Отраслевая сеть инноваций в АПК

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ​

Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчет 98 с., 1 табл., 34 рис., 52 источника.

РАСТЕНИЕВОДСТВО, СЕМЕНОВОДСТВО, ОРГАНИЧЕСКОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ, ДОЛГОСРОЧНЫЕ ТРЕНДЫ, РЫНКИ ТЕХНОЛОГИЙ, СЦЕНАРИИ РАЗВИТИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОРОЖНЫЕ КАРТЫ, СТРАТЕГИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ.

Цель работы на данном этапе – совершенствование методики разработки дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства России до 2030 года.

Объект исследования – отрасль растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие, Российской Федерации.

Предмет исследования – методика разработки дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства.

В рамках поставленной цели решены следующие задачи:

  1. изучены теоретические основы дорожного картирования в различных отраслях экономики;
  2. разработана методика построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  3. проведено сканирование горизонтов научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  4. построена дорожная карта научно-технологического развития отрасли на примере урбанизированного растениеводства.

Данное исследование является продолжением научно-исследовательской работы, посвященной разработке методологии прогнозировании и мониторинга научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие.

На первом этапе данного исследования проведен анализ лучших практик по разработке дорожных карт в различных отраслях экономики в России и за рубежом. На основе полученной информации коллективом предложена методика построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства. Определены глобальные тренды в отрасли растениеводства посредством библиометрического анализа и исследования desk-research. Далее произведена апробация данной методики на примере дорожной карты научно-технологического развития урбанизированного растениеводства России до 2030 года.

В ходе исследования применялся широкий спектр методов, среди основных можно выделить: экспертные методы в формате опросов; анализ современных исследований и публикаций, в том числе в формате desk-research; статистические методы анализа данных; анализ глобальных трендов; дорожное картирование т.д.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

  1. усовершенствована методика построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  2. обоснованы глобальные тренды научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  3. разработана дорожная карта научно-технологического развития урбанизированного растениеводства России до 2030 г.

Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в совершенствовании методических основ и предложении практических рекомендаций по дорожному картированию научно-технологического развития отрасли растениеводства.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Библиометрический анализ – анализ библиометрических данных публикаций в области растениеводства, семеноводства и органического земледелия.

Внутренние барьеры – совокупность внутренних проблем отрасли, препятствующих ее научно-технологическому развитию.

Вызовы – проблемы, возникающие перед страной вследствие проекции глобальных трендов на страновые.

Глобальные тренды – крупномасштабные долгосрочные экономические, социальные, технологические и природные сдвиги глобального характера, которые влекут за собой радикальные изменения условий жизни и деятельности человека, развития экономики и общества.

Драйверы – факторы, обеспечивающие экономический рост и научно-технологическое развитие отрасли растениеводства.

Исследовательские фронты – это группы высокоцитируемых публикаций в области растениеводства, сделанные за последние 10 лет и кластеризованные по направлениям исследований.

Критические технологии – комплекс межотраслевых (междисциплинарных) технологических решений, которые создают предпосылки для дальнейшего развития различных тематических технологических направлений, имеют широкий потенциальный круг конкурентоспособных инновационных приложений в отрасли растениеводства и вносят в совокупности наибольший вклад в реализацию приоритетных направлений развития науки, технологий и техники.

Научно-технологический форсайт – системный анализ будущего, направленный на определение наиболее вероятных направлений и темпов развития науки и технологий в их взаимосвязи с экономическим развитием отрасли.

Научно-технологическое развитие отрасли растениеводства – качественные изменения в технологическом базисе отрасли за счет укрепления и наиболее полного использования интеллектуального потенциала аграрной науки, создания и применения новейших достижений техники и технологий в целях обеспечения продовольственной безопасности России.

Области задельных исследований – области науки, в рамках которых могут быть получены результаты, создающие долговременные конкурентные преимущества и имеющие широкий спектр возможных практических применений в производстве продукции растениеводства.

Окна возможностей – разнообразные пути научно-технологического развития отрасли растениеводства, приводящие к разным результатам.

Сквозные технологии – это ключевые научно-технические направления, которые оказывают наиболее существенное влияние на развитие новых рынков в отрасли.

Сценарное прогнозирование научно-технологического развития ­– процесс определения альтернативных траекторий изменения основных факторов производства (труд, капитал и земля) в условиях неопределенности в отрасли, зависящих от осуществляемой государством научно-технологической политики, и количественная оценка ее последствий.

Сценарные условия – ключевые предположения, заложенные в основу каждого из сценариев, и задающие начальный вектор для них.

Научно-технологические дорожные карты – это многослойное объединение диаграмм, базирующихся на временном факторе и позволяющих связать научно-технологическое развитие отрасли с тенденциями и движущими силами рынка.

Технологический тренд – направление (вектор) технологических изменений, в рамках которого в последние 5 лет активно ведутся исследования и разработки, что подтверждается ростом показателей публикационной и/или патентной активности, и, как ожидается, в перспективе 5-10 лет этот рост будет продолжаться.

Трендлеттер (информационный бюллетень технологических трендов) – краткий обзор технологических трендов в отрасли растениеводства, семеноводства и органического земледелия.

Форсайт – система методов экспертной оценки стратегических направлений социально-экономического и инновационного развития, выявления технологических прорывов, способных оказать воздействие на экономику и общество в средне- и долгосрочной перспективе [50].

Центры превосходства – организации, которые ведут научные исследования и разработки в прорывных областях знаний в растениеводстве, семеноводстве и органическом земледелии, и располагают уникальными материально-техническими, интеллектуальными и кадровыми ресурсами.

ВВЕДЕНИЕ

Следующим этапом, после построения прогноза научно-технологического развития отрасли растениеводства на долгосрочную перспективу, является разработка стратегического плана его реализации с учетом наличия нескольких альтернативных сценариев развития. Для этого необходимы дорожные карты.

Создание дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие, необходимо для выявления ориентиров технологического развития отрасли, областей прорывных инноваций и технологических приоритетов и траекторий реализации результатов НИР в конкретных технологиях и продуктах. Дорожная карта позволяет сформировать комплекс мероприятий, обеспечивающих переход к новому технологическому укладу. Дорожная карта обобщает мнение экспертного сообщества о важнейших технологиях и продуктах, способных оказать существенное влияние на научно-технологическое развитие отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие, о потенциале и структуре спроса на продукцию и возможностях технологий по обеспечению значимых потребительских свойств, и представляющая технологии и продукцию в виде взаимосвязанной системы с привязкой к единой временной шкале.

Дорожная карта представляет собой инструмент, позволяющий разрабатывать долгосрочные прогнозы и выявлять оптимальные пути для достижения поставленной цели. В связи с этим, суть построения дорожных карт заключается в поиске оптимального пути перемещения из нынешнего состояния в будущее. Дорожные карты создаются по результатам проведенных форсайт-исследований. Они отображают пошаговые изменения, происходящие в отрасли, и ее состояние в определенный момент времени.

Дорожные карты предназначены для разработки и визуального представления средне- и долгосрочной срочной стратегии развития отрасли растениеводства. Разработка дорожных карт основывается на использовании нормативного метода прогнозирования, который предполагает, что известна конечная цель, желаемое состояние, которого нужно достичь.

Задача дорожных карт – отобразить оптимальный маршрут или варианты маршрутов, позволяющие прийти к заданной цели. Временной горизонт дорожных карт обычно составляет от пяти до пятнадцати лет. При их построении большое внимание уделяется представлению результатов в максимально понятной форме, доступной для широкого круга заинтересованных лиц.

Цель исследования – совершенствование методики разработки дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства России до 2030 года.

Объект исследования – отрасль растениеводства Российской Федерации.

Предмет исследования – методические основы разработки дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства.

В рамках поставленной цели решены следующие задачи:

  1. изучены теоретические основы дорожного картирования в различных отраслях экономики;
  2. разработана методика построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  3. проведено сканирование горизонтов научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  4. построена дорожная карта научно-технологического развития отрасли на примере урбанизированного растениеводства.

В ходе исследования применялся широкий спектр методов, среди основных можно выделить: экспертные методы в формате опросов; анализ современных исследований и публикаций, в том числе в формате desk-research; статистические методы анализа данных; анализ глобальных трендов; дорожное картирование т.д.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

  1. усовершенствована методика построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  2. обоснованы глобальные тренды научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  3. разработана дорожная карта научно-технологического развития урбанизированного растениеводства России до 2030 г.

Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в совершенствовании методических основ и предложении практических рекомендаций по дорожному картированию научно-технологического развития отрасли растениеводства.

1ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ДОРОЖНЫХ КАРТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

1.1 Роль дорожных карт в прогнозировании научно-технологического развития

В основе прогнозирования научно-технологического развития отрасли растениеводства должны находиться технологические дорожные карты. Технологические дорожные карты – это многослойное объединение диаграмм, базирующихся на временном факторе и позволяющих связать технологическое развитие с тенденциями и движущими силами рынка. Посредством технологических дорожных карт визуализируются альтернативные технологические пути для достижения поставленных целей, появляется возможность определения приоритетов и фокусировки ресурсов на критических технологиях и продуктах [52].

Технологическая дорожная карта – это документ, в котором определяются (для какого-либо набора потребностей) критические требования к системе, целевые показатели продукта и процесса, технологические альтернативы и контрольные отметки достижения этих целей. В нем определяется видение будущего рыночного спроса, а также указываются альтернативные технологические продукты и процессы для удовлетворения этого спроса [35].

Технологические дорожные карты:

  • показывают эволюцию отдельной технологии во взаимосвязи с необходимыми для ее внедрения ресурсами;
  • позволяют разработать стратегию продвижения новых технологий или технологических перспектив;
  • анализируют рыночные или отраслевые тенденции, настоящие и будущие технологические возможности, выявляют взаимосвязи между тенденциями, технологиями, продуктами и текущими возможностями.

Однако при прогнозировании научно-технологического развития отрасли необходимо опираться не только на технологии, но и на науку, которая является движущей силой для развития технологий. В связи с этим существуют и научные дорожные карты, содержащие стратегии, сценарии и планы проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), и научно-технологические дорожные карты, в основе которых осуществляется выбор между новыми технологиями с помощью построения сценариев развития.

В зарубежной литературе используется термин «science and technology roadmapping», который объединяет ряд методов научно-технологического прогнозирования, в результате чего исследователь получает графическое представление, охватывающее наиболее значимые «узлы развития» (в прошлом, настоящем и будущем развития науки и технологий), соединенные причинными или временными графами [32].

Научно-технологические дорожные карты выполняют две основные функции:

  1. прогнозная – определение состояния науки, техники и технологий в отрасли в определённый момент времени; выявление способа, скорости и направлений научно-технологического развития (сценариев);
  2. планирующая – выбор будущего направления развития науки, техники и технологий в отрасли.

Дорожная карта обобщает информацию по каждому из определенных направлений научно-технической деятельности и содержит описание соответствующих стратегических продуктов/функций, их основных характеристик, перспектив развития, оценку существующих рынков и технологий, вызовов и возможностей [30].

Научно-технологические дорожные карты строятся для ключевых технологий с учетом разработанного ряда возможных сценариев, воплощение которых будет способствовать достижению желаемого технологического потенциала. С их помощью формулируются видения будущего, связанные с развитием передовых технологических областей, разрабатываются рекомендации по тем шагам, которые следует предпринять для их реализации.

Научно-технологические дорожные карты – это действенный инструмент для планирования бюджетных расходов на научную деятельность, а также руководство по стратегии развития области деятельности, для которой они построены. Они позволяют осуществить качественное согласование научно-исследовательских планов с государственными программами [50].

Научно-технологические дорожные карты состоят из следующих слоев: тренды, рынки, продукты, технологии и научные исследования.

дорожная карта развития растениеводство, включая семеноводство Базовая схема построения технологической дорожной карты – это «сверху вниз»: от драйверов к ресурсам (рис. 1).

Рисунок 1 – Базовая схема построения технологической дорожной карты [50]

Научно-технологические дорожные карты являются завершающим этапом проведенных форсайт-исследований, направленных на разработку прогноза научно-технологического развития отрасли, который позволяет визуализировать полученные результаты с привязкой к временной шкале.

Посредством научно-технологической дорожной карты появляется возможность выбрать наиболее оптимальный путь развития для отрасли, увидеть его результат и необходимые для его реализации ресурсы, и организационные меры. Они позволяют не только просматривать построенные сценарии, но и оценивать экономическую эффективность предложенных технологий.

1.2 Анализ лучших практик разработки дорожных карт

Эффективность дорожного картирования подтверждается широким применением данного метода для планирования в государственных и мировых масштабах и признанием множеством экспертов при решении задач стратегического планирования, необходимых для изменения настоящей действительности.

Предшественником дорожных карт был PERT-метод, который подразумевает наличие неопределённости, давая возможность разработать рабочий график проекта без точного знания деталей и необходимого времени для всех его составляющих. Он был разработан в 50-х годах прошлого века в консалтинговой компании Booz Allen совместно с Lockheed Martin Corporation по заказу Подразделения специальных проектов ВМС США в составе Министерства Обороны США для проекта создания ракетной системы «Поларис» [40].

Метод технологических дорожных карт появился в компании «Моторолла» в конце 1970-х годов. Основной его целью было построение будущей картины развития технологий для менеджеров компании. С его помощью были определены НИОКР проектов, необходимых для продуктовой линейки компании. После этого технологические дорожные карты стали одним из инструментов форсайта при долгосрочном стратегическом планировании и выявлении причинно-следственных связей [44].

В 90-х годах технологические дорожные карты стали активно развиваться для корпоративных и, позднее, отраслевых целей.

К началу 21 века технологические дорожные карты становятся общемировым стандартом в прогнозировании и планировании развития различных отраслей экономики. Они объединяют технологии, бизнес, социальное и политическое развитие.

В последние годы технологические дорожные карты используются для поддержания комплексных решений государства и бизнеса в сфере научных направлений и секторов экономики.

Методология дорожного картирования активно используется следующими организациями:

  • Организация Объединённых Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) (Австрия);
  • Институт научно-технической политики Манчестерского университета (Великобритания);
  • Институт перспективных технологических исследований (Испания);
  • Институт системных и инновационных исследований (Германия);
  • Институт научно-технической политики (Корея);
  • Научно-исследовательский институт «Высшая школа экономики» (Россия) [41].

Основные направления дорожного картирования во всем мире – это определение трендов и драйверов, сценариев, исследовательских приоритетов, построение прогнозов, выявление ключевых технологий и т.д.

Технологические дорожные карты наибольшее распространение получили в США – 40% всех дорожных карт (108 всего). Для ЕС такой показатель составляет около 10%, Азии – 15% и стран Восточной Европы – 12%.

Наиболее распространенными являются дорожные карты в сфере политики.

В России использование дорожных карт началось с 2011 г. с реализацией проекта Национальной предпринимательской инициативы (далее НТИ), в рамках которой разработаны дорожные карты, необходимые для упрощения, удешевления и ускорения действующих на территории страны процедур ведения бизнеса.

На рисунке 2 представлена дорожная карта по формированию фабрик будущего в рамках НТИ [38].

дорожная карта фабрик будущего и развития растениеводство, включая семеноводство

Рисунок 2 – Дорожная карта формирования «Фабрик будущего» НТИ

В конце 2018 г. Аналитическим центром при Правительстве РФ презентован проект дорожной карты развития несырьевого сектора экономики, в рамках которой выделены 9 секторов экономики, которые обладают максимальным мультипликативным эффектом:

  • «экономика простых вещей» (потребительские товары, легкая промышленность и т.д.);
  • индустрия гостеприимства (туризм, рестораны, санаторное лечение, виноделие и др.);
  • проекты по углублению переработки природных ресурсов;
  • сектор цифровой экономики;
  • зеленые и белые биотехнологии, АПК и сельхозмашиностроение;
  • жилищное строительство и развитие инфраструктуры;
  • производство медоборудования и лекарств;
  • транспортно-логистическая отрасль;
  • радиоэлектроника, приборо-, машино- и станкостроение.

Основными мероприятиями дорожной карты для сектора АПК являются субсидирование потребления сельхозпродукции незащищенными категориями граждан; гармонизация технического регулирования и сертификации секторов АПК и сельхозмашиностроения в соответствии с рыночными требованиями; субсидирование лизинговых платежей на приобретение отечественной сельхозтехники; снижение регуляторных требований, тарифов естественных монополий; налоговое стимулирование.

В 2013 г. НИУ ВШЭ совместно с Strategy Partners Group был разработан проект дорожной карты «Сельское хозяйство», в рамках которого, в зависимости от сложившейся в экономике ситуации, выделено три сценария развития:

  1. «Отраслевая революция» – экономический рост и государственное стимулирование в сфере АПК.
  2. «Много и дешево» – экономический кризис и государственное стимулирование в сфере АПК.
  3. «Выживет сильнейший» – экономический кризис и отсутствие государственного стимулирования в сфере АПК.

Для каждого из сценариев предложены приоритетные группы технологий. На рисунке 3 представлены приоритетные технологии растениеводства для сценария «Много и дешево»

word image 355 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 3 – Приоритетные группы технологий растениеводства для сценария «Много и дешево»

Согласно данной дорожной карте, развитие отрасли растениеводства осуществляется под влиянием четырех трендов:

  1. консолидация сектора – объединение частных компаний в сегментах агробизнеса, переработки и дистрибуции в крупные холдинги. Тренд окажет влияние на повышение конкуренции между организациями;
  2. снижение доступности и качества плодородных почв, так как к 2030 г. количество пахотной земли в расчете на душу населения снизится на 30%, а на данный момент около 25% плодородных почв находятся под угрозой деградации. Все это отразится на цене конечной продукции отрасли;
  3. рост цен на пищевые продукты. По оценкам экспертов в экономике заканчивается период недорогих продуктов питания и завершается тренд на их удешевление, что может изменить структуру спроса и повысить инвестиционную активность в секторе;
  4. демографическая ситуация в России и мире. Увеличение населения до 8 млрд. человек к 2030 году и более, чем до 9 млрд. к 2050 году окажет влияние на рост спроса и структуру потребления.

word image 356 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. На рисунке 4 представлена структура сценарной модели.

Рисунок 4 – Структура сценарной модели

Согласно рисунку, формирование сценариев будет осуществляться под воздействием различных неопределенностей в отрасли, таких как: изменение потребительских предпочтений; развитие биотехнологий; либерализация международной торговли; экономический рост; доступность финансирования; цены на энергоносители.

Сценарнообразующими факторами стали: рост доходов населения и государственное стимулирование АПК.

В результате совместного форсайт-исследования НИУ ВШЭ и Межведомственного аналитического центра были выделены продуктовые и технологические компоненты для моделей (сценариев) сельского хозяйства: «Крупномасштабное производство, агрохолдинги, ГМО» и «Семейные фермы, экологичные агротехнологии, биотопливо» (рис. 5).

Рисунок 5 – Продуктовые и технологические компоненты для моделей (сценариев) сельского хозяйства

Рисунок 5 – Продуктовые и технологические компоненты для моделей (сценариев) сельского хозяйства

Рисунок 5 – Продуктовые и технологические компоненты для моделей (сценариев) сельского хозяйства

word image 357 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Рисунок 5 – Продуктовые и технологические компоненты для моделей (сценариев) сельского хозяйства

Интересен опыт Казахстана, где в 2018 г. были презентованы дорожные карты развития приоритетных направлений сельского хозяйства и совершенствования государственной поддержки агропромышленного комплекса. В основе карт находится расширенный анализ отрасли с выявлением проблем, на основе которого предложены конкретные меры для соответствующих направлений. Приоритетными направлениями в казахстанской дорожной карте являются семеноводство, агрохимия, производство средств защиты растений, интенсивное перевооружение отраслей, кормопроизводство, вовлечение в оборот неиспользуемых земель, отгонное овцеводство, развитие сети оптово-распределительных центров. Реализация мер, предусмотренных картой, приведет к росту доходности сельхозтоваропроизводителей более чем на 20%, производительности труда – в 1,5 раза, валового производства сельхозпродукции – в 2 раза, а также к увеличению темпов обновления машинно-тракторного парка и т.д.

Таким образом, дорожные карты, как технологические, так и продуктовые, являются эффективным инструментом прогнозирования, позволяющим пошагово визуализировать процесс достижения определенной цели. Необходимость дорожных карт в сельском хозяйстве в целом, и в растениеводстве в частности обуславливается высоким уровнем неопределенности в отраслях в связи с влиянием природно-климатических и других факторов.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДОРОЖНОГО КАРТИРОВАНИЯ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

2.1 Концепция построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства

Процесс построения дорожной карты должен основываться на особенностях отрасли, которая является объектом прогнозирования. Для растениеводства можно выделить следующие особенности, оказывающие влияние на ее научно-технологическое развитие:

  • выделение двух периодов в процессе производства: в одном – производство осуществляется под воздействием человека, во-втором – под воздействием природных сил;
  • участие в технологическом процессе живых организмов, связь режимов работы технического оборудования с растениями, животными и людьми, что приводит к случайным изменениям диктующих параметров процесса производства и неопределенностям контроля и управления в объектах сельхозназначения;
  • многообразие и сложность производственных процессов;
  • распределенность контролируемых параметров по большой площади, случайный характер их природы;
  • технологическое многообразие сельхозпроизводства и культур.

Концепция построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства основывается на объединении рыночных, продуктовых, технологических и научных аспектов.

Разработка дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства включает в себя два взаимосвязанных компонента – технологическую дорожную карту, показывающую перспективные направления научно-технологического развития отрасли растениеводства, и бизнес-карту, которая дает экономическую оценку этих направлений. Помимо этого, интегрированную дорожную карту следует дополнить картой исследований и разработок, т.е. научной дорожной картой.

Интегрированная карта показывает, с одной стороны, какие направления научных исследований являются наиболее значимыми, какие технологические решения могут быть разработаны на их основе, какие перспективные продукты могут быть созданы в итоге. С другой стороны, такая карта позволяет оценить рыночные перспективы этих продуктов, возможности выхода отечественных разработчиков на рынок. Если российские разработчики занимают лидирующие позиции в сфере научных исследований и создания конечного продукта, сам продукт ориентирован на значительный и быстрорастущий рынок, обладает при этом значительными преимуществами по сравнению с аналогами, такое направление развития может рассматриваться как приоритетное.

Дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства состоит из трех частей: технологическая, научная и экономическая (рис. 6).

word image 358 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 6 – Структура дорожной карты научно-технологического развития

На рисунке 7 представлены компоненты дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства.

word image 359 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 7 – Концепция построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства

2.2 Алгоритм построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства

Прогностические возможности технологического дорожного картирования используются в процессе формирования приоритетов государственной научно-технической политики в той или иной сфере, а также в ходе планирования мероприятий по ее реализации.

Поскольку технологическая дорожная карта является по своей сути сценарием, планом действий, она предоставляет возможность взаимно увязать во времени государственные меры по развитию той или иной научно-технологической области.

Процесс разработки дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства состоит из следующих этапов:

  1. Детализация целей и задач дорожного картирования научно-технологического развития отрасли растениеводства.
  2. Анализ современного состояния отрасли, определение трендов и тенденций ее развития, описание будущего состояния отрасли с выявлением «переломных моментов» – точек бифуркации, которые приведут к появлению нескольких альтернативных сценариев.
  3. Определение приоритетных (критических) технологий, которые станут ключевыми в научно-технологическом развитии.
  4. Описание критически важных характеристик будущей технологии или продукта.
  5. Уточнение будущих направлений научно-технологического развития для дальнейшего анализа их влияния на определенные ранее критически важные характеристики технологий или продукта.
  6. Выявление временного промежутка, когда критические технологии потребуются отрасли растениеводства. Расчет временного горизонта прогнозирования.
  7. Определение основных драйверов и барьеров научно-технологического развития.
  8. Определение потребности в материальных, интеллектуальных, кадровых ресурсах для реализации дорожной карты.
  9. Выделение сценариев научно-технологического развития отрасли растениеводства и временные промежутки их появления. Достижение одной цели может происходить несколькими путями.
  10. С учетом долгосрочных задач выявляются наиболее приоритетные для отрасли сценарии.
  11. Описание организационно-экономического механизма реализации выявленных сценариев.
  12. Графическое представление результатов дорожного картирования: необходимо отразить на графике «переломные моменты», структуру взаимосвязей и возможные пути развития.

word image 360 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 8 – Алгоритм построения дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства

На первом этапе построения дорожной карты необходимо определить «ключевые события» в отрасли, а также «переломные моменты», которые могут привести к возможному изменению существующих тенденций в будущем. В результате этих событий (например, принятие закона об органическом земледелии) появляется несколько вариантов развития отрасли – сценарии. Рассматривать их необходимо с привязкой к временной шкале.

Проекция существующих тенденций на будущее, а также определение точек бифуркации и возможных сценариев развития отрасли растениеводства позволяет выявить критические технологии для каждого варианта. Критические технологии являются ответом на настоящие и будущие вызовы АПК.

Экономическая целесообразность предложенных критических технологий должна быть доказана с помощью определения перспективных рынков, продуктов и услуг, созданных на основе данных технологий. Здесь необходима оценка емкости рынков, спроса на продукты и услуги, их стоимость. Критическими признаются те технологии, которые способны в средне- и долгосрочном периоде принести наибольшую социально-экономическую выгоду отрасли. Именно поэтому необходима оценка их экономической составляющей.

Доказанная экономическая эффективность критических технологий позволяет выявить перспективные направления исследований и разработок, на которых необходимо сосредоточение имеющихся ресурсов.

При этом в каждом сценарии требуется обозначение тех организационных мер, которые позволят обеспечить успешное развитие отрасли в заданном направлении.

Определение критических технологий, перспективных рынков и направлений исследований и разработок должно быть увязано с окнами возможностей и драйверами развития, угрозами и барьерами.

Последним этапом дорожного картирования является предоставление рекомендаций по стимулированию научно-технологического развития отрасли растениеводства. На практике они включают в себя три основных направления:

  1. целевые установки развития сектора;
  2. институциональные рамки (условия спроса и доступ на рынок, экосистема поставщиков, условия конкуренции, отраслевое регулирование);
  3. ресурсная база (инфраструктура, финансовые ресурсы, человеческий капитал, технологическое обновление и инновации).

Один из основных этапов построения дорожной карты заключается в выявлении «ключевых событий» и «переломных моментов» для отрасли растениеводства. «Ключевые события» определяют тенденции научно-технологического развития отрасли, а «переломные моменты» – это своеобразные точки бифуркации, возникновение которых приводит к изменению научно-технологического ландшафта отрасли, появлению новых вызовов и «окон возможностей». Точка бифуркации приводит к формированию нескольких альтернативных сценариев научно-технологического развития отрасли и задача государства на этом этапе – выбрать наиболее оптимальный из них.

На рисунке 9 представлена методика графической визуализации «ключевых событий» и «переломных моментов» для научно-технологического развития отрасли растениеводства. «Ключевые события» становятся причиной возникновения «переломных событий», которые в свою очередь приводят к появлению нескольких сценариев развития отрасли. Для примера нами рассматриваются два наиболее вероятных сценария.

На рисунке сплошной линией обозначены причинно-следственные связи между «ключевыми событиями», «переломными моментами» и сценариями внутри одной подотрасли, а пунктирной – взаимосвязи между событиями в смежных подотраслях.

word image 361 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Рисунок 9 – Схема построения таймлайна ключевых событий и переломных моментов в развитии отрасли растениеводства России

3. СКАНИРОВАНИЕ ГОРИЗОНТОВ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

3.1 Анализ трендов по поисковым запросам

Для построения таймлайна ключевых событий в растениеводстве, на основе которого строится дорожная карта, необходимо проведение анализа трендов, происходящих в научно-технологическом развитии отрасли.

Главным трендом последних лет является переход к такой высокотехнологичной отрасли, как AgTech, основывающейся на «подрывных» технологиях и продуктах в сельском хозяйстве. Появление этих технологий обусловлено следующими тенденциями:

  • повышение эффективности цепочки добавленной стоимости, прямые коммуникации «ферма – потребитель», сокращение отходов;
  • повышение урожайности при уменьшении затрат (воды, удобрений и т. д.), использование спутниковой информации, беспилотных аппаратов, технологий искусственного интеллекта, анализа больших данных и «интернета вещей»;
  • биохимия и биоэнергетика: биоагрохимикаты, биоинженерия, биопродукты и семена, биоэнергетика;
  • сберегающее фермерство: новейший тренд – тепличные и «внутренние» («indoor farming») сельскохозяйственные технологии, вертикальные фермы, светодиодное освещение, аквапоника, гидропоника;
  • общая экологизация, отказ от химизации, органическое производство, производство сопутствующей непищевой продукции для повышения общей эффективности экономической модели [1].

Для проведения анализа трендов в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства были использованы следующие инструменты:

  1. Google Trends – web-приложение корпорации Google, позволяющее провести анализ по поисковым запросам в различных регионах мира и на различных языках;
  2. библиометрический анализ – анализ публикаций в Web of Science.

На основе проведенных ранее исследований [] были определены исследовательские фронты[1] для научно-технологического развития отрасли растениеводства, куда вошли технологии селекции и семеноводства, роботизация и цифровизация растениеводства, урбанизированное растениеводство, агроэкология, технологии органического земледелия, технологии управления органическими отходами, технологии защиты растений, технологии точного земледелия.

Для подтверждения востребованности данных технологий у аграриев всего мира с помощью приложения Google Trends построена динамика изменения количества запросов в сети Интернет, по ключевым словам, за последние 5 лет.

word image 362 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Анализ тренда «урбанизация растениеводства» показал, что в настоящее время наблюдается рост тренда гидропонических вертикальных ферм. Аквапоника и аэропоника пока что остаются маловостребованными. Однако по количеству запросов аквапоника опережает аэропонику (рис. 10).

Рисунок 10 – Динамика запросов:

гидропоника (синий), аквапоника (желтый), аэропоника (красный)

word image 363 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Количество запросов по ключевому слову «вертикальное земледелие» за последние 5 лет постоянно увеличивается (рис. 11).

Рисунок 11 – Динамика запросов: Vertical farming

Также анализ тренда «урбанизация растениеводства» показал рост интереса пользователей к минеральным удобрениям для гидропоники, технологиям LED-освещения, indoor farming и др.

Вывод: урбанизация растениеводства – это один из основных трендов для современной отрасли, связанный с проблемами перенаселения городов, миграции населения, недостатком свежих овощей и зелени в городах. Основой урбанизированного растениеводства являются вертикальные фермы, преимущественно с гидропонным способов выращивания. Также набирает популярность технология аквапоники, соединяющая в себе одновременное выращивание зелени и рыбы.

word image 364 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Следующий тренд для проведения анализа – это точное земледелие. Здесь также наблюдается увеличение количества запросов (рис. 12).

Рисунок 12 – Динамика запросов: Precision agriculture

word image 365 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. В рамках данного тренда высокий уровень популярности имеет запрос по теме датчиков влажности почвы (Soil moisture sensor).

Рисунок 13 – Динамика запросов: Soil moisture sensor

Вместе с запросом про точное земледелие пользователи интересуются такими темами как искусственный интеллект (artificial intelligence), машинное обучение (machine learning), большие данные (big data), аналитика (analytics), интернет вещей (Internet of things).

word image 366 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Одна из наиболее популярных технологий точного земледелия – беспилотные летательные аппараты (дроны). Интерес пользователей к использованию дронов в сельском хозяйстве с каждым годом только растет (рис. 14).

Рисунок 14 – Динамика запросов: Agricultural drone

Также пользователи активно интересуются сельскохозяйственными беспилотными распылителями (agriculture drone sprayer) и спектрозональной съемкой полей.

Вывод: Точное земледелие – это возрастающий тренд, технологии которого дают возможность значительно экономить ресурсы, увеличивать урожайность, повышать точность внесения удобрений и средств защиты растений. Зарождающимся технологическим трендом в точном земледелии являются использование беспилотных распылителей средств защиты растений.

Умное или цифровое сельское хозяйство – это тренд, который зародился сравнительно недавно, и являющийся последствием развития точного земледелия, генерирующего большие массивы данных, которые необходимо обрабатывать. Цифровые технологии в растениеводстве занимаются сбором таких данных и их обработкой.

Анализ запросов по ключевому слову «smart agriculture» показал существенный рост этого показателя за последние 5 лет (рис. 15).

word image 367 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 15 – Динамика запросов: Smart agriculture

Вместе с умным сельским хозяйством пользователи интересуются такими темами как: интернет вещей в сельском хозяйстве (IOT agriculture), климатическое умное сельское хозяйство (climate smart agriculture), большие данные (big data), системы GPS земледелия (agriculture GPS systems), умная ферма (smart farm), датчик (sensor).

Вывод: умное или цифровое сельское хозяйство – один из наиболее быстро растущих трендов в отрасли.

word image 368 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Следующий анализируемый тренд – это защита растений. На рисунке 16 видно, что заинтересованность технологиями защиты растений увеличивается небольшими темпами.

Рисунок 16 – Динамика запросов: Plant protection

Причем интересным моментом является резкое увеличение в 2019 г. количества запросов, касающихся биологических методов защиты растений (рис. 17).

word image 369 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 17 – Динамика запросов: biological plant protection product

Также пользователей интересуют такие темы как устойчивость окружающей среды, защита растений от заморозков (plant frost protection).

Вывод: использование средств биологической защиты растений – тренд, который зародился совсем недавно, в конце 2018 г. Это соответствует общему тренду – биологизации отрасли растениеводства, повышению интереса к вопросам агроэкологии и органического сельского хозяйства.

word image 370 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Агроэкология – довольно устойчивый тренд, интерес к которому периодически резко увеличивается в последние 2 года (рис. 18).

Рисунок 18 – Динамика запросов: Agroecology

Распространенными запросами в рамках данной темы являются: городская агроэкология (urban agroecology), пермакультура (permaculture), экологическая устойчивость (ecological resilience), биоразнообразие (biodiversity).

word image 371 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Рисунок 19 – Динамика запросов: Ecological resilience

Вывод: проведенный анализ подтверждает стремление фермеров не только выращивать продукцию растениеводство, но и снижать вредное воздействие производства на окружающую среду.

Органическое земледелие – тренд, сопутствующий агроэкологии и биологической защите растений. Количество запросов по ключевому слову: «organic farming» в последние годы стало увеличиваться (рис. 20).

word image 372 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 20 – Динамика запросов: Organic farming

Также вместе с органическим земледелием пользователей интересуют натуральное земледелие (natural farming) и биоудобрения (biofertilizers).

Вывод: органическое земледелие – растущий тренд, усиленный не только заботой об окружающей среде, но и ростом спроса на органическую продукцию среди населения развитых стран.

word image 373 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Следующий тренд, который затрагивает отрасль селекции и семеноводства – это биотехнологии. Динамика запросов по данной теме показывает периодические всплески интереса пользователей (рис. 21).

Рисунок 21 – Динамика запросов: Agricultural biotechnology

Вместе с биотехнологиями пользователи также интересуются биокатализом (biocatalysis), биоинформатикой (bioinformatics), зеленой революцией (green revolution).

Вывод: биотехнологии очень популярны в растениеводстве. В основном они используются в выведении новых сортов растений, устойчивых к неблагоприятным условиям, разработке биологических средств борьбы с сорняками получении бактериальных удобрений, разработке микробиологических методов рекультивации почв и в получении трансгенных растений.

word image 374 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Вопросы селекции растений интересны пользователям (рис. 22).

Рисунок 22 – Динамика запросов: Plant breeding

Особенно можно отметить рост запросов по гибридизации (hybridization) и технологии CRISPR в растениеводстве.

word image 375 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 23 – Динамика запросов: CRISPR

word image 376 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Интересно, что интерес к генномодифицированным организмам в последние годы постепенно снижается (рис. 24).

Рисунок 24 – Динамика запросов: Genetically modified organisms

Вывод: интерес к технологиям генной инженерии в растениеводстве постепенно снижается, вероятно в связи с недоверием к генномодифицированной продукции.

Анализ, проведенный с помощью приложения Google Trends, подтвердил исследования, проводимые ранее [45], в рамках которого основными трендами в растениеводстве будущего станут урбанизация, роботизация и цифровизация, и биологизация отрасли.

3.2 Библиометрический анализ

В структуре исследований по растениеводству в базе данных Web of Science наибольший удельный вес имеют агрономия, экология, науки о растениях, садоводство, почвоведение, биотехнологии, сельскохозяйственное машиностроение, биотопливо (рис. 25). Это уже устоявшиеся тренды в развитии отрасли растениеводства, изучению которых посвящено множество научно-исследовательских работ.

word image 377 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 25 – Диаграмма распределения исследований в базе данных Web of Science по теме «Crop production»

Также имеются направления исследований в отрасли растениеводства, публикаций по которым пока что немного, но тенденция их увеличения в последние годы говорит о росте заинтересованности ученых в этих исследованиях. К ним можно отнести роботизацию, биофизику, искусственный интеллект, урбанизация, биоразнообразие, клеточные технологии и дистанционное зондирование. Это, так называемые, зарождающиеся тренды, которые пока только начали проявлять себя, но при этом, они с большей степенью вероятности будут определять будущее научно-технологического развития отрасли растениеводства как России, так и мира.

В целом интерес к исследованиям отрасли растениеводства во всем мире ежегодно растет (рис. 26).

word image 378 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 26 – Динамика публикаций по направлению «Растениеводство» в период с 2010 по 2019 гг.

В период с 2010 по 2019 г. количество публикаций увеличилось на 57%.

Наибольшая публикационная активность наблюдается в США (25%), КНР (9%), Германия (6%) (рис. 27).

word image 379 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 27 – Распределение публикаций по растениеводству по странам

На рисунке 28 представлена динамика количества публикаций по направлению «Семеноводство». В период с 2010 по 2019 г. данный показатель увеличился на 63%.

word image 380 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 28 – Динамика публикаций по направлению «Семеноводство» в период с 2010 по 2019 гг.

word image 386 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие. Если рассматривать распределение публикаций по странам, то наибольший удельный вес также принадлежит США – 23% (рис. 29)

Рисунок 29 – Распределение публикаций по семеноводству по странам

На втором месте по исследованиям в семеноводстве Германия (9%), а на третьем – Бразилия (7,5%).

Органическое земледелие в исследованиях менее распространено. Общее количество публикаций за последние 10 лет – 6436 шт. При чем после значительного роста в 2015-2018 гг. количества публикаций, в 2019 г. произошло снижение (рис. 30).

word image 387 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 30 – Динамика публикаций по направлению «Органическое земледелие» в период с 2010 по 2019 гг.

Лидерство в публикационной активности по органическому земледелию также принадлежит США – 18%. Далее идут Германия – 9% и Италия – 7%.

word image 388 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 31 – Распределение публикаций по растениеводству по странам

Таким образом, научные исследования в отраслях растениеводства, семеноводства и органического земледелия достаточно востребованы в настоящее время. Публикационная активность по этим направлениям существенно возросла за последние 10 лет. Помимо традиционных исследований, посвященных вопросам агрономии и почвоведения, ученые со всего мира исследоуют биотехнологии, биотопливо, искусственный интеллект в сельском хозяйстве, клеточные технологии, дистанционное зондирований и т.д.

США, Германия, Китай и Индия являются лидерами среди всех стран по публикационной активности в растениеводстве, семеноводстве и органическом земледелии.

4.ДОРОЖНАЯ КАРТА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ УРБАНИЗИРОВАННОГО РАСТЕНИЕВОДСТВА РОССИИ ДО 2030 ГОДА

Растущая концентрация населения в городах России, на фоне изменения потребительских предпочтений в сторону приоритета «здоровой», «натуральной», «органической» пищи, обуславливает необходимость развития дополнительной и/или альтернативной системы бесперебойного снабжения или самообеспечения городов продуктами питания и обеспечение перспективной продовольственной безопасности [31].

Урбанизированное растениеводство – эффективное, высокотехнологичное, преимущественно климатонезависимое (или с низким влиянием климатических условий), круглогодичное производство пищи в городах и/или пригородах, в искусственных условиях внутри помещений (замкнутых, полностью контролируемых и управляемых) или естественных условиях вне помещений (но с высоким уровнем контроля и управляемости), преимущественно без использования земли и химических средств (пестицидов, гербицидов, химикатов), с полным или частичным применением искусственного освещения, с высоким уровнем автоматизации производственных процессов [43].

Технологии урбанизированного растениеводства реализуются в рамках следующих направлений – сокращение логистических затрат, образования отходов, обеспечение прямых коммуникаций с потребителями; ресурсоэффективность вследствие потребления до 90% меньше ресурсов, чем традиционное сельскохозяйственное производство (например, такие системы интенсивного растениеводства, как аэропоника расходуют на 90% меньше воды, чем традиционные открытые технологии); экологичность, так как не используют химических средств защиты и т.д.

4.1 Тренды и тенденции развития урбанизированного растениеводства

Основные тренды, которые привели к развитию урбанизированного растениеводства, это:

  1. Глобальное изменение социально-культурных паттернов потребления пищи со смещением покупательских приоритетов к «пользе» продуктов (безопасности, натуральности, экологичности, органичности, свежести). Данный тренд обуславливается ростом информированности людей о значимом влиянии питания на здоровье, физическую форму, самочувствие; ростом популярности здорового образа жизни, стремлением к индивидуализации рациона (функциональное и «персонализированное» питание) на фоне распространения заболеваний, связанных с неправильным питанием; увеличением численности населения, продолжительности жизни, периода активного долголетия на фоне повышения стоимости медицинских услуг («забота о здоровье – дешевле, чем лечение»). В России более половины граждан (56%) согласны переплачивать за экологически чистые продукты и готовы к повышенным тратам при покупке свежих, незамороженных, необработанных продуктов (51%) и продуктов без содержания генномодифицированных объектов (46%) [47]. Однако снижение покупательской способности россиян препятствует широкой реализации этой готовности на практике, и даже свежие овощи и фрукты становятся всё менее доступными потребителям, несмотря на существующий высокий спрос.
  2. Глобальные вызовы (демографические, социальные, экономические, экологические) и реализация «подрывных» («disruptive») технологий (биотехнологии, автоматизация, роботизация, искусственный интеллект и др.) ведут к тому, что «традиционное» сельское хозяйство (agriculture) превращается в высокотехнологичную отрасль («AgTech»). Для того, чтобы обеспечивать конкурентоспособность сельскохозяйственному товаропроизводителю в современных быстро изменяющихся условиях, необходимо внедрение цифровых и роботизированных технологий, которые позволят существенно снизить себестоимость единицы производимой продукции и повысить производительность труда [7].
  3. Экологизация. Решение экологических проблем постепенно выходит на первый уровень не только для правительств стран, но и для промышленных производителей. Данный тренд проявляется в форме проведения работ по снижению вредных выбросов в атмосферу, использования экологически чистых материалов и т.д. Возведение вертикальных ферм в городской черте значительно снизит транспортную нагрузку на город и, соответственно, выбросы выхлопных газов в связи с сокращением «продовольственной мили» (расстояния, которое проезжает продукция с места производства до места реализации) [48].
  4. Деградация сельскохозяйственных угодий. Ежегодно в России выводится из сельскохозяйственного оборота до 2 млн га земли вследствие ее деградации. Общая площадь деградированных почв в России по данным ФАО составляет около 15% [29]. Основные проблемы – это засоление, закисление и опустынивание почв. При этом наиболее подверженными деградации являются поля под овощными и плодовыми культурами. Для того, чтобы восстановить часть деградированных земель необходимы десятки лет, на протяжении которых выращивать сельскохозяйственные культуры на этих землях будет нельзя. Поэтому необходим перенос овощеводства и плодоводства в городскую черту. Сделать это можно с помощью вертикального фермерства.
  5. Импортозамещение. Стремление России обеспечить продовольственную безопасность по основным продуктам питания дает стимул и для развития отечественного овощеводства и плодоводства тех культур, которые преимущественно завозятся в страну из-за рубежа. К ним относятся разнообразные зеленые культуры (салат, пряные травы), клубника, помидоры-черри и т.д. Эти культуры наиболее оптимальны для выращивания на вертикальных фермах. Помимо этого, во время транспортировки сельскохозяйственных культур из других стран теряется большая часть питательных веществ и происходит их обработка химическими препаратами, позволяющими обеспечить долгосрочное хранение. Все это неблагоприятно сказывается на здоровье потребителей, приобретающих импортные фрукты и овощи. Размещение их производства в городе, непосредственно рядом с местом потребления, позволит не только обеспечить муниципальную продовольственную безопасность, но и население города – качественными и свежими продуктами.
  6. Ресурсосбережение. В современном мире конкурентоспособность компаний зависит от себестоимости производимой продукции, в связи с чем все большую популярность набирает тенденция использования ресурсосберегающих технологий в производстве. Вертикальные фермы потребляют на 90% меньше воды чем традиционное сельскохозяйственное производство. Использование светодиодов в освещении ферм приводят к снижению потребления электроэнергии в 10 раз, по сравнению с обычными лампами накаливания и обеспечивает до 10 лет постоянной работы.
  7. Глобальные изменения климата. Учащение экстремальных природно-климатических условий (засух, заморозков), катаклизмов ведет к тому, что для сохранения урожая необходимо снижать зависимость отрасли от природно-климатических условий посредством размещения производства внутри зданий и сооружений [39].

Ключевые события и тренды, обуславливающие развитие урбанизированного растениеводства, взаимосвязаны между собой и появление одного события приводит к появлению новых трендов. Наиболее важными ключевыми событиями для урбанизированного растениеводства в 2020-2030 гг. станут вступление в силу закона об органическом земледелии и признание гидропоники и аэропоники органическим производством; законодательное регулирование выбросов CO2 в атмосферу; консервация сельскохозяйственных угодий для восстановления их плодородия.

На рис. 32 представлен таймлайн ключевых событий и трендов в отрасли урбанизированного растениеводства России до 2030 г. Дорожная карта научно-технологического развития урбанизированного растениеводства России до 2030 г. представлена на рис. 33.

Рисунок 32 – Таймлайн ключевых событий и трендов в развитии урбанизированного растениеводства России до 2030 года

word image 389 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

 

word image 390 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 33 – Дорожная карта научно-технологического развития урбанизированного растениеводства

2030

4.2 Критические технологии

Технологии сити-фермерства:

    • аэропоника (технология выращивания растений на питательном растворе без использования субстратов), гидропоника (технология выращивания растений с использованием искусственных субстратов и питательных растворов), хайпоника с усовершенствованной автоматикой и системой управления (усовершенствованная гидропоника, обеспечивающая неограниченный рост растений);
    • вертикальные фермы – это многоярусная система выращивания растений в искусственном климате и закрытом помещении;
    • аквапоника (высокотехнологичный способ ведения сельского хозяйства, сочетающий аквакультуру и гидропонику), биопоника (органическая гидропоника).
    • роботизированные теплицы – системы контроля и управления микроклиматом, ирригация, фитотронная направленность, системы фертигации и медленных удобрений;
    • конвейерное выращивание рассады овощей способом малообъемной культуры в кассетах;
    • автоматизированные системы закрытого грунта;
    • интродуценты, как основа функциональных продуктов питания;
    • технологии интегрированной защиты от болезней и вредителей (использование биопестицидов);
    • технологии грибоводства.

4.3 Рынки и продукты

В настоящее время рынок технологий урбанизированного растениеводства находится в «зачаточном» состоянии, имеет небольшие размеры и неравномерно распределен по всем странам. Если, например, в Сингапуре, Японии и Швеции рынок технологий урбанизированного растениеводства развит на высоком уровне, то для России вертикальные фермы, аэропоника, биопоника являются новыми, в малой степени освоенными технологиями.

Рынок технологий урбанизированного растениеводства, который в первую очередь представлен автоматизированными агропромышленными комплексами, отличающимися от традиционных тепличных хозяйств прежде всего интенсивным подходом к использованию пространства посредством вертикального многоярусного размещения насаждений.

Данный рынок представлен следующими технологиями:

  • вертикальных ферм, которые решают проблему экономии пространства в мегаполисах;
  • гидропоники, посредством которой растения выращиваются в питательном водном растворе;
  • кассетами для рассады – одного из самых прогрессивных и современных способов выращивания посадочного материала.

Технологии урбанизированного сельского хозяйства позволяют избавиться от сезонности производства, повысить урожайность растений, а также восстановить пострадавшие от агрессивного земледелия сельскохозяйственные угодья и возвратить их в природный кругооборот. Еще одна ниша данного рынка – это технологии аэропоники для продовольственного обеспечения автономных объектов. Аэропоника основывается на том, что главная составляющая роста и развития растений – это кислород. Все необходимые питательные вещества доставляются к корням растений в виде аэрозоля. Посредством аэропоники возможен перевод сельского хозяйства на крыши, террасы, в пустующие здания и т. д. Главные ее преимущества заключаются в получении безопасной и экологически чистой продукции, потребляющей намного меньше воды и удобрений, чем при традиционном выращивании, и сокращении затрат на ее производство.

Объем рынка новых тепличных технологий (Smart Farming) – $25 млрд. Мировой рынок свежих овощей, ягод и зелени, выращенных в теплицах – $242 млрд [9].

Объем рынка технологий сити-фермерства в 2017 г. составлял $53,5 млрд в мире. К 2030 г. емкость мирового рынка роботизированных комплексов урбанизированного и индустриального растениеводства составит $30 млрд. Вся область сити-фермерства переживает небывалый подъем – рынок городского земледелия, в основе которого лежат инновации в фитосвете и больших данных, обещает ежегодный прирост до 30% в следующие 5 лет.

Согласно аналитикам Grand View Research в 2017 г. рынок «умного фермерства» в РФ составлял $221 млн и ежегодно прирастает на 5% [24].

Рынок технологий урбанизированного растениеводства включает в себя следующие ниши:

  1. Новые виды гидропонных и аэропонных установок.
  2. Роботизированные и автоматизированные теплицы.
  3. Вертикальные фермы
  4. Широкий спектр высококачественной продукции растениеводства, в том числе в условиях городских ландшафтов.
  5. Продовольственное сырье, произведенное в замкнутой контролируемой среде, полностью автоматическом режиме.
  6. Тепличные комбинаты с новыми принципами возделывания с.-х. культур.
  7. Свежие ягоды, фрукты и овощи закрытого грунта.

В настоящее время российский рынок урбанизированного растениеводства представлен следующими компаниями:

Авангард (Санкт-Петербург, проект для Министерства обороны РФ) – мобильный фитотехкомплекс с энергоэкономичным автоматизированным оборудованием и ресурсосберегающими агробиотехнологиями предназначен для круглогодичного непрерывного ресурсосберегающего получения растительной продукции высокого качества, в непосредственной близости от потребителя, вне зависимости от условий природной среды (условиях Арктики, в зонах экологического риска).

Агрорус (Москва) – производители растениеводческих систем. Выращивают салат и зелень в вертикальных фермах с помощью гидропоники.

НПО «Эланд» (Красноярск) – производят и продают гидропонное оборудование по России. Имеются установки для дома, ресторанов, школ, вузов, для реализации, для Северных районов, фермеров и садоводов.

Мобильная ферма (Санкт-Петербург) – технологии выращивания свежей зелени, кабачков и томатов дома и для бизнеса. Работают только на гидропонике. Поставляют фитомодули и стеллажи.

Эко Будущее (Хабаровск) – выращивают зелень по технологиям GREEN ROOM. Отличие подобной технологии в закрытом типе выращивания, без грунта с полностью искусственным освещением, отсутствие ГМО и химических способов борьбы с вредителями, замкнутый цикл использования воды, применение энергосберегающих технологий.

Click and Grow (Москва, Санкт-Петербург) – полностью автоматизированные сады для домашнего использования.

Fibonacci (Москва) – автоматизированные гидропонические шкафы для домашнего выращивания растений.

Green Kitchen (Новосибирск) – производят модули выращивания зелени и клубники в транспортных контейнерах.

iFarm (Новосибирск) – поставляют комплексное решение для автоматизированного вертикального выращивания зелени и ягод в закрытых помещениях. Используют как гидропонику, так и аэропонику.

OverGrower (Новосибирск) – создают вертикальные фермы с использованием гидропоники.

Таким образом, рынок урбанизированного растениеводства или сити-фермерства в России только зарождается. Компаний, которые производят собственные технологии, на рынке немного. В основном они сосредоточены в Москве, Санкт-Петербурге и Новосибирске. Все компании можно разделить на 3 сегмента: промышленные вертикальные фермы, компактные модули выращивания и оборудование для гидропоники и аэропоники.

4.4 Приоритетные направления исследований и разработок

После того, как определены перспективные технологии и рынки для урбанизированного растениеводства, необходимо понять на какие исследования необходимо направлять ресурсы сейчас, чтобы выйти на эти рынки в будущем с готовыми технологиями – то есть определить области задельных исследований и приоритетные направления исследований и разработок внутри каждой области.

Нами выделены 3 основных области задельных исследований и определен уровень, на котором эти исследования находятся в настоящее время в России:

  1. Технологии аэропоники и гидропоники. Возможность альянсов – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на высоком уровне и способных на равных сотрудничать с мировыми лидерами.
  2. Кассетные технологии выращивания овощных культур. Возможность альянсов.
  3. Вертикальные фермы. Заделы – наличие базовых знаний, компетенций, инфраструктуры, которые могут быть использованы для форсированного развития соответствующих направлений исследований.

Рассмотрим каждую область по отдельности:

Технологии аэропоники и гидропоники:

  1. Разработка и внедрение роботизированных методов управления агротехническими процессами выращивания растений в условиях защищенного грунта.
  2. Разработка технологии уменьшения расхода воды по сравнению с традиционными методами посредством замкнутого цикла производства.
  3. Разработка методики быстрого созревания урожая – создание идеальных условий для каждого вида и сорта растений.
  4. Разработка технологии увеличения «продуктивного сезона».
  5. Моделирование рациона питания растений в зависимости от фазы роста и развития в целях получения прогнозируемого состава конечных продуктов.
  6. Разработка технологии для экономии площадей под гидропонными установками.
  7. Моделирование физико-химических и биологических процессов, происходящих в растениях, для целей и задач гидропоники.
  8. Анализ геномов возбудителей особо опасных болезней растений закрытого грунта.
  9. Создание принципиально новых профилактических и лечебных препаратов на основе исследования молекулярных механизмов патогенности вирусов и бактерий.
  10. Поиск новых токсинов полипептидной природы с селективным действием на насекомых – вредителей закрытого грунта.
  11. Разработка технологий получения и применения экологически безопасных биологических средств защиты растений от вредителей и возбудителей болезней.
  12. Создание новых форм ферментов, полезных для растительных систем, обеспечивающих адаптивный потенциал растений, используемых в гидропонике.
  13. Создание систем селективной очистки и концентрирования возбудителей инфекционных болезней в объектах с гидропонными установками.
  14. Поиск и исследование маркеров устойчивости растений к патогенам.
  15. Создание биосенсоров, позволяющих быстро и селективно определять качество продукции и количество загрязнений.
  16. Разработка технологий и методов отчистки вод и воздуха с использованием метаболического потенциала биологических объектов.
  17. Создание технологии клонального микроразмножения растений (включая гаметический и соматический эмбриогенез) для селекции и производства высококачественного посадочного материала.
  18. Разработка и тестирование новых растворов для гидропонных установок.
  19. Создание технологии, позволяющей экономить энергию и воду, а также увеличивать эффективность контроля за здоровьем растений.
  20. Разработка эффективного метода выращивания картофеля, позволяющего увеличить число клубней, получаемых с одного растения, до десяти раз на аэропонных установках.
  21. Создание принципиально новых видов растворов для аэропонных установок, содержащих все необходимые для роста и развития растений вещества, изменяющиеся в зависимости от вида растения и стадии роста.
  22. Разработка аппаратуры, способной осуществлять подачу питательного раствора в автоматическом режиме.
  23. Разработка методов бессемянного размножения сельскохозяйственных культур.

Кассетные технологии выращивания овощных культур:

  1. Поиск путей для снижения себестоимости сооружений для защищенного грунта, затрат труда и материально-технических средств на производство продукции.
  2. Разработка технологий для создания принципиально новых субстратов (органического, минерального и синтетического происхождения), отвечающих требованиям кассетных технологий выращивания овощей.
  3. Разработка интенсивных технологий, которые наиболее полно соответствуют биологическим особенностям и специфике выращивания определенных групп культур.
  4. Разработка технологий по удлинению периода плодоношения или роста продуктивных частей.
  5. Создание механизированных и роботизированных линий по приготовлению смесей и компостов для производства кассет со строгими агрохимическими показателями.
  6. Создание технологий автоматизированных поточных линий и средств механизации, обеспечивающих подготовку субстрата, набивку кассет, посев, укладку кассет в штабеля, расстановку и транспортирование.
  7. Разработка индустриальных технологий производства мини-рассады, позволяющей увеличить нормы выхода продукции с единицы площади.

Вертикальные фермы:

  1. Разработка системы для осуществления интеллектуального контроля и управления всеми системами и ресурсами, в которых нуждается урожай.
  2. Разработка технологических решений для уменьшения стоимости строительства зданий для вертикальных ферм и потребления ими большого количества энергии.
  3. Использование вертикальных ферм для выработки электроэнергии: непригодные в пищу органические элементы превращают в биотопливо при помощи ферментализаторов метана (метантенков).

4.5 Организационно-экономические меры поддержки

Несмотря на то, что технологии урбанизированного растениеводства являются перспективным направлением научно-технологического развития отрасли и обладают рядом экономических преимуществ, для их распространения и внедрения необходима соответствующая государственная поддержка. Высокие первоначальные затраты на создание вертикальных ферм или автоматизированных теплиц являются существенным барьером для развития данного вида деятельности. Для устранения барьеров требуется реализация следующих мер государственной поддержки урбанизированного растениеводства:

  1. Распространение статуса сельхозпроизводителя на городских фермеров и адаптация мер государственной поддержки сельскохозяйственного производства под особенности урбанизированного растениеводства:
    • компенсация части затрат на строительство вертикальных ферм;
    • компенсация части затрат на электроэнергию и водоснабжение для вертикальных ферм в черте города;
    • льготные инвестиционные кредиты на строительство вертикальных ферм.
  2. Признание гидропоники и аэропоники органическим производством. При выращивании растений без использования почвы и в полностью изолированных помещениях необходимость использования пестицидов исчезает. Для защиты урожая применяют преимущественно биологические методы. При этом перемещение производства из поля в помещение позволяет «законсервировать» сельскохозяйственные угодья, дать возможность им восстановить запас питательных веществ посредством многолетних насаждений и т.д. – что отвечает всем принципам органического земледелия. Это позволит, во-первых, повысить доверие к гидропонике и аэропонике среди населения, а, во-вторых, повысить окупаемость вертикальных ферм за счет увеличения цены продукции под брендом «органик».
  3. Выделение под вертикальные фермы помещений пустующих производственных объектов. В городах, как правило, имеется достаточно много заброшенных заводов, цехов и других производственных помещений, которые можно использовать как площадки для возведения вертикальных ферм. Необходимо создание реестра всех заброшенных площадей и предоставление их в бессрочную аренду, без арендной платы инвесторам, которые обязуются использовать их под строительство вертикальных ферм. Это позволит, во-первых, улучшить внешний облик города, а во-вторых, обеспечить городское население высококачественными продуктами питания.
  4. Разрешение установки крышных теплиц и вертикальных ферм на крыши и в подвалы жилых домов. Крыши и подвалы – также являются наиболее подходящими площадками для урбанизированного растениеводства. Требуется законодательное разрешение использования данных помещений для размещения сельскохозяйственного производства на вертикальных фермах при условии обязательного соблюдения всех фитосанитарных норм и разработка градостроительной документации, регулирующей строительство и эксплуатацию вертикальных ферм. Возведенные вертикальные фермы могут сдаваться в аренду, к примеру, по несколько ярусов, жителям домов, которые в любой момент могут подняться на крышу или спуститься в подвал для того, чтобы собрать свежую зелень или ягоды. Выращивание и обслуживание в таком случае осуществляет управляющая компания, которой принадлежат эти фермы.
  5. Обучение сити-фермерству. Неразвитость урбанизированного растениеводства в России в большей степени происходит из-за недостатка информации об этой отрасли и отсутствия квалифицированных специалистов. В ВУЗах Министерства сельского хозяйства России нет направлений подготовки сити-фермеров. Студенты получают только отдельные компетенции по выращиванию растений в защищенном грунте. При этом постепенно по стране открываются программы переподготовки, повышения квалификации и онлайн-школы по основам урбанизированного растениеводства. Например, on-line программа для представителей образовательных учреждений от бизнес-школы сити-фермеров «УрбаниЭко». Однако этого недостаточно, необходима разработка полноценных направлений подготовки бакалавров и магистров «Урбанизированное растениеводство», включающих в себя изучение технологий аэропоники, гидропоники, аквапоники, биопоники.
  6. Разработка специальных мер господдержки строительства вертикальных ферм в районах Крайнего Севера. Население этого региона испытывает существенный недостаток в свежих овощах и зелени, что отражается на здоровье и качестве жизни. Объемы производства продукции растениеводства в регионах Крайнего Севера, которые и так находятся на низком уровне, ежегодно уменьшаются. Длительная транспортировка сельскохозяйственной продукции из других регионов России приводит к потере большинства полезных веществ. В связи с этим, северные регионы являются наиболее привлекательными для развития урбанизированного растениеводства, которое будет иметь как социальный, так и экономический эффект. Например, компании Native Kikiktagruk Inupiat Corp и Vertical Harvest Hydroponics создали вертикальные фермы в транспортных контейнерах на Аляске и выращивают капусту, зелень и салаты. Необходима государственная поддержка аналогичных социально-значимых инвестиционных проектов на территории России в форме льготных инвестиционных кредитов и компенсации части затрат на оплату электроэнергии.

Реализация предложенных направлений государственной поддержки и регулирования урбанизированного растениеводства даст возможность выхода крупных городов и населенных пунктах Крайнего Севера на новый уровень самообеспеченности и продовольственной безопасности, что играет значительную роль в стратегическом развитии страны. Вложенные средства будут иметь как экономический, так и социальный эффект, в форме увеличения налоговых поступлений в бюджет города, повышения качества жизни населения и улучшения здоровья, изменения городского ландшафта (зеленый город) и т.д.

На рис. 34 представлен организационно-экономический механизм развития урбанизированного растениеводства с учетом вышеперечисленных мероприятий.

word image 391 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие.

Рисунок 34 – Организационно-экономический механизм развития урбанизированного растениеводства России

4.6 Драйверы, барьеры и эффекты

Развитию урбанизированного растениеводства способствуют определенные драйверы и препятствуют барьеры. Однако преодоление последних приводит к появлению экономических, политических и социальных эффектов (табл. 1).

Таблица 1 – Драйверы, барьеры и эффекты развития урбанизированного растениеводства

Драйверы Барьеры Эффекты
дефицит мировых земельных ресурсов и их истощение высокая стоимость вертикальных ферм импортозамещение овощей, ягод, зелени
рост численности городского населения консерватизм российских сельхозтоваропроизводителей обеспечение свежей продукцией растениеводства районы Крайнего Севера
популяризация здорового образа жизни низкая информированность предпринимателей об инновационных технологиях сити-фермерства экономия ресурсов
ухудшение природно-климатических условий снижение покупательской способности населения выход городов на новый уровень продовольственной безопасности
рост спроса на экологически чистую продукцию отсутствие градостроительной документации, регулирующей строительство и эксплуатацию вертикальных ферм снижение транспортной нагрузки на города

и улучшение экологической обстановки в городе

необходимость обеспечения локальной продовольственной безопасности в городах стратегического значения рост стоимости земли в крупных городских агломерациях изменение городского ландшафта

Драйверы

Драйверы – это факторы, способствующие и ускоряющие распространение технологий урбанизированного растениеводства.

В настоящее время одна из основных проблем, стоящих перед человечеством – это продовольственное обеспечение. «Зеленая революция», произошедшая во второй половине ХХ века, которая привела к увеличению урожайности в 2-3 раза, и выращивание генно-модифицированных культур не смогут решить эту проблему. Деградация сельскохозяйственных угодий и зависимость урожая от природно-климатических условий ставят под угрозу продовольственное обеспечение населения нашей страны и всего мира. Уже деградации почв подверглись 25% плодородных почв по всему миру и этот показатель продолжает увеличиваться. Кроме того, частота появления экстремальных природных явлений, таких как засуха, наводнения, также увеличивается. Решением этих проблем может стать внедрение многоярусных агрокомплексов, где вместо почвы используются искусственные растворы.

Еще одним фактором развития урбанизированного растениеводства является стремительный рост численности городского населения и увеличение площади городских агломераций, что обуславливает рост спроса на продукты питания в городах. Как уже говорилось выше, возможности традиционного сельского хозяйства ограниченны плодородием почв, поэтому перед городскими поселениями в скором будущем может стать проблема качественного продовольственного обеспечения. Это и обуславливает необходимость поиска новых способов производства продуктов питания.

Также стоит отметить такие драйверы как популяризация здорового образа жизни, особенно правильного питания и употребления в пищу продуктов растительного происхождения, и увеличение заинтересованности населения в органической и экологически чистой продукции. Как известно, выращивание сельскохозяйственных культур с использованием искусственных растворов происходит без применения различных пестицидов. В США гидропоника является технологией органического сельского хозяйства. В России пока что такой закон еще не принят.

Таким образом, рост численности городского населения, увеличение среднемесячной заработной платы в городах, рост спроса на экологически чистую продукцию значительно ускоряют процесс освоения и внедрения технологий урбанизированного растениеводства.

Барьеры

Барьеры – это факторы, сдерживающие и препятствующие развитию урбанизированного растениеводства.

Основной барьер на пути развития и внедрения технологий урбанизированного растениеводства – это высокая стоимость строительства вертикальных ферм. Минимальные инвестиционные вложения в создание фермы площадью 500 кв. м и с 8-10 ярусами – около 30 млн руб. При этом окупаемость фермы составляет 2-3 года, в зависимости от вида выращиваемых культур и цены на них.

Консерватизм российских фермеров и предпринимателей также сдерживает процесс внедрения инноваций в производство продукции растениеводства. Недоверие, возникающее от недостатка информации о возможностях урбанизированного растениеводства, значительно тормозит этот процесс.

Срок окупаемости вертикальных ферм в большей степени зависит от величины платежеспособного спроса со стороны населения. Поэтому снижение покупательской способности может стать существенной проблемой и одним из рисков строительства вертикальных ферм.

Еще один барьер заключается в высокой стоимости земли в черте города или городской агломерации. Данная статья инвестиционных затрат является сдерживающим фактором в стремлении предпринимателей строить вертикальные фермы в городе. Квадратный метр земли не просто имеет высокую стоимость, этот показатель ежегодно увеличивается в связи с увеличением городского населения и, соответственно, спроса на жилье.

Преодоление предыдущего барьера возможно посредством размещения ферм в заброшенных и пустующих производственных объектах, на крышах или в подвалах жилых зданий или бизнес-центров и т.д. Однако препятствием на этом пути становится отсутствие градостроительной документации, регулирующей строительство и эксплуатацию вертикальных ферм [49].

Эффекты

Эффекты – выгоды экономического, социального, политического и другого характера, возникшие в результате развития и внедрения технологий урбанизированного растениеводства.

К экономическим эффектам от внедрения технологий урбанизированного растениеводства можно отнести следующее:

    • импортозамещение по некоторым видам овощей, зелени и ягод. В настоящее время технологии урбанизированного растениеводства позволяют выращивать помидоры-черри, салаты, пряную зелень, клубнику в закрытых помещениях. По этим культурам импорт в Россию составляет до 90% всей продукции на рынке страны;
    • выход городов на новый уровень продовольственной безопасности. С помощью внедрения технологий вертикального сельского хозяйства города могут стать полностью автономными и самообеспеченными основными продуктами питания;
    • экономия ресурсов – трудовых и материальных. Работа вертикальных ферм осуществляется в автоматическом режиме с минимальным использованием ручного труда. Это в свою очередь приведет к трансформации рынка труда в сторону уменьшения занятых в традиционном сельском хозяйстве и росту спроса на высококвалифицированных специалистов. Экономия материальных ресурсов заключается в том, что по сравнению с традиционным растениеводством, технологии гидропоники и аэропоники потребляют на 90% меньше воды за счет замкнутого цикла ее использования.

Экологические эффекты:

    • сокращение «продовольственной мили», т.е. расстояния, которое преодолевает продукция от места производства до места потребления, что в свою очередь позволит уменьшить выбросы парниковых газов и выхлопов в атмосферу, приводящих к глобальному потеплению;
    • изменение городского ландшафта и переход к «зеленому городу»;
    • при переносе производства овощей, зелени и ягод появится возможность консервации сельскохозяйственных угодий для восстановления их плодородия.

Социальные эффекты:

    • размещение производства непосредственно в черте города значительно снизит транспортную нагрузку на город и время, которое городское население проводит в пробках;
    • улучшение качества жизни городского населения за счет обеспечения постоянного доступа к свежим продуктам питания;
    • обеспечение регионов Крайнего Севера полезными и свежими овощами, зеленью и ягодами.

Таким образом, широкое распространение урбанизированного растениеводства, при котором урожай больше не будет зависеть от погодных условий и наличия больших площадей сельхозугодий, даст возможность привести продовольственную безопасность человечества на принципиально новый уровень, а также решить множество экологических проблем, возникающих при ведении традиционного сельского хозяйства.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства позволяет визуализировать будущее развитие отрасли и представить план конкретных мероприятий для достижения прогнозных показателей. Дорожная карта является одним из этапов процесса прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития отрасли растениеводства, следующим за этапом разработки прогноза. Дорожная карта – это визуализация разработанного прогноза.

Дорожная карта дает возможность понять к чему в конечном итоге приведут тренды и тенденции, которые наблюдаются в отрасли растениеводства в настоящее время. На основе этих трендов определяются критические технологии, которые в будущем станут ответом на вызовы современного мира. Тренды обуславливают необходимость появления этих технологий, которые приведут к зарождению новых рынков. Для того, чтобы занять определенную нишу на зарождающихся рынках, стране необходимо инвестировать в научные исследования и разработки по направлениям критических технологий. Для этого необходимо сосредоточение финансовых ресурсов на тех направлениях задельных исследований, которые обладают наибольшим потенциалом в стране, в целях достижения максимального эффекта от их внедрения и коммерциализации. Последнее, с свою очередь, требует разработки системы мер организационно-экономического характера, которые будут поддерживать научно-технологического развитие отрасли.

При этом, стоит учитывать, что развитие не способно происходить в одном направлении из-за влияния множества факторов, как внутреннего, так и внешнего характера. Это обуславливает необходимость рассмотрения нескольких сценариев научно-технологического развития отрасли растениеводства. Сценарии можно визуализировать с помощью таймлайна ключевых событий в отрасли, который представляет собой некую временную последовательность появления ключевых событий, оказывающих влияние на направления развития отрасли, и переломных моментов или «точек бифуркации», которые станут своеобразной развилкой для возникновения нескольких сценариев.

В данном отчете представлена методика разработки дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства на примере урбанизированного растениеводства.

На первом этапе был осуществлен анализ основных трендов и тенденций, происходящих в отрасли посредством библиометрического анализа, использования инструмента Google Trends, исследований desk research. Выявлены следующие тренды в научно-технологическом развитии отрасли в России: урбанизация, экологизация, деградация сельхозугодий, цифровизация и роботизация, глобальное изменение климата, импортозамещение, переход на новый технологический уклад. Тренды взаимозависимы между собой и их развитие можно представить в виде таймлайна ключевых событий и трендов. Наиболее важными ключевыми событиями для урбанизированного растениеводства в 2020-2030 гг. станут вступление в силу закона об органическом земледелии и признание гидропоники и аэропоники органическим производством; законодательное регулирование выбросов CO2 в атмосферу; консервация сельскохозяйственных угодий для восстановления их плодородия.

Тренды и ключевые события обуславливают появление таких критических технологий, как вертикальные фермы; технологии гидропоники, аэропоники, биопоники, аквапоники; модульные автоматизированные теплицы и т.д. Появление этих технологий приведет к появлению новых рынков продукции растениеводства, выращенной в черте города без использования почвы, а также рынков различных технологий урбанизированного растениеводства. Для того, чтобы занять на этих рынках свою нишу, необходимо инвестировать в разработки, связанные с системой интеллектуального контроля и управления вертикальной фермой, теплицей; методиками быстрого созревания урожая; технологиями увеличения «продуктивного сезона»; методами экономии площадей под гидропонными и аэропонными установками; анализом геномов возбудителей особо опасных болезней растений закрытого грунта; созданием биосенсоров, позволяющих быстро и селективно определять качество продукции; способами автоматизации подачи питательного раствора.

Поддержка развития отрасли урбанизированного растениеводства должна осуществляться посредством следующих мер: компенсации части затрат на строительство вертикальных ферм, предоставлении льготных инвестиционных кредитов, компенсации расходов на оплату электроэнергии, предоставление сити-фермерам в безвозмездное пользование пустующих производственных объектов, разработки градостроительной документации по строительству и эксплуатации вертикальных ферм на крышах и в подвалах жилых зданий и т.д.

Дорожная карта научно-технологического развития урбанизированного растениеводства – это лишь небольшая часть всей работы по построению дорожной карты для отрасли в целом. Широкое применение технологий урбанизированного растениеводства является одним из вероятных сценариев развития растениеводства в России. В связи с этим, необходима дальнейшая работа по определению сценариев научно-технологического развития отрасли растениеводства и построения дорожных карт для каждого из них.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ЗА 2019 ГОД

  1. Crop production in Russia 2030: Scenarios based on data from the scientific and technological development of the sector / E.V. Rudoy, S.V. Ryumkin, S.L. Dobryanskaya, A.V. Molyavko. Data in brief. 25. 2019. DOI 103980.
  2. Key challenges and opportunities of scientific and technological development of Russia’s crop industry / E. Rudoy, M. Petukhova, S. Ryumkin // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 274. (2019) 012071 doi:10.1088/1755-1315/274/1/012071.
  3. Прогноз научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие России, в период до 2030 года / А.Г. Папцов, А.И. Алтухов, Н.И. Кашеваров и др. Новосиб. гос. аграр. ун-т, Сиб. федер. центр агробиотехнологий РАН, ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН, ФНЦ ВНИИЭСХ – Новосибирск: Изд-во НГАУ «Золотой колос», 2019. – 100 с.
  4. Методика сценарного прогнозирования научно-технологического развития растениеводства до 2030 г. / Е.В. Рудой, М.С. Петухова // Экономика, труд, управление в сельском хозяйстве. – 2019. – № 3. – С. 2-9.
  5. Совершенствование метода сценарного прогнозирования научно-технологического развития отрасли растение­водства на основе анализа динамики факторов производства / Е.В. Рудой, М.С. Петухова // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. – 2019. – №7. – С. 40-43.
  6. Вызовы для отрасли растениеводства региона в зависимости от природно-сельскохозяйственного зонирования (на материалах Новосибирской области) / С.А. Шелковников, М.С. Петухова, С.Л. Добрянская, С.Ю. Капустянчик, Т.А. Садохина // Вестник аграрной науки. 2019. – № 6 (81). – С. 155-161.
  7. Методика сценарного прогнозирования научно-технологического развития отрасли растениеводства на основе производственных функций / Е.В. Рудой, М.С. Петухова, О.В. Мамонов // Теория и практика современной аграрной науки: Сб. Национальной (всероссийской) научной конференции. Новосиб. гос. аграр. ун-т. – Новосибирск: ИЦ «Золотой колос», 2019. – С. 549-552.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. 2017 Food Trends: Six Key Global Food and Drink Trends for 2017 / Global Food Forums. URL: https://www.globalfoodforums.com/food-news-bites/2017-food-trends (дата обращения: 01.09.2017).
  2. Baroke S. Fresh Food Market in Russia Contracted by 4% in 2015 / Euromonitor International, 2016. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://blog.euromonitor.com/2016/04/fresh-food-market-russia-contracted-by-4-in-2015 (дата обращения: 30.09.2019).
  3. Bren d’Amour С., Reitsma F., Baiocchi G., Barthel S., Güneralp B., Erb K.-H., Haberl H., Creutzig F., Seto Karen C. Future urban land expansion and implications for global croplands // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. Vol. 114, No. 34. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.pnas.org/content/114/34/8939.full.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  4. Caitlin Dewey. Why Whole Foods is now struggling / The Washington Post, 2017. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.washingtonpost.com/news/wonk/wp/2017/02/09/why-whole-foods-is-now-struggling (дата обращения: 02.09.2019).
  5. Cosgrove Е. Beyond the Megafarms: 4 Alternative Models For Indoor Agriculture. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://agfundernews.com/beyond-the-megafarm.html (дата обращения: 30.09.2019).
  6. From Agriculture to AgTech: An industry transformed beyond molecules and chemicals / Deloitte, 2016. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/de/Documents/consumer-industrial-products/ Deloitte-Tranformation-from-Agriculture-to-AgTech-2016.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  7. Global food losses and food waste – Extent, causes and prevention / FAO. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fao.org/docrep/014/mb060e/mb060e00.pdf (дата обращения: 01.07.2019).
  8. Global hunger rising again, driven by conflict and climate change – UN report // UN News Centere. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.un.org/apps/news/story.asp?NewsID=57526#.Wfcrj2i0OUk (дата обращения: 15.09.2019).
  9. Global Vertical Farming Market Size, Share, Development, Growth and Demand Forecast to 2023. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.psmarketresearch.com/market-analysis/vertical-farming-market (дата обращения: 30.09.2019).
  10. Healthy Eating Trends Around The World: Nielsen Global Health and Wellness Report / Nielsen, 2015. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.nielsen.com/content/dam/nielsenglobal/eu/nielseninsights/pdfs/Nielsen%20Global%20Health%20and%20Wellness%20Report%20%20January%202015.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  11. Indoor Crop Production: Feeding the Future / Indoor Ag Con, 2015. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://goo.gl/6aS2KV (дата обращения: 01.09.2019).
  12. Industry Insights: Food Retail Industry Insights – 2016 / Duff & Phelps. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:// www.duffandphelps.com/assets/pdfs/publications/mergers-and-acquisitions/industry-insights/consumer/foodretail-industry-insights-2016.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  13. Key facts on food loss and waste you should know! / FAO. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fao.org/savefood/resources/keyfindings/ru/ (дата обращения: 01.09.2019).
  14. Klavinski R. 7 benefits of eating local foods. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://msue.anr.msu.edu/news/7_benefits_ of_eating_local_foods (дата обращения: 01.09.2019).
  15. Krishnan N. Cultivating Ag Tech: 5 Trends Shaping The Future of Agriculture // CBINSIGHTS // 28.03.2017. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.cbinsights.com/research/agtech-startup-investor-funding-trends (дата обращения: 01.09.2019).
  16. Lepeska D. Betting the Farm: Is There an Urban Agriculture Bubble? / Next City. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://nextcity.org/features/view/betting-the-farm (дата обращения: 01.09.2019).
  17. Mancebo F. Urban Farming for Everyone / La Agricultura Urbana para Todos. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.thenatureofcities.com/2017/09/04/urban-farming-everyone-la-agricultura-urbana-para-todos (дата обращения: 04.09.2019).
  18. Organic Food & Beverage Market Size Worth $320.5 Billion By 2025 / Grand View Research, 2017. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.grandviewresearch.com/press-release/global-organic-food-beverages-market / (дата обращения: 01.09.2019).
  19. Pauly D. The Future for Fisheries. [Электронный ресурс]. Режим доступа:https://www.researchgate.net/publication/235417771_The_Future_for_Fisheries (дата обращения: 01.09.2019).
  20. Riffkin R. Forty-Five Percent of Americans Seek Out Organic Foods / Gallup, 2014. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gallup.com/poll/174524/forty-five-percent-americans-seek-organic-foods.aspx (дата обращения: 01.09.2019).
  21. The World’s Cities in 2016: Data Booklet. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.un.org/en/development/desa/population/ publications/pdf/urbanization/the_worlds_cities_in_2016_data_booklet.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  22. Trevor A. B., Jensen O. P., Ricard D., Ye Yimin, Hilborn R. Contrasting Global Trends in Marine Fishery Status Obtained from Catches and from Stock Assessments // Conservation biology. 2011. Vol. 25, iss. 4. P. 777-786.
  23. Urban agriculture and food security: some facts and figures / FAO. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.slideshare.net/ FAOoftheUN/urban-agriculture-and-food-security-some-facts-and-figures (дата обращения: 01.09.2019).
  24. Vertical Farming Market Size By Product. Competitive Market Share & Forecast, 2017–2024 / Global Market Insights. [Электронный ресурс]. Режим доступа:https://www.gminsights.com/industry-analysis/vertical farmingmarket?utm_source=globenewswire.com&utm_medium=referral&utm_campaign=Paid_Globnewswire (дата обращения: 30.09.2019).
  25. Vertical Farming Market: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2017-2023. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.alliedmarketresearch.com/vertical-farming-market (дата обращения: 01.09.2019).
  26. WHO’s first ever global estimates of foodborne diseases find children under 5 account for almost one third of deaths / World Health Organization. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2015/foodborne-diseaseestimates/en/ (дата обращения: 30.09.2019).
  27. World Agriculture Towards 2030/2050: The 2012 Revision. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fao.org/ fileadmin/user_upload/esag/docs/AT2050_revision_summary.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  28. Worldwide sales of organic food from 1999 to 2015 (in billion U.S. dollars) / Statista, 2017. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.statista.com/statistics/273090/worldwide-sales-of-organic-foods-since-1999/ (дата обращения: 01.09.2019).
  29. Без почвы под ногами. Деградация земель лишает аграриев прибыли // Агроинвестор. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.agroinvestor.ru/analytics/article/29844-bez-pochvy-pod-nogami/ (дата обращения 15.01.2019).
  30. Белоусов Д.Р. Метод «картирования технологий» в поисковых прогнозах / Д.Р. Белоусов, И.О. Сухарева, А.С. Фролов // Форсайт. – 2012. – №2. – Т.6. – С. 6-15.
  31. Будущее в городах // Ведомости. URL: https://www.vedomosti.ru/partner/articles/2017/05/24/691328- buduschee-gorodah (дата обращения: 30.05.2019).
  32. Бутусов О.М. Применение методологии форсайт и дорожного картирования в издательском деле // Проблемы экономики и юридической практики. – 2014. – № 4. – С. 168-172.
  33. Города вместо нефти // Ведомости. URL: https://www.vedomosti.ru/opinion/ articles/2017/07/20/ 724744-goroda-nefti (дата обращения: 20.07.2017).
  34. Городское сельское хозяйство / FAO. URL: http://www.fao.org/urban-agriculture/ru/ (дата обращения: 01.09.2017).
  35. Деев А.А. Дорожная карта как инструмент планирования и мониторинга стратегического развития машиностроительного комплекса Самарской области // Управление экономическими системами. – 2011. – № 31. – С. 7.
  36. Добров Д. Китай истощает рыбные ресурсы планеты // ИНОСМИ.РУ. URL: http://inosmi.ru/politic/ 20170601/239489320.html (дата обращения: 01.06.2017).
  37. Дорожная карта развития несырьевого сектора экономики будет представлена президенту в конце марта / Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ac.gov.ru/events/020185.html (дата обращения: 30.06.2019).
  38. Зиновьева О. Дорожная карта «FoodNet (ФудНет): Рынок персонализированного питания» Национальной технологической инициативы (Проект). URL: http://docplayer.ru/40648851-Nacionalnayatehnologicheskaya-iniciativa-koncepciya-dorozhnoy-karty-razvitiya-rynka-fudnet.html (дата обращения: 30.09.2017).
  39. Изменение климата, сельское хозяйство и продовольственная безопасность [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fao.org/3/a-i6030r.pdf (дата обращения: 01.09.2019).
  40. Крылова Ю. Дорожная карта как инструмент интеграции продуктового и технологического планирования // Практический маркетинг. – 2007. – №5. – С. 5-19.
  41. Матич Л.Ю. Технологические дорожные карты: использование в инновационной деятельности крупных компаний / Российский журнал менеджмента. – 2017. – №3. Т. 15. – С. 327-356.
  42. Новая программа развития городов (A/RES/71/256) / ООН: Секретариат Конфренции Хабитат III, г. Кито, 23 декабря 2016 года / ООН, 2017. URL: http://habitat3.org/wp-content/uploads/NUA-Russian.pdf (дата обращения: 30.09.2017).
  43. Нордстрем K. Постулаты будущего / Synergy Global Forum. URL: https://www.businessgazeta.ru/article/358099 (дата обращения: 20.09.2019).
  44. Носов М.А. Дорожные карты – как инструмент стратегического анализа и планирования // Студенческий: электрон. научн. журн. – 2018. – № 2(22). [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://sibac.info/journal/student/22/95857 (дата обращения: 14.05.2019).
  45. Прогноз научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие России, в период до 2030 года / А.Г. Папцов, А.И. Алтухов, Н.И. Кашеваров и др. Новосиб. гос. аграр. ун-т, Сиб. федер. центр агробиотехнологий РАН, ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН, ФНЦ ВНИИЭСХ – Новосибирск: Изд-во НГАУ «Золотой колос», 2019. – 100 с.
  46. Прогноз научно-технологического развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2030 года / Минсельхоз России; Нац. исслед. ун-т «ВШЭ». М.: НИУ ВШЭ, 2017. 140 с.
  47. Россияне дорожат свежими продуктами / РОМИР. URL: http://romir.ru/studies/754_1455 (дата обращения: 02.02.2019).
  48. Рудаков Д. До 40 % стоимости продукта – затраты на логистику. URL: https://rb.ru/opinion/uberlogistic/ (дата обращения: 10.07.2017).
  49. Сельское хозяйство перемещается в небоскребы. Рациональное природопользование // Глобальные технологические тренды. – Трендлеттер №9. – 2015. – С. 1-4.
  50. Соколов А.В. Форсайт и технологические дорожные карты для наноиндустрии / А.В. Соколов, О.И. Карасев // Российские нанотехнологии. – 2009. – Т.4. № 3-4. – С. 8-15.
  51. ФАО и ОЭСР прогнозируют замедление роста в сельском хозяйстве. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fao.org/ news/story/ru/item/177447/icode/ (дата обращения: 01.09.2017).
  52. Что такое дорожная карта? / Новые знания. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://novznania.ru/archives/358 (дата обращения: 29.06.2019).
  1. Исследовательские фронты – совокупность высоко цитируемых публикаций по теме растениеводства, семеноводство и органическое земледелие в российских и зарубежных базах научного цитирования

Приложения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Автор НИР 

Оглавление