Инновации в сельском хозяйстве: как технологии изменили мировой агросектор

Если мы представим фермерское хозяйство, в нашем воображении, скорее всего, возникнут поля, тракторы и люди, собирающие урожай. Но в 2024 году развитое сельское хозяйство больше напоминает лабораторию учёных или даже космическую станцию, где над качеством и количеством урожая работают искусственный интеллект, дроны и роботы. Рассказываем, как в разных странах подходят к увеличению урожая и минимизации затрат на него.

БОЛЬШИЕ ДАННЫЕ

Первый и главный двигатель изменений в сельском хозяйстве — данные. Фермеры собирают информацию о качестве почвы, уровне влажности, температуре воздуха и используют эти сведения для эффективного управления производством.

Точное земледелие (Precision Farming). Оно стало одной из ключевых инноваций в сельском хозяйстве. Компания Climate Corporation из США, дочернее предприятие гиганта Bayer, разработала платформу FieldView, которая анализирует состояние почвы, климатические условия и данные о прошлых урожаях. Благодаря этим данным фермеры получают рекомендации по точному распределению удобрений, оптимизации посевных работ и прогнозам урожайности.

В итоге производительность ферм повышается на 20–30%, а затраты на удобрения и воду существенно снижаются. Кроме того, FieldView позволяет фермерам мониторить состояние полей в режиме реального времени, предотвращая возможные риски и реагируя на изменения погоды.

Джастин Морхед, который владеет компанией Harris Woolf (США), выращивающей миндаль на более чем тысяче гектаров земли, рассказывает, что раньше компании приходилось «вручную» регулярно проверять все поля, а теперь специалистам видна точная картина с каждого участка на экране компьютера, и решения принимаются на основе данных. Такие технологии уже активно применяются в странах Латинской Америки и Африки, помогая регионам с засушливым климатом получать стабильные урожаи.

ГЕНОМИКА И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

Технологии в генетике также изменяют сельское хозяйство. Новые методы редактирования генов, такие как CRISPR, позволили значительно ускорить селекцию новых сортов растений. Если раньше на их создание уходило 10–15 лет, то теперь этот процесс идёт гораздо быстрее.

Устойчивые к засухе культуры. В Кении компания Biosciences eastern and central Africa-International Livestock Research Institute Hub (BecA-ILRI Hub) активно занимается созданием новых сортов кукурузы, способных противостоять засухе. Один из них, называемый DroughtTEGO, уже показал повышение урожайности на 30% даже при длительном отсутствии дождя. Подобные сорта кукурузы и пшеницы разрабатываются в Индии и Китае, где фермеры сталкиваются с частыми засухами и нестабильными климатическими условиями.

Сорта с высокой питательной ценностью. HarvestPlus, международная программа, объединяющая учёных из разных стран, работает над созданием сортов зерновых и овощей с повышенным содержанием железа и цинка. В Индии фермеры уже выращивают картофель с высоким содержанием витамина А, который поможет бороться с дефицитом этого витамина в стране.

В Африке исследователи создали сорта маниоки и батата, обогащённые железом и цинком, чтобы повысить их питательную ценность для местного населения. Генетическая инженерия позволяет не только увеличивать урожайность, но и улучшать качество продуктов питания, что особенно важно в странах с высоким уровнем бедности.

РОБОТОТЕХНИКА И АВТОМАТИЗАЦИЯ

Автоматизация процессов позволяет фермерам работать быстрее и с большей эффективностью. Роботы и автоматизированные системы берут на себя рутинные задачи, такие как посадка, полив и сбор урожая, позволяя фермерам сосредоточиться на управлении и стратегическом планировании.

Роботы-фермеры. Компания Naio Technologies из Франции выпускает роботов для прополки полей. Робот Dino, например, обрабатывает до 15 гектаров за день, удаляя сорняки с точностью до миллиметра. А британский стартап Small Robot Company разработал робота Tom, который может обследовать поля и идентифицировать сорняки и болезни с помощью ИИ. Tom сканирует поле с высокой точностью, создавая карту сорняков, а затем проводит точечное опрыскивание гербицидами, нанося их только на сорняки. Это позволяет снизить использование пестицидов на 95% и значительно повысить экологичность фермерства.

В Японии, где работоспособного населения становится всё меньше, роботы также находят своё применение. Компания Spread разработала полностью автоматизированную фабрику по выращиванию салата, где роботы выполняют все операции — от посадки и полива до сбора и упаковки. Это позволяет производить до 30 000 пучков салата в день с минимальным участием людей.

Дроны в сельском хозяйстве. Дроны находят применение в мониторинге полей и внесении удобрений. Китайская компания XAG уже продала более 40 тысяч дронов-опрыскивателей. Они работают в тандеме с системой ИИ и позволяют фермеру экономить до 90% воды при внесении удобрений.

В Австралии фермеры активно применяют дроны для отслеживания состояния пастбищ и перемещения скота. Дроны помогают обнаруживать потерявшихся животных и следить за их здоровьем, а также оценивать качество травы и оптимизировать управление пастбищами. Это особенно важно в Австралии, где фермерские угодья занимают огромные территории.

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ТЕПЛИЦЫ И ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ФЕРМЫ

Технологии изменяют не только традиционное земледелие, но и способы выращивания растений в контролируемых условиях. Вертикальные фермы, гидропоника и аквапоника, автоматические теплицы — всё это прочно входит в современное сельское хозяйство, делая его более эффективным.

Вертикальные фермы. Американская компания Plenty строит вертикальные фермы, где растения выращивают на многоуровневых стеллажах под светодиодными лампами. Все процессы управляются автоматикой и искусственным интеллектом, а датчики отслеживают микроклимат на каждом ярусе. Это позволяет получать урожай круглый год, экономя 95% воды. Вертикальные фермы компании Plenty работают в США, Сингапуре и ОАЭ, обеспечивая местное население свежими овощами и зеленью.

Ещё одна известная американская компания вертикального земледелия — AeroFarms. Её инновационная ферма в Ньюарке, штат Нью-Джерси, производит 2 млн килограммов салата в год на площади всего в 7000 кв. м. Автоматизированные системы управляют всеми параметрами — от освещения и температуры до влажности и состава питательных растворов. Ферма функционирует круглый год, поставляя свежую продукцию в местные магазины и рестораны.

Автоматические теплицы. В Нидерландах агропарк Agro Innovation — это автоматизированная экосистема из теплиц, лабораторий и оранжерей. В теплицах всё контролируется с помощью датчиков, дронов и роботов —

от температуры и влажности до интенсивности освещения. В результате можно получать в 3–4 раза больше овощей на квадратный метр, чем на традиционных фермах. Голландские фермеры используют эти технологии для выращивания помидоров, огурцов, перца и других овощей, которые экспортируют во все страны Европы.

БИОИНЖЕНЕРИЯ И АЛЬТЕРНАТИВНОЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

С помощью технологий биоинженерии учёные создают инновационные источники белка и жиров, такие как культивированное мясо и протеин из насекомых, а также обогащённые сорта овощей и фруктов с повышенной питательной ценностью.

Клеточное мясо. Израильская компания Future Meat Technologies создаёт лабораторное мясо из культивированных клеток. Такая продукция полностью готова к употреблению и содержит на 50% меньше насыщенных жиров. С 2023 года продукция Future Meat продаётся в некоторых ресторанах Сингапура и Израиля. Лабораторное мясо также разрабатывается в США, Нидерландах и Японии. В ближайшие годы оно может стать массовым продуктом, заменяющим традиционное.

Инсектопротеин. Ещё одна инновационная компания из Израиля, Hargol FoodTech, специализируется на производстве белка из саранчи. Протеиновые порошки и батончики на основе насекомых — это устойчивая альтернатива обычным животным белкам. Компания Hargol FoodTech поставляет свою продукцию в Европу и Северную Америку, а в ближайшее время планирует выйти на азиатский рынок.

Компания Aspire Food Group (США) производит белок из сверчков, создавая устойчивую альтернативу соевому и мясному белку. Продукция пользуется популярностью среди спортсменов и людей, ведущих здоровый образ жизни.

Аквапоника и гидропоника. Это методы выращивания растений без почвы. В гидропонных системах растения получают питательные вещества из растворов, циркулирующих по трубам. Аквапоника сочетает в себе гидропонику и аквакультуру: рыбы, которых разводят в аквариумах, выделяют органические вещества, использукмые для питания растений.

Компания AeroFarms из США культивирует зелень и овощи в вертикальных гидропонных системах, используя на 95% меньше воды, чем в традиционном земледелии. В Сингапуре компания Sustenir Agriculture построила аквапонную ферму, где выращивает рыбу и овощи для местного рынка.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Инновации в сельском хозяйстве меняют не только методы фермерской работы, но и глобальную экономику. Точные данные, робототехника, генетическая инженерия и альтернативное сельское хозяйство формируют новый агросектор, способный справляться с вызовами растущего населения и изменяющегося климата. По мере развития технологий сельское хозяйство будет становиться всё более автоматизированным и устойчивым, позволяя увеличивать производство продуктов питания с меньшим воздействием на окружающую среду.