Новые агролесоводственные технологии для сельского хозяйства
В настоящем выпуске описаны перспективные технологии необходимые для поддержания продовольственной и экологической безопасности страны, повышения эффективности лесопользования: роботизированные системы с роевым интеллектом, генномодифицированные породы деревьев, системы автоматической лесоинвентаризации.
Версия для печати:
Новые агролесоводственные технологии для сельского хозяйства
РОИ ПЧЕЛ-РОБОТОВ
Сельское хозяйство зависит от медоносных пчел, которые опыляют порядка 94% диких видов растений и 75% видов сельскохозяйственных культур. Из-за антропогенного воздействия, специфических инфекционных заболеваний и других причин мировая численность медоносных пчел быстро сокращается во всем мире (на 12% только за 2015–2016 гг.). В США в 2003–2013 гг. погибло 90% популяции дикой и 80% домашней пчелы. В России численность пчел за последние 10 лет сократилась на 40%. При сохранении данной тенденции пчелы могут исчезнуть как вид уже к 2035 г., что повлечет за собой невозможность разведения до 35% важнейших агрокультур и в целом вызовет глобальную экологическую катастрофу.
Если пчелы исчезнут, функцию опыления могут взять на себя рои беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в виде миниатюрных пчел-роботов. Ученые Гарвардского университета (США) разработали первый прототип бионического микродрона RoboBee, способного распылять пыльцу растений. Он умеет закрепляться на деревянных и стеклянных поверхностях при помощи электростатической адгезии, а продолжительность его непрерывного полета доходит до 30 минут. При дальнейшем усовершенствовании RoboBee сможет распознавать объекты (определенные цветы или насекомых-вредителей), вести мониторинг окружающей среды и выполнять другие задачи. Подобные разработки ведутся в научных центрах многих стран мира (в США, Японии, Великобритании, Польше и др.).
Эффекты
|
Оценки рынкаболее $4 млрд к 2022 г. составит объем рынка сельскохозяйственных БПЛА Во второй половине 2020-х г. рынок микро-БПЛА с роевым интеллектом, замещающих медоносных пчел, может достичь нескольких сотен миллионов долларов. В случае усугубления проблемы гибели пчел этот рынок может получить еще более стремительное развитие и выйти на объемы в десятки миллиардов долларов в 2030-х гг. Стоимость экосистемных услуг, связанных с естественным опылением, оценивается на уровне $200 млрд в год.
|
Драйверы и барьеры
 Отсутствие готовых к практическому использованию информационных моделей для управления колониями, а не отдельными роботами
|
Повышение урожайности за счет увеличения количества опыленных растений
Международные
|
Международные
|
Уровень развития
|
ЛЕСОПОЛОСЫ ИЗ ТРАНСГЕННЫХ ДЕРЕВЬЕВ
На пастбищных и пахотных землях часто высаживают защитные лесополосы, формируют специальные агролесоландшафты (путем облесения оврагов, балок, водоразделов). Это необходимо для того, чтобы из-за дефицита лесной растительности не происходило механической и воздушной эрозии почв, снижения степени увлажненности почвы. Подобные защитные лесные насаждения должны быть устойчивы к неблагоприятным природным факторам (экстремальным погодным условиям, насекомым-вредителям и др.), и срок их мелиоративного воздействия на сельхозугодья должен бытьпродолжительным.
Для решения этих задач ученые предлагают использовать достижения генной инженерии и создавать трансгенные (генетически модифицированные — ГМ) деревья, растущие значительно быстрее, чем естественные породы. Генетические модификации используются также для наращивания биомассы деревьев, улучшения их агрономических характеристик и биобезопасности, выработки определенных веществ (например, подавляющих сельскохозяйственных вредителей).
В мире на стадии полевых испытаний находится уже более 150 трансгенных форм деревьев (тополь, эвкалипт, сосна, ель, акация и др.) с новыми целевыми признаками. Начата коммерциализация трансгенного эвкалипта, устойчивого к заморозкам.
Эффекты
|
Оценки рынка$400 млрд составляет оценочная стоимость ежегодного мирового урожая древесины Рынок ГМ-деревьев еще находится на стадии формирования
|
Драйверы и барьеры
|
Международные
|
Международные
|
Уровень развития
|
СВЕРХТОЧНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ УЧЕТ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ
Традиционные методы лесоинвентаризации базируются на оценке так называемых «пробных площадей» — ограниченных участков лесных земель (радиусом ок. 8 м), на которых проводится пересчет деревьев. Метод имеет ряд недостатков: массовое непопадание пробных площадей в целевые страты, недостаточное число площадей из-за высокой стоимости работ и др. При больших трудозатратах полученные результаты остаются ненадежными и быстро устаревают.
В последние годы внедряются методы инвентаризации на основе снимков дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) сверхвысокого разрешения и технологий распознавания образов и машинного обучения. Технологии позволяют произвести оценку состояния насаждений путем формирования базы эталонов типичных схем, а затем распространить (экстраполировать) результаты на все лесные насаждения. Так производится оценка степени деградированности лесных насаждений, способности выполнять необходимые экосистемные функции и др. В результате в разы увеличивается эффективность мониторинга состояния лесов и защитных лесополос, поиска оптимальных территорий для культивирования недревесных, пищевых и лекарственных продуктов леса (фруктов, ягод и орехов), наблюдения за ростом лесных плантаций на больших площадях и запасами грунтовых вод.
Эффекты
|
Оценки рынка$12 млрд к 2019 г. составит объем глобального рынка технологий дистанционного зондирования Земли (темпы роста — до 8,8% в год) Объем рынка сервисов ДЗЗ на 95% сконцентрирован в странах Северной Америки и Западной Европы. Россия занимает в этом сегменте незначительную долю — 0,2% Снятие запрета на продажу снимков с разрешением более 20 дюймов (50,8 см) позволит расширить мировой рынок спутникового ДЗЗ примерно на $400 млн |
Драйверы и барьеры
|
Международные
|
Международные
|
Уровень развития
|
