Национальная инновационная система Республики Беларусь
advertisement
Краткий курс лекций по дисциплине «ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОТРАСЛЯХ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА» Тема: Сущность и характеристика инноваций и инновационной деятельности Задачи изучения дисциплины заключаются в приобретении теоретических знаний, практических навыков в области создания и практического использования новых и усовершенствованных технологий, видов продукции или организационных решений административного, производственного или иного характера, обеспечивающих экономический (социальный, экологический или иной) эффект. На современном этапе экономического развития для сельского хозяйства важна не просто стратегия экономического роста, а ее новое качественное наполнение. Речь идет об использовании достижений научно-технического прогресса, повышении конкурентоспособности продуктов, освоении наукоемких и ресурсосберегающих технологий, что позволяет субъектам хозяйствования АПК перейти к инновационной системе развития. Беларусь находится на 77-м месте среди 142 стран мира по уровню развития инноваций. В первую десятку в сфере инноваций вошли Швейцария, Швеция, Великобритания, Нидерланды, США, Финляндия, Гонконг, Сингапур, Дания и Ирландия. Израиль в этом списке на 14-м месте, Эстония - на 25-м, Латвия - на 33-м, Литва – на 40-м, Молдова – на 45-м. Армения занимает 59-е место, Россия - 62-е, Украина и Грузия расположились на 71-й и 73-й позициях соответственно. Изучение дисциплины включает: - основы формирования инновационной политики государства, в том числе и в области АПК; - основные понятия инновационной деятельности; -методы оценки и обоснования инновационных проектов; -оценка инновационного потенциала организации и направлений повышения его использования. Мировая практика свидетельствует, что наиболее восприимчивы к инновациям крупные предприятия. Они способны аккумулировать необходимые ресурсы для внедрения современных технологий, организации производства, маркетинга. Снижение затрат на единицу продукции достигается как за счет масштаба производства, так и специализации функций исполнителей. Также предприятия обладают лучшими возможностями по привлечению высококвалифицированных кадров в области технологий, управления персоналом и финансовыми патоками, сбыта. Устойчивые предпосылки для эффективного производства создаются у предприятий, располагающих площадью земель сельскохозяйственного назначения свыше 7 тыс. га. 1 Основу белорусского сельского хозяйства составляет пока традиционно организационный и технологический уклад. Примером может служить тот факт, что из-за несоблюдения технологических требований расчетная стоимость сверх нормативного труда только на выращивании КРС составляет более 70 млрд. руб., стоимость перерасходованных кормов – свыше 300 млрд. руб. В условиях открытой экономики инновации в Беларуси должны стать основным фактором не только проникновения предприятий на рынки других государств, но и выживания в конкурентной борьбе с иностранными поставщиками. 2. Основные понятия инновационной деятельности Инновации – это разработка и освоение производства новых или усовершенствованных продуктов, технологий и процессов. Рыночные условия развития экономики постоянно выдвигают требования не только количественных, но и качественных преобразований. Эти преобразования можно осуществить, используя самую передовую технику, технологию, непрерывно развивая научно-исследовательскую базу в целях обеспечения высокого качества нововведений, для чего требуются значительные инвестиции. Инвестиционная политика в системе агропромышленного комплекса должна быть направлена на обеспечение сбалансированного и гармоничного развития всех его звеньев, а ресурсы сконцентрированы на важнейших направлениях научно-технического прогресса и на устранение диспропорций, наиболее сдерживающих развитие агропромышленного производства. Ускоренными темпами должны развиваться отрасли, определяющие научно-технический прогресс в АПК - это производство средств производства для сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности. Под инновациями в широком смысле понимается прибыльное использование новшеств в виде новых технологий, видов продукции и услуг, организационно-технических и социально-экономических решений производственного, финансового, коммерческого, административного или иного характера. Период времени от зарождения идеи, создания и распространения новшества и до его использования принято называть жизненным циклом инновации. С учетом последовательности проведения работ жизненный цикл инновации рассматривается как инновационный процесс. Инновационная деятельность — это деятельность, направленная на создание и практическое использование (доведение до потребителя) новых или усовершенствованные виды продукции, технологий, услуг или организационных решений административного, производственного, коммерческого или иного характера, обеспечивающих экономический (социальный, экологический или иной) эффект. 2 Инновационный процесс — процесс последовательного проведения работ по созданию новшества, преобразованию его в продукцию и введению продукции на рынок для коммерческого применения. Новая продукция (новые изделия) и новые технологии (новые технологические процессы и технологические средства) — наиболее перспективные инновации, так как они обеспечивают наибольший экономический или иной эффект. В соответствии с международными стандартами инновация определяется как конечный результат инновационной деятельности, получивший воплощение в виде нового или усовершенствованного продукта, внедренного на рынке, нового или усовершенствованного технологического процесса, используемого в практической деятельности, либо в новом подходе к социальным услугам. В основе экономики инновационного процесса лежит не общее, а конкретное его направление, которое в производстве должно сопровождаться получением определенного экономического эффекта. Важнейшая особенность реализации инновационного процесса – развитие во времени. На всех этапах целесообразно сформировать организационные и экономические инструменты, наиболее полно отвечающие их целям и функциям, обеспечивающие, в конечном итоге, высокую эффективность производства. Непременными свойствами инноваций являются научно-техническая новизна и производственная применимость. Следовательно, научно-технические инновации должны: - обладать новизной; - удовлетворять рыночному спросу; - приносить прибыль производителю. Инновации создают стоимость и материальные богатства, опираясь на некую форму изменений (в любой области - технологии, материалов, цен, услуг, демографии или даже геополитики), формируя новый спрос или прибегая к новым способам замещения основного капитала. Инновации содействуют перемещению ресурсов в сферу более высокой производительности и прибыли. Инновационный процесс состоит из ряда последовательных стадий: •принятие решения о переходе на инновационный путь развития; •разработка инновационных идей; •разработка концепции инновационного развития; •принятие решения о принципах инновационного развития; •разработка плана инновационного развития; •реализация плана инновационного развития. Для каждой из этих стадий характерны те или иные разновидности инновационной деятельности: •научная; •инженерная; 3 •производственная; •коммерческая; •менеджерская; •маркетинговая. Функции инноваций в общественном развитии: •инновационное воплощение в жизнь достижений человеческого интеллекта, что способствует росту интеллектуализации всех сфер жизни общества по мере его развития •с помощью инноваций расширяется круг производимых товаров и услуг •инновации дают возможность вовлекать в производство все новые производительные силы и производить товары и услуги с меньшими затратами используемых ресурсов •концентрация инноваций в той или иной сфере позволяет привести в соответствие структуру воспроизводства со структурой изменившихся потребностей и структурой внешней среды 3. Инновации и научно-технический прогресс Научно-технический прогресс (НТП) – это взаимосвязанное развитие науки и техники, которое проявляется, с одной стороны, в воздействии результатов научных исследований на уровень развития техники и технологий, с другой – в применении новых технических средств в научных исследованиях. НТП невозможен без развития инновационной деятельности, которая является его необходимым условием и движущей силой. Интенсивностью и качественными результатами инновационной деятельности определяются соответственно темпы и уровень НТП. Анализ потребности в капитальных вложениях отраслей АПК свидетельствует, что на техническое перевооружение отраслей агропромышленного комплекса республики, включая производство средств производства, на 2008 – 2012 гг. требовалось свыше 16,4 трлн. руб. капитальных вложений, из них 2,7 трлн. руб. – на развитие отраслей, производящих средства производства для АПК, 7,8 – в отрасли непосредственно сельского хозяйства, 3,5 – в переработку сельскохозяйственной продукции и 2,4 трлн. руб. – в сферу обслуживания сельскохозяйственного производства. С развитием производительных сил и ускорением научно-технического прогресса происходят некоторые изменения в развитии отраслей агропромышленного комплекса. Если в 1990 г. доля капитальных вложений в сельское хозяйство АПК составляло 70%, в сферы производства средств производства и отраслей перерабатывающей промышленности – 8% и сферу обслуживания – 14%, то в 2008 -2011г. доля отраслей, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, возросла до 20%. Удельный вес сельского хозяйства снизился соответственно до 61%. 4 В принципе инновации в АПК Республики Беларусь соответствуют общей цели развития страны, т.е. соответствуют созданию инновационной, конкурентоспособной на мировом рынке, наукоемкой, ресурсо- и энергосберегающей, экологобезопасной, социально ориентированной экономики. Ее основными задачами являются: •построение инновационной системы страны как эффективной модели генерации, распространения и использования знаний, их воплощения в новых продуктах, технологиях и услугах во всех сферах жизни общества; •формирование благоприятной для инноваций экономической, правовой и социально-культурной среды; •формирование благоприятной для инноваций экономической, правовой и социально-культурной среды; •модернизация материально-технической базы производственной и социальной сферы на основе новых и высоких технологий; •достижение качественно нового технологического уклада; •Повышение уровня высокотехнологического экспорта, импортозамещения, экономической и энергетической безопасности; •Развитие интеллектуального потенциала и активности населения; •Инновационное развитие экономики Республики Беларусь предполагает реализацию системы мер по всем направлениям, начиная с научного поиска, до освоения разработок в производстве, а также нормативную и правовую базу. Важным следует считать достигнутое в прошедшем пятилетии выравнивание оплаты труда в научной отрасли по сравнению с другими отраслями экономики. Средний уровень оплаты труда работников научной сферы на 33,9 процента выше, чем в среднем по экономике, и на 26,5 процента - чем в промышленности. Миграционный отток ученых в последнее время заметно сократился. Его ежегодный уровень составляет менее 0,1процента от общей численности работников, занятых в научной сфере, и профессорскопреподавательского состава высшей школы. Эта величина значительно ниже уровня "утечки умов" из стран Западной Европы. В целях повышения эффективности использования кадрового потенциала, материальных и финансовых ресурсов в научной и инновационной деятельности в Республике Беларусь созданы научно-практические технические центры. Так, в системе НАН Беларуси их 5 (аграрный профиль), в Министерстве промышленности - 8. Инновационная деятельность вносит значительный вклад в экономическое развитие страны. При увеличении затрат на технологические инновации за в последние годы в 2,6 раза, объем инновационной продукции вырос в 4 раза. На каждый рубль затрат на инновации приходилось инновационной продукции около 3 рублей. Из общего количества произведенной инновационной продукции 17 процентов потреблялось внутри страны, 25,4 поставлялось на рынки стран СНГ, 57,6 процента - на иные рынки. Такое распределение продукции свидетельствует о высоком уровне ее конкурентоспособности. В 5 последние годы прослеживается тенденция последовательного возрастания инновационной продукции, реализуемой в странах вне СНГ. Классификация, виды инноваций 1. Классификация инноваций Принято различать следующие типы инноваций: •Продуктовые инновации – новые или усовершенствованные виды продукции (услуг); результат процесса обновления сбытового потенциала предприятия, обеспечивающего укрепление его рыночных позиций, увеличение его доли на ранке; •Технологические инновации - новые или усовершенствованные виды технологий; результат процесса обновления технологического потенциала предприятия, направленного на улучшение качество продукции, рост производительности труда и экономии ресурсов, что в свою очередь, позволяет увеличить прибыль, совершенствовать технику безопасности, проводить экологические мероприятия и т.п. При этом под технологией понимается не только технологический процесс, но также необходимое для его осуществления технологическое оборудование, инструменты и средства контроля; •Организационные инновации – новые или усовершенствованные организационные решения различного характера (административного, производственного, коммерческого или иного); результат процесса обновления форм и методов организации производства и управления на предприятии, обеспечивающего укрепление его экономической устойчивости. Инновации также можно классифицировать следующим образом: -технологические инновации, направленные на создание и освоение в производстве новой продукций, технологии; -модернизацию оборудования; -реконструкцию зданий; -реализацию мероприятия по охране окружающей среды; производственные инновации, ориентированные на расширение производственных мощностей, диверсификацию производственной деятельности; экономические инновации, связанные с изменением методов планирования производственной деятельности; торговые инновации, направленные на целевые изменения сбытовой деятельности; социальные инновации, связанные с улучшением условий труда, социального обеспечения коллектива; инновации в области управления, направленные на улучшение организационной структуры, методов принятия решений. Важнейшие типы инноваций в АПК Отрасли АПК: 6 •Земледелие и растениеводство- новые сорта сельскохозяйственных культур и новые технологии их возделывания; новые технологии повышения плодородия почв; средств защиты, регуляторов роста растений и технологии их получения и применения •Животноводство – новые породы животных, кроссы птиц, технологии разведения сельскохозяйственных животных и птицы; новые виды кормовых ресурсов и технологии их получения и применения; новые технологии обеспечения устойчивости ветеринарного благополучия •Механизация механизация, автоматизация и компьютеризация агропромышленного производства, применение машин и механизмов нового поколения (ресурсосберегающих и экологически безопасных) •Переработка- новые технологии переработки сельхозпродукции и производства пищевой продукции; новые виды продукции высокого качества Одно из условий инновационного развития агропромышленного комплекса, как и других сфер, является наличие соответствующих инвестиций. Инновации и инвестиций следует рассматривать в неразрывной связи. Исходя из взаимосвязи инноваций и инвестиций деятельность в сфере АПК (инновационная и традиционная) должна рассматриваться как единое целое с учетом того, что выделение ресурсов на финансирование перспективных инновационных проектов должно осуществляться за счет привлечения внешних источников финансирования и за счет деятельности предприятий. Размеры инвестиций на 100 га сельскохозяйственных угодий составляют 102,2 млрд. руб. Наиболее крупные инвесторы: СП ЗАО «Славнефть-старт» (37,2 млрд. руб.), ООО ТД «Ждановичи-агро» (24.1 млрд. руб., в т. ч. 21,4 млрд. руб. собственных средств), ОАО «Слуцкий агросервис» (20,4 млрд. руб.), ОАО «Агрокомбинат «Дзержинский» (19,6 млрд. руб., в т. ч. 16,8 млрд. руб. собственных средств), ИП «Штоц-Агро-сервис» (18,4 млрд. руб.), РУСПП «Свинокомплекс «Борисовский» ( 12,5 млрд. руб.). «Понятие, особенности и модели инновационного процесса» 1. Сущность, особенности и этапы инновационного процесса Инновационный процесс можно определить как процесс последовательного превращения идеи в товар, проходящий этапы фундаментальных, прикладных исследований, конструкторских разработок, маркетинга, производства, наконец, сбыта, — процесс коммерциализации технологий. Он может быть рассмотрен с различных позиций и с разной степенью детализации. Во-первых, как параллельно-последовательное осуществление научноисследовательской, научно-технической, инновационной, производственной деятельности и маркетинга. Во-вторых, как временные этапы жизненного цикла нововведения от возникновения идеи до ее разработки и распространения. 7 В-третьих, как процесс финансирования и инвестирования разработки и распространения нового вида продукта или услуги. В этом случае он выступает в качестве частного случая широко распространенного в хозяйственной практике инвестиционного проекта. Рациональное управление инновационным процессом может быть реализовано только в том случае, если менеджмент предприятия четко осознает его логическую структуру и, соответственно, характер взаимных связей между подразделениями, участвующими в реализации соответствующих инновационных разработок. В связи с этим, важное значение в рамках системы инновационного менеджмента имеет структурирование инновационных процессов и моделирование комплекса взаимосвязей между отдельными их составляющими. Инновационный процесс может включать в себя следующие базовые этапы: 1. Фундаментальные исследования. Основная задача данной стадии инновационного процесса состоит в теоретическом изучении закономерностей определенной области науки и техники. 2. Прикладные НИОКР. В рамках данной стадии инновационного процесса проводится детализация полученных ранее фундаментальных закономерностей и изучение возможностей их практического применения в конкретном производстве. 3. Маркетинговые исследования потенциального рынка. На данной стадии изучается возможность успешной коммерциализации результатов проведенных НИОКР. 4. Подготовка производства, предполагает непосредственную разработку основных параметров нового продукта, а также приведение производственных и структурных особенностей предприятия к требованиям инновационного проекта. 5. Освоение новой продукции. На данной стадии осуществляется апробация разработанной конструкции нового изделия и технологии его изготовления в опытном производстве, проводятся различного рода испытания, по результатам которых вносятся корректировки в исходную техническую документацию. 6. Производство и коммерциализация новой продукции. На данной стадии производственные мощности предприятия загружаются под изготовление новшества, а также начинается его выведение на целевые сегменты рынка. В отличие от НТП инновационный процесс не заканчивается так называемым внедрением, т.е. первым появлением на рынке нового продукта, услуги или доведением до проектной мощности новой технологии. Этот процесс не прерывается и после внедрения, ибо по мере распространения (диффузии) новшество совершенствуется, делается более эффективным, приобретает ранее не известные потребительские свойства. Это открывает для него новые области применения и рынки, а следовательно, и новых потребителей. 8 Таким образом, этот процесс направлен на создание требуемых рынком продуктов, технологий или услуг и осуществляется в тесном единстве со средою: его направленность, темпы, цели зависят от социально-экономической среды, в которой он функционирует и развивается. Сущность диффузных процессов на разных уровнях возникновения инновационной среды определяется равновесным распространением новшеств и нововведений в деловых циклах научно-технической, производственной и организационно-экономической деятельности, включая и сферу оказания услуг. В конечном счете диффузные процессы дают возможность занять доминирующее положение новому технологическому укладу в общественном производстве. При этом происходит структурная перестройка экономики. Когда большинство технологических цепей производства продукции и оказания услуг обновляются, деловые циклы развиваются в новом направлении под влиянием изменений в системе ценностей. Инновационные процессы в АПК имеют свою специфику. Они отличаются многообразием региональных, отраслевых, функциональных, технологических и организационных особенностей. Одна из особенностей сельского хозяйства состоит в том, что здесь наряду с промышленными средствами производства активное участие в воспроизводственном процессе принимают живые организмы – животные и растения. Развитие их подчинено действию естественных законов и зависит от таких естественных факторов, как климат, погода, тепло, влага, свет и пища. Сложность аграрного производства и его особенности предопределяют своеобразие подходов и методов управления инновационным процессом, сочетание различных типов инноваций, усиления роли государства в стимулировании инноваций. Выход аграрной экономики из кризисного состояния, устойчивое функционирование сельского хозяйства, а также других сфер АПК, обеспечение конкурентоспособности отечественного продовольствия неразрывно связано с активизацией инновационных процессов. 2. Основные поколения моделей инновационных процессов На рубеже XX-XXI веков мировая экономика претерпевает значительные изменения: глобализация рынков, усиление и ожесточение конкуренции, сокращение жизненных циклов товаров, быстрое устаревание технологий и идей, изменение форм и методов ведения бизнеса, постоянно увеличивающаяся скорость перемен, растущий акцент на гибкость и инновационность компании. Вместе с тем серьезным изменениям подвергся и процесс коммерциализации технологий – инновационный процесс. Инновационный процесс рассматривается как процесс преобразования входов (ресурсов, информации и др.) в выходы (новые товары, новые технологии и т.п.). Данный подход основан на предположении, что процесс нововведения, сопряженный с творческой деятельностью, изначально является иррациональным и неорганизованным. Рассмотрим основные 9 поколения моделей инновационных процессов в ходе их исторического развития. Модели инновационного процесса. Рост конкурентоспособности экономики может быть достигнут за счет внедрения новых высоких технологий V –VI технологических укладов (информационных, наноэлектроннооптических, тонкой химии, биологических и др.), обладающих наибольшей добавленной стоимостью, низкой энерго- и материалоемкостью, и производства новейших экологически безопасных (чистых) материалов и продуктов. «Роль государства в инновационной деятельности субъектов хозяйствования в АПК» 1. Цели и задачи государственной инновационной политики Растущее значение технологических и экономических факторов требует решения не только технических задач, но и проблем, связанных с финансированием, организационным и правовым сопровождением нововведений, социальными последствиями их внедрения. Государство становится главным субъектом, вырабатывающим национальную стратегию развития, создающим механизмы саморегулирования производственных систем. Стимулирование инновационной деятельности относятся к приоритетам государственной политики большинства стран мира. Главным стимулом внедрения инноваций является конкурентная борьба субъектов хозяйствования и их стремление наращивать прибыль. Роль государства в стимулировании инноваций в экономике: - формирование рынка (стимулирование спроса); - регулирование рынка (создание конкурентных преимуществ определенным производителям по приоритетным направлениям); - поддержка процессов становления правил и норм, выступающих условием развития инновационного предпринимательства. Определяющие факторы инновационного развития экономики: - рыночная конъюнктура и конкуренция (на внутреннем и внешнем рынках); - среда (законодательная и нормативная база, политическая стабильность); - кадры (предприниматели, менеджеры, специалисты, ученые, чиновники, политики); - ресурсы (научно-технические и технологические, производственные, финансовые); - инфраструктура. 2. Формы участия государства в инновационных процессах 1. Государственная поддержка инновационного развития экономики, целю которой является создание благоприятного экономического климата для 10 модернизации национальной экономики на основе всестороннего стимулирования инновционной активности организаций. Основная задача — рост объема выпуска инновационной продукции и расширение рынков ее сбыта, увеличение числа инновационно активных организаций. 2. Развитие системы стимулирования научно-технической и инновационной деятельности c целью создания эффективной системы стимулов для развития высокотехнологичных производств, активизации процессов коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, увеличения спроса на эти результаты в реальном секторе экономики, создания в Республике Беларусь благоприятного инвестиционного климата. Задачи: оптимизация налоговой системы, развитие системы прямого и косвенного налогового стимулирования деятельности организаций по созданию и использованию результатов интеллектуальной деятельности как важного фактора повышения технологического уровня производства и конкурентоспособности выпускаемой продукции. 3. Поддержка малого и среднего инновационного предпринимательства, развитие государственно-частного партнерства в инновационной сфере Цель — создание условий для развития бизнеса в сфере производства и услуг, выпуска конкурентоспособной на мировом рынке высокотехнологичной продукции. Задачи: стимулирование деятельности субъектов предпринимательства по приоритетным направлениям в наиболее проблемных городах и поселках городского типа, регионах. 4. Содействие привлечению инвестиций в научно-техническую и инновационную сферы. Цель — создание благоприятной среды для развития инновационной и инвестиционной деятельности. Основная задача — диверсификация источников инвестирования в инновационные проекты 5. Совершенствование механизмов государственного содействия коммерциализации результатов научно-технической деятельности. Цель — повышение эффективности коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, прежде всего созданных с привлечением бюджетных средств, развитие трансфера технологий. Задачи: обеспечение эффективного управления результатами интеллектуальной деятельности, созданными с использованием бюджетных средств интенсификация передачи результатов интеллектуальной деятельности в реальный сектор экономики, обеспечение эффективных связей науки и промышленности. 6. Содействие развитию инновационной инфраструктуры. Цель максимальное использование возможностей субъектов инфраструктуры в создании инновационной экономики, производстве высоко-технологичной, наукоемкой продукции. Задачи— обеспечение благоприятных условий для развития существующих и создания новых субъектов инновационной инфраструктуры. 11 7. Развитие системы научно-технической и инновационной информации, создание инновационной информационной сети. Цель — повышение конкурентоспособности национальной экономики и качества выпускаемой в Республике Беларусь продукции. Система научно-технической и инновационной информации) — это совокупность информационных центров, научных и научно-технических библиотек, организаций, специализирующихся на сборе и обработке НТИ и взаимодействующих между собой. 8. Совершенствование системы международного научнотехнического и инновационного сотрудничества. Наиболее важными направлениями международного сотрудничества в научной, научнотехнической и инновационной сферах в 2011–2015 гг. должны стать: создание условий для привлечения прямых зарубежных инвестиций; содействие обмену и международному использованию знаний. 9. Подготовка и переподготовка специалистов в области инновационной деятельности. Совершенствование системы образования. Высшее и послевузовское образование развиваются в соответствии со стратегией перехода страны к инновационной экономике, являются основным источником обеспечения ее кадрового потенциала и направлены на дальнейшее повышение качества подготовки высококвалифицированных специалистов на основе новейших достижений науки и техники. В ряде экономически развитых стран (Швеция, Франция, Италия и др.) некоторые государственные ведомства выполняют планово-координирующие функции, особенно в части разработки и выполнения крупных научнотехнических, социальных, энергетических, природоохранных и иных программ. Свободную конкуренцию западные экономисты стали часто называть несовершенной или ограниченной. Путем централизованного регулирования представляется возможным ограничивать число банкротств и больших потерь, обуславливаемых негативным проявлением, так называемой, свободной рыночной экономики. Наиболее активное вмешательство в экономику предусматривает японская модель. При этом в большей степени правительство осуществляет руководство экономикой посредством контроля или неформального руководства. В основе японской модели лежит принцип подчинения рынку, а правительство вмешивается в рыночные отношения с целью их усовершенствования. Зачастую это намеренное «неправильное» установление цен с целью протекционизма государственных инвестиций в желаемом направлении. Инвестиции экономики страны зависят от большого числа факторов – от государственных доходов и расходов, степени развития техники и технологии, инноваций, внутренней и внешней политики государства, состояния законодательной базы, международных связей. Макроэкономическими показателями, определяющими динамику инвестиционных процессов, являются: национальный объем производства, величина накопления денежных доходов населения, распределение их на потребление и сбережение, ожидаемый темп инфляции, налоговая нагрузка, 12 условия финансового рынка, обменный курс денежной единицы, воздействие иностранных инвесторов и др. Совершенствование системы управления инновационным развитием областей будет основываться на кластеризации государственных и частных структур. Новыми направлениями развития инновационной инфраструктуры и научно-инновационного потенциала регионов Беларуси станет создание территориальных инновационных кластеров, формирование зон высоких технологий и инновационного предпринимательства, использование средств инновационных (венчурных) фондов для обновления коммунальных предприятий. Реализация мероприятий Государственной инновационной программы направлена на достижение в 2015 г. следующих прогнозных показателей : •увеличение удельного веса отгруженной инновационной продукции организациями, основным видом экономической деятельности которых является производство промышленной продукции, в общем объеме отгруженной продукции до 20–21 %; •увеличение доли инновационно активных организаций в общем количестве организаций, основным видом экономической деятельности которых является производство промышленной продукции, — не менее 40 %; •рост внутренних затрат на научные исследования и разработки до 2,5– 2,9 % от ВВП; •рост объема экспорта наукоемкой и высокотехнологичной продукции (товаров, работ, услуг) — не менее 7950 млн долл. США; •увеличение объема промышленного производства в 2015 г. по сравнению с 2010 г. в 1,54–1,60 раза; •снижение импортоемкости промышленного производства до 30 % (2010 г. — 34,5 %); По методологии Всемирного банка, который ежегодно рассчитывает показатели национального дохода на душу населения, все государства и территории классифицируются тремя уровнями: •высоким (от $ 11906 и выше); •средним : а) выше среднего (от $ 3 856 до $ 11 905); б) ниже среднего (от $ 976 до $ 3 855); •низким (от $ 975 и ниже). «Национальная инновационная система Республики Беларусь» 1. Сущность, характеристика и управление национальной инновационной системы Республики Беларусь Национальная инновационная система Республики Беларусь представляет собой совокупность законодательных, структурных и функциональных 13 компонентов, обеспечивающих развитие инновационной деятельности в Республике Беларусь. Инновационная активность в Беларуси в основном обеспечивается за счет устойчивой группы предприятий, где инновационная деятельность носит постоянный характер и связана с приобретением машин, оборудования и др. за счет собственных средств. Формирование же экономики инновационного типа предполагает вовлечение в подобную деятельность широкого круга субъектов с большим спектром инноваций за счет различных источников. Управление Национальной инновационной системой Республики Беларусь осуществляется Президентом Республики Беларусь, Советом Министров Республики Беларусь, республиканскими органами государственного управления, НАН Беларуси, иными государственными организациями, органами местного управления и самоуправления в пределах и в соответствии с их полномочиями. Президент Республики Беларусь: •̶ утверждает приоритетные направления научно-технической деятельности в Республике Беларусь •̶ утверждает приоритетные направления инновационной политики •̶ утверждает важнейшие инновационные проекты •̶ утверждает (согласовывает) инновационные программы •̶ принимает решения о создании научно-практических (производственных) центров •̶ регулирует иные важнейшие вопросы, связанные с управлением Национальной инновационной системой Республики Беларусь Совет Министров Республики Беларусь: •̶ утверждает приоритетные направления фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь •̶ утверждает приоритетные направления создания и развития новых и высоких технологий •̶ утверждает перечни государственных программ: комплексных целевых научно-технических, фундаментальных и прикладных научных исследований, научно-технических (региональных, отраслевых) •̶ обеспечивает проведение (реализацию) государственной инновационной политики Республиканские органы государственного управления, НАН Беларуси, иные государственные организации: •̶ разрабатывают предложения о приоритетах государственной инновационной политики •̶ участвуют в формировании и реализации программ различных уровней и инновационных проектов •̶ выступают государственными заказчиками государственных, научнотехнических программ и программ фундаментальных и прикладных научных исследований 14 •̶ создают научные, конструкторско-технологические и проектные организации •̶ осуществляют контроль за выполнением программ и инновационных проектов, финансируемых за счет средств республиканского бюджета, и за целевым использованием этих средств •̶ участвуют в создании и развитии инновационной инфраструктуры Органы местного управления и самоуправления: •̶ осуществляют формирование и реализацию научно-технических программ и инновационных проектов •̶ выступают государственными заказчиками региональных научнотехнических и иных программ инновационного развития областей •̶ осуществляют контроль за выполнением региональных научнотехнических программ и инновационных проектов •̶ создают и содействуют созданию и развитию субъектов инновационной инфраструктуры. 2. Направления развития национальной инновационной системы Республики Беларусь Направления развития национальной инновационной системы необходимо определять в соответствии Концепцией национальной инновационной системы Республик Беларусь с учетом изменяющихся экономических условий. Выделяются следующие основные направления развития национальной инновационной системы: •расширение спроса на инновации в экономике и поддержка инновационного бизнеса; •развитие конкурентной среды; •стимулирование инвестиций в модернизацию технологической базы; •создание благоприятных условий для развития новых высоко технологических секторов экономики; •развитие научно-технического потенциала и повышение его эффективности; •повышение конкурентоспособности сектора исследований и разработок на основе реформирования госсектора науки; •повышение эффективности и результативности госрасходов на науку и инновации, совершенствование конкурсного финансирования научных исследования; •поддержка создания и развития малого и среднего инновационного бизнеса; •содействие содействию внутрифирменной корпоративной науки; •модернизация кадровой политики сектора исследований и разработок путем создание механизмов привлечения молодых специалистов в науку. • формирование финансовых институтов, обеспечивающую непрерывность финансирования бизнес проектов на всех стадиях инновационного цикла; 15 •повышение эффективности созданной инновационной структуры (центров трансфера технологий, бизнес-инкубаторов и технопарков и т.д.); •развитие инновационных кластеров; •развитие отечественными предприятиями кооперационных связей в целях получения информации для инноваций; •страхование инновационных рисков – важнейший метод снижения рисков инновационной деятельности. •Тема: «Основные направления развития инновационных технологий в отраслях АПК» 1. Стратегия инновационного развития АПК Республики Беларусь В последнее время активнее стали развиваться процессы, согласующиеся с современными тенденциями научно-технологического развития в ведущих странах: формирование инфраструктуры инновационной деятельности, информатизация, опережающее развитие технических и естественных наук, коммерциализация научной деятельности, организация системы маркетинга научных достижений, рынков интеллектуальной продукции и высоких технологий. Тенденции развития сельского хозяйства определяются двумя основными факторами: общим приростом населения земли и ситуацией на мировом рынке продовольствия и сельскохозяйственного сырья. В Республике Беларусь на перспективу до 2015 года ставится задача продолжения процесса интеграции аграрного производства во все более эффективный аграрно-промышленный комплекс, в котором опережающий рост получат сферы переработки, хранения, транспортировки и доведения сельскохозяйственной продукции до потребителя, а также высококачественная пищевая промышленность АПК отнесен к наиболее крупным межотраслевых комплексам, который будет развиваться в результате усиления межотраслевых интеграционных связей следующих трех сфер: •отраслей, поставляющих сельскому хозяйству средства производства и осуществляющих его материально-техническое обслуживание; •собственно сельское хозяйство; •отраслей, осуществляющих переработку, хранение, перевозку и сбыт сельскохозяйственной продукции. В их числе – пищевая промышленность (ведущее место), тарное и складское хозяйство, транспорт, оптовая и розничная торговля продовольствием, общественное питание. Основными направлениями развития инновационных технологий в отраслях АПК являются проведение мероприятий по реконструкции и техническому переоснащению действующих мощностей, внедрение новых прогрессивных технологий в целях повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции, продвижения ее на внешние рынки и сокращения импорта, перевод сельскохозяйственных и перерабатывающих производств на качественно новый уровень. В 2011 – 2015 годах в сельскохозяйственной сфере деятельности предполагается применение принципиально новых для аграрного сектора 16 организационных и технологических инноваций (заказчик – Минсельхозпрод совместно с НАН Беларуси). В растениеводстве планируется: •выведение новых высокоурожайных сортов и гибридов, адаптированных к различным зональным особенностям Республики Беларусь, что позволит свести к минимуму государственные дотации; •создание производства современных экологически безопасных средств защиты растений на основе использования местных сырьевых ресурсов (жидкие медьсодержащие отходы, мочевина, водный аммиак и другие) и методов борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур; •создание экологически безопасных технологий производства и применения комплексных биоминеральных удобрений. В животноводстве предусматривается создание высокого генетического потенциала на основе применения новейших методов селекции и разведения, а также достижений науки по трансплантации эмбрионов и ДНК-технологиям, создание экологически безопасных препаратов и адаптивных технологий заготовки и сохранения кормовых ресурсов для нужд животноводства. Кроме того, в 2011 – 2015 годах предполагается создание: •племенной свиноводческой фермы (нуклеуса) по разведению специализированных мясных пород и строительство станции по искусственному осеменению свиней, что позволит обеспечить получение новых высокопродуктивных пород и групп сельскохозяйственных животных, комплектование свинокомплексов высокогенетическим поголовьем, сокращение закупки указанных пород скота по импорту; •репродуктора первого порядка (множителя) на 1000 свиноматок для получения племенного молодняка для родительских ферм свиней F1 для комплектования свиноводческих комплексов; •племенного комплекса на 350 голов для обеспечения государственных племенных предприятий и племенных заводов племенным материалом с высоким генетическим потенциалом и ускоренного формирования скота белорусского молочного типа. В механизации сельского хозяйства планируется создание отечественных высокопроизводительных комплексов и систем сельскохозяйственных машин и оборудования, соответствующих по качеству, надежности и ресурсосбережению лучшим зарубежным аналогам, что позволит повысить производительность труда в сельскохозяйственном производстве в 1,4 – 1,5 раза. Освоение производства сельскохозяйственной техники (высокоэнергонасыщенные тракторы, комбайны и универсальные энергетические средства) с отечественными двигателями мощностью до 420 л.с. и более с сервисными и управляющими электронными системами; а также более мощных двигателей, производство которых будет осуществляться с участием иностранных инвесторов. В перерабатывающей промышленности Минсельхозпродом и концерном «Белгоспищепром» совместно с облисполкомами предусмотрено 17 внедрение в производство ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий производства бактериальных концентратов для молочных продуктов (криозамораживание), белковых, витаминизированных экспандированных пищевых продуктов из зернового сырья, сухого молочного продукта для питания детей с проявлениями пищевой аллергии, новых продуктов питания, расширение ассортимента производимой продукции, повышение качества традиционной для Республики Беларусь сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. В 2011 – 2015 годах концерном ”Белгоспищепром“ предусматривается строительство нового современного дрожжевого завода мощностью 20 тыс. тонн в год, цеха рафинации растительного масла, создание производства лимонной кислоты мощностью до 3 тыс. тонн в год, что позволит снизить импортозависимость по этим продуктам, Брестским облисполкомом – завода по производству икры черной (осетровой), Гомельским облисполкомом – молочного комбината в Житковичском районе, Гродненским облисполкомом – Рогозницкого крахмального завода. Минсельхозпродом планируется реконструкция существующего производства консервов для детского питания лечебно-профилактического и функционального назначения, обогащенных витаминами и микроэлементами с увеличением производственных мощностей в ОАО «Оршанский мясоконсервный комбинат». Важным следует считать достигнутое в прошедшем пятилетии выравнивание оплаты труда в научной отрасли по сравнению с другими отраслями экономики. Средний уровень оплаты труда работников научной сферы был на 33,9% выше, чем в среднем по экономике, и на 26,5% - чем в промышленности. Миграционный отток ученых в последнее время заметно сократился. Его ежегодный уровень составляет менее 0,1процента от общей численности работников, занятых в научной сфере, и профессорско-преподавательского состава высшей школы. Эта величина значительно ниже уровня "утечки умов" из стран Западной Европы. В целях повышения эффективности использования кадрового потенциала, материальных и финансовых ресурсов в научной и инновационной деятельности в Республике Беларусь созданы научнопрактические техни-ческие центры. Так, в системе НАН Беларуси их 5 (аграрный профиль), в Министерстве промышленности - 8. В рамках Государственной программы развития высшего образования на 2011–2015 гг. для инновационной сферы Республики Беларусь в государственных высших учебных заведениях в соответствии с заявками организаций запланирована подготовка более 110 тыс. специалистов с высшим образованием. В системе послевузовского образования ежегодно планируется принимать в аспирантуру около 1300 человек. В целом в 2015 г. прием аспирантов для подготовки по приоритетным специальностям составит 86,2 % от общей численности приема. 18 По сравнению с 2010 г. в 2015 г. планируется увеличение приема докторантов на 86,1 %, причем более 60 % приема будет осуществляться по высокотехнологичным специальностям. В 2011–2015 гг. будут открыты новые специальности по подготовке научных работников высшей квалификации по таким направлениям, как математическая биология, биоинформатика, биологи-ческие ресурсы, нанотехнологии и наноматериалы и др. Государственной программой предусмотрена стажировка не менее 70 специалистов в год в ведущих научных мировых центрах, крупных международных компаниях, иностранных университетах. Инновационная деятельность вносит значительный вклад в экономическое развитие страны. При увеличении затрат на технологические инновации за предыдущие годы с 910,5 до 2362,1 млрд. рублей (в 2,6 раза) объем инновационной продукции вырос с 1 733,1 до 7 003,6 млрд. рублей (в 4 раза). Из общего количества произведенной инновационной продукции 17 процентов потреблялось внутри страны, 25,4 поставлялось на рынки стран СНГ, 57,6 процента - на иные рынки. Такое распределение продукции свидетельствует о высоком уровне ее конкурентоспособности. В последние годы прослеживается тенденция последовательного возрастания инновационной продукции, реализуемой в странах вне СНГ. 2. Инфраструктура национальной инновационной экономики Инновационная инфраструктура: 1. Совокупность юридических лиц, ресурсов и средств, обеспечивающих материально-техническое, финансовое, организационно-методическое, информационное, консультационное и иное обслуживание инновационной деятельности. 2. Совокупность субъектов инновационной инфраструктуры, осуществляющих материально-техническое, финансовое, организационно методическое, информационное, консультационное и иное обеспечение инновационной деятельности. К инновационной инфраструктуре относят организации, способствующие инновационной деятельности: •инновационно-технологические центры, •технологические инкубаторы, •технопарки, •кластеры, •учебно-деловые центры и другие специализированные организации. Технопарк – это объединение компаний с узкой специализацией в единую бизнес-структуру, которая в конечном счете производит один совокупный продукт. В технопарке есть головной центр, который координирует работу всех подразделений и обеспечивает их необходимой для ведения бизнеса инфраструктурой: современной техникой, помещениями для работы, отдыха и бизнес-презентаций, лицензионными компьютерными 19 программами, а также финансовыми посредниками – юристами, бухгалтерами, аудиторами и другими специалистами, напрямую не связанными со специализацией технопарка. Бизнес-инкубатор - это структура, специализирующаяся на создании благоприятных условий для возникновения и эффективной деятельности малых инновационных (венчурных) фирм, реализующих оригинальные научнотехнические идеи. Это достигается путем предоставления этим фирмам материальных, информационных, консультационных и других необходимых услуг. Кластер – это сконцентрированная по географическому признаку группа взаимосвязанных и вместе с тем независимых предприятий, специализированных поставщиков услуг, а также связанных с их деятельностью организаций (органов государственного управления, университетов, НИИ, торговых организаций), взаимодействующих друг с другом в производственной сфере в рамках единой цепочки создания стоимости товара. Тема: «Инновационные технологии в системе обработки почвы» 1. Инновационные системы обработки почвы Активизировать инновационную деятельность в АПК в современных условиях следует по наиболее приоритетным направлениям развития этого процесса. В растениеводстве инновационные процессы должны быть направлены на: увеличение объемов производимой растениеводческой продукции путем повышения плодородия почвы, роста урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества продукции; преодоление процесса деградации и разрушения природной среды и экологизацию производства, снижение расхода энергоресурсов и уменьшение зависимости продуктивности растениеводства от природных факторов, экономии трудовых и материальных затрат, сохранение и улучшение экологии окружающей среды. В последнее десятилетие сельское хозяйство Беларуси развивалось в направлении интенсификации, наращивании применении химических средств в землепользовании и потреблении энергоресурсов. Системы земледелия разрабатывались как интенсивные, но высокозатратные. В настоящее время в условиях дефицита материальных и финансовых средств весьма актуальной задачей является снижение ресурсоемкости и себестоимости производимой растениеводческой продукции. Традиционные технологии обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур, основанные на применение однооперационных почвообрабатывающих машин и орудий, обуславливает многократность проходов машинотранспортных агрегатов по полю и не способствует в полной мере выполнению агротехнических требований в оптимальные сроки. 20 Технология производства практически всех сельскохозяйственных культур включает в себя следующие элементы: основную подготовку почвы, весеннюю обработку почвы, посев, уход за посевами, уборку и послеуборочную обработку, хранение посевного материала. В зависимости от состава операций, использования в них технологических материалов и способов их применения различают: традиционную, интенсивную, влагосберегающую, энергосберегающую и другие технологии. В АПК необходимо снизить потребление энергоресурсов, т. к. их расходуется около 40% от всех нефтепродуктов страны. Наибольший интерес в этом отношении представляет обработка почвы. Из всего расходованного дизельного топлива в сельском хозяйстве( 850 тыс. тонн) на подготовку почвы к посеву затрачивается до 310 тыс. тонн. Снижение расходов нефтепродуктов при проведении этой технологической операции является одним из наиболее актуальных вопросов ресурсосбережения в сельском хозяйстве. Важнейшим направлением ресурсосбережения является замена на Ѕ пахотных земель в системе основной обработки почвы отвальной вспашки, чизлеванием или дискованием, а также применение комбинированных агрегатов, совмещающих за один проход несколько операций. Применение отвальной вспашки является наиболее распространенной при основной обработке почвы республики (при высокой засоренности полей многолетними сорняками). Однако эта система обработки имеет и недостатки: образование плужной подошвы, невыровненность поверхности поля, образование развальных и свальных борозд, увеличение водной и ветровой эрозии, требует большей затраты энергии и времени на подготовку почвы. Низкая производительность преобладающих в хозяйствах страны марок плугов (3-4 корпусные, загонного типа) не дает возможности хозяйствам в оптимальные сроки провести основную обработку почвы. Наиболее доступным приемом снижения затратности и повышения эффективности обработки является комбинированная система (50% вспашки и 50% чизлевания в севообороте), что позволит обработку почвы и посев произвести в оптимальные сроки. Необходимо для получения максимальной экономии средств и рабочего времени на основной обработке почвы применять вместо тракторов класса 1-3, мощные - класса 4 (150,С), класс 5 и выше 250280 лошадиных сил. Это позволит сэкономить 40 тыс. тонн дизельного топлива в год. Минимизации обработки почвы должна решаться с учетом биологических особенностей возделывания культур. Так под пшеницу, тритикале, картофель, свеклу лучше проводить вспашку, а под озимую рожь, ячмень, овес, люпин, -- использовать чизельную обработку. Это позволит примерно на 30% сократить расход топлива, на 25% время на обработку. Затраты рабочего времени на проведение комбинированной в севообороте обработки почвы на 27% меньше, чем отвальной. Внедрение комбинированной обработки почвы, предотвратит потери урожая из-за ее несвоевременного проведения на 27% посевных площадей, т.е. на 1,35 млн га 21 пашни. Дополнительный сбор кормовых единиц в результате оптимизации сроков проведения основной обработки почвы составит около 500 тыс. тонн. Второй путь минимизации обработки почвы это – широкое применение комбинированных агрегатов (УКА -6, АПП-4,6, СЗС-400 «Радип», «Амазония» и др.), выполняющих за один проход по полю подготовку и посев. Экономия топлива составляет 35-50% и затраты труда сокращаются в 2,5-3 раза. Наибольшим требованиям ресурсосбережения отвечает нулевая и минимальная система обработки почвы и широкое использование прямого посева. Нулевая обработка почвы основана на использовании специальных стерневых сеялок, которые за один проход обеспечивают внесение удобрений и посев в необработанную почву (зерновые культуры) (Германия, США). Нулевая обработка почвы и прямой посев в необработанную почву – это посев озимой ржи и тритикале на окультуренных дерново-подзолистых, легкосуглинистых почвах по предшественникам с применением раундапа. Прямой посев специализированными сеялками в стерню. Урожайность зерна ржи и тритикале находиться на уровне традиционной обработки пашни (вспашка), а экономия дизельного топлива составляет 25 – 30 л/га (можно использовать этот метод на площади 580 – 640 га – высев этих культур по Республике Беларусь). Применяется прямой посев после картофеля и при повторном возделывании кукурузы, охватив при этом 18 – 19 % пашни республики. •Нулевая система, предусматривает посев культур в необработанную мульчированную (покрытую) пожнивными остатками почву специальными почвообрабатывающе-посевными агрегатами(сеялками), которые при посеве обрабатывают полосы шириной 2,5-7,5 см для высеваемых семян. •Минимальная обработка почвы (под названием консервирующей или мульчирующей) – отказ от плуга, сохранение на почве растительных остатков предшественников или сидерата и покрытие ими ее поверхности. Проводиться безотвальная обработка почвы на глубину 10 – 14 см осенью под яровые культуры после стерновых предшественников. Примерами технологических инноваций могут служить нулевая обработка почвы, которая считается наиболее значимой революционной технологией в управлении сельским хозяйством; биологическая фиксация азота и сокращение потребности в химических удобрениях, достигаемая посредствам выращивания бобовых культур; интегрированное управление борьбой с вредителями сельскохозяйственных растений и т. д. В Аргентине и Бразилии нулевая обработка почвы используется на более чем 40 млн га (около 43 % пахотных земель), в США на 25 млн га, в Австралии – около 15 млн га. В России ресурсосберегающие технологии при возделывании зерновых культур применяются сравнительно недавно с 1998 – 2002 гг.. Однако зарубежная практика показывает, что в системе обработки почвы доминирует отвальная обработка. Так из 1,5 млрд га пашни, которой располагает планета безотвальная обработка используется на 0,4, а нулевая – на 22 0,1 млрд га, т. е. на 30 % пахотных земель. Географически это в основном степная и полустепная зоны. В Европе минимализация почвы не нашла широкого распространения. Здесь удельный вес классической технологии подготовки почвы составляет 70 – 75 %, безотвальной – 20 – 25 %, прямого посева в необработанную почву – менее 5 %. Положительный эффект от минимализации обработки достигается на окультуренных почвах, чистых от сорняков, равновесная плотность которых близка к оптимальной для возделывания большинства полевых культур. Минимализации обработки почвы может быть реализованна лишь при достаточной обеспеченности хозяйств соответствующей техникой, удобрениями, пестицидами при высокой культуре земледелия. Целью выбора способа обработки должна быть минимализация затрат на единицу произведенной продукции с наибольшим экономическим эффектом и сохранением плодородия почвы. 2. Развитие координатного земледелия Решение проблемы повышения плодородия почв актуально для всех стран мира, и попытки ее решения привели к появлению нового направления в аграрной науке – координатного земледелия. Исследования в этой области дают толчок инновациям как в смежных, так и в отдаленных сферах, таких как спутниковая навигация и создание электронных приборов для анализа почв, сельскохозяйственных материалов и автоматического управления технологическими режимами работы. Сущность и основная цель координатного земледелия сводятся к фотометрической фиксации количества элементов питания растений в почве, определения географического местоположения полей и их контурности через спутниковые системы слежения и связи. Эта информация может быть в любое время предана на бортовые микропроцессорные устройства агрегатов для внесения минеральных и органических удобрений, средств защиты растений с целью достижения максимальной их равномерности. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы дополнены исследованиями другой технологии сберегающего земледелия – точного земледелия. Она включает использование приборов и оборудования системы глобального позиционирования; создание электронных карт (космические изображения и NDVI) и учета площадей; картирование содержания питательных веществ в почве; дифференцированное внесение удобрений в системе off-line в зависимости от обеспеченности почвы по заранее подготовленным картам; картирование урожайности В результате за счет оптимизации технических средств на все виды работ экономия в расчете на 1 га составила около 682400 р., а амортизационные отчисления на технику сократились на 5 %. 3. Использование высокотехнологической техники в АПК 23 Благодаря этому уменьшается число проходов техники по полю, снижается переуплотнение подпахотных слоев, семена заделываются во влажную свежеобработанную почву, чем обеспечиваются лучшие условия для первоначального роста и развития растений. Отсутствие разрыва между предпосевной обработкой почвы и посевом исключает повторное проведение обработки после выпадения осадков, что имеет место при раздельном выполнении этих операций. Комбинированный почвообрабатывающе-посевной агрегат АПП – 6 шириной захвата 6 м к тракторам «Беларус-1522» и Т – 150К, который предназначен для предпосевной обработки почвы и посева зерновых, зернобобовых, крестоцветных культур и трав. Он может производить высев смесей семян двух видов трав с индивидуальной регулировкой нормы высева каждого вида. Выпуск новых высокотехнологичных машин требует прежде всего разработки агротехнических требований на отдельные технологические операции, бортовых микропроцессорных модулей, технологий и материалов, обеспечивающих надежность и долговечность агрегатов. Особого внимания заслуживает создание приборов, позволяющих в производственных условиях определять влажность и температуру зерна, кормовых материалов, почвы, ее плотность и глубину обработки. Конкурентоспособность новой техники может быть повышена за счет существенного улучшения качества изготавливаемых машин, насыщения их приборами «электронного мышления». Необходимо усовершенствовать технологию вспашки и подготовки почвы к посеву, освоить производство оборотных плугов, создать комбинированные агре-гаты, оборудованные приборами контроля глубины и качества обработки земли, которые обеспечивали бы за один проход обработку и посев зерновых культур. Особого внимания заслуживает подготовка почвы под сахарную свеклу и кормовые корнеплоды. Плужная обработка и чизелевание на глубину 28 – 30 см гарантирует прибавку урожая до 100 – 120 ц корнеплодов на 1 га. При различных системах обработки почвы можно ожидать изменения урожая в пределах 5 %, но при этом за счет сокращения числа интенсивности обработок можно получить до 50 % экономии топлива и до 60 % сокращения рабочего времени. Это было положено в основу концепции снижения затрат в земледелии. Реализация системы машин базируется на выполнении государственных научно-технических и других программ таких как ГНТП «Машиностранения», «Белсельхоз-механизация», отраслевые – «Картофель», «Лен», «Овощи» и др. В рамках реализации этих программ для производства продукции растениеводства за последние годы предприятиями республики выпущено 21 813 машин и оборудования на сумму 2 266 млрд р., при этом эффективность вложенных средств на один рубль затрат составила 21,9 р. стоимости выпущенной продукции. 24 Для уборки незерновой части урожая, послеуборочной обработки и хранения зерна и семян разработаны транспортировщики рулонов ТП-10 и ТРФ-5, зерносушилки СЗШ-20, СЗШ-30 и зерноочистительно-сушильные комплексы на базе ЗСК-20, ЗСК-30, ЗСК-40. Разработаны и освоены производством теплогенераторы на местных видах топлива широкой гаммы тепловой мощности от 150 кВт до 1500 кВт, что позволит перевести на местные виды топлива работу зерносушилок производительностью до 30 т/час. Активно разрабатывается и осваивается комплекс машин для технического обеспечения производства картофеля, среди них: протравитель семян картофеля ПКМ-15, культиваторы ОКГ-4, ПАН-3, картофелесажалка нового поколения СКО-4, обеспечивающая высокую технологическую и техническую надежность процесса посадки семенного материала, одновременно протравливает клубни и вносит стартовые дозы минеральных удобрений. Сажалка легко перестраивается для работы на междурядьях 70, 75 и 90 см. Создается полный комплекс машин для послеуборочной доработки лука и корнеплодов (в том числе и картофеля). Активно разрабатываются новые технологии и комплексы машин для технического обеспечения производства льна. Для повышения качества вылежки льнотресты разработаны: высушиватель лент льна ВЛК-3М, полуприцепной оборачиватель ОЛ-140 «Долгунец», для транспортировки рулонов на льнозавод – транспортировщики ТП-10 и ПСТ-10. Освоено производство самоходного пресс-подборщика льна СПЛ-1, самоходного оборачивателя лент льна ОЛЛ-1. Анализ состояния производства сельхозтехники выявил, что более всего требуется модернизация машин и оборудования для кормоприготовления, ветеринарно-санитарных работ, охлаж-дения молока, утилизации навоза и системы микроклимата на свиноводческих комплексах и тд. Для механизации заготовки кормов созданы косилки КДН-2,7 и КДН-3,1, грабли-ворошилка ГВП-630, грабли-валкообразователь ГВБ-6,2, упаковщик сенажной массы УСМ-1, пресс-подборщик ПРМ-150, транспортировщик рулонов ТП-10, мобильный упаковщик рулонов УПР-1 и т. д. Для реализации технологии производства молока при беспривязном содержании коров разработаны оборудования боксовое ОС-200, ряд установок для автоматизированного доения типа «Елочка» УДМ (2х4-2х16), «Тандем» УДА – 8 Т, «Параллель» УДП – 24М, для доения в молокопровод АДС-А и УМД-200, типоразмерный ряд танков – охладителей молока УМ-3, ОМЗ-5, УЗМ-8, скреперное оборудование для удаления навоза ОНС-1, смесителираздатчики для приготовления и раздачи кормов ИСРК-12Ф и др. Для свиноводческих комплексов разработаны станочное оборудование для содержания всех групп свиней, комплекты оборудования для приготовления и раздачи сухих кормов и влажных кормосмесей, для обеспечения микроклимата КОМ-1, К-ПС. 25 Для технологического обеспечения птицеводства разработаны инкубатор для вывода цыплят ИКП-30, комплекты оборудования для содержания курнесушек, бройлеров и ремонтного молодняка. Разработанный автофургон для перевозки инкубационных яиц и суточных цыплят АПЦ – соответствует лучшим зарубежным аналогам, позволяет осуществить загрузку птичника в 3 раза быстрее по сравнению с использованием российского фургона. Внедрение системы машин для комплексной механизации животноводства и птицеводства позволит по всем видам животноводческой продукции снизить удельные затраты труда в 1,5 – 1,7 раза, расход кормов – на 20 – 30 %, расход электроэнергии – 30 – 40 %, топлива – на 20 – 35 %. Тема: «Инновационные системы использования удобрений» 1. Система удобрений Актуальность проблемы повышения эффективности минеральных удобрений в настоящее время значительно возрастает в связи с ежегодным увеличением затрат на применяемые удобрения, что приводит к росту себестоимости продукции растениеводства и не позволяет обеспечить высокорентабельную работу отрасли. Наиболее высокие затраты на удобрения сложились по сахарной свекле, картофелю, кормовым корнеплодам, самые низкие – по однолетним и многолетним травам, сенокосам и пастбищам. В целом по растениеводству (в структуре затрат) цены на минеральные удобрения и средства защиты растений значительно увеличились. Увеличение количества применяемых удобрений и качество их внесения являются не только важнейшим фактором роста урожайности сельскохозяйственных культур, но и плодородия почв. Разработан комплекс агрегатов к тракторам Минского тракторного завода на основе модернизации ряда существующих моделей, и увязки их конструктивных параметров с тяговыми мощностными характеристиками тракторов, с оснащением их приборами контроля технологического процесса, которые позволяют с высокой степенью равномерности ( до 10%) вносить два вида минеральных удобрений. С их помощью станет возможным повысить окупаемость удобрений в 1,2 – 1,4 раза, а при оптимальных дозах – в 2 - 2,5 раза. Применение таких комплексов способствует существенной интенсификации производства растениеводческой продукции и значительному увеличению ее рентабельности. Неравномерность распределения в почве минеральных удобрений и механические потери при транспортировке и хранении более чем на 50% снижают урожай, при несоблюдении оптимального дозирования не повышается естественное плодородие почвы. Одна из основных задач научных исследований состоит в разработке ресурсосберегающих систем удобрения сельскохозяйственных культур на основе оптимизации минерального питания, комплексного применения макрои микроэлементов, регуляторов роста, средств химической защиты. 26 Системой удобрений называют организационно-хозяйственные и агротехнические мероприятия по рациональному использованию удобрений для получения запланированных урожаев, повышения плодородия почв и обеспечения охраны окружающей среды. Особенно важное значение приобретает система удобрений в севообороте, где наиболее продуктивно можно использовать питательные вещества почвы и удобрений с учетом особенностей культур. Цель системы удобрений – удовлетворение потребностей растений в элементах минерального питания на планируемый урожай при ежегодном обеспечении максимально возможной агрономической и экономической эффективности и экологической безопасности использования имеющихся природноэкономических ресурсов (почв, удобрений, культур, сортов, техники и т.д.) каждого хозяйства. 2.Новые формы и виды удобрений Создан ряд новых форм медленно-действующих и комплексных удобрений для основных сельскохозяйственных культур. Применение медленнодействующих удобрений с пролонгированным высвобождением питательных веществ повышает эффективность использования минеральных удобрений, устраняет их отрицательное влияние на окружающую среду. Комплексные удобрения обеспечивают сбалансированное питание растений и максимальную равномерность их распределения, гарантируют высокие урожаи и качество продукции. Они имеют экологические, агрономические и экономические преимущества по сравнению со стандартными формами удобрений. Включение в состав удобрений микроэлементов и биологически активных веществ создает оптимальные условия для роста и нормального развития растений, повышает их иммунный статус. Микроудобрения содержат в своем составе такие микроэлементы, как бор, марганец, медь, молибден, цинк, необходимые растениям в минимальных дозах. В дерново-подзолистых почвах очень мало бора и меди, а в болотных — меди и молибдена; черноземы отличаются недостатком легкорастворимого марганца, в карбонатных почвах очень мало цинка Бактериальные удобрения открывают возможности значительной экономии удобрений, стимулируют рост и повышают устойчивость растений к корневым инфекциям. К бактериальным удобрениям относят препараты, содержащие полезные для растений бактерии. Они способны улучшать питание сельскохозяйственных культур и не содержат питательных веществ. Из бактериальных удобрений используют ризоторфин. Он содержит клубеньковые бактерии рода Rhizobium, которые живут на корнях бобовых растений и обеспечивают симбиотическую фиксацию азота воздуха. 27 Этим препаратом обрабатывают (инокулируют) семена перед посевом. Применение ризоторфина повышает урожайность бобовых культур на 10—15 %, а в хозяйствах, выращивающих их впервые, — на 50—100 %. Наиболее широкое распространение получила химическая обработка семян ростовыми веществами и дражирование органо-минеральными смесями. Эти методы являются дорогостоящими и экологически небезопасными. Наиболее перспективными являются высоко-эффективные экологически безопасные физические методы биостимуляции семян. Тема: «Инновационные технологии в системе защиты растений от сорняков, вредителей и болезней» 1. Основные направления в развитии инновационных технологий в системе растений от сорняков, вредителей и болезней Одно из актуальных направлений науки – защита растений от болезней – насчитывает уже не одно десятилетие. За это время оно прошло ряд этапов, на каждом из которых совершенствовались химические средства борьбы с поражениями растений – в направлении увеличения активности препаратов, снижения дозировок, сокращение числа обработок и повышение экологической безопасности. Фунгициды последнего поколения, чаще всего, представляют собой комплексные препараты, сочетающие в себе не только защитные, но и росторегулирующие действия. Первоочередной задачей, обозначенной в Концепции Государственной программы инновационного развития на 2011–2015 годы, является повышение эффективности защиты сельскохозяйственных культур с использованием устойчивых к поражению вредителями и болезнями сортов, результативных технологических процессов, современных экологически безопасных средств защиты растений. Эффективность защиты растений зависит от многих факторов, но важнейшее значение имеет болезнеустойчивость сорта, которая тесно связана с продуктивностью и качеством сельхозпродукции. Стремление к максимальной продуктивности обязательно будет отрицательно сказываться на устойчивости и качестве продукции. Следовательно, проблема гармоничного сочетания продуктивности, качества и устойчивости – важнейшая задача, как селекции, так и защита растений. В существующей интегрированной системе защиты растений главное внимание обращается на биологическую эффективность, экономическую целесообразность и экологическую безопасность этого приема. Однако последнее сводится к определению остаточного количества фунгицидов в сельхозпродукции и отсутствию вредного воздействия их на живые организмы. При этом упускается из виду происхождение и химическая природа фунгицидов. Экономическая эффективность защитных мероприятий оценивается по величине прибавки урожая и расходом на обработку растений. Имеется тесная 28 зависимость между динамикой объемов применения пестицидов и уровнем урожайности сельскохозяйственных культур. К примеру, при снижении на 30 % объемов защитных мероприятий на зерновых культурах более чем на 40 % снизилась урожайность. Проведение мероприятий по защите растений позволило сохранить более 15 % урожая зерновых и овощных культур, картофеля, около 25 % сахарной свеклы и плодовых, 10 % подсолнечника, получить высокий экономический эффект. Важным направлением в системе защиты растений является реализация программ энерго- и ресурсосбережения, одним из комплекса мероприятия которых является замещение импорта пестицидов препаратами отечественного производства, а также производство пестицидов растительного происхождения. Поставлена задача достичь к концу 2015 г. 90 % обеспеченности растениеводства отечественными средствами защиты. 2. Инновации в технологических процессах производства и применения средств защиты Препараты нового поколения способны остановить развитие болезней на ранних стадиях, а значит, сохранить заложенный природой и поддерживаемый человеком урожай. Среди новинок - инновационный довсходовый и ранневсходовый гербицид системного действия против однолетних широколиственных и злаковых сорняков на кукурузе - Аденго. Инсектицидный протравитель контактно-системного действия Пончо объединяет надежный контроль с защитой всходов кукурузы, подсолнечника от почвенных и наземных вредителей: западного корневого жука, проволочника, шведской мухи, цикадки шестикрапковой, совок. Хорошо зарекомендовали себя препараты для протравливания картофеля перед посадкой против проволочника и других заболеваний российского производства «Командор» и «Престиж», но лучшие результаты получены при применении препарата КС производства «Bayer»,хотя и более дорогого. Высокоэффективными являются системные фунгициды против фитофторы «Акробат», «Реус», «Родомил МЦ» и другие. Возможность применения биологических объектов для защиты растений от фитопатогенов исследуется давно. Спе-циалисты, занимающиеся этой проблемой, часто называют биологическую защиту растений с помощью других организмов биологическим контролем фитопатогенов. В списке таких организмов числятся и дождевые черви – продуценты уникального органического удобрения – биогумуса (вермикомпоста). Этот продукт жизнедеятельности дождевых червей и его водный экстракт хорошо зарекомендовали себя в качестве биопестицидов – препаратов, подавляющих рост и размножение фитопатогенных грибов, бактерий, нематод, насекомых. Высокой токсичностью для фито-патогенных организмов в открытом и защищенном грунте обладают препараты алколоидной группы полученные из семян люпина горького (в состав которого входят компоненты сфагнин и 29 дублин), которые эффективны против возбудителей серой гнили огурца и томата. Разрабатываются научные критерии производства и рационального применения эффективных, экологически безопасных средств защиты сельскохозяйственных культур от вредных организмов на основе использования местных сырьевых ресурсов и штаммов микроорганизмов, а также прогнозирование ожидаемых потерь и определение экономической и экологической целесообразности их применения. Внедрение интегрированной системы защиты растений сегодня по республике обеспечивает прибавку урожая зерна на 9,5 – 29,5 ц/га, картофеля – 40 – 90 ц/га, овощей 50 – 60 ц/га, плодовых насаждений – 10 – 12 ц/га. Рентабельность защитных мероприятий составляет от 120% до 450%. Тема: «Инновационные технологии в селекции и семеноводстве» 1. Использование инновационных технологий при создании новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур Семеноводство — отрасль сельскохозяйственной науки и сельскохозяйственного производства, призванная обеспечить хозяйства высококачественными семенами возделываемых культур. Основой системы семеноводства являются производство семян суперэлиты, элиты и первой репродукции в научно-исследовательских учреждениях и передача их хозяйствам, где эти семена высевают сразу на семенных посевах или на участках размножения. Практическую значимость приобрели исследования мировых генетических ресурсов для оценки генетического разнообразия растений и выделения новых источников селекционных признаков. Инновационный прорыв в селекционной работе ожидается благодаря использованию оригинальных методов селекции, отдаленных скрещиваний, генной и клеточной инженерии, методов биотехнологии, а также компьютерных программ обработки сканированного изображения образцов на ранних стадиях селекционного процесса. В связи с этим инновационная политика в области растениеводства предопределяет совершенствование методов селекции, создание новых сортов сельскохозяйственных культур, обладающих высоким продуктивным потенциалом, освоение научно обоснованных систем земледелия и семеноводства. Республиканский центр геномных биотехнологий ведет поиск генетически модифицированных ингредиентов в продовольственном сырье и пищевых продуктах, сельскохозяйственной продукции, кормах и в семенном материале. Опыт в этой области генетиками накоплен богатый. С 2005 года в институте успешно работает аккредитованная в Госстандарте лаборатория детекции ГМО, которая считается одной из ведущих по профилю в стране. 30 Специалисты республиканского центра будут определять ДНК-маркеры для идентификации и паспортизации сортов сельскохозяйственных культур, находить гены, ответственные за хозяйственно ценные признаки и наследственные заболевания животных. В Институте генетики и цитологии разработаны для этого и успешно применяются на практике технологии, позволяющие оценить качество исходного селекционного материала по наличию желательных для селекционера генов и контролировать их в процессе выведения новых сортов растений и улучшения пород животных. Сегодня специалистами центра анализ ведется по 36 генам устойчивости и качества у растений и 21 гену, определяющему хозяйственно-полезные признаки сельскохозяйственных животных. На основе молекулярных маркеров учеными предложена система ДНКпаспортизации сортов пшеницы, томатов, картофеля, сои, яблони, груши, льна, ячменя и подсолнечника. Эта система существенно превосходит применяемые сегодня методы идентификации сортов по точности. Как считают специалисты, внедрение ДНК-паспортов в практику позволит повысить качество селекции и семеноводства, эффективность контроля за создаваемыми в республике сортами. Проще станет патентовать новые сорта, вести контроль качества семян, закупаемых за рубежом, чтобы исключить возможность фальсификации и связанные с этим экономические потери. На современном этапе развития сельского хозяйства при широком внедрении новых технологий возделывания сельскохозяйственных культур значительно возросла роль сорта. Среди различных агроприемов на долю сорта приходится до 25% прироста урожая, а в сложных погодных условиях (суровые зимы, засухи, эпифитотии болезней и др.) сорту принадлежит решающее значение. Сорт остается не только средством повышения урожайности, но и становится фактором, без которого невозможно реализовать достижения науки и техники, он выступает как биологическая система, которую нельзя ничем заменить. Возделывание высокопродуктивных сортов, способных наиболее полно использовать условия высокого агрофона, резко повышает экономическую эффективность внесения удобрений и ускоряет окупаемость капиталовложений, является доступным и дешевым способом увеличения производства всех сельскохозяйственных культур. Из практики известно, что не все сорта одинаково проявляют свои хозяйственно-полезные признаки в одних и тех же условиях возделывания, поэтому и реализация потенциальной продуктивности у сортов идет поразному. Высокопродуктивные сорта требуют высокой агротехники. Если таких условий нет, то потенциально более продуктивный сорт не только не дает прибавки, но может уступить по урожайности другому менее продуктивному, менее требовательному к условиям возделывания сорту. Следовательно, нужен дифференцированный подход к подбору сортов. Созданы взаимодополняющие системы высокопродуктивных сортов зерновых, зернобобовых, крупяных, кормовых и технических культур, которые 31 по своему потенциалу продуктивности, устойчивости и качеству нередко превосходят иностранные аналоги. В 2008 – 2012 гг. в Государственный реестр Республики Беларусь было занесено и допущено к использованию в производстве 286 сортов зерновых, зернобобовых, кормовых, масличных и крупяных культур, из них 108 отечественных и 54 зарубежных. Следует отметить, что 70 – 90% площадей посевов занято белорусскими сортами. Всего в Государственном реестре в последние годы находится более 2561 сортов и видов растений. Схема расположения государственных сортоиспытательных станций и государственных сортоиспытательных участков в Республике Беларусь Особенно велика роль сорта при интенсивных технологиях. Это закономерное явление, так как именно при интенсивной технологии все процессы направлены на то, чтобы наиболее полно раскрыть генетические возможности сорта: кустистость, устойчивость к полеганию и болезням, число колосков в колосе, срок созревания и др. В последние годы появились автоматические устройства, позволяющие вычислять оптимальное количество семян на единицу площади и норму их высева. Такой высокоточный учет посадочного материала обеспечивает максимальное использование природных факторов в формировании урожая. Эти особенности важно соблюдать при выращивании не только овощных, но и зерновых культур. Многие зарубежные страны перешли на нормы высева 160 – 165 зерен на 2 1 м , что обеспечивает возможность получить при кущении не менее 4 продуктивных стеблей и наиболее эффективно задействовать при этом фотосинтез в наращивании органического вещества. Отечественная агротехническая наука рекомендует высевать не менее 340 зерен на 1 м 2 , каждое из которых при кущении дает 3 – 4 стебля, из них только один достигает продуктивности. Концепции точного посева семян соответствует целая серия сеялок PRONTO производства HORSCH. Система дозирования семенного материала сеялок одинаковая: электродвигатели приводят в движение роторы, подающие семенной материал в поток воздуха. Дозирующие роторы легко меняются в зависимости от величины семян. В качестве опции предлагается система датчиков, постоянно контролирующая количество высеваемого материала. Некоторые сеялки оснащаются и специальной системой одновременного внесения удобрений. Создан новый перспективный вид многолетней злаковой травы фестулолиум, полученный путем межродового скрещивания овсяницы луговой или овсяницы тростниковой и райграса пастбищного. Разработанные новые сортообразцы культуры, характеризуются высоким содержанием белка — 18— 22%, низким содержанием клетчатки — 16—18% и концентрацией обменной энергии 11—11,8 МДж/кг сухого вещества при пастбищном использовании. При этом сбор белка с 1 га составил 1,4—1,8 т. В период пастбищной спелости, когда высота травостоя составляет 20—25 см, по уровню обменной энергии фестулолиум приравнивается к зерну кукурузы, включение его в клеверо32 райграсовые пастбищные травосмеси позволяет формировать травостои с 7 циклами стравливания вместо 5—6. В НПЦ НАН Беларуси по земледелию созданы: зимостойкие сорта озимого рапса, которые при малом количестве снега и сильных морозах — перезимовали в Беларуси на 70%. Прежде в столь неблагоприятных условиях посеянное почти полностью погибало. Созданы стрессоустойчивые сорта озимого рапса. В последние годы сорта селекции НПЦ НАН Беларуси по земледелию занимают более 95% от посевной площади. Селекционно-генетические исследования по тритикале позволили вывести сорт «Валентин» с высокой морозостойкостью растений, устойчивостью к болезням, урожайностью 100 ц/га. Созданы гибриды кукурузы зернового направления, которые позволяют осуществить импортозамещение завозимых сортов западной селекции. Урожайность наших гибридов в условиях государственного сортоиспытания колеблется от 120 до 160 ц зерна на 1 га и до 300 ц сухого вещества. Это на 30—50% выше, чем у стандартных сортов. Кроме того, удалось получить уникальную холодостойкость и устойчивость к временной засухе, повышенное содержание сухого вещества, хорошую скороспелость. 2. Патентование сортов и их правовая охрана Многие страны, вкладывая государственные средства в селекцию, имеют системы, посредством которых гарантируются исключительные права селекционерам, чтобы: а) обеспечить селекционеров (в том числе и в государственных учреждениях) возможностью получения компенсации за вложенные инвестиции по созданию сортов; б) поощрить селекционеров за продолжение или увеличение инвестиций на селекцию в будущем; в) признать моральные права автора селекционного достижения и его материальные права на вознаграждение его усилий. Этапы, обеспечивающие правовую охрану сортов растений и проведение патентной экспертизы с учетом международных требований, базируются на следующих нормативно-законодательных актах: •Закон Республики Беларусь «О патентах на сорта растений» от 13.04.1995 г. •Закон Республики Беларусь «О присоединении Республики Беларусь к Международной конвенции по охране новых сортов растений» № 115-3 от 24.06.2002 г. После принятия данного Закона с января 2003 г. Республика Беларусь стала полноправным членом Международного Союза по охране новых сортов растений. •Постановление Совета Министров № 1288 от 18.09.2002 г. «О мерах по реализации положений Международной конвенции по охране новых сортов растений». 33 •Указ Президента Республики Беларусь № 513 от 24.08.2006 г. «О патентных пошлинах». •Постановление Совета Министров № 1152 от 08.09.2009 г. «Об утверждении перечня видов растений, сорта которых охраняются в соответствии с Законом Республики Беларусь «О патентах на сорта растений», расширяющее правовую охрану на 43 новые вида и рода, всего подлежит охране 81 вид и род. •Постановление Совета Министров № 492 от 01.04.2010 г. «О некоторых вопросах сортоиспытания на патентоспособность», содержащее Положение о сортоиспытании на патентоспособность с учетом требований UPOV и др. Патентный орган основывает результаты патентной экспертизы на отличимость, однородность и стабильность, исходя из материалов отчета и заключения Государственной инспекции, и принимает решение о выдаче патента или об отказе в выдаче патента. Неоднородность по признаку положение колоса у тритикале Triticosecale Witt. ГСХУ «Горецкая сортоиспытательная станция» Возможность правовой охраны своей интеллектуальной собственности на международном уровне национальные селекционеры получили при вступлении Республики Беларусь в Международный союз по охране новых сортов растений UPOV в 2003 году. В настоящее время правовая охрана в Республике Беларусь распространяется на 81 вид и род растений, сорта которых охраняются в соответствии с Законом Республики Беларусь «О патентах на сорта растений». Республика Беларусь имеет право охранять интеллектуальный труд автора сорта на основе принципов, получивших международное признание и поддержку, а также заключать межправительственные соглашения в области сортоиспытания с государствами-членами UPOV. Эти принципы обязывают селекционные учреждения и сортоиспытательную сеть страны выпускать в производство только те селекционные формы, которые могут обеспечивать достоверную прибавку продукции в производстве, сокращение затрат на единицу продукции, улучшение качества продукции, а также сорта, соответствующие критериям отличимости, однородности и стабильности с целью защиты прав селекционеров. 34 Лекция 7. НАНОТЕХНОЛОГИИ 1.Общая характеристика нанотехнологий 2.Принципы выбора приоритетов развития нанотехнологий в АПК 3. Экологические аспекты развития нанотехнологий в АПК 4.Применение нанотехнологий в АПК. Исследования и разработки в области наномира развиваются бурными темпами. С каждым годом возрастает поток новых научных и технологических знаний в этой области, что требует корректировки и уточнения соответствующего понятийного аппарата, который находится в стадии формирования. Нередко термины наномира даются в разных трактовках и вызывают неоднозначное восприятие, что объясняется наличием двух подходов к их рассмотрению. Согласно первому подходу, объекты наномира рассматриваются с учетом только лишь их наноразмерных параметров, для которых устанавливаются условные границы возможных изменений. Согласно второму подходу, объекты наномира характеризуются особыми свойствами, которые проявляются в силу присущих им наноразмеров. Приставка «нано» в терминах наномира означает изменение масштаба в 109 (миллиард) раз: 1 нм (1 нанометр) = 10'9 м, что составляет одну миллионную миллиметра (например, многие вирусы имеют размер около 10 нм, а характерный размер белковых молекул составляет около 1 35 нм, в частности, радиус двойной спирали молекулы ДНК равен именно 1 нм). Одним из наиболее распространенных терминов наномира является термин «наноматериалы». К наноматериалам относятся такие материалы, которые характеризуются нанометровым масштабом размеров хотя бы в одном из трех измерений. При этом манометровый масштаб размеров может относиться как к образцу материала в целом, так и к его структурным элементам. Соответственно, в первом случае нанообъектами являются непосредственно образцы материалов, во втором - их структурные элементы. Наноматериалы, так же как и обычные материалы, могут находиться в различных агрегатныхсостояниях. С понятием «наноматериалы» тесно связано понятие «наносистемы». Под наносистемами понимаются устройства, изготовленные с использованием наноматериалов. Наносистемы, подобно наноматериалам, характеризуются нанометровым масштабом размеров хотя бы в одном из трех измеренийсостояниях. . В отличие от наноматриалов они обладают более высокой конструктивной сложностью. Конструкция наносистем определяется конфигурацией, размерами, пространственным расположением и взаимосвязью составляющих их компонентов. К наиболее широко распространенным наносистемам относятся наносенсоры. Развитие наноматериалов происходит в тесной взаимосвязи с развитием нанотехнологий, которые представляют собой совокупность методов и средств, позволяющих контролируемым образом создавать наноматериалы, а также оперировать ими, т. е. применять их по тому или иному назначению. Таким образом, нанотехнологии в общем случае обеспечивают решение следующие взаимосвязанных задач: получение наноматериалов с заданной! структурой и свойствами; применение наноматериалов по опредения ленному назначению с учетом их структуры и свойств; контроль (исследование) структуры и свойств наноматериалов в ходе их получения и применения [31]. Наноматериалы имеют ряд структурных особенностей, которые находят свое отражение в необычном проявлении их свойств. Поскольку наноматериалы лежат в основе создания наносистем, то свойства наносистем в значительной степени зависят от свойств наноматериалов. Существуют различные виды наноматериалов, каждый из которых характеризуется присущей ему спецификой структуры и свойств. Наноматериалы подразделяются по степени структурной сложности на наночастицы и наноструктурные материалы (рис. 2.1). Наночастицы представляют собой наноразмерные комплексы определенным образом взаимосвязанных атомов или молекул. К наночастицам относятся нанокластеры (упорядоченные и неупорядоченные), нанокристаллы (кристаллические наночастицы), фуллерены, 36 нанотрубки, супермолекулы, мицеллы, липосомы, денд-римеры, биомолекулы. Наноструктурные материалы представляют собой ансамбли наночастиц. В таких материалах наночастицы играют роль структурных элементов. Наноструктурные материалы подразделяются по характеру взаимосвязи наночастиц на консолидированные наноматериалы и нанодисперсии. Консолидированные наноматериалы - это компактные твердофазные материалы, состоящие из наночастиц, которые имеют фиксированное пространственное положение в объеме материала и жестко связаны непосредственно друг с другом. К консолидированным наноматериалам относятся нанокристаллические материалы, нанокомпозиты (матричные и слоистые) и нанопористые материалы. Нанодисперсии представляют собой дисперсные системы с наноразмерной дисперсной фазой. К нанодисперсиям относятся указанные выше матричные нанокомпозиты и нанопористые материалы, а также нанопорошки, наносуспензии, наноэмульсии и наноаэрозоли. Особой разновидностью наноструктурных материалов являются биомолекулярные комплексы. Разнообразие наноматериалов обусловливает и разнообразие технологий их получения, которые подразделяются на две большие группы: нанотехнологии «сверху вниз» и нанотехнологии «снизу вверх». Технологический подход «сверху вниз» (top-down) сформировался во второй половине XX века. Он основан на уменьшении размеров исходных заготовок путем их фрагментации в ходе механической или иной обработки. Развитие этого подхода привело к разработке технологий микроминиатюризации, или микротехнологий. Дальнейшее совершенствование технологического подхода «сверху вниз» позволило на рубеже ХХ-ХХ1 веков перейти от мнкрообработки к нанообработке, т.е. к созданию изделий с на-нометровыми параметрами. В это же время, т. е. на рубеже XX-XXI веков сформировался технологический подход «снизу вверх» (bottom-up), который заключается в том, что создание изделий происходит путем их сборки непосредственно из отдельных атомов или молекул, а также элементарных атомно-молекулярных блоков, структурных фрагментов биологических клеток и т. п. Данный подход иначе называется атомной инженерией. В целом нанотехнологии базируются на различных физических, химических и биологических процессах, которые могут иметь место при реализации нанотехнологических подходов как «сверху вниз», так «снизу вверх». Нанобиотехнологии. Нанотехнологии тесно связаны с биотехнологиями, биологических объектов и процессов в промышленном производстве продуктов для различных сфер человеческой деятельности. С развитием биотехнологий связывается решение глобальных проблем человечества - ликвидация нехватки продовольствия, энергии и 37 минеральных ресурсов, улучшение состояния здравоохранения и качества окружающей среды. В биотехнологических процессах реализуется каталитический потенциал разнообразных биологических агентов и систем, в том числе микроорганизмов, вирусов, растительных и животных клеток и тканей. Биотехнологии находятся в постоянном развитии. Традиционные биотехнологические процессы, основанные на брожении, дополняются новыми процессами получения белков, аминокислот, антибиотиков, ферментов, витаминов, органических кислот, вакцин, гормонов, интерферонов и т.д. Важнейшими задачами, стоящими перед биотехнологиями сегодня, являются: повышение продуктивности сельскохозяйственных растений и животных, создание новых сортов растений и пород животных, защита окружающей среды и утилизация отходов, создание высокоэффективных экологически чистых процессов получения энергии и минеральных ресурсов. Как разновидности современных биотехнологий в соответствии со спецификой сфер их применения принято выделять: медицинскую, сельскохозяйственную и экологическую биотехнологии; клеточную и генную инженерии; промышленную микробиологию; инженерную энзимологию; технологическую биоэнергетику и др. На стыке нанотехнологий и биотехнологий сформировалась новая область нанотехнологий - нанобиотехнологии (или биона-нотехнологии), основанные на использовании биологических объектов, которые формируются и функционируют при активном участии наноматериалов и наносистем. Нанобиотехнологии активно вторгаются в различные сферы человеческой деятельности, в первую очередь, в медицину, а также в сельскохозяйственное и пищевое производство. С помощью нанобиотехнологии создаются наноструктурные биоактивные вещества (в виде наносуспензий, наноэмульсий, наноаэрозолей и др.); наноструктурные средства доставки биоактивных веществ (на основе иммобилизации на наноплатформах, наноинкапсулирования и др.); бионаноматериалы (биосовместимые, биодеградирующие, биомиметические и др.); бионаносистемы (бионаносенсоры, бионанороботы и др.). 2.Принципы выбора приоритетов развития нанотехнологий в АПК При формировании стратегии нанотехнологического развития АПК валено определить его приоритетные направления, т. е. такие, которые имеют первостепенное значение и, соответственно, получают первоочередное внимание. Нанотехнологическое развитие в этих направлениях происходит более интенсивно, поскольку на них 38 концентрируются основные ресурсы, поэтому от правильности и выбора в значительной степени зависят перспективы экономиче ского роста АПК. Круг всевозможных направлений нанотехнологического развития АПК постоянно расширяется с возрастанием объема новых знаний в нанонауке и углублением связей в цепочке «наука - технология производство». В связи с этим государственные органы (министерства, ведомства), осуществляющие управление деятельностью АПК, вынуждены проводить селективную стратегию нанотехнологического развития, основанную на отборе наиболее перспективных направлений с учетом их значимости для государства и имеющегося у него научного и экономического потенциала [10]. Селективная стратегия нанотехнологического развития порождается дифференциацией нанонауки в силу присущего ей междисциплинарного характера и необходимостью сдерживать распыление ресурсного обеспечения. Она применяется, прежде всего, в тех странах, которые не обладают достаточными ресурсами для разви тия нанотехнологий по широкому кругу задач агропромышленног производства. Применение селективной стратегии позволяет дос тичь значительных результатов в избранных областях нанотехноло гий, но вместе с тем требует создания эффективной системы международного сотрудничества для компенсации негативных последствий одностороннего нанотехнологического развития. Приоритетные направления нанотехнологического развития определяются на основе анализа результатов его прогнозирования, которое является одним из разделов теории управления экономикой [257]. Принято различать поисковое и нормативное прогнозирование. Поисковое прогнозирование предполагает продолжение в будущем наблюдаемых тенденций при условном допущении, что они не будут изменены средствами управления; оно нацелено на выявление перспективных проблем, подлежащих решению. Нормативное прогнозирование сводится к определению возможных путей решения проблем с целью достижения желаемого результата на основе заранее заданных критериев; по времени упреждения различают текущее, краткосрочное и долгосрочное прогнозирование. Главной задачей прогнозирования нанотехнологического развития АПК является определение возможных направлений, масштабов и темпов применения нанотехнологий в агропромышленной сфере в их взаимосвязи с его экономическим ростом. Вместе с тем прогнозирование этого развития должно осуществляться с учетом его социальных и экологических аспектов. Опыт ведущих стран с развитой аграрной сферой свидетельствует, что все они прошли своего рода «технологическую революцию» в агропромышленном развитии. Классическое экстенсивное земледелие вытесняется точным земледелием. Широко используются многооперационные энергосберегающие сельскохозяйственные машины и агрегаты, геоинформационные технологии, селекция высокоурожайных 39 сортов растений и выведение высокопродуктивных пород животных, создание биологически активных кормовых добавок, новых лекарственных средств для животных, современные методы борьбы с эпизоотиями, карантинными болезнями животных и растений, Всероссийским институтом аграрных проблем и информатики им. А.А. Никонова в содружестве с Российско-немецкой высшей школой управления Академии народного хозяйства разработан прогноз развития мирового АПК на период до 2050 г. [259]. В качестве предпосылок для данного прогноза были выдвинуты следующие четыре гипотезы: 40 1. Во всех странах посевные площади под главными сельскохозяйственными культурами (пшеница, кукуруза, рис) не будут сокращаться, боле того, они будут увеличиваться (во избежание продовольственных кризисов); 2. Во всех странах все больше ресурсов будет тратиться на внедрение достижений научно-технологического прогресса в агропромышленное производство, что позволит увеличить эффективность использования природных ресурсов, прежде всего земли и воды; 3. Развивающиеся страны будут увеличивать потребление белков за счет мясомолочной продукции, из чего следует, что все большая доля выращенных растительных ресурсов будет использоваться на корма; 4. В большинстве стран будет сохраняться тенденция использования агропромышленного потенциала в первую очередь для продовольственных целей (за исключением тех стран, где существуют особые природные и политические условия, которые позволяют им эффективно использовать земельные ресурсы для производства биотоплива; к таким странам относятся, прежде всего, США (этанол из кукурузы), Бразилия (этанол из сахарного тростника) и в перспективе ряд стран Юго-Восточной Азии, которые смогут освоить эффективное производство биотоплива из пальмового масла). В рамках данного прогноза определены следующие основные направления научно-технологического развития АПК: в растениеводстве: - технологии с преимущественным использованием многооперационных сельскохозяйственных машин и агрегатов, что позволяет минимизировать затраты на обработку почв, уход за посевами и уборку урожая; - технологии управления продукционным и средообразующим потенциалом агроэкосистем и агроландшафтов на основе дифференцированного использования ресурсов и применения средств агрокосмического и позиционного зондирования (адаптивное растениеводство); - зональные технологии, разрабатываемые для каждой подотрасли растениеводства и видов культур в соответствии с тремя основными критериями - ресурсосбережение, экологическая безопасность, экономическая целесообразность (повышение конкурентоспособности); - технологии охраны и использования биологических средств защиты растений (энтомофагов, энтомопатогенов), в том числе в сочетании с традиционными средствами химической зашиты; - методы мониторинга и прогноза фитосанитарной обстановки в регионах, разрабатываемые для обеспечения защиты растений на основе учета закономерностей изменения видового разнообразия и динамики численности вредителей сельскохозяйственных культур, 41 цикличности их появления в определенном регионе и особенностей экспансии; в животноводстве и ветеринарии: - методы генетического контроля и управления селекционными процессами с целью улучшения существующих и выведения новых пород и типов животных, линий и кроссов птицы; - технологии кормления животных и птицы, обеспечивающие повышенную конверсию кормов; - ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии производства и переработки животноводческой и птицеводческой продукции; - методы ветеринарной санитарии, основанные на использовании биологических препаратов для диагностики, терапии и профилактики наиболее распространенных болезней животных и птицы, разработанных с учетом достижений физико-химической биологии, биотехнологии и молекулярной иммунологии; в переработке и хранении сельскохозяйственной продукции: - ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии переработки и хранения сельскохозяйственной продукции, обеспечивающие получение продуктов питания с заданными параметрами качества и повышенной сохраняемостью, в том числе с применением биоутилизируемых упаковочных материалов с регулируемым сроком службы; в агропромышленном машиностроении и энергетике: - энергонасыщенные машины и агрегаты для интенсификации производства основных видов сельскохозяйственной продукции, определяющих продовольственную безопасность; - интегрированное использование различных видов энергоресурсов, включая возобновляемые источники энергии. Нанотехнологии имеют ряд особенностей в характере своего Развития, осложняющих его прогнозирование и, как следствие, выбор его приоритетных направлений. Во-первых, нанотехнологий пока еще находятся в стадии формирования, поэтому с учетом стремительных темпов их преобразований сегодня трудно предвидеть, какими они будут даже в ближайшем будущем - через 5-10 лет. Во-вторых, нанотехнологий представляют собой междисциплинарную область научно-технических знаний и, соответственно, развиваются параллельно по многим направлениям, часто тесно взаимосвязанным между собой, поэтому выбирая одно из них, следует учитывать его взаимосвязи с другими. В-третьих, нанотехнологиям свойственна конвергенция (слияние) с другими технологиями, прежде всего, с биотехнологиями и информационными технологиями, что приводит к эффекту синергизма 42 возможностей разных технологий, т. е. к появлению новых технологий, реализующихся, соответственно, на новых научных принципах [260]. Предполагается, что в результате конвергенции нанотехнологий мы в скором времени станем свидетелями появления множества принципиально новых процессов и изделий. Например, создание сенсоров нового поколения, способных быстро регистрировать ничтожно малые количества химических и биологических веществ в окружающей среде, сможет привести к кардинальному изменению многих областей науки и техники, производственных отраслей [260]. В этой связи следует ожидать, что распространение нанотехнологий в АПК сможет привести к появлению принципиально новых процессов агропромышленного производства и продуктов питания, о которых мы сегодня даже не можем предполагать. Выбирая приоритетные направления нанотехнологического развития АПК важно не только оценить результаты, которые могут дать агропромышленные нанотехнологий, но и определить меры, которые следует принять для того, чтобы эти результаты были успешно достигнуты. Прежде всего, должна быть решена проблема финансового обеспечения планируемых научно-исследовательских, конструкторскотехнологических и опытно-производственных работ. Кроме того, необходимо решить проблемы материально-технического, кадрового, инновационно-инфраструктурного и правового обеспечения этих работ, а также проблемы ответственности и контроля [14, 260]. Важность и разнообразие нанотехнологических исследований и разработок, возможность их революционного воздействия на экономику и общество требуют от государственных органов, учреждений и предприятий, занимающихся проблемами развития агропромышленных нанотехнологий, серьезного изучения всех потенциальных последствий их применения, как положительных, так и отрицательных, включая опасности и риски. 3. Экологические аспекты развития нанотехнологий в АПК АПК является одной из важнейших отраслей экономики, которая определяет жизненный уровень населения, обеспечивает продовольственную безопасность государства. Вместе с тем агропромышленное производство характеризуется рядом факторов, оказывающих негативное влияние на людей и окружающую среду. В связи с этим по мере развития агропромышленного производства все более актуальными становятся проблемы его экологизации. Решению этих в значительной мере может способствовать применение нанотехнологий. При этом, однако, следует учитывать, что среди наноматериалов, перспективных для использования в агропромышлен43 ной сфере, имеется немало таких, которые относятся к категории токсичных. Проникая в человеческий организм, они могут вызывать различные изменения на клеточном уровне в жизненно важных органах, что может быть опасным для здоровья людей. Следует отметить, что особенности проявления токсичных свойств многих наноматериалов до сих пор изучены недостаточно. Данные обстоятельства на сегодняшний день являются одной из основных причин, сдерживающих широкой применен нанотехнологий в АПК [261]. Роль нанотехнологий в обеспечении экологической безопасности агропромышленного производства Характерной особенностью агропромышленного производства является его развитие не только по экономическим законам, но и по биологическим, не зависящим от человека. Данная особенность относится в первую очередь к сельскому хозяйству, в котором, кроме основного средства производства - земли, используются такие средства производства, как живые организмы и растения. В связи с этим сельское хозяйство в значительной степени подвержено рискам биологического характера. Причем, биологическим рискам подвержены не только получение урожая, здоровье и продуктивность сельскохозяйственных животных, но также здоровье, производительность и качество труда работников сельского хозяйства. Одной из основных причин малой урожайности сельскохозяйственных культур является низкое плодородие почвы, обусловленное чрезмерным внесением минеральных удобрений и пестицидов. Для уменьшения химической нагрузки на почву применяются различные нанотехнологические подходы, обеспечивающие: повышение биоактивности минеральных удобрений и пестицидов за счет их перевода в нанодисперсное состояние; сокращение объема применяемых пестицидов путем их замены безъядными наночастицами металлов, проявляющими пестицидные эффекты; более рациональное использование минеральных удобрений и пестицидов благодаря их целенаправленной доставке к корням растений с помощью наночастиц (см. раздел 3.2). Повышение урожайности может быть обеспечено применением наносенсоров для контроля параметров состояния растений и почвы непосредственно в полевых условиях, что расширяет возможности развития методов точного земледелия (см. раздел 3.2). Эффективным агротехническим приемом, способствующим ускоренному прорастанию семян и, как следствие, более интенсивному росту растений, является предпосевное замачивание семян в наноструктурированной воде (см. раздел 3.2). Состояние здоровья и продуктивность сельскохозяйственных животных определяются, во-первых, качеством кормов, для улучшения 44 которого применяются нанодисперсные кормовые добавки, и, во-вторых, уровнем ветеринарного обслуживания, для повышения которого применяются: нанодисперсные формы традиционных ветеринарных препаратов; различные типы наночастиц, обладающих терапевтическим действием; наносредства доставки ветеринарных препаратов в организм животных, а также наносредства ветеринарного контроля и диагностики (см. раздел 3.3). Для содержания животноводческих ферм в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами помещения, территории и оборудование ферм подвергают дезинфекции с помощью специальных средств, содержащих бактерицидные и фотокаталитические наночастицы [265,266]. Такой же дезинфекции подвергаются помещения, территории и оборудование птицефабрик и мясокомбинатов, а также транспортные средства, служащие для перевозки животных, кормов, сырья и продуктов животного происхождения; инвентарь и предметы ухода за животными и другие объекты, с которыми могут контактировать животные или производственный персонал и которые могут быть фактором передачи возбудителей болезней [267,268]. Бактерицидные и фотокаталитические наночастицы способствуют уменьшению выделений аммиака, закиси азота и других газов, оказывающих вредное воздействие на животных и людей [266]. Поддержание на высоком уровне здоровья животных приводит к снижению риска заражения людей инфекционными заболеваниями от животных. К другим рискам, которым могут подвергаться люди, относятся аллергические реакции и отравления от контактов с биологическими веществами, используемыми в агропромышленном производстве. Для предотвращения таких контактов применяются средства индивидуальной защиты, в частности, специальная одежда, изготовленная из тканей, содержащих наночастицы, обладающие бактерицидными свойствами, а также способностью отталкивать жидкость, грязь, посторонние запахи [269, 270]. Особенно высокие риски для здоровья людей создают недоброкачественные продукты питания. Поэтому при разработке нанотехнологических подходов к получению и хранению пищевой продукции особое внимание уделяется вопросам ее безопасности. В частности, применяются нанодисперсные пищевые добавки, обладающие бактерицидными, сорбирующими и консервирующими свойствами, и нанокомпозиционные упаковочные материалы, которые способны не только обеспечивать повышенную сохраняемость пищевых продуктов, но также своевременно предупреждать об ухудшении их качества. Кроме того, такие материалы могут подвергаться биодеградированию, благодаря чему их можно уничтожать после использования, не нанося вред окружающей среде (см. раздел 3.3). 45 В агропромышленном производстве большое значение имеет качество воды, которая не только употребляется животными, но также используется в производстве продуктов питания. Для очистки и обеззараживания питьевой и технологической воды применяются нанопористые фильтры, содержащие бактерицидные наночастицы [179,271]. Такие же наночастицы используют в фильтрах для очистки и обеззараживания сточных вод. Другим перспективным средством очистки воды являются цеолитоподобные наноструктуры, играющие роль коагулянтов и флокулянтов, с помощью которых, происходит укрупнение тонкодисперсных примесей, после чего их можно эффективно удалять на обычных очистных сооружениях [272]. Для мониторинга окружающей среды разработаны различные виды наносенсоров, которые позволяют определять содержание загрязняющих веществ в атмосфере и в сточных водах [273]. Токсичность наноматериалов. Наноматериалы обладают необычными физико-химическими свойствами, благодаря чему они способны оказывать значительное биологическое (в том числе токсичное) действие на человека [274-277]. Особенно сильным токсичным действием могут обладать широко применяемые в пищевой промышленности различные виды наночастиц, а также нанопористые структуры с развитой системой открытых пор (типа цеолитов). Наночастицы из-за малости своих размеров имеют повышенную растворимость, реакционную и каталитическую способность. Они могут связываться с нуклеиновыми кислотами (вызывая, например, образование аддуктов ДНК), что, в свою очередь, может быть использовано для целей метаболической и генной инженерии, но и несет в себе риски изменения экспрессии генов, мутагенного и канцерогенного эффектов. Для наночастиц характерна высокая способность к аккумуляции. Они могут не распознаваться защитными системами организма, не подвергаются биотрансформации и не выводятся из организма. Это ведет к накоплению наночастиц в растительных и животных организмах, а также микроорганизмах, передаче их по пищевой цепи, способствуя их поступлению в организм человека. Очень высокая удельная поверхность наноматериалов повышает их адсорбционную емкость, реакционную и каталитическую способность. Это может приводить, в частности, к увеличению продукции свободных радикалов и активных форм кислорода, способных вызывать повреждения биологических структур (липидов, белков, нуклеиновых кислот, в том числе, ДНК). Благодаря высокоразвитой поверхности наноматериалы являются высокоэффективными адсорбентами, которые можно использовать для удаления вредных продуктов. Вместе с тем на них могут адсорбироваться различные контаминанты химической или биоло46 гической природы, которые при этом будут приобретать возможность облегченного транспорта внутрь клетки, что резко увеличивает их токсичность. Многие наноматериалы обладают гидрофобными свойствами или являются электрически заряженными, что усиливает как процессы адсорбции на них различных контаминантов, так и их проникающую способность. Наночастицы обладают высокой проникающей способностью в человеческий организм. Они могут беспрепятственно проходить сквозь мембраны биологических клеток. Основные возможные пути попадания наночастиц в организм - желудочно-кишечный тракт и кожа. В составе наноаэрозолей они могут проникать в дыхательные органы, осаждаясь в носу и зеве, трахее и бронхиолах и, наконец, скапливаясь в легочных альвеолах. На сегодняшний день нет надежных и убедительных данных по распределению наноматериалов по органам и тканям и отсутствуют достоверные данные по критическим органам [274]. Имеющиеся научные данные указывают на то, что наноматериалы могут быть токсичными, вто время как их эквиваленты в обычной форме в этой же концентрации являются безопасными. Согласно результатам лабораторных исследований токсичными свойствами в разной степени обладают наночастицы ряда металлов и их окислов, полимерных соединений, углеродные нанотрубки и фуллерены [278-281]. Особенности развития нанотехнологии в АПК разных стран. В мире, прежде всего в ведущих индустриальных странах с развитым аграрным сектором накоплен большой опыт в области применения агропромышленных технологий [260, 282]. Как правило, исследования и разработки в этой области проводятся при существенной государственной поддержке. Наряду с решением собственно нанотехнологических проблем большое внимание уделяется социальным аспектам развития нанотехнологии, в частности, анализу правовых и этических норм их применения; оценке токсичности наноматериалов и обеспечению их безопасного использования,созданию «зеленых» нанопроизводств, обеспечивающих минимизацию вредных отходов; разработке образовательных программ в сфере агропромышленных нанотехнологий. Лидирующие позиции в области применения нанотехнологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности занимают США, что обусловлено не только большими масштабами и темпами развития нанотехнологий, но и высоким уровнем инновационности аграрной индустрии [283]. Министерство сельского хозяйства США через входящую в его структуру Кооперативную службу исследований, образования и развития в сельском хозяйстве финансирует многочисленные исследовательские проекты в рамках Национальной нанотехнологической программы (National Research Initiative 47 Nanotechnology Program), которые направлены на решение проблем сельскохозяйственного производства и переработки сельскохозяйственной продукции; качества и сохранности продуктов питания в том числе создания упаковочных материалов для продуктов питания; охраны окружающей среды и т. д. Значительное внимание уделяется разработке наносенсоров дл контроля биоопасных факторов в сельском хозяйстве и пищевой промышленности, в частности, для обнаружения вирусов и пищевых токсинов. Так, в Университете Беркли разрабатываются наномикроэлектромеханические системы для определения патогенных микроорганизмов во всей «пищевой цепочке» [284]. Такие системы также могут использоваться при определении болезней зерна на ранних стадиях процессов метаболизма и респирации. Известные события, связанные с заболеванием крупного рогатого скота (так называемое коровье бешенство), привели к коллапсу мирового рынка мясопродуктов - в конце 1990-х годов на 40 % сократилась продажа говядины на внутренних рынках, прекратился ее экспорт. Для предотвращения подобной ситуации в Мичиганском университете разрабатываются бионаносенсоры, размещаемые в слюнной железе коров, которые определяют признаки появления соответствующего вируса задолго до начала его размножения и возникновения симптомов заболевания [384]. В последние годы в США получили широкое развитие технологии точного земледелия на основе использования автономных наносенсоров. связанных с GPS [285]-В Университете Ратджерса разработаны наносенсоры с повышенной чувствительностью к газам, выделяемым испорченными продуктами питания. Такие наносенсоры, внедренные в упаковочный материал, за счет изменения своего цвета сигнализируют о том, насколько свежими являются упакованные продукты [285].В Канаде координацией и финансовой поддержкой нанотехнологических исследований для агропромышленного производства занимается государственная организация Advanced Foods and Materials Network, которая удаляет повышенное внимание разработке и применению пищевых нанотехнологий, обеспечивающих получение и сохранность безопасных продуктов питания, а также контролируемое извлечение содержащихся в них функциональных ингредиентов; созданию коммерчески перспективных нанострук-гурных биоматериалов, биопленок, гидрогелей и т. д.В Японии финансирование исследований в сфере агропромышленных нанотехнологий осуществляется Министерством сельского, лесного и рыбного хозяйства, которое с 2002 г. руководило организацией выполнения пятилетнего проекта по развитию нанотехнологий и наноматериалов для инновационных биологических применений («Development of Nanotechnology and Materials for Innovative Utilizations of Biological Functions))). В рамках этого проекта проводились исследования по таким направлениям, как: 48 наноструктурные тканевые культуры их применение для доставки лекарств, биореакторы, нанорамзерный анализ и модификация биомолекул, пищевых продуктов и биоматериалов и т. д., монодисперсные наночастицы . Характерным примером развития агропромышленных нанотехнологий в Западной Европе является опыт Нидерландов - страны с высокоразвитой агроиндустрией. Голландские нанотехнологи проводят исследования по широкому кругу проблем в области сельского хозяйства и пищевой промышленности, включая такие, как: улучшение питательной ценности и усвоения продуктов питания за счет корректировки их пищевых характеристик на наноуровне, использования наносредств доставки питательных веществ; мониторинг процессов пищевого производства и контроль качества продуктов питания с помощью нанодатчиков с повышенной чувствительностью и селективностью; совершенствование упаковочных Материалов; оценка и предотвращение рисков для потребителей пищевой продукции и т. д. Например, в Университете Вагенинген основан научный центр, который фокусирует свои исследования на применении нанотехнологий в агроиндустрии, в частности, в нем разрабатываются системы контроля качества и сохранности продуктов питания, технологии инкапсулированной доставки питательных веществ, нанопри-боры для процессов физической и биохимической переработки, а также изучаются проблемы нанотоксикологии [285]. Уровень финансирования исследований в сфере агропромышленных нанотехнологий в развивающихся странах ниже по сравнению с высокоразвитыми странами, однако это не умаляет влияние ряда этих стран (Китай, Индия, Южная Корея, Таиланд, Иран и др.) на глобальное положение дел в данной сфере [285]. Так, Иран имеет специальную программу по развитию нанотехнологий в агроиндустрии. Министерство сельского хозяйства Ирана поддерживает консорциум из 35 лабораторий, которые занимаются исследованиями в области агропромышленных нанотехнологий. Иранские нанотехнологи разработали сильнодействующие бактерицидные вещества, которые широко применяются в пищевой промышленности. ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ К числу наиболее эффективных средств повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур и плодородия почвы относятся минеральные удобрения и пестициды [24, 47]. Минеральные удобрения содержат необходимые для растений элементы питания в форме неорганических веществ, главным образом солей.] Пестициды объединяют большой класс органических и неорганических веществ, служащих для борьбы с сорняками (гербициды),1 вредителями 49 (инсектициды, акарициды, зооциды и др.), болезнями растений (фунгициды, бактерициды и др.). В группу пестицидов, также входят регуляторы роста растений, стимулирующие или тормозящие процессы развития растений. Минеральные удобрения и пестициды используются для обработки как вегетирующих растений, так и семян перед посевом. При их употреблении требуется строго соблюдать нормы расхода, определяемые биологической потребностью растений и состоянием почвы. При превышении этих норм возникают реальные опасности! для окружающей среды, в частности, повышается химическая нагрузка на почву, что приводит к ее деградации. Минеральные удобрения способны оказывать негативное действие на почвенную экосистему в силу несовершенства их свойств и химического состава. К недостаткам большинства минеральных удобрений относятся: наличие остаточной кислоты вследствие технологии их производства; физиологическая кислотность и щелочность, образующаяся в результате преимущественного использования растениями катионов или анионов; высокая растворимость. При чрезмерном употреблении минеральных удобрений их компоненты могут накапливаться в почве в таком количестве, которое способно тормозить процессы ее самоочищения. Кроме того, компоненты минеральных удобрений могут попадать в поверхностные и подземные водоемы, загрязняя их. Избыточное использование минеральных удобрений приводит к загрязнению сельскохозяйственной продукции вредными для здоровья людей компонентами. Серьезным недостатком многих удобрений является наличие в них тяжелых металлов. Особенно сильно загрязнены ими фосфорные удобрения, так как тяжелые металлы содержатся в фосфатных pyдах. Кроме того, существенным источником загрязнения почвы тяжелыми металлами являются микроудобрения, содержащие микроэлементы - вещества, потребляемые растениями в небольших количествах. В основном это металлы: Fe, Си, Zn, Мп, Со и др., входящие в состав микроудобрений в виде ионов солей металлов и некоторых иных соединений. Пестициды способны наносить вред почвенной экосистеме в силу присущих им ядовитых свойств. Ядохимикаты влияют на микрофлору микрофауну почвы, приводят к заметным изменениям в биохимических и микробиологических процессах, вызывая повышенное образование и выделение углекислого газа, аммиака, аминокислот и др. продуктов метаболизма. При этом также изменяется характер процессов распада органических веществ почвы - клетчатки, белка, сахаров. Под воздействием пестицидов снижается качество сельскохозяйственной продукции: ухудшаются хлебопекарные и пищевые свойства муки, повышается «водянистость» мяса. Опасность пестицидного загрязнения окружающей среды усугубляется тем, что ядохимикаты обнаруживаются 50 только специфическими труднореализуемыми методами анализа, проявляются через заболевания и гибель организмов. В силу указанных обстоятельств в последние годы в мире все большее предпочтение отдается сельскохозяйственной продукции, выращенной без применения пестицидов. Для решения задач снижения химической нагрузки на почву применяются различные нанотехнологические подходы, в том числе: - обработка растений и семян минеральными удобрениями и пестицидами, находящимися в нанодисперсном состоянии, благодаря чему повышается их биоактивность; - обработка растений и семян вместо пестицидов безъядными наночастицами металлов, проявляющими пестицидные эффекты; - доставка минеральных удобрений и пестицидов к корням растений с помощью наночастиц, благодаря чему обеспечивается более рациональное их использование. Одним из перспективных путей повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур за счет обеспечения оптимальных условий их возделывания, а также плодородия почвы за Счет снижения химической нагрузки на нее является применение Методов точного земледелия [21, 28]. С их помощью становится Ложным вносить поставлять воду, удобрения, средства защиты растений на различные участки сельхозугодий строго нормированиями дозами с учетом реальной биологической потребности растений на разных стадиях их вегетации. Для реализации методов точного Земледелия важно своевременно получать необходимую информацию о характере развития растений. Результате спутникового мониторинга сельхозугодий. Альтернативным решением этой задачи является применение наносенсоров для контроля параметров состояния растущих растений, а также почвы непосредственно в полевых условиях. В развитии растений исключительно важная роль отводится воде, которая выполняет жизненно важные функции, поддерживающие обменные процессы, а также служит источником питания [49, 50]. Одним из эффективных агротехнических приемов, обеспечивающих ускорение прорастания семян и, как следствие, более интенсивный рост растений, является замачивание семян, заключающееся в выдерживании семян перед посевом в воде в течение! определенного периода времени (от нескольких часов до нескольких суток) [51, 52]. Эффект воздействия воды как на растения, так и на семена может быть повышен в результате ее перевода в наноструктурированное состояние, характеризующееся наличием в ней] нанокластеров. Обработка растений и семян нанодисперсными химическими веществами 51 Экспериментально исследована эффективность нетоксичных регуляторов роста растений, приготовленных на основе нанодисперсных композиций, обладающих антистрессовым действием [53, 54]. Препараты получали механохимической обработкой растительного сырья. Твердофазная механохимическая экстракция осуществлялась за счет ударно-сдвигового воздействия на порошковую смесь растительного сырья и реагента в виброцентробежном активаторе, благодаря чему обеспечивалось измельчение растительных клеток до наноразмеров и перевод целевых веществ (потенциальных регуляторов роста) в водорастворимую активную форму. Так, в результате механохимической обработки смеси древесной коры с твердой щелочью были получены нанодисперсные композиции с развитой поверхностью раздела фаз. Добавление воды к таким композициям приводило к полной экстракции целевых веществ в одностадийном процессе, без предварительного обезжиривания. Аналогичным образом получали нанодисперсные композиции с использованием в качестве сырья шелухи риса (отходов производства рисовой крупы), а также коры облепихи. Введение разработанных препаратов в питательную среду в концентрации 10 мг/л способствовало активизации роста корней, побегов и листьев растений (рапса, люцерны). При возделывании различных культур, в том числе зерновых, сахарной свеклы, применяются препараты специального состава в виде наноэмульсий, обладающих пестицидным действием [55]. Эти препараты, в отличие от традиционных ядохимикатов, обеспечивают полное смачивание поверхности растений, полностью всасываются растениями, не умываются дождем. Они отличаются максимальным проникновением в листья, стебли и корни активно действующих веществ. Их применение дает возможность при минимальных дозах препаратов достигать значительного эффекта. Аналогичная информация о пестицидных препаратах в форме наноэмульсий приводится в [56]. Испытания препаратов в такой форме показывают, что они обладают повышенной биологической активностью, благодаря чему нормы их расхода могут быть существенно снижены. Применение нанопрепаратов, совмещенных с бактериородопси-ном, стимулирующим рост растений, приводит к повышению устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличению урожайности в 1,52 раза практически всех производственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (лен, хлопок) культур [57]. Особенно перспективно применять различные композиции, содержащие наночастицы, для предпосевной обработки семян растений. Влияние наночастиц на прорастание семян и последующий рост растений объясняется их повышенной способностью проникать сквозь довольно толстую оболочку семян. Вместе с тем механизмы непосредственного действия наночастиц на семена до конца не изучены. 52 В значительной мере они зависят от типа частиц, вида оорабатываемых растений, условий обработки. В этом отношении 0лределенный интерес представляют экспериментальные исследования обработки семян помидор с помощью углеродных нанотрубок [58]. Семена обрабатывали в специально приготовленной питательной среде, в которую вводили углеродные на-н°трубки. Эксперименты показали, что нанотрубки способствуют Укоренному прорастанию и дальнейшему развитию семян. По-видимому, наночастицы могут оказывать наиболее значительное, комплексное воздействие на семена при их введении в со-: став инкрустирующих композиций. Инкрустирование семян заключается в их покрытии полимерными пленкообразователями совместно с веществами, активизирующими ростовые процессы. Обычно инкрустирующие смеси содержат органические и минеральные питательные вещества, регуляторы роста и средства защиты, находящиеся в мелкодисперсном состоянии [59]. Повышение степени дисперсности указанных компонентов до наноразмерных масштабов вызывает существенное увеличение их биодоступности и, каш следствие, более сильное воздействие на семена. Обработка растений и семян наночастицами металлов Для обработки вегетирующих растений и предпосевной обработки семян используются нанопорошки ряда металлов, обладающие пестицидным эффектом. Их применение обеспечивает снижение пестицидной нагрузки на почвы и одновременно способствует повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур. В [60-63] представлены результаты экспериментов по обработке различных видов сельскохозяйственных культур нанопорошками алюминия, железа, меди, молибдена, никеля, цинка, оксидами меди и цинка, а также их композициями. Нанопорошки с размером частиц 10-50 нм, полученные химико-металлургическим и плазмохи-мическим методами, применяли в составе специально приготовленных препаратов суспензионного типа на основе гидрофобных полимеров. В ходе экспериментов изучались закономерности влияния химического и гранулометрического состава нанопорошков, а также их относительного количества на прорастание семян, рост растений, их устойчивость к заболеваниям. О характере этих закономерностей свидетельствуют, в частности, опыты по обработке семян пшеницы нанопорошком оксида меди. В опытах использовались образцы нанопорошков с различной удельной поверхностью - от 70,23 м2/г до 1,43 м2/г и различной концентрацией - 0,1 и 0,2 г на 1 кг семян. Все образцы характеризовались положительными защитными свойствами от почвенных патогенных микроорганизмов. Первичный корешок и росток были 53 пучше развиты в тех случаях, когда нанопорошки имели удельную поверхность от 70,23 до 4,735 м2/г. Это значит, что эффективность нанопорошков тем выше, чем больше их удельная поверхность и, соответственно, чем меньше размеры наночастиц. Более высо-кие концентрации нанопорошков приводили к снижению на 10% энергии прорастания семян, не влияя при этом на их всхожесть. Нанопорошки металлов обладают пролонгированным действием: постепенно окисляясь в почве, они создают неблагоприятные условия для патогенных микроорганизмов и используются растениями в процессе роста и развития как микроэлементы. Так, исследования изменения содержания молибдена на разных стадиях развития ряда растений (капусты, кукурузы, клевера и др.), семена которых обрабатывали препаратами на основе нанопорошка молибдена различной концентрации (от 0,5-10 % по сухому веществу), показывают, что растения расходуют нанесенный на семена металл в течение всей вегетации, причем содержание его в корнях растений оказывается в 3 раза выше, чем в надземной части. Обработка семян и вегетирующих растений препаратами, содержащими нанопорошки металлов, обеспечивает устойчивую иммунную систему растений в течение всей вегетации. Так, нанопорошковая обработка семян свеклы предотвращает грибные болезни и заражение долгоносиком, а семян пшеницы - поражаемость бурой ржавчиной и септориозом; нанопорошковая обработка овощных культур способствует снижению заболеваний пероноспорозом и гнилями. Положительное влияние нанопорошков металлов на развитие растений имеет место и в тех случаях, когда нанопорошки используются совместно с пестицидами. Например, обработка вегетитиующего льна нанопорошками с половинной дозой гербицида вы-ывает его ускоренное созревание, а обработка семян моркови на-'опорошками совместно с инсектицидами предотвращает поражение всходов мухой. Результаты, аналогичные рассмотренным выше, представлены г Экспе риментах с рапсом [64], в ходе которых установлено, что Редпосевная обработка семян водной суспензией нанопорошка железа приводит к более сильному развитию корневой системы, ичению фотосинтетической поверхности и водоудерживающей стированных полисахаридами, по сравнению с наночастицами 6ea полисахаридного покрытия, возрастает в 22 раза для полисахаридов высокой молекулярной массы и в 1 1 раз для полисахаридов низкой) молекулярной массы. Таким образом, как следует из экспериментальных данных, и липосомы, и наночастицы диоксида кремния, несущие на поверхности углеводные детерминанты, как бактериальной, так и растительной природы, являются эффективными системами для целевой доставки химических веществ к корням растений. Особенно эффективно можно 54 обеспечивать целенаправленную доставку растениям агрохимикатов и других веществ, способных уменьшать повреждения растительных тканей, с помощью магнитных наночастиц [81]. Наночастицы весьма перспективно использовать для доставки к растениям минеральных удобрений. Механизмы влияния локального распределения минеральных удобрений, когда часть корневой системы растения функционирует в условиях существенно повышенной концентрации питательных элементов, до сих пор остаются до конца непознанными. Неоднородное распределение питательных элементов в корнеобитаемой среде является дополнительным фактором активации ростовых функций как корневой системы, так и надземных органов растений [82]. Целевая доставка минеральных удобрений к растениям имеет значительные преимущества по сравнению с разбросным (экранным) способом применения удобрения и довольно широко используется в мировой агротехнической практике. Она приобретает особую актуальность при организации многостадийного питания растений с использованием различных видов питательных элементов, что позволяет корректировать дозы, сроки и условия питания. Наносенсорный контроль состояния растений и почвы. Важнейшим параметром физиологического состояния растущих растений является степень насыщения их водой, а также качество потребляемой ими воды. Контроль потребности растений во влаге в полевых условиях может осуществляться с помощью специальных сенсоров, размещаемых на листьях растений [83]. Такие сенсоры могут преобразовывать получаемую информацию о содержании влаги в электрические сигналы, которые передаются по каналам радиосвязи на пульт оператора (фермера). В последние годы получили распространение керамические сенсоры влажности, действие которых основано на зависимости электропроводности керамики от влажности. Наиболее эффективно использовать сенсоры на основе нанопористой керамики, так как характеризуются они высокой чувствительностью благодаря большой площади поверхности, доступной для адсорбции воды [84, 85]. В этом отношении особенно перспективны нанопористые пленки оксида алюминия. Наносенсоры подобного типа также могут использоваться для контроля содержания аммиака в потребляемой растениями воде [85]. Для контроля физиологического состояния растений могут найти широкое применение наносенсоры на основе полупроводниковых нанопроволок [86]. Типичный пример такого рода устройств -рНнаносенсоры, основным элементом которых является, нанопро-волока из кремния. Принцип действия таких наносенсоров основан на зависимости электропроводности нанопроволоки от того, сколько и каких заряженных частиц оседает на поверхность пленки Si02, неизбежно 55 формируемой на нанопроволоке на воздухе. Путем специальной обработки пленки можно обеспечить селективную адсорбцию на ней молекул определенного состава. В простейшем случае наносенсор может реагировать на рН (кислотность) воды, которая будет различной для чистой воды и воды с примесями. Для повышения эффективности детектирования оболочку из Si02 покрывают тонкой пленкой 3аминопропил-этоксисилана. При нанесении такой пленки на ней образуются группы NH2, которые в зависимости от рН среды могут или отдавать один протон или, наоборот, присоединять его из раствора, т. е. заряжаться, что незамедлительно сказывается на проводимости наносенсора, которая скачком меняет свое значение при каждом изменении рН среды. Для регулирования передачи тепловой энергии и воды между 3 емной поверхностью и атмосферой посредством испарения транспортных процессов в растениях важно контролировать температуру и влажность почвы. Поскольку вода имеет первостепеное значение в сельском хозяйстве, то для управления ирригацией необходимо получать точные сведения о влажности почвы на уровне Ко Рневой системы растений. Традиционные средства контроля 0г 1Пе Ратуры и влажности почвы не в состоянии достаточно точно Ределять температурные и влажностные профили. К тому же они громоздки и дороги. Вместо них можно эффективно применять сравнительно дешевые наносенсоры влажности, выполненные в виде нанокантилевера с нанесенным на него нанопокрытием из чувствительного к воде полимера, и пьезорезистивные наносенсоры температуры в чиписполнении [87]. Значительный практический интерес представляет применение бионаносенсоров для контроля содержания некоторых видов гербицидов в воде и почве [83]. В частности, для этого используются водоросли хлореллы, поселенные в питательном геле на поверхности микрочипа. Электронные устройства измеряют параметры флуоресценции хлореллы и передают соответствующий электрический сигнал об уровне загрязнения по радиоканалу. Подобным образом с помощью бионаносенсоров можно контролировать содержание возбудителей растительных инфекций в органических удобрениях (навозе) [88], а также нитратов в почве [89]. Обработка растенийи семян наноструктурированной водой. Благотворное влияние на развитие растений способна оказывать талая вода, находящаяся в наноструктурированном состоянии. Она применяется в следующих процессах: проращивание семян (сахарная свекла, пшеница, огурцы, капуста, томаты, кукуруза); обработка опрыскиванием овощных и зерновых растений; обработка черенков плодовых деревьев и кустарников; обработка опрыскиванием плодовых деревьев [90, 91]. Замачивание семян в талой воде перед посевом улучшает их 56 всхожесть. Совместная обработка семян и опрыскивание в вегетационный период овощей, картофеля и пшеницы талой водой приводит, кроме прибавки урожая, к повышению устойчивости растений к некоторым заболеваниям; засухоустойчивости; уменьшению потребности растения в поливе обычной водой. Обработка плодовых деревьев талой водой позволяет увеличить водоудерживающую способность листа, концентрацию в нем клеточного сока. Кроме того, талая вода способствует повышению содержания Сахаров, витаминов, сухих веществ в плодах и овощах. Отмечается ее положительное влияние на рост картофеля, клубни которого перед посадкой обрабатываются талой водой с добавками компонентов, стимулирующих его рост [92]. В последние годы о различных эффектах применения талой воды в растениеводстве довольно часто сообщается в средствах массовой информации, научно-популярной литературе, на многочисленных интернет-сайтах [93-96]. Вместе с тем практически отсутствуют публикации по данной тематике в научных изданиях. До сих пор остаются до конца невыясненными механизмы влияния талой воды на развитие растений, что сдерживает ее применение в агротехнической практике. Животноводство и ветеринария. Одним из важнейших условий успешного развития животноводства является обеспечение высокоэффективного кормления [97-99] и ветеринарного обслуживания [99, 100] сельскохозяйственных животных. Для повышения эффективности кормления необходимо, прежде всего, улучшить качество кормов - продуктов растительного и животного происхождения, а также различных минеральных веществ. С этой целью в состав кормов вводятся различные добавки, в том числе: - премиксы - смеси биологически активных веществ (белковых, витаминных, минеральных) микробиологического и химического синтеза, применяемые для повышения питательности кормов и улучшения их биологического действия на организм животных; - пробиотики - биологически активные вещества микробного происхождения, проявляющие свои позитивные свойства на организм животных через регуляцию кишечной микрофлоры; - нутрицевтики - биологически активные вещества, обладающие общеукрепляющим эффектом и используемые для обогащения организма животных витаминами и микроэлементами; - консерванты - антисептические вещества, обеспечивающие длительную сохранность кормов. Кроме того, в состав кормов добавляют ветеринарные препараты, которые вместе с ними поступают в организм животных. Качество кормов может быть значительно улучшено при применении кормовых добавок в нанодисперсном состоянии. 57 Для повышения эффективности ветеринарного обслуживания применяются различные нанотехнологические подходы, многие из которых первоначально были разработаны и апробированы в медицине [101, 103]. К их числу относятся: - применение традиционных ветеринарных препаратов в нанодисперсном состоянии; - применение в качестве ветеринарных препаратов различных типов наночастиц, обладающих терапевтическим действием; - применение наносредств доставки ветеринарных препаратов в организм животных; - применение наносредств ветеринарного контроля и диагностики. Нанодисперсные кормовые добавки. В последние годы все шире применяются кормовые продукты, содержащие добавки в нанодисперсном состоянии, что способствует наиболее полному и эффективному усвоению содержащихся в них биологически активных веществ [104, 105]. Так, освоено производство кормовых добавок с лечебно-профилактическими свойствами на основе микроэлементов в наноразмерном состоянии, которые способствуют повышению сопротивляемости инфекционным заболеваниям и стрессам, быстрому росту, стимулированию репродуктивной функции, а также консервантов на основе использования бактерицидных свойств наночастиц серебра и фунгицидных свойств наночастиц меди [105-108]. Перевод кормовых добавок в нанодисперсное состояние позволяет не только улучшить их качество, но и снизить их расход [105]. Об эффективности кормов в нанодисперсном состоянии свидетельствуют, в частности, данные по использованию кормов на основе соломы [109]. Известно, что в соломе содержится кормовых единиц почти столько же, сколько и в самом зерне, но в ней очень прочная клетчатка, поэтому ферменты животного не успевают ее разложить и выделить эти кормовые единицы за время прохождения пищи по кишечному тракту животного. Если же солому размолоть до микронных или меньших размеров и добавить полученную муку в комбикорм в процентном соотношении 1:1, то ферменты успеют выделить эти скрытые кормовые единицы, поскольку такая мелкая фракция имеет очень большую поверхность на единицу массы корма, т. е. эффективность переваривани такого корма животным во много раз возрастает. Исключительно большое значение имеет применение нанодисперсных кормовых добавок для борьбы с микотоксикозами - тяжелыми заболеваниями, весьма распространенными среди сельскохозяйственных животных [110, 111]. Причиной микотоксикозов являются микотоксины - ядовитые веществ, накапливающиеся в кормах, пораженных различными патогенными и плесневыми грибами. Возникновение микотоксикозов возможно осенью или весной при пастьбе по неубранным зимовавшим злакам, отмерзшей растительности, а также в 58 стойловый период при скармливании животным растительных кормов, хранившихся в помещениях с повышенной влажностью и температурой. Особенно сильно поражаются микотоксинами зерновые культуры (в мире около 25 % всего урожая зерновых ежегодно). Микотоксикозы наносят значительный экономический ущерб, который обусловлен снижением продуктивности животных и их воспроизводительной способности; снижением эффективности усвоения кормов и их использования на производство продукции; повышением восприимчивости животных к заболеваниям; увеличением материальных затрат на лечение и профилактические мероприятия; ухудшением качества получаемой продукции, а в случае превышения допустимых концентраций микотоксинов - ее полной непригодности к использованию; угрозой здоровью человека в случае появления микотоксинов в мясе, яйцах, молоке и других продуктах животноводства. С целью профилактики микотоксикозов предпринимаются различные меры, в том числе: использование агротехнических методов, обеспечивающих минимизацию накопления микотоксинов в растениях в полевых условиях; тщательный контроль качества кормов; введение в корма специальных добавок (аммиак, пропиовая кислота, микробные и ферментные добавки), способных сократить образование микотоксинов вследствие их воздействия на нижение роста плесени, а также уменьшить степень воздействия тотоксинов на животных. Наиболее эффективно применять кормовые добавки, действие которых направлено на удаление токсинов из корма и желудочно-кишечного тракта животных путем применения добавок. К числу такого рода добавок относятся цеолиты и глины (бентонитовые, монтморилловые), которые в силу своей развитой нанопористой структуры. К основным нерешенным проблемам в области технологии упаковочных «интеллектуальных» наноматериалов относится создание такой упаковки, которая могла бы: 1) не только сохранять пищевые продукты, но также своевременно предупреждать о возникновении потенциальных источников их порчи и, более того, самостоятельно уничтожать эти источники; 2) обеспечивать саморегулирование присущих ей свойств в процессе эксплуатации с учетом изменяющихся условий хранения пищевых продуктов, а также их состояния; 3) минимизировать риски долгосрочного использования пищевых продуктов для здоровья потребителей и окружающей среды [175]. В последние годы все более актуальной становится разработка упаковочных биодеградирующих наноматериалов. Это связано с ускоренным ростом потребления полимерной упаковки, что неизбежно ведет к экологической угрозе населения, поскольку использованная упаковка большей частью не уничтожается, а время ее деградации в окружающей среде составляет десятки лет [194]. Для придания упаковке 59 способности к биодеградации ее создают на основе природных полимеров (крахмал, хитозан, полигидроксиалка-ноаты, производные целлюлозы и др.) или композитов из синтетических и природных полимеров [194]. Для повышения эксплуатационных свойств такой биодеградирующей упаковки, в нее вводят нанодобавки глин и ряда других веществ [195], о роли которых упоминалось выше. Биодеградирующие полимерные материалы широко применяются для изготовления не только упаковки для пищевых продуктов, но также разнообразных видов изделий, контактирующих с пищей, включая одноразовые ножи, вилки, ложки, тарелки, стаканы для питья, чашки для салатов, пленочные обертки для продуктов, соломки, палочки для перемешивания коктейля, крышки, контейнеры для дозировки деликатесов и пищи быстрого приготовления и т. д. [195]. Следует отметить, что наряду с полимерной упаковкой традиии онно применяется бумажная упаковка. Соответственно, в создаваемых упаковочных нанокомпозитах в качестве матрицы использу ются не только полимеры, но и бумага [178, 196]. Агропромышленная техника, строительство и энергетика. Для осуществления процессов агропромышленного производства применяются разнообразные по своему назначению технические средства [197, 198]. В сельском хозяйстве используются различные типы машин и агрегатов, предназначенных для земледелия (предпосевной обработки почвы, посева и посадки, ухода за посевами, полива и орошения, внесения удобрений, уборки урожая) и животноводства (заготовки и переработки кормов, ухода за животными); в пищевой промышленности - для измельчения, перемешивания, сортировки, прессования и тепловой обработки пищевых продуктов; в комбикормовой промышленности - для измельчения, дозирования, смешивания, сепарирования, гранулирования, тепловой обработки комбикормов. Как правило, многие детали агропромышленных машин и агрегатов испытывают значительные механические нагрузки, в том числе ударные и вибрационные. Детали узлов трения (подшипники скольжения; плунжеры насосов; манжетные уплотнения; уплотнительные кольца торцовых уплотнителей центробежных насосов, сепараторов, центрифуг; гильзы цилиндров-дозаторов; ножи резательных машин, мясорубок, волчков, куттеров и т.д.) подвергаются износу. Особенно значительный абразивный износ имеет место у деталей рабочих органов результате взаимодействия с почвой, сельскохозяйственным сырьем, пищевыми продуктами или кормами (лемеха плугов, лапы культиваторов, диски борон, масловыжимные шнеки, винты гидравлических прессов, ножи кормоизмельчителей и т. д.). Кроме того, детали агропромышленных машин и агрегатов подергаются значительной коррозии. В сельскохозяйственной технике 60 коррозия наиболее сильно развивается на деталях, находящихся в контакте с почвой (особенно черноземной и болотистой), сточными водами (особенно с высоким содержанием навоза), соками. В наиболее опасных условиях, провоцирующих развитие коррозии, находятся детали машин и агрегатов для внесения удобрений и ядохимикатов. В технике пищевых к кормовых производств коррозируют в первую очередь детали, которые контактируют с пищевыми и кормовыми средами, а также обрабатываются моющими и дезинфицирующими растворам (с учетом тепловых воздействий, скоростей истечения рабочих сред, больших перепадов давления и т. д.). Следует отметить особенность сельскохозяйственной техники, заключающуюся в сезонном характере ее использования. При этом в период длительного хранения (без консервации) под действием влаги, солнечных лучей, ветра, колебаний температуры и других факторов происходят разрушения и деформация ряда деталей и покрытий, а также их коррозия. Процессы агропромышленного производства осуществляются в разнообразных по своему назначению производственных зданиях и сооружениях [199]. В сельском хозяйстве к ним относятся теплицы, зерно- и овощесушилки, силосные башни, животноводческие фермы, птицефабрики, ремонтные машинно-тракторные мастерские и т. д.; в пищевой промышленности - хлебозаводы, мясокомбинаты, молочные, маслодельные и сыроваренные заводы, сахарозаводы, консервные заводы, кондитерские фабрики, промышленные холодильники и т. д.; в комбикормовой промышленности - комбикормовые заводы и кормоприготовительные цехи. Как правило, агропромышленные строительные конструкции, особенно их опорные и несущие элементы, подвергаются значительным механическим нагрузкам. Кроме того, они испытывают разрушительное воздействие со стороны природных и технологических факторов. В частности, они подвергаются атмосферной и пылевой эрозии, разложению под действием ультрафиолетового солнечного излучения. Для них характерно развитие различных видов коррозии: химической (при действии органических кислот пищевых или кормовых сред), биологической (вследствие жизнедеятельности микроорганизмов на поверхностях, смоченных пищевыми или кормовыми средами), физикохимической (например, при теплообмене с окружающей средой, при действии жидких компонентов сельскохозяйственного сырья, пищевых продуктов или кормов в результате замерзания). Тяжелые условия эксплуатации используемых в агропромышленном производстве машин и агрегатов, зданий и сооружений обусловливают повышенные требования к их надежности. Для выполнения этих требований следует обеспечивать высокую эффективность конструкционных и строительных материалов. 61 Конструкционные материалы предназначены для изготовления деталей разнообразных конструкций, воспринимающих силовую нагрузку, включая машины и агрегаты, здания и сооружения. В свою очередь, строительные материалы предназначены для возведения зданий и сооружений. Причем, многие строительные материалы, подобно конструкционным, служат для восприятия силовой нагрузки. Таким образом, одни и те же типы материалов, в частности, металлические, полимерные, керамические и композиционные, могут использоваться в качестве как конструкционных, так и строительных. Применимость того или иного материала в конструкции определяется комплексом механических свойств, включающих соотношение между прочностью (предел текучести и предел прочности) и пластичностью (относительная равномерная деформация, полное относительное удлинение до разрушения), а также вязкость разрушения и некоторые другие свойства [200]. Наилучшим соотношением «прочность - пластичность» обладают металлические материалы. Недостатком полимерных и особенно керамических материалов по сравнению с металлическими является низкая пластичность. Композиционные материалы по прочности и пластичности занимают промежуточное положение между керамическими и полимерными материалами. Кроме конструкционных и строительных материалов в агропромышленном производстве используются вспомогательные материалы, которые обычно не входят в состав создаваемых конструкций в качестве основных субстанций, а служат для разнообразных производственных и эксплуатационных нужд. Среди них особое качение имеют смазочные и топливные материалы, служащие для обеспечения нормальной работы агропромышленной техники. В последние годы наметился ряд прогрессивных направлений повышения эффективности машин и агрегатов, зданий и сооружений, связанных с применением различных наноматериалов. К наи-более распространенным конструкционным и строительным наномариалам относятся нанокристаллические и нанокомпозиционые материалы, обладающие улучшенными механическими свойствами. Для повышения надежности элементов конструкций прикрепляются нанопокрытия, выполняющие упрочняющие и защитные, также некоторые специальные функции. ЛИТЕРАТУРА Многофункциональность сельского хозяйства и устойчивое развитие сельских территорий. Москва : ВИАПИ им. А. А. Никонова, 2007.-655 с. 1. Третьякова, Л. А. Стратегическая роль и многофункциональность сельского хозяйства в свете реализации приоритетного проекта «Развитие АПК» / Л.А. Третьякова // Нац. интересы: приоритеты и безопасность. - 2009. - № 5. - С. 20-27. 2. Калугина, И. Новая парадигма сельского развития / И. Калугина, О. П. Фадеева // Мир России. - 2009. - № 2. - С. 34-49. 3. Шимов, В. Н. Устойчивое развитие: императивы, механизмы достижения / В. Н. Шимов, А.В. Богданович, С. П. Ткачев // Белорус, эконом, журн. - 2002. - № 1. - С. 4-12. 62
