10 ноу-хау, которые меняют сельское хозяйство
Всем известно, что плуг John Deer облегчил работу аграриям, а жатка Сайруса Маккормика позволила собирать урожай механизированно. Но сегодня изобретатели мечтают решить более глобальные проблемы сельского хозяйства, такие как дефицит воды и рабочей силы, хранение данных на «облачных» ресурсах, автоматизация управления.
И это захватывает, но давайте будем честными: робототехника и автоматизация постепенно вытесняют человеческий труд, однако сельское хозяйство все еще нуждается в крепкой рабочей силе.
Вашему вниманию несколько интересных «штучек», которые выходят на мировые рынки. Кстати, многие из них были признаны «Форбс» в недавнем рейтинге «25 наиболее инновационных технологий». Не верите — проверьте!
Машина, которая самостоятельно уничтожает сорняки
Robovator — это машина, которая ездит между рядами в поле, ищет сорняки среди посаженных растений и уничтожает их. «Эта машина — ответ на растущую проблему засоренности, — говорит директор по продаже техники Даниэль Батлер.
— Стоимость такой машины — $175 тыс.».
Юху, ваше поле снова присылает вам сообщение!
Компания CropX разработала адаптивный датчик в системе орошения и протестировала его в Израиле, где 60% земель являются пустынными. Благодаря встроенным датчикам система орошения автоматически доставляет каждому растению правильное количество воды, а не поливает целое поле одновременно. Фермеры помещают датчики в землю, загружают приложение на свой девайс и в течение следующих нескольких минут вы получаете информацию о потреблении растением воды. «Благодаря этим датчикам мы сократили расходы и увеличили свои доходы на 10-20%», — говорит генеральный директор компании Томер Тзач.
Автономная дизельная платформа, которая выполняет полевые работы самостоятельно
Канадская компания Dot Technology Corp выпускает автономный автомобиль DOT — У-образную дизельную гидравлическую платформу для транспортировки любой техники или продукции, а загружается она четырьмя гидравлическими подъемниками.
Автомобиль работает автономно или с помощью дистанционного управления. «DOT станет платформой, которая сможет выполнять невероятно большое количество задач от фермеров», — утверждает изобретатель DOT Норберт Бойо.
Сохраните пчел этим роботом-опылителем!
Анна Халдеван прочитала о проблемах, возникших в пчелиной колонии с опылением, и захотела решить ее. Она придумала Plane Bee — самодостаточный прибор перекрестного опыления. Это дрон, которым можно управлять со смартфона. В нем есть небольшие отверстия для засасывания и выпрыскивания пыльцы. Вентили на верхней части служат выхлопной системой для очистки, а камера может идентифицировать различные цветы. «Я хочу сделать его совершенным, чтобы в конце концов им могли пользоваться все люди независимо от рода занятий», — говорит она.
У вас произошло заражение урожая? Тогда Parabug поможет!
Скажем, у вас есть дрон, который запрограммирован следить за вашими культурами, и тут вы замечаете, что какая-то часть поля заражена.
Что делать? Конечно, использовать Parabug. Parabug — это система с мешком, в котором есть различные виды полезных насекомых, уничтожающих вредителей ваших растений. В систему вы вводите координаты, прокладываете маршрут и можете разбросать с помощью двухметровой трубки, прикрепленной к нижней части беспилотника, насекомых. «Использование Parabug не заменит химикаты. Это просто еще один инструмент для борьбы с вредителями», — уверяет изобретатель Чандлер Беннет.
Новое покрытие или культура для чередования кукурузы и сои
Компания Arvegenix начала использовать в своих севооборотах такую культуру, как pennycress. Ее можно добавлять в ротации между кукурузой и соей. Это зимнее покровное растение защищает почву от эрозии и минимизирует азотное загрязнение.
Создание «Интернета коров»
Это менеджер-приложение помогает фермерам лучше следить за животными и продавать их через Интернет. Bovcontrol отслеживает прививки, потребность в питании и пр.
Это клубничное поле навсегда изменится с робототехническим комбайном
Клубника является популярной мягкой ягодой, которую до этого времени нужно было собирать вручную, однако Agrobot надеется все изменить. Эта машина не только выбирает ягоды, но и сортирует их в ящики.
Скажи «нет» бумажным работам на фермах!
Heavy Connect — безбумажная платформа, которая работает на «облаке». Она фиксирует рабочие часы, управляет полевыми наблюдениями, координирует расположение работников и отслеживает технику. Однако наибольшим преимуществом является легкое ведение документации фермы.
«Умный» способ снизить продовольственные отходы
Как мы уже знаем, большое количество продукции остается на поле. Но вот эта упорная американская команда собирает капусту как первого класса, так и второго — и у нее есть рынок сбыта. Ежегодно США теряет около двадцати миллиардов фунтов «уродливых» продуктов. Компания Full Harvest пытается сократить эти расходы.
Она создала вторичный рынок (В2В), где производители могут объединяться с пищевыми компаниями, чтобы сдавать избыточные или несовершенные продукты.
AgroPortal.ua по материалам Farm Futures
Ноу-Хау Современные методы переработки органических отходов
Главная \ Федеральная сеть обмена знаниями и технологиями в сельском хозяйстве \ Информационные материалы (Базы данных) \ База данных информационных ресурсов \ 6. БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ \ 6.1 Биоэнергетика \ Ноу-Хау: современные методы переработки органических отходов
Самый большой в мире биореактор — это сам мир, т.е в основном поверхностный слой земли и океан, эти две стихии кишат микроорганизмами, процессы переработки значительно растянуты по времени от нескольких часов до тысячелетий. Интенсивная биогазовая технология базируется на тех же принципах биологического равновесия, равноправного сосуществования очень широкого разнообразия микро организмов. Их работа существенно отличается от работы специально культивированных промышленных микроорганизмом (мутантов), это моно особи, которые могут работать в закрытых технологических схемах, они очень чувствительны к чуждым микроорганизмам, так как проникновение чуждых микроорганизмов в закрытую систему приводит их к бурному размножению и подавлению моно особи.
Для экосистемы земли «мутанты», это чуждые элементы, подлежат уничтожению, такова природа. Конечно, есть проблемы с (мутантами) «боевого биологического применения», там требуется значительное время на их уничтожение эко системой земли.
Для интенсивной биогазовой технологии, не зависимо, что производиться биогаз или микробиологические удобрения, микробиология берется из природы, в частности для производства биогаза ил с городских очистных сооружений, для микробиологических удобрений с поверхностного слоя земли, всё многообразие микробиологии находиться в состоянии спор. В биореакторе происходит культивирование отдельных особей (из всего многообразия классов и видов), путем создания благоприятных условий для их продуцирования. Для этого вводиться понятие биологический резонанс, если в радиотехнике для резонанса не обходимо совпадение двух частот, то в микробиологий очень много условий. Простым примером биологического резонанса, это размножение саранчи. В биореакторе продуцентом будут являться анаэробные бактерии: семейство бактерий, которые перерабатывают органическое вещество в биогаз и бактерии в основном сульфатвосстанавливающие, которые начинают бурно продуцировать, когда нарушены условия сосуществования первых, происходит загнивание биомассы обильное выделение сероводорода, углекислого газа и т.
д. Эксплуатации бионергетических комплексов присуща высокая технологическая дисциплина и высокие требования к организации технологического процесса. Для того чтобы наступил «биологический резонанс» в биореакторе, не обходимо строгое поддержание технологических параметров: рН, еН, ХПК, ЛЖК, структуры технической воды (биологическая активность), температуры, стабильных характеристик субстрата (нельзя валить, что попало и как попало, это когда переработке подлежат, например навоз свиной, КРС, силос и т.д одновременно), гидродинамических характеристик во всём объёме биореактора, отрицательной плавучести биомассы (промышленные испытания показали, при нарушении этого технологического параметра, в течение 2 суток биомассы уходила из биореактора) и не допущение резкого увеличения подачи субстрата на переработку ( процесс увеличения подачи должен быть растянут от 3-6часов, это при полной загрузке биомассой биореактора). Интенсивная биогазовая технология позволяет перерабатывать любое органическое вещество с влажностью от 17 до 98%, при влажности 98-99% ухудшаются показатели себестоимости т.
к приходится нагревать лишний объём субстрата.
Консультант ФГУ РЦСК Травников Геннадий
Скачать статью целиком….
Искусство и наука о сельском хозяйстве
Сельское хозяйство – это искусство и наука о возделывании почвы, выращивании сельскохозяйственных культур и животноводстве. Он включает в себя подготовку продуктов растительного и животного происхождения для использования людьми и их распространение на рынках.
Сельское хозяйство обеспечивает большую часть мировых продуктов питания и тканей. Хлопок, шерсть и кожа — все это продукты сельского хозяйства. Сельское хозяйство также обеспечивает древесину для строительства и производства бумаги.
Эти продукты, а также используемые методы ведения сельского хозяйства могут различаться в разных частях мира.
Начало сельского хозяйства
На протяжении веков рост сельского хозяйства способствовал возникновению цивилизаций.
До того, как земледелие получило широкое распространение, люди проводили большую часть своей жизни в поисках пищи — охотились на диких животных и собирали дикие растения.
Около 11 500 лет назад люди постепенно научились выращивать злаки и корнеплоды и перешли к жизни, основанной на земледелии.
2000 лет назад большая часть населения Земли стала зависеть от сельского хозяйства. Ученые не уверены, почему произошел этот переход к сельскому хозяйству, но, возможно, это произошло из-за изменения климата.
Когда люди начали выращивать сельскохозяйственные культуры, они также начали пасти и разводить диких животных. Адаптация диких растений и животных для использования людьми называется одомашниванием.
Вероятно, первым одомашненным растением был рис или кукуруза. Китайские фермеры выращивали рис еще в 7500 году до нашей эры.
Первыми одомашненными животными были собаки, которых использовали для охоты. Следующими, вероятно, были одомашнены овцы и козы. Люди также одомашнили крупный рогатый скот и свиней. На большинство этих животных когда-то охотились из-за шкур и мяса. Теперь многие из них также являются источниками молока, сыра и масла.
В конце концов, люди использовали домашних животных, таких как быки, для пахоты, тяги и транспортировки.
Сельское хозяйство позволило людям производить излишки продовольствия. Они могли использовать эту дополнительную еду, когда неурожай, или обменивать ее на другие товары. Излишки продовольствия позволяли людям заниматься другими задачами, не связанными с сельским хозяйством.
Земледелие удерживало бывших кочевников возле своих полей и привело к развитию постоянных деревень. Они стали связаны через торговлю. Новые экономики были настолько успешны в некоторых областях, что росли города и развивались цивилизации. Самые ранние цивилизации, основанные на интенсивном земледелии, возникли вблизи рек Тигр и Евфрат в Месопотамии (ныне Ирак и Иран) и вдоль реки Нил в Египте.
Улучшенная технология
На протяжении тысячелетий развитие сельского хозяйства было очень медленным. Одним из первых сельскохозяйственных орудий был огонь. Коренные американцы использовали огонь, чтобы контролировать рост ягодных растений, которые, как они знали, быстро росли после лесного пожара.
Фермеры возделывали небольшие участки земли вручную, используя топоры для расчистки деревьев и палки-копалки для рыхления и обработки почвы. Со временем были разработаны улучшенные сельскохозяйственные инструменты из кости, камня, бронзы и железа. Появились новые способы хранения. Люди начали накапливать продукты в кувшинах и выложенных глиной ямах для использования во времена дефицита. Они также начали делать глиняные горшки и другие сосуды для переноски и приготовления пищи.
Около 5500 г. до н.э. фермеры Месопотамии разработали простые ирригационные системы. Направляя воду из ручьев на свои поля, фермеры могли селиться в районах, которые когда-то считались непригодными для сельского хозяйства. В Месопотамии, а затем в Египте и Китае люди организовались и работали вместе, чтобы строить и поддерживать более совершенные ирригационные системы.
Ранние фермеры также вывели улучшенные сорта растений. Например, около 6000 г. до н.э. в Южной Азии и Египте появился новый сорт пшеницы.
Он был крепче, чем предыдущие злаки; его корпуса было легче удалить, и из него можно было приготовить хлеб.
Расширяя свою империю, римляне адаптировали лучшие сельскохозяйственные методы завоеванных народов. Они написали руководства по методам ведения сельского хозяйства, которые наблюдали в Африке и Азии, и адаптировали их к земле в Европе.
Китайцы также адаптировали сельскохозяйственные инструменты и методы из соседних империй. Сорт риса из Вьетнама быстро созревал и позволял фермерам собирать несколько урожаев за один вегетационный период. Этот рис быстро стал популярным во всем Китае.
Многие средневековые европейские земледельцы использовали систему открытого грунта. Одно поле будет засеяно весной, другое осенью, а одно останется незасеянным или останется под паром. Эта система сохраняла питательные вещества в почве, увеличивая урожайность.
Лидеры Золотого века ислама (который достиг своего пика около 1000 г.) в Северной Африке и на Ближнем Востоке превратили сельское хозяйство в науку.
Исламские фермеры Золотого века изучили севооборот.
В 15-м и 16-м веках исследователи завезли в Европу новые сорта растений и сельскохозяйственных продуктов. Из Азии они привозили домой кофе, чай и индиго — растение, из которого делали синюю краску. Из Америки они привезли такие растения, как картофель, помидоры, кукуруза (кукуруза), бобы, арахис и табак. Некоторые из них стали основными продуктами питания и расширили рацион людей.
Машины
В начале 1700-х годов в Великобритании и Нидерландах (Бельгия, Люксембург и Нидерланды, лежащие ниже уровня моря) начался период важного сельскохозяйственного развития. Новые сельскохозяйственные изобретения резко увеличили производство продуктов питания в Европе и европейских колониях, особенно в Соединенных Штатах и Канаде.
Одной из самых важных разработок стала усовершенствованная конная сеялка, изобретенная Джетро Таллом в Англии. До этого времени фермеры сеяли семена вручную. Сверлом Талла просверлены ряды отверстий для семян.
К концу 18 века посев семян широко практиковался в Европе.
Многие машины были разработаны в США. Хлопкоочиститель, изобретенный Эли Уитни в 1794 году, сократил время, необходимое для отделения хлопкового волокна от семян. В 1830-х годах механическая жатка Сайруса Маккормика помогла модернизировать процесс уборки зерна. Примерно в то же время Джон и Хирам Питтс представили молотилку с приводом от лошади, которая ускорила процесс отделения зерна и семян от мякины и соломы. Стальной плуг John Deere, представленный в 1837 году, позволил обрабатывать твердую почву прерий с гораздо меньшей мощностью. Наряду с новыми машинами произошло несколько важных достижений в методах ведения сельского хозяйства. Селекционно разводя животных (выращивая животных с желаемыми характеристиками), фермеры увеличивали размер и продуктивность своего скота.
Культуры занимались разведением животных на протяжении веков — данные свидетельствуют о том, что монгольские кочевники селекционно разводили лошадей в бронзовом веке.
Европейцы начали практиковать селекционное разведение в больших масштабах, начиная с 18 века. Одним из первых примеров этого является лейстерская овца, животное, специально выведенное в Англии из-за его качественного мяса и длинной грубой шерсти.
Растения можно также селекционно выращивать по определенным качествам. В 1866 году в Австрии были опубликованы исследования Грегора Менделя по наследственности. В экспериментах с растениями гороха Мендель узнал, как признаки передаются от одного поколения к другому. Его работа проложила путь к улучшению сельскохозяйственных культур с помощью генетики.
За это время также появились новые методы севооборота. Многие из них были приняты в течение следующего столетия или около того по всей Европе. Например, норфолкская четырехпольная система, разработанная в Англии, оказалась весьма успешной. Он включал ежегодную ротацию нескольких культур, включая пшеницу, репу, ячмень, клевер и райграс. Это добавляло питательные вещества в почву, позволяя фермерам выращивать достаточно, чтобы продавать часть своего урожая, не оставляя землю незасеянной.
Однако эти события не затронули большую часть мира. Фермеры в Азии, Австралии, Африке и Южной Америке продолжали использовать старые методы ведения сельского хозяйства.
Сельскохозяйственные науки
В начале 1900-х годов средний фермер в США производил достаточно еды, чтобы накормить семью из пяти человек. Многие из сегодняшних фермеров могут прокормить эту семью и сотню других людей. Как произошел этот значительный скачок в производительности? Произошло это во многом благодаря научным достижениям и разработке новых источников энергии.
К концу 1950-х годов большинство фермеров в развитых странах использовали как бензин, так и электричество для приведения в действие техники. Тракторы заменили тягловых животных и паровые машины. Фермеры использовали машины почти на всех этапах выращивания и содержания скота.
Электричество впервые стало источником энергии на фермах в Японии и Германии в начале 1900-х годов. К 1960 году большинство ферм в США и других развитых странах были электрифицированы.
Электричество освещало сельскохозяйственные постройки и приводило в действие такое оборудование, как водяные насосы, доильные аппараты и оборудование для кормления. Сегодня электричество контролирует всю среду в животноводческих помещениях и птичниках.
Традиционно фермеры использовали различные методы для защиты урожая от вредителей и болезней. Они наносят травяные яды на посевы, собирают насекомых с растений, выводят сильные сорта сельскохозяйственных культур и чередуют посевы для борьбы с насекомыми. Сейчас почти все фермеры, особенно в развитых странах, полагаются на химикаты для борьбы с вредителями. Определение «вредителя» варьируется от насекомых до животных, таких как кролики и мыши, а также сорняков и болезнетворных организмов — бактерий, вирусов и грибков. С использованием химикатов потери урожая и цены резко снизились.
На протяжении тысячелетий фермеры полагались на естественные удобрения — такие материалы, как навоз, древесная зола, размолотые кости, рыба или ее части, а также отходы птиц и летучих мышей, называемые гуано, — для пополнения или увеличения количества питательных веществ в почве.
В начале 1800-х годов ученые обнаружили, какие элементы наиболее важны для роста растений: азот, фосфор и калий. Позже удобрения, содержащие эти элементы, производились в США и Европе. Сейчас многие фермеры используют химические удобрения с нитратами и фосфатами, потому что они значительно повышают урожайность.
Однако у пестицидов и удобрений есть и другой набор проблем. Сильная зависимость от химических веществ нарушила окружающую среду, часто уничтожая полезные виды животных вместе с вредными. Использование химических веществ также может представлять опасность для здоровья людей, особенно из-за загрязненной воды. Ученые-агрономы ищут более безопасные химические вещества для использования в качестве удобрений и пестицидов. Некоторые фермеры используют естественные методы контроля и меньше полагаются на химикаты.
Фермерство в воде
Сельское хозяйство включает такие формы выращивания, как гидропоника и аквакультура. Оба связаны с сельским хозяйством в воде.
Гидропоника – это наука о выращивании растений в питательных растворах. Всего один акр питательного раствора может дать более чем в 50 раз больше урожая салата, выращенного на том же количестве почвы.
Аквакультура — прежде всего выращивание рыбы и моллюсков — практиковалась в Китае, Индии и Египте тысячи лет назад. В настоящее время он используется в озерах, прудах, океане и других водоемах по всему миру. Некоторые формы аквакультуры, такие как разведение креветок, стали важными отраслями во многих странах Азии и Латинской Америки.
Изменение климата и усовершенствованные технологии меняют способ ведения пресноводного и океанического рыболовства. Глобальное потепление оттеснило теплолюбивые виды к полюсам и сократило среду обитания холодноводных видов. Традиционные рыбацкие общины как в развитых, так и в развивающихся странах обнаруживают, что количество рыбы сокращается.
Донное траление затронуло океанские экосистемы. При донном тралении с рыбацких лодок натягивают огромные сети и тащат их по дну океана. Сети ловят палтуса и кальмаров, а также поднимают осадок на дне океана. Это нарушает жизнь морских обитателей (планктона и водорослей), составляющих основу пищевой цепи.
Генетическая модификация
На протяжении веков люди путем случайных экспериментов выводили новые виды растений и животных. В 1950-х и 1960-х годах ученые вывели новые сорта высокоурожайной пшеницы и риса. Они завезли их в Мексику и некоторые части Азии. В результате резко возросло производство зерна в этих районах. Этот смелый эксперимент в сельском хозяйстве получил название «Зеленая революция».
Вместе с успехами Зеленой революции пришли и проблемы. Для получения высоких урожаев новым штаммам требовались химические удобрения, пестициды и орошение. Во многих развивающихся странах независимые фермеры не могут позволить себе новые технологии, и сельское хозяйство перешло в руки крупного бизнеса. Новые высокопродуктивные культуры также создают нагрузку на местные растения и животных.
Позднее ученые и фермеры поняли, почему возникли новые штаммы. Это породило новую зеленую революцию: генетическую модификацию продуктов питания.
Внутри каждой клетки находятся гены, материал, определяющий многие характеристики организма. Генетика изучает, какие характеристики наследуют организмы и как эти черты передаются.
Обладая большими познаниями в области генетики, люди могут научно выбирать характеристики, которые они хотят воспроизвести. Новая технология произвела революцию в процессе селекции как растений, так и животных.
Начиная с 1970-х годов ученые обнаружили, что они могут перестраивать гены и добавлять новые для повышения устойчивости к болезням, продуктивности и других желаемых характеристик сельскохозяйственных культур и домашнего скота.
Эти генетически модифицированные организмы (ГМО или ГМ-продукты) в настоящее время распространены во всем развитом мире. Биотехнология позволяет ученым изменять ДНК микробов, растений и животных.
ГМО, содержащие генетический материал или ДНК других видов, называются трансгенными организмами.
Например, ген арктического растения можно добавить (сплайсировать) в ДНК растения клубники, чтобы повысить устойчивость клубники к холоду и, таким образом, продлить период ее вегетации. Клубника будет трансгенным растением.
Предприятия продают фермерам генетически модифицированные семена, устойчивые к определенным пестицидам и гербицидам, производимым компанией. (Гербициды убивают сорняки и другие растения, которые угрожают урожаю.) С этими семенами фермеры могут использовать токсичные химикаты, не нанося вреда урожаю.
Биотехнология принесла успехи в животноводстве (разведение домашних животных). Современные сельскохозяйственные животные крупнее и растут быстрее, чем их предки.
Крупный рогатый скот, например, пастбищные животные. Их пищеварительная система эволюционировала, чтобы перерабатывать травы и другие культуры. Кукуруза и другие злаки вызывают закисление пищеварительной системы коровы.
Это облегчает развитие опасных бактерий (таких как кишечная палочка). Бактериальные инфекции могут быть вредны для коров, а также могут заражать их молоко и мясо, потребляемое людьми. Антибиотики встраиваются в ДНК кормовой кукурузы, чтобы предотвратить такую инфекцию. Антибиотики используются с 19 века.50-х годов для стимуляции роста крупного рогатого скота. Со временем эта практика привела к развитию устойчивых к антибиотикам бактерий у крупного рогатого скота и людей. Многим коровам также дают анаболические стероиды или гормоны роста, чтобы они быстрее росли.
Споры вокруг ГМ-продуктов огромны. Фермеры, которые выращивают ГМ-продукты, увеличивают производство с меньшими затратами труда и земли. Многие потребители отдают предпочтение генетически модифицированным продуктам. Овощи и фрукты хранятся дольше и меньше подвержены образованию синяков. Мясо жирнее – нежнее и соленее.
Критики утверждают, что ГМ-продукты имеют меньшую питательную ценность и уменьшают биоразнообразие.
Органическая пищевая промышленность и пищевая промышленность «свободного выгула» выросли в противовес «фабричному фермерству».
Большинство фермеров мира живут в развивающихся странах Африки, Азии и Латинской Америки. Многие из них возделывают землю, как это делали их предки сотни и даже тысячи лет назад. Они не используют сельскохозяйственные технологии, включающие дорогостоящие химикаты или методы производства.
Эти люди занимаются натуральным хозяйством. Они используют большую часть продуктов питания, которые они производят для себя и своих семей, в отличие от коммерческих фермеров, которые выращивают урожай только для продажи.
Методы культивирования
Методы ведения сельского хозяйства часто сильно различаются по всему миру в зависимости от климата, местности, традиций и доступных технологий.
Низкотехнологичное земледелие предполагает возделывание многолетних культур: продукты питания, выращиваемые на земле, которая не засеивается после каждого урожая.
Цитрусовые деревья и кофейные растения являются примерами многолетних культур. Высокотехнологичное земледелие включает в себя севооборот, что требует знаний о сельскохозяйственных угодьях. Ученые и инженеры не только используют севооборот и орошение, но и сажают культуры в зависимости от времени года, типа почвы и необходимого количества воды.
В прибрежных районах Западной Африки фермеры, обычно женщины, сажают кукурузу вскоре после первых дождей вегетационного периода. Они часто используют древний метод очистки, называемый подсечно-огневым. Сначала фермер срезает все кусты на своем участке. Когда эта растительность высыхает, она поджигает ее. Тепло от огня делает почву легко переворачиваемой, а сгоревшая растительность удобряет ее. Затем фермер высевает зерна кукурузы, оставшиеся от прошлогоднего урожая.
Между рядами кукурузы африканский фермер сажает другие основные культуры: бобовые, такие как горох, или корнеплоды, такие как ямс. Такая практика выращивания нескольких культур на одном участке называется совмещением культур.
Покрывая большую часть земли растительностью, совмещение культур предотвращает потерю влаги и эрозию почвы из-за сезонных дождей.
Дождь снабжает растения водой. Фермер пропалывает свой участок мотыгой. Во время сбора урожая она и ее семья собирают кукурузу, очищают ее от шелухи и раскладывают колосья на солнце для сушки. Они измельчают сушеную кукурузу, чтобы приготовить кашу.
Традиционно африканский фермер использует один и тот же участок в течение нескольких лет, пока его плодородие не снизится. Затем она переходит на другой участок, оставляя первый лежать под паром до 10 лет. Теперь рост населения привел к сокращению периодов пара и сделал постоянное возделывание более распространенным явлением.
Сельскохозяйственные методы, используемые в Кукурузном поясе США, сильно различаются. Кукурузный пояс — это район на севере Среднего Запада, где выращивается большая часть урожая кукурузы в стране. Во-первых, фермеры редко работают в одиночку — размер американских ферм требует много рабочей силы.
Вскоре после уборки кукурузы осенью фермеры заделывают остатки растительности или стерню в почву. Весной фермеры снова обрабатывают почву, используя орудие с рядами стальных дисков с острыми краями, называемое дисковой бороной. Диски врезаются в почву, разбивая ее на более мелкие кусочки и снабжая воздухом.
Затем сеялка с трактором высевает ряды семян. Машина делает борозды в почве, засыпает зерна высокоурожайной генетически модифицированной кукурузы и засыпает их землей. После того, как семена кукурузы проросли, другая машина впрыскивает в землю жидкое удобрение.
Затем фермеры используют химикаты для борьбы с сорняками и вредителями, а также рыхлят почву тракторным культиватором во время сбора урожая.
Промышленные фермеры США могут засеять тысячу акров кукурузы. Практика специализации на одной культуре известна как монокультура. Для сбора урожая фермеры используют механический комбайн, который собирает початки кукурузы и отбрасывает их в бункер.
Небольшая часть кукурузы, выращенной в Кукурузном поясе, предназначена для потребления человеком.
Большая часть кукурузы, выращиваемой в США, предназначена для кормления скота и промышленных целей, таких как подсластители кукурузного сиропа.
Животноводство
От альпак в Перу до зебу в Индии, миллиарды домашних животных по всему миру выращиваются и о них заботятся самыми разными способами. Во многих странах домашние животные являются важным источником пищи.
В Нигерии, например, народ фулани долгое время был кочевником. Они перемещаются со своими стадами крупного рогатого скота с одного пастбища на другое. Скот питается кустарниками и травами на непригодных для земледелия землях. Фулани полагаются на крупный рогатый скот для получения молока, но редко забивают своих животных на мясо.
В США мясной скот разводят так, чтобы он быстро рос и давал большое количество жирного мяса. В возрасте от 5 до 12 месяцев животных отправляют на откормочные площадки. Там их содержат в загонах и кормят зерном и витаминными добавками, пока они не достигнут товарного размера.
Затем их забивают.
Два способа выращивания скота противостоят друг другу в развивающихся странах. В Уганде разводят крупный рогатый скот анколе, чтобы он мог выдерживать суровый климат Центральной Африки: его длинные изогнутые рога помогают распределять тепло, а их пищеварительная система адаптирована к плохому питанию и малому количеству воды. Однако рынок молока побудил многих угандийских фермеров импортировать голштинский скот. Голштины родом из Северной Европы. Для поддержания их здоровья в экваториальном регионе требуется большое количество антибиотиков, вакцин и других химических веществ. Анколе, дающие мало молока и более постное мясо, могут исчезнуть в течение столетия.
Многие фермеры во всем мире занимаются птицеводством на свободном выгуле. Птицы добывают пищу на фермах или в общественных дворах, поедая все, что находят: семена, насекомых, домашние отходы и излишки зерна.
Во многих развитых странах птицеводство стало основной сельскохозяйственной отраслью.
Птицам вводят те же вакцины и гормоны, что и крупному рогатому скоту. Кур разводят либо на яйца, либо на мясо. В одном птичнике может содержаться более миллиона птиц. Часто машины автоматически подают корм и воду, собирают яйца и удаляют отходы.
Борьба с голодом
Производство продуктов питания должно идти в ногу с ростом населения и методами распределения. Это огромный сельскохозяйственный и политический вызов.
Проблема заключается не в нехватке продовольствия, а в неравном распределении мировых запасов продовольствия. Соотношение населения и пригодных для обработки земель в одних странах больше, чем в других. Некоторые эксперты считают, что государственная политика в развитых и развивающихся странах препятствует равному распределению продуктов питания. Засухи, наводнения и другие стихийные бедствия продолжают вызывать местную нехватку продовольствия.
Перенаселенность также способствует неравному распределению пищевых ресурсов. Большая часть прироста населения в течение следующих 100 лет произойдет в развивающихся странах, где голод уже является серьезной проблемой.
Экспорт продуктов питания или сельскохозяйственных технологий из стран с избытком в страны с дефицитом не решит проблему голода в мире. У бедных стран нет денег, чтобы покупать все необходимое им продовольствие, и они не хотят постоянно полагаться на другие страны. Многие развивающиеся страны также считают биоразнообразие важным ресурсом и не хотят угрожать ему ГМО.
Эксперты считают, что проблема голода будет решена двумя способами. Во-первых, граждане всех стран должны иметь возможность выращивать или покупать себе продукты питания. Во-вторых, граждане всех стран должны иметь ответственные привычки в питании и расходах. Как насчет решения проблемы перенаселения?
Сельскохозяйственная наука поможет странам адаптироваться к более здоровым методам производства продуктов питания. Ученые разрабатывают новые высокоурожайные сорта сельскохозяйственных культур, требующие меньшего количества удобрений или пестицидов. Такие культуры снижают потребность в использовании дорогостоящих химикатов и торговле.
Проблема накормить голодных не может быть решена, если земля и вода в мире не будут защищены. Сельскохозяйственные методы в развитых и развивающихся странах привели к серьезной потере ценных верхних слоев почвы, воды и других ресурсов.
Многим странам нужны более эффективные программы лесовосстановления. Перенаселение вынуждает все большее число фермеров переселяться на земли, слишком хрупкие для возделывания. Спрос на продукты питания привел к увеличению орошения во всем мире. В некоторых районах ирригация привела к падению уровня грунтовых вод, высыханию рек и опустошению колодцев. Сельскохозяйственные химикаты, которые увеличивают производство, часто загрязняют почву и грунтовые воды и нарушают пищевые цепочки.
Сельское хозяйство не должно наносить вред окружающей среде. Защищая землю, воду и воздух, а также делясь знаниями и ресурсами, люди могут найти решение проблемы голода в мире.
Краткий факт
Тачдаун
Размер средней фермы в Соединенных Штатах в 2007 году составлял 449 акров, или примерно 449 футбольных полей.
Fast Fact
Большая девятка
Половина общей стоимости сельскохозяйственной продукции в США приходится на девять штатов.
- California
- Texas
- Iowa
- Nebraska
- Kansas
- Illinois
- Minnesota
- North Carolina
- Wisconsin
Source: 2007 Census of Agriculture
Article
National Geographic Environment: Sustainable Сельское хозяйство Министерство сельского хозяйства США
Новые сельскохозяйственные технологии в современном сельском хозяйстве
Инновации играют более важную роль в современном сельском хозяйстве, чем когда-либо прежде. Отрасль в целом сталкивается с огромными проблемами, связанными с ростом стоимости поставок, нехваткой рабочей силы и изменением потребительских предпочтений в отношении прозрачности и устойчивости. Сельскохозяйственные корпорации все чаще признают, что для решения этих проблем необходимы решения.
За последние 10 лет в сельскохозяйственные технологии наблюдался огромный рост инвестиций: за последние 5 лет было инвестировано 6,7 млрд долларов, а за последние 1,9 млрд долларовмлрд только за последний год. Основные технологические инновации в этой сфере сосредоточены в таких областях, как вертикальное земледелие в помещении, автоматизация и робототехника, технологии животноводства, современные методы работы с теплицами, точное земледелие и искусственный интеллект, а также блокчейн.
Вертикальное земледелие в помещении
Вертикальное земледелие в помещении может повысить урожайность, преодолеть ограниченную площадь земли и даже снизить воздействие сельского хозяйства на окружающую среду за счет сокращения расстояния в цепочке поставок.
Вертикальное земледелие в помещении можно определить как практику выращивания продуктов, уложенных друг на друга в закрытой и контролируемой среде. Используя полки для выращивания, установленные вертикально, значительно сокращается площадь земли, необходимая для выращивания растений, по сравнению с традиционными методами ведения сельского хозяйства. Этот тип выращивания часто ассоциируется с городским и городским сельским хозяйством из-за его способности процветать в ограниченном пространстве. Вертикальные фермы уникальны тем, что некоторым установкам не требуется почва для роста растений. Большинство из них либо гидропоника, когда овощи выращиваются в миске с водой, богатой питательными веществами, либо аэропоника, когда корни растений систематически опрыскиваются водой и питательными веществами. Вместо естественного солнечного света используют искусственное освещение.
Вертикальные фермы используют на 70 % меньше воды, чем традиционные фермы.
Преимущества вертикального земледелия в закрытых помещениях очевидны — от устойчивого роста городов до максимизации урожайности при снижении затрат на рабочую силу.
Вертикальное земледелие может контролировать такие переменные, как свет, влажность и вода, чтобы точно измерять их круглый год, увеличивая производство продуктов питания с надежным урожаем. Сокращение потребления воды и энергии оптимизирует энергосбережение — вертикальные фермы используют на 70 % меньше воды, чем традиционные фермы. Труд также значительно сокращается за счет использования роботов для сбора урожая, посадки и логистики, что решает проблемы, с которыми сталкиваются фермы из-за текущей нехватки рабочей силы в сельскохозяйственной отрасли.
Автоматизация ферм
Автоматизация ферм, часто ассоциируемая с «умным земледелием», представляет собой технологию, которая делает фермы более эффективными и автоматизирует цикл выращивания сельскохозяйственных культур или животноводства. Все больше компаний работают над инновациями в области робототехники для разработки беспилотных летательных аппаратов, автономных тракторов, роботов-уборочных комбайнов, автоматических поливочных и посевных роботов.
Хотя эти технологии являются довольно новыми, в отрасли наблюдается все большее число традиционных сельскохозяйственных компаний, внедряющих автоматизацию ферм в свои процессы.
Новые достижения в области технологий, от робототехники и дронов до программного обеспечения для компьютерного зрения, полностью изменили современное сельское хозяйство. Основная цель технологий автоматизации ферм — решать более простые рутинные задачи. Некоторые основные технологии, которые чаще всего используются на фермах, включают: автоматизацию сбора урожая, автономные тракторы, посев и прополку, а также дроны. Технологии автоматизации ферм решают такие важные проблемы, как рост населения планеты, нехватка сельскохозяйственной рабочей силы и изменение потребительских предпочтений. Преимущества автоматизации традиционных сельскохозяйственных процессов огромны благодаря решению проблем, связанных с потребительскими предпочтениями, нехваткой рабочей силы и воздействием сельского хозяйства на окружающую среду.
Технологии животноводства
Традиционное животноводство — это сектор, который широко игнорируется и недостаточно обслуживается, хотя он, возможно, является наиболее важным. Животноводство обеспечивает столь необходимые возобновляемые природные ресурсы, на которые мы полагаемся каждый день. Управление животноводством традиционно было известно как управление птицефабриками, молочными фермами, животноводческими фермами или другими агропредприятиями, связанными с животноводством. Менеджеры по животноводству должны вести точный финансовый учет, контролировать рабочих и обеспечивать надлежащий уход и кормление животных. Однако последние тенденции доказали, что технологии революционизируют мир животноводства. Новые разработки за последние 8-10 лет внесли огромные улучшения в отрасль, которые значительно упростили отслеживание и управление домашним скотом и стали управляться данными. Эта технология может быть представлена в виде технологий питания, генетики, цифровых технологий и многого другого.
Технологии животноводства могут повысить или улучшить производительность, благосостояние или управление животными и домашним скотом.
Технологии животноводства могут повысить или улучшить производительность, благосостояние или управление животными и домашним скотом. Концепция «подключенной коровы» является результатом того, что все больше и больше молочных стад оснащаются датчиками для мониторинга здоровья и повышения продуктивности. Размещение индивидуальных носимых датчиков на крупном рогатом скоте может отслеживать повседневную активность и проблемы, связанные со здоровьем, а также предоставлять информацию на основе данных для всего стада. Все эти сгенерированные данные также превращаются в значимые и действенные идеи, которые производители могут быстро и легко использовать для принятия быстрых управленческих решений.
Геномику животных можно определить как изучение всего генного ландшафта живого животного и того, как они взаимодействуют друг с другом, влияя на рост и развитие животного.
Геномика помогает животноводам понять генетический риск своих стад и определить будущую прибыльность своего скота. Геномика крупного рогатого скота позволяет производителям оптимизировать рентабельность и удои поголовья благодаря стратегическому подходу к отбору и разведению животных.
Технологии датчиков и данных имеют огромные преимущества для современного животноводства. Он может повысить продуктивность и благополучие скота, выявляя больных животных и разумно определяя возможности для улучшения. Компьютерное зрение позволяет нам получать всевозможные непредвзятые данные, которые можно обобщить в значимые и действенные идеи. Принятие решений на основе данных приводит к более качественным, более эффективным и своевременным решениям, которые повышают продуктивность стад скота.
Современные теплицы
В последние десятилетия тепличная промышленность трансформировалась из небольших объектов, используемых в основном для исследовательских и эстетических целей (например, ботанические сады), в значительно более крупные объекты, которые напрямую конкурируют с традиционным наземным производством продуктов питания.
В совокупности весь мировой рынок теплиц в настоящее время производит овощей почти на 350 миллиардов долларов США в год, из которых производство в США составляет менее одного процента.
В настоящее время, в значительной степени благодаря недавним невероятным улучшениям в технологии выращивания, отрасль переживает небывалый расцвет. Сегодня все чаще появляются крупномасштабные, капитальные и городские теплицы.
Весь мировой рынок теплиц в настоящее время производит овощи почти на 350 миллиардов долларов США в год.
Поскольку рынок значительно вырос, в последние годы на нем также наблюдались четкие тенденции. Современные теплицы становятся все более технологичными, в них используются светодиодные лампы и автоматизированные системы управления, чтобы идеально адаптировать среду выращивания. Успешные тепличные компании значительно масштабируются и размещают свои производственные мощности рядом с городскими центрами, чтобы извлечь выгоду из постоянно растущего спроса на местные продукты питания независимо от сезона.
Для достижения этих целей тепличная промышленность также становится все более капиталоемкой, используя венчурное финансирование и другие источники для создания инфраструктуры, необходимой для конкуренции на текущем рынке.
Точное земледелие
Сельское хозяйство претерпевает эволюцию — технологии становятся неотъемлемой частью каждой коммерческой фермы. Новые компании, занимающиеся точным земледелием, разрабатывают технологии, которые позволяют фермерам максимизировать урожайность, контролируя все параметры выращивания сельскохозяйственных культур, такие как уровень влажности, воздействие вредителей, состояние почвы и микроклимат. Предоставляя более точные методы посадки и выращивания сельскохозяйственных культур, точное земледелие позволяет фермерам повышать эффективность и управлять затратами.
Компании точного земледелия нашли огромные возможности для роста. В недавнем отчете Grand View Research, Inc.
прогнозируется, что к 2025 году рынок точного земледелия достигнет 43,4 млрд долларов. Новое поколение фермеров привлекает более быстрые и гибкие стартапы, которые систематически максимизируют урожайность.
Блокчейн
Возможности Блокчейна по отслеживанию записей о праве собственности и защите от несанкционированного доступа могут быть использованы для решения неотложных проблем, таких как мошенничество с продуктами питания, отзыв продукции в целях безопасности, неэффективность цепочки поставок и отслеживание продуктов питания в существующей продовольственной системе. Уникальная децентрализованная структура блокчейна обеспечивает проверенные продукты и методы для создания рынка продуктов премиум-класса с прозрачностью.
Отслеживание продуктов питания было в центре недавних дискуссий о безопасности пищевых продуктов, особенно в связи с новыми достижениями в приложениях блокчейна. Из-за характера скоропортящихся продуктов пищевая промышленность в целом чрезвычайно уязвима для совершения ошибок, которые в конечном итоге могут повлиять на человеческие жизни.
Когда болезни пищевого происхождения угрожают общественному здравоохранению, первым шагом к анализу первопричины является отслеживание источника загрязнения, и недопустима неопределенность.
Блокчейн можно использовать для решения неотложных проблем, таких как мошенничество с пищевыми продуктами, отзыв продукции по соображениям безопасности, неэффективность цепочки поставок и отслеживаемость пищевых продуктов в существующей продовольственной системе.
Следовательно, прослеживаемость имеет решающее значение для цепочки поставок продуктов питания. Нынешняя структура коммуникации в продовольственной экосистеме делает прослеживаемость трудоемкой задачей, поскольку некоторые вовлеченные стороны все еще отслеживают информацию на бумаге. Структура блокчейна гарантирует, что каждый игрок в цепочке создания стоимости продуктов питания будет генерировать и безопасно обмениваться точками данных для создания подотчетной и отслеживаемой системы.
Огромные точки данных с метками, которые уточняют право собственности, могут быть записаны быстро без каких-либо изменений. В результате запись пути продукта от фермы до стола доступна для мониторинга в режиме реального времени.
Варианты использования блокчейна в пищевой промышленности выходят за рамки обеспечения безопасности пищевых продуктов. Это также повышает ценность текущего рынка за счет создания реестра в сети и балансировки рыночных цен. Традиционный ценовой механизм покупки и продажи опирается на суждения участников, а не на информацию, предоставляемую всей цепочкой создания стоимости. Предоставление доступа к данным позволит создать целостную картину спроса и предложения. Применение блокчейна для торговли может произвести революцию в традиционной торговле сырьевыми товарами и хеджировании. Блокчейн позволяет безопасно обмениваться проверенными транзакциями с каждым игроком в цепочке поставок продуктов питания, создавая рынок с огромной прозрачностью.
Искусственный интеллект
Развитие цифрового сельского хозяйства и связанных с ним технологий открыло множество новых возможностей для работы с данными. Удаленные датчики, спутники и БПЛА могут собирать информацию 24 часа в сутки по всему полю. Они могут контролировать здоровье растений, состояние почвы, температуру, влажность и т. д. Объем данных, которые могут генерировать эти датчики, огромен, и значение цифр скрыто в лавине этих данных.
Идея состоит в том, чтобы дать фермерам возможность лучше понять ситуацию на местах с помощью передовых технологий (таких как дистанционное зондирование), которые могут рассказать им о своей ситуации больше, чем они могут видеть невооруженным глазом. И не только точнее, но и быстрее, чем видеть его идущим или едущим по полям.
Дистанционные датчики позволяют алгоритмам интерпретировать окружающую среду поля как статистические данные, которые могут быть понятны и полезны фермерам для принятия решений.