Экологическое состояние животноводства и птицеводства в приграничных районах России и Юго-Восточной Финляндии

Intensifi cation of agricultural production increases the burden on the environment. Modern management and planning of agricultural activity requires a comprehensive assessment of the environmental status of the industry. (Research purpose) To develop recommendations for improving the environmental safety of agricultural production based on the implementation of the best available technologies, methods for monitoring and controlling technological processes for the disposal of organic animal waste. (Materials and methods) The authors studied agricultural enterprises, their specialization and production capacities, technologies for manure and litter utilization. The studies included an assessment of enterprises according to the criteria approved in the recommendations of Helsinki Commission for the Baltic Sea. The authors used standard methods for processing statistical, fi eld and personal data. (Results and discussion) The authors conducted a state analysis of the agro-industrial complex of Leningrad Region in terms of the organic waste formation from animal husbandry and poultry farming, and evaluated the potential for their use. They studied 142 large complexes, which produce more than 90 percent of livestock and poultry products. The average livestock density in Leningrad Region is 2.2 conventional heads per hectare of cultivated agricultural land. They showed that there are 22,200 households in southern Finland, 79 percent of which are plant growing enterprises that are engaged in small-scale production. They took into account the specifi c features of the studied territories in terms of nutrient load and proposed a system of environmental impact regulation. (Conclusions) The authors developed 4 main recommendation sections to reduce the risks of biogenic environmental pollution: the development of an industrial environmental control system based on technological regulations; mastering the system of regional monitoring and coordination of work with organic fertilizers; adoption and implementation of a program of livestock enterprises technological and technical modernization in terms of the organic waste disposal; creation of demonstration platforms for environmental specialists advanced training in the implementation of modern technological solutions.Интенсификация аграрного производства увеличивает нагрузку на окружающую среду. Современное управление и планирование сельскохозяйственной деятельности требует комплексной оценки экологического состояния отрасли. (Цель исследования) Разработать рекомендации для повышения экологической безопасности сельхозпроизводства на основе внедрения наилучших доступных технологий, методов мониторинга и управления технологическими процессами утилизации органических отходов животноводства. (Материалы и методы) Изучили сельскохозяйственные предприятия, их специализацию и производственные мощности, технологии утилизации навоза и помета. Включили в исследования оценку предприятий по критериям, утвержденным в рекомендациях Хельсинской комиссии по Балтийскому морю. Применили стандартные методы обработки статистических, натурных и анкетных данных. (Результаты и обсуждение) Провели анализ состояния агропромышленного комплекса Ленинградской области в части образования органических отходов животноводства и птицеводства, оценили потенциал их использования. Исследовали 142 крупных комплекса, на которых производится более 90 процентов продукции животноводства и птицеводства. Средняя плотность поголовья животных в Ленинградской области составляет 2,2 условной головы на один гектар обрабатываемых сельскохозяйственных земель. Показали, что в Южной Финляндии насчитывается 22200 хозяйств, из них 79 процентов – растениеводческие, которые занимаются мелкотоварным производством. Учли особенности исследуемых территорий по биогенной нагрузке и предложили систему регулирования воздействия на окружающую среду (Выводы) Разработали 4 основных раздела рекомендаций по снижению рисков биогенного загрязнения окружающей среды: освоение системы производственного экологического контроля на основе технологических регламентов; освоение системы регионального мониторинга и координации работы с органическими удобрениями; принятие и выполнение программы технологической и технической модернизации животноводческих предприятий в части утилизации органических отходов; создание демонстрационных площадок для повышения квалификации специалистов по экологическим вопросам внедрения современных технологических решений

Методы решения экологических проблем в животноводстве и птицеводстве

In the Northwestern Federal District, the main agricultural source of environmental pollution is the disposal of organic waste (manure and litter), which accounts for a risk of 85 percent. The problem of ensuring environmental safety requires appropriate solutions based on modern intelligent machine technologies, means of monitoring and controlling technological processes of organic waste disposal. (Research purpose) To provide rationale for combined methods of solving environmental problems in animal and poultry farming. (Materials and methods) The authors studied the environmental impact of machine technologies used in livestock and poultry farming. The studies were carried out by assessing environmental risks and the sustainability of agroecosystems, applying methods and techniques for assessing the best available technologies, and studying the main prospects of developing intelligent digital technologies. (Results and discussion) The authors have identified the main methods of solving the environmental problems associated with large farm enterprises, including the calculation, design and system operation of the best available technologies for agricultural production. They have proposed a technical tool in the form of a bioreactor for the disposal of organic waste, capable of reducing manure and litter processing period in 60 times and providing automated flow and process control with online registration of production and environmental indicators. They have described an intelligent system for monitoring and utilizing organic waste, including a conceptual framework for establishing modular centers for deep processing. (Conclusions) The authors have proved that the implementation of modern methods for ensuring effective and environmentally safe agricultural production requires the establishing of experimental plot sites for complex research and demonstration of a “machine technology – monitoring – management” system. It has been proposed that a site of the VIM agrobiotechnological cluster should be established at a pilot livestock complex enterprise in the Leningrad Region. The authors have identified promising areas of research to ensure the transition of agricultural production to a new technological structure that implements the principles of Smart Farming to provide for the disposal of at least 510 million tons of agricultural organic waste a year.В Северо-Западном федеральном округе основной источник загрязнения окружающей среды от сельхозпроизводства – утилизация органических отходов (навоз, помет), риск от которой достигает 85 процентов. Проблема обеспечения экологической безопасности требует разработки методов ее решения, основанных на современных интеллектуальных машинных технологиях, средствах мониторинга и управления технологическими процессами утилизации органических отходов. (Цель исследования) Обосновать комбинированные методы решения экологических проблем в животноводстве и птицеводстве. (Материалы и методы) Изучили воздействие на окружающую среду машинных технологий, применяемых в животноводстве и птицеводстве. Исследования проводили путем оценки экологических рисков и устойчивости агроэкосистем, применения методов и методик оценки наилучших доступных технологий, изучения основных направлений создания интеллектуальных цифровых технологий. (Результаты и обсуждение) Определили основные методы решения экологических проблем крупных сельскохозяйственных комплексов, включающие обоснование, проектирование и системную эксплуатацию наилучших доступных технологий аграрного производства. Предложили техническое средство в виде биореактора утилизации органических отходов, способное сократить время переработки навоза и помета в 60 раз, обеспечить автоматизированный контроль протекания и управления технологическим процессом с онлайн-регистрацией производственных и экологических показателей. Описали интеллектуальную систему мониторинга и утилизации органических отходов, включая концептуальную схему создания модульных центров по глубокой переработке. (Выводы) Обосновали, что реализация современных методов обеспечения эффективного и экологически безопасного функционирования сельскохозяйственного производства требует создания опытных площадок для проведения комплексных научных исследований и демонстрации работы системы: машинная технология – мониторинг – управление. Одну из площадок агробиотехнопарка ВИМ предложили создать на пилотном животноводческом комплексе Ленинградской области. Определили перспективные направления исследований для обеспечения перехода сельскохозяйственного производства на новый технологический уклад, реализующий принципы Smart Farming («Умное сельское хозяйство»), позволяющий обеспечить утилизацию не менее 510 миллионов тонн в год органических отходов сельхозпроизводства

Анализ и решения экологических проблем в животноводстве

The intensifi cation of agricultural production has led to the disruption of nutrient cycles in agroecosystems. In livestock farming, one of the key problems is the low degree of using secondary resources (organic fertilizers based on manure and manure). (Research purpose) To substantiate the basic principles of assessing the agroecosystem environmental sustainability and to develop engineering methods for ensuring environmental safety in livestock farming. (Materials and methods) To solve the problems of agroecological assessment, eff ective technology choice and intelligent system creation, the following indicators were used: 1. specifi c density of animals (mainly for macro-assessment); 2. nutrient balance (the diff erence in the amount of nitrogen available in the formed organic fertilizers with environmentally safe consumption); 3. nitrogen losses during the disposal of organic waste from livestock farming; 4.the eff ectiveness of implementing the best available techniques (BAT). (Results and discussion) Using the assessment of indicators 1 and 2 in the case of the Leningrad region, it was revealed that 3 districts are classifi ed as territories with an excessive risk to the environment, 1 district is classifi ed as a territory with a high risk, 5 districts – with an acceptable risk, and 8 districts – with a low risk to the environment. To solve problems in areas with excessive and high load, we conducted an assessment on indicators 3 and 4, which allowed us to explore technical solutions and select the BAT to reduce the environmental burden. The obtained results showed that among the main technical solutions in the fi eld of organic waste management of livestock farming are biofermentation and the introduction of liquid organic fertilizers. Biofermentation in special chambers can reduce emissions of polluting gases by more than 2 times, and speed up the processing process by more than 60 times. To work with liquid organic fertilizers, intelligent machines with low-emission working bodies have been developed to reduce nitrogen losses during application by up to 50 percent. To solve the problems of agricultural monitoring and engineering solution management, a digital system has been developed that allows to model scenarios of technological development and their impact on the agroecosystem environmental sustainability. (Conclusions) The results obtained allow us to systematically analyze the problems of agroecosystem environmental sustainability and propose specifi c technical and optimization solutions for livestock farming.Интенсификация сельскохозяйственного производства привела к нарушению циклов биогенных веществ в агроэкосистемах. В животноводстве одной из ключевых проблем стала низкая степень использования органических удобрений на основе навоза и помета. (Цель исследования) Обосновать основные принципы оценки экологической устойчивости агроэкосистем и разработать инженерные методы обеспечения экологической безопасности в животноводстве. (Материалы и методы) Для решения задач агроэкологической оценки, выбора эффективных технологий и создания интеллектуализированных систем использовали показатели: удельную плотность животных (преимущественно для макрооценки); баланс питательных веществ (разницу между количеством азота в органических удобрениях и экологически безопасным потреблением); потери азота при утилизации органических отходов животноводства; эффективность внедрения наилучших доступных технологий. (Результаты и обсуждение). Выявили, что по первым двум показателям три района Ленинградской области относятся к территориям с чрезмерным риском для окружающей среды, один район – с высоким риском, пять – с допустимым и восемь районов – с незначительным риском. Для решения проблем в районах с чрезмерной и высокой нагрузкой провели оценку по третьему и четвертому показателям. Исследовали технические решения и подобрали наилучшие доступные технологии для снижения нагрузки на окружающую среду. Показали преимущества основных технических решений в области утилизации органических отходов животноводства – биоферментации и внесения жидких органических удобрений. Определили, что биоферментационные установки позволяют сократить выбросы загрязняющих газов в 2 раза и более, ускорить процесс переработки в 60 раз. Для работы с жидкой органикой разработали интеллектуализированные машины с низкоэмиссионными рабочими органами, позволяющие снизить потери азота при внесении до 50 процентов. Разработали цифровую систему для моделирования сценариев технологического развития и их влияния на экологическую устойчивость агроэкосистем. (Выводы) Сформулировали принципы системного анализа экологической устойчивости агроэкосистем с предложением конкретных технических и оптимизационных решений для животноводства

Methods for Solving Environmental Problems in Livestock and Poultry Farming

In the Northwestern Federal District, the main agricultural source of environmental pollution is the disposal of organic waste (manure and litter), which accounts for a risk of 85 percent. The problem of ensuring environmental safety requires appropriate solutions based on modern intelligent machine technologies, means of monitoring and controlling technological processes of organic waste disposal. (Research purpose) To provide rationale for combined methods of solving environmental problems in animal and poultry farming. (Materials and methods) The authors studied the environmental impact of machine technologies used in livestock and poultry farming. The studies were carried out by assessing environmental risks and the sustainability of agroecosystems, applying methods and techniques for assessing the best available technologies, and studying the main prospects of developing intelligent digital technologies. (Results and discussion) The authors have identified the main methods of solving the environmental problems associated with large farm enterprises, including the calculation, design and system operation of the best available technologies for agricultural production. They have proposed a technical tool in the form of a bioreactor for the disposal of organic waste, capable of reducing manure and litter processing period in 60 times and providing automated flow and process control with online registration of production and environmental indicators. They have described an intelligent system for monitoring and utilizing organic waste, including a conceptual framework for establishing modular centers for deep processing. (Conclusions) The authors have proved that the implementation of modern methods for ensuring effective and environmentally safe agricultural production requires the establishing of experimental plot sites for complex research and demonstration of a “machine technology – monitoring – management” system. It has been proposed that a site of the VIM agrobiotechnological cluster should be established at a pilot livestock complex enterprise in the Leningrad Region. The authors have identified promising areas of research to ensure the transition of agricultural production to a new technological structure that implements the principles of Smart Farming to provide for the disposal of at least 510 million tons of agricultural organic waste a year

The Ecological Status of Livestock and Poultry in the Border Regions of Russia and South-East Finland

Intensifi cation of agricultural production increases the burden on the environment. Modern management and planning of agricultural activity requires a comprehensive assessment of the environmental status of the industry. (Research purpose) To develop recommendations for improving the environmental safety of agricultural production based on the implementation of the best available technologies, methods for monitoring and controlling technological processes for the disposal of organic animal waste. (Materials and methods) The authors studied agricultural enterprises, their specialization and production capacities, technologies for manure and litter utilization. The studies included an assessment of enterprises according to the criteria approved in the recommendations of Helsinki Commission for the Baltic Sea. The authors used standard methods for processing statistical, fi eld and personal data. (Results and discussion) The authors conducted a state analysis of the agro-industrial complex of Leningrad Region in terms of the organic waste formation from animal husbandry and poultry farming, and evaluated the potential for their use. They studied 142 large complexes, which produce more than 90 percent of livestock and poultry products. The average livestock density in Leningrad Region is 2.2 conventional heads per hectare of cultivated agricultural land. They showed that there are 22,200 households in southern Finland, 79 percent of which are plant growing enterprises that are engaged in small-scale production. They took into account the specifi c features of the studied territories in terms of nutrient load and proposed a system of environmental impact regulation. (Conclusions) The authors developed 4 main recommendation sections to reduce the risks of biogenic environmental pollution: the development of an industrial environmental control system based on technological regulations; mastering the system of regional monitoring and coordination of work with organic fertilizers; adoption and implementation of a program of livestock enterprises technological and technical modernization in terms of the organic waste disposal; creation of demonstration platforms for environmental specialists advanced training in the implementation of modern technological solutions

Preparation of long-term manure management plan for Kaliningrad region

Final repor