Агротехнологии будущего: от пашни к заводу

Продовольственная проблема относится к числу наиболее актуальных проблем, которые когда-либо интересовали людей. Интерес к ней не прекращается. Бурный рост населения мира, который наблюдается с 1950-х годов, снова сделал проблему продовольствия и развития агротехнологий жгуче актуальной. И в России эта тема редко когда покидала фокус общественного интереса.

Но в обсуждении этой темы, которое постоянно обостряется от скачков цен на продовольственном рынке и видов на урожай, практически никогда не ставится вопрос о том, каким будет агропроизводство в будущем, и в каком направлении сейчас нужно развиваться.

Промышленное сельское хозяйство

Вообще-то, человечество уже довольно давно вооружено мощными агротехнологиями. Их использование как раз и сделало возможным тот бурный рост населения мира, который наблюдается в течение около 150 лет. Примерно в 1830-1840-х годах появилось и постепенно, к середине ХХ века, распространилось по миру промышленное сельское хозяйство.

Промышленное сельское хозяйство держится на трех основных элементах. Это: мощная сельскохозяйственная техника, минеральные удобрения и корма для животных, и выводимые селекционерами новые сорта растений и породы животных. Его главное и кардинальное отличие от более ранних типов сельского хозяйства, состоит в том, что необходимые для него компоненты не могут быть произведены в деревнях, и производятся в городах.

Как видно, основы уже привычного нам промышленного сельского хозяйства заложены довольно давно. Именно этот тип сельского хозяйства распространен сейчас в большей части мира, включая даже бедные страны третьего мира. Несмотря на то, что мы уже привыкли к промышленному сельскому хозяйству, тем не менее, оно было первым образцом высокотехнологичного сельского хозяйства, которое во всем отличается от натурального сельского хозяйства. Именно его заслугой является то, что голод ныне является проблемой лишь в наиболее отсталых и бедных регионах мира, несмотря на бурный рост населения по всему миру. По данным ООН, в мире недостаточное питание имеют 830 млн. человек, в том числе продовольственная помощь оказывается 89 млн. человек, то есть всего 12,4% населения мира.

Натуральное сельское хозяйство ни при каких условиях не смогло бы прокормить такое население, которое сейчас есть на планете.

Когда в начале ХХ века в основных чертах сложилось современное промышленное сельское хозяйство, появилась идея реорганизовать сельское хозяйство на основе методов, применяющихся на фабричном производстве, и сделать его высокоэффективным бизнесом. Одним из первенцев этого направления был Генри Форд — основатель и руководитель одноименной автомобильной компании. В двух своих книгах: «Моя жизнь, мои достижения» и «Сегодня и завтра», он подробно описал свои взгляды на сельское хозяйство и свои опыты. Дело в том, что Форд вырос на ферме, и его постоянно интересовали методы механизации сельского хозяйства и соединения фермы и фабрикой. Став крупным промышленником, Форд купил несколько ферм и стал воплощать свои идеи на практике, добившись больших успехов. Частично эти эксперименты проводились в интересах автомобильного производства, которое потребляло материалы, производимые из сельхозсырья. Главным в воззрениях Форда было решительное исключение из сельскохозяйственного производства ручного труда, полная механизация всех операций, ведение хозяйства на научной основе. В этих условиях сельское хозяйство становилось прибыльным делом.

Промышленное сельское хозяйство достигло колоссальных успехов. Если бы рост населения в мире в 1950-х годах пошел на спад, то этот тип сельского хозяйства принес бы гигантское изобилие продуктов питания.

Но именно в это время начался мощный демографический взрыв, который поставил перед сельским хозяйством сложные и тяжелые проблемы. Производство сельскохозяйственной продукции в развивающихся странах не успевало за ростом населения. Одной из главных проблем в производстве зерновых культур было полегание стеблей. Злаки при высокой концентрации питательных веществ, быстро набирали зеленую массу, а затем полегали, и их было трудно убирать комбайнами.

Начало «зеленой революции» было положено в 1943 году, когда правительство Мексики и фонд Рокфеллера начало программу выведения новых сортов пшеницы, главной задачей которой было решение проблемы полегания стеблей. Норманн Борлауг сумел вывести полукарликовые сорта пшеницы, которые не полегали, давали хороший урожай и высокую продуктивность. Мексика за 15 лет увеличила производство зерна в три раза и уже в 1956 году превратилась в экспортера зерновых. В 1963 году был создан Международный центр улучшения сортов пшеницы и кукурузы, который основывался на исследованиях Борлауга.

В 1968 году директор Агентства по международному развитию США Вильям Гауд назвал эти изменения «зеленой революцией». В 1970 году Норманну Борлаугу присудили Нобелевскую премию.

«Зеленая революция» широко распространилась по миру, захватив развивающиеся страны, и создав там высокопродуктивное хозяйство. В них рост производства сельскохозяйственной продукции превысил рост населения, что сняло угрозу голода. Работы Борлауга поставили точку в развитии мальтузианских идей. Например, с 1950-го по 1990 год урожайность в Индии возрастала на 2,8% ежегодно, тогда как ежегодный прирост численности населения составил 2,1%.

Правда, оборотной стороной «зеленой революции» стала эрозия пахотных земель, в особенности в аридной зоне, загрязнение полей и продукции химическими веществами, смыв минеральных удобрений и загрязнение воды. Эти последствия «зеленой революции» стали наиболее ощутимы в 1980-х годах, в том числе и в СССР.

Когда была открыта принципиальная возможность манипуляции с генами, на эту область были возложены огромные надежды и появились огромные опасения, кончившиеся многолетним мораторием на опыты в этой области. Первоначально предполагалось, что с помощью генной инженерии удастся вывести экзотические агрокультуры, вроде картофеле-томатов или капусто-редьки. Но современная генная инженерия пошла по более простому пути. Нынешние разработки представляют собой, преимущественно, модификацию существующих культур в сторону непоедаемости вредителями. Это позволило сильно сократить расходы на ядохимикаты и повысить чистоту продукции.

Пока что мировое сельское хозяйство представляет собой в основе своей промышленное сельское хозяйство, которое улучшается выведением высокопродуктивных сортов растений и пород животных, генно-модифицированных образцов, применением высокопроизводительной сельскохозяйственной техники, высокоэффективных минеральных удобрений, а также результатов высокого развития науки.

Даже весьма краткий обзор основных вех развития сельского хозяйства в мире показывает, что проблема обеспечения продовольствием растущего населения мира в основных чертах решена. Производительность сельского хозяйства на порядки превышает естественную продуктивность биосферы, и потому уже не нужно опасаться, что численность человечества превысит «возможности биосферы». Это уже состоялось.

Агрозаводы и «вторая природа»

Если одна из главных проблем человечества в принципе решена, то каковы дальнейшие перспективы развития высоких агротехнологий? Какие цели будут поставлены перед наукой в этой области?

Сейчас, по существу, никто об этом не ведет речь, и попыток постановки новых целей практически нет. Основная часть дискуссии о развитии агротехнологий касается только решения продовольственной проблемы в слаборазвитых странах и окончательной ликвидации угрозы голода в мировом масштабе.

Как ни странно может показаться, но цель развития высоких агротехнологий состоит в том, чтобы в перспективе покончить с промышленным сельским хозяйством и отказаться от возделывания земли вообще, в принципе. Все продовольствие будет производиться на агрозаводах, занимающих мало место, с эффективностью производства в несколько раз выше, чем при нынешних методах сельского хозяйства. Иными словами, сельское хозяйство должно превратиться в агрозаводы.

В СССР, как известно, некоторое время проводилась политика радикального сближения города и деревни и создания «агрогородов», активным сторонником чего был Никита Хрущев. Но надо отметить, что эта идея сильно опередила свое время. В эпоху «зеленой революции» (которая осуществлялась и в СССР), агрозаводы уже не могли быть созданы — не столько по технологическим, сколько по политическим и экономическим причинам.

Современные возможности науки и технологий, позволяют в перспективе создать «вторую природу», то есть биосферу, изолированную от естественной биосферы, и во многом от условий окружающей среды. Продуктивность этой «второй природы» будет на порядки выше, чем даже нынешняя производительность интенсивного сельского хозяйства. Это позволит не только обеспечить продовольствием постоянно растущее население, но и существенно улучшить рацион и сделать здоровое питание повсеместно распространенным.

«Вторая природа» стала впервые создаваться тогда, когда стали создаваться теплицы для выращивания теплолюбивых растений. В 1991-1993 годах в Аризоне была построена полностью замкнутая система «Биосфера-2», площадью 1,5 гектара, и разделенная на семь блоков. В «Биосфере-2» два года 3000 видов растений и животных, и 8 человек. Правда, смелый научный эксперимент показал, что ученые пока не могут создать полностью замкнутую и автономную биосферу, копирующую естественную. Но при этом вполне в состоянии создать изолированные фрагменты, которые пригодны для высокопродуктивного производства продовольствия. Агропроизводство будущего как раз буде представлять собой огромную систему изолированных от внешней окружающей среды фрагментов искусственной биосферы, в которых производится выращивание растений и животных.

Что это дает? Это дает несколько важных преимуществ. Во-первых, агрозаводы могут быть расположенными где угодно, в том числе в центре мегаполисов, что позволяет создать совершенно иной рынок продовольственных продуктов, чем есть теперь. Во-вторых, высокопродуктивное агропроизводство может быть создано в странах, которые обладают крайне неблагоприятными условиями для ведения сельского хозяйства, например в Арктике или в пустынной зоне. Россия, если поставит на агрозаводы и «вторую природу», может навсегда покончить как с зависимостью от суровых природных условий, так и от импорта продовольствия.

Агронебоскребы

Современные высокие агротехнологии, при масштабном применении, могут привести к крупнейшим, революционным переменам в производстве продовольствия. Необходимые заделы уже созданы, и развитию нового, высокотехнологичного сельского хозяйства мешают только предрассудки и неумение смотреть в будущее.

Для производства продовольствия вообще, по большому счету, не нужна земля и пашни, не нужен чернозем. Почва является опорой для растений, и хранилищем питательных элементов, которые растения получают в растворенном виде. Это обстоятельство давно привело ученых к мысли, что можно выращивать растения вообще без почвы, чтобы корневая система развивалась в воде, в которой уже имеются все необходимые питательные вещества. Эта система выращивания растений называется гидропоникой. Разработано шесть видов гидропоники, на основе которых разработаны сотни гидропонных систем. Впоследствии появилась аэропоника, то есть выращивание растений во влажной атмосфере, влага в которой также содержит питательные вещества.

Идея имеет очень давнее происхождение, поскольку гидропонику, так или иначе, использовали вавилоняне и ацтеки. Теория гидропоники была разработана в конце 1930-х годах профессором Калифорнийского университета Вильямом Герикке. В настоящее время используется для выращивания томатов. В России гидропоникой занимался К.А. Тимирязев и Д.Н. Прянишников.

Гидропоника позволяет легко создавать оптимальные условия для роста растений, получать высокие урожаи, экономить воду, питательные вещества и трудозатраты. Гидропоника делает ненужным всю трудоемкую работу по обработке почвы, а также делает ненужным чередование культур, защиту от сорняков и вредителей. На гидропонике можно выращивать совершенно экологически чистый продукт, не имеющий содержания вредных веществ.

Кроме того, она требует сравнительно небольшой площади и объема, что открывает перед технологией самые широкие перспективы. Гидропонные системы, для которых не нужна почва, открывают широкие возможности создания мощных заводов по выращиванию растений и производству продовольствия прямо в центре мегаполисов.

Современные технологии возведения высотных зданий позволяют строить здания, занимающие сравнительно небольшую площадь земли, но обладающие колоссальной площадью помещений. Например, Башни Петронас в Куала-Лумпуре, в Малайзии, высотой 451,9 метров, имеющие 88 этажей, обладают внутренними помещениями общей площадью 213,7 тысяч кв.м., тогда как здание занимает всего 40 гектар городской территории. Площадь участка и внутренних помещений составляют вместе 61,3 гектар.

Но в Куала-Лумпуре не пожалели городской земли для строительства самого высокого здания в мире. Для других небоскребов соотношение площади земельного участка и площади внутренних помещений другое. Например, Empire State Building в Нью-Йорке, занимает участок в 0,8 гектара (8 тысяч кв.м.), тогда как внутренние помещения — 257 тысяч кв.м., то есть 25,7 гектаров. То есть полезная площадь, создаваемая одним зданием, в 32 раза больше того участка, который оно занимает.

Иными словами, агрозаводы по выращиванию растений на гидропонике, размещенные в высотных зданиях, могут замещать сотни гектаров теплиц и тысячи гектаров сельскохозяйственных угодий. Резкое ускорение сроков роста в сочетании с непрерывным циклом производства и автоматизированным обслуживанием систем позволяют выращивать продукцию круглый год. Размещение агрозаводов в крупных городах позволит исключить расходы, необходимые на перевозку сельскохозяйственной продукции. В первых этажах агробашен может быть созданы магазины, в которых продается продукция, выращенная и обработанная на верхних этажах, доставляемая вниз на лифтах. В небольших городах агрозаводы можно размещать в крупных зданиях, вроде заводских цехов или ангаров. Но, в общем, никаких ограничений на тип здания для агрозавода не существует. Это может быть небоскреб, заводской цех, корпус любого типа, бункер, туннель или даже пещера. Главное, чтобы была возможность подведения электроэнергии и водопровода.

В настоящее время на гидропонике выращивают, в основном, фрукты и ягоды, а также некоторые виды овощей. Но эта система может быть применена и для выращивания широкого спектра растений, начиная от редких тропических фруктов, и заканчивая зерновыми и бобовыми: пшеницей, маисом, фасолью. Это сейчас считается экономически невыгодным, но такое мнение происходит от близорукого отношения к этому вопросу. Главная экономия, которая и окупает затраты на создание и эксплуатацию подобных агрозаводов, состоит в исключении транспортных расходов на доставку продукции, в особенности в отдаленные районы.

Создание подобных агрозаводов в России, может, к примеру, привести к резкому сокращению или даже прекращению импорта фруктов и овощей, и введение в рацион таких фруктов, которые до России просто не довозятся, потому что являются скоропортящимся продуктом. Такой агрозавод в Норильске или Якутске позволит отказаться от завоза овощей и фруктов по северому завозу, и обеспечит жителей северных территорий фруктами и зеленью круглый год. Выращивание растений на гидропонике на агрозаводах позволит завести высокопродуктивное сельское хозяйство даже в тех районах России, где его никогда не было.

 

 

 

 

Материал недели
Главные темы
Рейтинги
АПН в соцсетях
  • Вконтакте
  • Facebook
  • Twitter