Будущее сельского хозяйства напрямую затронуто двумя крупнейшими угрозами человечества на горизонте: ростом населения и изменением климата. 

Имея в виду больше ртов, которые нужно кормить, отсутствие планет, чтобы питаться ими, и все более тревожные прогнозы изменений окружающей среды, новаторы, работающие в растениеводстве, должны выяснить, как выращивать больше продовольствия, быстрее и с меньшими ресурсами, разрабатывая новые технологии для увеличения масштабов производства. механизмы производства продовольствия планеты устойчиво.

Ключевые характеристики:

• 815 миллионов: число людей на планете, которые страдают от голода, 1 из 3 от недоедания
• 70%: на столько объем мирового производства продовольствия должен увеличиться для удовлетворения потребностей роста населения к 2050 году
• 2/3: доля населения мира, которая, по оценкам WEF, будет жить в странах с дефицитом воды к 2025 году

С 815 миллионами человек на планете, страдающих от голода и уже 1 из 3 недоедающих, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций поставила цели в области устойчивого развития, направленные на ликвидацию голода в мире к 2030 году. C добавлением к 2050 году еще как минимум 2 миллиардов человек, производство продуктов питания по оценкам FAO должно увеличиться на 70% .

Для достижения этих целей агритех должен преодолеть недостаток производства продуктов питания в районах, которые обрабатываются с максимальной производительностью, и сделать так, чтобы эти районы продолжали давать больше продовольствия из года в год, не подвергая опасности доступ будущих поколений к невозобновляемым ресурсам. 

Уравновешивание потребности в технологических инновациях для увеличения производства продуктов питания любой ценой для прекращения голода в течение следующих 12 лет при одновременном управлении сохранением природных ресурсов, необходимых для современного сельского хозяйства, является немалой задачей: устойчивое сельское хозяйство уже противоречит существующему положению вещей. Новые технологии должны учитывать способы, которыми промышленное сельское хозяйство в настоящее время использует землю, воду, удобрения, пестициды и энергетические ресурсы.

Помимо этого, будущее еще не распределено равномерно. В то время как высокотехнологичные инновации охватывают Европу и Северную Америку, проекты в Китае, Индии и Африке поддерживают 500 миллионов семейных ферм, которые кормят 80% планеты. Если все 570 миллионов ферм на планете смогут работать с уровнями эффективности, продемонстрированными этими технологическими тенденциями, сельское хозяйство в 2050 году будет сильно отличаться от сегодняшнего.

Тенденция к росту: точное земледелие

Точное земледелие объединяет информатику с сельскохозяйственным машиностроением, собирая огромные объемы данных из сельскохозяйственного процесса. Используя технологические достижения, такие как усовершенствованные датчики, машинное обучение и искусственный интеллект для обработки данных, точное земледелие помогает отслеживать общие факторы окружающей среды, такие как погодные условия, распределение воды и химический состав почвы, а также крошечные измерения, такие как дефицит питательных веществ в отдельных растениях. Названное очередной «цифровой революцией» для сельского хозяйства, точное земледелие уже продемонстрировало увеличение урожайности при одновременном сокращении использования удобрений и пестицидов, что уменьшает загрязнение подземных вод и истощение невозобновляемых ресурсов, таких как фосфор .

GPS может показаться не принципиально новой технологией, но ее интеграция в тракторы John Deere в 2001 году позволила собирать данные об их местонахождении с точностью до нескольких сантиметров. Уже одно это нововведение позволило снизить затраты на топливо для тракторов в некоторых случаях на 40%, не позволяя им покрывать избыточные площади или пропускать места.

Используя технологии точного земледелия, такие как тракторы без водителя, обрабатывающие только определенные участки земли, и квадрокоптеры, собирающие данные о химическом составе почвы, содержании воды, питательных веществах и росте, голландские фермеры, крупнейшие в мире экспортеры картофеля и лука, и второй по величине экспортер овощей по общей стоимости способны более чем вдвое увеличить урожайность картофеля на акр по сравнению со средним мировым значением и снизить зависимость от воды на 90%.

Чтобы эта тенденция охватила весь мир и была доступна 144 миллионам фермеров в Азии, базовая цифровая грамотность является первым шагом. Хотя многие из этих групп населения теперь имеют доступ к смартфонам, очень немногие используют их для ведения сельского хозяйства. Как только эти фермеры подключатся к цифровой инфраструктуре и смогут использовать эти технологии для принятия решений на основе данных, они также смогут присоединиться к цифровой зеленой революции.

Стартапы Точного земледелия:

Taranis – компания, занимающаяся аэрофотосъемкой, которая предоставляет фермерам в Аргентине, Бразилии, России, Украине и США данные для выявления потенциальных проблем с урожаем. 
Технологии Tule – которая сосредотачивается на данных ирригации и водопользования. 
Pynco – платформа для анализа сельскохозяйственных данных, доступная более чем в 160 странах и отправляющая оповещения непосредственно на смартфоны фермеров.

Взлом биологии, чтобы накормить планету

Биотехнология, которая модифицирует генетический код сельскохозяйственных культур, чтобы сделать их более питательными, расти быстрее и противостоять болезням и вредителям, является основой современного многонационального промышленного сельского хозяйства. Многие лоббисты и фермеры, выступающие против ГМО, считают, что вмешиваться в генетический код пищевых продуктов слишком рискованно, чтобы пытаться их масштабировать, но чтобы выращивать пищу в условиях, которые принесет глобальное потепление, ученые спешат с мутациями, которые помогут повысить устойчивость культур к засухе, жаре, холоду и соли.

CRISPR – технология редактирования генов, готовая к потенциальному использованию на в геноме человека, является одной из биотехнологий, которые ученые используют, чтобы сделать выращивание культур более обильным, обеспечивая более эффективный фотосинтез, как в проекте C4 Rice, или для поощрения фиксацию азота в культурах, которые естественным образом не вытягивают азот из воздуха, что означает уменьшение использования удобрений и уменьшение расхода удобрений, загрязняющих грунтовые воды.

Agritech также обращается к природе, чтобы найти решения проблем, которые в настоящее время решаются синтетически с помощью удобрений и пестицидов. Например, адаптивные симбиотические технологии Сиэтла создали нетоксичные и непатогенные микробы, которые растут вместе с растениями и помогают им быть более эффективными в получении и переработке питательных веществ. Растения переносят стресс окружающей среды и дают больше продукции. В вегетационные периоды с высоким уровнем стресса по всему миру эти микробы повышают урожайность на 10-50%. 

Koppert Biological Systems – компания, основанная в Нидерландах, также использует природные решения, предоставляя микроорганизмам естественных хищников , способных уничтожать вредителей и болезни. Фермеры, использующие пчел Koppert вместо искусственного опыления, сообщают об увеличении урожайности и массы плодов на 20-30%, что является еще одной причиной того, что сохранение популяций пчел в мире имеет важное значение для устойчивого сельского хозяйства.

Биотехнологии достигли развивающегося мира в форме инноваций, таких как Золотой рис, генетически модифицированный сорт риса, содержащий витамин А. Согласно докладу д-ра Р.Б. Сингха, помощника Генерального директора и регионального представителя по продовольствию и сельскому хозяйству ООН Организация в Азиатско-Тихоокеанском регионе, 180 миллионов детей в развивающихся странах страдают от дефицита витамина А, что приводит к 2 миллионам смертей ежегодно. 

Поскольку ФАО занимается разработкой и распространением «Золотого риса», а Фонд Билла и Мелинды Гейтс поддерживает такие биотехнологические проекты, как разведение бананов, которые обеспечивают более высокий уровень железа в странах Африки к югу от Сахары, генетически модифицированные культуры станут основной технологической тенденцией в искоренении голода в мире и обеспечение населения к 2050 году.

Три биотехнологических стартапа:

Trace Genomics, называемый «23andMe для ферм», который проводит быстрое тестирование микробиомов на патогены. 
Symbiota, система управления контентом с открытым исходным кодом для данных о биоразнообразии. 
Clear Labs, генетический секвенирующий стартап, созданный для наблюдения за болезнями пищевого происхождения и патогенными микроорганизмами на молекулярном уровне.

Фермы в городе

Генеральный директор Iron Ox, гидропонной фермы, управляемой методами точного земледелия и автоматизации, утверждает: «Если фермы хотят выжить, мы должны думать о них как о технологических компаниях. «Отличительной особенностью Iron Ox от других гидропонных операций является то, что они используют автоматизацию, разработав робота-манипулятора весом 1000 фунтов, который точно настроен для уборки 26 000 листовых зеленых растений и трав на их калифорнийском предприятии. Робот по прозвищу Ангус также имеет ряд датчиков Lidar, которые позволяют ему выявлять болезни, вредителей и аномалии растений за растениями и подбирать их, захватывая специально разработанные горшки, которые не повреждают овощи. Благодаря всем этим инновациям Iron Ox удалось увеличить производство на 30% по сравнению с традиционными фермами .

Системы гидропоники и вертикального земледелия долгое время рекламировались как решение проблемы землепользования в сельском хозяйстве, так как большая часть пахотных земель уже занята  31% общего мирового производства риса, пшеницы и кукурузы в Восточной Азии и северо-западной Европе. В то время как эти существующие фермы подталкиваются другими технологиями для увеличения урожайности и использования меньших ресурсов, закрытые фермы в городских районах расширяют потенциальную площадь, которая может использоваться для выращивания сельскохозяйственных культур.

Поскольку гидропонные системы не нуждаются в почве, изолированы от воздействия окружающей среды, вредителей и болезней и обычно используют методы капельного орошения, они избегают многих проблем, с которыми сталкиваются фермы на открытом воздухе при сохранении ресурсов, но их главным препятствием является энергия. 

Запуск светодиодных светильников для внутренних хозяйств 24 часа в сутки не является устойчивым, даже для Iron Ox: они планируют перейти в традиционные теплицы, дополненные светодиодами. Некоторые внутренние и вертикальные фермеры уже ищут способы, чтобы решить проблему энергии и света: Growing Underground британская компания, развернутая в бомбоубежищах Второй мировой войны, использующая светодиодные лампы, излучающие только в диапазонах спектра, оптимальных для фотосинтеза, и есть несколько компаний, в том числе Valoya, Heliospectra и даже Philips, которые специально разрабатывают энергоэффективные светодиоды для внутреннего сельского хозяйства. Другое решение, впервые разработанное вертикальной системой земледелия Sky Greens в Сингапуре, использует гидравлическую систему, которая потребляет эквивалент энергии одной лампочки для вращения лотков с продуктом вверх и вниз на башни высотой 9 метров, чтобы по очереди греть их на солнце.

Сегодня 54% населения мира живет в городских районах, и, согласно прогнозам, к 2050 году это число возрастет до 66%. Учитывая потенциальное воздействие, которое глобальное потепление окажет на усилия традиционного сельского хозяйства, для вертикальных ферм есть перспективы с уверенностью развиваться в городских районах наряду с достижениями в агротехнике для загородных ферм. Вертикальные фермы могут интегрировать многие технологические инновации, разработанные для традиционных фермерских хозяйств, чтобы производить как можно больше продовольствия, изолируя зерновые культуры от вредителей и болезней, сохраняя невозобновляемые ресурсы путем тщательного контроля затрат и выпуска и минимизируя транспортные расходы, чтобы поставить еду на стол. для процветающего городского населения.

Городские фермерские стартапы могут приехать в город рядом с вами:

Freight Farms, создатели Leafy Green Machine™, полной гидропонной системы, встроенной в 40 футовый транспортный контейнер. 
AeroFarms, которая превратила 69 000 футов сталелитейной фабрики в предприятие для производства 1,5 миллиона фунтов продукции в год. 
Edenworks, который разработал аквапонную экосистему для крыш Нью-Йорка.

Если прогнозы экспертов по климату и населению на ближайшие 10-25 лет верны, технологические новаторы в промышленном сельском хозяйстве окажутся на гребне инноваций. Эти будущие тенденции перемещения фермерских хозяйств в города, биотехнологии, делающие пищу более питательной и быстро растущей, и точное земледелие, объединяющее большие данные с сельскохозяйственной наукой, помогут решить одну из величайших задач человечества, устраняя голод и сохраняя природные ресурсы планеты для будущих поколений.