CC BY
30
УДК 631.1:631.17
СИСТЕМЫ УБОРКИ И ПОДГОТОВКИ НАВОЗА К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
П.И.Гриднев, доктор технических наук Т.Т. Гриднева, кандидат технических наук
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства E-mail: [email protected]
Аннотация. В последние годы во всем мире наблюдается рост производства органической продукции сельского хозяйства. Имеющиеся ресурсы России в этом направлении используются крайне неэффективно. При соответствующем изменении ряда законодательных актов и существующих технологий производства сельскохозяйственной продукции Россия в ближайшие годы может поставлять до 20-25% мирового производства органической продукции сельского хозяйства. На основе анализа отечественного и зарубежного опыта развития систем органического производства сельского хозяйства сформулированы основные требования к ним, в том числе требования к содержанию, кормлению, лечению животных и т.д. Установлено, что оптимальные условия для животных обеспечиваются при содержании их на глубокой подстилке, свободном доступе к кормам, воде и открытым площадкам. Для производства органической продукции животноводства необходимо наличие экологической продукции растениеводства. Утилизация навоза базируется на системе производства компостов. Для уборки навоза из животноводческих помещений рекомендуется использовать штанговые транспортеры и скреперы с гидравлическим приводом тяговых контуров. Новые технологии производства органической продукции животноводства будут способствовать возрождению сельских территорий, оздоровлению окружающей среды, созданию экологически безопасных систем производства продукции сельского хозяйства.
Ключевые слова: органическая продукция животноводства и растениеводства, навоз, подстилка, биотермический процесс, плодородие почв, механизированные процессы.
Качество продуктов питания и экологическое состояние зоны проживания оказывают существенное влияние на комфортность и продолжительность жизни населения. В сельскохозяйственном производстве, являющемся основном поставщиком сырья для продуктов питания, эти две проблемы очень тесно взаимосвязаны.
Невозможно получить высококачественное сырье для продуктов питания без строгого соблюдения требований по экологической безопасности производства, соответствующих требований по возделыванию культур в растениеводстве, по содержанию животных и рационам их кормления. Именно на их соблюдении основано производство органической продукции как растениеводства, так и животноводства.
Известно, что в 2010-2015 гг. среднегодовые темпы прироста розничной реализации органической продовольственной продукции
в мире составили 12,2%, тогда как продовольственной продукции в целом - 8,6 %.
В 2015 году оборот этих продуктов составил 88 млрд долл. США. Основные страны-лидеры по объемам производства органических продуктов питания: США - 26,7 млрд, Германия - 8,3 млрд, Франция - 4,8 млрд долл. в год, таблица 1 [1, 2].
Таблица 1. Стоимость потребленных органических _продуктов питания_
Страна Стоимость потребленных органических
продуктов, млрд долл. США
США 26,7
Германия 8,3
Франция 4,8
Китай 2,7
Канада 2,6
Италия 2,2
Швейцария 1,8
Швеция 1,1
Япония 1,1
К 2020 году, по мнению ряда экспертов, мировое потребление органических продуктов питания оценивается в 200-250 млрд долл. США. При этом Россия при соответствующем изменении в ряде законодательных актов может заполнить до 20-25 % мирового рынка органических продуктов питания. Производство органической продукции сельского хозяйства оказывает существенное влияние на экономику отрасли и социальную среду сельских поселений, обеспечивает защиту окружающей среды от загрязнения (таблица 2) [3, 4].
Таблица 2. Влияние производства органической
Как следует из представленных в таблице 2 данных, технологии органического производства продуктов питания могут стать основой экологизации сельскохозяйственного производства, возрождения сельских территорий, сохранения и преумножения богатства России в виде роста плодородия почв. По данным многих экспертов, продуктивность органического земледелия ниже тра-
диционного, однако разница эта колеблется в широких пределах. Так, немецкие исследователи оценивают эту разницу в 10-15%, а другие допускают до 60% (таблица 3) [2, 5].
Таблица 3. Урожайность культур органического _и традиционного земледелия_
Культура Органическое земледелие, ц/га Традиционное земледелие, ц/га Соотношение урожайности органического земледелия и традиционного, %
Пшеница 28,3-32,5 67,3-70,2 42,1-46,3
Рапс 21,3-25,4 37,4-41,2 57,0-61,5
Картофель 132,6-195,8 350,2386,7 50,6-52,1
Достоверность данных таблицы 3 проверить невозможно из-за отсутствия информации о природно-климатических особенностях зоны возделывания культур, применяемых технологиях в органическом и традиционном земледелии, количестве и качестве удобрений. Однозначно одно - для каждого региона и каждой культуры должны быть обоснованы специфические системы производства органической продукции. В результате теоретических и экспериментальных исследований отечественных и зарубежных ученых обоснованы необходимые требования к органической продукции сельскохозяйственного производства (таблицы 4,5,6) [3, 5, 6]. Превышение предельной концентрации поголовья на единицу площади приводит к нарушению экологической обстановки в регионе, исключению возможности производства органической продукции растениеводства, а значит, и животноводства.
Таблица 4. Требования к органической продукции _растениеводства_
Необходимые требования_
Отсутствие ГМО_
Отсутствие компонентов, подвергнутых излучению Не допускается дополнительное обогащение витаминами и минералами_
Запрещено использование пестицидов и синтетических удобрений_
Плодородие почв обеспечивается организацией разумного севооборота, использованием органических
удобрений_
Органические продукты транспортируются и хранятся отдельно от остальных
продукции на развитие сельских территорий
Экономика Увеличение ВВП за счет роста производства органической продукции
Увеличение конкурентоспособности сельхозпродукции
Увеличение доходов сельхозпроизводителей
Ввод в оборот неиспользованных земель
Увеличение налогооблагаемой базы
Создание новых рабочих мест
Приток инвестиций в сельскую местность
Социальная среда Повышение уровня и качества жизни
Улучшение качества питания
Приток специалистов и квалифицированных рабочих в сельские территории
Создание условий для выполнения Доктрины продовольственной безопасности
Экология Защита и увеличение плодородия почв
Защита водных ресурсов и воздуха от загрязнения
Увеличение биоразнообразия
Снижение энергоемкости производства
Сокращение выбросов парниковых газов
Уменьшение потребления воды
Таблица 5. Требования к технологиям производства органической продукции животноводства
Таблица 6. Максимальное количество животных на 1 га при органических технологиях
Следовательно, практически все известные на сегодняшний день промышленные комплексы по выращиванию свиней более 36,0 тыс. голов в год и производству молока на фермах с поголовьем более 2000 коров не могут обеспечить производство органической продукции животноводства. Данные таблиц 4-6 по требованиям к технологиям органического производства продукции сельского хозяйства исключают возможность применения технологий обеззараживания навоза от гельминтов, болезнетворных микроорганизмов и семян сорных растений с использованием химических препаратов. Таким образом, производство качественных органических удобрений должно базироваться на двух типах технологий, основой которых являются анаэробные или аэробные процессы.
Переработка навоза в анаэробных условиях в нашей стране находит крайне ограниченное применение из-за дороговизны и
сложности процесса. Расчеты показывают, что эффективная эксплуатация биоэнергетических установок возможна только при условии круглогодичного использования сброженного навоза в качестве удобрения; использовать их только для получения биогаза и выработки электроэнергии экономически нецелесообразно (таблица 7) [8-10].
Таблица 7. Расчет теплоэнергетических показателей биоэнергетической установки _в Белгородской области_
Наименование показателей Значение показателей
Суточная доза загрузки 100 т навоза влажностью 94% и 20 т силоса
Содержание беззольного вещества в суточной дозе загрузки, кг 9500
Суточный выход биогаза (при степени распада 2040%), м3 1900-3800
Теплотворная способность суточного выхода биогаза, кВтч 12151-24302
Суточный расход энергии на осуществление процесса, кВтч 5494-16744
Теоретически возможный объем выработки электроэнергии в сутки, кВтч 7108
Годовые эксплуатационные затраты, млн руб. до 54
Себестоимость производства электроэнергии, руб/кВтч 36,2
Для механических систем уборки навоза при привязном содержании КРС рекомендуется взамен транспортеров ТСН или шнеко-вых использовать штанговые транспортеры с гидравлическим приводом, которые по основным технико-экономическим показателям значительно превосходят отечественные и зарубежные аналоги. При беспривязном содержании животных уборку навоза из помещений следует производить скреперной установкой с гидравлическим приводом тягового контура и пошаговым перемещением скрепера по каналу [7].
При механических системах уборки навоза из животноводческих помещений весьма перспективна по нашему мнению технология производства компостных смесей в процессе уборки (рис. 1).
Необходимое требование_
Учет состояния животных и характерных им повадок Запрет на использование искусственных кормов;
кормов, содержащих гормоны роста_
Использование кормов органического происхождения_
Режим кормления выбирают сами животные_
Строгое соблюдение требований по концентрации
животных на единицу площади сельхозугодий_
Свободный доступ животных к открытым площадкам Телята получают материнское молоко не менее трех
месяцев_
Запрещается применение медицинских препаратов для профилактики заболеваний животных_
производства продукции животноводства
Вид животных Допустимая нагрузка, гол/га
Лошади 2,0
Телята на откорме 5,0
Быки до 2 лет 3,3
Быки старше 2 лет 2,0
Нетели 2,5
Молочные коровы 2,0
Свиноматки 6,5
Свиньи на откорме 14
Рис. 1. Принципиальная схема технологии производства компостных смесей в процессе уборки навоза из помещений: 1 - транспортер подачи исходного навоза; 2 - транспортер-смеситель шнековый; 3 - питатель-дозатор влагопоглощающих материалов; 4 - наклонный транспортер для выгрузки компостной смеси; 5 - транспортер доставки влагопоглащающих материалов; 6 - погрузчик грейферный; 7 - бульдозер-буртователь
Предложенная технология исключает ряд операций по транспортированию навоза, хранению его, выгрузке из хранилищ. Позволяет на выходе с фермы получать компостные смеси и далее организовывать их биотермическое созревание. При этом могут использоваться как традиционные технологии переработки компостных смесей в буртах, так и технологии интенсивной твердофазной ферментации. Учитывая требования к технологиям производства органической продукции животноводства, содержание животных должно предусматривать максимально свободное их перемещение на открытые площадки и в зону кормления. Таким образом, возникает необходимость в создании беспривязных систем содержания круп-
ного рогатого скота, а свиней - без станков, большими группами. В этом случае особую актуальность получают технологии содержания животных на глубокой подстилке.
В отличие от традиционных технологий содержания животных на глубокой подстилке перспективные следует нацеливать на создание максимального комфорта для животных. Должны быть принципиально изменены системы распределения подстилки в производственном помещении, обновления поверхностного загрязненного слоя, уборки смеси подстилки с экскрементами по мере накопления ее предельного количества. Дальнейшая подготовка к использованию глубокой подстилки предусматривает биотермическое созревание в традиционном или интенсивном режиме. При гидравлических системах уборки навоза из помещений в системах органического производства продукции сельского хозяйства представляется возможным использовать только твердую фракцию навоза после механического разделения его на фракции. Жидкая фракция навоза может использоваться в системах орошения при производстве традиционной продукции растениеводства.
Таким образом, на основании имеющихся разработок решается проблема создания экологически безопасных систем утилизации навоза, позволяющих на их основе увеличить производство органической продукции растениеводства. Имея качественную продукцию растениеводства при соответствующем изменении технологий воспроизводства, содержания и обслуживания животных,
представляется возможным организация производства органической продукции животноводства, обеспечивающая достижение требований Национального стандарта РФ ГОСТ Р56508-2015. Кроме того, создание технологий органического производства продукции сельского хозяйства позволит значительно повысить экономическую эффективность систем утилизации навоза и сократить ущерб от потерь гумуса в пахотных землях (таблицы 8, 9) [5-9].
Таблица 8. Экономическая оценка эффективности функционирования существующих систем
Таблица 9. Оценка ущерба от потерь гумуса в пахотных землях
Выводы.
1. Одним из необходимых условий реализации технологий производства органической продукции животноводства является наличие системы органического производства продукции растениеводства.
2. Технологии содержания животных при органическом производстве должны обеспечивать максимальную свободу доступа к воде, кормам и выхода на открытые площадки.
3. Для уборки навоза из животноводческих помещений при органическом производстве продукции животноводства рекомендуется использовать штанговые транспортеры или скреперные установки с гидравлическим приводом тяговых контуров. При этих системах уборки навоза дальнейшую подготовку его к использованию осуществлять путем производства компостных смесей, в т.ч. в процессе уборки из помещений.
4. Наиболее оптимальные условия содержания животных достигаются при использовании глубокой подстилки. Для широкого применения данной технологии целесообразно создать принципиально новую систему распределения подстилки по площади помещения, периодического обновления загрязненного поверхностного слоя, уборки смеси подстилки с экскрементами животных из помещения.
5. Создание в России органических систем производства продукции сельского хозяйства позволит преобразовать сельские территории, занять до 25% мирового рынка органической продукции, обеспечить экологическую безопасность сельскохозяйственного производства.
Литература:
1. Соколова Ж.Е. Развитие мирового рынка продукции органического сельского хозяйства: дис. д.э. н. М., 2013. URL: http://economylie.com/razvitie-mirovogo -rynka-producktsie-organicheskogo-selskogo-hozyastva
2. Традиционное и органическое сельское хозяйство: анализ сравнительной эффективности с позиции концепции устойчивого развития / Шульце Э. и др. // Вестник СПУ. 2015. Вып. 4. С. 4-33.
3. Полушкина Т.М. Устойчивое развитие сельских территорий через становление органического сельского хозяйства // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2016. №6. С. 22-33.
4. Органическое сельское хозяйство в системе устойчивого развития сельских территорий // Проблемы территорий и практика управления. 2016. №3. С. 133.
5. Гусев А.А. Эколого-экономическая эффективность органического земледелия // Экономика природопользования. 2013. №1. С. 5-10.
6. Донник И.М., Воронин Б.А. Производство продукции органического животноводства Российской Федерации // Аграрный вестник Урала. 2016. №5. С. 101.
7. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т., Спотару Ю.Ю. Ресурсосберегающие экологически безопасные системы утилизации навоза. Lap lambert, 2016. 97 c.
утилизации навоза
Наименование показателя Кол-во навоза, Стоимостная оценка, млрд руб.
млн т в год в год
Годовой объем неиспользованного навоза 150-200 22,0-26,0
Недобор урожая в пересчете на зерно 7,5-9,2 35,0-40,0
Выброс в атмосферу СО2 (парниковый газ) 18-19 14,5-15,0
Оплата за размещение неиспользованного 150-200 39,7-84,5
навоза
Всего ~ 111,2-165,5
Тип почв Запасы гу- Потери Ущерб от по-
муса в 20 см слое, т/га гумуса, т/га терь, тыс. руб/га
Подзолистые 53,0 10,6-15,9 116,6-174,9
и дерново-
подзолистые
Серые лесные 109,0 21,8-32,7 239,8-359,7
Черноземы 224,0 44,8-67,2 492,8-739,2
типичные
Темно- 99,0 19,8-29,7 217,8-326,7
каштановые
Сероземы 37,0 7,4-11,1 81,4-122,1
8. Кирюшин В. Проблемы экологизации земледелия в России // Достижения науки и техники АПК. 2012. №12. С. 3-9.
9. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Основные направления совершенствования технологий и технических средств для уборки навоза из помещений и подготовки его к использованию // Техника и оборудование для села. 2012. №3. С. 20-25.
10. Ковалев Н.Г. Гриднев П.И. О перспективах переработки навоза в анаэробных условиях // Вестник ВНИИМЖ. 2014. №3. С. 26-28.
Literatura:
1. Sokolova ZH.E. Razvitie mirovogo rynka produkcii or-ganicheskogo sel'skogo hozyajstva: dis. d.eh. n. M., 2013. URL: http://economylie.com/razvitie-mirovogo-rynka-producktsie-organicheskogo-selskogo-hozyastva
2. Tradicionnoe i organicheskoe sel'skoe hozyajstvo: ana-liz sravnitel'noj ehffektivnosti s pozicii koncepcii us-tojchivogo razvitiya / SHul'ce EH. i dr. // Vestnik SPU. 2015. Vyp. 4. S. 4-33.
3. Polushkina T.M. Ustojchivoe razvitie sel'skih territorij cherez stanovlenie organicheskogo sel'skogo hozyajstva // Nacional'nye interesy: prioritety i bezopasnost'. 2016. №6. S. 22-33.
4. Organicheskoe sel'skoe hozyajstvo v sisteme ustoj-chivogo razvitiya sel'skih territorij // Problemy territorij i praktika upravleniya. 2016. №3. S. 133.
5. Gusev A.A. EHkologo-ehkonomicheskaya ehffektiv-nost' organicheskogo zemledeliya // EHkonomika pri-rodopol'zovaniya. 2013. №1. S. 5-10.
6. Donnik I.M., Voronin B.A. Proizvodstvo produkcii organicheskogo zhivotnovodstva Rossijskoj Federacii // Ag-rarnyj vestnik Urala. 2016. №5. S. 101.
7. Gridnev P.I., Gridneva T.T., Spotaru YU.YU. Resurso-sberegayushchie ehkologicheski bezopasnye sistemy uti-lizacii navoza. Lap lambert, 2016. 97 c.
8. Kiryushin V. Problemy ehkologizacii zemledeliya v Rossii // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2012. №12. S. 3-9.
9. Gridnev P.I., Gridneva T.T. Osnovnye napravleniya so-vershenstvovaniya tekhnologij i tekhnicheskih sredstv dlya uborki navoza iz pomeshchenij i podgotovki ego k ispol'zovaniyu // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2012. №3. S. 20-25.
10. Kovalev N.G. Gridnev P.I. O perspektivah pererabot-ki navoza v anaehrobnyh usloviyah // Vestnik VNIIMZH. 2014. №3. S. 26-28.
MANURE CLEANING SYSTEMS AND PREPARATION FOR USE IN THE PRODUCTION OF ORGANIC LIVESTOCK PRODUCTION P.I. Gridnev, doctor of technical sciences, deputy director of the institute for scientific work T.T. Gridneva, candidate of technical sciences, leading research worker All-Russian research institute of livestock mechanization
Abstract. In recent years, around the world it has been seen an organic agricultural products increasing. The Russian existing resources in this direction are used very inefficiently. At a corresponding change if a number of legislative acts and existing agricultural production technologies, Russia may supply organic agricultural products up to 20-25% of the world production of ones in the coming years. On the domestic and foreign experience of agriculture organic production systems development analysis are formulated basic requirements to them, including requirements to the animals' keeping, feeding, treatment, etc. It is established that optimum conditions for animals are pr o-vided at their keeping on deep litter, free access to forages, water and open areas. For the organic livestock products manufacturing, it is necessary to have ecological crop products. Manure utilization is based on the compost production's system. For manure cleaning from livestock buildings, it is recommended to use a rod conveyors and scrapers with hydraulic drive of the pulling contours. Organic new technologies of organic products' manufacturing will contribute to the rural areas' revival, environment improvement, environmentally friendly agricultural production's systems creation.
Keywords: animal and plant organic products, manure, litter, biothermal process, soil fertility, mechanized processes.
