Анализ методов расчета содержания азота и фосфора в составе экскрементов дойных коров Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»

научных трудов Всероссийского научно- животноводства.Т16.Ч2. Подольск. 2006. С. исследовательского института механизации 245-255.

REFERENCES

1. Vtoryj V.F., Vtoryj S.V. Sistema tekhnologicheskogo monitoringa proizvodstva moloka na ferme KRS. [Technological monitoring system of milk production on a cattle farm Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2012; 2: 20-25.

2. Il'in R.M., Vtoryj S.V. Obosnovanie parametrov sistemy monitoringa mikroklimata v zhivotnovodcheskih pomeshcheniyah [Substantiation of parameters of climate monitoring system in livestock houses]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 92: 208-216.

3. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu ferm i kompleksov krupnogo rogatogo skota RD-APK 1.10.01.02-10 [Management Directive for Agro-Industrial Complex RD-APK 1.10.01.02-10. Recommended Practice for Engineering Designing of Cattle Farms and Complexes]. Moscow: Rosinformagrotekh, 2011: 108.

4. Vtoryj V.F., Vtoryj S.V., Lancova E.O. Graficheskaya informacionnaya model' sostoyaniya mikroklimata v korovnike [Graphical information model of the barn indoor climate]. Teoreticheskij i nauchno-prakticheskij zhurnal. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 89: 183-189.

УДК 631.147: 502.55 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10023

АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА И ФОСФОРА В СОСТАВЕ

ЭКСКРЕМЕНТОВ ДОЙНЫХ КОРОВ

А.Ю. Брюханов, д-р техн. наук; Э.В. Васильев, канд. техн. наук;

Е.В. Шалавина, канд. техн. наук; Н.П. Козлова, канд. техн. наук

Федеральное государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Проанализированы диапазоны коэффициентов содержания азота/фосфора в молоке и теле животного в странах региона Балтийского моря. Значения коэффициентов находятся в широком диапазоне: от 1 г N /кг живого веса в теле животного в Латвии до 25,6 г Мкг живого веса в теле животного в Эстонии. Значения по содержанию фосфора в молоке также варьируются между странами: от 0,96 г P/кг молока в Дании до 6,24 г P/кг молока в Латвии. Выход питательных элементов (азота и фосфора) с экскрементами дойных коров был рассчитан методом баланса и по модели, применяемой в Дании, для каждой страны с учетом национальных коэффициентов. Полученные средние значения сравнивали со значениями, утвержденными в соответствующих российских руководящих документах. Так среднее содержание общего азота в экскрементах дойных коров в странах региона Балтийского моря составляет 288 г/сут, а в России - 205 г/сут, что говорит о значительном расхождении. Среднее значение массы P2O5 - 107 г/сут, а в России - 110,3 г/сут, что отражает высокую степень сходимости результатов. Данные отклонения объясняются различием в

рационах кормления животных, породах животных, системах содержания и прочими условиями. Для более подробного объяснения полученных расхождений необходимо апробировать использованные методы на применяемых в России рационах кормления для дойных коров и получаемых надоях.

Ключевые слова: экологическая безопасность, азот, фосфор, метод расчета, экскременты, дойная корова.

Для цитирования: А.Ю. Брюханов, Е.В. Шалавина, Э.В. Васильев, Н.П. Козлова. Анализ методов расчета содержания азота и фосфора в составе экскрементов дойных коров // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 158-165.

ANALYSIS OF CALCULATION METHODS OF NITROGEN AND PHOSPHOROUS CONTENT IN DAIRY COW EXCREMENTS

A.Yu. Briukhanov, DSc (Engineering); E.V. Vasilev, Cand. Sc. (Engineering);

E.V. Shalavina, Cand. Sc. (Engineering); N.P. Kozlova, Cand. Sc. (Engineering)

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg

The ranges of nitrogen / phosphorus content factors in the milk and the cow body in the Baltic Sea countries were analysed. The values were found to be in a wide range: from 1 g N/ kg live weight in the animal body in Latvia to 25.6 g N / kg live weight in the animal body in Estonia. The values of milk phosphorus content also varied between the countries: from 0.96 g P / kg milk in Denmark to 6.24 g P / kg milk in Latvia. The yield of nutrients (nitrogen and phosphorus) with the dairy cow excrements was calculated using the balance method and the Danish model for each country, taking into account the national factors. The obtained average values were compared with the values specified in the relevant Russian guidance documents. The average content of total nitrogen in the excrement of dairy cows in the countries of the Baltic Sea region was found to be 288 g / day, while in Russia - 205 g / day, indicating a significant discrepancy. The average mass of P2O5 was found to be 107 g / day in the Baltic Sea countries, while in Russia - 110.3 g / day that reflects a high degree of convergence of the results. These deviations are explained by the difference in the diets of animal feeding, breeds, housing systems and other conditions. For a more detailed explanation of the discrepancies obtained, the testing of applied calculation methods on Russian dairy cow diets and the milk yields is required.

Keywords: environmental security, nitrogen, phosphorus, calculation method, excrements, dairy cow

Введение

В регионе стран Балтийского моря уже на протяжении нескольких десятков лет ведется большая работа по изучению негативного воздействия хозяйственной деятельности человека на состояние Балтийского моря. Одним из источников диффузного загрязнения водных объектов биогенными элементами является сельскохозяйственное производство. При

этом уровень биогенной нагрузки напрямую связан с биогенными элементами, содержащимися в навозе/помете и эффективностью технологий их

использования.

Навоз является неизбежным побочным продуктом животноводства. Это ценный источник (ресурс) питательных веществ и органического вещества для повторного использования в сельском хозяйстве. Однако

его применение в земледелии имеет определенные экологические ограничения. Меры по оптимизации принципов утилизации навоза, в том числе основы использования органических удобрений, являются чрезвычайно важными для эффективного снижения негативного воздействие навоза на окружающую среду [1].

При реализации условий Хельсинкской конвенции страны региона Балтийского моря договорились о проведении регулярных исследований и сопоставлении, получаемых результатов.

Применение различных методов для расчета количества и качества навоза не позволяет сопоставлять данные, полученные в различных странах и обосновывать совместные планомерные природоохранные мероприятия. Расхождение данных наблюдается от различия по содержанию питательных элементов (азот и фосфор) в экскрементах животных до рассчитываемых доз внесения готового органического удобрения [2].

Материал и методы

Проведен сравнительный анализ содержания питательных элементов (азота и фосфора) в экскрементах дойных коров по различным зарубежным методикам. Проанализированы методы, применяемые в Дании, Эстонии, Латвии, Польше, Финляндии, Швеции и Российской

Принципы расчета содержания азота и

Федерации [3]. С помощью одной из распространённых в Европе методик (Датская модель), апробирован расчет содержания азота и фосфора на примере единого рациона кормления дойных коров в каждой из стран. Апробация была произведена в программе Excel с учетом национальных коэффициентов для каждой из вышеуказанной стран.

Результаты и обсуждение

Наиболее распространенными являются 2 метода определения массы азота и фосфора в экскрементах дойных коров. Первый метод - расчет основан на балансе сухого вещества, азота и фосфора, рассчитанных на основе информации о содержании питательных веществ в кормах, продукции (мясо, молоко, телята), а также усвояемости корма животными. Второй метод - при расчете применяются общепринятые модели с установленными коэффициентами. Данный метод применяется в Дании [4]. В России в руководящих документах [5, 6] отражены процентные соотношения азота и фосфора в экскрементах животных для каждой группы животных (вне зависимости от системы кормления животных). Во всех остальных вышеуказанных странах в основном применяется первый метод. Принципы расчета содержания азота и фосфора в экскрементах дойных коров представлены в таблице 1.

Таблица 1

фосфора в экскрементах дойных коров

Страна Принципы расчета (кг/год/период)

Дания 1. Масса азота в экскрементах является суммой масс азота в кале и моче дойной коровы 2. Масса азота в кале = 0,04*Масса азота в корме + 1,8*(Масса сухого вещества в корме)2 /6,25 + 20*Масса сухого вещества в корме/6,25 3. Масса азота в моче = Масса азота в корме - (Масса азота в молоке + Масса азота в теле +Масса азота в теле теленка + Масса азота в кале) 1. Масса фосфора в экскрементах является суммой масс фосфора в кале и моче дойной коровы 2. Масса фосфора в кале = Масса фосфора в корме - (Масса фосфора в молоке + Масса фосфора в теле + Масса фосфора в теле теленка + Масса фосфора в моче) 3. Масса фосфора в моче = 3 мг на 1 кг веса животного*365

продолжение табл 1

Эстония Латвия Польша Масса азота/фосфора в экскрементах = Масса азота/фосфора в корме - (Масса азота/фосфора в молоке + Масса азота/фосфора в теле + Масса азота/фосфора в теле теленка)

Финляндия 1. Масса азота в кале = Масса непереваренного сырого белка корма/6,38 2. Масса фосфора в кале = Масса непереваренного фосфора корма 3. Масса азота/фосфора в моче = Масса азота/фосфора в корме - (Масса азота/фосфора в молоке + Масса азота/фосфора в теле + Масса азота/фосфора в теле теленка + Масса азота/фосфора в кале)

Швеция Масса азота/фосфора в экскрементах = Масса азота/фосфора в корме + Масса азота/фосфора в иных входных компонентах - (Масса азота/фосфора в молоке + Масса азота/фосфора в иных выходных компонентах)

Российская Федерация Содержание общего азота в сухом веществе экскрементов - 3,2% [5] Содержание Р2О5 в сухом веществе экскрементов - 1,8% [5] 123 грамма общего азота в кале 1 животного в сутки [6] 108 грамм Р2О5 в кале 1 животного в сутки [6] 82 грамма общего азота в моче 1 животного в сутки [6] 2,3 грамма Р2О5 в моче 1 животного в сутки [6]

Следует также учитывать, что в каждой азота/фосфора в молоке, теле животного и стране приняты собственные национальные теле теленка (табл. 2) [3]. коэффициенты по содержанию

Таблица 2

Национальные коэффициенты содержания азота/фосфора в молоке, теле животного и теле теленка

Дания

N г/кг Р г/кг

Молоко Масса молочного белка/6,38 0,96

Тело животного 25,6 6,1

Тело теленка 29,6 10,2

Эстония

N г/кг Р г/кг

Молоко Масса молочного белка/6,38 0,68 (натуральное молоко)

Тело животного 25,6 8,0

Тело теленка 29,6 8,0

Финляндия

N г/кг Р г/кг

Молоко Масса молочного белка/6,38 Масса надоенного молока (кг/сут)*0,13*6,9/1000

Тело животного Привес животного*25,0 Привес животного*7,1/1000

Тело теленка 30 7,1

Латвия

N г/кг Р г/кг

Молоко Масса молочного белка/6,25 6,24

Тело животного 1,0 0,13

Тело теленка 0,7 0,09

Польша

N% от полного поглощения Р% от полного поглощения

Молоко Масса молочного белка/6,25 12,0

Тело животного 9 18,1

Швеция

№/о Р%

Молоко Масса молочного белка/6,38 0,1

Входные/выходные 2,5 0,74

компоненты

Для использования при расчете массы азота/фосфора второго метода

(общепринятые модели с установленными коэффициентами), наиболее понятными являются Датские модели. Данные модели основаны на методе баланса с использованием коэффициентов,

учитывающих перевариваемость кормов животными.

При разработке данных моделей использованы коэффициенты, полученные на основе национальных показателей:

- на комплексах содержатся коровы двух пород: heavy breed и Jersey;

- привес коров породы heavy breed составляет 40 кг/год, Jersey - 25 кг/год;

- 0,6 телят весом в 40 кг на 1 корову в год для породы heavy breed и 0,6 телят весом в 25 кг на 1 корову в год для породы Jersey;

- надой 7450 кг на 1 корову за год (содержание протеина в молоке 251 кг/год) для породы heavy breed;

- надой 5230 кг на 1 корову за год (содержание протеина в молоке 213 кг/год) для породы Jersey.

Приведенные в таблице 1 методы расчета азота и фосфора в составе экскрементов дойных коров апробированы для каждой из вышеуказанных стран. Расчет ведется с учетом энергетического баланса.

Отрицательный энергетический баланс -корова в ранний период лактации продолжает наращивать удой даже после того, как усвоенная с кормом обменная энергии не покрывает ее затраты на молочную продукцию. В результате снижаются масса тела, упитанность, нарушается обмен веществ со всеми негативными последствиями. Нулевой баланс возникает тогда, когда поступление энергии с кормом обеспечивает только обменные процессы организма животного, а у лактирующих коров — и образование молока. Положительный баланс характерен для молодых, растущих животных, в

достаточном количестве обеспеченных энергией, поступающей с кормом.

При расчете использовались следующие исходные данные:

1. В качестве периода расчета принят 1 год - 365 дней;

2. Расчет ведется отдельно по каждому месяцу (в феврале 28 дней), полученные данные суммируются;

3. Применяется безвыгульная система содержания дойных коров;

4. Рассматривается комплекс крупного рогатого скота на 190 коров единовременного содержания;

5. Расчет осуществляется для следующих групп животных:

- дойные коровы, имеющие отрицательный энергетический баланс (NEB) - 30 голов;

- дойные коровы, имеющие нулевой энергетический баланс (0EB) - 60 голов;

- дойные коровы, имеющие положительный энергетический баланс (PEB) - 60 голов;

- сухостойные коровы - 40 голов.

6. Распределение поголовья коров в соответствии с энергетическим балансом одинаково для каждого месяца;

7. В качестве корма используются следующие компоненты:

- силос (30 кг/гол в сутки для (NEB), 32 кг/гол в сутки для (0EB), 29 кг/гол в сутки для (PEB), 25 кг/гол в сутки для сухостойных коров);

- ячмень (12 кг/гол в сутки для (NEB) и (0EB), 8 кг/гол в сутки для (PEB), 2 кг/гол в сутки для сухостойных коров);

- рапсовый жмых (2,5 кг/гол в сутки для (NEB), 3,2 кг/гол в сутки для (0EB), 1,5 кг/гол в сутки для (PEB), 0,5 кг/гол в сутки для сухостойных коров).

Результаты наших расчетов содержания азота и фосфора в экскрементах дойных коров представлены в таблице 3. Для России приведены данные из руководящего документа [6], для остальных стран данные 162

получены путем расчета в соответствии с представленными в таблице 1. применяемыми в стране методами,

Результаты расчета содержания азота и фосфора в экскрементах дойных коров

Таблица 3

Страна Масса азота (К) в экскрементах 1 Масса фосфора (Р205) в экскрементах 1

дойной коровы в сутки, граммы дойной коровы в сутки, граммы

Дания 287 102

Эстония 285 116

Финляндия 283 115

Латвия 283 101

Польша 305 110

Швеция 287 99

Россия 205 110,3

Результаты расчетов показывают, что среднее содержание общего азота в навозе КРС составляет 288 г/сут, а отличие между средней массой азота и значением его массы для России составит 28%. Среднее значение массы P2O5 - 107 г/сут, при значениях для России - 110,3 г/сут, что отражает высокую степень сходимости результатов.

Отклонения расчетных значений по содержанию общего азота может быть связано с отличиями в рационах кормления животных в России и других странах, породами животных и прочими причинами. Данное обстоятельство требует продолжения исследовательских работ по уточнению методик расчета, так как итоговые цифры по выполнению плановых обязательств стран ХЕЛКОМ требуют регулярного мониторинга и сопоставления.

Выводы

1. Проанализированы диапазоны

национальных коэффициентов содержания азота/фосфора в молоке, теле животного и теле теленка. Значения находятся в широком диапазоне: от 1 г/кг азота в теле животного в Латвии до 25,6 г/кг азота в теле животного в Эстонии. Значения по содержанию фосфора

между странами также имеют широкий диапазон: от 0,96 г/кг фосфора в молоке в Дании до 6,24 г/кг фосфора в молоке в Латвии.

2. Проведен сравнительный анализ выхода питательных элементов (азота и фосфора) с экскрементами дойных коров с использованием различных расчетных методов. Произведено сравнение результатов расчетов. Результаты расчетов показывают, что среднее содержание общего азота в навозе КРС составляет 288 г/сут, а отличие между средней массой азота и значением его массы для России составит 28%. Среднее значение массы P2O5 - 107 г/сут, при значениях для России - 110,3 г/сут, что отражает высокую степень сходимости результатов.

3. Отклонения в полученных значениях объясняются различными рационами кормления животных в России от других стран, породами животных и прочими условиями. Чтобы уточнить полученные данные, необходимо апробировать модели с использованием применяемого в России рациона кормления для дойных коров и получаемых надоев.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вторый В.Ф. Научные принципы производства говядины для условий северо-выбора адаптивных технологий запада РФ // Технологии и технические

средства механизированного производства продукции растениеводства и

животноводства. 2003. № 75. С. 54-66.

2. Шалавина Е.В., Брюханов А.Ю., Валге А.М. Математическая модель процесса транспортировки органических удобрений // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 88. С. 161-171.

3. Germán Giner Santonja, Konstantinos Georgitzikis, Bianca Maria Scalet, Paolo Montobbio, Serge Roudier, Luis Delgado Sancho; Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Intensive Rearing of Poultry or Pigs; EUR 28674 EN; doi:10.2760/020485 [Электронный ресурс]. URL:

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/I RPP/JRC 107189_IRPP_Bref_2017_publi shed.p df (Дата обращения: 14.02.2018).

4. Standard Values for Farm Manure. A revaluation of the Danish Standard Values

concerning the Nitrogen, Phosphorus and Potassium Content of Manure [Электронный ресурс]. URL: https://tila.tiimeri.fi/sites/luke-MANURES/ layouts/15/WopiFrame.aspx?sour cedoc=(09583F3C-2EAF-4FF5-BA60-582F22D76AFCl&file=DIAS%20report%20no 7.pdf&action=default (Дата обращения: 20.02.2018).

5. РД-АПК 1.10.15.02-17 «Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помёта» [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/495876346 (Дата обращения: 20.02.2018).

6. РД-АПК 3.10.15.01-17 «Методические рекомендации по проектированию систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения и утилизации навоза и помета». [Электронный ресурс]. URL:http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293744/4 293744156.htm (Дата обращения: 20.02.2018)

REFERENCES

1. Vtoryj V.F. Nauchnye principy vybora adaptivnyh tekhnologij proizvodstva govyadiny dlya uslovij severo-zapada RF [Scientific principles of selection of adaptive technologies for beef production for the conditions of the North-West of the Russian Federation]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2003; no. 75. pp. 54-66.

2. Shalavina E.V., Briukhanov A.YU., Valge A.M. Matematicheskaya model' processa transportirovki organicheskih udobrenij. [Mathematical model of organic fertilizer transportation]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 88: 161-171.

3. Germán Giner Santonja, Konstantinos Georgitzikis, Bianca Maria Scalet, Paolo Montobbio, Serge Roudier, Luis Delgado Sancho; Best Available Techniques (BAT). Reference Document for the Intensive Rearing of Poultry or Pigs; EUR 28674 EN; doi:10.2760/020485. Available at URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/I RPP/JRC 107189_IRPP_Bref_2017_published.p df (accessed 14.02.2018).

4. Standard Values for Farm Manure. A revaluation of the Danish Standard Values concerning the Nitrogen, Phosphorus and Potassium Content of Manure. Available at: URL: https://tila.tiimeri.fi/sites/luke-MANURES/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sour cedoc={09583F3C-2EAF-4FF5-BA60-582F22D76AFC)&file=DIAS%20report%20no 7.pdf&action=default (accessed 20.02.2018).

5. RD-APK 1.10.15.02-17. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu sistem udaleniya i podgotovki k ispol'zovaniyu navoza i pomyota. [Management Directive for Agro-Industrial

Complex1.10.15.02-17. Recommended Practice for Engineering Designing of Systems for Animal and Poultry Manure Removal and Pre-application Treatment]. 2017. 173 p. Available at: URL:

http://docs.cntd.ru/document/495876346 (accessed 20.02.2018).

6. RD-APK 3.10.15.01-17. Metodicheskie rekomendacii po proektirovaniyu sistem udaleniya, obrabotki, obezzarazhivaniya, hraneniya i utilizacii navoza i pometa. [Management Directive for Agro-Industrial Complex 3.10.15.01-17. Recommended Practice for Designing of Systems for Animal and Poultry Manure Removal, Treatment, Disinfection, Storage and Utilisation]. 2017. 160 p. Available at:

URL:http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293744/4 293744156.htm (accessed 20.02.2018).

УДК 611.363631.277.01 637.11 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10024

ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ГОВЯДИНЫ И СВИНИНЫ В УСЛОВИЯХ МЕЛКОТОВАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

И.Е. Плаксин; А.В. Трифанов, канд. техн. наук

Федеральное государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Самообеспеченность рынка мяса и мясопродуктов в России должна составлять не менее 85%. Наиболее активно развивающейся отраслью в производстве мяса и мясопродуктов является свиноводство, ежегодное наращивание объемов которой составляет от 4 до 6 %. Большая часть произведенной свиноводческой продукции приходится на сектор крупных свинокомплексов и ферм, доля мелкотоварного производства ежегодно сокращается и по прогнозам в 2020 году составит не более 3-5% от общего производства. Причиной резкого сокращения производства свинины на малых сельскохозяйственных предприятиях является распространение африканской чумы свиней, а, следовательно, ужесточение санитарно-гигиенического контроля, требования которого большая часть существующих на сегодняшний день мелкотоварных свиноводческих предприятий выполнить не может. Исходя из этого, разработана программа по переходу на альтернативный свиноводству вид сельскохозяйственной деятельности, способный обеспечить развитие сельских территорий. Одним из основных показателей экономической оценки деятельности предприятия является определение экономического эффекта от реализации произведенной продукции. Проведенные исследования предусматривали сравнения данного показателя мелкотоварных предприятий по откорму свиней и крупного рогатого скота, так как говядина является третьим видом мяса в структуре потребления на душу населения в России с показателем 14,3 кг/год. Исследования проводились исходя из дохода получаемого хозяйством с одного квадратного метра производственной площади и себестоимости продукции, которую можно получить также с одного квадратного метра производственной площади. Исследования показали, что с одного квадратного метра производственной площади мелкотоварного сельскохозяйственного предприятия по откорму свиней можно получить до 51862,5 руб. прибыли, тогда как аналогичный показатель предприятия по откорму крупного рогатого скота составляет 9715,6 руб. Согласно приведенным показателям сделан вывод о том, что для достижения одинакового