Новые технологии растениеводства. Современная сельскохозяйственная техника

Изучение мировых тенденций развития техники, оценка экспонатов международных выставок свидетельствуют о том, что до 80 % разработок, получивших максимальное развитие за последние годы, несмотря на кризис, связаны с интеллектуальными решениями, базирующимися на применении информационных технологий. Стратегический вектор инновационного развития сельскохозяйственного производства сопряжен с широким применением информационных технологий, электроники, автоматизированных систем. Интеллектуальной основой для этого служат фундаментальные инновационные решения в других сферах и отраслях, которые также успешно используются и в сельском хозяйстве.

В растениеводстве формируется и реализуется точное, прецизионное, или разумное земледелие (Smart Farming). Оно предполагает управление продуктивностью земли, посевами, трудовыми, финансовыми ресурсами, формирование оптимальной логистики с учетом конъюнктуры рынка. Создаются электронные карты полей, формируются информационные базы по каждому полю, включающие площадь, урожайность, агрохимические и агрофизические свойства (нормативные и фактические), состояние растений в соответствующие фазы вегетации и т. д. Разрабатывается программное обеспечение по анализу и принятию управленческих решений, а также подаче команд на чип-карты, которые загружаются в робототехнические устройства, сельскохозяйственные агрегаты для дифференцированного проведения сельскохозяйственных операций.

В животноводстве применяются унифицированные методы и средства идентификации животных как интеллектуальная основа долговременной стратегии организационно-структурного развития фермы, комплекса, отрасли в целом.

В качестве примера целесообразно привести работу системы PigWatc, реализующую инновационную технологию менеджмента искусственного осеменения свиней.

Три инфракрасных датчика отслеживают поведение свиноматки 24 ч в сутки все семь дней недели. Прибор для наблюдения устанавливается непосредственно над свиноматкой в индивидуальном станке. На светодиодном дисплее в любое время можно считать всю важную информацию, например, относительно прохолоста, статуса осеменения либо необходимости его проведения. Ядром данной системы является мощный компьютер, в режиме реального времени непрерывно анализирующий поступающую информацию о поведении животных, сравнивая при этом полученные результаты с исходными данными. На основе данных расчетов и определяется точное время искусственного осеменения каждой свиноматки в отдельности. Вся информация по протеканию половой охоты выводится на подключенный ПК либо ноутбук в виде доступных диаграмм.

В переработке сельскохозяйственной продукции наиболее передовыми являются технология бесконтактного считывания информации с объектов и сохранения данных REID (Radio Frequency Identification), а также автоматизированные системы планирования и управления производством в условиях быстрого изменения объемов и ассортимента.

Особой популярностью пользуется эффективная разработка ОКБ «Молочные машины русских» - автоматизированная система управления технологическими процессами на молокоперерабатывающем предприятии.

На основе технологического журнала и временного графика работы оборудования программным обеспечением создаются диаграмма работы и протокол процесса, отображающие заданные параметры и очередность взаимодействий как отдельных единиц оборудования, так и целых производственных участков.

В техническом сервисе сельскохозяйственной техники успешно функционирует система удаленного мониторинга состояния МТП в АПК. Она разработана ГНУ ГОСНИТИ на основе системы дистанционной диагностики Outrak. Сигналы о состоянии МТП передаются по мобильной связи на вебсервер TELEMATIC5, оснащенный программно-аппаратным комплексом компании «Глобальные системы автоматизации» (ГЛОСАВ) с отраслевым приложением «Агропром».

Эффективность развития АПК во многом определяется наличием инструментов и технологией управления знаниями, полученными на основе многолетнего опыта ведения сельскохозяйственного производства. Интуиция отдельных представителей отрасли и большое количество ноу-хау, созданных в мире на протяжении многих лет труда, представляют чрезвычайную ценность для дальнейшего развития сельского хозяйства. Остро стоит задача преобразования неявных знаний, полученных опытным путем, в явные, с фиксацией научных результатов, что в конечном итоге позволит повысить качество и эффективность производства сельскохозяйственной продукции и продовольствия. Целесообразно улучшить связи и обмен информацией и знаниями между экспертами и сельскохозяйственными товаропроизводителями. Представляет особый практический интерес и имеет значительные перспективы использование облачных вычислений, которые успешно применяются в различных областях, имеют ряд преимуществ: сокращение затрат; распределение информационных ресурсов по требованию, без ограничения; техническое обслуживание и обновление программного обеспечения, выполняемое в фоновом режиме; быстрое инновационное развитие, включая сотрудничество с другими системами в облаке; большие возможности для глобального развития представляемых услуг.

Цикл работ, выполняемых в процессе сельскохозяйственного производства с активной поддержкой облачного сервиса, включает четыре основных этапа: планирование производства и эксплуатации; выполнение работ; мониторинг и оценка результатов; корректировка планов.

Для каждого конкретного сельхозтоваропроизводителя облачный сервис является инновацией, позволяющей решать конкретные, насущные задачи:

• планирование производства, продаж, закупок;
• оперативное управление производством и реализацией на основе автоматизации сбора, получения и анализа информации;
• поддержка связи экспертами (консультантами), инструктаж и своевременное обеспечение руководства на основе запросов к базам данных;
• управление всеми видами данных, относящихся к обрабатываемой земле, включая местоположение, права на землю, карты полей и пр.

В условиях ВТО такие экономические показатели, как прибыль, уровень рентабельности производства, позволяют проводить оценку эффективности отдельно взятого сельскохозяйственного предприятия или отрасли. В максимальном увеличении показателей и заключается конечная цель внедрения новых информационных технологий. Достижению этой цели содействуют следующие механизмы:

• Моделирование производственного процесса (составление агротехнологических карт, производственных и бизнес-планов и документов, основанных на управлении знаниями).
• Оценка рисков по каждому участку земли, расчет затрат и прибылей, сбор информации и отправка данных на сервер 3G с использованием мобильных телефонов с функцией считывания штрих-кода GPS.
• Учет культивируемых земель, использование и пополнение информацией баз данных по каждому земельному участку (права на землю, характеристики участка, результаты анализа почвы, история производства и тому подобное).

Получая информацию из облачного сервиса в соответствии с профессиональным профилем и индивидуальными данными, сельхозтоваропроизводителям в зависимости от их географического расположения, типа возделываемых культур, погоды в своем регионе передается информация в реальном времени. Предоставляется информация о методах определения вредителей, которые могут уничтожить урожай. Кроме того, облачная система может предоставлять информацию с рекомендациями по этапам проводимых сельскохозяйственных работ, оказывать помощь в расчете затрат и предоставлять возможность ознакомиться с утвержденными положениями в конкретном регионе. Для производителей, экспортирующих свои товары, облако сообщит цены на продукцию на сельскохозяйственных рынках, поможет в принятии решений: продать свой урожай или ждать лучших цен на мировом рынке.

Схематично последовательность сбора, хранения и анализа информации можно представить из пяти этапов: сбор данных - хранение - визуализация - анализ - инструкция. Реализация полного цикла обработки данных позволит предоставить работникам отрасли актуальную, своевременную, достоверную информацию для повышения эффективности производства и реализации продукции.

Использование облачных вычислений позволяет гибко связать воедино различные системы отрасли, может стать одним из принципиальных подходов в инновационном развитии и интегрировать целые информационные системы:

• систему управления бизнесом;
• систему для выполнения финансового анализа и подачи налоговой отчетности при поддержке налоговых консультантов;
• систему мониторинга истории производства, которая обеспечивает отслеживание записей движения продовольствия, что является более безопасным и более надежным;
• систему сельскохозяйственной практики и оперативной поддержки, которая позволяет эффективно управлять безопасностью и качеством сельскохозяйственной продукции, поддерживая надлежащий уровень работы сельскохозяйственной фермы.

Облачный сервис позволяет обеспечить техническое обслуживание миллионов пользователей простым внесением изменений и дополнений в программу на одной системе в центре облака. Более того, в облачных вычислениях не существует различия в версии программного обеспечения, используемого разными пользователями, что приводит к повышению удобства использования в дополнении к снижению эксплуатационных издержек. Преимущества виртуализации заключаются в оптимизации управления, повышении безопасности хранения данных, снижении эксплуатационных расходов, повышении эффективности работы персонала, что ведет к существенной экономии времени и финансовых затрат.

Появляется практическая возможность подключать основные функции аутентификации и биллинга для обработки и интеллектуального анализа данных GPS, изображений картографических систем, речи и другой информации, что создает условия для оптимизации всего производственного процесса и выполнения его ежедневно на основе точных и проверенных данных.

Информация о погоде и данные о почве, GPS-данные, наблюдения работников, данные по земельным участкам могут быть использованы для получения консультаций и рекомендаций на основе анализа этих сохраненных данных, формирования и развития системы знаний, хранящейся в облаке.

Процесс накопления и обмена знаниями в отрасли сельского хозяйства приводит к улучшению общей эффективности производства. Сельское хозяйство является генератором большого количества знаний и технологий и должно быть готово к дальнейшему инновационному развитию и совершенствованию. Облачные вычисления могут поддерживать этот процесс. Механизм облачных вычислений целенаправленно решает задачу передачи знаний работающим сельхозтоваропроизводителям и последующим поколениям сельскохозяйственных работников.

Таким образом, для обеспечения реализации задач и параметров, определенных Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы, необходимо активизировать работы в данном направлении. Они являются интеллектуальной основой формирования четвертого и пятого технологических укладов в сельскохозяйственном производстве России.

По материалам статьи: Федосенко, В.Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве / В.Ф. Федосенко. - Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Минск, 22-23 октября 2014 г.). В 3 т. Т. 1. - Минск: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2014. - 257 с.

Создание и функционирование информационных систем в управлении экономикой тесно связано с развитием информационных технологий - главной составной частью автоматизированных информационных систем.

Автоматизированная информационная технология (АИТ) - совокупность методов и средств сбора, регистрации, обработки, передачи, накопления, поиска и защиты информации на базе применения программного обеспечения, вычислительной техники и средств связи, а также совокупность способов, с помощью которых информация предлагается клиентам.

Спрос в условиях рыночных отношений на информацию и информационные услуги привел к тому, что современная технология обработки информации ориентирована на применение широкого спектра технических средств, вычислительных машин и средств коммуникаций. На их основе создаются вычислительные системы и сети различных конфигураций с целью накопления, хранения, переработки информации, максимального приближения терминальных устройств к рабочему месту специалиста или лицу, принимающему решение.

В современных условиях принятие оптимального решения в любой сфере человеческой деятельности базируется на своевременной и качественной информации.

Средством и инструментом обработки и хранения электронной информации является вычислительная техника. Использование вычислительной техники основывается на компьютерных технологиях, включающих три элемента: технику, программы и информацию. Совокупность взаимосвязанных сведений (данных), хранимых на машинных носителях, - это база данных, а информация, размещенная на информационных носителях (книги, базы данных и др.), - это информационные ресурсы.

Информационные технологии - это совокупность средств и методов информационных процессов (получение, обработка, хранение, передача информации с использованием технических и программных средств).

Цель информационно-консультационной службы АПК-достижение конкурентоспособности аграрного сектора посредством содействия сельскохозяйственным товаропроизводителям в повышении эффективности производства и сбыта продукции.

Информационно-консультационные службы оказывают содействие товаропроизводителям всех форм собственности в повышении экономической эффективности производства путем:

Выбора и освоения новых технологий, новых видов техники, машин и оборудования, сортов сельскохозяйственных культур и пород животных.

Разработки бизнес-планов для получения в инвестиционных и краткосрочных кредитов.

Определения оптимальных программ кормопроизводства и использования кормов, составления оптимальных рационов кормления для сельскохозяйственных животных.

Предоставления оперативной информации о ценах и поставщиках сельскохозяйственной техники, оборудования, минеральных удобрений.

Определение потребности в удобрениях и оптимизации их распределения по культурам.

Разработки программ маркетинга и поиска рынков сбыта сельскохозяйственной продукции.

Помощи в решениях юридических вопросов, налогообложении и ведении бухгалтерского учета с элементами экономического анализа.

Применение информационных технологий повышает производительность и эффективность управленческого труда, позволяя по-новому решать многие задачи. Например, электронная техника и информационные технологии позволяют определять местонахождение любого предмета в пространстве и во времени, чем и объясняется возможность их использования в «точном (ориентированном) сельском хозяйстве».

Среди задач «точного сельского хозяйства» - оптимизация производства с целью получения максимальной прибыли; рациональное использование ресурсов, в том числе природных; защита окружающей среды. «Точное сельское хозяйство» рассматривается как неотъемлемая часть ресурсосберегающего и экологически чистого сельского хозяйства. Оно позволяет обеспечивать контроль сельскохозяйственных операций.

Основой «точного сельского хозяйства» является измерение и понимание вероятностей, влияющих на рост растений. «Точное сельское хозяйство» - это эффективное, или рациональное, управление процессами роста растений в соответствии с их потребностями в питательных веществах и условиях произрастания.

Для ведения «точного сельского хозяйства» необходимо использование специальных приспособлений и технологий, таких как:

Приемники-антенны глобальных позиционных систем (GPS - ГПС или ГЛОНАС), устанавливаемые на любом объекте (машине, агрегате и др.). Они пеленгуют сигналы со спутников, находящихся в зоне приема информации. Для точного определения местонахождения объекта в пространстве и во времени достаточно получать сигналы с 3-4 из 24 спутников, вращающихся вокруг земного шара. Точность определения местонахождения объекта при этом находится в диапазоне от нескольких метров до одного сантиметра;

Географическая информационная система (GIS - ГИС) - это программное обеспечение, позволяющее обрабатывать и показывать пространственную информацию, компьютеризировать и составлять электронные карты. Географическая информационная система позволяет обрабатывать и анализировать различные пространственные данные, интегрированные в цифровом виде;

Датчики для дистанционных измерений и бортовые датчики для приведения в действие исполнительных частей машинного агрегата.

Дистанционные датчики служат для измерения температуры и влажности почвы, определения состояния растений (наличие сорняков, болезней и вредителей), урожайности посевов и проч. Действие дистанционных датчиков основано на применении лазерно-радарных, ультразвуковых, электромагнитных установок, использовании инфракрасных волн, спектрофотометров, визуальных телекамер, атомных резонаторов и т.д.

Бортовые датчики служат для мониторинга урожая, определения нормы высева семян, внесения удобрений, ядохимикатов, воды, извести; места нахождения и скорости движения техники; замера технических параметров движения машин (буксования, тяги и проч.).

Так, первые комбайны фирмы «Массей-Фергюсон» были оборудованы приемниками-антеннами, принимающими сигналы со спутников, автоматическим устройством для мониторинга урожайности. Совмещая информацию о местонахождении комбайнового агрегата и мониторинга урожайности, можно узнать урожайность в любой точке поля в любое время.

Урожайность сельскохозяйственной культуры на различных участках одного поля не бывает одинаковой. На величину урожайности влияют такие факторы, как: качество почвы (плодородие, кислотность, механический состав); дозы и виды внесенных удобрений; топография местности; наличие лесополос; технология посева, ухода за сельскохозяйственной культурой, уборки урожая; качество семян; болезни, вредители сельскохозяйственных растений; погодные условия и многое другое.

Сравнивая те или иные характеристики полей с картами урожайности, специалисты хозяйства могут выявлять причины неравномерной урожайности сельскохозяйственной культуры на поле (отдельные участки поля более продуктивны, чем другие).

Принятие решений, например, о необходимости дополнительного внесения удобрений на конкретном участке поля будет основываться на информации, полученной с помощью глобальной позиционной и географической информационной систем, традиционных источников, а также на основе экспертных оценок практиков и консультантов. Зная карты урожайности, почвенные и другие характеристики полей, используя глобальную позиционную и географическую информационную системы, датчики, исполнительные автоматические устройства рабочих частей машин, можно составлять программу последующего движения машинного агрегата (например, с целью внесения удобрений) и по заданным программам вносить на конкретный участок поля соответствующее количество удобрений с сочетанием азота, фосфора и калия в необходимых пропорциях.

Мировая практика применения «точного (ориентированного) сельского хозяйства».

В США, Японии, Китае и некоторых европейских странах (Германия, Англия, Голландия, Дания) «точным сельским хозяйством» начали заниматься с 80-х годов, в странах Восточной Европы - с начала 90-х годов прошлого столетия.

Фирма «Массей-Фергюсон » (Massey Ferguson) - первая компания, которая стала производить комбайны с устройством для создания и использования карт урожая. Эти комбайны оборудованы глобальной позиционной и географической информационной системами, имеют связь со спутниками через приемник-антенну, а также оборудование для ведения мониторинга урожайности. Подобное оборудование выпускают также компании «Джон Дир», «Класс», «Нью Холланд» и др.

Затраты на оборудование «точного сельского хозяйства» окупаются после 2-4 лет его использования. В 1999 г. комплект оборудования (антенна, компьютерное устройство с программным обеспечением) для «точного сельского хозяйства», устанавливаемого на машинных агрегатах, стоил примерно 15 тыс. долл. США. Окупаемость этих затрат зависит от времени использования оборудования, размеров полей, на которых оно применяется, объема производимых работ. Применение «точного сельского хозяйства» наиболее эффективно в крупных предприятиях.

В США, Канаде, Англии, Германии, Голландии, Дании, Китае и других странах мира созданы научно-производственные центры «точного сельского хозяйства». В 1999 г. на фермах всех стран мира работало более 1500 машин, оборудованных соответствующими системами. Более 4% фермеров США применяли в своей практике «точное сельское хозяйство».

В октябре 2000 г. в Китае прошла международная конференция по инженерным и технологическим наукам, на которой присутствовало 2500 ученых и специалистов, обсуждались различные направления развития наук и технологий, в том числе инженерных наук по информационным технологиям, устойчивому развитию сельского хозяйства, включая «точное земледелие».

Таким образом, практическое применение «точного сельского хозяйства» стало возможным благодаря широкому использованию программного обеспечения электронной техники, созданию дистанционных и бортовых датчиков для приведения в действие исполнительных автоматических частей машин и агрегатов. Ускорение решений задач по улучшению управления в агропромышленном комплексе с использованием электронной техники заключается не только в повышении его финансирования, но и в подготовке кадров, способных создавать и применять информационные технологии в сельском хозяйстве, в том числе и ведение «точного сельского хозяйства». Один из признаков применения информационных технологий в хозяйствах - наличие компьютеров, а также их соединения с Интернетом (таблица 1).

Примером интенсивного применения информационных технологий явля-ются страны Евросоюза. При этом количество компьютеров в этих странах, под-ключенных к Интернету, практически не превышает 50%. Ряд ученых в облас-ти информационных технологий считает, что существующий уровень приме-нения компьютерной и коммуникационной техники в исследованных странах крайне низок для эффективного применения современных информационных технологий.

В информационном обществе фермер может подключиться к Интернету из любой точки местности посредством мощных беспроволочных коммуникационных связей. Он отслеживает необходимые аспекты функционирования фермы, так как средства механизации, животные снабжены миниатюрными компьютерами, подключенными к общей сети Интернета. Фермер может установить различные типы датчиков в необходимых местах и иметь доступ к ним в любое время, таким образом, он имеет доступ ко всем потребным данным.

Новый век ставит перед человечеством новые проблемы, в частности: накормить растущее население планеты, удовлетворить спрос в качественных продуктах питания, как добиться повышения производительности труда на предприятиях АПК?

Сельское хозяйство - идеальная среда для применения информационные технологии (ИТ). В связи с этим для эффективного и устойчивого функционирования хозяйствующих субъектов республики в новых условиях необходимо применять передовые информационные технологии, позволяющие выявить их внутренние резервы, привлечь внешние вложения, а также проводить реструктуризацию организационных структур и выполнять реинжиниринг систем управления.

Американское издание «Индикаторы науки и техники» определяют ИТ как комбинации трех ключевых технологий: числовые вычисления, хранение информации и трансляция числовых сигналов по телекоммуникационным сетям. В отечественной литературе ИТ определяются чаще всего, как технологии, использующие средства микроэлектроники для сбора, хранения, обработки, передачи и представления данных, текстов, образов и звуков.

Еще более существенное расхождения отмечаются при выделении технических групп, входящих в категорию ИТ. Так, выделяют следующие технологические компоненты: устройства, обеспечивающие доступ человека к информации на расстояние, обработку и хранение. В тоже время определяет в качестве наиболее важных как по числу, так и по характеру совсем иные группы: полупроводниковые приборы, компьютеры, волоконную оптику, сотовую связь, спутники, компьютерные сети, интерфейс человек - компьютер, цифровые системы передачи информации.

В этой связи появились классификации информационных технологий, выделяющие информационную технику и изделия, с помощью которых ИТ реализуются. При этом программное обеспечение, являющееся тоже изделием и представляющее особую группу информационных технологий, не отделяется от программируемых вычислительных устройств. В классификацию включают:

базовые ИТ, соответствующие основу всей совокупности информационных устройств и осуществляющие все логические операции и преобразования. В первую очередь, к элементной базе ИТ относят микросхемы или интегральные схемы, печатные платы, магнитные и оптические накопители, микроминиатюрные вспомогательные конструктивы и т.д.;

первичные ИТ, выделенные по функциональным признакам: компьютерная техника, телевизионное кино и фототехника, копировально-множительная аппаратура и техника связи;

вторичные ИТ, охватывающие все применения информационно-вычислительной техники в сфере жизнедеятельности общества.

В статье рассматривается последние - вторичные ИТ компьютерные технологии, для которых основной перерабатываемой продукцией является информация и которые, в конечном счете, определяют уровень информатизации производства, отрасли, области экономики и общества в целом.

В сфере сельского хозяйства развитых стран все чаще появляются условия и прилагаются значительные усилия по внедрению информационных технологий. Наиболее известные технологии реализованы в рамках прикладных компьютерных программ. Это, в первую очередь, программы оптимизации размещения сельскохозяйственных культур в зональных системах севооборота и рационов кормления животных; по расчету доз удобрений; проведению комплекса землеустроительных работ и управлению земельными ресурсами; ведению государственного земельного кадастра истории полей и разработке технологических карт возделывания сельскохозяйственных культур; регулированию режима питания растений и микроклимата в теплицах; контролю процесса хранения картофеля и овощей, качества выращиваемой продукции и кормов, загрязнения почв; оценке экономической эффективности производства; управлению технологическими процессами в птичниках, производственными процессами в переработке мяса птицы и хранении продукции и многое другое.

Одним из актуальных направлений использования ИТ в АПК становится точное земледелие, которое обеспечивает стратегию управления урожайностью сельскохозяйственных культур, использующую глобальную систему позиционирования (GPS), географические информационные системы (ГИС) и технологии, и данные из множественных источников об условиях роста и развития растений и экономической ситуации каждой единицы управления в пределах отдельно взятого поля.

Отсутствие интереса сельскохозяйственных производителей в ИТ часто объясняется низким уровнем образования и возрастом фермеров. Считается, что главные причины нежелания применения ИТ - экономические. В основном используют обычные (стандартизованные) технологические операции выращивания сельскохозяйственной продукции и сравнительно дешевые средства защиты растений как наиболее эффективные способы получения прибыли.

Один из признаков применения ИТ в хозяйствах - наличие компьютеров, а также их соединения с Интернетом. ИТ используются в основном для бухгалтерского учета, автоматизации сельскохозяйственных процессов.

Управление в сельском хозяйстве в значительной степени предполагает принятие решений в условиях неопределенности, обусловленной тремя основными причинами: отсутствие текущих данных о состоянии природы; недостаточность знаний о биологических и физических системах; случайный характер протекающих процессов. Производитель использует восприятие вероятностей будущих результатов, исходя из экономически оправданных решений, в соответствии с возможными рисками, уменьшая их, в основном, путем упрощения производственных систем, использования оборотных средств и защиты растений, удобрения и т.д., практически без ограничений. Они, например, применяют химикаты в количествах, минимизирующих риск основных потерь от недостаточного питания, болезней и вредителей сельскохозяйственных культур, не учитывая отрицательных воздействий на окружающую среду.

Все увеличивающиеся скорость и объемы передаваемой информации через различные системы связи обеспечат стабильное снабжение производителей базами данных. Эти данные должны быть интегрированы к особенностям биологических и физических систем для того, чтобы получить полезные знания об их текущем состоянии и прогнозировать результаты возможных решении. Внедрение научных разработок путем использования Интернета чрезвычайно важно для расширения функциональных возможностей информационных систем.

Ведение сельского хозяйства в информационном обществе предполагает непрерывное получение информации от внешних источников (через внешние сети Интернета) в любой момент времени из любой точки местности. Например, постоянное обновление данных синоптиков может быть доступно фермерам на протяжении дня.

Расширение информационных баз данных - важное, но недостаточное условие для эффективного их применения в хозяйствах. Исходная информация должна быть удобной для оценки биологических и физических систем с целью выработки полезных знаний о текущем состоянии хозяйств, а также прогнозирования результатов при реализации различных сценариев. Накопившиеся знания в сельскохозяйственных исследованиях на протяжении многих лет должны быть применены для получения практически полезной информации путем обработки баз данных. Это означает, что ИТ - незаменимый источник для реализации научно-исследовательских разработок.

Сельское хозяйство на современном этапе переживает новый подъем. Развитие новых технологий позволяет увеличить производительность, снизить себестоимость производства, а также улучшить качество продукции. В современном сельском хозяйстве можно выделить несколько направлений развития технологий и использования инноваций:

• Технологии обработки почвы
• Технологии производства сельскохозяйственных машин и оборудования
• Технологии выращивания и содержания скота
• Технологии осушения и орошения почвы
• Технологии сбора и сохранения продукции
• Технологии транспортировки и реализации продукции

Кроме этих направлений существует еще широкий спектр инновационных направлений, применимых в сельском хозяйстве.

Вопросы производства экологически чистых продуктов выходят сегодня на первый план. В связи с этим очень востребованы сегодня технологии, позволяющие повысить чистоту продуктов. Использование современной техники также способствует повышению качества продукции.

И конечно же, несомненно, одним из приоритетных направлений было и есть все, что связано с повышением производительности продукции. Инновации, позволяющие собирать по нескольку урожаев сельскохозяйственной продукции в год успешно дополняют технологии безотходного производства и технологии грамотного сбора и сохранения урожая.

В секторе животноводства развиваются технологии заготовки кормов, технологии содержания и разведения птицы, скота и ранее экзотических животных.

Возможности современного сельского хозяйства сегодня не менее впечатляющи чем возможности космической и компьютерной отраслей и от инноваций в этой области зависит обеспечение продуктами питания населения страны. Эффективные методы противостояния природным катаклизмам и сохранение урожая и поголовья скота тоже относятся к приоритетным направлениям.

В нашем каталоге научно-технического портала Вы сможете познакомиться с новинками технологий в области сельского хозяйства. Вы получите представление о новых идеях, задумках, разработках, а также уже существующих и действующих моделях, позволяющих улучшить технологический процесс и повысить эффективность производства продуктов питания и других товаров сельского хозяйства. Мы уверены, что Вы найдете здесь идеи, достойные реализации.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим первичную обработку глинистого сырья и его подачу в технологическую линию для производства керамических изделий. Устройство для рыхления и дозированной подачи глинистого сырья содержит бункер для сырья, размещенный под ним питатель, в корпусе которого установлена по меньшей мере одна пара встречновращающихся валов с рыхлящими элементами, и размещенный под окном выгрузки питателя ленточный транспортер, оснащенный средствами взвешивания. Участки валов, расположенные над окном выгрузки питателя, выполнены в виде трехзаходных либо четырехзаходных шнеков, лопасти каждого из которых перемещаются в межлопастных промежутках соседнего шнека. Технический результат - повышение точности дозирования за счет исключения самопроизвольного выпадения материала на ленточный транспортер после остановки привода вращения валов. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для разделения сыпучих семенных смесей. Устройство содержит выполненный из диэлектрика вращающийся барабан, электроды чередующейся полярности, питатель, приемники продуктов разделения. Барабан установлен горизонтально и размещен внутри наружного полого статора в форме подковы в поперечном сечении, который неподвижно закреплен и разделен на несколько зон сепарации по ходу движения материала, каждая из которых имеет систему электродов чередующейся полярности с переменным шагом. Верхний и нижний концы статора в поперечном сечении смещены на угол 10° от его вертикальной оси. Приемники продуктов разделения крупной и мелкой фракций размещены парами параллельно друг другу внутри вращающегося барабана в каждой зоне сепарации. Продольные ближние концы каждой пары соединены между собой и расположены под верхним окончанием статора. Приемники крупной фракции снабжены выводами зерна за пределы барабана, а мелкой фракции - в следующую зону сепарации. Приемник мелкой фракции, расположенный в последней зоне сепарации, снабжен выводом зерна за пределы барабана. Улучшается качество сепарации при снижении затрат электроэнергии и увеличении производительности. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для получения пищевого растительного масла в маслоперерабатывающей промышленности. Маслопресс, включающий камеру измельчения, шнековый вал, маслоотжимную камеру с зеерным цилиндром, механизм регулирования давления в прессе, шнек, питатель пресса, шнековый вал питателя, отличается тем, что маслопресс состоит из двух рабочих камер, первая камера представляет собой камеру измельчения и термообработки исходного масличного сырья, а вторая - камера отжима масла, камера измельчения и термообработки сырья состоит из трех зон, первая зона - зона загрузки исходного сырья, вторая - зона влагообработки семян, третья - зона измельчения, в камере измельчения и термообработки сырья установлены два шнека, вращающиеся навстречу друг другу, зона термообработки снабжена патрубком для подачи воды, камера отжима масла, состоящая из зоны загрузки и измельчения сырья, которая находится под вакуумметрическим давлением, а также зоны прессования масличного сырья, камера отжима масла снабжена крышкой в зоне загрузки и измельчения сырья, зона прессования представлена зеерным корпусом, состоящим из зеерных пластин трапецеидальной формы с двумя фасками на внутренней поверхности, шаг витков шнека, установленного в камере измельчения и термообработки исходного масличного сырья, постепенно уменьшается по всей длине. Изобретение позволяет разработать конструкцию маслопресса, позволяющую снизить энергозатраты, уменьшить габаритные размеры, а также осуществить операции измельчения и обжарки исходных масличных культур, увеличить выход масла в камере термообработки маслопресса. 3 ил.

Новинка современного рынка, которая поразит и удивит любого садовода! Данный прибор эффективен при воздействии его как над землей так и под ней. При помощи данного устройства Вы избавитесь от надоедливых вредителей навсегда. «Град А-500» был разработан на основе современных технологий. Он издает звуки, которые способны отпугнуть таких грызунов-вредителей как землеройки, кроты, мыши, крысы и другие.

Чтобы помочь фермерам оптимизировать свою работу по высаживанию семян гибридов, повысить их всхожесть и увеличить доходность сельского хозяйства, компания Kinze Manufacturing, Inc создала концепт первой в мире электрической мульти-гибридной сеялки.

Мыши, крысы и другие грызуны семейства млекопитающих наносят огромный вред сельскому хозяйству. Наверное, каждый дачник не раз задумывался об эффективном методе, способном навсегда изгнать вредителей с участка, ведь они уничтожают весь урожай буквально за несколько дней, и при этом никакой химический яд не имеет на них никакого воздействия...

Российская Федерация имеет огромнейший потенциал развития для сельскохозяйственного сектора экономики почти во всех его отраслях. До недавнего времени его рост был небольшим в связи с ограниченным применением инновационных сельскохозяйственных технологий и передовых методов хозяйствования.

С 2014 года, когда правительственным решением был дан старт отраслевым векторам на импортозамещение, сельскохозяйственный сектор экономики вышел на первое место по темпам производственного роста, дав 3.5% увеличения валового выпуска сельхозпродукции. К концу 2015 года продуктовый импорт сократился до менее чем четверти миллиардов долларов. Еще в 2012 году он составлял около пятидесяти миллиардов.

Проблемы и трудности

Однако не все так радужно как это хотелось бы видеть. Период сельскохозяйственного импортозамещения – это довольно длительный и процесс, требующий протекционной помощи государства и огромных капиталовложений от внутренних инвесторов.

И если с госпротекциями все более или менее в порядке, то с инвестициями наблюдается значительная вялость, объясняющаяся меньшей привлекательностью сельскохозяйственной отрасли в сравнении с другими секторами импортозамещения. Наибольшую популярность у инвесторов РФ, как и ранее, имеет торговля, сырьевая обработка и строительный сектор.

Ведь несмотря на оптимистичные показатели, доля населения, занятого в сельском хозяйстве составляет всего 10-12%, а внутренний продуктово-овощной рынок в зимний период по-прежнему включает до 80-90% продукции стран ближнего и дальнего зарубежья. Что говорить о продуктах, если даже оборонное ведомство серьезно зависит от импорта комплектующих.

Вернуться к оглавлению

Подводные камни

Конечно, такое положение бесспорно нужно выравнивать и политика импортозамещения играет в этом свою конструктивную роль. Но не следует забывать и о подводных камнях этого курса. Ведь такой путь совсем не нов для мирового экономического опыта: его применял ряд стран Южно-Латиноамериканского региона в третьей четверти ХХ в.

Опыт этих стран необходимо обязательно учитывать. А он показывает, что долговременная госпротекция и негибкая импортозамещающая политика может оказать медвежью услугу. Да, сперва в этих странах наблюдался хороший внутрипроизводственный рост с пропорциональным уменьшением безработицы.

Но потом рост сильно замедлялся, терялись внешнеторговые преимущественные специализации, сводилось на нет стимулирующее влияние предпринимательских рисков. В конечном итоге, это привело к тому же от чего и начинали: высокой безработице и экономической депрессивности.

Вернуться к оглавлению

Что же делать?

Что же тогда делать в случае с отечественным импортозамещением, в сельскохозяйственном производстве, чтобы избежать пройденного другими странами сценария? Неужели придется сворачивать эту программу, в которую уже сделаны очень большие вложения.

Отнюдь нет. Есть современный эффективный метод оптимизации импортозамещения. Это – параллельное обязательное внедрение в импортозамещающие проекты передовой и инновационной составляющей. За основу тут нужно брать успешные и авангардные мировые достижения, дорабатывать и адаптировать их под российские модели ведения хозяйства. Тогда не будет ни потерь специализаций, ни уменьшений эффективности и отдачи. Тут можно с большой пользой заимствовать и некоторые идеи из опыта успешных стран Юго-Восточного региона.

Вернуться к оглавлению

Авангард и инновации

Какие же конкретно сельскохозяйственные передовые и инновационные технологии, пригодные к адаптации в России, можно привести в качестве примера для будущего широкого внедрения? Их много. Ознакомившись лишь с некоторыми, вы осознаете всю мощь технологических инноваций, граничащих с фантастикой: позволяющих разводить рыбу в пустынях и поливать картофель морской водой. Остановимся на самых характерных:

Вернуться к оглавлению

Примеры успешных внедрений

Передовые проекты и инновации должны стать приоритетом развития сельского хозяйства России в ближайшей и среднесрочной перспективе и сыграть ключевую роль в политике импортозамещения.

Но можно перечислить ряд успешных внедрений уже на сегодня. Конечно, по своей инновационной составляющей до рыб в пустыне этим проектам далеко, но они также достаточно свежи и показывают уверенность своей деятельности.

1. Пензенская агрокомпания «Раздолье» успешно освоилась с европейскими технологиями культивирования клубники. Компания продает на внутренний рынок несколько сортов этих ягод, прекрасного качества и по много меньшей стоимости в сравнении с зарубежной. Проект бурно развивается и его прибыль еще два года назад составляла 500 тысяч рублей.
2. Ленинградская компания «Страусиный хутор» сделала ставку на экзотическое птицеводство и не прогадала. В России это не первый успешный пример фермерского страусиного хозяйства. Продукция компании (мясо, перо, яйцо, кожа) высокорентабельна, а на приобретение мяса и яиц, несмотря на их очень высокую стоимость, даже существует потребительская очередь по записи. Реализуют также молодняк, сувенирную продукцию и организовывают экскурсии.
3. Подмосковная сыроварня «Русский пармезан» организована по дореволюционной российско-швейцарской технологии. Сыры этой фирмы, по уверению ее владельца, должны будут сравняться качеством с европейскими аналогами. Кроме сыроделия фирма выпускает ряд кисломолочных продуктов высокого спроса.
4. Краснодарская компания «Адлеровский чай» ведет свою историю от времен советского периода. В ее ассортименте прекрасный чай собственного производства. Занимается фирма и другими культурами: лавровым листом, хурмой, фундуком и многими другими пряностями, фруктами и овощами. Компания уверенно стоит на ногах и в ее планах дальнейшее развитие производства.
5. Мокшанский «Тепличный комплекс» в Пензенской области выращивает натуральные розы из голландского материала с европейским качеством готовой продукции. На ее площадках работает обширная тепличная система, выдающая до четверти миллиона единиц роз в год. Культивируется около сотни сортов этого прекрасного растения, применяются прогрессивная техническая база, а работники фирмы регулярно повышают квалификацию в Голландии.

К этому еще имеет смысл добавить, что в прошлом году Минсельхозом были выделены основные приоритеты в сельскохозяйственном развитии.

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.