vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2026-64-4-307-318vestiag-887Research ArticleЖЫВЁЛАГАДОЎЛЯ І ВЕТЭРЫНАРНАЯ МЕДЫЦЫНАANIMAL HUSBANDRY AND VETERINARY MEDICINEМоделирование выбросов климатически активных газов из помещений для выращивания молодняка крупного рогатого скотаModeling of climate-active gas emissions from facilities for young cattle rearinghttps://orcid.org/0000-0002-7169-1625ВторыйС. В.VtoryiS. V.

Вторый Сергей Валерьевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела агро­экологии в животноводстве

Фильтровское шоссе, 3, 196634, Санкт-Петербург, Тярлево

Sergei V. Vtoryi – Ph. D. (Engineering), Senior Re­searcher of the Department of Agroecology in Livestock Production

3, Filtrovskoje Shosse, 196634, Saint Peters­burg, Tiarlevo

2vt_1981@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6181-396XГордеевВ. В.GordeevV. V.

Гордеев Владислав Владимирович – кандидат техни­ ческих наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдела агроэкологии в животноводстве

Фильтровское шоссе, 3, 196634, Санкт-Петербург, Тярлево

Vladislav V. Gordeev – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Leading Researcher of the Department of Agroecology in Livestock Production

3, Filtrovskoje Shosse, 196634, Saint Peters­burg, Tiarlevo

cow-sznii@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0009-1310-4283КовалёвС. В.KovalevS. V.

Ковалев Сергей Владимирович – младший научный сотрудник отдела агроэкологии в животноводстве

Фильтровское шоссе, 3, 196634, Санкт-Петербург, Тярлево

Sergei V. Kovalev – Junior Researche of the Department of Agroecology in Livestock Production

3, Filtrovskoje Shosse, 196634, Saint Peters­burg, Tiarlevo

kovalyov.sv@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0008-7718-6436КомоедовА. Д.KomoedovA. D.

Комоедов Алексей Дмитриевич – младший научный сотрудник отдела агроэкологии в растениеводстве

Фильтровское шоссе, 3, 196634, Санкт-Петербург, Тярлево

Alexey D. Komoedov – Junior Researcher of the Department of Agroecology in Crop Production

3, Filtrovskoje Shosse, 196634, Saint Peters­burg, Tiarlevo

komoedov.alexej@yandex.ruИнститут агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»РоссияInstitute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production – branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”Russian Federation202610112026644307318Copyright © Вторый С.В., Гордеев В.В., Ковалёв С.В., Комоедов А.Д., 20262026Вторый С.В., Гордеев В.В., Ковалёв С.В., Комоедов А.Д.Vtoryi S.V., Gordeev V.V., Kovalev S.V., Komoedov A.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/887

Один из самых ответственных и сложных процессов в технологии содержания молочных коров – это воспроизводство стада, подразумевающее выращивание здорового молодняка крупного рогатого скота (КРС), который, в свою очередь, является источником климатически активных газов (КАГ). Представленные в отечественной и зарубежной научной литературе модели направлены на оценку выделения различных газов преимущественно от взрослого поголовья. Поэтому разработка модели расчета выбросов КАГ при выращивании молодняка крупного рогатого скота в условиях неопределенности, возникающей при формировании воздушной среды в животноводческом помещении, является актуальной. По результатам проведенных теоретических исследований предложена структурная схема оценки уровня выбросов климатически активных газов из помещений для содержания молодняка, ключевым элементом которой выступает математическая модель расчета этих эмиссий. В ее основу положены разработанные зависимости для расчета объемов выбросов CO2, CH4, NH3 и H2S с учетом результатов мониторинга и технологических параметров. Экспериментальная информация формировалась на основе данных о параметрах воздушной среды помещения для выращивания молодняка КРС и внешней среды с применением специально спроектированной мобильной платформы многоуровневого контроля концентрации климатически активных газов. Были изучены параметры воздушной среды в помещении для содержания 518 гол. молодняка КРС в возрасте от 3,2 до 9,4 мес. Полученные данные позволили провести моделирование и расчет объемов выбросов климатически активных газов в зависимости от возраста животных. Выбросы в целом по исследуемому помещению составили: СО2 – 781,0 кг/сут; CH4 – 24,9 кг/сут; NH3 – 1,1 кг/сут; H2S – 0,003 кг/сут. Полученные результаты будут использованы при разработке рекомендаций к технико-технологическим решениям по снижению эмиссии в окружающую среду климатически активных газов из животноводческих помещений для содержания молодняка КРС.

One of the most significant and complex processes in dairy farming is herd reproduction. This process involves rearing healthy calves and heifers, which, in turn, are a source of climate-active gases. The models from existing national and foreign scientific literature aim at assessing the release of various gases mainly from adult livestock. Therefore, it is important to create a model for calculating emissions of climate-active gases in young cattle rearing under variable indoor air environment conditions. This theoretical research resulted in a structural scheme for estimating emission levels from young animal housing that is centered on a predictive mathematical model. The model incorporated previously developed relationships for calculating CO2, CH4, NH3 and H2S emissions and integrated real-time data and operational parameters. A custom-designed mobile platform for multi-level concentration monitoring of climate-active gases recorded the indoor and outdoor air parameters of a young cattle rearing facility. The facility housed 518 young animals aged from 3.2 to 9.4 months. The data obtained were used to model and calculate the quantity of climate-active gas emissions depending on the age of the animals. Overall, the emissions in the studied facility were 781.0 kg/day for CO2; 24.9 kg/day for CH4; 1.1 kg/day for NH3; and 0.003 kg/day for H 2S. These findings will be included in recommendations for engineering and technological solutions to mitigate gas emissions from young cattle housing systems.

молодняк КРСмикроклиматтехническое средствомобильная платформамониторингклиматически активный газиндикаторный газмоделированиемодельyoung cattleindoor air qualitymonitoring equipmentmobile platformmonitoringclimate-active gasestracer gasmodelingmodelИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-26-00112 «Мо­ дели оценки и прогноза влияния технологий выращивания молодняка крупного рогатого скота на интенсивность эмиссии климатически активных газов в окружаю­ щую среду».ReferencesВторый, С. В. Анализ технологий выращивания молодняка КРС для разработки средства мониторинга концентрации газов в животноводческих помещениях / С. В. Вторый, С. В. Ковалев, А. Д. Комоедов // Аграрный научный журнал. – 2025. – № 12. – С. 153–163. https://doi.org/10.28983/asj.y2025i12pp153-163Vtoryi S. V., Kovalev S. V., Komoedov A. D. Analysis of young-stock breeding technologies for the development of monitoring instruments of gas concentrations in livestock houses. Agrarnyi nauchnyi zhurnal = The Agrarian Scientific Journal, 2025, no. 12, pp. 153–163 (in Russian). https://doi.org/10.28983/asj.y2025i12pp153-163Greenhouse gas emissions from beef cattle breeding based on the ecological cycle model / H. Guo, Z. Su, X. Yang [et al.] // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2022. – Vol. 19, № 15. – Art. 9481. https://doi.org/10.3390/ijerph19159481Guo H., Su Z., Yang X., Xu S., Pan H. Greenhouse gas emissions from beef cattle breeding based on the ecological cycle model. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022, vol. 19, no. 15, art. 9481. https://doi.org/10.3390/ijerph19159481Ammonia emissions and building-related mitigation strategies in dairy barns: a review / S. Vitaliano, P. R. D’Urso, C. Arcidiacono, G. Cascone // Agriculture. – 2024. – Vol. 14, № 7. – Art. 1148. https://doi.org/10.3390/agriculture14071148Vitaliano S., D’Urso P. R., Arcidiacono C., Cascone G. Ammonia emissions and building-related mitigation strategies in dairy barns: a review. Agriculture, 2024, vol. 14, no. 7, art. 1148. https://doi.org/10.3390/agriculture14071148Ramirez-Restrepo, C. A. The carbon footprint of young-beef cattle finishing systems in the Eastern Plains of the Orinoco River Basin of Colombia / C. A. Ramirez-Restrepo, R. Vera, I. M. Rao // Frontiers in Animal Science. – 2023. – Vol. 4. – Art. 1103826. https://doi.org/10.3389/fanim.2023.1103826Ramirez-Restrepo C. A., Vera R., Rao I. M. The carbon footprint of young-beef cattle finishing systems in the Eastern Plains of the Orinoco River Basin of Colombia. Frontiers in Animal Science, 2023, vol. 4, art. 1103826. https://doi.org/10.3389/fanim.2023.1103826Ammonia and greenhouse gase missions of different types of livestock and poultry manure during storage / Z. Zhu, L. Li, H. Dong, Y. Wang // American Society of Agricultural and Biological Engineers. – 2020. – Vol. 63, № 6. – P. 1723–1733. https://doi.org/10.13031/trans.14079Zhu Z., Li L., Dong H., Wang Y. Ammonia and greenhouse gase missions of different types of livestock and poultry manure during storage. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2020, vol. 63, no. 6, pp. 1723–1733. https://doi.org/10.13031/trans.14079Исследования выделения парниковых газов при переработке навоза молодняка крупного рогатого скота / А. Ю. Брюханов, Э. В. Васильев, В. И. Базыкин, Е. В. Шалавина // Инженерные технологии и системы. – 2025. – Т. 35, № 3. – C. 465–488. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202503.465-488Briukhanov A. Yu., Vasilev E. V., Bazykin V. I., Shalavina E. V. Study of greenhouse gas emission from young cattle manure processing. Inzhenernye tekhnologii i sistemy = Engineering Technologies and Systems, 2025, vol. 35, no. 3, pp. 465– 488 (in Russian). https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202503.465-488Modelling methane emission from manure / S. Calvet, F. Estelles, A. Prado, K. Groenestein // Technology for environmentally friendly livestock production / ed. T. Bartzanas. – Cham, 2023. – P. 137–145. https://doi.org/10.1007/978-3-031-19730-7_6Calvet S., Estelles F., Prado A., Groenestein K. Modelling methane emission from manure. Technology for environmentally friendly livestock production. Cham, 2023, pp. 137–145. https://doi.org/10.1007/978-3-031-19730-76Development of prediction models for quantification of total methane emission from enteric fermentation of young Holstein cattle at various ages / H. Jiao, T. Yan, D. A. Wills [et al.] // Agriculture, Ecosystems & Environment. – 2014. – Vol. 183, № 6. – P. 160–166. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2013.11.004Jiao H., Yan T., Wills D. A., Carson A. F., McDowell D. A. Development of prediction models for quantification of total methane emission from enteric fermentation of young Holstein cattle at various ages. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2014, vol. 183, no. 6, pp. 160–166. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2013.11.004Prediction equation development for methane-related traits accounting for physiological traits in Japanese Black cattle / H. Lee, M. Kim, T. Masaki [et al.] // Animal Science Journal. – 2026. – Vol. 97. – Art. e70144. https://doi.org/10.1111/asj.70144Lee H., Kim M., Masaki T., Oikawa K., Ashihara A., Ikuta K., Iwamoto E., Nonaka I., Haga S., Roh S., Suzuki T., Terada F., Uemoto Y. Prediction equation development for methane-related traits accounting for physiological traits in Japanese Black cattle. Animal Science Journal, 2026, vol. 97, art. e70144. https://doi.org/10.1111/asj.70144Marumo, J. L. Enteric methane emissions prediction in dairy cattle and effects of Monensin on methane emissions: a meta-analysis / J. L. Marumo, P. A. LaPierre, M. E. Van Amburgh // Animals. – 2023. – Vol. 13, № 8. – Art. 1392. https://doi.org/10.3390/ani13081392Marumo J. L., LaPierre P. A., Van Amburgh M. E. Enteric methane emissions prediction in dairy cattle and effects of Monensin on methane emissions: a meta-analysis. Animals, 2023, vol. 13, no. 8, art. 1392. https://doi.org/10.3390/ani13081392Effect of a corn silage-based finishing diet on growth, carcass composition, meat quality, methane emissions and carbon footprint of crossbred angus young bulls / D. M. Soares, S. Bernardino, N. Rodrigues [et al.] // Sustainability. – 2025. – Vol. 17, № 18. – Art. 8417. https://doi.org/10.3390/su17188417Soares D. M., Bernardino S., Rodrigues N., Gama I., Almeida J. M., Teixeira R. F. M., Santos-Silva J., Alves S. P., Domingos T., Martin C., Marques G. M., Bessa R. J. B. Effect of a corn silage-based finishing diet on growth, carcass composition, meat quality, methane emissions and carbon footprint of crossbred angus young bulls. Sustainability, 2025, vol. 17, no. 18, art. 8417. https://doi.org/10.3390/su17188417Ammonia emissions from beef cattle feed yards: a review / M. Lee, B. W. Auvermann, L. O. Tedeschi [et al.] // Frontiers in Animal Science. – 2025. – Vol. 6. – Art. 1608387. https://doi.org/10.3389/fanim.2025.1608387Lee M., Auvermann B. W., Tedeschi L. O., Koziel J. A., Brandani C. B., Gouvea V. N., Smith J. K., Casey K. D. Ammonia emissions from beef cattle feed yards: a review. Frontiers in Animal Science, 2025, vol. 6, art. 1608387. https://doi.org/10.3389/fanim.2025.1608387Aboltins, A. Model for ammonia emissions’ assessment and comparison of various dairy cattle farming systems and technologies / A. Aboltins, L. Melece, J. Priekulis // Agronomy Research. – 2019. – Vol. 17, № 2. – P. 322–332. https://doi.org/10.15159/AR.19.081Aboltins A., Melece L., Priekulis J. Model for ammonia emissions’ assessment and comparison of various dairy cattle farming systems and technologies. Agronomy Research, 2019, vol. 17, no. 2, pp. 322–332. https://doi.org/10.15159/AR.19.081Estimation of ammonia emission inventory using life cycle assessment based on livestock manure flow: a case study of the manure management sector in Korea / H.-M. Lee, K.-C. Kim, M.-W. Kim [et al.] // Atmosphere. – 2024. – Vol. 15, № 8. – Art. 910. https://doi.org/10.3390/atmos15080910Lee H.-M., Kim K.-C., Kim M.-W., Lee J.-Y., Joo H.-S. Estimation of ammonia emission inventory using life cycle assessment based on livestock manure flow: a case study of the manure management sector in Korea. Atmosphere, 2024, vol. 15, no. 8, art. 910. https://doi.org/10.3390/atmos15080910Bleizgys, R. Ammonia emissions from cattle manure under variable moisture exchange between the manure and the environment / R. Bleizgys, V. Naujokiene // Agronomy. – 2023. – Vol. 13, № 6. – Art. 1555. https://doi.org/10.3390/agronomy13061555Bleizgys R., Naujokiene V. Ammonia emissions from cattle manure under variable moisture exchange between the manure and the environment. Agronomy, 2023, vol. 13, no. 6, art. 1555. https://doi.org/10.3390/agronomy13061555Modeling and prediction accuracy of ammonia gas emissions from feedlot cattle / M. S. Brown, N. A. Cole, S. Gruber [et al.] // Applied Animal Science. – 2019. – Vol. 35, № 3. – P. 347–356. https://doi.org/10.15232/aas.2018-01834Brown M. S., Cole N. A., Gruber S., Kube J., Teeter J. S. Modeling and prediction accuracy of ammonia gas emissions from feedlot cattle. Applied Animal Science, 2019, vol. 35, no. 3, pp. 347–356. https://doi.org/10.15232/aas.2018-01834Разработка параметрической модели определения газового состава воздушной среды (аммиак, сероводород, углекислый газ) животноводческого помещения / В. В. Кирсанов, И. М. Довлатов, С. С. Юрочка, И. В. Комков // Агроинженерия. – 2023. – Т. 25, № 3. – С. 13–22. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-3-13-22Kirsanov V. V., Dovlatov I. M., Yurochka S. S., Komkov I. V. Development of a parametric model for determining the gas composition of the air environment (ammonia, hydrogen sulfide, carbon dioxide) of livestock premises. Agroinzheneriya = Agricultural Engineering, 2023, vol. 25, no. 3, pp. 13–22 (in Russian). https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-3-13-22Расчет уровня выбросов климатически активных газов при производстве молока / С. В. Вторый, Т. Ю. Мироно­ ва, Т. И. Гордеева, С. Н. Матейчик // АгроЭкоИнженерия. – 2024. – № 4 (121). – С. 131–143. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-4121-131-143Vtoryi S. V., Mironova T. Yu., Gordeeva T. I., Mateichik S. N. Calculation of emission level of climate-active gases in milk production. AgroEkoInzheneriya = AgroEcoEngineering, 2024, no. 4 (121), pp. 131–143 (in Russian). https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-4121-131-143Model estimation and measurement of ammonia emission from naturally ventilated dairy cattle buildings with slatted floor designs / C. Wang, B. Li, G. Zhang [et al.] // Journal of the Air & Waste Management Association. – 2006. – Vol. 56, № 9. – P. 1252–1259. https://doi.org/10.1080/10473289.2006.10465678Wang C., Li B., Zhang G., Rom H. B., Strom J. S. Model estimation and measurement of ammonia emission from naturally ventilated dairy cattle buildings with slatted floor designs. Journal of the Air & Waste Management Association, 2006, vol. 56, no. 9, pp. 1252–1259. https://doi.org/10.1080/10473289.2006.10465678Methane emission characteristics of naturally ventilated cattle buildings / S. Hempel, D. Willink, D. Janke [et al.] // Sustainability. – 2020. – Vol. 12, № 10. – Art. 4314. https://doi.org/10.3390/su12104314Hempel S., Willink D., Janke D., Ammon C., Amon B., Amon T. Methane emission characteristics of naturally ventilated cattle buildings. Sustainability, 2020, vol. 12, no. 10, art. 4314. https://doi.org/10.3390/su12104314Direct measurements of the volume flow rate and emissions in a large naturally ventilated building / D. Janke, Q. Yi, L. Thormann [et al.] // Sensors. – 2020. – Vol. 20, № 21. – Art. 6223. https://doi.org/10.3390/s20216223Janke D., Yi. Q., Thormann L., Hempel S., Amon B., Nosek S., Van Overbeke P., Amon T. Direct measurements of the volume flow rate and emissions in a large naturally ventilated building. Sensors, 2020, vol. 20, no. 21, art. 6223. https://doi.org/10.3390/s20216223Вторый, В. Ф. CO2 как индикаторный газ для определения воздухообмена в коровнике / В. Ф. Вторый, С. В. Вторый // Аграрный научный журнал. – 2023. – № 10. – С. 154–160. https://doi.org/10.28983/asj.y2023i10pp154-160Vtoryi V. F., Vtoryi S. V. CO2 as a tracer gas for determining the air exchange in a cow barn. Agrarnyi nauchnyy zhurnal = The Agrarian Scientific Journal, 2023, no. 10, pp. 154–160 (in Russian). https://doi.org/10.28983/asj.y2023i10pp154-160

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