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 85 с., 3 табл., 19 рис., 80 источников.

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

Цель работы на данном этапе – разработка дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие, России до 2030 года.

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

Предмет исследования – инструменты и методы прогнозирования научно-технологического развития отрасли растениеводства.

В рамках поставленной цели решены следующие задачи:

  1. изучен научно-технологический ландшафт отрасли растениеводства России с использованием библиометрического и патентного анализа, а также анализа рынка технологий;
  2. построен таймлайн ключевых событий в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства России до 2030 г.;
  3. разработана дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие, России до 2030 г.;
  4. предложен механизм функционирования отраслевых центров прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития АПК.

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

На первом этапе исследования изучен научно-технологический ландшафт отрасли растениеводства России с использованием библиометрического и патентного анализа, а также анализа рынка технологий и исследований desk-research. На основе полученной информации определены основные тренды научно-технологического развития отрасли растениеводства. С помощью анализа аналитических отчетов, нормативно-правовой документации и прочих документов выявлены вероятные ключевые события в отрасли до 2030 г. с привязкой к временной шкале (таймлайн ключевых событий).На основе построенного таймлайна разработана дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелие, России до 2030 г. Стоит отметить, что урбанизированное растениеводство не вошло в построенную дорожную карту, так как это направление научно-технологического развития было исследовано в 2019 г. и представлено в предыдущем отчете о научно-исследовательской работе.

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; патентный анализ, анализ глобальных трендов; построение таймлайна; дорожное картирование т.д.

Научная новизна исследования в разработке методических основ и практических рекомендаций по разработке дорожных карт научно-технологического развития отрасли:

  1. обоснованы глобальные тренды научно-технологического развития отрасли растениеводства;
  2. построен таймлайн ключевых событий в отрасли растениеводства России до 2030 г.;
  3. разработана дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства,включая семеноводство и органическое земледелие, России до 2030 г.;
  4. предложен механизм функционирования отраслевых центров прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития АПК.

Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в совершенствовании методических основ и предложении практических рекомендаций 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.

1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЛАНДШАФТА ОТРАСЛИ РАСТЕНИЕВОДСТВА РОССИИ

Для разработки качественных прогнозов научно-технологического развития отрасли растениеводства на первом этапе необходимо собрать максимально полную информацию об имеющихся технологиях, о проводимых исследованиях и разработках, глобальных трендах и т.д. Совокупность этих элементов образует научно-технологический ландшафт отрасли растениеводства, который раскрывает ее структуру и определяет пространство драйверов и траекторий научного и технологического развития в совокупности с элементами инновационной активности. Научно-технологический ландшафт отрасли – это совокупность тенденций ее развития, драйверов и барьеров, вызовов и окон возможностей, критических технологий, областей задельных исследований, сценариев и дорожных карт научно-технологического развития отрасли. Элементы научно-технологического ландшафта взаимосвязаны между собой и взаимообусловлены: тенденции научно-технологического развития порождают вызовы перед отраслью, т.е., в свою очередь, обусловливают появление критических технологий и областей задельных исследований. Все это является базисом для появления сценариев научно-технологического развития и разработанных на их основе дорожных карт[50, 58]. Научно-технологический ландшафт растениеводства является основой для разработки стратегических документов в отрасли.

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

1.1 Библиометрический и патентный анализ

Одни из основных инструментов для выявления трендов в научно-технологическом развитии – это библиометрический и патентный анализ.

Основным источником информации для проведения библиометрического анализа стала база данных WebofScience. Нами были исследованы публикации за период 2014-2019 гг. по теме растениеводства. На рис. 1 представлена диаграмма распределения результатов анализа.

Наибольшее количество публикаций сосредоточено на направлениях:

  • сельскохозяйственное машиностроение, сельскохозяйственная техника, механизация сельского хозяйства – 23%;
  • точное земледелие, ГИС – 12%;
  • изменения климата и адаптация – 7,3%;
  • компьютерное моделирование – 6,2%;
  • сельскохозяйственная метеорология – 5%;
  • сельскохозяйственная биотехнология – 5%;
  • агроэкология – 5%.

Менее популярными у исследователей являются такие темы как аэропоника, биоинженерия, минимальная обработка почвы, биоинформатика, геномика. Все эти направления исследований обладают большим потенциалом в будущем развитии отрасли растениеводства, так как соответствуют глобальным ее трендам, выявленным в предыдущих исследованиях [33, 76].

word image 275 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие Рисунок 1 – Распределение направлений научных исследований по теме растениеводства в 2019 году в базе данных публикаций WebofScience

invitro

plant protection

greenhouse engineering

integrate pest management

organic food

agroforestry systems

urban agricultural

agricultural innovations

plant breeding

remote sensing

genetics

ergonomics

Если смотреть данный анализ в разрезе стран, то можно выделить следующие особенности публикационной активности:

  • в Японии исследования преимущественно направлены на изучение молекулярной биологии, строительство теплиц, гидропоника,управление органическими отходами, биотопливо. Т.е. перспективными направлениями научно-технологического развития Японии являются, во-первых, выращивание растений в защищенном грунте с помощью современных технологий, во-вторых, редактирование генов растений с целью получения высокоурожайных и устойчивых сортов, и в-третьих, агроэкология;
  • США сосредоточены на молекулярной биологии, изменении климата, компьютерное моделирование, биоинженерия. Перспективные направления научно-технологического развития США – это редактирование генов растений, цифровизация процесса выращивания и адаптация сельского хозяйства к изменениям климата;
  • в Бразилии наибольшая заинтересованность исследователей наблюдается в сельскохозяйственном машиностроении, точном земледелии, роботизации, ЗD-моделировании. Перспективные направления научно-технологического развития Бразилии – это цифровизация и роботизация сельскохозяйственного производства;
  • исследования в Испании преимущественно направлены на защиту растенийи ЗD-моделирование;
  • в Италии – на сельскохозяйственное машиностроение и органическое производство;
  • Германия – точное земледелие, защита растений и строительство теплиц;
  • Россия –точное земледелие, изменение климата и технологии селекции.

Таким образом, можно сделать вывод, что исследователей развитых стран интересуют темы, связанные с будущим развитием отрасли с использованием инновационных технологий, в то время как развивающиеся страны преимущественно занимаются исследованиями, касающимися «насущных» проблем отрасли (защита растений, традиционная селекция и т.д.).

Задельными направлениями исследований, т.е. те, которые еще не получили должного распространения, но имеют большой потенциал в будущем развитии отрасли занимаются такие страны как Швеция (биоинформатика), США (биоинженерия), Бразилия (минимальная обработка почвы), Венгрия (геномика).

Органическое земледелие и биотехнология – это основное направление исследований в Турции.

word image 276 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие Рассмотрим более подробно структуру исследования по селекции и семеноводству (рис. 2).

Рисунок 2 – Распределение научных публикаций по теме «селекция и семеноводство» в базе данных WebofScience

Наиболее распространенными направлениями исследований являются маркер-ориентированная селекция, стрессоустойчивость растений, геномная селекция и генная инженерия растений. Это и подтверждает один из основных трендов в отрасли – управление генетической основой растений и снижение их зависимости от природно-климатических условий.

Аналогичным образом проведен анализ по направлению «органическое земледелие» (рис. 3).

word image 277 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие Наиболее распространенными темами исследований являются система органических удобрений, питательные растворы, технологии возделывания культур в органическом земледелии, No-Tillи гидропоника.

Рисунок 3 – Распределение научных публикаций по теме «органическое земледелие» в базе данных WebofScience

Таким образом, библиометрический анализ показал, что в настоящее время в целом по растениеводству исследования и разработки сосредоточены, во-первых, на сельскохозяйственном машиностроении и технологиях точного земледелия, во-вторых, на биотехнологиях и в-третьих, на агроэкологии. Т.е. научно-технологическое развитие отрасли направлено на экономию ресурсов и решение экологических проблем. Задельными технологиями, которые покажут свою эффективность в долгосрочном периоде являются биоинформатика, биоинженерия и геномика.

Патентный анализ проводился по базе данных Федерального института промышленной собственности (действующие патенты). Проанализированы патенты по селекции и семеноводству и органическому земледелию за последние 5 лет.

word image 278 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие На рис. 4 представлено распределение патентов в области селекции и семеноводства по основным направлениям исследований и разработок.

Рисунок 5 – Распределение патентов в области селекции и семеноводства по основным направлениям исследований и разработок

Видим, что преимущественно исследования и разработки в области селекции и семеноводства направлены на использование биотехнологий, светодиодных технологий и генной инженерии.

В области органического земледелия патентов в 3 раза больше, чем в селекции и семеноводстве и направления ИиР весьма разнообразны (рис. 6). Это говорит о том, что данное направление исследование является наиболее изученным.

word image 279 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

биохимия

комплексные удобрения

прямой посев

искусственная почва

наночастицы

биотопливо

Рисунок 6 – Распределение патентов в области органического земледелия

Также как и в селекции, в органическом земледелии биотехнологии занимают главенствующее место в исследованиях ученых.Еще одно направление – это переработка органических отходов. Интенсивный рост отрасли животноводства обусловливает несомненную актуальность данного направления исследований [48]. Далее идет направление – технологии восстановления плодородия, что связано с истощением почв и приближением отрасли к своему технологическому пределу урожайности [67, 68]. Еще один крупный блок ИиР – это гуминовые удобрения.

Таким образом, переход к экологически чистому производству продукции растениеводства является одним из основных трендов научно-технологического развития отрасли. Второй, главный тренд – это точное земледелие, и третий – цифровизация, в т.ч. 3D-моделирование урожая и биоинформатика.

1.2 Анализ российских производителей технологий растениеводства

Научно-технологический ландшафт отрасли растениеводства включает в себя такое элемент как субъекты инновационной активности в отрасли. Т.е. необходимо определить по каким направлением в России имеются не только исследователи и разработчики, но и производители. Для этого нами был проведен анализ российского рынка и выделены технологии, которые производятся внутри страны. В приложениях 1-3 представлен полный перечень исследованных компаний.

1.2.1 Органическое земледелие

В настоящее время в России работают 38 организаций, производящих технологии для органического земледелия. 81% из них разрабатывают собственные технологии органического земледелия. Зарубежные технологии используют лишь 3 компании в области производства инновационных органических удобрений.

Распределение организаций в отрасли происходит довольно равномерно. При этом, преимущественно производители в области органического земледелия сосредоточены на производстве биопрепаратов, органических удобрений и инновационных удобрений. Это соответствует мировым тенденциям в отрасли. Чуть менее производителей в области производства биостимуляторов роста растений, биологизации систем земледелия и биологических средств защиты растений (рис. 7).

word image 280 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

Рисунок 7 – Распределение организаций России в области органического земледелия по ключевым технологическим направлениям

word image 281 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие В разрезе субъектов РФ, производящих технологии органического земледелия, главенствующее место принадлежит г. Москва (рис. 8).

Рисунок 8 – Распределение организаций России в области органического земледелия по регионам

Далее идут г. Санкт-Петербург, Краснодарский край и Новосибирская область.

54% компаний и организаций ведут совместные разработки с научно-исследовательскими институтами и аграрными университетами России и мира. В таблице 1 представлен их перечень.

Таблица 1 – Перечень организаций, осуществляющих сотрудничество с НИИ и аграрными вузами

Наименование организации Направление деятельности Научные и образовательные организации
EMBIOTECH биостимуляторы роста растений Новосибирский государственный аграрный университет
ООО “НПЦ Эврика” органические удобрения Государственный аграрный университет Северного Зауралья
ООО “Биосолби Плюс” микробиологические удобрения и биопестициды ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии.

Российский союз производителей химических средств защиты растений.

ООО ПО “Сиббиофарм” биопрепараты Новосибирский государственный университет
ЗАО “АгроБиоТехнология” биологические фунгициды Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

ООО «Кубанский Агробиокомплекс» органические удобрения Южный федеральный университет, Донской зональный НИИ сельского хозяйства,

Кубанский государственный аграрный университет

ООО НПК “Агрофармика” органические удобрения Сибирский федеральный центр агробиотехнологий
ООО Петербургские биотехнологии биологизация систем земледелия Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
ООО Биосолби-СК микробиологические удобрения и биопестициды Государственный аграрный университет Северного Зауралья
ГК “Сахалинские гуматы” гуминовые препараты ВНИИ сельскохозяйственный институт Агрохимии им. Д.Н. Прянишникова,

НИУИФ им.Я.В. Самойлова,

ВНИИ зернобобовых и крупяных культур

ГФУП ОПХ «Орловское»

ООО “Цион рус” инновационные удобрения Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси.

МГУ им. М.В. Ломоносова

ФГБНУ ВИЗР биопрепараты, фитосанитарный мониторинг СПбГУ,

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет,

СПбГТИ,

ЛГУ им. А.С. Пушкина

ФГБНУ ВНИИ БЗР IT- технологии для мониторинга и прогнозирования институты РАН и зарубежные научные центры
ЭКОР-СП органоминеральные биопрепараты для сельского хозяйства и защиты окружающей среды Донской государственный аграрный университет,

Южный федеральный университет

Приморский ЭМ-Центр микробиологические удобрения и биостимуляторы роста растений Дальневосточное отделение Российской академии наук
НПК “Эко Терра” органические удобрения ДВНИСХ,

Комсомольский Политехнический институт

ФГБНУ ФИЦ “Субторопический научный центр РАН” высокоэффективные экологобезопасные препараты ведущие НИИ России
ФГБНУ “ВНИИ агрохимии” биологиизация систем удобрения в ландшафтном земледелии ведущие НИИ России
СибНИИСХиТ-филиал СФНЦА РАН биопрепараты,

геоинформационные технологии

Томский политехнический университет,

институты Томского отделения СО РАН,

Томский сельскохозяйственный институт,

научные учреждения Сибирского отделения РАН.

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук» микробиологические препараты Сколково,

Фонд развития промышленности, ОАО “РОСНАНО”

Видим, что в производстве задействованы большинство НИИ Российской академии наук и ведущие университеты.

Таким образом, в России представлены производители практически по всем ключевым направлениям научно-технологического развития органического земледелия. Однако их распределение по стране осуществлено неравномерно. Кроме того, необходимо увеличение производителей технологии переработки органических отходов, так как интенсивный рост отечественного животноводства может привести к появлению экологических проблем.

1.2.2 Селекция

Как известно, Россия полностью самообеспечена лишь сортами зерновых культур. В овощеводстве защищенного грунта, производстве сахарной свеклы и картофеля импортозависимость остается на очень высоком уровне – 80-90%.

Особенность российского рынка технологий селекции состоит в значительном количестве государственных учреждений в общем числе основных селекционных центров (рис. 9). В ходе анализа исследовано 29 селекционных компаний, работающих на российском рынке.

Рисунок 9 – Распределение селекционных компаний в России по форме собственности

41,4% селекционных компаний на российском рынке – государственные. Преимущественно, это научно-исследовательские институты (ВНИИ растениеводства, кормов, селекции плодовых культур и т.д.). 27,6% рынка принадлежит иностранным селекционным компаниям, которые в основном работают с овощными культурами. 31% рынка у отечественных частных компаний, занимающихся селекцией зерновых, зернобобовых и масличных культур.

Анализ направлений работы исследуемых компаний показал, что среди них преобладают классическая селекция и биотехнологии (рис. 10). При чем, классической селекцией преимущественно занимаются отечественные частные компании, а биотехнологиями – государственные научные word image 282 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие учреждения.

Рисунок 10–Распределение организаций в сфере селекции и семеноводства в России

Остальные направления научно-технологического развития распределены равномерно по организациям – технологии ускоренного семеноводства, маркер-ориентированная селекция, интегрированная селекция, геномная селекция, генная инженерия, клеточные технологии, гаплопродюссеры.

Как и в предыдущем случае, преобладающее число селекционных компаний расположено в Москве и Московской области – 44,8%. В основном это представительства иностранных компаний. 20,7% компаний находятся в Краснодарском крае. Остальные организации преимущественно сосредоточены в Центральной черноземной зоне нашей страны (рис. 11).

word image 283 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие Рисунок 11 – Распределение селекционных компаний по регионам России

Еще одна проблема российского рынка технологий селекции заключается в недостатке взаимосвязей между частными компаниями и научными учреждениями. Лишь у четырех компаний из исследуемых имеется научный партнер (табл. 2). При этом они сотрудничают не только с российскими институтами, но и с зарубежными.

Таблица 2 – Научное сотрудничество частных селекционных компаний

Компания Технологии Научный партнер
Кургансемена Технологии ускоренного размножения, маркер-ориентированная селекция ведущие НИИСХ России, Украины и Казахстана
ООО “Агроплазма” Получение новой генетической плазмы BASF, ФГБНУ “ВНИИМК им В.С. Пустовойта”, Dow AgroSciences
Гавриш, Россия Классическая селекция НП «Научно-исследовательский институт овощеводства защищенного грунта»
Инновационно-производственная агрофирма Отбор Традиционная селекция ВНИИ кукурузы, Краснодарский НИИСХ, Воронежский филиал ВНИИ кукурузы, ВНИИЗБК

Таким образом, по приоритетным направлениям научно-технологического развития отрасли растениеводства, касающихся селекции и семеноводства, в России представлено недостаточно компаний. Имеющиеся компании по этим направлениям – в основном зарубежные. Такая ситуация является угрозой для отечественного сельского хозяйства и продовольственной безопасности России. При этом частным селекционным компаниям необходимо увеличивать связь с научными учреждениями. Такая интеграция позволит создавать высокопродуктивные, районированные и устойчивые сорта сельскохозяйственных культур [22].

1.2.3 Урбанизированное растениеводство

Урбанизированное растениеводство или сити-фермерство –малораспространенное направление исследований и разработок в государственных научных учреждениях, но при этом востребованное бизнесом [2, 66, 71]. Поэтому недостаток исследований и разработок в данном направлении привел к тому, что именно частные компании в настоящее время являются основными разработчиками технологий урбанизированного растениеводства.

Нами выделена 21 компания. Основные технологии, с которыми они работают – это гидропоника и аэропоника (рис. 12).

word image 284 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

Рисунок 12 – Удельный вес компаний, работающих с технологиями гидропоники и аэропоники

Если анализировать вид производимых ими установок, то можно выделить вертикальные фермы (стеллажи), которые устанавливаются в различные помещения; контейнеры со стеллажами внутри (в основном используются транспортные) и модули (небольшого размера для домашнего использования или для установки в магазины, рестораны и т.д.). Также некоторые компании производят только комплектующие к вертикальным фермам или системы автоматизации.

word image 285 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

На рис. 13 представлено распределение российских компаний по вышеперечисленным видам продукции.

Рисунок 13 – Распределение компаний по видам производимой ими продукции урбанизированного растениеводства

Преимущественно компании производят небольшие модули для выращивания растений внутри помещения (43%). 38% производителей занимаются вертикальными фермами, 14% – разнообразными комплектующими к ним и системами автоматизации и 5% – контейнерами.

В основном произведенные технологии позволяют выращивать как овощи, так и зелень с ягодами, но некоторые установки – более специализированные (рис. 14).

word image 286 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

Рисунок 14–Виды продукции для выращивания с помощью производимых технологий

13 компаний или 61,9% производят комплексные конструкции для выращивания наиболее востребованных видов продукции (овощи, зелень, ягоды), 2 компании – для выращивания зеленного корма, 1 – грибов, 5 – только зелени и 1 – только ягод.

Большинство компаний, работающих на российском рынке, создают собственные технологии урбанизированного растениеводства – 86% (рис. 15).

word image 287 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

Рисунок 15–Удельный вес компаний, использующих собственные и зарубежные технологии урбанизированного растениеводства

Подавляющее большинство компаний сосредоточены в Москве и Новосибирске (рис. 16).

word image 288 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

Рисунок 16 – Распределение производителей технологий урбанизированного растениеводства по городам России

Урбанизированное растениеводства обладает наибольшей актуальностью для больших городов, с населением более 1 млн чел., расположенных в промышленных регионах (Москва, Новосибирск, Екатеринбург, Красноярск и др.).

Компании из данного сектора практически не используют научное сотрудничество для проведения совместных исследований и разработок. Лишь 4 из них работают совместно с научно-образовательными учреждениями:

  1. московская компания «Агротек» работает с Саратовский государственным аграрным университетом им. Вавилова;
  2. санкт-петербургская компания «Фабрика растений» – с Санкт-Петербургским государственным аграрным университетом;
  3. московская компания «Сити-фермер» – со Сколково;
  4. новосибирская компания «iFarm» – с Новосибирским государственным аграрным университетом и Институтом почвоведения и агрохимии СО РАН

Таким образом, такое направление как сити-фермерство получило достаточное распространение на российском рынке. Компании производят различные виды конструкций для выращивания в закрытых помещениях разнообразных культур. Единственным значительным недостатком является практически полное отсутствие сотрудничества с научными и образовательными учреждениями.

В заключении данного раздела можно сделать следующие выводы:

  1. Библиометрический анализ показал, что в настоящее время исследования ученых мира сосредоточены на следующих направлениях: дальнейшее совершенствование сельскохозяйственной техники и внедрение в неесистем точного земледелия; биотехнологии; агроэкология.
  2. Согласно проведенному патентному анализу, разработки в области селекции и семеноводства преимущественно направлены на использование биотехнологий, светодиодных технологий и генной инженерии. В органическом земледелии биотехнологии также занимают главенствующее место. Помимо этого, переработка органических отходов, технологии восстановления плодородия и гуминовые удобрения.
  3. Можно выделить 3 главных тренда научно-технологического развития отрасли растениеводства: переход к экологически чистому производству продукции точное земледелие и цифровизация. Задельными технологиями, которые покажут свою эффективность в долгосрочном периоде являются биоинформатика, биоинженерия и геномика.
  4. Анализ российского рынка технологий растениеводства выявил ряд проблем:
  • неравномерное распределение компаний по территории страны. В основном они сосредоточены в Москве, Краснодарском крае, Центральной черноземной зоне и Новосибирской области;
  • значительная доля частных селекционных центров является представительствами зарубежных компаний;
  • в селекции большинство российских компаний используют традиционные технологии;
  • слабая интеграция бизнеса и научно-образовательных организаций, в основном в селекции и в урбанизированном растениеводстве;
  • недостаток производителей технологий переработки отходов животноводства.
  1. На российском рынке технологий растениеводства наиболее развитым сегментом являются технологии органического земледелия. Здесь представлены компании по большинству ключевых направлений научно-технологического развития отрасли. В сегменте «селекция и семеноводство» преобладает использование традиционных технологий, что тормозит его развитие. Инновационные технологии используют представительства иностранных компаний, которые занимают существенную долю российского рынка. Сегмент «урбанизированное растениеводство» представлен в основном технологиями гидропоники, в то время как в мире также активно развиваются аэропоника и аквапоника.

2. ПЕРСПЕКТИВЫ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ РАСТЕНИЕВОДСТВА РОССИИ

2.1. Таймлайн ключевых событий в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства

Главная особенность дорожных карт научно-технологического развития заключается в привязке к временной шкале и в последовательности наступления тех или иных событий, которые способны оказать влияние на развитие науки и технологий в будущем отрасли растениеводства. Поэтому дорожная карта – это не статичный документ, в котором указано, что произойдет к 2030 г., а динамичный – должен быть показан сам процесс развития с привязкой к временной шкале [50].

Научно-технологическое развитие отрасли – это объективный процесс, но в тоже время его направления зависят от событий различного характера(политического, экономического, природно-климатического и т.д.), которые способны оказать влияние на отрасль [9, 51]. Наступление таких событий может привести к совершенно различным сценариям дальнейшего развития растениеводства. В связи с этим, одной из задач прогнозирования научно-технологического развития отрасли растениеводства является выявление ключевых событий в отрасли и вероятные временные границы их наступления [38]. Для этого необходимо построить таймлайн ключевых событий в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства России (рис. 17). Ключевые события определялись посредством анализа различных информационно-аналитических докладов, научных статей, нормативно-правовой документации и т.д.

Все вероятные ключевые события разделены нами на 7 групп: политические, экономические, природно-климатические, технологические, экологические, социальные (ценностные), и научно-технологические.

Рисунок 17 – Таймлайн ключевых событий и трендов в научно-технологическом развитии растениеводства России до 2030 года

2020

2025

2030

экономические

природно-климатические

технологические

экологические

социальные (ценностные)

большая часть экономической активности сосредоточится вокруг крупных агломераций

доля городского населения увеличится до 80%

признание гидропоники и аэропоники органическим способом производства

консервация сельхозугодий

вступление в силу закона об органическом земледелии

снижение числа трудоспособного сельского населения

для обслуживания сельхозпроизводства будет необходимо
1-2 человека, остальное делают роботы

научно-технологические

рост числа городов с численностью
от 1 до 5 млн человек

рост числа экстремальных погодных условий

производство овощей, зелени и ягод – климатонезависимое

деградация сельхозугодий

достижение биологического и технологического предела урожайности в некоторых регионах

сдвиг посевов на север

в России глобальное потепление происходит быстрее в 2,5 раза чем в среднем по миру

увеличение НИР, связанных с генной инженерией

продление продовольственного эмбарго

вытеснение российский сортов иностранными гибридами транснациональных компаний

производство продукции более высоких переделов зерна

использование ГМО больше не вызывает общественное возмущение

рост заболеваний, вызванных неправильным питанием

снятие в России запрета на выращивание ГМО

рост объемов производства продукции органического земледелия

рост доли расходов на НИОКР в сфере агробиотехнологий

в растениеводстве преимущественно используются интегрированные СЗР

квотирование экспорта сельхозкультур

введение пошлин на экспорт сельхозкультур

импортозамещение семян сахарной свеклы, картофеля и овощей на уровне 50%

снижение рентабельности выращивания сельхозкультур

ослабление рубля приведет к удорожанию семян, техники, СЗР и удобрений

распространение здорового образа жизни, преимущественно среди городского населения

усиление протекционизма в сельском хозяйстве

развитие биоэкономики, рост спроса на биотопливо

политические

технологии точного земледелия используются в 50% хозяйств

интенсификация растениеводства и животноводства

рост объема отходов животноводства

вовлечение в сельхозоборот неиспользуемые земли

наращивание темпов технико-технологической модернизации

ответственное потребление

повсеместное строительство вертикальных ферм в крупных городах

рост устойчивости вредителей и болезней к синтетическим пестицидам

создание селекционно-семеноводческих центров по всей стране

рост выбросов сельхозпроизводством углерода в атмосферу

соблюдение агротехники и использование системы точного земледелия позволяют минимизировать влияние природно-климатического фактора

оцифровано 100% полей

Рассмотрим каждую группу по отдельности:

  1. политические, к которым относятся события нормативно-правового, экономического характера, регулирующие отрасль растениеводства. Ключевые политические события 2020-2025 гг. – это вступление в силу закона об органическом земледелии, продление продовольственного эмбарго, квотирование экспорта сельскохозяйственных культур. Все это приведет к усилению протекционизма в отрасли. Наиболее вероятными ключевыми событиями в 2025-2030 гг. могут стать снятие запрета на выращивание генно-модифицированных культур в России и признание гидропоники и аэропоники органическим способом производства;
  2. экономические, затрагивающие финансово-экономическую деятельность сельхозтоваропроизводителей, структуру производства в отрасли, демографические процессы. Ключевые экономические события в 2020-2025 гг. – это рост числа городов с численностью от 1 до 5 млн человек, большая часть экономической активности будет сосредоточена вокруг крупных агломераций, снижение численности трудоспособного сельского населения. Начиная с 2025 г. возможно произойдут: ослабление рубля, что станет причиной удорожания импортной продукции, использующейся в производстве продукции растениеводства (семена, сельскохозяйственная техника и оборудование, средства защиты растений и удобрения); повышение себестоимости продукции и снижение ее рентабельности; введение пошлин на экспорт сельскохозяйственных культур. В итоге к 2030 г. в России будет налажено производство продукции более высоких переделов зерна;
  3. природно-климатические, которые являются одними из наиболее важных в развитии отрасли растениеводства. До 2025 г. возможен рост количества экстремальных погодных условий, которые будут оказывать существенное влияние на урожай. Однако постепенное внедрение технологий точного земледелия и полное соблюдение агротехники позволят к 2025 г. минимизировать такое влияние. Интенсификация сельскохозяйственного производства приведет к росту выбросов углерода в атмосферу и глобальное потепление, которое и так в России происходит в 2,5 раза быстрее чем в среднем в мире, будет только наращивать свои темпы. К 2030 г. возможно начало процесса сдвига посевных площадей на север нашей страны, так как плодородные земли юга начнут превращаться в пустыню;
  4. технологические, к которым относятся события производственного, технико-технологического, инновационного характера. До 2025 г. ключевыми технологическими событиями станут вовлечение в сельскохозяйственных оборот неиспользуемых залежных земель, интенсификация сельскохозяйственного производства и наращивание темпов его технико-технологической модернизации. С 2025 г. рост устойчивости вредителей растений к химическим средствам защиты может привести к потерям урожая сельхозкультур; в некоторых регионах будет достигнут технологический и биологический предел урожайности. В крупных городах начнется активное строительство вертикальных ферм, обеспечивающих их продовольственную безопасность по зелени, ягодам и некоторым видам овощей. Технологии точного земледелия будут использоваться уже в более чем 50% хозяйств. Для обслуживания производства продукции растениеводства будет необходимо 1-2 человека, всю остальную работу делают роботы [4]. Будут оцифрованы 100% полей в России и получены более чем 100 тыс. данных о них. А производство некоторых видов овощей, зелени и ягод станет полностью климатонезависимым.
  5. экологические – события, которые способны повлечь за собой изменения в окружающей среде. В 2020-2025 гг. ключевыми экологическими событиями рост производства продукции органического земледелия, деградация сельскохозяйственных угодий и рост отходов животноводства. В 2025-2030 гг. – развитие биоэкономики, использование биотоплива; для защиты растений от вредителей и болезней будут преимущественно использоваться интегрированные средства, в которых доля химических веществ будет постепенно снижаться. Часть сельскохозяйственных угодий будет законсервирована с целью проведения там фитомелиоративных мероприятий для восстановления и/или повышения плодородия;
  6. социальные (ценностные) – ключевые события, оказывающие влияние на качество жизни населения. До 2025 г. постепенно будет увеличиваться количество заболеваний, связанных с неправильным питанием, в связи с чем произойдет усиление тренда на здоровый образ жизни и потребление экологически чистой продукции. В основном это будет касаться городского населения. Помимо этого, получит распространение культура ответственного потребления, базирующаяся на рациональном подходе к приобретению товаров, на минимизации вреда окружающей среде и т.д. После 2025 г. с ростом исследований по генной инженерии и получением доказательств о безопасности генно-модифицированной продукции, возможен рост доверия общества к ГМО. К 2030 г. доля городского населения в России будет составлять не менее 80%;
  7. научно-технологические – события, связанные с направлениями исследований и разработок, их финансированием и другими вопросами НИОКР в растениеводстве. До 2025 г. ключевыми научно-технологическими событиями станут вытеснение с российского рынка отечественных сортов сельскохозяйственных культур транснациональными компаниями (в частности Monsanto), которые способны предложить засухоустойчивые и высокопродуктивные сорта. В рамках национального проекта «Наука» будут создаваться селекционно-семеноводческие центры и увеличатся расходы на НИОКР в области агробиотехнологий (в т.ч. биотехнологии ускоренной селекции. После 2025 г. произойдет рост исследований и разработок в области генной инженерии, что к 2030 г. позволит обеспечить страну отечественными семенами сахарной свеклы, картофеля и овощей на 50%.

Большинство выделенных ключевых событий связаны между собой и образуют цепочки событий, которые предложено называть треками. Таким образом, в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства можно выделить несколько треков, которые выделены на таймлайне разными цветами.

Зеленый трек «Биологизация растениеводства». Вступление в силу закона об органическом земледелии позволило создать нормативно-правовую базу для этой отрасли, что в свою очередь дает возможность для увеличения объемов производства органической продукции за счет вовлечения в оборот неиспользуемых залежных земель. До 2030 года планируется вовлечение в сельскохозяйственный оборот не менее 12 млн га [26]. Способствовать развитию органического земледелия будут тренды на здоровый образ жизни, который особо активно будет распространятся в городах и на ответственное потребление [57]. Биотехнологии к 2025 г. будут занимать все большую часть в расходах на НИОКР, как государственных, так и частных компаний. Это даст начало развитию биоэкономики в нашей стране. Рост устойчивости вредителей и болезней к синтетическим пестицидам приведет к необходимости создания новых видов средств защиты растений, в т.ч. на органической основе. К 2030 г. в растениеводстве уже будут в основном использоваться интегрированные (комплексные) СЗР. В настоящее время в России только 9% посевной площади зерновых и 4% сахарной свеклы обрабатываются биопестицидами [15, 18].

В связи с увеличением объемов отходов животноводческой деятельности остро станет проблема их переработки. Технологии вермикультуры позволят перерабатывать эти отходы в органические удобрения.

Красный трек «Ухудшение экологической обстановки». Интенсификация растениеводства и животноводства приведет, во-первых, к росту выбросов углерода в атмосферу, во-вторых, как уже говорилось к увеличению объема отходов животноводства, а в-третьих, к деградации сельскохозяйственных угодий. Одним из основных последствий ухудшения экологической обстановки в нашей стране – это то, что глобальное потепление в России происходит в 2,5 раза быстрее, чем в среднем по миру. В долгосрочной перспективе этот процесс приведет к сдвигу посевов сельскохозяйственных культур на север страны. Деградация же сельхозугодий станет одной из причин снижения урожайности культур, в результате чего возникнет необходимость консервации, части угодий и активного использования технологий мелиорации [24].

Коричневый трек «Урбанизация». Рост числа городов России с численностью от 1 до 5 млн человеки развитие городских агломераций в ближайшем будущем приведет к сосредоточению там наибольшей части экономической активности страны. Одновременно с этим с оттоком сельского населения в город произойдет существенное снижение численности трудоспособного сельского населения (до 40%)к 2030 г. по сравнению с 2019 г. Нехватка рабочей силы, преимущественно в больших хозяйствах, будет компенсироваться использованием в производственном процессе автоматизированных и роботизированных технологий [66]. К 2030 г. для обслуживания среднего по размерам сельхозпроизводства необходимо будет 1-2 человека. Остальную работу будут выполнять роботы.

Увеличение численности городского населения и расширение агломераций потребует повышения уровня их продовольственной обеспеченности. Решение данной проблемы возможно с помощью технологий урбанизированного сельского хозяйства – выращивание овощей, ягод и зелени в закрытых вертикальных фермах, полностью изолированных, и с управляемым микроклиматом. Для выращивания вместо почвы используются искусственные субстраты или водные растворы (аэропоника, гидропоника), не используются агрохимикаты, что в будущем (к 2030 г.) может привести к признанию этих способов выращивания технологиями органического сельского хозяйства. Еще одним стимулом к развитию урбанизированного растениеводства станет распространение тренда на здоровый образ жизни, в основном городского населения, рост спроса на продукцию из категории «правильное питание» (свежие овощи, зелень, смузи и т.д.). В итоге к 2030 г. доля городского населения в общей численности населения России составит не менее 80% (в 2020 г. 75%), а выращивание до 30% объема зелени, ягод и некоторых видов овощей – климатонезависимым и внутригородским [20, 66].

Голубой трек «Усиление протекционизма». Усиление политики протекционизма в нашей стране, введение экспортных пошлин и квотирование экспорта приведут к снижению рентабельности производства зерна (мировые цены на него выше, чем внутри страны и внутренний спрос полностью удовлетворен) [15, 64]. Однако, все эти меры могут стать одной из причин развития отрасли глубокой переработки зерна (аминокислоты, витамины, биоэтанол), которая в настоящее время находится в «зачаточном» состоянии.Запуск новых перерабатывающих производств обеспечит высокий платежеспособный спрос на излишек зерновых культур, который останется из-за экспортных ограничений. Параллельное развитие биотехнологической отрасли (производство биопластика и биотоплива) в России также повысит спрос на отечественное зерно, что позволит и дальше наращивать его объемы.

Оранжевый трек «Технико-технологическое перевооружение». Ввод в сельскохозяйственный оборот дополнительных угодий и интенсификациярастениеводства требуют технико-технологического перевооружения сельхозпроизводства, что конечно же приведет к росту валового сбора культур. Однако, интенсификация без использования научно-обоснованных технологий растениеводства может привести к деградации сельхозугодий. В настоящее время деградация в России происходит со скоростью 1,5-2 млн га ежегодно [24, 26]. Непродуманная интенсификация растениеводства может привести к ее увеличению. Для восстановления плодородия угодий возможно потребуется их консервация с использованием технологий фитомелиорации, известкования почв и т.д. В результате, при одновременном изменении климата, произойдет сдвиг посевных площадей на север России.

Желтый трек «Селекция».В настоящее время наблюдается процесс вытеснения российский сортов сельхозкультур иностранными гибридами транснациональных компаний. При этом, на мировом рынке появляется все большее количество генно-модифицированных семян, использование которых снижает себестоимость культур на 20-30% [74, 79]. Это может привести к усилению конкуренции на рынке зерна, в результате чего российская продукция станет неконкурентоспособной. Решением данной проблемы является снятие запрета на выращивание ГМО-культур в России и увеличению научно-исследовательских работ в области генной инженерии. Последнему будет способствовать развитие биотехнологий в сельском хозяйстве. Необходимость развития генной инженерии в растениеводстве также будет обусловлена достижением биологического предела ряда культур в регионах России. Его преодоление возможно лишь с помощью новых районированных и засухоустойчивых сортов. Создание и дальнейшее развитие селекционно-семеноводческих центров в рамках нацпроекта «Наука» позволит создать базис для «возрождения» отечественной селекции и использования в производственном процессе российских семян. Цель этого состоит в импортозамещении семян сахарной свеклы, картофеля и овощей к 2030 г. на уровне не менее 50%, и далее до 75% (согласно Доктрине продовольственной безопасности России).

Серый трек «Цифровизация». Конкурентоспособность российской продукции растениеводства на мировом рынке в большей степени зависит от ее себестоимости.Возможное ослабление рубля может привести к удорожанию семян, техники, агрохимии – того, что импортируется российскими сельхозпроизводителями, и соответственно, к росту себестоимости. Одним из решений данной проблемы является использование технологий точного земледелия в производственном процессе, цель которых значительная экономия ресурсов (до 40% удобрений, 10% семян) [7, 14]. Комплексное внедрение технологий точного земледелия позволяет сэкономить от 10 до 50% затрат). Помимо этого, повышение урожайности составит от 10 до 15%. Как показывают исследования, полное соблюдение агротехники и использование системы точного земледелия позволяют также минимизировать влияние природно-климатического фактора [32]. Развитию точного земледелия будет способствовать и достижение технологического предела в урожайности культур, при котором имеющаяся техника будет неспособна увеличивать сбор урожая с одного гектара. К 2027 г. элементы точного земледелия будут использоваться до 50% хозяйств России. Для дальнейшего его развития необходима оцифровка всех полей, что планируется сделать в рамках ведомственной целевой программы «Цифровое сельское хозяйство» к 2030 г.

2.2. Дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства России

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.

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. Это 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.

На основе построенной дорожной карты появляется возможность сформировать комплекс мероприятий, обеспечивающих переход к новому технологическому укладу.

В структуре дорожной карты научно-технологического развития имеются следующие разделы:

  1. ключевые события – уже свершившиеся или прогнозируемые события, которые способны оказать влияние на направления научно-технологического развития отрасли;
  2. критические технологии, появление которых является следствием произошедшего ключевого события;
  3. продукты, полученные в результате использования критических технологий в отрасли;
  4. рынки, на которые могут выйти производители сельхозпродукции или технологий с полученными продуктами;
  5. инструменты, которые имеются для выхода на эти рынки;
  6. индикаторы, которые будут достигнуты в результате реализации всего вышеперечисленного.

Таким образом, все элементы дорожной карты взаимоувязаны между собой и представляют визуализацию разработанного ранее прогноза научно-технологического развития отрасли растениеводства, включая семеноводство и органическое земледелиеРоссии, до 2030 г. [58].

Нами были отобраны наиболее значимые ключевые события, которые образовали 4 главных трека научно-технологического развития растениеводства России: органическое и биологизированное земледелие (зеленый цвет), агроэкология (красный), ускоренная селекция (желтый) и ресурсосберегающие техника и технологии (серый).

На разработанной дорожной карте имеется возможность проследить движение по каждому треку от ключевого события до прогнозных индикаторов (рис. 18).

 

word image 289 Прогнозирование и мониторинг научно-технического развития АПК: растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие

2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

Рисунок 18 – Дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства России до 2030 г.

Рассмотрим примеры визуализации каждого из определенных нами треков научно-технологического развития отрасли растениеводства в данной дорожной карте.

Органическое и биологизированное земледелие. Наиболее значимые ключевые события – это вступление в силу закона об органическом земледелии и рост устойчивости болезней и вредителей растений к синтетическим средствам защиты растений. Критические технологии: технологии органического и биологизированного земледелия (алгоритмы создания биотехнологических продуктов для земледелия и растениеводства; системы генетического конструирования и биоинженерии микробиомов, обеспечивающих мобилизацию трофических ресурсов почвы; микробиологические средства защиты растений от болезней и вредителей, бактериальных удобрений и регуляторов роста растений; технология адаптивно-ландшафтной системы земледелия;энергосберегающие технологии земледелия: Strip-till и No-Till. Продукты, с которыми Россия может выйти на мировые рынки – это комбинированные средства защиты растений и биостимуляторы роста растений (рынок агробиотехнологий) и органическое зерно (рынок органической продукции). Главными инструментами реализации данного трека станут Федеральный закон об органической продукции и Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации. Для развития органического земледелия в России необходимо ввести в оборот до 2030 г. дополнительно до 12 млн га залежных земель, а количество хозяйств, занимающихся выращиванием органической продукции должно возрасти до 1000 ед. Это позволит нашей стране занять 3-5% мирового рынка органической продукции [48, 57, 58].

Агроэкология. Ключевые события: деградация сельскохозяйственных угодий, глобальное потепление в нашей стране происходит в 2,5 раза быстрее, чем в среднем по миру и сдвиг посевов на серев. Критические технологии – этоагроэкологические технологии и усовершенствованные технологии фитомелиорации (технологии использования вермикультуры;модели восстановления разнообразия и продуктивности земель;технологии возделывания сельскохозяйственных культур с фитомелиаротивными звеньями в севообороте;технологии селекции растений на улучшение фитомелиоративных свойств; технологии предотвращения засоления почв; технологии восстановления засоленных почв). Наиболее перспективные продукты – это новые сорта сельскохозяйственных культур с улучшенными фитомелиоративными свойствами, которые позволят выйти на рынок этих культур. Специальных инструментов развития данного направления нет, а косвенно оно затронуто в Стратегии развития агропромышленного комплекса России до 2030 года.

Ускоренная селекция. Ключевыми событиями по данному направлению станут: вытеснение транснациональными компаниями с российского рынка отечественных сортов и семян, достижение биологического предела урожайности некоторых культур, возможное снятие в РФ запрета на выращивание генно-модифицированных растений. Критические технологии:интенсивные технологии в семеноводстве и биотехнологии ускоренной селекции (маркер-ориентированная селекция, геномная селекция;ускоренные технологии микроклонального размножения растений за счёт экологически приемлемых регуляторов роста; технологии получения андрогенных и гипогенных растений;технологии получения искусственных семян;усовершенствованные технологии использования гаплопродюсеров;технологии традиционной селекции с точным районированием;метод культуры клеток и тканей (каллусная культура; культура клеток и агрегатов клеток; культура протопластов);технологии генной инженерии – создание новых форм растений, получение трансгенных сортов, устойчивых к гербицидам, болезням; технологии получения искусственных семян;зональные технологии первичного и промышленного семеноводства, ускоренное размножение новых сортов и гибридов).Продукты – это новые районированные и засухоустойчивые сорта культур, безвирусный посевной и посадочный материал. К рынкам, на которые можно выйти с этой продукцией – это рынок российских элитных семян и рынок высокопродуктивных и засухоустойчивых сортов культур. Инструменты реализации: Федеральная научно-техническая программа, Стратегия развития агропромышленного комплекса России до 2030 года, нацпроект «Наука» (создание селекционно-семеноводческих центров и агробиотехнопарков), Доктрина продовольственной безопасности РФ и Центр технологического трансферта (проект «Селекция 2.0.). Целевые индикаторы – увеличение роялти селекционеров до 2%, создание 35 селекционно-семеноводческих центров, продовольственная безопасность по семенам основных культур – не менее 75% [63, 78].

Ресурсосберегающие техника и технологии. Ключевые события –усиление ценовой конкуренции на мировом рынке зерна (требует от российских сельхозтоваропроизводителей оптимизации производства и снижения себестоимости производства. Цифровизация технологических процессов позволяет снизить до 40% себестоимости единицы продукции), рост числа экстремальных погодных явлений, снижение численности трудовых ресурсов в сельском хозяйстве [37, 49]. Критические технологии – ресурсосберегающие технологии, технологии роботизации и цифровизации (цифровые системы для сбора, анализа и обработки больших массивов данных о состоянии почв и сельскохозяйственных растений; базовые программные модели с приемами автоматизированного проектирования элементов прецизионных систем земледелия на основе принципов биологизации, ресурсосбережения и экологической безопасности; автоматизация агротехники – роботы, GPS-навигация, телематика, точный высев и опрыскивание, дифференцированное внесение удобрений; энерго- и ресурсосберегающие машины с возможностями высокоточного геопозиционирования с использованием системы ГЛОНАСС; технологии мониторинга агрохимических и микробиологических показателей почвы сельскохозяйственных угодий). Продукты – сельскохозяйственная техника с ГИС-технологиями, цифровые платформы с данными о сельскохозяйственных угодьях.Рынки – рынок точного земледелия, рынок больших данных и рынок пакетных решений (агрохимия+семена+цифровые платформы).

Инструментами развития этого направления являются Ведомственная целевая программа «Цифровое сельское хозяйство», научно-образовательный центр «Агротехнологии будущего», Программа фундаментальных научных исследований на 2021-2030 гг. Результаты цифровизации отрасли растениеводства – это оцифровка 100% полей к 2030 г., получение до 100 тыс. данных о них, перевод всей системы государственной поддержки отрасли в онлайн-режим.

Большинство из приведенных в дорожной карте рынков, в настоящее время только зарождаются, но уже сейчас имеют большой потенциал роста. Например, сегмент рынка агробитехнологий – биопестициды, увеличился за последние 5 лет в 2 раза [72]. До 2030 г. прогнозируется ежегодный рост этого рынка на 5-10%. По данным Минсельхоза РФ, к 2030 г. рынок цифровых технологий в АПК составит более 2 трлн руб.[22] Это один из рынков, с наиболее высокими темпами роста. Интересен рынок комплексных «пакетных» решений для сельхозтоваропроизводителей, включающий в себя агрохимию, семена, технологии выращивания и подключение к цифровым платформам. Внедрение таких комплексных решений в технологический процесс позволит увеличить урожайность на 10-20 ц/га. С развитием цифровизации, в России появится еще один новый рынок – рынок больших данных (данные о структуре, состоянии почвы, растениях, рельефе, погоде и т.д.), использование которых приводит к сокращению затрат на единицу продукции на 20-40%. Рынок будет представлен разнообразными платформами с доступом к базе данных о сельскохозяйственных угодьях и других параметров.

Инструменты финансирования научных исследований и разработок, их коммерциализации и внедрения представляют собой экосистему научно-технологического развития отрасли растениеводства России, в которой представлены все ее приоритетные направления.

Анализ полученной дорожной карты дал возможность выявить перспективные направления научно-технологического развития отрасли растениеводства нашей страны:

  1. разработка новых бизнес-моделей в селекции и коммерциализации селекционных достижений;
  2. обновление нормативно-правовой базы в селекции и семеноводстве (отслеживание семенного материала, защита прав интеллектуальной собственности и т.д.);
  3. создание пакетных решений по модернизации технологического процесса выращивания крупными агрохолдингами (агрохимия+семена+цифровые платформы);
  4. информационная и финансовая поддержка сельхозтоваропроизводителей, внедряющих цифровые технологии;
  5. создание инфраструктуры для обеспечения сбора точных пространственных данных с помощью спутниковой навигации;
  6. создание учебных центров инновационных технологий для подготовки и переподготовки кадров для отрасли;
  7. создание консалтинговых компаний, обеспечивающих техническую и информационную поддержку интеграции цифрового оборудования в технологические процессы хозяйств;
  8. совершенствование нормативно-правовой базы в области сбора данных и цифровизации;
  9. повышение информированности сельхозтоваропроизводителей об имеющихся агробиотехнологиях и их эффективности;
  10. субсидирование использования биотехнологий (биостимуляторов роста растений, биоудобрений и т.д.) сельхозтоваропроизводителями;
  11. при оценке эффективности деятельности научных учреждений в области селекции и семеноводства должен стать показатель, отражающий площадь посевов, засеянной семенами сорта, созданного этим учреждением, а не патентная или публикационная активность.

Таким образом, разработка дорожной карты научно-технологического развития отрасли растениеводства России позволила не только визуализировать его направления, но увидеть то, чего не достает на основных этапах этого маршрута и определить комплекс мероприятий для повышения эффективности научных исследований и разработок, а также для увеличения темпов внедрения современных технологий в производство продукции растениеводства.

2.3.Механизм функционирования отраслевых центров прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития отрасли растениеводства

Рост скорости научно-технического прогресса, сокращение времени на создание, коммерциализацию и внедрение инноваций в сельскохозяйственное производство требует постоянного мониторинга сфер научно-технологического развития отрасли. Необходимо своевременное выявление наиболее перспективных направлений исследований и разработок, которые станут востребованы в растениеводстве в средне- и долгосрочном периоде. Для этого на постоянной основе должны проводиться библиометрический и патентный анализ, оценка глобальных трендов и т.д. Для выполнения этих задач в нашей стране по инициативе Министерства сельского хозяйства РФ в 2016 г. на базе ряда ведущих аграрных ВУЗов создана сеть отраслевых центров прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития АПК (далее ОЦП). Для каждого центра определено собственная область исследований (табл. 3) (представлены только ОЦП в отрасли растениеводства).

Таблица 3 – Отраслевые центра прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития в сфере растениеводства

Наименование университета Область исследований
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева Платформенные биотехнологии для АПК
Белгородский ГАУ им. В.Я. Горина Мелиорация и восстановление земельных ресурсов, эффективное и безопасное использование удобрений и агрохимикатов
Новосибирский ГАУ Растениеводство, включая семеноводство и органическое земледелие
Кубанский ГАУ им. И.Т. Трубилина Технологии точного сельского хозяйства, включая автоматизацию и роботизацию
Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова Переработка сельскохозяйственного сырья в пищевую, кормовую и иную продукцию

Изначальная цель ОЦП заключалась в создании отраслевой системы мониторинга и прогнозирования научно-технологического развития АПК и инновационной деятельности в соответствующей профилю ОЦП тематической области и в содействие в подготовке информационных, аналитических и прогнозных материалов для целей научно-технологического развития АПК РФ. Однако в дальнейшей работе сети ОЦП отсутствовала какая-либо координация со стороны Министерства сельского хозяйства РФ и каждый центр самостоятельно, в отрыве от других выполнял поставленные задачи. В то время как технологический прорыв возможен лишь при скоординированной и целенаправленной деятельности данных структур[31].

В связи с этим, нами предлагается усовершенствовать механизм взаимодействия и работы ОЦП в целях создания базиса для единой научно-технологической политики в отрасли (рис. 19).

КубГАУ

БелГАУ

РГАУ-МСХА

НГАУ

СГАУ

Министерство сельского хозяйства РФ

Аграрные ВУЗы

Центр научного сопровождения стратегического планирования и прогнозирования РАН

НИИ

Сельхозтоваропроизводители

разработка совместных документов стратегического планирования и прогнозирования

госзадание с единым ТЗ

Разработка бизнес-планов внедрения новых технологий

Создание каталога инновационных технологий

подготовка рекомендаций по новым образовательным программам

перечень перспективных направлений НТР

участие в подготовке стратегических документов

содействие в разработке программ научных исследований

рекомендации по коллаборации и объединению усилий на общих направлениях ИиР

подготовка совместных заявок на гранты

Рисунок 19 – Механизм прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития отрасли растениеводства России

Основное финансирование деятельности сети ОЦП осуществляется за счет государственного задания Министерства сельского хозяйства РФ. Дополнительными источниками финансирования могут стать доходы от грантов, реализуемых совместно с университетами и научными учреждениями, а также предоставление услуг по разработке бизнес-планов внедрения новых технологий для сельхозтоваропроизводителей. В отличие от существующей ситуации, технические задания по госзаданию должны быть едиными для каждого ОЦП. В перечень основных задач центров входят:

  • формирование постоянно действующей коммуникационной площадки для взаимодействия экспертов – представителей научных организаций, вузов, компаний;
  • подготовка на регулярной основе прогнозно-аналитических материалов по отдельным направлениям развития науки и технологий и подотраслей АПК;
  • обеспечение информационно-аналитической платформы для поддержки принятия решений в области научно-технической политики;
  • участие в разработке прогноза научно-технологического развития РФ (в соответствии со 172-ФЗ) и Национальной технологической инициативы (согласно Посланию Президента Федеральному Собранию РФ от 04.12.14);
  • формирование экспертного сообщества в отрасли и выявление центров компетенций по отдельным направлениям научно-технологического развития растениеводства;
  • регулярный мониторинг инновационных технологий и компаний по приоритетным направления научно-технологического развития растениеводства.

Помимо этого, предлагается расширить функционал ОЦП взаимодействием с:

  1. Сельскохозяйственными товаропроизводителями:
    1. Разработка на заказ бизнес-планов внедрения новых технологий в растениеводстве.
    2. Создание и презентация каталога инновационных технологий в растениеводстве.
  2. Российской академией наук, в частности, с Центром научного сопровождения стратегического планирования и прогнозирования РАН, основная задача которого заключается в комплексном научном экспертно-аналитическом обеспечении деятельности органов государственной власти. Взаимодействие необходимо для разработки совместных научно-обоснованных прогнозных документов в отрасли.
  3. Научно-исследовательскими институтами в области сельскохозяйственных наук в целях содействия в разработке программ научных исследований, отвечающих глобальным вызовам и трендам в отрасли.
  4. Аграрными университетами для подготовки рекомендаций по новым образовательным программам, соответствующим направлениям научно-технологического развития отрасли растениеводства.
  5. НИИ и аграрными ВУЗами:
    1. Разработка рекомендаций по их коллаборации и объединении усилий на общих направлениях научных исследований и разработок. ОЦП проводят анализ тематических областей научных исследований и университетов, и НИИ, и осуществляет поиск «точек пересечения» для их интеграции.
    2. Подготовка совместных заявок на грантовые и иные конкурсы по направлениям научно-технологического развития отрасли растениеводства.

Реализация предложенного механизма позволит сосредоточить имеющиеся ресурсы (как финансовые, так и материально-технические и человеческий капитал) на наиболее перспективных направлениях исследований и разработок, повысить их эффективность, а также информированность сельхозтоваропроизводителей об инновационных технологиях в отрасли.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Для разработки прогнозных документов в области научно-технологического развития необходимо создание информационного базиса, содержащего в себе данные о проводимых исследованиях и разработках, об имеющихся технологиях и т.д., т.е. сформировать научно-технологический ландшафт отрасли растениеводства. Он представляет собой совокупность тенденций развития отрасли, драйверов и барьеров, вызовов и окон возможностей, критических технологий, областей задельных исследований, сценариев и дорожных.
  2. Формирование научно-технологического ландшафта отрасли растениеводства происходит посредством библиометрического и патентного анализа, а также анализа рынка технологий. Сопоставление результатов проведенного анализа дает возможность понять по каким глобальным трендам в области научно-технологического развития в России есть научные заделы, по каким имеются разработки и какие технологии уже коммерциализованы? Это позволит выявить слабые и сильные стороны научно-технологического развития отрасли растениеводства нашей страны.
  3. Библиометрический анализ показал, что в настоящее время в целом по растениеводству исследования и разработки сосредоточенына сельскохозяйственном машиностроении и технологиях точного земледелия, на биотехнологиях и агроэкологии. Т.е. научно-технологическое развитие отрасли направлено на экономию ресурсов и решение экологических проблем. Задельными технологиями, которые покажут свою эффективность в долгосрочном периоде являются биоинформатика, биоинженерия и геномика. В Россиинаиболее активно исследуются проблемы точного земледелия, изменения климата и технологии селекции.
  4. Согласно проведённому патентному анализу, выявлено, что преимущественно исследования и разработки в области селекции и семеноводства направлены на создание биотехнологий, светодиодных технологий и генной инженерии. В области органического земледелия патентов в 3 раза больше, чем в селекции и семеноводстве и направления ИиР весьма разнообразны, что говорит о высоком уровне развития данного направления исследований. В основном разработки сосредоточены на биотехнологиях, переработке органических отходов, технологиях восстановления плодородия и гуминовых удобрениях.
  5. На основе проведенного анализа можно определить следующие тренды в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства: переход к экологически чистому производству, точное земледелие и цифровизация, в т.ч. 3D-моделирование урожая и биоинформатика.
  6. Анализ российского рынка технологий органического земледелия показал, что в России представлены производители практически по всем ключевым направлениям научно-технологического развития органического земледелия. Однако их распределение по стране осуществлено неравномерно. Необходимо увеличение производителей технологии переработки органических отходов, так как интенсивный рост отечественного животноводства может привести к появлению экологических проблем. Вработе этих компаний задействованы большинство НИИ Российской академии наук и ведущие университеты.
  7. На рынке технологий селекции и семеноводства преобладают классическая селекция и биотехнологии. При чем, классической селекцией преимущественно занимаются отечественные частные компании, а биотехнологиями – государственные. По инновационным технологиям на российском рынке представлены в основном зарубежные компании. Имеется проблема недостаточного взаимодействия частных селекционеров с государственными научными учреждениями.
  8. Урбанизированное растениеводство получило достаточное распространение на российском рынке. Компании производят различные виды конструкций для выращивания в закрытых помещениях разнообразных культур. Единственным значительным недостатком является практически полное отсутствие сотрудничества с научными и образовательными учреждениями. При этом, данный сегмент представлен в основном технологиями гидропоники, в то время как в мире также активно развиваются аэропоника и аквапоника.
  9. Построен таймлан ключевых событий в научно-технологическом развитии отрасли растениеводства России, в котором все вероятные события разделены на 7 групп: политические, экономические, природно-климатические, технологические, экологические, социальные (ценностные), и научно-технологические.Ключевые события связаны между собой и образуют цепочки событий, которые предложено называть треками: «Биологизация растениеводства», «Ухудшение экологической обстановки», «Урбанизация», «Усиление протекционизма», «Технико-технологическое перевооружение», «Селекция» и «Цифровизация».
  10. На основе таймлайна разработана дорожная карта научно-технологического развития отрасли растениеводства, которая содержит в себе следующие разделы: ключевые события;критические технологии;продукты;рынки;инструменты;индикаторы.Отобраны наиболее значимые ключевые события, которые образовали 4 главных трека научно-технологического развития растениеводства России: органическое и биологизированное земледелие, агроэкология, ускоренная селекция и ресурсосберегающие техника и технологии.
  11. Предложены перспективные направления в области научно-технологического развития отрасли растениеводства России: разработка новых бизнес-моделей и обновление нормативно-правовой базы в селекции и коммерциализации селекционных достижений;создание пакетных решений (агрохимия+семена+цифровые платформы);информационная и финансовая поддержка сельхозтоваропроизводителей, внедряющих цифровые технологии;создание инфраструктуры для обеспечения сбора точных пространственных данных;создание учебных центров инновационных технологий для подготовки и переподготовки кадров для отрасли и консалтинговых компаний, обеспечивающих техническую и информационную поддержку интеграции цифрового оборудования в технологические процессы хозяйств;совершенствование нормативно-правовой базы в области сбора данных и цифровизации;повышение информированности сельхозтоваропроизводителей об имеющихся агробиотехнологиях и их эффективности;субсидирование использования биотехнологий (биостимуляторов роста растений, биоудобрений и т.д.) сельхозтоваропроизводителями;при оценке эффективности деятельности научных учреждений в области селекции и семеноводства должен стать показатель, отражающий площадь посевов, засеянной семенами сорта, созданного этим учреждением, а не патентная или публикационная активность.
  12. Разработан механизм функционирования отраслевых центров прогнозирования и мониторинга научно-технологического развития отрасли растениеводства. Предложенный механизм основан на взаимодействии ОЦП с Минсельхозом РФ и Российской академией наук для подготовки прогнозно-аналитических документов в отрасли, научными учреждениями в целях содействия в разработке программ научных исследований, с аграрными университетами для подготовки рекомендаций по образовательным программам. ОЦП могут стать ключевым звеном при научно-образовательной коллаборации НИИ и ВУЗов в части определения их «точек пересечения» в научной работе и перспективных направлений общих исследований и разработок. Основное финансирование деятельности ОЦП осуществляется за счет госзаданий, дополнительное – доходы от грантов и консалтинговой деятельности. ОЦП на постоянной основе проводят мониторинг исследований и разработок в отрасли, компаний, производящих новые технологии, регистрируемых патентов и т.д.

Список использованной литературы

Приложения

 

Автор НИР 

Оглавление

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *