CC BY
45
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
РАЗДЕЛ II. ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
УДК 631.95
В.Н. АФАНАСЬЕВ, д-р техн. наук; ДА. МАКСИМОВ, канд. техн. наук; А.В. АФАНАСЬЕВ, канд. техн. наук
ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К ФОРМИРОВАНИЮ РЕГИОНАЛЬНОЙ КОНЦЕПЦИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА (НА ПРИМЕРЕ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ)
Дан анализ существующего состояния экологической безопасности сельскохозяйственного производства, намечены пути его улучшения на основе разработки региональных концепций экологически безопасного производства сельскохозяйственной продукции.
Рост населения планеты и его запросов на материальные блага ставит задачу увеличения производства продуктов питания. Увеличение объемов сельскохозяйственного производства возможно путем интенсификации, перевода отрасли на индустриальную основу. Данный подход усиливает негативное воздействие на окружающую среду и по своему воздействию приближает сельскохозяйственное производство к промышленности и транспорту.
Особенно активное использование индустриального подхода просматривается в отраслях животноводства и птицеводства, идущих по пути концентрации производства, строительства крупных ферм и комплексов, что позволяет снизить затраты на единицу продукции. Но данный подход приводит к территориальному отрыву в производстве продукции растениеводства и ведет к накоплению отходов в виде непереработанного навоза и помета [1].
В растениеводстве значительный эффект дает переход на высокоинтенсивные технологии с управлением производственным процессом, экономический эффект внедрения которых подтверждается практикой ряда хозяйств. Реализация таких технологий возможна на
112
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
_________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81._______
основе использования мощной, энергонасыщенной техники и требует больших затрат энергетических ресурсов. Воздействие ходовых систем тракторов и сельскохозяйственных машин увеличивает опасность уплотнения и разрушения структуры почв, способствует образованию чрезмерного количества эрозионно-опасных частиц, возрастают в целом риски при эксплуатации сложных технических систем.
Таким образом, воздействие интенсивных технологий приводит к нарушению равновесия экосистем:
• нарушается круговорот веществ и энергии, идет их накопление на отдельных участках с дестабилизацией экосистемы;
• сокращается биоразнообразие в средах, которые эксплуатируются человеком;
• идет истощение невозобновляемых природных ресурсов.
В европейских странах этой проблеме уделяется самое пристальное внимание. Разработан и действует ряд директив. Так, действует директива ЕС 96/61 по комплексному предотвращению и контролю загрязнений (IPPC Integrated Pollution Prevention And Control). которая является основой для введения ИФЕ - наилучших имеющихся технологий; директива по нитратам (Direktive EC 91/676) и директива ЕС 2078/92 (Органическая), определяющая правила производства органической продукции др. Используется экономический механизм налогообложения и компенсационных выплат, стимулирующих природоохранные мероприятия. 45% бюджета ЕС идет на поддержку сельского хозяйства и развития сельских территорий [2, 3].
В принятой Экологической доктрине Российской Федерации [4] в качестве основных направлений, обеспечивающих сохранение природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды отмечены развитие наукоемких природосберегающих высокотехнологичных производств, внедрение систем обустройства сельскохозяйственных земель и ведения сельского хозяйства, адаптированных к природным ландшафтам, развитие экологически чистых сельскохозяйственных технологий [3].
Законодательные инициативы, активно проводимые в последнее время, направлены на ужесточение природоохранных требований. Для сельхозпредприятий в настоящий момент полное выполнение требований законодательства может оказаться равносильным сворачиванию производственной деятельности.
113
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Чтобы определить пути решения данной проблемы, нужна выработка научно обоснованных принципов для формирования экологической концепции, ориентированной на достижение максимальной экологической безопасности всех видов хозяйственной деятельности.
Задача обеспечения рационального природопользования, основанного на техническом прогрессе, позволяющего удовлетворить жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством природной среды является наиважнейшей. Она обеспечивается методами инженерной экологии, которые позволяют вести изучение и разработку безопасных для природы технологических процессов и технических средств, контроль и регламентацию выбросов, сбросов, поступление отходов в окружающую среду и является основой всей работы института.
Опираясь на нормы, выраженные на языке предельно допустимых концентраций (ПДК) и воздействий (ПДВ), инженерная экология определяет эффективные способы и средства охраны окружающей природной среды [5].
Реализация технологий в сельскохозяйственном производстве осуществляется через технические средства, объекты, сооружения. Любое техническое сооружение, находящееся на конкретной территории, взаимодействует с природой настолько тесно, что для изучения этого взаимодействия, совокупный комплекс природной среды и ее техническое насыщение необходимо рассматривать совместно, как единую систему, которую определяют как природно-техническую геосистему [5].
Природно-техническая геосистема — это совокупность природных и искусственных объектов, формирующаяся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природными объектами (геологические тела, почва, растительный покров, рельеф, водные источники и атмосфера, фауна и социумы). Следовательно, природно-техническая геосистема — это образование, которое непременно возникает в любом регионе в связи с происходящей в нем хозяйственной деятельностью и приходит на смену природным геосистемам, существовавшим там до появления производственной деятельности и человека [5].
114
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
_________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81.________
Это указывает на то, что решение проблемы обеспечения экологической безопасности сельскохозяйственного производства должно решаться на уровне регионов и областей в силу их природноклиматических, производственных и др. различий. Так, условия Северо-Западного региона, за исключением районов Европейского Севера, благоприятны для интенсивного ведения сельскохозяйственного производства и, прежде всего, для производства зерновых, картофеля, овощей, льна, молока и мяса различных видов, несмотря на то, что ряд неблагоприятных факторов, существенно сдерживают его развитие.
Для Ленинградской области характерным является то обстоятельство, что сельское хозяйство здесь исторически развивалось в направлении необходимости обеспечения г. Санкт-Петербурга в первую очередь такими продуктами, как овощи, ранний картофель, свежее молоко, парное мясо, диетическое яйцо. В настоящее время фактическая потребность населения г. Санкт-Петербурга и Ленинградской области обеспечивается за счет собственного производства: по молоку и молокопродуктам на 32%, мясу и мясопродуктам на 29%, яйцу на 115%, картофелю и овощам на 125 и 55% соответственно.
Экологической особенностью Северо-Западного региона и Ленинградской области является то, что ее территория расположена в пределах бассейна Балтийского моря. В связи с этим в пределах Ленинградской области в полном объеме должны выполняться требования Хельсинской Конвенции по защите Балтийского моря.
Решением Хельсинской Комиссии [6] в ноябре 2007 г. рекомендовано странам Балтийского региона, подписавшим Хельсинскую Конвенцию, в том числе и Российской Федерации, утвердить Национальные программы по защите Балтийского моря с включением раздела по экологически безопасному сельскохозяйственному производству.
Планом Действий ХЕЛКОМ эвтрофикация признается основной проблемой Балтийского моря, а сельское хозяйство отнесено к одному из ведущих источников поступления азота и фосфора, которые ее вызывают, в водную систему бассейна Балтийского моря. Предусматривается система действий и мероприятий на национальном уровне по экологизации сельскохозяйственного производства и снижению нагрузки от сельского хозяйства на водные экосистемы [6].
115
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
План действий предписывает для России сокращение не позднее 2016 г. как от наземных, так и воздушных источников по фосфору на 2500 т, по азоту - на 6970 т. После этого возможно введение системы оплаты количества поступающих питательных веществ, превышающих установленные квоты. Контролю подлежат как сосредоточенные, так и диффузные источники.
Реализация национального проекта по развитию АПК, переросшего в соответствующую государственную программу по развитию сельского хозяйства, дало толчок к наращиванию потенциала животноводства. В этих условиях необходимо применение экологически безопасных методов утилизации навоза и помета.
Фактически, в результате исследований, проведенных институтом ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии в Ленинградской области, установлено, что вследствие повышенной влажности навоза его объем увеличивается на 30-50%. Большинство навозохранилищ не отвечают экологическим требованиям, объемы навоза за стойловый период превышает объемы навозохранилищ в 1,5-2 раза. В целом потери органического вещества и биогенных элементов группы NPK в процессе движения от животного до корневой системы растения, по данным различных источников достигают: по азоту - 70%, фосфору и калию - 40-50 %.
Учитывая достаточно напряженную ситуацию в сфере обращения с отходами в агропромышленном комплексе области, нами был проведен анализ на основе расчетов выхода навоза и помета в разрезе районов. Анализ показал, что при надлежащей организации и использовании соответствующих технологий образующиеся объемы навоза и помета могут быть полностью использованы на полях области. Однако по отдельным хозяйствам (прежде всего птицефабрики и свинокомплексы) количество сельхозугодий не достаточно для его утилизации (табл. 1).
116
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81.
Таблица 1
Выход навоза и помета и их использование по районам Ленинградской области
Район Всего навоза, тыс. т/год Площадь с.-х. угодий, га Площадь используемых с.-х. угодий, га Площадь, потребная для утилизации навоза, га
Бокситогорский 9,2 28881 843 184
Волосовский 327,2 60304 30684 6544
Волховский 172,7 36360 12221 3454
Всеволожский 243,3 23611 9996 4866
Выборгский 428,5 40586 11292 8570
Г атчинский 493,6 46183 22875 9872
Кингисеппский 150,2 27318 12802 3004
Киришский 79,9 15789 6952 1598
Кировский 374,5 11992 4769 7490
Лодейнопольский 39,7 16983 4947 794
Ломоносовский 384,9 28139 13481 7698
Лужский 299,5 57687 20560 5990
Подпорожский 10,4 8396 1304 208
Приозерский 218,3 27765 20909 4366
Сланцевский 20106 6782 1398
Тихвинский 20500 6647 1724
Тосненский 29141 15028 4186
Всего по области: 3597,7 499741 202464 71954
Баланс питательных веществ по группе NPK, вносимых с навозом и пометом, и их выносом с планируемым урожаем показывает, что при реализации программы развития области до 2012 г. все элементы будут востребованы и смогут заместить большую часть минеральных удобрений (табл. 2).
117
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Таблица 2
Баланс питательных веществ группы NPK в сельском хозяйстве Ленинградской области (в тыс. т)
Питательные вещества 2006 2010 2012
Азот (N)A - наличие - потребность 14364.0 16208.0 16212,0 17207,0 19068.0 22224.0
Фосфор (P2O5) - наличие - потребность 6156.0 7010.0 6948 7436,0 8172.0 8075.0
Калий (K2O) - наличие - потребность 10260,0 17278,0 11580.0 18405.0 13620 19906,0
Для повышения экологической безопасности сельскохозяйственных предприятий, на наш взгляд, требуется проведение следующих первоочередных мероприятий:
- организация учета выхода навоза и помета и их рационального использования;
- разработка и доведение до хозяйств нормативов выхода навоза и помета с учетом массы животных и их продуктивности;
- разработка районных и межрайонных планов производства и использования органических удобрений;
- совершенствование технологий и технических средств удаления, хранения, подготовки к использованию навоза и помета;
- разработка рекомендаций по охране окружающей среды и «Альбома проектных решений по удалению, хранению, подготовке к использованию навоза и помета».
Настораживает наметившаяся тенденция по переводу животных на беспривязное содержание без применения подстилки. В условиях значительной потери гумуса фильтрационная способность почвы резко увеличивается и способствует повышению поступления азота и фосфора в грунтовые воды при внесении такого навоза в почву.
В животноводстве в кратчайшие сроки необходимо предпринять все меры для устранения поступления воды при удалении навоза, сокращения объемов загрязненной жидкости с доильных площадок.
В то же время имеется тенденция по снижению почвенного плодородия в зоне. Возможности развития растениеводства и живот-118
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
_________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81._______
новодства оказываются взаимообусловленными, и только при их одновременной реализации сельскохозяйственное производство может стать достаточно эффективным и экологичным.
В этой связи, на наш взгляд, в условиях резкого снижения гумуса предпочтительнее вносить в почву подстилочный навоз.
Все это подтверждает, что решение проблемы требует использования подходов инженерной экологии и выполнения задач, направленных на:
• методическое обеспечение работ по мониторингу, прогнозированию и оценке возможных негативных последствий действующих, модернизируемых и вновь разрабатываемых машинных технологий в сельском хозяйстве на здоровье человека и состояние окружающей среды;
• выявление и корректировку технологических процессов, наносящих ущерб человеку и природе;
• оптимизацию технологических, инженерных и проектноконструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде и здоровью человека.
Базовым действием по осуществлению научно-обоснованного перехода к экологически безопасному сельскохозяйственному производству в масштабах региона должна стать разработка соответствующей региональной концепции.
Цель региональной концепции состоит в обосновании целостной агроэкологической политики области, обеспечивающей экологическую безопасность, конкурентоспособность и устойчивость сельскохозяйственного производства за счет использования адаптированных к условиям производства машинных технологий, обеспечивающих снижение до нормативного уровня эмиссии в окружающую среду загрязняющих веществ.
В ней должны рассматриваться как вопросы технологического обеспечения минимизации негативного воздействия на окружающую среду, так и вопросы информирования, мотивации и поддержки агропроизводителей для перехода на экологически безопасные способы производства.
119
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Формирование концепции должно базироваться на следующих основных системных принципах.
1. Экономической целесообразности, позволяющей совместить экологическую безопасность производства с конкурентоспособностью производимой продукции.
2. Безотходности, позволяющий исключить избыточное накопление вещества и энергии в экосистеме, обеспечивая ее устойчивость, за счет использования отходов одной производственной операции или технологии в качестве ресурса последующей.
3. Оценки и нормирования, на основе методики оценки машинных технологий с точки зрения их негативного воздействия на окружающую среду и технических нормативов наилучших существующих технологий.
4. Региональной адаптивности, позволяющей осуществлять подбор технологий к конкретным условиям без нарушения устойчивости экосистемы.
5. Системности, обеспечивающей увязку всех вопросов на уровнях: научном (включая исследовательский, методический, организационный), административно-управленческом и законодательноправовом.
Учитывая, что в настоящий момент основными источниками загрязнения природной среды являются используемые ненадлежащим образом навоз и помет, разрабатывается реестр технологий по утилизации навоза и помета, представляющий различные технические решения по наиболее полному использованию питательных элементов в качестве органических.
На основе сформированной информационной базы создан программный комплекс, позволяющий, наряду с технико-экономическим обоснованием, проводить экологическую оценку работы с навозом. Разрабатывается методика экологической оценки сельскохозяйственных технологий и технических средств с учетом выполняемых технологических операций и технологии в целом. И на этой основе создается агроэкологическая экспертная система оценки экологического состояния сельхозпредприятий с базой данных по технологическим операциям.
Для обеспечения адаптации сформированных базовых технологий имеются соответствующие технологические АРМы.
120
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
_________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81.______
Реализуя принцип системности на примере Лужского района, институт совместно с АО АСПИРСТ проводит экологическое обследование сельхозпредприятий района с разработкой для них планов перехода на экологически безопасные технологии. Работы проводятся с участием представителей Комитета государственного контроля природопользования и экологической безопасности и Комитета по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Ленинградской области.
Выполнен ряд разработок совместно с институтами центра, направленных на снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Вопросы экологической безопасности сельскохозяйственного производства рассматриваются в той или иной степени во всех институтах центра: создаются новые устойчивые сорта, разрабатываются новые системы защиты растений, снижающие применение химических средств, предлагаются элементы точного земледелия и интенсивного животноводства. Однако агропроизводителю необходимо предлагать комплексную технологию, включающую в себя все элементы.
Вместе с тем, для решения поставленных задач необходимо создание в рамках Северо-западного регионального научнометодического Центра постоянно действующей рабочей группы по научному обеспечению подготовки региональных концепций экологически безопасного производства сельскохозяйственной продукции, отработки нормативов и формирования базы данных экологически безопасных технологий.
ВЫВОДЫ
Интенсификация сельскохозяйственного производства требует более серьезного отношения к вопросам экологической безопасности сельских территорий.
Проблема обеспечения экологической безопасности сельскохозяйственного производства должна решаться на основе методов инженерной экологии, которые позволяют вести изучение и разработку безопасных для природы технологических процессов и технических средств, контроль и регламентацию выбросов, сбросов, поступление отходов в окружающую среду и являются основой всей работы института.
121
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
Местоположение Ленинградской области в бассейне Балтийского моря обязывает к тому, что особое внимание должно быть обращено на выполнение в полном объеме требований Хельсинской Конвенции по его защите.
Обоснование целостной агроэкологической политики области, обеспечивающей экологическую безопасность, конкурентоспособность и устойчивость сельскохозяйственного производства за счет использования адаптированных к условиям производства машинных технологий, обеспечивающих снижение до нормативного уровня эмиссии в окружающую среду загрязняющих веществ должно быть в полной мере отражено в региональных экологических концепциях.
Для научного обеспечения подготовки региональных концепций экологической безопасного производства сельхозпродукции, отработки нормативов и формирования базы данных экологически безопасных технологий необходимо создание постоянно действующей рабочей группы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рекомендации. Обеспечение конкурентоспособности производства молока в условиях роста экологических требований. / Суровцев В.Н. и др. - СПб: ГНУ СЗНИЭСХ, 2009.
2. Директива №06/61 ЕЭС по комплексному предотвращению загрязнений и экологическому контролю.
3. Директива №91/676 ЕЭС об охране вод от загрязнения из сельскохозяйственных источников. Сельское хозяйство.
4. Экологическая доктрина Российской Федерации. - М., Распоряжение Правительства №1225-р от 31августа 2002 года.
5. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шипов В.Н. Инженерная экология. Общий курс. Т. 1, 2. / И.И. Мазур, О.И. Молдаванов, В.Н. Шипов. - М.: - Высшая школа, 1996.
6. План действий ХЕЛКОМ по Балтийскому морю. - СПб.: Диалог, 2008.
Получено 24.09.2009.
122
