 лет. При отсутствии такой возможности рекомендуется посев многолетних трав со щадящим укосом и последующей (через 3-5 лет) запашкой растительности. Не менее большое значение для этих целей имеет наиболее полное использование потенциальных запасов отходов животноводства и птицеводства.
С экологической точки зрения слабым звеном в системе утилизации навоза являются переработка навоза, допускающая потери физической массы и питательных веществ при хранении и внесении удобрений в почву и обеспечивающая только частичное усвоение питательных веществ растениями. Изучение применяемых технологий, анализ литературы и результатов собственных исследований показывают, что в ближайшей перспективе будут применяться 7 основных существующих и разрабатываемых вновь технологий утилизации навоза.
При подстилочном и бесподстилочном содержании животных с приготовлением компостных смесей:
• пассивная ферментация (длительное выдерживание) на площадках;
• активная ферментация (перемешивание смеси в летний период) на площадках;
• активная ферментация в закрытых сооружениях (биореакторах);
• переработка подстилочного навоза дождевыми червями.
При бесподстилочном содержание с обработкой жидкого навоза:
• термофильная стабилизация в специальных сооружениях;
• анаэробная обработка навоза в метантенках;
• разделение навоза с биоферментацией твердой и стабилизацией жидкой фракций.
С целью оценки основных технологий утилизации навоза проведена их проверка по обобщенному критерию, определяемому величиной затрат, приходящихся на единицу объема питательных веществ,
11
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
доведенных до растения. Она показала, что наиболее перспективными являются две технологии утилизации навоза - подстилочное содержание животных - активная биоферментационная переработка навоза или на площадках, или в закрытых сооружениях в высококачественные полнокомпонентные органические удобрения с последующим внесением удобрений в почву.
Получаемое в этих технологиях органическое удобрение удовлетворяет основным агротехническим и санитарно-гигиеническим требованиям, обеспечивает прибавку урожая сельскохозяйственных культур 50%. Однако стоимость этих удобрений является высокой, и их внесение как обычных органических удобрений в разброс не рационально.
Особое значение в этих условиях приобретает разработка комплексных органоминеральных удобрений, включающих основные компоненты питания растений в соотношении, соответствующем биологическим особенностям растений и уровню плодородия почвы. Дозы внесения таких удобрений снижаются до 1-3 т/га, кроме того, они могут быть внесены в прикорневую зону машинами по внесению минеральных удобрений.
Поэтому дальнейшие работы в этом направлении должны быть направлены на создание технологии промышленного производства полнокомплектных органоминеральных удобрений на основе органических отходов сельскохозяйственного производства. Внедрение этих удобрений в практику сельскохозяйственного производства позволит осуществить реальное дифференцированное их использование, исходя из свойств почв и планируемой урожайности сельскохозяйственных культур. Применение новых удобрений снизит потери и повысит коэффициент использования минеральных удобрений. При этом положительное решение получит проблема охраны окружающей среды -резкое снижение поступления в грунтовые воды и открытые водоемы нитратов и других химических веществ удобрений.
ВЫВОДЫ
1. Современный уровень применения машинных технологий в сельском хозяйстве оказывает существенное негативное влияние на экологическую ситуацию на селе, выражающуюся в деградации почв,
12
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
загрязнении водных источников и атмосферы и снижении экономической эффективности.
2. Выявление причин и видов экологического воздействия на природную среду источниками сельскохозяйственного производства позволяет более целенаправленно подходить к разработке ближне- и дальнесрочных мероприятий по защите основных компонентов природной среды.
3. Для улучшения экологической ситуации в сельском хозяйстве в ближайшее время необходимо:
• на основе имеющегося опыта разработать и довести до сельских товаропроизводителей рекомендации по экологически безопасному ведению сельскохозяйственного производства;
• разработать доступные экспресс методы и оперативные средства контроля за уровнем техногенного воздействия применяемых в сельском хозяйстве технологий и технических средств.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дринча В.М. , Мазитов Н.К., Борсенко И.Б. Некоторые экологические аспекты развития механизации растениеводства. //Материалы 3-ей научно-практической конференции. «Экология и сельскохозяйственная техника». Т.2. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002. -С. 8-18.
2. Орсик Л.С. Экология и сельскохозяйственная техника. //Материалы 3-ей научно-практической конференции. «Экология и сельскохозяйственная техника». Т.1. - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2002. -С. 12-18.
3. Концепция «Воздействие техногенеза на сферу агропромышленного производства, ее охраны от техногенных воздействий и проблемы производства экологически чистой продукции». - М.: РАСХН, 2002.
4. Дашков В.Н., Китиков В.О., Бохан Н.И., Мелещенко Б.А.
Экологические аспекты ресурсосбережения в сельскохозяйственном производстве. //Материалы 3-ей научно-практической конференции. «Экология и сельскохозяйственная техника». Т.3. - СПб.:
СЗНИИМЭСХ, 2002. - С. 9-14.
13
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
5. Попов В.Д., Афанасьев В.Н. Стариков В.М. Экология АПК: проблемы и практика управления природными ресурсами в сельскохозяйственном регионе. //Инженерная экология. - 1998. - № 1. - С. 31-38.
6. Шило И.Н., Точицкий А.А., Родов Е.Г., Пархоменко М.Л. Тенденции создания комбинированных агрегатов для выполнения механизированных работ в растениеводстве. //Материалы 3-ей научнопрактической конференции. «Экология и сельскохозяйственная техника». Т.2. - СПб: СЗНИИМЭСХ, 2002. - С. 112-118.
Получено 30.04.03 г.
УДК 636.085.51
В.Д. ПОПОВ, д-р техн. наук;
АН. ПЕРЕКОПСКИЙ, канд. техн. наук
СЗНИИМЭСХ
В.Н. ГОРНАК
ЗАО «Волховское» Ленинградской области
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАГОТОВКИ КОРМОВ В ХОЗЯЙСТВАХ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
В статье приведена оптимальная потребность в кормах основного молочного стада КРС в зависимости от продуктивности, предложен выбор технологий заготовки травяных кормов, позволяющий максимально сохранить их энергетическую и протеиновую питательность. Приведенные данные показывают преимущества предлагаемой технологии за счет более высокой производительности применяемых машин, сокращения сроков уборки трав в оптимальную фазу развития и уменьшения расхода топлива.
Главные задачи сельскохозяйственных организаций Ленинградской области при производстве кормов на ближайшую перспективу состоят в повышении энергетической и протеиновой питательности производимых травяных кормов и увеличении их количества до объемов, удовлетворяющих потребности животноводства.
14
