Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
Логин
Пароль
error.jpg

Зеленая революция: спутники, беспилотники и новые агротехнологии

5 октября 2023 г.

Зеленая революция: спутники, беспилотники и новые агротехнологии

Междисциплинарность — один из трендов в науке, который набирает обороты. Чем глобальнее задача, тем больше специалистов необходимо не только для ее решения, но и для качественного перехода на новый уровень. Новые агротехнологии объединили в Красноярске не только институты сельского хозяйства, химии, вычислительного моделирования, физики, биофизики, леса, но и представителей других институтов и агропроизводителей. Что же за задачи стоят перед нашими учеными в сфере сельского хозяйства.



Директор КрасНИИСХ кандидат сельскохозяйственных наук Алексей Липшин.jpgСвоим видением задач и перспектив в области селекции и сельского хозяйства на открытом заседании Ученого совета ФИЦ КНЦ СО РАН, которое собрало ведущих представителей сектора науки и технологий в этой сфере, поделился директор Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства (КрасНИИСХ) кандидат сельскохозяйственных наук Алексей Липшин: «Климатические условия у нас, если сравнить с Краснодарским краем, где 250-300 дней безморозных, довольно суровые. Короткий вегетационный период, холодная дождливая осень в период уборки, низкая биологическая активность — все это подвигает ученых на создание более скороспелых сортов. За 80 лет в среднесибирском регионе урожайность выросла более чем в 4 раза с 7,7 до 33 центнеров с гектара. Этапы развития селекции были связаны с тем, что в начале прошлого века не было, практически ни одного научного учреждения, потом они начали зарождаться, начала появляться методичная селекционная работа, и сейчас мы находимся в научном центре с опытно-производственными площадками и с огромной приборной базой. Только сейчас начинается новый виток развития, так называемой «Зеленой революции», от которой в ближайшие годы будут серьезные результаты. Основные наши задачи — это селекция зерновых и зерново-бобовых культур ячменя, пшеницы, овса, гороха, ржи, различных плодово-ягодных культур. Мы работаем над повышением скороспелости, урожайности, устойчивости к полеганию, толерантности к поражению болезнями и, конечно, улучшением качества продукции.

Все наши достижения были построены на моделях Николая Ивановича Вавилова и Сергея Ивановича Вавилова, который, совместно с ним, занимался фотосинтезом. У биологов и физиков было разное представление об этом процессе до появления электронных микроскопов. Благодаря им стало возможно изучить структуру хлоропластов. Сейчас эта работа ведется совместно с селекционерами, биологами, физиками ФИЦ КНЦ СО РАН. На данный момент мы обнаружили, что нужно упорядочить структуру и тогда стабильность и эффективность сорта будет на много выше. Нами было выведено в лабораторных условиях 60 форм, которые превосходят донорские генотипы по скороспелости и ряду параметров урожайности. В этих формах, с физической точки зрения, более упорядоченная структура хлоропластов. Чтобы более масштабно все это определять, у нас создан Центр дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), который интегрирует три уровня: спутниковые наблюдения, измерения с беспилотных летательных аппаратов, наземный уровень (анализ почв, в том числе с небольшим калибровочным отбором материала, который изучается на электронных микроскопах).

Одним из важных технологических моментов является совместная работа большого количества учреждений. Это современная технология возделывания пшеницы, гордость нашего края, которая собрала и моменты по технологии дистанционного зондирования земли.

Для чего все это делается? Важный показатель доктрины продовольственной безопасности — это семенной фонд, который должен быть обеспечен на определенном уровне. По данным Россельхозцентра у нас все еще в большом количестве используются иностранные сорта картофеля, кукурузы, подсолнечника, рапса, сои, гороха. Если границы окончательно закроют и западные регионы страны будут оставлять свои сорта у себя, мы ощутим недостаток этих семян, поэтому работу необходимо усиливать локально на территории Сибири.

Сейчас производительность селекционной работы поднялась за счет новых селекционных комбайнов, появилась техника в рамках национального проекта «Наука и университеты», другие проекты краевой программы Министерства сельского хозяйства, которое оказывает помощь в модернизации».

Александр Коломейцев, проректор по науке Красноярского ГАУ.jpgАлександр Коломейцев, проректор по науке Красноярского ГАУ отметил ценность сотрудничества с ФИЦ КНЦ СО РАН, выразил надежду, что с коллегами будут формироваться новые и новые коллективы и поделился успехами своих специалистов: «Селекцией картофеля наш университет занимается с 1998 года. Получены определенные успехи. Красноярские сорта, по признанию наших потребителей, показывает неплохие результаты. Особенностями нашего подхода в селекции картофеля является то, что во главу угла мы положили биотехнологии и очень тщательно следим за тем, чтобы получать безвирусный семенной материал. Эта задача успешно решена. С нашим производственным партнером СХП «Дары малиновки» мы постарались внедрить этот материал в массовое производство.

Наши три главные направления это: столовые сорта; сорта, предназначенные для промышленной переработки (крахмал и хрустящий картофель); специфические узконаправленные сорта, предназначенные для диетического питания с низким содержанием крахмала и сахара.

Кроме картофеля мы получаем выдающиеся результаты по селекции сои. Мы работаем сейчас над тем, чтобы обеспечить хорошим семенным материалом наш край и ближайшие регионы. Несколько сортов находятся в сортоиспытании, вы их сможете увидеть на Дне поля».

Так же Александр Коломейцев отметил ряд острых моментов, рассказал о тех проблемах, с которыми они постоянно сталкиваются. Например, Красноярский ГАУ получает государственное задание на селекцию картофеля, а вот на селекцию сои нет. Они её ведут инициативно на протяжении многих лет. Финансирование не соответствует и не пропорционально распределяется между регионами. На экономическую ситуацию в сельском хозяйстве, по мнению проректора, влияет и несформированность рынка результатов интеллектуальной деятельности. В регионе и в стране не сформирована система роялти, за счет которых живет основная масса западных селекционеров. Есть сложности в отношениях между селекционерами и теми, кто внедряет результат их работы — сельхозтоваропроизводителями, которые должны просчитать, что именно этот сорт даст хороший экономический эффект. При этом, производитель, реализовав продукт, сможет поделиться прибылью с селекционером.

Не менее острый вопрос для сельскохозяйственных наук — это кадровое обеспечение. Мало молодежи. Учась в аспирантуре, молодой ученый-селекционер не может получить за три года серьезный результат, требуется 8-10 и более лет. Поэтому селекционеров приглашают как в аспирантуру, так и на защиту в Красноярский ГАУ.

 Руслан Барышев, проректор по научной работе СФУ .jpgРуслан Барышев, проректор по научной работе СФУ представил в рамках R&D парка университета приоритетные стратегические проекты и наукоемкие агротехнологии для повышения качества питания и обеспечения пищевой безопасности, которая представляет сегодня основу одного из российских стратегических проектов. Он представил четыре направления — экология, цифровые гуманитарные проекты, материаловедение и гастрономический R&D парк. Отметил другие проекты, которые ведутся в коллаборации с разными институтами РАН. Предложил сделать СФУ площадкой, где аграрии и ученые, представители других сфер объединят свои усилия.



 Василий Герман, председатель совета директоров ООО СХП «Дары Малиновки».jpgМноголетний партнер ФИЦ КНЦ СО РАН председатель совета директоров ООО СХП «Дары Малиновки» Василий Герман подробно в цифрах показал насколько дорого стоит выведение новых сортов: «Хороший сорт с себестоимостью в 50 миллионов рублей окупится через 11 лет. Без кооперации с наукой невозможно получить хороший результат. Если мы хотим, чтобы у нас по картофелю к 2030 или 2040 году было 75% отечественных семян, нужно многое изменить, как с точки зрения работы ученых, так и работы сельхозбизнеса и всех органов. Первое и самое простое, чего у нас в России нет — переработки картофеля на чипсы и на фри. У нас большое количество непатентованных импортных сортов картофеля. Есть сорт картофеля специальный для производства чипсов и в России он занимает 50% рынка для производства чипсов. Из-за того, что он не патентован, его можно считать российским. Нам для России очень важны эффективные решения, которые дадут нам результат. Улучшение сорта картофеля даже на 1% даст через 20 лет серьезный экономический эффект. У нас зона очень сложная. Уже к началу августа можно получать собственный картофель в Красноярске для продажи в супермаркетах. У нас выпадает полмесяца — месяц, поэтому нам очень нужен ранний сорт.

Наша наука на таком уровне сейчас, что могут скопировать какой-то сорт очень быстро. Об этом нужно думать уже сейчас и совершенствовать систему лицензирования. Потому что через 20-50 лет у нас будет совсем другое сельское хозяйство».

Игорь Исаев, директор птицефабрики «Заря».jpgДиректор еще одного партнера в области сельского хозяйства, птицефабрики «Заря», Игорь Исаев так же выступил с докладом: «Мы сотрудничаем с Красноярским научным центром, новосибирскими, и алтайскими селекционерами, проводим экологическое испытание новых линий и уже на этапе до сортоиспытания мы понимаем и оцениваем эти линии, насколько они раскрывают потенциал, насколько они могут быть конкурентоспособны. На сегодняшний день в экологическом сортоиспытании у нас находятся новые линии алтайской, красноярской и новосибирской селекции пшеницы, ячменя и овса. Алтайским и новосибирским селекционерам интересно работать с нами, потому что они получают площадку для экологического испытания, отличную от их площадки, и они понимают, насколько их сорт проявляется в сравнении со стандартом.

На базе птицефабрики так же организован сортоиспытательный участок. Мы продолжаем испытания новых сортов для выявления тех, которые превосходят стандарт. У нас достаточно богатая база по испытанию сортов, и мы делимся имеющейся информацией. В рамках неисключительного лицензионного договора птицефабрика ведет полный цикл семеноводства. Птицефабрика за несколько последних лет достаточно активно наращивает базу по производству элитных семян. Строится селекционно-семеноводческий центр с потенциалом производства 20 тысяч тонн элитных семян в год».

В работе открытого ученого совета приняли участие и представители опытных хозяйств, которые входят в состав ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и помогают проверять наработки ученых в поле. Так директор ОПХ «Курагинское» Владимир Вагнер в своем докладе рассказал о производстве оригинальных и элитных зерновых семян, зернобобовых и технических культур, а также многолетних трав. Совместно с учеными специалисты хозяйства заложили опыт по внекорневым подкормкам: на площади 270 га пшеницу посеяли по овсу. На данном участке чистый пар был 12 лет назад. В прошлом году на пшенице по пару был проведен производственный опыт, который показал рост урожайности на 10 центнеров с гектара с увеличением подкормок. Специалисты ОПХ «Курагинское» сделали вывод, что прибавка урожая при применении на всей площади зерновых может составить 5239 тонн. С ОПХ так же активно работают ученые Института биофизики СО РАН, которые ведут наблюдения и ведут аэрофотосъемку. Проводят оценку влияния листовых подкормок на спектральные характеристики посевов. В прошлом году в хозяйстве приобрели оборудование и сравнили экономику: сменную выработку, расход топлива и затраты на заработную плату на один гектар. Уже за первое лето экономия составила 257 тысяч рублей. Таким образом, применение современных технологий, в том числе увеличение производства элитных семян, производство молока и мяса дает результат. Благодаря этому, при стабильном количестве людей, в ОПХ растет заработная плата.

Юрий Трубников, д.с.-х.н. главный научный сотрудник лаборатории космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН.jpgНа полях птицефабрики «Заря» можно было оценить вживую качество сортов, где и прошел в этом году День поля. Так же здесь гости смогли познакомиться с системой цифрового земледелия, о которой подробно рассказал Юрий Трубников, доктор сельскохозяйственных наук главный научный сотрудник лаборатории космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН: «Цифровое земледелие сегодня включает четыре уровня зондирования. Первый — это космическая съемка, далее аэросъемка (беспилотники, самолеты), наземное зондирование — это зондирование растительного покрова с помощью приборов типа N-тестер (для оценки содержания хлорофилла в листьях растений и определения необходимого для внесения в почву количества азотного удобрения), и четвертое — зондирование почвы (определение производительной способности почв).И только сопряженный анализ всех уровней зондирования позволит сформировать технологическую платформу цифрового земледелия.


N-тестер для оценки содержания хлорофилла в листьях растений.jpg

В этом году мы впервые участвуем в Дне поля. Таких экспонатов и результатов, как у нас, здесь нет ни у кого. На сортоиспытательном участке, который расположен на полях птицефабрике «Заря», мы еженедельно проводим наземное и дистанционное зондирование. Идея в том, чтобы дистанционными методами научиться определять не только культуры, но и сорта. Здесь идеальные для этого условия — большой набор культур и сортов, высокий уровень агротехники, полный цикл сопутствующих наблюдений. Мы работаем также на полях самого северного Казачинского ГСУ (с. Вороковка) и самого южного – Бейского (Хакасия). Также ведём дистанционный и наземный мониторинг в агроценозах ОПХ Михайловское» и ОПХ «Курагинское» ФИЦ КНЦ СО РАН. Все получаемые сведения необходимы для реализации программы цифровой системы земледелия. Наша основная задача на современном этапе — это отработка методических и инструментальных вопросов, а также усовершенствование программного обеспечения».

Дистанционное зондирование земли (ДЗЗ) — это основа для создания системы цифрового земледелия. Важный элемент цифрового земледелия — это картографическая основа для оперативного использования, которая переведена в электронный вид. Сенсорная система, которая считывает с карты информацию о плодородии почв, позволяет корректировать дозы удобрений или средств защиты растений. Цифровая система земледелия, по сути, это усовершенствованный и углублённый вариант адаптивно-ландшафтной системы, то есть технология адаптируется к местным агроландшафтным условиям с помощью цифровизации.

Данными ДЗЗ уже пользуются некоторые хозяйства, за этим будущее. Внедрение технологий ДЗЗ и ГЛОНАСС/GPS в решение задач сельского хозяйства становится все более массовым на западе и в России, в том числе и в Красноярском крае. В частности, уже перестало быть экзотикой движение сельскохозяйственной техники по полям с использованием средств спутниковой навигации по заранее запрограммированному маршруту.

Олег Якубайлик, к.ф.-м.н. заведующий лабораторией космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН.jpgОднако широкое использование современных технологий дистанционного зондирования Земли в агропроизводстве пока только начинается – для достижения успеха в этом направлении необходимо активное вовлечение в решение этих задач специалистов из IT-сферы, о чем подробнее рассказал Олег Якубайлик, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией космических систем и технологий Красноярского научного центра СО РАН: «ДЗЗ, цифровое земледелие имеет междисциплинарный характер — с одной стороны оно связано с компетенциями в области сельского хозяйства, с другой стороны нужно быть специалистом по технологиям сбора и обработки данных со спутников и беспилотников, с третьей стороны – необходимо быть программистом, уметь анализировать и интерпретировать большие данные. Данные, которые мы получаем со всех спутников и беспилотников очень объемные, у нас система хранения постоянно растет и уже приближается к петабайту (ПБ, Пбайт — единица измерения количества информации, равная 1000 терабайт или 1015 (квадриллион) байт). Возникает отдельная большая и сложная задача – формирование соответствующей информационно-вычислительной инфраструктуры, которая должна обеспечивать эффективную загрузку и хранение, предобработку и оперативную обработку, извлечение и визуализацию информации, размещенной в системе хранения данных. Важнейшим компонентом в этих задачах являются создаваемые нами веб-сервисы. На их основе мы разрабатываем программное обеспечение для стандартного веб-браузера, строим такие веб-карты, которые можно просматривать на любом стационарном или мобильном устройстве – компьютере, смартфоне, планшете. Современные технологии позволяют конструировать гибко настраиваемые веб-приложения с элементами интерактивной веб-картографии, с возможностью выбора пользователем, «включения/выключения» каких-либо тематических данных. К примеру, на полученный несколько дней назад актуальный спутниковый снимок или обычную топографическую основу мы можем «сверху положить» данные по контурам полей и севооборотам, о характеристиках почвы, сведения об урожайности за последние годы, осадках и накопленных температурах, среднемноголетней динамике вегетационного индекса NDVI, и прочее. Можно сформировать запрос – в каком году где была рожь или пшеница, в какой год выбранное поле было под парами. Каждое поле каждый год становится другим, контуры полей могут меняться из года в год. Вся подобная информация может храниться в формируемой геопространственной базе данных».

Беспилотный лентальный аппарат для наблюдений за сельхозполями.jpg

Исследования и разработки, выполняемые в нашей лаборатории космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН, направлены на решение рассматриваемой междисциплинарной задачи – разработку системы оперативного агромониторинга – информационно-аналитическую системы для выработки обоснованных оптимальных решений, рекомендаций в сельхозпроизводстве. Начинав с системы для ОПХ (опытно-производственные хозяйств) ФИЦ КНЦ СО РАН, мы в настоящее время уже переходим к масштабу всей земледельческой зоны Красноярского края. В рамках этой работы формируется программные сервисы и интерфейсы, каталоги спутниковых снимков, цифровые модели рельефа, наборы тематических карт, и прочее».

10_Сергей Герасимов, к.с.-х.н. заведующий лабораторией селекции ячменя НИИСХ.jpgГлавная цель Дня поля — демонстрация последних достижений селекции наших ученых. О новом сорте ярового ячменя «Оплот» рассказал Сергей Герасимов, кандидат сельскохозяйственных наук заведующий лабораторией селекции ячменя КрасНИИСХ: «Это сорт раннеспелого типа, то есть он созревает довольно рано. Стандарт, с которым его сравнивают —новосибирский сорт Тонай. Преимущества этого сорта: во-первых, скороспелость — в среднем, у него вегетационный период на 3-5 дней быстрее, чем у близких по качеству сортов, примерно 68-70 дней. Даже 3-5 дней дают значительную разницу, потому что за это время может измениться погода, а значит, мы уменьшаем риски и можем раньше собрать урожай. У нового сорта довольно крупное зерно. Он будет испытываться с 2024 года. Этот сорт — один из результатов моей докторской научной работы, которая готовится к защите. Эти исследования ведутся под руководством академика РАН, доктора сельскохозяйственных наук, руководителя научного направления КрасНИИСХ Николая Сурина, который посвятил селекции более 60 лет жизни».

Леонид Шорохов, и.о. заместителя председателя Правительства Красноярского края, министр сельского хозяйства и торговли.jpgОчень важно в таких мероприятиях, как День поля, участие представителей администрации. Вот, что сказал в своем выступлении Леонид Шорохов, и.о. заместителя председателя Правительства Красноярского края, министр сельского хозяйства и торговли Красноярского края: «Мы обязаны создать по региону тот фундамент, который бы помог нам обеспечить и получить качественное зерно. Мы входим в пятерку по объему государственной региональной поддержки в число лучших регионов России. Но всегда говорим при этом, что нужно не только увеличивать объемы господдержки, а главное найти пути эффективного вложения государственных денег. Постараемся в этом году, даже с отложенными обязательствами на весенний период наработать тот норматив, который бы позволил не уронить тот высокий уровень, который достиг Красноярский край по всем направлениям».





Поделиться:



Наверх