Nitrogen retention as a quantitative indicator of environmental sustainability of a cattle farm | Сохранность азота как количественный показатель экологической устойчивости фермы КРС

English. The ecological state of the environment is traditionally subject to negative impacts from cattle farms. The main risks arise from the by-products of livestock farming. At the same time, manure is a valuable raw material for the production of organic fertilizers – the most important factor in maintaining soil fertility due to the presence of organic matter and such elements of plant nutrition as nitrogen, phosphorus, potassium. Numerous studies both in our country and abroad are devoted to this triad of elements in relation to various needs of agricultural production. However, from the presented results it is not possible to obtain at least qualitative estimates of nitrogen losses characterizing the environmental sustainability of the farm as a whole. International experience shows that work on the problem of environmental pollution from agricultural production should be based on a system approach in solving production problems. In conditions of significant uncertainty of agricultural information, such properties are possessed by fuzzy-possibilistic approach of building mathematical models using explicit and implicit knowledge and professional experience of experts. According to the developed methods, adequate fuzzy-possibilistic models of nitrogen preservation and generalized indicator of environmental sustainability of the farm were obtained at intervals of several years. An example of application of the research results on a specific farm is given. The calculations indicate significant ecological and economic shortages due to nitrogen losses. As a result, it is shown that on the basis of correlation analysis nitrogen conservation is proposed to be used as a universal quantitative indicator of environmental sustainability of the cattle farm as a whole. The aim of this study is to find a key indicator of environmental sustainability of a cattle farm, which can be the level of nitrogen preservation, regardless of the technologies used for processing, utilization and use of manure. The research on this topic was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation grant 24-19-00823.  

Russian. Экологическое состояние окружающей среды традиционно подвергается негативному воздействию со стороны ферм КРС. Основные риски возникают от образующихся побочных продуктов животноводства. Вместе с тем навоз представляет собой ценное сырье для производства органических удобрений – важнейшего фактора сохранения плодородия почвы за счет наличия органического вещества и таких элементов питания растений, как азот, фосфор, калий. Многочисленные исследования как в нашей стране, так и за рубежом посвящены именно этой триаде элементов применительно к различным нуждам сельскохозяйственных производств. Однако из представленных результатов не удается получить качественные оценки потерь азота, характеризующих экологическую устойчивость фермы в целом. Международный опыт показывает, что работа над проблемой загрязнения окружающей среды от сельскохозяйственного производства должна основываться на системном подходе в решении производственных задач. В условиях существенной неопределенности сельскохозяйственной информации такими свойствами обладает нечетко-возможностный подход построения математических моделей с использованием явных и неявных знаний и профессионального опыта экспертов. По разработанным методикам с интервалом в несколько лет получены адекватные нечетко-возможностные модели сохранности азота и обобщенного показателя экологической устойчивости фермы. Приведен пример применения результатов исследования на конкретной ферме. Расчеты указывают на существенные экологические и экономические недостачи из-за потерь азота. В результате показано, что на основе корреляционного анализа сохранность азота предлагается использовать как универсальный количественный показатель экологической устойчивости фермы КРС в целом. Целью настоящего исследования является поиск ключевого показателя экологической устойчивости фермы КРС, в качестве которого может выступать уровень сохранности азота вне зависимости от применяемых технологий переработки, утилизации и использования навоза. Исследования, выполненные по данной тематике, проводились при финансовой поддержке гранта РНФ 24-19-00823.