Містяться теоретичні і експериментальні дослідження процесу метанового зброджування безпідстилкового гною великої рогатої худоби (ВРХ) у складі біоконверсного комплексу. Удосконалено технологічний процес метанового зброджування безпідстилкового гною ВРХ в мезофільному режимі, дістали подальший розвиток визначення оптимальних та сприйнятних параметрів процесів підготовки біомаси безпідстилкового гною ВРХ до ферментації та її метанового зброджування. Запроновано конструкційні схеми мікробіологічного реактора.

Обгрунтовано концепцію проектування сільськогосподарських біоконсервативних комплексів на підставі ценологічного підходу та використання базових біотехнологічних операцій. Запропоновано методологію аналізу та синтезу основних параметрів і режимів виконання біотехнологічних процесів та обладнання для їх реалізації на базі розроблених математичних моделей й запропонованих критеріїв оптимізації біотехнологій і обладнання. Удосконалено методи системної розробки біотехнологічних процесів і обладнання для їх реалізації у складі біоконверсних комплексів. Розроблено систему експертного багатофакторного аналізу для вибору конструкційних параметрів обладнання, яке технічно забезпечує біотехнологічні альтернативи у сільськогосподарському виробництві, що основана на формуванні бази знань нечіткої логіки.

Описано основні технології й обладнання для використання поновлюваних джерел енергії (ПДЕ) в сільськогосподарському виробництві, розглянуто сучасні техніко-технологічні рішення та вимоги до них. Наведено результати випробувань техніки й обладнання для використання енергії біомаси, вітро- та геліоенергії. Розкрито потенціал ПДЕ в Україні, визначено прогноз розвитку машин за даним напрямком.

Описаны основные технологии и оборудования для использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в сельскохозяйственном производстве, рассмотрены современные технико-технологические решения и требования к ним. Приведены результаты испытаний техники и оборудования для использования энергии биомассы, ветро- и гелиоэнергии. Раскрыт потенциал ВИЭ в Украине, определен прогноз развития машин по данному направлению.

Наведено результати дослідження фітотоксичності поживних розчинів, одержаних шляхом розбавлення рідкої фракції, збродженої в біогазових установках гнойової біомаси. Проведено оцінку впливу різних концентрацій добрив на морфологічні особливості проростків пшениці. Запропоновано раціональні варіанти розведення одержаного рідкого біодобрива для усунення фітотоксичної дії. Визначено оптимальні параметри приготування рідких біодобрив та їх використання для вирощування екологічно та біологічно безпечної продукції.

Предложена обобщенная схема снабжения энергией биогазовой установки при различных способах и устройствах обеспечения тепловых и гидродинамических условий ее эксплуатации. На этой основе разработаны зависимости для определения эксергетической эффективности, которые учитывают основные стадии жизни биогазовой установки - создание, эксплуатацию, утилизацию. Разработанная и апробированная методика эксергетического анализа позволяет находить рациональные решения как при создании энергетически эффективной биогазовой установки, так и при эксплуатации уже существующей.

Мета роботи - напрацювання концептуальної системи основних складових інтенсифікації біологічного агровиробництва, а також визначення перспективних напрямків забезпечення впровадження біотехнологічних альтернатив. Методи досліджень: теоретичні - аналіз і синтез досліджуваних інформаційних ресурсів, лабораторно-польові - проведення польових експериментів. Розробка базується на використанні агроекологічних та біотехнологічних методів з використанням ценологічного підходу, а також комплексного, системного та логічного методів дослідження. Запропоновано основні складові інтенсифікації біологічного агровиробництва: застосування біологізованих сівозмін (не менше 20 % бобових); вибір виду та сорту (стійкість, пристосовуваність); біологічний захист рослин (ентомологічні та мікробіологічні препарати); органічне удобрення (сидерати, біопрепарати для відновлення родючості грунту, біогумуси); адаптивні гнучкі агротехнології (щосезонне внесення змін в агротехнологію на основі метеорологічних та фітосанітарних прогнозів). Залежно від інтенсивності впливу на ланки трофічного ланцюга агробіоценозу доцільно використовувати таку класифікацію біологічних агровиробництв: біологічне виробництво - повна відмова від застосування агрохімікатів та генно-модифікованих організмів, відповідність усім вимогам органічного законодавства ЄС або (і) вимогам країн або фірм-імпортерів; біодинамічне виробництво - інтенсивний вплив на окремі ланки трофічного ланцюга (грунтозахисні технології, мінімізації обробітку грунту, заміна агрохімікатів на природні біологічні аналоги, використання біологічно активних органічних добрив тощо); інтегроване екологізоване виробництво - інтенсивний вплив на всі ланки трофічного ланцюга агробіоценозу шляхом комплексного науково обгрунтованого включення в нього біотехнологічних техноценозів виробництва біогумусу, ентомологічних і мікробіологічних препаратів захисту рослин, мікробіологічних добрив на фоні повної відмови від застосування агрохімікатів. Висновки: інтенсифікацію біологічного агровиробництва доцільно проводити шляхом комплексного інтегрованого використання традиційних агроприйомів та біотехнологічних альтернатив, а також подальшого розроблення та впровадження адаптивних гнучких агротехнологій, які передбачають щосезонне внесення змін в агротехнологію на основі метеорологічних та фітосанітарних прогнозів. Для зменшення витрат на використання біотехнологічних альтернатив доцільне власне або регіональне виробництво ентомологічних і мікробіологічних препаратів захисту рослин та біологічно активних добрив.

Проаналізовано й обгрунтовано технологічні прийоми зменшення емісії азоту на основі розрахунково-графічного методу побудови матеріального балансу існуючих і гіпотетичних варіантів агротехнологій. Визначено основні технологічні прийоми. Нагромадження і переробка гнойової біомаси передбачає: використання закритих і напівзакритих систем ферментації гнойової біомаси і сховищ гною, що надає змогу знизити емісію до 5 %; використання накопичувальних місткостей для рідкого і напіврідкого гною зі зменшеною поверхнею контакту з атмосферним повітрям; додавання в рідкий і напіврідкий гній і послід 5 - 15 % суперфосфату. При цьому втрати азоту зменшуються в 3 - 4 рази, підвищується ефективність використання добрив. Аміак, який утворюється за ферментації гною, перетворює кальцієві солі фосфорної кислоти в легкорозчинні амонійні; використання зволожуваних біофільтрів з ЕМ-препаратами для очищення й утилізації відпрацьованого повітря тваринницьких приміщень і газової фази у разі прискореного анаеробного компостування; використання як складових підстилки природних сорбентів - порід з високою іонообмінною, адсорбційною і каталітичною здатністю (цеоліти, глауконіти, сапоніти, вермикуліти тощо). З'ясовано, що внесення органічних і мінеральних добрив передбачає: використання науково обгрунтованих норм внесення добрив, встановлення межі внесення азотних добрив, яка враховується під час розрахунків норм мінеральних добрив, нітратів і нітриту в сільськогосподарській продукції; використання інгібіторів нітрифікації, які у 2 - 2,5 разу зменшують втрати азоту добрив і підвищують врожайність на 15 - 38 %; використання внутрішньо грунтового внесення рідких добрив знижує втрати азоту до 5 %; виробництво і використання органо-мінеральних добрив пролонгованої дії на основі природних сорбентів, біогумусу, гумусовмісних препаратів і біопрепаратів, які надають змогу на 20 - 50 % підвищити ефективність використання добрив і мають нітратпротекторну дію на продукцію рослинництва. Інтегроване використання технологічних прийомів зменшення емісії азоту в сільськогосподарському виробництві надасть змогу запобігти забрудненню довкілля і зменшити енергетичні витрати на виробництво продукції рослинництва на 15 - 20 % за рахунок зменшення використання енергоємних азотних мінеральних добрив.

Мета дослідження - напрацювання концептуальної системи розроблення техніко-технологічних рішень підвищення ефективності біологічного виробництва, зокрема визначення методів їх розроблення. Методи дослідження - розробка базується на використанні агроекологічних та біотехнологічних методів через ценологічний підхід, а також комплексного, системного та логічного методів дослідження. Запропоновано визначення поняття техніко-технологічного рішення та визначено рівні відповідно до проблем, які потребують вирішення. Техніко-технологічне рішення являє собою дуалістичну інформацію, яка містить такі взаємозв'язані складові: технологічний процес (технологічні операції, їх послідовність, вимоги до них тощо); перелік (комплекс) технічних засобів для їх реалізації. Відповідно до виробничих проблем, які потребують вирішення, техніко-технологічні рішення можуть відповідати таким рівням: вибір оптимального чи раціонального рішення, виходячи з показників конкретного сільськогосподарського підприємства, наявності машинно-тракторного парку, фінансових та матеріальних ресурсів; вирішення техніко-технологічного протиріччя щодо конкретної технологічної операції, застосування біотехнологічної або агротехнічної альтернативи; вирішення комплексу техніко-технологічних і агроекологічних протиріч, які дозволяють відновити малий колообіг поживних речовин, вирішити проблеми збереження родючості, отримання високоякісної продукції досягненням синергетичного ефекту. Висновки: щоб розробити техніко-технологічні рішення для інтенсифікації біологічного агровиробництва пропонується використання методів: біотехнологічної заміни; винесення біогенних процесів з агробіоценозу на промислові майданчики; випередження кліматичних змін; введення в трофічний ланцюг агробіоценозу додаткової ланки для ізолювання або видалення забруднюючих речовин; використання прийомів та елементів точного землеробства. Інтенсифікацію біологічного агровиробництва доцільно проводити шляхом розроблення та впровадження науково обгрунтованих та ефективних техніко-технологічних рішень біологічного виробництва, які відповідають конкретним природно-кліматичним умовам і спеціалізації сільськогосподарського виробництва.

Розглянуто біотехнологічний процес виробництва ентомологічного препарату трихограми з використанням пневматичного калібрування яєць зернової молі. Наведено вимоги щодо виробництва ентомологічного препарату трихограми. Викладено питання вибору оптимальних режимів відповідного обладнання, економічної ефективності виробництва та внесення препарату трихограми.

Викладено матеріал з аграрної біотехнології як теоретичної і практичної складових одержання безпечної і екологічно чистої продукції: органічних добрив, компостів, вермикультури, вермикомпостування, виробництва мікробних і біологічних препаратів, біогазу та ін. Розглянуто технологічні схеми та регламенти застосування технологій біовиробництва на основі біотехнологій в аграрному секторі України.

Мета дослідження - удосконалення теоретико-концептуального бачення та системних ознак феномену біоекономічної ефективності сільськогосподарського виробництва використанням цинологічного системного підходу, а також економічного, біотехнологічного, біоенергетичного та агроекологічного оцінювання. На основі системних аналітичних досліджень та аналізу результатів розроблення та впровадження у виробництво техніко-технологічних рішень комплексного використання біотехнологічних альтернатив визначено та описано низку технологічних передумов забезпечення синергетичного біоекономічного ефекту. Концепція біоекономіки має на меті реалізацію потенціалу біологічних матеріалів на основі біотехнологій для науково-технічного прогресу і соціально-економічного розвитку. Економічним потенціалом агробіомаси в Україні є нетоварна частина урожаю сільськогосподарських культур та енергетичні культури. Для місцевого децентралізованого енергозабезпечення доцільним є використання енергії біомаси на основі застосування таких біоенергетичних процесів як метанове зброджування, біотермічне спалювання, виробництво біовугілля. Їх застосування надає можливість отримання, окрім теплової енергії або енергоносіїв, високоякісних біологічно активних добрив і біовугілля для санації та відтворення родючості грунтів, а також кардинально підвищує секвестрування парникових газів. Одним із пріоритетних напрямків розвитку біотехнологічних альтернатив є також активний розвиток органічного землеробства. Створення стійких агроценозів передбачає відмову від використання хімічних засобів захисту рослин і мінеральних добрив, винесення на промислові майданчики значної частини мікробіологічних і біологічних процесів гуміфікації органічних мас в закритих і напівзакритих промислових реакторних системах, в яких швидкість редукування в сотні і тисячі раз перевищує природну, а втрати через емісію біологічно активних речовин зведені до мінімуму. Крім того, передбачається використання мікробіологічних та ентомологічних препаратів захисту рослин, які притаманні біоценозам. Висновки: найбільш перспективним з екологічної точки зору є використання енергії біомаси на теплові потреби на основі процесів, які забезпечують отримання не тільки теплової енергії, а й високоякісних біологічних добрив. Розвиток біологічного землеробства потребує досягнення третього рівня біологізації - технологій створення стійких агроценозів, які передбачають комплексне використання біотехнологічних альтернатив для досягнення відновлення малого кругообігу речовин в грунті. Це дозволить досягти стійкого синергетичного ефекту, а саме отримання якісної сільськогосподарської продукції з одночасним зменшенням енергетичних витрат і відновленням довкілля.

Виробництво ентомофагів є найбільш складною та вартісною складовою у напрямку суттєвого скорочення використання хімічних речовин, покращення якості сільськогосподарської продукції та зменшенню шкідливого впливу на довкілля і може бути реалізованим в сучасних умовах тільки через вдосконалення технологічного процесу, методів проектування і підходів до оцінки ефективності. Мета дослідження - розроблення методу проектування технологій і комплексу устаткування, адаптованих до визначених природно-кліматичних умов, які забезпечать підвищення ефективності технологічних процесів вирощування ентомокультур. Методи дослідження: проектування сучасних технічних систем реалізацією методу морфологічного аналізу через створення інформаційної моделі (бази даних). Розроблено інформаційну базу даних технічних засобів, призначених для реалізації технологій вирощування ентомокультур відкритого та закритого грунту. Методики та складові бази даних легко відтворюються та забезпечують надійний доступ до інформації, є сумісними і мають можливість перенесення з однієї системи в іншу. База даних здійснює комплексне наукове забезпечення адаптації технологій виробництва ентомологічних препаратів до природно-кліматичних, економічних та екологічних умов їх застосування. Висновки: створена база даних дала змогу структурувати інформацію щодо технічних засобів, необхідних для вирощування ентомофагів для кожного окремого процесу виробництва. Це спростило процес проектування лінії ентомологічного виробництва; надало змогу визначити зі всієї безлічі варіантів рішень допустимі, які задовольняють усі вимоги, які висуваються до технології, і мають найкращі показники під час використання продукції у зональних біотехнологічних системах біологізації землеробства, забезпечуючи можливість вибору енергоефективного обладнання з найбільш високою виробничою потужністю та мінімумом металоємності. Отримали змогу в автоматичному режимі розраховувати необхідну кількість сировини, матеріалів та обладнання для здійснення технологічних процесів вирощування ентомокультур з урахуванням стадій онтогенезу.

Мета роботи - представлення результатів досліджень технологічних процесів створення та експлуатації смугових енергетичних плантацій верби енергетичної та міскантусу та обгрунтування можливості їх використання як полезахисних лісосмуг. Методи дослідження - польовий дослід із супутніми спостереженнями за насадженнями. Дослідженнями встановлено, що основною деревною культурою смугової полезахисної енергетичної плантації доцільно обрати енергетичну вербу гібридів Тордіс та Тора, висота яких на 2-й рік вирощування сягає 3 - 4 метри. Висаджувати вербу слід смугами з різницею в один рік, ширина посадки рівна ширині захвату приставки переобладнаного кормозбирального комбайна, кількість смуг - не менше 2-х. У зонах, прилеглих до насаджень верби, в яких наявне пригнічення (2 висоти деревостою), доцільно висаджувати міскантус, ширина смуги теж має бути рівна або кратна робочій ширині переобладнаного кормозбирального комбайна. Висота міскантусу становить 2 - 3 метри. Загальна ширина смугової енергетичної плантації становитиме близько 12 м, а ширина між смугами - 300 - 500 м. Превагами запропонованого використання смугової енергетичної плантації як полезахисної лісосмуги є:створення ефективної полезахисної лісосмуги за 2 роки за повної механізації робіт щодо посадки та догляду; можливість та простота вирощування власного посадкового матеріалу; створення смугової енергетичної плантації, яка вже на 3-й рік експлуатації не потребує догляду, а щорічна врожайність біомаси перевищує традиційні лісонасадження в 10 - 15 разів; отримання власної додаткової біомаси (щепи), яку можна використати не тільки на енергетичні потреби, а й для виробництва органічних добрив; біологічна безпека смугової енергетичної плантації як полезахисної лісосмуги. Висновки: для швидкого та ефективного створення полезахисних лісосмуг на сільськогосподарських угіддях пропонується використання смугових енергетичних плантацій з верби енергетичної та міскантусу. Зазначимо, що смугова енергетична плантація не є повною альтернативою класичних полезахисних лісосмуг, але має переваги щодо швидкості росту та повного механізованого циклу створення та догляду за лісосмугами, а її рекультивація не потребує значних затрат.

Розглянуто тенденції розвитку машин та обладнання для зрошення, наведено їх класифікацію, технічний опис і конструкційні ознаки. Висвітлено основні агротехнічні вимоги до дощувальних машин і систем поливу. Розкрито алгоритм вибору зрошувальної техніки стосовно умов конкретного агропідприємства. Проаналізовано системи крапельного зрошення та надано результати випробувань машин та обладнання для зрошування. Охарактеризовано агрокліматичні умови України та доведено необхідність і ефективність застосування зрошення. Досліджено особливості технології зрошення дощуванням та крапельного поливу. Проаналізовано сучасний стан зрошення. Наведено основні тенденції розвитку технологій та систем зрошення.

Викладено результати досліджень щодо стійкого розвитку сільських територій у контексті реалізації державної екологічної політики та енергозбереження. Розглянуто проблеми та перспективи екологізацй сільськогосподарського виробництва в умовах сільських територій. Наведено передумови й особливості збереження та відновлення природно-ресурсного потенціалу сільських територій. Розкрито питання оптимізації й ефективності використання природно-ресурсного потенціалу сільських територій. Визначено особливості розробки та впровадження ефективних бізнес-моделей розвитку енергоефективності й енергонезалежності сільських територій. Досліджено екологічні інновації - джерело ефективного розвитку конкурентоспроможності й енергонезапежності сільських територій. Визначено економіко-правові механізми розвитку сільських територій у контексті реалізації державної екологічної політики та енергозбереження. Розглянуто світовий досвід та вітчизняні реалії розвитку сільських територій на засадах екологічності, енергонезалежності й енергоефективності.