• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

«Умное» сельское хозяйство для циркулярной экономики

Для предотвращения глобальных вызовов в сфере продовольственной и биологической безопасности человечеству необходимо сельское хозяйство нового типа, соответствующее модели циркулярной (безотходной) экономики и принципам устойчивого развития. Вопросам перехода к новой экономической модели и к «интеллектуальному» сельскому хозяйству как ее неотъемлемому компоненту уделяют все большее внимание ведущие международные организации и национальные правительства. «Интеллектуальное» сельское хозяйство основано на применении автоматизированных систем принятия решений, комплексной автоматизации и роботизации производства, а также технологиях проектирования и моделирования экосистем. Оно предполагает минимизацию использования внешних ресурсов (топлива, удобрений и агрохимикатов) при максимальном задействовании локальных факторов производства (возобновляемых источников энергии, биотоплив, органических удобрений и т.д.).Описанные в настоящем выпуске информационного бюллетеня перспективные технологии «интеллектуального» сельского хозяйства обеспечивают эффективную, экологически безопасную борьбу с вредителями, восстановление и сохранение полезных свойств почв и грунтовых вод, а также дистанционный интегрированный контроль соблюдения сертификационных требований органического сельского хозяйства.

Версия для печати: 

 Рациональное природопользование: «Умное» сельское хозяйство для циркулярной экономики (PDF, 1.34 Мб)

 

Биопестициды для интегрированной защиты от вредителей

Рост продуктивности сельскохозяйственных угодий и удешевление продуктов питания во второй половине XX века во многом связаны с изобретением широкого спектра ядохимикатов и их чрезвычайно активным использованием для защиты урожаев от вредителей. Между тем проблема борьбы с вредителями до сих пор очень актуальна (растительноядные насекомые уничтожают до четверти урожая сельскохозяйственных культур) и будет лишь усугубляться в связи с адаптационной изменчивостью живых организмов (под воздействием пестицидов формируются устойчивые к ним популяции вредителей).

Альтернативу традиционной химизации предлагают новейшие достижения биотехнологий. В частности, разработки для интегрированной защиты от вредителей посредством комплексного применения в минимально необходимых объемах таких средств, как популяции биопатогенных вирусов, бактерий, насекомых, нематод, являющихся естественными антагонистами опасных вредителей. Важную роль играют также биопестициды (высокоспецифические, не имеющие побочных экологических эффектов токсины, которые вредны только для небольшого числа видов живых организмов), вырабатываемые генно-инженерно-модифицированными растениями или микробными сообществами – симбионтами растений.

Нанобиотехнологическая ремедиация воды и почвы

Используемые в сельском хозяйстве агрохимикаты, стоки и свалочный фильтрат, а также последствия радиационных инцидентов негативно воздействуют на почвы и грунтовые воды, подвергая их все более интенсивным кумулятивным загрязнениям. Механические и химические методы их ремедиации чрезвычайно дороги при применении на больших территориях, зачастую связаны с удалением и утилизацией плодородного слоя почвы и не дают достаточной степени очистки. Нано- и биоремедиация, взятые по отдельности, также имеют недостатки. Так, равномерное распределение наночастиц, выполняющих адсорбирующие и нейтрализующие функции, по всей площади и толще подвергаемого ремедиации грунта, чрезвычайно затруднительно из-за тенденции наночастиц к слипанию. Биологические методы не всегда применимы из-за высокой универсальной токсичности отдельных загрязнителей, невозможности обезопасить биологическими методами отдельные простые токсины.

Конвергентные нанобиотехнологические решения могут в ряде случаев решить эти проблемы за счет доставки и распределения реагирующих наночастиц микроорганизмами, либо переработки микроорганизмами результатов реагирования наночастиц с контаминантами, либо адгезии к наночастицам промежуточных токсичных продуктов биопереработки опасных загрязнителей.

Интегрированные системы контроля агропроизводства

Рост экологически ответственных рынков порождает спрос на системы подтверждения экологической добросовестности. Действующие ныне как в развитых странах, так и в России схемы добровольной сертификации экологической ответственности, схемы сертификации органической сельскохозяйственной продукции построены на периодических проверках производителей аккредитованными аудиторами. Это оставляет простор для разных злоупотреблений и нестрогого соблюдения сертификационных требований в период между проверками.

 

Круглосуточный многопараметрический мониторинг сельхозугодий можно реализовать за счет конвергентных информационно-космических технологий дистанционного контроля на основе группировок нано- и пикоспутников, флотов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), сенсорных сетей и инфраструктур распределенных вычислений. БПЛА, летающие по заданным маршрутам на высоте до 100–150 м, осуществляют спектральную съемку местности даже при сильной облачности. Сенсорные сети отслеживают весьма незначительные изменения концентрации опасных веществ в окружающей среде. Интеграция мониторинговых данных и применение алгоритмов интеллектуального анализа данных позволяют идентифицировать дополнительные риски экологических нарушений.