Сберечь землю-кормилицу – сейчас это главный тренд в мировом сельском хозяйстве. К сожалению, почвенный кризис, произошедший по причине повсеместного внедрения интенсивного земледелия, затронул все страны, включая Россию. По оценкам учёных, деградированные земли уже достигли 30% от площади всех сельскохозяйственных угодий, эродированные – 60%. При этом ежегодно их площадь увеличивается на 400-500 тыс. га. Происходит утрата 1,5 млрд тонн плодородного слоя почвы.
Одним из главных способов борьбы с изменениями климата считается декарбонизация экономики, подразумевающая снижение выбросов углекислого газа, нагревающего атмосферу. И одновременно это набор технологий, которые должны извлекать уже выброшенные газы из атмосферы, чтобы снизить их концентрацию и замедлить процессы нагревания. В Европе и США уже разработаны и активно внедряются системы карбоновых полигонов. В России этот процесс только начинается.
Carboneum – так на латинском звучит название углерода. Суть карбонового земледелия состоит в увеличении почвенного углерода за счёт повышения количества углерода, вносимого в почву, и снижения темпов потерь углерода в результате дыхания и эрозии почвы. Снижение выбросов парниковых газов, связанных с ведением сельского хозяйства, достигается среди прочего за счёт минимизации использования агрохимикатов: удобрений, средств защиты растений. Во многом синонимичным карбоновому земледелию является понятие регенеративного (то есть восстановительного) сельского хозяйства, под которым понимается совокупность неразрушающих методов ведения сельского хозяйства, обеспечивающих восстановление почв в процессе хозяйствования.
Карбоновая ферма
«Щёлково Агрохим» становится одной из первых компаний, которая решилась на масштабный эксперимент на благо сохранения почвы. Опытное хозяйство «Щёлково Агрохим» – ООО «Дубовицкое» – находится в центре России, в Орловской области. Именно с «Дубовицкого» и решено было начать уникальный проект.
– Для разработки и испытания таких методик в нашей стране создаётся национальная сеть карбоновых полигонов, – рассказывает специальный представитель Минобрнауки России по вопросам биологической и экологической безопасности, заместитель председателя Экспертного совета по вопросам научного обеспечения развития технологий контроля углеродного баланса Николай Дурманов. – Они расположены от Сахалина до Калининграда и имеют в своём составе леса, болота, сельскохозяйственные угодья, ведь нам нужны расчёты по всем типам экосистем нашей страны.
Президент Национального движения сберегающего земледелия Людмила Орлова рассказывает, что уже в 2022 году в ООО «Дубовицкое» начнёт работу карбоновая ферма, на которой будет подсчитываться, сколько углерода может сэкономить хозяйство, применяя почвозащитное земледелие. В дальнейшем на базе ООО «Дубовицкое» станет функционировать карбоновый полигон, где будут проводиться масштабные исследования уровня углекислого газа и депонирования углерода.
– Мы много отрабатывали с учёными и практиками всех стран то, как это должно быть выстроено, какие опыты и исследования будут проводиться, и сейчас, когда база наработана, программа карбоновых полигонов и ферм будет тиражироваться по всей стране, – подчеркнула Людмила Орлова. – В России до сей поры мало об этом говорили, принималось недостаточно мер, тогда как в ЕС выпущено уже два документа, посвящённых сохранению углерода в почве, уменьшению химической нагрузки. Введены запреты на более чем 100 действующих химических веществ, предназначенных для внесения в почву. На основе этих документов создано техническое руководство по внедрению карбонового земледелия в ЕС.
По поручению Правительства РФ Минэкономразвития в 2020 году подготовило проект Стратегии долгосрочного развития России с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года. Проект по организации карбоновых полигонов для реализации мер контроля климатически активных газов курирует Минобрнауки. Принят Федеральный закон «Об ограничении выбросов парниковых газов». На Петербургском международном экономическом форуме – 2021 президент Владимир Путин заявил, что до 2051 года накопленный объём чистой эмиссии парниковых газов в РФ должен стать ниже, чем в Европе.
Будущее за углеродными рынками
Почвенный органический углерод имеет решающее значение для здоровья почвы, плодородия и экосистемных услуг, в том числе производства пищевых продуктов. Его сохранение и восстановление имеют большое значение для устойчивого развития земледелия. Вследствие изменения климата, негативно влияющего на сельское хозяйство, фермеры должны производить на 60% больше продовольствия к 2050 году, так как население увеличится до девяти миллиардов человек. Для удовлетворения этих потребностей почвы должны быть как можно более продуктивными.
– Карбоновое земледелие – это почвозащитное земледелие, это минимизация обработки почвы, это растительные остатки на поверхности почвы, это покровные культуры, диверсификация севооборота, – объясняет простыми словами сложные, непривычные пока уху термины Людмила Орлова. – Также здесь важны биологические методы. Например, бактериально-грибковые препараты, органические удобрения.
В 2022 году ООО «Дубовицкое» откроет карбоновую ферму, активно применяя минимальную обработку почвы, биометоды, сев покровных культур. Как рассказала Людмила Орлова, на основе исследований, проведённых в «Дубовицком» и других предприятиях, решившихся на эксперимент, будет составлен протокол, включающий в себя итоговые результаты опытов.
Далее специальная программа произведёт вычисления так называемых углеродных кредитов. (Углеродные кредиты – это разрешение на выбросы в атмосферу. У компаний есть квоты на такие выбросы. Если компания превышает квоту, то или платит штраф, или покупает углеродный кредит на открытом рынке. Данный механизм изначально был разработан в рамках Киотского протокола.) То есть аграрии будут внедрять новые технологии в своём хозяйстве для снижения углеродной нагрузки и секвестрации углерода. До и после внедрения новых технологий проводится измерение концентрации выбросов парниковых газов и содержания углерода в почве. Если специальная цифровая платформа подтвердит, что поглощение углекислого газа увеличилось, то компании смогут получить и при желании продать заинтересованным сторонам так называемые углеродные кредиты – своего рода сертификаты, которые условно позволяют компенсировать определённое количество выбросов.
– Цена в Европе за тонну выброшенного углерода – 30-40 евро, – сообщила Людмила Орлова.
Прямая речь
Дон Рейкоски, специалист по изучению почвы США, штат Миннесота:
– В почве начинаются все пищевые цепочки, поэтому для гармонии с природой мы должны научиться жить в гармонии с нашей почвой. Мы питаемся три раза в сутки и 99,7% калорий получаем именно из почвы. Почва обладает рядом биологических, химических и физических свойств. В ней постоянно протекают различные процессы, топливом для которых служит именно углерод, а баланс углеродного цикла и почвенной микробиоты – ключ к здоровью почвы и полноценной пище. Здоровье людей связано со здоровьем экосистем и, соответственно, здоровьем всей нашей планеты.
Марьяна Фёдорова
03.03.2022 0
Правительство России завершает подготовку национального проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики». Он объединит передовые решения в сфере биотехнологий, возобновляемых биоресурсов, а также создания новых материалов.
Кажется, ещё 10 лет назад о биоэкономике мало кто слышал, а сегодня на её развитие направлены средства нацпроектов, о биоэкономике в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, фармацевтике и в других отраслях говорит национальный лидер. Что же это такое?
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН определяет биоэкономику как «использование возобновляемых биологических ресурсов, биологических процессов и принципов устойчивого производства товаров и услуг во всех секторах экономики». При этом биоэкономика напрямую связана с достижениями биотехнологии в сельском хозяйстве и промышленности.
Если сказать чуть иначе, биоэкономика – это, по сути, новый способ создания продукта в условиях шестого технологического уклада, рывок в который человечество совершило в 2020-е годы. Этот новый уклад учёные описывают через инженерию живых тканей и организмов с заранее заданными свойствами, искусственный интеллект, беспилотные летательные системы, анализ больших данных и космический мониторинг. Для сельского хозяйства это принципиально новый уровень производительности труда, полная переработка отходов с помощью микроорганизмов, биотехнологическое производство любых молекул и манипуляции с генами, оптимизация геномов живых организмов.
Нацпроект
Координационный центр правительства России сообщает, что новый нацпроект «Технологическое обеспечение биоэкономики» призван обеспечить технологический суверенитет страны, ускорить развитие сельского хозяйства через внедрение биотехнологий, а также создать условия для самореализации граждан.
В своём выступлении на стратегической сессии в марте с. г. премьер-министр Михаил Мишустин подчеркнул, что нацпроект будет носить комплексный характер и формировать фундамент сразу для нескольких направлений.
Михаил Мишустин - премьер-министр Российской Федерации
«В их числе – химия, пищевая индустрия, энергетика, медицина, экология, сельское хозяйство. Все те отрасли, где возможно глубокое внедрение биопроцессов и использование современных форматов производства на индустриальном уровне», – подчеркнул Председатель Правительства.
Он добавил, что ключевая задача национального проекта – консолидировать усилия, мощности и ресурсы, создать конкурентные предприятия, в том числе за счёт модернизации имеющихся, чтобы вернуть позиции одного из глобальных лидеров биотехнологического рынка.
Цели и задачи
Среди других задач проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики» можно выделить следующие:
- Технологический рывок в АПК. Нацпроект призван стать платформой для опережающего развития сельского хозяйства и других смежных отраслей за счёт внедрения передовых биотехнологических решений.
- Технологический суверенитет и лидерство: развитие собственной биоэкономики рассматривается как стратегически важный шаг для снижения зависимости от импортных технологий и продукции, а также для занятия ведущих позиций на мировом рынке.
- И наконец, новый национальный проект должен способствовать дальнейшему расцвету науки и производства, а также решению кадрового вопроса для работы в такой новой сфере, как биоэкономика. В конечном итоге новый нацпроект должен привести к росту экономики и повышению уровня жизни в стране.
Ответ на вызовы
Глобальные вызовы в области продовольственной безопасности, связанные с ростом народонаселения планеты и изменением климата, цифровой трансформацией экономики, требуют должного отклика. И здесь «Щёлково Агрохим» даёт достойный ответ сразу по нескольким направлениям.
Прежде всего это обширные селекционно-семеноводческие программы в Орловской области, на Центральном Черноземье и в Краснодарском крае, нацеленные на формирование замкнутого цикла сельскохозяйственного производства. По словам члена-корреспондента РАН Александра Прянишникова, в рамках этой работы «Щёлково Агрохим» создаёт для АПК России системы новых сортов, дополняющих друг друга по комплексу хозяйственных и биологических свойств; обеспечивает программы первичного и оригинального семеноводства достаточными объёмами исходного материала; формирует 100-процентный уровень обеспеченности промышленного семеноводства собственными сортами.
Научный консорциум по селекции
Для решения столь фундаментальных биотехнологических задач «Щёлково Агрохим» задействовует уникальные коллективы учёных из научных институтов по всей стране: от Института фундаментальных проблем биологии РАН и Института общей генетики РАН до ВНИИСБ, ВНИИМК им. В.С. Пустовойта и НИИСХ Северного Зауралья и др. С целым рядом научных учреждений существуют совместные программы исследований. Так, с институтом Цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН) совместная программа работы нацелена на получение константных (не расщепляющихся) форм растений, выявление сопряжённости индексов NDVI с молекулярными маркерами, контролирующих темпы развития растений. С учёными из Института фундаментальных проблем биологии (г. Пущино) ведётся оценка сортовых особенностей по активности фотосинтетического аппарата растений, поиск генетических маркеров, определяющих функционал фотосинтетических и продукционных процессов у растений, и др.
Цифровые двойники
Для тестирования аграрных технологий «Щёлково Агрохим» разработал собственную цифровую новинку – иммерсивного цифрового двойника. Это виртуальная копия реального производства, позволяющая изучать и моделировать сельскохозяйственные процессы в режиме реального времени и проводить виртуальные испытания технологий и сельхозмашин.
Начальник отдела информационных технологий «Щёлково Агрохим» Дмитрий Москвин на конференции в г. Щёлково представил эту разработку компании широкой публике. Двойник повторяет всё, что происходит на промышленном объекте или в теплице, и позволяет моделировать любой процесс – от роста растений до работы оборудования. На основе данных, получаемых от цифрового двойника, можно оценивать потребности в ресурсах, прогнозировать болезни полевых культур и оперативно реагировать на любые изменения, что повышает эффективность работы.
Дмитрий Москвин - начальник отдела информационных технологий «Щёлково Агрохим»
Система также способна прогнозировать степень износа производственного оборудования, позволяя сократить вероятность его отказов. Новый софт даёт возможность проводить краш-тесты и обучать сотрудников на симуляторе, где ошибки становятся безопасной частью практики, помогая предотвратить реальные инциденты. Следующим этапом развития станет внедрение искусственного интеллекта для автоматизации управления процессами.
Цифровой образ сорта
Прошедшей осенью также было подписано соглашение между «Щёлково Агрохим» и Госсорткомиссией. В рамках совместной работы стороны займутся внедрением цифровых технологий в селекционный процесс. Первым шагом станет реализация пилотного проекта по формированию цифрового образа сортов и гибридов. Этот подход позволит анализировать и прогнозировать фенотипические и генотипические характеристики новых растений в виртуальной среде, что значительно ускорит создание новых сортов, адаптированных для разных регионов страны.
Заключение
Возможности искусственного интеллекта, машинное обучение, доступ к большим данным стали новой магией и навсегда изменили наши подходы к развитию биотехнологий. Никогда раньше у человечества не было такого количества инструментов для анализа и улучшения сложных биологических систем и оптимизации самых разных процессов. Несомненно, развитие биоэкономики ускорит научные открытия в области сельского хозяйства и промышленности и обеспечит технологический суверенитет страны.