Алгоритм расчета расхода воды на молочной ферме КРС с привязным и беспривязным содержанием при доении в доильных залах

Вода используется во всем цикле производства молока, начиная от поения и приготовления кормов, заканчивая промывкой доильного оборудования и молочных танков-охладителей. При этом в хозяйствах нет контроля и учёта количества расходуемой воды, в результате чего может происходить значительное превышение фактического расхода воды относительно нормативных данных. Одним из путей решения этой проблемы является внедрение системы мониторинга расхода воды, которая будет отслеживать фактический расход воды на ферме и сравнивать его с расчетным объемом, полученным на основании нормативных данных, технических характеристик оборудования и технологии содержания животных, принятой в хозяйстве. Цель исследования – разработка алгоритма расчета расхода воды при выполнении технологических операций на молочных фермах КРС. В результате исследований был разработан алгоритм расчета расхода воды на технологические операции, учитывающий различные варианты технических и технологических решений. На основе алгоритма разработана программа, с помощью которой была выполнена апробация последовательности расчета расхода воды. Расчет проводился для фермы на 800 голов дойного стада беспривязного содержания с продуктивностью 28 кг/гол. и 200 голов привязного содержания с продуктивностью 32 кг/гол. без учета молодняка. Расход воды для такой фермы составляет 113,09 м³ /сут, из них 99,92 м³ /сут используется на поение, приготовление кормов и является невозвратной, а 13,17 м³ /сут приходится на технологические операции. Дальнейшим направлением исследований будет разработка системы мониторинга на основе созданной программы расчета расхода воды. Помимо системы мониторинга программа будет полезна при технологическом проектировании ферм КРС по производству молока.

1. Строев В. В., Магомедов М. Д., Алексейчева Е. Ю. Повышение производства и потребления молочных продуктов в России и продовольственная безопасность. Экономика: вчера, сегодня, завтра. 2023;13(6-1):368–380. DOI: https://doi.org/10.34670/AR.2023.70.69.043 EDN: FKHUWK

2. Скоркин В. К., Ларкин Д. К., Аксенова В. П., Андрюхина О. Л. Особенности водоснабжения животноводческих ферм. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2013;(1(9)):23–28.

3. МакКонахи Х. Важность обеспечения качества воды для коров. Комбикорма. 2020;(7–8):56–58.

4. Трофимов А. Ф., Брыло И. В. Влияние качества питьевой воды на продуктивность и здоровье КРС. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук. 2009;(4):92–96. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44174847 EDN: JQDHQR

5. Сторожук Т. А., Матвеев К. А., Невмержицкий А. И. Значение водных ресурсов для животноводства. Аллея науки. 2018;2(5(21)):956–959. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=xrktfj EDN: XRKTFJ

6. Акулинина В. Г., Курочкин В. Н. Приоритеты и экономические основы управления водопользованием в контексте модернизации. Московский экономический журнал. 2018;(5):7. DOI: https://doi.org/10.24411/2413-046X-2018-15007 EDN: VNPFFN

7. Yu L., Xiong X., Samim S. A., Hu Z. Analysis of Water Resources and Water Environmental Carrying Capacity of Animal Husbandry in China – Based on Water Footprint Theory. Water. 2021;13(23):3386. DOI: https://doi.org/10.3390/w13233386

8. Singh A. K., Bhakat C., Singh P. A review on water intake in dairy cattle: associated factors, management practices, and corresponding effects. Tropical Animal Health and Production. 2022;54(2):154. DOI: https://doi.org/10.1007/s11250-022-03154-2

9. Nagypál V., Mikó E., Hodúr C. Sustainable Water Use Considering Three Hungarian Dairy Farms. Sustainability. 2020;12(8):3145. DOI: https://doi.org/10.3390/su12083145

10. Shine P., Scully T., Upton J., Shalloo L., Murphy M. D. Electricity & direct water consumption on Irish pasture based dairy farms: A statistical analysis. Applied Energy. 2018;210:529–537. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.07.029

11. Farooq M. H., Shahid M. Q. Quantification of on-farm groundwater use under different dairy production systems in Pakistan. PLOS Water. 2023;2(2):e0000078. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pwat.0000078

12. Palhares J. C. P., Matarim D. L., de Sousa R. V., Martello L. S. Water performance indicators and benchmarks for dairy production systems. Water. 2024;16(2):330. DOI: https://doi.org/10.3390/w16020330

13. Al-Bahouh M., Osborne V., Wrigh T., Dixon M., Gordon R. Blue and grey water footprints of dairy farms in Kuwait. Journal of Water Resource and Protection. 2020;12(7):618–635. DOI: https://doi.org/10.4236/jwarp.2020.127038

14. Krauß M., Drastig K., Prochnow A., Rose-Meierhöfer S., Kraatz S. Drinking and Cleaning Water Use in a Dairy Cow Barn. Water. 2016;8(7):302. DOI: https://doi.org/10.3390/w8070302

15. Миронова Т. Ю., Гордеев В. В., Ковалёв С. В., Гордеева Т. И. Расход воды для уборки доильного зала типа «Карусель». Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее образование. 2023;(4(72)):528–538. DOI: https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-04-53 EDN: HCMGYM

16. Ковалев С. В., Гордеев В. В., Миронова Т. Ю. Анализ водопользования на фермах КРС. АгроЭкоИнженерия. 2023;(2(115)):108–123. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-2115-108-122 EDN: FCNKFF

17. Гордеев B. В., Вторый C. В. Алгоритм управления процессом поения в коровниках. АгроЭкоИнженерия. 2018;(97):227–234. DOI: https://doi.org/10.24411/0131-5226-2018-10110 EDN: YPQDVR

18. Гордеев В. В., Хазанов В. Е., Яковлева А. В. Алгоритм расчёта и выбора поилок для коров. Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2016;(2):24–28. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26622883 EDN: WKPHQJ

19. Cardot V., Le Roux Y., Jurjanz S. Drinking Behavior of Lactating Dairy Cows and Prediction of Their Water Intake. Journal of Dairy Science. 2008;91(6):2257–2264. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2007-0204

20. Meyer U., Everinghoff M., Gädeken D., Flachowsky G. Investigations on the water intake of lactating dairy cows. Livestock Production Science. 2004;90(2-3):117–121. DOI: https://doi.org/10.1016/J.LIVPRODSCI.2004.03.005

21. Shine P., Scully T., Upton J., Murphy M. D. Multiple linear regression modelling of on-farm direct water and electricity consumption on pasture based dairy farms. Computers and Electronics in Agriculture. 2018;148:337–346. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.02.020

22. Al-Bahouh M., Osborne V., Wright T., Dixon M., VanderZaag A., Gordon R. Blue Water Footprints of Ontario Dairy Farms. Water. 2021;13(16):2230. DOI: https://doi.org/10.3390/w13162230

23. Ammer S., Lambertz C., von Soosten D., Zimmer K., Meyer U., Dänicke S., Gauly M. Impact of diet composition and temperature–humidity index on water and dry matter intake of high-yielding dairy cows. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2018;102(1):103–113. DOI: https://doi.org/10.1111/jpn.12664

24. Гордеев В. В., Миронова Т. Ю., Миронов В. Н. Методика определения количества навозосодержащих стоков доильных залов. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018;97:241–250. DOI: https://doi.org/10.24411/0131-5226-2018-10112 EDN: VNRJWT

25. Higham C. D., Horne D., Singh R., Kuhn-Sherlock B., Scarsbrook M. R. Water use on nonirrigated pasture-based dairy farms: Combining detailed monitoring and modeling to set benchmarks. Journal of Dairy Science. 2017;100(1):828–840. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2016-11822

26. Osaki M. R., Palhates J. C. P., Aguiar F. G. Artificial neural network model for water consumption prediction in dairy farms. Bioscience Journal. 2024;40:e40009. DOI: https://doi.org/10.14393/BJ-v40n0a2024-68845

27. Murphy E., de Boer I. J. M., van Middelaar C. E., Holden N. M., Curran T. P., Upton J. Predicting freshwater demand on Irish dairy farms using farm data. Journal of Cleaner Production. 2017;166:58–65. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.07.240

28. Ковалёв С. В., Миронова Т. Ю., Гордеев В. В., Гордеева Т. И., Матейчик С. Н. Программа расчета расхода воды на молочной ферме КРС: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024687090 Российская Федерация. № 2024686126: заявл. 05.11.2024; опубл. 14.11.2024. Бюл. №11. 1 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

29. Ward D., Eng P., McKague K., Eng P. Water Requirements of Livestock. Factsheet. 2023. 6 р. URL: https://files.ontario.ca/omafra-water-requirements-livestock-23-023-en-2023-04-25.pdf

30. Вторый В. Ф., Вторый С. В., Ильин Р. М. Оценка влияния основных факторов на водопотребление дойных коров. АгроЭкоИнженерия. 2021;(2(107)):106–115. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46302062 EDN: YOTKON

31. Гордеев В. В., Хазанов В. Е., Вторый С. В., Ильин Р. М. Анализ организации водообеспечения коров летом при беспривязном содержании. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019;(3(100)):146–153. DOI: https://doi.org/10.24411/0131-5226-2019-10197 EDN: TGLHGP

32. Hodúr C., Nagypál V., Fazekas Á., Mikó E. Blue and gray water footprint of some Hungarian milking parlors. Water Practice and Technology. 2022;17(7):1378–1389. DOI: https://doi.org/10.2166/wpt.2022.073

33. Le Riche E. L., VanderZaag A. C., Burtt S., Lapen D. R., Gordon R. Water use and conservation on a free-stall dairy farm. Water. 2017;9(12):977. DOI: https://doi.org/10.3390/w9120977

34. Гордеев В. В., Миронова Т. Ю., Гордеева Т. И., Ильин Р. М., Миронов В. Н. Расход водных ресурсов для уборки доильного зала типа «Параллель». АгроЭкоИнженерия. 2021;(4(109)):117–125. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2021-4109-117-124 EDN: LCLEJM