CC BY
169
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
2. Брюханов А.Ю., Васильев Э.В., Шалавина Е.В. Проблемы обеспечения экологической безопасности животноводства и лучшие доступные методы их решения - Региональная экология. 2017. №1(47). С.37-43.
3. Сергеев К. «Беспилотники» в сельском хозяйстве / К. Сергеев // Специализированный сельскохозяйственный журнал «Ресурсосберегающее земледелие». 2013. №2(18). С. 30-33.
4. Беленков А.И. Опыт и перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в точном земледелии / А.И. Беленков // Агроснабженческий журнал «Нивы России». 2016. №5(138) июнь. С. 62-65.
5. Фетисов В.С. Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние / В.С. Фетисов, Л.М. Неугодникова и др. // Монография. - Уфа: ФОТОН, 2014. -217 с.
6. Вторый В.Ф., Вторый С.В. Система мониторинга параметров микроклимата на молочно-товарной ферме крупного рогатого скота. ГНУ СЗНИИМЭСХ, материалы Международного агроэкологического форума. СПб, Т1, 2013. С 113-118.
7. Брюханов А.Ю. Кондратьев С.А., Обломкова Н.С., Оглуздин А.С., Субботин И.А. Методика определения биогенной нагрузки сельскохозяйственного производства на водные объекты. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Теор.и научн-практ. журн./ ИАЭП.- Вып.89.- СПб., 2016.- С. 175-182.
УДК 631.147: 502.55
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОТРАСЛИ СВИНОВОДСТВА В РОССИИ Е.В.ШАЛАВИНА, канд.техн.наук, Э.В. ВАСИЛЬЕВ, канд.техн.наук
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП) Россия, Санкт-Петербург
В настоящее время наблюдается интенсификация отрасли свиноводства, строятся крупные комплексы и активно происходит модернизация имеющихся хозяйств с целью увеличения мощности производства. 82% от всего поголовья свиней в РФ содержится в крупных сельскохозяйственных предприятиях. Рассмотрен свиноводческий комплекс законченного цикла с единовременным содержанием 15000 голов свиней. Интенсификация отрасли повлекла за собой образование значительных объемов навоза - на данном комплексе ежегодно образуется от 50000 тонн навоза. Несмотря на уменьшении влажности исходного свиного навоза (с 97-98% в 1990-х годах до 93-94% в настоящее время) содержание общего азота и общего фосфора в свином навозе увеличилось в 2 и 1,5 раза, соответственно. Поэтому для данного комплекса для внесения получаемого органического удобрения необходимо не менее 500 га земельных угодий. Затраты ресурсов при интенсивном разведении свиней находятся в следующих пределах: расход воды на поение при воспроизводстве -от 8 до 14 л гол/сут; расход воды на технологические нужды при опоросе - от 6 до 10 л гол/сут; потребление электроэнергии на отопление - от 1,5 кВт/гол*год при доращивании до 1046 кВт/гол*год при опоросе. Для указанного комплекса был произведен расчет технико-экономических и экологических показателей применяемой технологии, а также предложен расчет данных показателей с учетом модернизации технологии переработки свиного навоза. Эколого-
165
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 92._
экономический эффект модернизированной технологии увеличился на 2121,5 тыс. рублей за счет сокращения потерь азота на 14,7 т/год.
Ключевые слова, экологическая безопасность, интенсивное разведение свиней, обращение с навозом.
CURRENT ECOLOGICAL PROBLEMS OF PIG PRODUCTION IN RUSSIA
E.V. SHALAVINA, Cand. Sc. (Engineering), E.V. VASILEV, Cand. Sc. (Engineering)
Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in
Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg
Currently, intensification of pig industry takes place in Russia, large complexes are being built and the existing farms are being modernized with the aim to improve the production capacity. Eighty two per cent of the total pigs in the country are found in large agricultural enterprises. A pig-rearing complex of a complete cycle with a one-time housing of 15,000 pigs was considered. Intensification of the industry leads to production of significant amounts of manure. The considered complex generates from 50,000 tons of manure per year. Despite the decrease in the moisture content of the raw pig manure (from 97-98% in the 1990s to 93-94% at present), the total nitrogen and total phosphorus content has increased by 2 and 1.5 times, respectively. Therefore, the complex needs no less than 500 hectares of arable land for application of produced organic fertiliser. Resource inputs in intensive pig rearing are within the following limits, drinking water consumption on reproduction stage is from 8 to 14 l/day; technical water consumption on farrowing stage is from 6 to 10 l/day; electricity consumption for heating is from 1.5 kW / head/year on complete growing stage up to 1046 kW / head/ year on farrowing stage. For this complex, technical, economic and environmental indicators of the technology in place were calculated. The same indicators were also calculated for the upgraded technology of pig manure processing. The ecological and economic effect of the modernised technology increased by 2121.5 thousand roubles due to the reduction of nitrogen losses by 14.7 t / year.
Key words, environmental safety, intensive pig rearing, manure handling. ВВЕДЕНИЕ
Повышение эффективности сельскохозяйственного производства - одна из важнейших экономических проблем, от решения которой зависит продовольственная безопасность страны и уровень жизни населения.Экономическая эффективность производства свинины достигается только на крупных комплексах, поэтому в настоящее время происходит интенсификация отрасли свиноводства,строятся крупные комплексы и активно происходит модернизация имеющихся комплексов с целью увеличения мощности производства. Об этом говорит тот факт, что основное поголовье свиней сконцентрировано в крупных сельскохозяйственных организациях - 82% всего поголовья РФ (17599,8 тысяч голов)[1].
Однако экологическая составляющая крупных свиноводческих комплексов имеет существенныенедостатки. Первое, это большие объемы жидкого навоза. На свинокомплексе сединовременным содержанием 100 тыс. свиней образуется более 350 тыс. тонн вгод жидкого навоза. Второе, практически все действующие свинокомплексы неимеют достаточного количества земли для утилизации навоза, а ряд комплексов исовсем не имеют
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
ни одного гектара земельных площадей для утилизации навоза.Эти обстоятельства ведут за собой большие риски загрязнения окружающей средывблизи таких комплексов [2, 3].
Дальнейшая интенсификация отрасли безучета экологических факторов может привести в будущем к существеннымэкологическим проблемам, среди которых основными являются: 1) загрязнениеводных объектов и атмосферного воздуха вблизи крупных и среднихживотноводческих комплексов; 2) истощение почв сельскохозяйственных земель ввиду большого дефицита питательных веществ при воспроизводстве почвенного плодородия.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Проведен анализ текущего состояния отрасли свиноводства. На сайте государственной статистики [1] и из открытых источников известных ученых, таких как Лукин С.В. [4], Рассолов С.Н. [5], Колмацкий Г.В. [6] и др. были собраны материалы для исследований. В результате анализа определены 8 типовых технологий переработки свиного навоза для условий СЗФО. Определены технико-экономические и экологические показатели. Для расчета показателей использовались данные, полученные в ходе обследований свиноводческих комплексов Ленинградской, Калининградской, Калужской, Курской, Воронежской, Томской, Владимирской и Московской областей, республики Бурятия и Красноярского края.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В Российской Федерации лидирующим федеральным округом по поголовью свиней является Центральный федеральный округ (9602,6 тысяч голов свиней). В Северо - Западном федеральном округе содержится 1378,6 тысяч свиней, что составляет 6% от общего поголовья свиней Российской Федерации.
В Северо - Западном федеральном округе лидирующую позицию по разведению свиней занимает Псковская область (650,1 тыс. голов), на которую приходится 47% всего поголовья СЗФО. Ленинградская область занимает 3-е место по поголовью свиней - 14% от
0 Республика Карелия -11,9 тыс. гол os
а Республика Коми - 30,3 тыс. гол
Е Архангельска я область ■ 12,2 тыс. гол
□ Вологодская область -101,4 тыс. гол
□ Калининградская область -162,6 тыс. гол
□Ленинградская область -195,3 тыс. гол
ЕВ Мурманская область- 9,7 тыс. гол
□ Новгородская область -205,6 тыс. гол
□ Псковская область - 650,1 тыс. гол
Рис. 1. Распределение поголовья свиней в СЗФО
В настоящее время интенсивно ведется строительство новых и модернизация существующих производств. Рассматривая долю производства свинины по новым, модернизированным и старым предприятиям в общем объёме производства свинины, следует отметить, что доля старых предприятий снижается с 86% в 2005 году до 6% в 2015 году [7, 8, 9]. С 2008 года было построено и модернизировано более 250 комплексов по интенсивному разведению свиней.
В соответствии с постановлениями правительства РФ №1029 от 29.06.2015 и 903 от 28.08.2015, к НДТ отнесены объекты по разведению откормочных свиней проектной мощностью 2000 мест и более, свиноматок проектной мощностью 750 мест и более. Следовательно, особое внимание при анализе свиноводческих предприятий необходимо уделить сельскохозяйственным предприятиям и крупным фермерским хозяйствам.
В условиях обязательного импортозамещения, одной из приоритетных задач в области развития сельского хозяйства стало обеспечение роста собственного производства свинины. Для реализации поставленной задачи необходимо развитие племенной базы отечественного производства. Вновь строящиеся комплексы для интенсивного разведения свиней должны соответствовать структуре, представленной на рисунке2[10].
Рис. 2. Структура крупного свиноводческого комплекса
Технологии, задействованные при функционировании свиноводческих и птицеводческих предприятий, являются сложными системами, включающими в себя совокупность отдельных процессов и операций, сформированных в определенной последовательности.При исследовании отрасли необходимо учитывать всю цепочку взаимосвязанных между собой технологических процессов, задействованных при интенсивном разведении свиней. Следует рассматривать взаимосвязанную систему от систем подачи корма до внесения полученного органического удобрения, исследуя каждую фазу производственного цикла.
Интенсивное разведение свиноводства сопровождается потреблением большого количества ресурсов, затрачиваемых на получение продукции надлежащего качества. Так, при выращивании и откорме свиней в среднем по Российской Федерации расходуется более 220 кВт*ч/год [11]. На производство мяса свинины в среднем требуется от 65кВт*ч/т электроэнергии и 140 кг у.т./ц топлива (теплоты) [12].
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
На примере свиноводческого комплекса на 15000 голов со специализацией -репродукция и выращивание свиней, были проанализированы затраты ресурсов для каждого из производственных цехов. На площадке размещены цеха воспроизводства, опороса и доращивания. Данные представлены в таблице 1.
Повышениепроизводства выпускаемой продукции влечёт за собой увеличениеколичества образующихся сточных вод, навоза и помёта, что отражается насостоянии природы.
Таблица 1
Потребление ресурсовдля каждого из производственных цехов
Наименование Значение
Расход воды на поение Воспроизводство - 11 л гол/сут Опорос - 33 л гол/сутки Доращивание - 0,58 л гол/сутки
Расход воды на технологические нужды Воспроизводство - 2,2 л гол/сут Опорос - 8 л гол/сутки Доращивание - 0,07 л гол/сутки
Потребление электроэнергии на голову в год, кВт/гол*год на участке «Воспроизводство» Освещение - 70,3 Вентиляция - 48,2 Кормление - 13 Отопление - 15,9
Потребление электроэнергии на голову в год, кВт/гол*год на участке «Опорос» Освещение - 116,2 Вентиляция - 54,3 Кормление - 52,9 Отопление - 1045,4
Потребление электроэнергии на голову в год, кВт/гол*год на участке «Доращивание» Освещение - 1,4 Вентиляция - 0,9 Кормление - 0,5 Отопление - 1,5
Анализ процессов сельскохозяйственного производства как источников воздействия на окружающую среду показывает, что основное воздействие на окружающую среду связано с системами обращения с навозом. Это объясняется ключевыми процессами производства животноводческой продукции: животные усваивают питательные вещества кормов, часть питательных веществ затем сохраняется у животных, в то время как другая часть выводится с помощью навоза. Количество и состав навоза, способ его переработки и использования являются основными факторами, определяющими уровни выбросов при интенсивном животноводстве.
Можно выделить ряд основных факторов, ведущих к негативным последствиям, связанным с изменениями окружающей среды от производственной деятельности. Это высокий уровень загрязнения поверхностных вод, вызывающий деградацию водоемов, возрастающие выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, размещение отходов с нарушением действующих санитарных норм, их низкий уровень обезвреживания, переработки и вторичного использования, деградация земель, обусловленная нарушениями в их использовании, сокращение биологического разнообразия и связанное с этим снижение способности природы к саморегуляции.
Многочисленными обследованиями сельскохозяйственных предприятий установлено, что в 90% хозяйств наблюдается несоответствие вместимости хранилищ фактическому накоплению навоза в период невозможности его внесения. Это происходит, прежде всего, вследствие применения устаревших нормативов выхода навоза от одной головы животных, в том числе отсутствия учета резко возросшей в последние годы их продуктивности, что привело к увеличению удельного выхода навоза, не учтенного в действующих нормативах. В ряде хозяйств имеет место недостаточное количество сельскохозяйственных угодий для полного использования навоза в качестве органического удобрения, что приводит к применению повышенных доз внесения и неизбежному попаданию части навоза в водные объекты и грунтовые воды.
Следует также учитывать, что от выбора технологии переработки навоза зависят химические свойства получаемого органического удобрения. При этом каждая технология обладает своими технико-экономическими и экологическими показателями.
Технико - экономические и экологические показатели определены на примере свиноводческого комплекса ООО «Рассвет Плюс ЮГ». Производственная площадка ООО «Рассвет плюс ЮГ» расположена поадресу: Калужская обл., Кировский район, д. Якимово. Свиноводческий комплекс являетсяпредприятием законченного цикла с общей численностью единовременногосодержания свиней - 15000 голов.
По ранее используемой технологии жидкий свиной навоз перерабатывался ворганическое удобрение методом длительного выдерживания в течение 11 месяцевв 2-х навозохранилищах (вместимость каждого составляет 15000 м3)[13]. Полученноежидкое органическое удобрение вносилось на собственные земельные угодья,расположенные в радиусе 10 км от животноводческого комплекса, методомразбрызгивания. С целью снижения негативного воздействия на окружающуюсреду, снижения выбросов и сокращения санитарно-защитной зоны используемаятехнология была модернизирована с внедрение перегрузочной технологии ивнутрипочвенного внесения ЖОУ. В качестве машин для транспортировкиприменены трактора Deutz-Fahr AGROTRON 265 и Deutz-Fahr AGROTRON 165.7,для транспортировки ЖОУ - МЖТ-10, для внесения Joskin 7000 - МЕ синжекторной системой.
Для комплексной оценки вариантов технологий переработки свиного навоза приняты следующие критерии:
- приведенные затраты на переработку 1 тонны свиного навоза с учетом сохранности азота, определяемые по формуле:
Зк +Зэ Зкэб = ^ руб/т
кэкб
где ЗКД, ЗЭД- удельные капитальные и эксплуатационные затраты на 1 т произведенных и внесенных органических удобрений, руб/т.;
Кэкб - коэффициент сохранности азота технологий переработкисвиного навоза.
Эколого-экономический эффект при внедрении технологии переработки свиного навоза и использования органических удобрений, определяемый по формуле:
Ээф = Пур + Ээн + Э, руб где Пур - доход от реализации прибавки урожая при использовании органических удобрений, руб;
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
Ээн - доход от реализации или экономическая выгода от использования дополнительных энергетических ресурсов (в результате переработки био- или генераторного газа), руб; Э - экологический эффект от снижения негативного воздействия на окружающую среду, руб.
Технико - экономические и экологические показатели существующей и модернизированной технологии представлены в таблице 2.
Таблица 2
Оценка эффективности модернизированной технологии в ООО «Рассвет плюс ЮГ»
Технологии
Показатели Ед. измерения Существующая Модернизированная
Капитальные затраты тыс. руб 71300 73800
Амортизация, ТО и ТР тыс. руб/год 4938 5420
Затраты эл. энергии кВт/год 13015 13015
тыс. руб 65 65
Затраты на топливо т/год 120 124
тыс. руб 3588 3720
чел.-ч 18300 18300
Затраты труда тыс. руб. 2086 2086
Эксплуатационные затраты тыс. руб 10677 11292
Удельные
капитальныезатратыЗКд тыс. руб/т 0,30 0,31
Удельные эксплуатационные
затраты ЗЭд тыс. руб/т 1,98 2,05
Количество исходного азота т 122,4 122,4
Коэффициент сохранности азота, Кэкб 0,38 0,5
Удельные приведенные затраты с учетом Кэкб, ЗКэб тыс. руб/т 2,76 2,68
Эколого-экономический т 874,3 1157,1
эффект, Ээф тыс. руб 6557,1 8678,6
Потери азота в год т 75,9 61,2
Сокращение эмиссий т - 14,7
Из анализа данных таблицы 2 следует, что несмотря нато, что удельные капитальные и эксплуатационные затраты на переработку навоза модернизированной технологии незначительно выше существующей, удельныеприведенные затраты с учетом коэффициента сохранности азота ЗКэкб = 2,68 тыс.руб/т меньше существующейЗКэкб = 2,76 тыс. руб/т. Эколого-экономический эффектЭэфмодернизированной технологии увеличился на 2121,5 тыс. рублей за счетсокращения потерь азота на 14,7 тонны в год.
Основными приемами снижения негативного воздействия на окружающую среду при экономически обоснованных затратах также являются: разделение жидкого навоза на фракции, использование закрытых навозохранилищ, использование биоферментации для переработки твердой фракции навоза, внесение ЖОУ с использованием шланговых и инжекционных систем, заделка твердых органических удобрений в течение 4 часов.
ВЫВОДЫ
1. Анализ отрасли свиноводства показал, что для обеспечения конкурентоспособности отрасли необходима кардинальная модернизация производства. Именно принципы модернизации и инновации лежали в основе начатых в 2005 году преобразований в рамках государственных программ развития сельского хозяйства, в результате которых поголовье свиней увеличилось в 1,6 раз (с 13811 тысяч голов в 2005 году до 21506 тысяч голов в 2015 году). При этом число сельхозорганизаций с 2005 до 2015 года уменьшилось в 0,8 раз, что говорит об интенсификации отрасли и увеличения среднего поголовья на одном свиноводческом комплексе (с 1000 голов в 2006 году до 30000 голов в 2015 году).
2. Не смотря на уменьшении влажности исходного свиного навоза (с 97-98% в 1990-х годах до 93-94% в настоящее время) содержание общего азота и общего фосфора в свином навозе увеличилось в 2 и 1,5 раза соответственно. При этом более 50% свиноводческих комплексов не имеют достаточного количества земельных угодий для реализации в соответствии с требуемыми дозами внесения всего получаемого органического удобрения. Так для свиноводческого комплекса с законченным циклом с общим поголовьем 15000 голов при внесении органического удобрения необходимо не менее 500 га земельных угодий.
3. При строительстве новых комплексов и модернизации существующих необходимо применять современные ресурсосберегающие технологии, обеспечивающие выполнение экологических нормативов при обеспечении рентабельности производства. Затраты ресурсов при этом могут находиться в переделах:
- расход воды на поение при воспроизводстве - от 8 до 14 л гол/сут;
- расход воды на технологические нужды при опоросе - от 6 до 10 л гол/сут;
- потребление электроэнергии на отопление - от 1,5 кВт/гол*год при доращивании до 1046 кВт/гол*год при опоросе.
4. Приоритетным направлением стало применение современные ресурсосберегающих технологий переработки и использования навоза, обеспечивающих выполнение экологических нормативов при обеспечении рентабельности производства свинины. На примере свиноводческого комплекса с единовременным содержанием свиней 15000 голов произведен расчет технико - экономических и экологических показателей применяемой технологии, предложен расчет данных показателей с учетом модернизации технологии переработки свиного навоза. Удельные капитальные и эксплуатационные затраты на переработку навоза модернизированной технологии незначительно выше существующей, удельныеприведенные затраты с учетом коэффициента сохранности азота ЗКэкб = 2,68 тыс.руб/т меньше существующейЗКэкб = 2,76 тыс. руб/т. Эколого-экономический эффектЭэфмодернизированной технологии увеличился на 2121,5 тыс. рублей за счетсокращения потерь азота на 14,7 тонны в год.
ЛИТЕРАТУРА
1. Электронный ресурс: http://www.gks.ru/ Дата обращения 01.02.2017
2. Briukhanov, I. Subbotin, R. Uvarov, E. Vasilev. Method of designing of manure utilization technology // Agronomy Research. 2017. Vol. 15(3), с. 658-663.
3. E. Shalavina, A. Briukhanov, R. Uvarov, E. Vasilev. Method for selection of pig manure processing technologies // Agronomy Research. 2017. Vol. 15(3), с. 866-876
4. Чекмарев П.А., Родионов В.Я., Лукин С.В. Опыт использования органических удобренй в Белгородской области // Достижения науки и техники АПК. №2. 2011. С. 3-5.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
5. Рассолов С.Н., Багно О.А., Беспоместных К.В. Биологический способ утилизации свиного навоза // Вестник КрасГАУ. 2015. №11. С.220-225.
6. Колмацкий Г.В. Индустриализация и интенсификацияотрасли свиноводства на юге России Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук. Черкесск. 2014. 367с.
7. Отчет о научно - исследовательской работе ФГБОУ ВО «Донского государственного аграрного университета» - Разработка отраслевого информационно-технического справочника наилучших доступных технологий «Интенсивное разведение свиней»
8. Приказ Минсельхоза РФ от 30 ноября 2009 г. N 567 "Об утверждении отраслевой целевой программы "Развитие свиноводства в Российской Федерации на 2010-2012 годы"
9. Клименко А.И., Свинарев И.Ю.Информационно технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Интенсивное разведение свиней». Подходы к разработке // Наилучшие доступные технологии. Применение в различных отраслях промышленности. Сборник статей 6. М.: Издательство «Перо», 2017. С. 97-105.
10. Брошюра ГК «Пулковский» - Вместе мы возрождаем отечественное животноводство
11. Карпов В.Н. Концепция оценки топливно - энергетической эффективности производства в АПК // Известия Международной академии аграрного образования. 2014. №20. С. 35-40.
12. Стребков Д.С. Перспективные направления развития энергетической базы села и повышения энергоэффективности сельхозпроизводства // Достижения науки и техники АПК. 2009. №10. С. 4-9.
13. Брюханов А.Ю. Методы проектирования и критерии оценки технологий утилизации навоза, помета, обеспечивающие экологическую безопасность. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2017.
УДК 631.147: 502.55
ПЕРСПЕКТИВЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ПТИЦЕВОДСТВА В РОССИИ
Э.В. ВАСИЛЬЕВ, канд. техн. наук, ЕВ. ШАЛАВИНА, канд. техн. наук
Федеральное Государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
В статье рассмотрено состояние отрасли птицеводства, дан краткий обзор применяемых технологий при разведении сельскохозяйственной птицы. По результатам анализа отмечается тенденция к укрупнению сельхозпредприятий и увеличению поголовья на отдельных площадках. Это ведет к снижению затрат на производство продукции, но повышает экологические риски. Приоритетной экологической проблемой птицеводства Северо-Западного Федерального округа является утилизация помета на крупных сельхозпредприятиях в связи с большим объемом выхода помета на ограниченных территориях. Статистические данные показывают, что перерабатывается и используется только около 30% от общего количества образующегося помета. Поэтому в ближайшей
