Scientific and technological development of the Crimean agroindustrial complex

Full Text

Агропромышленный комплекс (АПК) Крыма представляет собой системообразующий сектор региональной экономики, вносящий значительный вклад в обеспечение продовольственной безопасности. Он охватывает широкий спектр видов деятельности, включая растениеводство, животноводство и переработку сельскохозяйственной продукции. Исторически развитие сельского хозяйства в Крыму определялось уникальными географическими и климатическими условиями. На полуострове развито производство зерновых, овощных, плодовых культур и винограда. Животноводство, включая птицеводство, разведение крупного рогатого скота, овцеводство, кролиководство, формирует существенную долю агропромышленного производства. Вместе с тем АПК Крыма характеризуется наличием ряда проблем и находится в стадии трансформации, требующей использования научных разработок и технологических инноваций. Важная задача – внедрение современных систем орошения, адаптация устойчивых агротехнологий и инвестиции в развитие инфраструктуры [1].

В 2024 г. Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма (НИИСХ Крыма), крупнейший аграрный научный центр Республики Крым, отметил столетний юбилей. Начало аграрной науке в засушливой зоне Крымского полуострова положил профессор-почвовед Н.Н. Клепинин, под руководством которого в 1924 г. была создана Областная опытная станция по полеводству. В 2012 г. институт был реорганизован путём объединения с пятью научно-исследовательскими организациями Крыма, что позволило создать многопрофильный научный центр, способный комплексно решать фундаментальные и прикладные задачи аграрного сектора Крыма.

Наиболее острой проблемой является аридность климата и дефицит водных ресурсов на полуострове. Это ключевое ограничение с точки зрения устойчивого развития АПК региона. Республика Крым характеризуется низким водоресурсным потенциалом, занимает последнее место среди субъектов Российской Федерации по минимальному объёму доступных собственных водных ресурсов в расчёте на одного жителя – около 0.5 тыс. м³ воды, что в 58 раз меньше среднего значения по России [2]. На значительной части территории Крыма выпадает недостаточное количество атмосферных осадков, по этому показателю регион относится к зоне рискованного земледелия. Прекращение подачи воды по Северо-Крымскому каналу привело к существенному сокращению площадей, пригодных для орошаемого земледелия, и, как следствие, к обеднению биоразнообразия агроценозов полуострова. Из структуры посевных площадей практически полностью исключены или значительно сокращены посевы влаголюбивых культур, таких как рис, соя, кукуруза, гречиха, люцерна и озимый рапс, возделывание которых в условиях отсутствия орошения становится либо невозможным, либо экономически нецелесообразным, особенно в засушливые годы. Отмечено сокращение площадей, занятых овощными культурами и позднеспелыми гибридами подсолнечника, отличающимися более высокой продуктивностью [2].

Немаловажный фактор – глобальные изменения климата, которые проявляются в учащении возникновения и увеличения амплитуды экстремальных погодных условий, которые трудно прогнозировать. Наиболее существенный вред земледелию наносят засухи, особенно на фоне высоких температур [3]. В Южном Крыму они участились в зимний и ранневесенний период. Анализ погодных условий за последнее десятилетие показал, что температура воздуха в степной зоне Крыма повысилась на 2°С в сравнении со среднемноголетней. Максимальное повышение температуры отмечается в феврале и марте (+3.1 и +2.7°С соответственно), а также в августе (+3.1°С).

Климатические условия диктуют необходимость совершенствования существующих и разработки принципиально новых агротехнологий, создания адаптивных сортов основных сельскохозяйственных культур, а также интродукции и акклиматизации засухоустойчивых видов и сортов, перспективных для возделывания в регионе.

Одно из приоритетных направлений государственной политики в области обеспечения продовольственной безопасности – “сохранение, восстановление и повышение плодородия земель сельскохозяйственного назначения” [4]. В целях преодоления негативных тенденций, связанных с деградацией почвенного плодородия, на территории Республики Крым реализуется комплекс мер по оптимизации систем земледелия. В частности, ведётся работа по расширению использования сидеральных культур¹ и внедрению ресурсосберегающих технологий обработки почвы. В настоящее время наблюдается существенный дисбаланс в круговороте веществ, выносимых из почвы с урожаем, и их возврате посредством внесения удобрений. В последние десятилетия отмечается резкое снижение объёмов внесения органических удобрений – с 8.2 до 0.4 т/га, что стало одной из ключевых причин деградации почвенного плодородия [5].

Одна из проблемных отраслей агропромышленного комплекса Крыма – животноводство: в последние годы отмечается устойчивая тенденция к сокращению поголовья сельскохозяйственных животных [6]. Десять лет назад основная часть поголовья крупного рогатого скота была сосредоточена в личных подсобных хозяйствах, однако к настоящему времени оно сократилось вдвое. Уменьшение поголовья овец связано с неблагоприятным экономическим положением овцеводческих хозяйств, расположенных преимущественно в экстремальных природно-климатических районах с бедными маломощными почвами. Сокращение поголовья свиней – следствие распространения африканской чумы свиней и дефицита кормовой базы. В целях преодоления негативных тенденций в животноводстве в НИИСХ Крыма на протяжении более десяти лет ведётся селекционная работа с породами овец и кроликов, адаптированных к местным условиям.

На основе уникальных разработок создаются универсальные кормовые смеси для кроликов, а также микрокапсулированные формы и кормовые добавки на основе водорослей для обогащения продуктов эссенциальным йодом, что особенно актуально для Крыма как санаторно-курортного региона [7, 8]. Инновационная разработка в области кормления молодняка крупного рогатого скота – кормовая добавка на основе эфирных масел, защищённая патентом на изобретение “Способ направленного формирования микробиома рубца и повышения иммунного статуса телят с помощью комплексной фитогенной кормовой добавки, содержащей эфирные масла фенхеля обыкновенного и кориандра посевного”. Эта добавка относится к классу фитобиотиков – биологически активных веществ, получаемых из эфирных масел или экстрактов растений и обладающих полезными для здоровья животных и людей свойствами. Это альтернатива антибиотикам и химическим препаратам, применяемым в животноводстве и медицине. Также в НИИСХ Крыма разработан и проходит апробацию фитобиотический препарат для животноводства на основе эфирного масла Origanum vulgare (содержащего до 77.5 % карвакрола), обладающий выраженным противомикробным действием.

Особенности климата Крыма требуют изучения засухоустойчивых культур и сортов, увеличения их ассортимента, а также разработки влагосберегающих технологий под них. Прежде всего речь идёт об озимых зерновых, которые занимают 70% посевных площадей республики. В НИИСХ Крыма изучено большое количество сортов озимой пшеницы и озимого ячменя с целью поиска наиболее урожайных, засухоустойчивых, с высоким качеством зерна, проводится оценка адаптивности селекционных линий озимых зерновых культур селекционных центров юга России для передачи наиболее продуктивных в государственное сортоиспытание для дальнейшего районирования. По такой программе совместно с Аграрным научным центром “Донской” с 2023 г. районировано два сорта озимой мягкой пшеницы – Подарок Крыму и Раздолье, широкое внедрение которых начато в Республике Крым и южных регионах РФ [9]. Изучение новых сортов основных сельскохозяйственных культур позволяет учёным института формировать сортовую политику в регионе и обеспечивать сельхозпредприятия семенами высокопродуктивных для зоны возделывания сортов на 80% от потребности, расширять биоразнообразие полевых севооборотов [10].

Ухудшение ресурсного потенциала почв, выражающееся в снижении плодородия, деградации структуры, эрозии и дегумификации, представляет угрозу для продовольственной и экологической безопасности Крыма. В качестве альтернативы традиционным подходам рассматривается внедрение технологий, основанных на принципах минимальной и даже нулевой обработки почвы, включая прямой посев в необработанную почву [11]. К основным достоинствам технологии относятся: предотвращение деградации почв, снижение темпов дегумификации, защита от ветровой и водной эрозии, уменьшение выбросов CO₂ в атмосферу, снижение потерь почвенной влаги благодаря мульчирующему эффекту растительных остатков [12], улучшение снегозадержания и стабилизация температурного режима почвы, что особенно важно в засушливых регионах Крыма. Кроме того, наличие растительных остатков на поверхности почвы создаёт благоприятные условия для развития полезной почвенной микробиоты и дождевых червей, которые способствуют подавлению патогенной микрофлоры и улучшению структуры почвы [11]. Экосистема при прямом посеве в отличие от традиционной технологии приближена и адаптирована к природной. Она имеет свои особенности в севооборотах и обусловлена культивируемыми растениями, видовыми различиями почвопокровных культур, архитектоникой корневых систем и отвечает общему процессу восстановления плодородия почв.

Одно из перспективных направлений в сохранении плодородия почв – биологизация земледелия, которая предполагает комплексное применение органических удобрений и растительных остатков в качестве средств гумусообразования. В рамках стационарных полевых опытов разрабатываются различные системы земледелия и приёмы биологизации, направленные на улучшение агрохимических и физических свойств почвы, повышение урожайности и улучшение качества сельскохозяйственной продукции. Результаты многолетних исследований, направленных на поиск альтернативных навозу органических удобрений, позволили установить, что сидеральный пар – это базовый элемент севооборотов, обеспечивающий воспроизводство плодородия [13]. Сидерация является фактором биологизации и экологизации земледелия, наряду с обогащением почвы органическим веществом, позволяет решить целый ряд актуальных задач: рационально использовать питательные вещества минеральных удобрений и почвы, улучшать агрофизические свойства почвы, защищать её от эрозии, сохранять окружающую среду, снижать пестицидную нагрузку, оздоравливать агрофитоценозы, сохранять экологическое равновесие в агроландшафтах [14].

Учитывая рекреационный статус Крыма, улучшение экологической ситуации в агроландшафтах и получение экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства стали приоритетными задачами для учёных института. Их решение достигается за счёт внедрения природоподобных (биологизированных) технологий [15]. В этих целях ведутся исследования по поиску и выделению штаммов микроорганизмов с комплексом хозяйственно ценных свойств. Фундаментальная основа разработки микробных препаратов – уникальная научная установка “Крымская коллекция микроорганизмов” [16]. Изучение механизмов взаимодействия растений и микроорганизмов способствует повышению продуктивности агроценозов и сохранению плодородия почвы за счёт рационального использования растениями трофических ресурсов, повышения адаптационного потенциала к стрессовым факторам и устойчивости к болезням. Многолетние научные и практические исследования позволили разработать эффективные агроэкотехнологии в растениеводстве и земледелии с применением созданных и разрабатываемых микробных препаратов на основе коллекционных штаммов микроорганизмов.

Учёные института проводят работу по внедрению микробных препаратов и научному сопровождению технологии их применения, которая включает мониторинг численности эколого-трофических групп микроорганизмов, анализ биоразнообразия (микробиома) и биологической активности почвы, листовую диагностику для контроля обеспеченности растений макро- и микроэлементами. Применение разработанных в институте микробных препаратов обеспечивает получение экологически чистой продукции и повышение урожайности озимой пшеницы на 2.1–7.0 ц/га, сои на 4.0–6.0 ц/га и риса на 2.0–11.8 ц/га. Расчёт прогнозируемой экономической эффективности показывает, что повышение урожайности пшеницы на 10% за счёт применения микробных препаратов может обеспечить около 84.1 млрд руб. чистой прибыли в год (табл. 1).

Таблица 1. Прогнозируемая экономическая эффективность применения микробных препаратов

В лаборатории молекулярной генетики, протеомики и биоинформатики наряду с изучением генетических технологий в животноводстве проводятся исследования наследственных свойств агрономически полезных микроорганизмов и молекулярная паспортизация сортов растений. За пятилетний период работы лаборатории было получено четыре патента на изобретения, три из которых внедрены в экономический сектор и образовательную деятельность, а также создано 12 молекулярных паспортов для сортов эфиромасличных культур. В условиях реализации государственной политики по генетической паспортизации сортов растений НИИСХ Крыма обладает научным заделом, для того чтобы стать ведущим центром разработки методических основ и практической реализации генетической паспортизации уникальных сортов эфиромасличных растений, культивируемых на территории Российской Федерации.

На протяжении 60 лет, начиная с основания в 1965 г. Всесоюзного научно-исследовательского института эфиромасличных культур (ВНИИЭМК), в Крыму проводятся комплексные исследования эфиромасличных и лекарственных растений. Несмотря на относительно небольшие посевные площади по сравнению с другими сельскохозяйственными культурами, эфиромасличные и лекарственные растения представляют значительную ценность для ряда отраслей. Основными сферами использования эфиромасличного сырья и продуктов его переработки являются парфюмерно-косметическая, пищевая и ликёро-водочная промышленность [17, 18].

Эфиромасличное и лекарственное растениеводство в Крыму характеризуется комплексом взаимосвязанных агробиологических, технологических и организационно-экономических проблем. К агробиологическим проблемам относятся: аридизация климата и дефицит водных ресурсов, ограниченный генофонд сортов, адаптированных к специфическим почвенно-климатическим условиям региона, низкое плодородие почв, усиление вредоносности болезней и вредителей в условиях климатических изменений, нехватка квалифицированных кадров, обладающих знаниями и практическими навыками в области эфиромасличного и лекарственного растениеводства, недостаточное развитие инфраструктуры производства, переработки и сбыта продукции, низкая конкурентоспособность продукции вследствие её высокой себестоимости, нестабильность рынков сбыта.

В НИИСХ Крыма основными направлениями исследований эфиромасличных культур являются биохимический анализ сырья и продуктов его переработки, изучение показателей продуктивности и устойчивости к абиотическим и биотическим факторам среды, а также создание высокопродуктивных сортов (как традиционных, так и перспективных) малораспространённых эфиромасличных растений, представляющих ценность для потребителей. Основой для создания селекционного материала служит коллекция генофонда, формируемая и поддерживаемая на протяжении нескольких десятилетий, зарегистрированная в России как уникальная научная установка (УНУ № 507515). Коллекция поддерживается, постоянно изучается и пополняется. Комплексный анализ образцов по морфологическим параметрам, биохимическим показателям и структурным элементам продуктивности позволяет выделять перспективный исходный материал для последующей селекционной работы [19]. В настоящее время в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию, зарегистрировано 52 сорта 16 видов эфиромасличных растений селекции НИИСХ Крыма, что составляет более 50% от общего количества сортов этих культур [20].

Для решения задач селекции и сохранения генофонда эфиромасличных растений в институте активно разрабатываются биотехнологические подходы, включающие клеточные технологии создания нового исходного селекционного материала, максимальной мультипликации ценных сортов и образцов с возможностью их оздоровления, а также поддержания альтернативных коллекций in vitro. Для создания новых генотипов, необходимых для выведения высокопродуктивных сортов, используется индукция морфогенеза у изолированных органов и тканей, разработаны методики получения отдалённых гибридов в эмбриокультуре, индукции сомаклональных вариаций в каллусных культурах, а также приёмы клеточной селекции для получения устойчивых к стрессовым факторам форм. С использованием биотехнологических методов из каллусных тканей впервые в селекции шалфея мускатного был создан сорт Селинж, превышающий контрольный сорт по сбору эфирного масла на 44%. Разработанные методы клонального микроразмножения in vitro внедрены в производство для ускоренного размножения ценных селекционных образцов и сортов и получения качественного оздоровлённого посадочного материала лаванды, розы эфиромасличной и других эфиромасличных и лекарственных растений, культивируемых в Крыму. За последние пять лет с помощью методов клеточной инженерии получено более 2.5 тыс. регенерантов ароматических растений, которые используются для закладки маточников и селекционных питомников исходного материала.

С целью получения целевых биологически активных соединений для применения в парфюмерно-косметической, пищевой промышленности, фармацевтике, медицине и ветеринарии НИИСХ Крыма ведёт исследования по изучению метаболомных характеристик перспективного эфиромасличного, лекарственного и масличного сырья, а также его технологических особенностей [21]. Для анализа качества эфиромасличного и масличного сырья, а также продуктов его переработки разработаны и успешно применяются в научных исследованиях и практической деятельности методики комплексной оценки [22]. В институте разработаны рецептуры и производится более 50 наименований инновационной продукции переработки эфиромасличного и масличного сырья: эфирные масла, гидролаты, фитосоли, парфюмерные спреи, косметические кремы на основе гидролатов эфиромасличных растений, скрабы, фиточаи, растительные масла, смеси растительных масел, салатные масла с экстрактами эфиромасличных растений.

Одна из приоритетных государственных задач – повышение уровня обеспеченности населения овощной продукцией, что требует совершенствования селекции и семеноводства овощных и бахчевых культур [23]. В НИИСХ Крыма селекционная работа с овощными и бахчевыми культурами направлена на выявление новых полезных свойств и хозяйственно ценных признаков в различных генотипах, а также на создание высокопродуктивных сортов для открытого грунта, адаптированных к местным условиям и предназначенных для потребления в свежем виде и переработки. В Государственный реестр селекционных достижений включено 15 сортов овощных и бахчевых культур селекции НИИСХ Крыма.

Чтобы расширить ассортимент растений, содержащих биологически активные вещества и микроэлементы, необходимо искать новые генотипы малораспространённых овощных культур с перспективой их широкого применения в производстве ценных видов пищевых и лекарственных продуктов. Примером реализации полного цикла от фундаментальных исследований до внедрения стала научная работа по культуре Nigella [24, 25]. В институте выведены два сорта – нигелла посевная Крымчанка и нигелла дамасская Ялита, характеризующиеся высоким выходом жирного масла и биологической активностью, обусловленной уникальным составом ненасыщенных жирных кислот. Разработана технология возделывания и переработки культуры, на продукцию, получаемую из нигеллы, создан и запатентован товарный знак.

В условиях дефицита водных ресурсов приоритетной задачей является обеспечение устойчивого развития орошаемого земледелия. В сложившейся ситуации необходимо ориентироваться на использование локальных поверхностных и подземных источников водоснабжения, включая реки, водохранилища, пруды, скважины, а также на внедрение водо- и энергосберегающих технологий полива. В Республике Крым доминирующий способ орошения – капельный, который в настоящее время применяется на 50–67% орошаемых площадей. Основные культуры, выращиваемые с применением капельного орошения, – многолетние насаждения, в частности, плодовые сады (семечковые и косточковые культуры) и виноградники (технические и столовые сорта). В 2024 г. площади под садами увеличились до 5917 га (на 43%), а под виноградниками – до 4942 га (на 36%).

Широкое внедрение капельного орошения сельскохозяйственных культур обеспечивает рациональное использование поливной воды, возможность внесения удобрений, растворимых пестицидов и гербицидов с поливной водой, выращивание высокорентабельных многолетних и однолетних культур, а также повышение урожайности в 1.5–3 раза по сравнению с традиционными способами орошения. Вместе с тем, учитывая расширение практики использования для орошения слабо- и среднеминерализованных подземных вод, а также условно пригодных и биологически очищенных сточных вод, необходимо усилить мониторинг экологического состояния орошаемых территорий.

Для этого могут быть задействованы наработки, полученные в рамках Соглашения о сотрудничестве между Институтом космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) и НИИСХ Крыма, нацеленные на практическое внедрение передовых отечественных технологий обработки спутниковых данных в информационное обеспечение АПК. Результатами сотрудничества стали создание уточнённых векторных границ земель сельскохозяйственного назначения Республики Крым, совершенствование методологии выделения неиспользуемых земель, паровых полей и полей, занятых озимыми и яровыми культурами (сервис ВЕГА-РRO) [26, 27].

Работа по научному обеспечению растениеводства ведётся также на территории Херсонской и Запорожской областей. В условиях богарного земледелия сельхозпроизводители новых территорий внедряют разработки крымских учёных по влагосбережению, приобретают семена элиты рекомендованных для богарных условий сортов озимых зерновых и яровых культур, пользуются услугами учёных-агрохимиков по агрохимическому анализу почвы и разработке агрохимических паспортов сельскохозяйственных земель.

Для продвижения отечественного продукта в сельскохозяйственное производство необходимо использовать различные меры поддержки, которые должны стимулировать российского производителя. Одним из факторов, способствующих увеличению доли отечественного продукта, может быть внесение изменений в законодательные акты, правила регистрации и экспертизы для удешевления государственной регистрации пород животных, сортов растений и микробиологических препаратов. Развитие производства органической продукции чрезвычайно важно как с точки зрения реализации Доктрины продовольственной безопасности и эффективного развития основных сельскохозяйственных отраслей, так и в формировании стратегии научно-технологической независимости нашей страны.

***

Стратегические решения в области технологической модернизации агропромышленного комплекса Крыма должны соответствовать уникальным климатическим и географическим условиям региона. Акцент на точное земледелие может существенно повысить эффективность использования ресурсов за счёт оптимизации водопотребления, улучшения здоровья почвы, увеличения урожайности зерновых, зернобобовых, технических, эфиромасличных и лекарственных культур. Такие технологии следует использовать для создания адаптивных стратегий, направленных на решение различных сельскохозяйственных задач. Создание технологических инкубаторов и инновационных центров может сыграть решающую роль в поддержке стартапов и формировании среды, благоприятной для развития технологичных агротехнических решений.

НИИСХ Крыма, обладающий значительным научно-исследовательским потенциалом и развитыми научными школами, может стать передовым центром, интегрирующим усилия академических учреждений, производственных предприятий и органов государственного управления в целях комплексного развития АПК региона. В качестве ключевых направлений деятельности института целесообразно выделить:

• аккумулирование и адаптацию передового мирового опыта в области сельского хозяйства, включая разработку и внедрение технологий точного земледелия, ресурсосберегающих агротехнологий, биопрепаратов и других инновационных решений;
• разработку и апробацию новых сортов и гибридов, адаптированных к специфическим климатическим и почвенным условиям Крыма, обладающих высокой урожайностью, устойчивостью к болезням и вредителям, а также улучшенными потребительскими качествами;
• организацию образовательных программ и тренингов для фермеров и специалистов АПК с целью повышения их квалификации и освоения современных агротехнологий;
• содействие внедрению цифровых технологий в сельское хозяйство, включая создание платформ для обмена информацией, автоматизацию управления и мониторинга сельскохозяйственных процессов;
• содействие переходу к устойчивым агротехнологиям, обеспечивающим сохранение почвенного плодородия, рациональное использование водных ресурсов и снижение негативного воздействия на окружающую среду.

¹ Сидера́ты (от лат. sīdere — оседать, оставаться лежать) – растения, выращиваемые с целью последующей заделки в почву (сидерации) для улучшения её структуры, обогащения азотом и угнетения роста сорняков.

About the authors

V. S. Pashtetsky

Author for correspondence.
Email: pvs98a@gmail.com

член-корреспондент РАН, директор

References

Supplementary files