agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2024.25.3.507-517agronauka-1678Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: МЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: MECHANIZATION, ELECTRIFICATION, AUTOMATIONПрогнозное распределение технологий переработки навоза КРС в Российской ФедерацииForecast distribution of cattle manure processing technologies in the Russian Federationhttps://orcid.org/0000-0003-4963-3821БрюхановА. Ю.BriukhanovA. Yu.

Александр Юрьевич Брюханов, член- корреспондент РАН, доктор техн. наук, директор

Фильтровское ш. 3, пос. Тярлево, Санкт-Петербург,  196634

Aleksandr Yu. Briukhanov, corresponding member of  RAS, DSc in Engineering, Director

3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634

sznii@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7345-1510ШалавинаЕ. В.ShalavinaE. V.

Екатерина Викторовна Шалавина, кандидат техн.  наук, старший научный сотрудник Отдела анализа и прогнозирования экологической устойчивости  агроэкосистем

Фильтровское ш. 3, пос. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634

Ekaterina V. Shalavina, PhD in Engineering, senior  researcher, Department of Analysis and Forecasting of  Environmental Sustainability of Agroecosystems

3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634

shalavinaev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5910-5793ВасильевЭ. В.VasilevE. V.

Эдуард Вадимович Васильев, кандидат техн. наук,  ведущий научный сотрудник Отдела анализа и  прогнозирования экологической устойчивости  агроэкосистем

Фильтровское ш. 3, пос. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634

Eduard V. Vasilev, PhD in Engineering, leading researcher, Department of Analysis and Forecasting of Environmental Sustainability of Agroecosystems

3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634

sznii@ya.ruИнститут агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства − филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»РоссияInstitute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production – branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation202426062024253507517Copyright © Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В., 20242024Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В.Briukhanov A.Y., Shalavina E.V., Vasilev E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1678

Для расчета эмиссии метана и закиси азота в животноводстве необходимо знать характеристики получаемого навоза и систем его переработки для каждого типа хозяйств и региона в целом. Цель исследования – определить процентное соотношение технологий переработки навоза крупного рогатого скота (КРС) в различных природноклиматических условиях Российской Федерации с учетом типа образующегося на предприятии навоза для уточнения коэффициента выбросов парниковых газов. При обследовании комплексов КРС было установлено количество получаемого навоза с разбивкой по влажности и объемам размещения в хранилищах; рассчитана масса перерабатываемого навоза в соответствии с применяемыми технологиями переработки; собрана информация по типам систем сбора и хранения навоза, выявлено их соотношение по федеральным округам (более подробно – по субъектам с большим поголовьем молочного скота). Полученные соотношения позволили скорректировать коэффициент, который необходим для расчета эмиссии метана и закиси азота. Он отражает долю выделенного азота, который обрабатывается/перерабатывается в рамках определенной технологии. На основе уточненного значения коэффициента и по методике Межправительственной группы экспертов по изменению климата были рассчитаны эмиссии для коров и КРС (без коров) для Северо-Западного федерального округа (СЗФО), в котором наблюдалось наибольшее отличие между показателями из Национального кадастра и полученными в исследовании данными. В СЗФО прямой выброс закиси азота и метана в пересчете на CO2 эквивалент по данным кадастра (2021 г.) составил 180,7 тысяч тонн в год; при расчете на основании базового распределения технологий (2021 г.) – 388,7 тысяч тонн в год; при расчете на основании прогнозного распределения технологий (2025 г.) – 375,8 тысяч тонн в год. Результаты исследования показали, что существующая тенденция по модернизации технологий переработки навоза в сторону наиболее экологичных и соответствующих принципам наилучших доступных технологий ведет к снижению эмиссии парниковых газов.

To calculate methane and nitrous oxide emissions in livestock farming requires the characteristics of produced manure and its treatment systems per a single farm and the whole region. The study aim is to specify the percentage of cattle manure processing technologies in different natural and climatic conditions of the Russian Federation and to revise the emission factor of greenhouse gases. The survey of cattle complexes established the type and amount of manure produced with a breakdown by moisture content and storage volumes. The study calculated the mass of manure processed according to the applied processing technologies. The study acquired the data on the types of manure collection and storage systems and revealed their ratio by federal districts, in more detail – in the federal subjects with bigger stock of dairy cattle. The obtained ratios allowed adjusting the coefficient required to calculate methane and nitrous oxide emissions. The coefficient reflected the share of emitted nitrogen treated or processed by a certain technology. The study calculated the emissions for cows and cattle (without cows) with the use of the adjusted coefficient and the methods of the Intergovernmental Panel on Climate Change for the Northwestern Federal District, which featured the greatest difference between the indicators from the National Inventory and the data obtained in the study. Direct nitrous oxide and methane emission in this District in terms of CO2-eq. according to the Inventory data (2021) was 180.7 thousand t/year; when calculated by the basic distribution of technologies (2021) – 388.7 thousand t/ year; when calculated by the forecast distribution of technologies (2025) – 375.8 thousand t/year. The study results demonstrated that the current tendency to upgrading the manure processing technologies towards the most environmentally friendly and compliant with the principles of best available techniques resulted in reduction in greenhouse gas emissions.

эмиссии метанаэмиссии закиси азотапобочные продукты животноводстватехнологии переработкиэкологияmethane emissionnitrogen oxide emissionanimal by-productsprocessing technologyecologyработа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (тема № FGUN-2022-0010).the research was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the state assignment of the Federal Scientific Agroengineering Center VIM (theme No. FGUN-2022-0010).ReferencesШалавина Е. В., Васильев Э. В., Папушин Э. А. Анализ технологий переработки отходов животноводства в различных природно-климатических условиях России. АгроЭкоИнженерия. 2023;(3(116)):110–124. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-3116-110-123 EDN: WWQDQJShalavina E. V., Vasilev E. V., Papushin E. A. Analysis of technologies for processing animal waste in different natural and climatic conditions of Russia. AgroEkoInzheneriya = Agricultural Engineering (Moscow). 2023;(3(116)):110–124. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-3116-110-123Кузнецов Е. В., Хаджиди А. Е., Кузнецова М. Е., Звонков Н. К. Переработка отходов животноводческих предприятий. Научные труды КубГТУ. 2019;(3):864–873. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38099058 EDN: VHVNMFKuznetsov E. V., Khadzhidi A. E., Kuznetsova M. E., Zvonkov N. K. Processing of waste of animal enterprises. Nauchnye trudy KubGTU = Scientific Works of the Kuban State Technological University. 2019;(3):864–873. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38099058Гордеев В. В., Миронова Т. Ю., Хазанов В. Е., Гордеева Т. И., Миронов В. Н. Структурная схема управления технологическим процессом навозоудаления. АгроЭкоИнженерия. 2021;2(107):115–125. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46302063 EDN: GEUAAXGordeev V. V., Mironova T. Yu., Khazanov V. E., Gordeeva T. I., Mironov V. N. Block diagram of manure removal control. AgroEkoInzheneriya = Agricultural Engineering (Moscow). 2021;2(107):115–125. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46302063Тюрин В. Г., Лопата Ф. Ф., Потемкина Н. Н., Тарасов С. И. Органические отходы животноводства – ценный сырьевой материал. Экологические проблемы использования органических удобрений в земледелии: сб. науч. тр. Всеросс. науч.-практ. конф. с международным участием (8–10 июля 2015 г.). Владимир: ФГБНУ ВНИИОУ, 2015. С. 67–75.Tyurin V. G., Lopata F. F., Potemkina N. N., Tarasov S. I. Organic waste from animal husbandry is a valuable raw material. Environmental problems of the use of organic fertilizers in agriculture: collection of scientific articles of the All-Russian Scientific and practical conference with international participation (July 8-10, 2015). Vladimir: FGBNU VNIIOU, 2015. pp. 67–75.Еськов А. И., Рябков В. В. Техническое обеспечение использования органических удобрений. Агрохимический вестник. 2013;(4):13–15. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21014419 EDN: RRWIEVEskov A. I., Ryabkov V. V. On the technical support of the use of organic fertilizers. Agrokhimicheskiy vestnik = Agrochemical Herald. 2013;(4):13–15. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21014419Чекмарев П. А., Родионов В. Я., Лукин С. В. Опыт использования органических удобрений в Белгородской области. Достижения науки и техники АПК. 2011;(2):3–4. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16333639 EDN: NTLDWVChekmarev P. A., Rodionov V. Ya., Lukin S. V. Experience with organic fertilizers in Belgorod region. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology of AICis. 2011;(2):3–4. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16333639Брюханов А. Ю., Васильев Э. В., Шалавина Е. В., Уваров Р. А., Субботин И. А. Метод решения экологических проблем при обращении с навозом и помётом. Молочнохозяйственный вестник. 2017;3(27):84–96. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30275937 EDN: ZMNSXDBryukhanov A. Yu., Vasilev E. V., Shalavina E. V., Uvarov R. A., Subbotin I. A. Method of environmental problem solution in manure management. Molochnokhozyaystvennyy vestnik. 2017;3(27):84–96. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30275937Караева Ю. В., Тимофеева С. С., Гильфанов М. Ф. Возможности применения эффлюента биогазовой установки. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020;(2(50)):68–75. DOI: https://doi.org/10.18286/1816-4501-2020-2-68-74 EDN: AATMYIKaraeva Yu. V., Timofeeva S. S., Gilfanov M. F. Possibilities of application the effluent of biogas unit. Vestnik Ul'yanovskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii = Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2020;(2(50)):68–75. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.18286/1816-4501-2020-2-68-74Власов В. А. Воронов Г. Е. Некоторые теоретические и практические проблемы, возникающие при обращении с жидкими отходами продукции животноводства (часть первая). Право и государство: теория и практика. 2022;(3(207)):205–209. DOI: https://doi.org/10.47643/1815-1337_2022_3_205 EDN: WIDBXZVlasov V. A. Voronov G. E. Some theoretical and practical problems that arise when handling liquid waste from livestock products (part one). Pravo i gosudarstvo: teoriya i praktika = Law and State: The Theory and Practice. 2022;(3(207)):205–209. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.47643/1815-1337_2022_3_205Гузь В., Петров И. Б. Об использовании отходов животноводства при осуществлении экономической деятельности. Твердые бытовые отходы. 2021;(1(175)):56–59. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45489050 EDN: DISDVQGuz V., Petrov I. B. On the use of animal husbandry waste in the implementation of economic activities. Tverdye bytovye otkhody = Municipal Solid Waste. 2021;(1(175)):56–59. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45489050Дабахова Е. В., Питина И. А. Агроэкологические проблемы использования органических удобрений в сельском хозяйстве. Агрохимический вестник. 2017;(2):10–14. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28989377 EDN: YKJSYJDabakhova E. V., Pitina I. A. Agroecological problems of organic fertilizers use in agriculture. Agrokhimicheskiy vestnik = Agrochemical Herald. 2017;(2):10–14. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28989377Genstwa N., Zmyślona J. Greenhouse gas emissions efficiency in Polish agriculture. Agriculture. 2024;14(1):56. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture14010056Genstwa N., Zmyślona J. Greenhouse gas emissions efficiency in Polish agriculture. Agriculture. 2024;14(1):56. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculture14010056Višković M. I., Đatkov Đ. M., Nesterović A. Ž., Martinov M. L., Cvetković S. M. Manure in Serbia – quantities and greenhouse gas emissions. Journal of Agricultural Sciences. 2022;67(1):29–46. DOI: https://doi.org/10.2298/JAS2201029VVišković M. I., Đatkov Đ. M., Nesterović A. Ž., Martinov M. L., Cvetković S. M. Manure in Serbia – quantities and greenhouse gas emissions. Journal of Agricultural Sciences. 2022;67(1):29–46. DOI: https://doi.org/10.2298/JAS2201029VOrtiz Balsero A. S., Zelt M., Millmier Schmidt A., Fudolig M., Miller D. N. Effect of bromoform and linseed oil on greenhouse gas emissions from stored beef manure from stored beef manure. 2022 ASABE Annual International Meeting. 2022. ASABE Paper No. 2200416. DOI: https://doi.org/10.13031/aim.202200416Ortiz Balsero A. S., Zelt M., Millmier Schmidt A., Fudolig M., Miller D. N. Effect of bromoform and linseed oil on greenhouse gas emissions from stored beef manure from stored beef manure. 2022 ASABE Annual International Meeting. 2022. ASABE Paper No. 2200416. DOI: https://doi.org/10.13031/aim.202200416Chang F., Fabian-Wheeler E., Richard T. L., Hile M. Compaction effects on greenhouse gas and ammonia emissions from solid dairy manure. Journal of Environmental Management. 2023;332:117399. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117399Chang F., Fabian-Wheeler E., Richard T. L., Hile M. Compaction effects on greenhouse gas and ammonia emissions from solid dairy manure. Journal of Environmental Management. 2023;332:117399. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117399Li L., Liu Y., Kong Y., Zhang J., Shen Y., Li G., Wang G., Yuan J. Relating bacterial dynamics and functions to greenhouse gas and odor emissions during facultative heap composting of four kinds of livestock manure. Journal of Environmental Management. 2023;345:118589. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118589Li L., Liu Y., Kong Y., Zhang J., Shen Y., Li G., Wang G., Yuan J. Relating bacterial dynamics and functions to greenhouse gas and odor emissions during facultative heap composting of four kinds of livestock manure. Journal of Environmental Management. 2023;345:118589. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118589Meng X., Sørensen P., Møller H. B., Petersen S. O. Greenhouse gas balances and yield-scaled emissions for storage and field application of organic fertilizers derived from cattle manure. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2023;345:108327. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2022.108327Meng X., Sørensen P., Møller H. B., Petersen S. O. Greenhouse gas balances and yield-scaled emissions for storage and field application of organic fertilizers derived from cattle manure. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2023;345:108327. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2022.108327Ba S., Qu Q., Zhang K., Groot J. C. J. Meta-analysis of greenhouse gas and ammonia emissions from dairy manure composting. Biosystems Engineering. 2020;193:126–137. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.02.015Ba S., Qu Q., Zhang K., Groot J. C. J. Meta-analysis of greenhouse gas and ammonia emissions from dairy manure composting. Biosystems Engineering. 2020;193:126–137. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.02.015Zhu Z., Li L., Dong H., Wang Y. Ammonia and greenhouse gas emissions of different types of livestock and poultry manure during storage. Transactions of the ASABE. 2020;63(6):1723–1733. DOI: https://doi.org/10.13031/trans.14079Zhu Z., Li L., Dong H., Wang Y. Ammonia and greenhouse gas emissions of different types of livestock and poultry manure during storage. Transactions of the ASABE. 2020;63(6):1723–1733. DOI: https://doi.org/10.13031/trans.14079

The authors declare that there are no conflicts of interest present.