Инновационные технологии в растениеводстве. Инновационные технологии в сельском хозяйстве

Smart-технологии активно изменяют нашу реальность. Производство стает на путь передовых инновационных решений. Ферма в стиле Uber, «умная» теплица, технология точного высева и многие другие проекты могут заинтересовать не только российских, но и зарубежных инвесторов. Инновации в сельском хозяйстве помогут повысить продуктивность. К вашему вниманию топ-5 идей, способных изменить обыденное представление о агробизнесе.

Ферма в стиле Uber

Ферма в стиле Uber - это шанс получить огород и урожай для каждого желающего, но при этом не нужно заботиться о реальном огородничестве и обрабатывать землю. Идея позволяет каждому получить экологически чистые овощи и фрукты практически по их себестоимости, напрямую от производителя через интернет-портал. Человек получает доступ к онлайн-калькулятору. С его помощью можно рассчитать свою потребность в продуктах на год. После подтверждения заказа система подбирает ближайших огородников, которые готовы выращивать и предоставлять продукты. При этом каждый человек может следить за тем, как созревает и собирается урожай. После сбора урожая заказчики могут получать его в любом объеме раз в неделю или раз в месяц.

Современные технологии точного высева

Для успешного развития растения при посадке должно соблюдаться определенное расстояние между семенами. В сельском хозяйстве есть сеялки, которые выдерживают примерное расстояние, но они слишком дорогие для средних и мелких фермеров. Но уже сегодня разработан проект сеялки, которая сама распределяет семена в грядке на расстоянии, необходимом для конкретно этой культуры. Это позволит максимально эффективно использовать семена и землю.

«Умная» теплица

« Умная» теплица - это инновационная система управления, которая сама контролирует температуру, освещение, готовит питательный раствор для растений и управляет поливом. Самое главное - все контролируется со смартфона или планшета с доступом к интернету. «Умная» теплица работает самостоятельно. Система дает возможность вести удаленный мониторинг, анализировать процессы и прогнозировать урожайность..

Препарат для повышения урожайности

В современных условиях ведения агробизнеса повышение урожайности - единственный способ сохранить этот бизнес. Регулятор Роста Растений (РРР) "Лидер+" призван решить эту задачу. Его уникальность заключается в свойствах, главное из которых - повышение интенсивности фотосинтеза в растениях. Таким свойством не обладает ни один из препаратов, зарегистрированных в России. Кроме того, препарат исключает возможность вымерзания озимых культур. При его применении возрастают не только количественные, но и качественные характеристики. В пшенице повышается содержание белка, клейковины, в масляных культурах - выход масла, в винограде - содержание глюкозы.

Датчики Craft Scanner для контроля глубины обработки почвы

Модуль Craft Scanner - это модуль с датчиками, которые подключаются к бортовому компьютеру любого сельскохозяйственного транспорта, который выполняет культивационные или посевные работы. Потом эти данные датчиков отправляются на серверы, и автоматически данные бортового компьютера будут задавать нужную глубину, а техника будет проводить работы именно на этой глубине. Craft Scanner может контролировать работу трактористов. Это имеет влияние на рост растений. Система Craft Scanner проходит испытания, тестируется на полях и одновременно совершенствуется.

Smart-технологии в агробизнесе станут главной темой мероприятия международного масштаба - Smart Farming World Summit Russia 2017, который пройдет 23-24 ноября в Москве. В зависимости от сферы деятельности каждый участник саммита найдет интересные для себя потоки применения технологий в ключевых сферах агропромышленного комплекса. Проходи «Регистрацию» и получи мировой опыт использования «умных» технологий в агросекторе в рамках одного события.

Обращаем ваше внимание, что до 30 сентября у вас есть возможность воспользоваться специальным предложением и приобрести билеты на саммит по сниженной цене.

Подробности программы, а также специальные предложения Smart Farming World Summit Russia 2017 доступны при подписке на бесплатный аналитический дайджест саммита. Для этого оставьте свой электронный адрес в нижнем поле главной страницы и нажмите «Подписаться».

2018-01-25 Игорь Новицкий

Постоянный и непрекращающийся рост населения планеты порождает возрастающую потребность в продуктах питания. Чтобы удовлетворить этот спрос, аграрии по всему миру внедряют всё более совершенные и сложные технологии земледелия, позволяющие получать больше урожая с единицы площади. Кроме того, благодаря новым технологиям снижаются производственные издержки, получается больше прибыли. Именно поэтому для предприятий растениеводства так важен вопрос непрерывной модернизации и внедрения всё более новых и прогрессивных технологий.

Значение новых технологий

Удовлетворение растущего спроса на продукты питания - это задача, которая стоит не столько перед самими аграриями, которые руководствуются лишь интенсификацией прибыли, сколько перед наукой в целом. Также более прогрессивные методы ведения хозяйства призваны снижать негативное воздействие сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. И за выполнением этой задачи должно следить уже государство, как арбитр, помогающий соблюсти баланс интересов между агробизнесом, ищущим прибыли, и населением, для которого важна чистая окружающая среда.

Опыт многих стран с разными климатическими условиями и экономическим потенциалом наглядно продемонстрировал, что добиваться лучших результатов в сельском хозяйстве, просто увеличивая количество вносимых удобрений и расширяя площадь полей, это ошибочный путь.

Удобрения дают эффект лишь до определенной черты, после которой внесение дополнительных объемов питательных веществ становится просто нерентабельным. Кроме того, активное использование химических удобрений на определенной стадии начинает наносить заметный вред экологии.

Что касается наращивания посевных площадей (экстенсивное развитие сельского хозяйства), то здесь также есть некий предел разумного, переступать который не следует. Слишком высокий процент пахотной земли в общем земельном фонде региона приводит к катастрофическим последствиям для дикой природы, в особенности для фауны.

Из всего этого следует, что наращивать урожайность и снижать себестоимость продукции нужно путем внедрения современных технологий в растениеводстве .

Информационные технологии и точное земледелие

Одним из важнейших направлений совершенствования производства в растениеводстве является оптимизация текущих затрат, то есть снижение себестоимости продукции. И здесь первоочередное значение приобретают высокоэффективные ресурсосберегающие технологии. Они не только отчасти снижают экологическую нагрузку на окружающую среду в масштабах всей страны, но и очень выгодны с финансовой точки зрения для самих сельхозпредприятий. Чем меньше топлива, электричества, удобрений, семян, человеко-часов и других ресурсов расходуется на производство единицы продукции, тем ниже ее себестоимость и тем выше прибыль от ее реализации.

На текущий момент добиться эффективного ресурсосбережения (помимо замены техники на более новую и экономичную) можно с помощью информационных технологий, под которыми в данном случае следует понимать все те организационные методы и технические новации, которые позволяют максимально точно отслеживать и регулировать использование всех ресурсов на предприятии.

Такие технологии в сельском хозяйстве России всё еще являются достаточно новыми и далеко не каждое хозяйство их использует. Суть информационных методик на практике сводится к тому, что все технологические операции (например, внесение семян и удобрений) рассчитываются электроникой и осуществляются с предельной точностью. Поэтому новые информационные технологии в растениеводстве еще называют точным земледелием.

Преимущества использования данного подхода становится вполне очевидными даже при беглом ознакомлении с ними. Если в прежние времена все технологические операции делались «на глаз», то сейчас каждое действие рассчитано с математической точностью, чтобы не потратить ни одного лишнего литра топлива, ни одного лишнего килограмма семян или удобрений.

«Зеленые» технологии и экологичное сельское хозяйство

Современные люди, живущие в высокотехнологичном и урбанизированном мире, очень обеспокоены вопросами экологии и здорового питания. Это обстоятельство повсеместно рождает устойчиво растущий спрос на так называемые «экологически чистые продукты питания». Поскольку под данным термином люди часто понимают очень разные вещи, дать ему точное определение весьма затруднительно. Единственное, что можно сказать, не согрешив против истины, экологически чистое продовольствие - то, которое было выращено с минимальным использованием удобрений, химикатов и ГМО, или вообще без них.

Очевидно, что такая продукция растениеводства будет достаточно дорогой, поскольку показатели урожайности с единицы площади получаются относительно невысокими. Тем не менее, это направление тоже представляет определенный интерес для аграриев, поскольку высокий спрос на экопродукцию позволяет устанавливать высокие цены и получать хорошую прибыль с единицы площади.

При этом важно отметить, что точное земледелие и экологические технологии в растениеводстве вовсе не являются альтернативами друг другу, а наоборот дополняют и могут использоваться на равных в рамках одного производственного цикла.

Инновационные технологии в растениеводстве России

Ежедневно разные отрасли науки и техники создают новые технологии, позволяющие аграриям повышать урожайность сельхозкультур, снижать издержки и минимизировать ущерб для экологии. Перечислить их все просто невозможно, но можно отметить те, которые уже активно внедряются на российских сельхозпредприятиях. Сегодня наибольшим спросом пользуются такие инновационные технологии в растениеводстве :

1. Электронные карты полей и садов, программное обеспечение для удобной работы с ними. Благодаря этому методу можно с высочайшей точностью зафиксировать не только площадь каждого поля, но и расположение всех прилегающих объектов (подъездных дорог, жилых и хозяйственных построек, рек и прудов, лесополос, ЛЭП и т.д.). В отличие от бумажной карты электронный паспорт поля намного более наглядно показывает все характеристики поля, что упрощает планирование производственных процессов. Располагая электронной картой, легче рассчитать точное количество необходимых семян, удобрений, топлива для техники, лучше спланировать порядок обработки поля и т.д.
2. Высокоточное агрохимическое обследование полей. Хотя любое хозяйство имеет данные о характеристиках почвы на каждом поле, чаще всего эти данные очень сильно обобщены и нередко являются устаревшими. Создав точную почвенную карту (ее можно совместить с электронной картой из п. 1), содержащую множество параметров и характеристик грунта, предприятие получает возможность максимально рационально использовать данный участок - вносить другие удобрения (или в другом количестве), сеять более подходящие культуры и т.д.
3. Навигационные системы для сельхозтехники. В отличие от автомобильных навигаторов, эти приборы не предназначены для поисков наиболее короткого маршрута между двумя точками. Они помогают трактористу или комбайнеру более точно обрабатывать поле - делать минимальные полосы двойной обработки между смежными проходами, легко ориентироваться на поле ночью, в условиях сильного тумана или запылённости.
4. Мониторинг техники. Эта технология схожа с GPS-мониторингом транспорта, который сегодня активно используется коммерческими и коммунальными предприятиями для контроля работы водителей служебных машин. Но в случае с растениеводством важен мониторинг не столько маршрутов движения и местоположения транспорта, сколько объемы и качество выполненных работ. Мониторинговые системы отслеживают множество специфических параметров: от объемов топлива, затраченного на обработку одного гектара, до глубины погружения в грунт плугов и выдерживания оптимальной скорости проезда комбайна по проходу.

Перспективные технологии

Описанные выше технологические новации уже достаточно широко используются многими российскими агропредприятиями, в то время как остальные планируют их внедрение в скором будущем. Тем не менее, это далеко не полный перечень современных инновационных технологий, которые могут быть внедрены в растениеводстве России. Крупнейшие агрохолдинги и просто передовые хозяйства, идущие на острие прогресса, уже начали осваивать и другие менее популярные на данный момент технологии.

До 2050 года мировое сельское хозяйство столкнется с рядом ограничений

Как в XXI веке накормить десять миллиардов человек? Обзор тенденций и некоторых путей решения проблем обеспечения растущего населения Земли продуктами питания представляет «Газета.Ru» совместно с Институтом Мировых Идей.

Число людей в мире растет примерно на 70-80 млн человек в год. Никогда на планете еще не жило одновременно такое количество людей. Если смотреть на сельское хозяйство и обеспечение продуктами питания, каждый человек стремится к росту потребления, - соответственно, одновременно с абсолютным потреблением за счет роста численности населения растет и относительное потребление.

Возникает вопрос: «А хватит ли еды для удовлетворения растущих аппетитов растущего населения, учитывая, что около 1 млрд человек уже голодает?»

Поэтому с точки зрения продовольствия перед миром в XXI веке стоит тройная проблема: а) обеспечить едой растущий спрос на пищу со стороны растущего и богатеющего населения; б) сделать это устойчиво с точки зрения окружающей среды; в) справиться с проблемой голода.

Сельское хозяйство мира столкнется в ближайшие 50 лет со следующими ограничениями на глобальном уровне.

1. Отсутствие доступных новых земель.

2. Изменение климатических условий в традиционных зонах выращивания сельскохозяйственных культур. Изменение температурного режима и режима осадков.

3. Деградация почв.

4. Растущий региональный дефицит пресной воды.

5. Снижение темпов роста урожайности даже при увеличении объема удобрений.

6. Увеличение зависимости от ископаемого топлива (логистика, сырье).

7. Отсутствие новых рыбных ресурсов.

8. Рост численности населения.

9. Диетический переход в связи с ростом благосостояния.

В прошлом основными способами борьбы с нехваткой продовольствия было сельскохозяйственное освоение новых земель и использование новых рыбных запасов.

Однако за последние пять десятилетий, в то время как производство зерна увеличилось более чем вдвое, количество земли, отведенной для пахотного земледелия во всем мире, увеличилось лишь на несколько процентов.

Конечно, некоторые новые земли могут быть привлечены в обработку, но конкуренция за землю со стороны других видов деятельности человека делает это все менее вероятным и дорогостоящим решением, особенно при большем внимании к сохранению биоразнообразия. В последние десятилетия определенные сельскохозяйственные площади, которые ранее были продуктивными, оказались утраченными из-за урбанизации и других видов деятельности человека, а также в связи с опустыниванием, засолением, эрозией почв и другими последствиями неустойчивого землепользования. Вероятны и дальнейшие потери, которые могут быть усугублены изменением климата. Производство биотоплива первого поколения на качественных сельскохозяйственных землях также оказывает конкурентное давление на производство продовольствия. Дефицит пресной воды уже вызывает значительные проблемы в Китае и Индии. Влияние человека на азотный и на фосфатный цикл нарушило естественные системы утилизации этих элементов - это влияние не будет ослабевать, так как удобрения ответственны за половину урожая, а использование удобрений будет только расти.

Впрочем, более подробно о пределах сельского хозяйства в XXI веке, с акцентом на пресную воду, питательные вещества и углеводороды, «Газета.Ru» рассказывала в материале «Ловушки пресной воды и кислотных дождей».

Соответственно, на глобальном уровне в XXI веке большее количество пищи нужно будет произвести на таком же количестве земли (или даже на меньшей площади). Последние исследования будущего спроса показывают, что миру потребуется на 70-100% больше продовольствия к 2050 году.

Очевидно, что человечество в ближайшие десятилетия будет активно решать эти проблемы. Для разных стран будут характерны разные трудности. Например, в Китае основной проблемой сельского хозяйства будет стремительный диетический переход в связи с ростом доходов: переход с преимущественно вегетарианской диеты на диету, содержащую большую долю мясных продуктов, требует увеличения в несколько раз использования питательных веществ, пресной воды, почв и прочего, что значительно увеличит нагрузку на сельское хозяйство и окажет негативное влияние на окружающую среду. Для африканских стран характерны другие проблемы - низкая урожайность и негативное влияние расширения посевных площадей на окружающую среду (вырубка лесов и опустынивание).

В России проблемы совсем другого характера. Мы зависим от импорта продовольствия, страна не обеспечивает себя мясной продукцией - соответственно, Россия зависима от международных рынков мясных продуктов, что является неустойчивой долгосрочной стратегией.

В каждом регионе можно выделить свои проблемы, но если рассматривать сельское хозяйство как единую мировую отрасль на долгосрочном промежутке времени, то перечисленные в начале данной статьи пределы и тенденции будут играть важнейшую роль, хотя глобальные проблемы сельского хозяйства будут решаться локально.

Ниже дан обзор тенденций и некоторых путей решения вставших проблем обеспечения растущего населения продуктами питания. Эти решения - научный и практический мейнстрим. Но далеко не факт, что эти решения, даже реализованные, смогут улучшить ситуацию, а не загнать в еще больший тупик.

Способ 1. Увеличение урожайности с помощью традиционных практик

Существуют значительные различия в продуктивности сельскохозяйственных культур и скота даже в регионах со схожим климатом. Разница между фактической продуктивностью и наилучшей продуктивностью, которая может быть достигнута с использованием современного генетического материала, имеющихся технологий и управления, называется «разрыв в урожайности». Достижение наилучшей локальной урожайности зависит от способности фермеров/крестьян получить доступ и использовать семена, воду, питательные вещества, почву, средства борьбы с вредителями почв, преимущества биоразнообразия, а также зависит от доступа к передовым знаниям и системам управления.

Преодоление разрывов в урожайности может резко увеличить поставки продовольствия, но одновременно и усилить негативные последствия для окружающей среды, такие как выбросы парниковых газов (особенно метана и закиси азота, которые имеют больший парниковый эффект чем СО2 и которые в значительной степени производятся именно сельским хозяйством), эрозия почв, истощение горизонтов пресной воды, усиление эвтрофикации, уничтожение биоразнообразия из-за перевода земель в сельскохозяйственные.

Способ 2. Увеличение производства продовольствия с помощью генной модификации

Сегодня скорость и затраты на секвенирование и ресеквенирование геномов таковы, что усовершенствованные методы селекции и генетической модификации могут быть легко применены к разработке сортов сельскохозяйственных культур, которые позволяют получать высокие урожаи даже в сложных условиях. Это в первую очередь относится к таким культурам, как сорго, просо, маниок, банан, которые являются основными продуктами питания для многих беднейших общин мира.

Сегодня генную модификацию используют в основном в производстве сои (70% от всей площади под культурой), хлопка (49%), кукурузы (26%), рапса/канола (21%). Площадь под ГМ-культурами составляет 9% от мировой площади под сельскохозяйственными культурами, в основном это США, Бразилия, Аргентина, Индия, Канада и Китай. По данным компании Sygenta, около 90% фермеров, выращивающих ГМ-семена, - это фермеры в развивающихся странах, в основном хлопководы.

В настоящее время основные коммерческие генетически модифицированные культуры созданы относительно простыми манипуляциями, такими как внедрение гена сопротивления гербицидам или гена для вырабатывания токсина против насекомых-вредителей. В следующем десятилетии, скорее всего, получат развитие комбинации желательных качеств и внедрение новых черт, например толерантности к засухе. К середине столетия могут оказаться возможными гораздо более радикальные варианты.

ПРИМЕРЫ СУЩЕСТВУЮЩИХ И ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ БУДУЩИХ ПРИМЕНЕНИЙ ГМ-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО УЛУЧШЕНИЯ УРОЖАЕВ. ИСТОЧНИК: SCIENCE

В настоящее время	Толерантность к гербицидам широкого спектра	Кукуруза, соя, семена масличных культур капусты
	Сопротивляемость жующим насекомым-вредителям	Кукуруза, хлопок, масличные культуры капусты
Кратковременный период (5-10 лет)	Укрепление питательности	Основные зерновые культуры, сладкий картофель
	Сопротивляемость грибку и вирусным патогенам	Картофель, пшеница, рис, бананы, фрукты, овощи
	Сопротивляемость сосущим насекомым-вредителям	Рис, фрукты, овощи
	Улучшенная обработка и хранение	Пшеница, картофель, фрукты, овощи
	Сопротивляемость засухе
Среднесрочный период (10-20 лет)	Устойчивость к избыточной соли	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
	Увеличение эффективности использования азота	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
	Устойчивость к высоким температурам	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
Долгосрочный период (более 20 лет)	Апомиксис	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
	Фиксация азота	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
	Вырабатывание и а денитрофикации	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
	Переход к многолетности	Обычные зерновые культуры и корнеплоды
	Увеличение фотосинтетической эффективности	Обычные зерновые культуры и корнеплод Читать полностью:http://www.gazeta.ru/science/2012/04/28_a_4566861.shtml

Скорее всего, преследуя цель увеличения урожайности на ограниченной площади одновременно с устойчивостью к изменениям климата, человечество будет активно использовать генетическое преобразование растений.

К примеру, Билл Гейтс уже инвестирует в Monsanto (эта компания, основанная в 1901 году как чисто химическая, к настоящему времени эволюционировала в концерн, специализирующийся на высоких технологиях в области сельского хозяйства; основная продукция в настоящее время - это генетически модифицированные семена кукурузы, сои, хлопка и самый распространенный в мире гербицид «Раундап»). Гейтс считает, что генетически модифицированные растения спасут мир от голода.

Хотя существует много аргументов и против широкого использования ГМ-продуктов. Поскольку генетические модификации включают в себя изменения зародышевой линии организма и его введение в окружающую среду и пищевую цепь, проблема с ГМ-технологией состоит в том, что неизвестно долгосрочное влияние генетически модифицированных культур на организм человека, окружающую среду, биоразнообразие. Именно поэтому в мире существует значительное и абсолютно понятное сопротивление генетически модифицированным продуктам, особенно в таких странах, как Индия, в которых огромная численность населения и растущий спрос со стороны богатеющего среднего класса заставляет искать в том числе такие радикальные пути, как ГМ-технологии, для обеспечения населения продовольствием. Суман Сахай (Suman Sahai), профессор генетики, лауреат премии Нормана Борлауга за выдающиеся достижения в сельском хозяйстве и защите окружающей среды, в статье «Why is there distrust of GM foods» отмечает, что производство ГМ-семян контролируется всего шестью компаниями в мире, что вызывает значительный дефицит открытой информации и соответствующее отсутствие доверия со стороны потребителей, контролирующих и некоммерческих организаций.

Способ 3. Снижение отходов

На вопрос «что необходимо сделать, чтобы обеспечить 10 млрд человек продуктами питания» Ида Кубишзевски (Ida Kubiszewski), профессор университета Портленда, выпускающий редактор журнала The Solutions, аргументировано отвечает, что сегодня в мире производится абсолютно достаточное количество продовольствия, но примерно от 30% до 50% пищевых продуктов как в развитых, так и в развивающихся странах теряется впустую, хотя и по очень разным причинам.

В развивающихся странах потери в основном связаны с отсутствием инфраструктуры в производственной цепочке, например технологий хранения произведенных продуктов питания на фермах, при транспортировке, при хранении до продажи. Огромные потери на этапе хранения характерны для развивающихся стран, например в Индии, где 35-40% свежих продуктов теряется, потому что ни оптовая торговля, ни розничные пункты не оснащены холодильным оборудованием.

В Юго-Восточной Азии есть существенные потери даже риса, который может храниться без особого оборудования. В итоге после сбора урожая из-за вредителей и порчи теряется до трети урожая.

В развитых странах потери до розничного этапа намного ниже, зато потери, возникающие на этапах розничной торговли, общественного питания и индивидуального потребления значительны. Например, потребители привыкли к покупке продуктов, косметически хорошо выглядящих, - следовательно, розничные торговцы выбрасывают множество съедобных, но незначительно поврежденных продуктов. Также для потребителей в развитых странах продукты питания относительно дешевы, что снижает стимулы для уменьшения отходов.

Структура отходов сельского хозяйства в развитых и развивающихся странах

Соответственно, одной из основных стратегий для достаточного обеспечения человечества продовольствием будет снижение потерь во всей производственной и потребительской цепочке. Одновременно пищевые отходы будут шире использоваться в сельском хозяйстве для откорма скота, так как необходимо снижать нагрузку животноводства на пашни, а также как удобрения, так как такое использование не требует прямого использования неисчерпаемых ресурсов и дополнительных значительных затрат энергии (кроме транспортировки).

Способ 4. Изменение диеты

Эффективность преобразования энергии растений в энергию животного составляет около 10%, поэтому большее количество людей смогут кормиться на том же количестве земли, если станут вегетарианцами. В настоящее время около одной трети мирового производства зерновых используется на корм скоту, а одним из основных драйверов увеличения нагрузки на продовольственную систему является быстро растущий спрос на мясо и молочные продукты. Спрос растет в результате общего развития, которое сопровождается ростом доходов населения.

Удивительна следующая обратная связь: мировое население продолжит расти вплоть до вероятного плато в 9-10 миллиардов человек, которое будет достигнуто к 2050 году.

Основным фактором замедления темпов роста населения, а соответственно, и средством борьбы с голодом является ликвидация неграмотности. Она же приводит к повышению благосостояния и росту доходов, а с более высокой покупательной способностью приходит более высокий уровень потребления, а также повышение спроса на переработанные продукты питания, мясо, молочные продукты и рыбу. В итоге такая тенденция борьбы с голодом в долгосрочной перспективе только добавляет нагрузку на систему снабжения продовольствием. Рост спроса привел в течение последних 50 лет к полуторакратному увеличению поголовья крупного рогатого скота, овец и коз в мире, а также к увеличению в 2,5 и 4,5 раза поголовья свиней и кур соответственно. Новый виток этого роста в ближайшие десятилетия будет спровоцирован повышением благосостояния и численности среднего класса в таких странах, как Китай и Индия.

Сокращение потребления мяса дает также и другие преимущества, кроме возможности накормить больше людей.

Хорошо сбалансированные диеты, богатые зерном и другими продуктами растительного происхождения, считаются более здоровыми, чем те, которые содержат высокую долю мяса и молочных продуктов. Но слом текущих тенденций и переход на растительные диеты в среднесрочном этапе невозможен. Командные и централизованные способы, которые можно использовать для изменения диет, даже если сработают в отдельных странах, не могут быть реализованы в мировом масштабе. Только с помощью долгосрочных культурных преобразований возможно осуществить «обратный диетический переход» от более высококалорийного питания с преобладанием животной пищи к растительным диетам. Совершенно понятно, что процесс такого перехода займет не одно поколение (если не учитывать непредсказуемые события, которые могут значительно ускорить переход, например возможные эпидемии таких заболеваний скота, как бешенство).

Способ 5. Расширение аквакультуры

Рыба, моллюски и ракообразные играют важную роль в продовольственной системе, обеспечивая человечество примерно 15% потребляемого животного белка. Питер Друкер, один из основателей менеджмента как науки, в книге «Эпоха разрыва» предположил, что отрасли, связанные с мировым океаном, в частности рыболовство, будут основой человеческой деятельности в XXI веке.

Уже сегодня можно сказать, что по крайней мере с рыболовством Друкер ошибся.

После 1990 года примерно четверть диких рыбных ресурсов подверглась серьезному перелову, запасы некоторых видов рыбы были полностью истощены. Характерный пример: в прошлом году туша голубого тунца была продана в Японии с аукциона за 730 000 долларов США - стоимость одного ролла из этой рыбины оказалась выше 100 долларов. Безусловно, отдельные люди могут сказать, что это «очень статусно» - есть такие дорогие продукты. Мы же можем сказать, что стоимость одной рыбины стала такой, так как голубого тунца больше не осталось в океане.

Именно из-за перелова и истощения диких рыбных ресурсов мир в будущем будет переходить на аквакультуру. Аквакультура сегодня стремительно развивается в Юго-Восточной Азии, где дешевый труд и благоприятный климат способствуют таким темпам роста. Распространение этого опыта в такие регионы, как Африка, возможно, принесет большую пользу в решении задачи голода.

В будущем в аквакультуре можно будет достичь еще большей продуктивности за счет улучшенного отбора выращиваемой продукции, крупных масштабов производства, разведения аквакультуры в открытых водах и крупных внутренних водоемах, а также культивирования более широкого ассортимента видов.

Более широкий выбор условий для производства (переносимость колебаний температуры и солености, устойчивость к болезням) и удешевление кормов (например, растительных материалов с повышенной питательностью) могут стать доступными с использованием ГМ-технологий, но необходимо будет решить проблемы, связанные с долгосрочным влияние ГМ-технологий на организм рыбы, человека и в целом на окружающую среду. Аквакультура может причинить вред окружающей среде, во-первых, из-за попадания в водоемы органических стоков или лекарственных химикатов, во-вторых, как источник заболеваний или генетического загрязнения диких видов.

Новые технологии могут оказаться тупиком

Несмотря на широкий спектр технологических возможностей, новые технологии с точки зрения энергетических затрат, скорее всего, окажутся тупиковой ветвью развития сельского хозяйства. Если системно рассмотреть процесс создания, развития, внедрения и использования новых технологий с точки зрения затрат, то сегодня на производство продовольствия тратится гораздо больше энергии, чем мы получаем взамен. Так было не всегда, и очевидно, что «традиционное» сельское хозяйство с этой точки зрения значительно выигрышней.

Проще раскрыть это утверждение на примере добычи нефти. В начале XX века необходимо было затратить 1 баррель нефти, чтобы добыть 100 баррелей нефти. Коэффициент EROI (Energy Return on Investments) составлял 1:100. Сегодня он составляет около 1:15, а технологии добычи сланцевого газа снизят его до 1:2-3. Аналогичные тенденции развиваются и в сельском хозяйстве. Если традиционное сельское хозяйство затрачивало 1 килокалорию энергии, чтобы произвести от 5 до 10 килокалорий энергии, заключенной в продукте питания, то сегодня затрачивается 10 и более (до 500) килокалорий энергии, чтобы произвести 1 килокалорию продовольствия (см. диаграмму).

Про невозобновляемые ресурсы понятно, что. при исчерпании легкодоступного ресурса, затраты на добычу менее доступного ресурса увеличиваются, а коэффициент EROI, в свою очередь, уменьшается. В случае сельского хозяйства, при растущем населении и растущем спросе, любой уход от естественных, а значит, и «бесплатных» ресурсов (естественное обеспечение пресной водой, продуктивностью почвы, биоразнообразием) значительно снижает EROI и подобные коэффициенты.

Возьмем, например, аквакультуру. В случае естественного морского промысла диких видов основные затраты направлены на вылов рыбы - нет затрат на питание рыбы, так как питается рыба в открытом океане. Сегодня аквакультуру необходимо и выращивать, и кормить, и лечить. Для этого необходима рабочая сила, территория, оборудование и многое-многое другое. Это соответственно увеличивает ресурсные затраты, а выращенная рыба в принципе обладает меньшей энергетической ценностью.

Теперь возьмем новейшие проекты строительства суперэффективных вертикальных ферм в мегаполисах. Очевидно, что эти проекты имеют запредельные коэффициенты ресурсо- и энергоотдачи, примерно на получение одной килокалории в этих проектах тратится более 500 килокалорий.

Отдельно стоит отметить важное экономическое последствие развития подобных тенденций. В традиционной экономике никогда в стоимость продукта не включалась «стоимость ресурса». Такого понятия, как «стоимость ресурса», вообще не существует. Например, стоимость барреля нефти определяется только затратами на добычу, труд, транспортировку, аренду офисов, цистерн и другими подобными затратами. Сам же объем нефти, содержащийся в породе, всегда считался и считается бесплатным. Но сегодня, когда нам уже не хватает традиционных ресурсов, появляется «цена замещения ресурса». Появление цены замещения делает новые технологии при сравнении с традиционными технологиями, основанными на бесплатном ресурсе, экономически нерентабельными.

Соответственно, человечество переходит на более затратные и менее эффективные способы получения энергии и продовольствия.

Причина понятна: для разработки и тиражирования новых технологий необходимо затратить огромное количество усилий, времени, энергии. Расходы на персонал, новое строительство и прочие действия существенно повышают энергозатраты. Соответственно, риски снижающихся и отрицательных коэффициентов, аналогичных EROI, должен кто-то финансировать. В случае сельского хозяйства их финансируют государства, субсидирующие отрасль, и международные организации, оказывающие финансовую помощь нуждающимся. Это приводит к ситуации, когда человечество тратит и будет тратить средства на поддержание абсолютно неэффективной системы производства, сельского хозяйства в частности.

Именно поэтому при исчерпании невозобновляемых ресурсов и использовании возобновляемых ресурсов за пределами естественных балансов мир вступает на «опасную территорию», которая вначале будет как минимум характеризоваться ростом цены на все виды ресурсов, а в итоге может привести к катастрофическим ситуациям.

Для устойчивого производства продовольствия в стратегической перспективе сельское хозяйство, как отрасль, работающая на естественных возобновляемых ресурсах и геохимических циклах (почва, азот, пресная вода, углерод, фосфор), должно будет вернуться к использованию ресурсов на уровне не большем, чем возможно в естественном цикле. Иначе мы будем иметь (а на самом деле уже имеем) абсолютно неэффективное с точки зрения затрат ресурсов и энергии производство, так как мы тратим больше, чем получаем. В долгосрочной перспективе такая стратегия не работает.

Вывод

К сожалению, не существует простых решений по проблеме устойчивого обеспечения продуктами питания 9 млрд людей, особенно с общим ростом благосостояния и переходом значительной части населения к способу потребления, характерному для богатых стран. Рост объемов производства продовольствия будет действительно важен, но он как никогда будет ограничен конечными ресурсами суши, океанов и атмосферы, также необходимо будет учитывать изменения климата, растущее загрязнение, растущее население, изменение диеты и влияние продукции на здоровье человека.

Очевидно, что изменения в сельском хозяйстве XXI века будут не менее - скорее более радикальны, чем изменения, произошедшие в ходе «зеленой революции» в XX веке.

Постановка целей и разработка этих изменений будет одной из основных задач науки в XXI веке. Но надежды на будущие научные и технологические инновации в обеспечении продовольствием не могут служить оправданием для откладывания сложных и необходимых уже сегодня решений, а любой оптимизм должен быть смягчен, ввиду огромного масштаба проблем.

Имея в мире миллиард голодных людей, необходимо мыслить нестандартно.

При подготовке статьи использовались материалы из Science, The Solutions, книги и статьи Вацлава Смила (Vaclav Smil), «Пределы Роста. 30 лет спустя», отчеты FAO, The International Fertilizer Industry Association (IFA), Water Resource Group, UN Water.

В Российской Федерации огромный потенциал развития сельскохозяйственного сектора во многих областях. Аналитики предсказывают ощутимый рост в данной отрасли в ближайшие годы. Новейшие технологии в сельском хозяйстве существенно снижают себестоимость производства, увеличивают производительность и улучшают качество продукции.

Применение биоинсектицидов и опылителей

Ежегодно появляются специальные биофермы, на которых выращивают биоопылителей и биоинсектиков. Это позволяет сократить использование химикатов для защиты агрокультур и экономит бюджет.

Модифицированные семена

Среди новых технологий в сельском хозяйстве, особое место занимает внедрение модифицированных семян. Уже официально запатентованы технологии, позволяющие вживить в семена генетический материал. Некоторых может пугать данный факт, но на самом деле это безопасно, потому что их ДНК остается неизменным. Применение таких семян позволяет значительно улучшить характеристики растения.

Новинки в отоплении

На птицефабриках выгодно использовать такое изобретение, как газовые инфракрасные обогреватели. Они дают отличный тепловой эффект и сокращают затраты по обогреву помещения примерно в два раза (в сравнении с теплогенераторами).

Принципиальное отличие ─ данные устройства нагревают воздух только в том месте, где находится птица. В остальном же помещении, воздух не пересушивается, что создает хороший микроклимат. Управление обогревателями осуществляется с компьютера, позволяя задавать конкретную программу (в зависимости от возраста птицы).

Почвенные пробоотборники

Это специальные механизмы, созданные для отбора проб почвы. Их устанавливают на обычные автомобили для снижения трудозатрат производственного процесса. Всего за один день они берут образцы более чем с 1000 гектаров. Почвенные пробоотборники целесообразно применять в крупных агрохолдингах.

Космический мониторинг

Этот метод также называют дистанционным зондированием Земли. Он позволяет провести изучение земной поверхности при помощи электромагнитного излучения. Полученные данные используются при планировании сельскохозяйственных работ.

Земледельцы получают информацию о заболеваемости растений, химическом состоянии почвы, прогнозы относительно будущего урожая.

Электронные карты садов и полей

Такие карты с высокой точностью фиксируют расположение близлежащих объектов (лесов, водоемов, построек жилищного и хозяйственного назначения, подъездных дорог) и площадь территории. Наличие электронного паспорта со всеми характеристиками способно значительно упростить производственные процессы. Владея необходимыми данными, работники планируют порядок обработки полей, рассчитывают нужное количество топлива, удобрений и семян.

Какие новые технологии есть в сельском хозяйстве, позволяющие повысить урожайность? Израильский инженер обнаружил, что это можно сделать медленным и сбалансированным поливом. Его изобретение – это гибкий трубопровод, позволяющий поливать те места, которые необходимо.

Сейчас уже разработаны целые системы капельного орошения, которые показали высокую эффективность. Они способны к самоочищению и обеспечивают равномерное распределение воды.

Робот-хомячок Rosphere

Испанскими инженерами был разработан уникальный робот, который по внешнему виду напоминает хомячка. Он имеет небольшие размеры и шарообразную форму. Его прямое предназначение состоит в том, чтобы улучшать урожай. Устройство передвигается по огородам и садам, осуществляя сбор информации о состоянии земли и растений, спелости плодов, наличии или отсутствии вредителей. Фермерам остается лишь отслеживать актуальную информацию и при необходимости принимать соответствующие меры.

Японская инновация позволяет выращивать экологически чистую зелень круглый год. Это возможно делать без подходящих условий внешней среды, что очень интересно для местностей с неподходящим климатом (слишком засушливых или холодных). Вода по этой методике подается через почву.

Агрокультуры выращиваются в специальном сооружении, в котором соблюдены необходимые стандарты света, температуры и тепла.

Ветеринарные роботы

Среди последних новых технологий сельского хозяйства в мире, следует отметить ветеринарных роботов. Аппараты квантовой фототерапии значительно улучшают здоровье животных и птиц, укрепляя их естественный иммунитет. Проведенные исследования подтвердили, что повышается оплодотворяемость, продуктивность животных (яйценоскость, надои). У них повышается сопротивляемость к вирусным инфекциям, а ответ на вакцинацию более выраженный и четкий.

Коконы (рукава) для зерна

Это изобретение позволяет хранить зерно с минимальными затратами. Оно широко применяется в разных странах из-за простоты и дешевизны конструкции. Коконы представляют собой большие мешки, которые не пропускают воздух и влагу. При традиционном хранении половина урожая обычно пропадает из-за плесени и вредителей. Такой же способ предотвращает контакт зерна с влагой и вредными насекомыми, что позволяет ему храниться намного дольше.

Использование в современном сельском хозяйстве новых проектов и технологий позволяет получить гарантированную рентабельность. В данную область обязательно надо вкладывать капиталы и внедрять авангардные решения.