Статті

ТОП-10 ТЕХНО-ТРЕНДІВ ДЛЯ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА. ПРОДОВЖЕННЯ

Продовження. Щоби краще зрозуміти наслідки розвитку АПК у сучасних реаліях «Сільського господарства 4.0», 2019 року двоє академіків IBERS з Аберіствітського університету (Уельс, Велика Британія; заклад входить до топ-200 кращих вишів світу — прим. ред.) підготували ґрунтовну доповідь для Farming Connect. У цій доповіді лектор по тваринництву Кейт Вільямс і експерт по агротехніці д-р Пітер Вуттон-Бірд описують 10 основних технологій, які можуть стати рушійною силою цієї індустріальної революції в сільському господарстві. Вони вважають, що це буде значною мірою корисно як для прогресивних фермерів, так і для суспільства в цілому. І стане в нагоді не лише в плані виробництва продовольства, але і в плані протистояння зміні клімату та його впливу на здоров'я населення світу.

До цієї Топ-10 техно-трендів увійшли:

  1. Сучасний «гросбух», або технологія розподільчої книги.
  2. Смарт, безпечність та простежуваність.
  3. Точне землеробство.
  4. Робототехніка, штучний інтелект (AI) і передові сільськогосподарські машини.
  5. Зв'язок і «Інтернет речей».
  6. Електрифікація.
  7. Кругова економіка/Виробництво енергії.

Про них можна прочитати ТУТ. Наразі ж наводимо завершальну трійку. Але оскільки всі складові цього «рейтингу» трендів взаємопов'язані, дещо повернемося до пункту №7 — «Кругова економіка/Виробництво енергії».

Повторимося, що її складовою є «мікрогенерація» — тобто дрібномасштабне виробництво енергії для забезпечення потреб окремого підприємства або локального району (а не для задоволення попиту на енергію як такого). Фермерські господарства дедалі більше віддаватимуть перевагу мікрогенерації, заснованій на більш дешевих відновлюваних технологіях — вітровій, сонячній, геотермальній та гідроенергетиці, адже вартість традиційної енергії продовжує зростати. Ба більше, фермери намагатимуться, наскільки це можливо, використовувати всю енергію, яка заходить на певні виробничі операції та виходить із них. Це дозволить максимально підвищити енергоефективність — за рахунок скорочення/повторного використання/переробки потоків відходів, інтеграції декількох потоків доходів і оптимізації процесів.

Перераховані вигоди від застосування цього підходу називаються «круговою економікою». Яскравим прикладом рециркуляції відходів є анаеробне зброджування (AD, англ. — anaerobic digestion). Це природна форма процесу перетворення відходів на енергію (англ. waste-to-energy) шляхом розщеплення сировини/відходів органічного походження: гній тварин, рослинні залишки й енергетичні культури, харчові відходи та продукти переробки тощо — здатні продукувати біогаз шляхом безкисневого розщеплення.

Процес оптимізації AD дозволить фермерським господарствам за рахунок рециркуляції ресурсів створювати продукти з доданою вартістю з потоків відходів агровиробництва.

З цього випливає наступний, 8 пункт, Топ-10 техно-трендів.

  1. Внутрішнє вертикальне землеробство

ВнутрІшнЄ вертикальне землеробство можна визначити як практику вирощування продуктів, розташованих один над одним у закритому і контрольованому середовищі. Використання «зростаючих» полиць, встановлених вертикально, значно скорочує площу земельної ділянки, необхідної для вирощування рослин, в порівнянні з традиційними методами рільництва. Цей тип вирощування часто асоціюється з міським сільським господарством через його здатність буквально рости в обмеженому просторі (див. «GREENHOUSE — ЖИТТЯ ПІД СКЛОМ», — «Агропрофі», №3 від 25 січня 2019; «ВИСТАВКА SIVAL — ЗАВЖДИ НА КРОК ПОПЕРЕДУ» — «Агропрофі», №3 від 20 січня 2018 р. — прим. ред.).

Вертикальні ферми унікальні тим, що для деяких рослин не потрібно ґрунту — більшість із них є або гідропонними, де овочі вирощуються в чаші з водою, багатою поживними речовинами, або аеропонними, де коріння рослин систематично обприскують водою з поживними речовинами. Замість природного сонячного світла в таких теплицях використовується спеціальне штучне освітлення.

Вертикальне землеробство максимально подібне до інтенсивного садівництва і є найбільш вираженим прикладом контрольованого або точного землеробства. Воно може включати в себе всі революційні надбання сучасного сільського господарства і застосовувати усі попередні 7 пунктів із «Топ-10».

Річ у тім, що серед найбільш поширених ризиків агробізнесу є його залежність від погодних умов, примх природи. І успішність агробізнесу натепер полягає у максимальному протистоянні цим природним викликам. Вертикальне землеробство зводить ці ризики до мінімуму.

Отже двома визначальними рисами вертикального землеробства є створення декількох шарів «зростаючого» простору (збільшення площі зростання на одиницю площі землі) та забезпечення всіх біологічних потреб рослин (світло, поживні речовини, вода тощо) завдяки технологічним рішенням, таким як рециркуляція в гідропоніці та світлодіоди з низьким енергоспоживанням.

Контроль є ключовою перевагою цього підходу, який дозволяє створити для рослини максимально сприятливі умови завдяки технологічним рішенням — визначена довжина хвилі світла, концентрація поживних речовин, кількість води і температура, щоб спровокувати розвиток бажаних характеристик/поживних компонентів в культурі. Цей підхід заснований на наукових дослідженнях, що охоплюють реакцію рослин на стрес (наприклад, зміна освітленості), який є важливою рушійною силою поживної цінності, але не може бути послідовно відтворений на відкритому повітрі. З контролем приходить потенціал для високого рівня ефективності.

Як уже було сказано, залежно від кількості шарів «зростаючого» простору, вертикальна ферма може давати набагато більше продукції на тій самій площі, що й її відкритий еквівалент.

Також можливо контролювати входи і виходи процесу, і тому вертикальне землеробство в приміщеннях може бути поєднане з виробництвом поновлюваних джерел енергії і технологіями переробки відходів. Останні пропонують можливість повторного використання поживних речовин і повторного споживання теплової енергії, а також утилізацію додаткових відходів, такі як CO2, що утворюється під час AD.

Критики відзначають, що вертикальне землеробство у поєднанні з круговою економікою є процесами неминуче витратними. Але витрати не є непереборними перешкодами, хоча із самого початку вимагають великих капіталовкладень. Проте впровадження елементів технології (наприклад, гідропоніки) набуває дедалі більшого поширення у світі, так само як і зростає кількість виробництв, спрямованих на цілорічне постачання продукції рослинництва без застосування хімічних речовин у процесі вирощування.

  1. Профілактична медицина — One Health

На майбутню сільськогосподарську практику дуже сильно впливатиме сучасне визнання того, що людська та ветеринарна медицина тісно взаємопов'язані, і їх слід розглядати паралельно.

«Ініціатива єдиного здоров'я» (англ. The One Health Initiative)* — це глобальний рух, який закликає лікарів з усіх дисциплін визнати зв'язки між їхніми практиками та врахувати їхній взаємний вплив. Основне значення для цього мають занепокоєння щодо появи дедалі більшої кількості стійких до антибіотиків мікроорганізмів та поширеності зоонозних захворювань (зооноз — це інфекційні хвороби тварин, які здатні іноді передаватися від тварин до людини. Серед найактивніших джерел та резервуарів зоонозів виступають хижі ссавці (найчастіше сказ), кажани (сказ), гризуни та комахоїдні (лептоспіроз, туляремія), травоїдні (сибірка). Іноді в медичній літературі ті зоонози, що можуть бути передані людині, називають зооантропонозами — прим. ред.).

Сільське господарство було визнано в усьому світі джерелом антибіотикорезистентності та передачі зоонозних хвороб. І нове законодавство почало більш жорстко регламентувати вживання цих препаратів на тлі побоювань щодо здоров'я людини та відсутності відкриттів нових антибіотичних сполук в останні десятиліття.

Це призвело до зосередження уваги на профілактичній медицині, біозахисті та утриманні тварин, що переосмислює практику скотарства для сільськогосподарських підприємств у багатьох країнах. Наприклад, вакцини наступного покоління, що засновані на послідовностях ДНК або РНК, які кодують специфічні антигенні білки на основі конкретного збудника. Ці послідовності переймаються вакцинованим організмом і дозволяють йому набути власний імунітет. Такі вакцини легше виробляти у великих масштабах і вони потенційно ефективніші для запобігання спалахам захворювань.

Поряд із медичними втручаннями також спостерігаються швидкі зміни в практиці утримання, харчуванні тварин та раціональному дбайливому використанні довкілля. Технології, що застосовуються в цих сферах, також можуть бути трансформаційними, особливо в контексті ініціативи єдиного здоров'я. Наприклад, системи змиву, які зараз застосовуються на (переважно) молочних фермах США, які використовують струмінь води для очищення твердих підлог сараю та потужність фільтрації піску для очистки води. Вода зливається вздовж алей, побудованих під кутом схилу 2-3%, що видаляє весь гній та очищає ноги корів. Потім брудна вода через стік і потрапляє в піщаник, де тверді відходи падають на дно, а вода стікає для ще одного циклу фільтрації, перш ніж потрапити до накопичувального резервуару, готового для подальшого використання.

Що стосується харчування тварин, то ціла низка кормових домішок, включаючи пребіотики та пробіотики, добавки до кормів, мінеральні та мікроелементи, а також фітохімічні (наприклад, жирні кислоти) покращувачі останніми роками отримали увагу з боку науковців, і вони перебувають на різних стадіях практичного застосування. По суті, кожен із цих підходів разом із поліпшенням утримання тварин має на меті покращити загальний стан здоров'я та життєву стійкість тварин, зменшуючи у такий спосіб захворюваність.

Аналогічний підхід можна застосувати для покращення умов навколишнього середовища, таких як здоров'я ґрунтів, для поліпшення доступу до поживних речовин кормів та кормових культур, а отже, і для харчування тварин.

Біобезпека також опинилася в центрі уваги людства через проблеми зі здоров'ям і є необхідною складовою сучасного сільського господарства.

Комбіновані заходи, серед яких скорочення використання пестицидів, гербіцидів та фунгіцидів, а також вищезгадані заходи профілактики у ветеринарії та необхідність зменшити розповсюдження нових шкідників та хвороб на тлі зміни клімату, дають поштовх для застосування більш складних заходів біобезпеки. За ефективного застосування цих заходів людство може отримати якісні матеріально-технічні та фінансові вигоди.

Наразі відбувається рух щодо інтеграції біобезпеки тварин і рослин, особливо в змішаних господарствах, та спроба зосередити зусилля на профілактиці, а не на лікуванні. І кожному фермерському господарству, і керівним органам різних рівнів на місцях слід буде визначитись, як саме застосувати ресурси біобезпеки — на заходи з профілактики захворювань, на заходи з контролю чи вже для ліквідації наслідків хвороби. Відтак аграріям доведеться проаналізувати витрати, ризики та вигоди від обраних заходів.

Швидше за все, підхід минулого століття — «будувати стіни» для захисту, вже не буде таким результативним. Адже на дедалі більше глобалізованому ринку майбутнього імпорт може продовжувати дешевшати, і для захисту знадобитися інший підхід.

Нещодавня аналітика запропонувала три основи майбутньої біобезпеки: інтеграція заходів біобезпеки (наприклад, рослин і тварин), посилення міжнародної співпраці (наприклад, комунікацій, систем попередження та стандартизованих протоколів) та підвищення стійкості (наприклад, селекція на стійкість, вакцини, диверсифікація культур).

  1. Генна інженерія

Фермери десятиліттями генетично конструювали свою худобу, навіть не знаючи цього. Селекція — це найдавніша інженерна форма, яка забезпечує виведення тільки тварин із бажаними господарю ознаками, щоб підвищити ймовірність цих характеристик у потомства.

У сучасному ж світі доступними стали молекулярні методи, такі як генетичне тестування, для імовірного виявлення особин із бажаними генетичними ознаками. Генетична оцінка широко застосовується спільно зі статистичними методами (BLUP)** для прогнозування показників продуктивності поголів'я (фертильність, материнські особливості, вага при забої тощо). Значення BLUP доступні для більшості чистих порід і суттєво сприяли утриманню рідкісних та чистокровних особин худоби. Завдяки державним програмам фінансуванням в Уельсі багато фермерів змогли визначити генетичний профіль поголів'я своїх овець і зараз почали це робити зі своїми племінними баранами.

Останнім часом приділяється багато уваги технології CRISPR*** — інструменту редагування генів, який дозволяє постійно модифікувати ДНК у живих клітинах. У тваринництві це дозволяє вводити гени стійкості до хвороб, наприклад, в одне покоління, а потім шляхом селективного розведення створити поголів'я повністю стійких до хвороб тварин, що зменшує потребу в антибіотиках, протипаразитарних препаратах та багатьох інших ветеринарних втручаннях.

Інший приклад стосується Enviropig (дослівно «енвіро-свині»).

Enviropig™ є товарним знаком для свині, яка була генетично спроектована, щоб виділяти менше фосфору в калі. Ця технологія зустріла опір як споживачів, так і прихильників природного утримання тварин, і громадське сприйняття залишається ключовим питанням цієї технології. Канадська біотехнологічна компанія (CBAN and BFF) винайшла першу ітерацію біо-свині 1999 року, а 2010-го Гельфський університет (Онтаріо, Канада) отримав дозвіл на відтворення та експорт Enviropig, але науковці зіткнулися зі значним опором з боку споживачів та активістів. Цих свиней отримали за допомогою генної інженерії, вмонтувавши особинам ген, щоб свині виділяли в фекаліях на 30-70% менше фосфору завдяки ферменту фітази (що виробляється в слинній залозі), щоб забезпечити більш ефективне засвоєння фосфору, який міститься в кормових компонентах — кукурудзі і сої. Станом на червень 2012 року все поголів'я цих свиней було гуманно евтаназовано після того, як університет оголосив про припинення досліджень та відхід від співпраці з біотехнологічною компанією.

Попри те, що концепція генетично модифікованих тварин є технічно обґрунтованою, існує чимало моральних та етичних питань, з якими можна зіткнутися, перш ніж все, що наближається до використання цих технологій, може бути реально впроваджено.

* «Ініціатива єдиного здоров'я» — це рух за створення рівноправного, всеосяжного співробітництва між лікарями, лікарями-остеопатами, ветеринарами, стоматологами, медсестрами й іншими в галузі охорони здоров'я і навколишнього середовища. Він зародився 2006 року і наразі включає Американську медичну асоціацію, Американську ветеринарну медичну асоціацію, Американську академію педіатрії, Американську асоціацію медсестер, Американську асоціацію лікарів громадської охорони здоров'я, Американське товариство тропічної медицини і гігієни, Центри з контролю і профілактиці захворювань (CDC), Міністерство сільського господарства США (USDA) і Національне агентство з гігієни довкілля США. Крім того, понад 950 видатних вчених, лікарів та ветеринарів в усьому світі підтримали цю ініціативу.

** BLUP (англ., Best Linear Unbiased Prediction, буквально Найкращий лінійний неупереджений прогноз) — це метод селекційної і генетичної оцінки тварин. Це індекс, цифра, значення якої дозволяє зробити висновок про практичну цінність (генетичний потенціал, продуктивні якості тощо) для конкретної свині, корови, коні, собаки і т.д. В основі методу лежать дуже складні математичні і статистичні розрахунки.

*** Технологія CRISPR — це надлегке редагування генів (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats перекладається з англійської як Короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами). CRISPR-системи розвинулися природнім шляхом для забезпечення захисту клітини від чужорідних вірусів. На початку редагування генів у розпорядженні біологів був молекулярний набір інструментів, схожий на друкарський верстат. Зміна ДНК являла собою доволі безладний та трудомісткий процес завантаження генів на віруси, що пов'язані з клітинами-мішенями. Весь процес проводився практично навмання — може вийде цього разу, а може ні. Сьогодні у розпорядженні науковців генетичний аналог Microsoft Word, і вони можуть редагувати гени майже так само легко, як розробники програмного забезпечення редагують код.

© 2018 ТОВ "Агромедіа-Про"