В Институте экологической и сельскохозяйственной биологии X-BIO ТюмГУ создан Агробиотехкомплекс.
Здесь выращивают растения в условиях полностью управляемого микроклимата — можно регулировать температуру, влажность, освещение, состав воздуха и питательных растворов. Комплекс позволяет проводить научные исследования, тестировать новые агротехнологии, изучать рост и развитие растений, а также разрабатывать решения для сельского хозяйства.
Мы поговорили с руководителем Агробиотехкомплекса ТюмГУ Алексеем Прохошиным. Он рассказал об уникальности системы и о том, над какими проектами сейчас работают ученые.
Чем занимаются исследователи в Агробоитехкомплексе?
В основе нашей работы лежит создание и апробация интеллектуальной системы управления процессами выращивания растений и фитосанитарного мониторинга. Проще говоря, мы разрабатываем «умную» ферму на основе технологий контроля микроклимата, автоматизации и анализа данных.
Наш агробиотехкомплекс — это экспериментальная платформа, где мы тестируем и дорабатываем её ключевые модули. Среди них — системы компьютерного зрения для анализа состояния растений, математические модели для прогнозирования рисков и модули поддержки принятия решений.
Параллельно с технической разработкой мы активно работаем над оформлением результатов интеллектуальной деятельности. На данный момент получили 9 свидетельств о государственной регистрации программ и баз данных, выданных Федеральной службой по интеллектуальной собственности.
Какую практическую пользу приносят эти исследования?
Для обывателя наша работа несет прямую пользу. Технологии, которые мы разрабатываем, нацелены на то, чтобы сделать продукты питания более доступными, качественными и безопасными.
Автоматизация и точный контроль позволяют снизить себестоимость продукции. Например, технология малообъемной гидропоники, используемая в ягодном модуле, сокращает расход воды до 70% по сравнению с традиционным земледелием.
Сам комплекс является коммерческим продуктом, который может быть воспроизведен в промышленных масштабах для городских ферм или тепличных хозяйств. Это означает, что свежие ягоды, томаты, огурцы или зелень можно выращивать где угодно, независимо от сезона и климата.
Научная значимость заключается в уникальных возможностях, которые предоставляет наша площадка. Мы можем не просто выращивать растения, а изучать их взаимодействие со средой на фундаментальном уровне. Комплекс позволяет моделировать как идеальные, так и экстремальные условия, проверяя устойчивость культур.
Вот несколько фактов, которые иллюстрируют уникальность комплекса:
- Комплекс имеет модульную структуру. Каждый его элемент — ягодный, овощной, салатно-зеленый модули — может работать как автономно, так и в составе единой системы. Это обеспечивает гибкость и масштабируемость.
- Высота овощного модуля превышает 6 метров, что позволяет выращивать высокорослые культуры (например, томаты и огурцы) в идеальных для них условиях или размещать 7-8 ярусов ягодных культур.
- Для создания подобных систем мониторинга не всегда требуется дорогое промышленное оборудование. Для небольших лабораторий или учебных задач вполне реально собрать бюджетную систему на базе доступных датчиков и устройств «умного дома» (например, из экосистемы «Алисы»).
Вы упомянули ягоды и овощи. А что-то необычное выращивать планируете? Например, грибы или экзотические растения?
Безусловно! Агробиотехкомплекс — это не только про еду на каждый день. Одно из ключевых направлений исследовательского модуля — как раз разработка технологий выращивания культур с высокой добавленной стоимостью.
Мы работаем над интенсивными методами культивации съедобных и лекарственных грибов. Еще интереснее — разрабатываем биотехнологии для получения из них мицелия и экстрактов, которые используются для создания биологически активных веществ, нутрицевтиков и даже фармацевтических ингредиентов.
С помощью гидропонных и аэропонных систем можем выращивать лекарственные и редкие растения — женьшень, эхинацею, родиолу или стевию. Более того, осваиваем технологии «биофабрикации», то есть получение ценных соединений (алкалоиды, эфирные масла) из клеточных культур растений в лаборатории.
Так что да, в будущем наши разработки помогут получать не только пищу, но и сырье для инновационных продуктов в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.
Насколько «экологична» такая ферма? Ведь все эти лампы, датчики и системы наверняка потребляют много энергии.
Это очень правильный вопрос. Один из центральных принципов, заложенных при проектировании комплекса, — это устойчивость и экономическая эффективность.
Каждый модуль изначально разрабатывается с учётом минимального расхода ресурсов: воды, питательных веществ и электроэнергии. Ключевой пример — технологии малообъемной гидропоники, о которых мы уже говорили.
Более того, наша работа направлена и на снижение «химической нагрузки» на сельское хозяйство. В рамках биотехнологического направления тестируем биопрепараты: биофунгициды и биоинсектициды (для борьбы с болезнями и вредителями), а также биостимуляторы роста на основе грибов и бактерий. Это делает производство не только более эффективным, но и безопасным для окружающей среды и потребителя.
А на «ферме будущего» будет нужен человек? Какие специалисты смогут работать в таких комплексах?
Наша цель — не заменить человека, а избавить его от рутинного и тяжелого труда, повысив при этом точность и эффективность процессов. Система берет на себя автоматический контроль микроклимата, полив, дозирование питания и мониторинг, но стратегические решения и управление сложной системой остаются за человеком.
Это формирует запрос на специалистов нового типа. «Фермер будущего» — это скорее ИТ-специалист, агроаналитик и биотехнолог в одном лице.
В будущем будут востребованы:
> специалисты по IoT-решениям и сенсорике, которые могут настраивать и обслуживать системы мониторинга
> аналитики данных, способные работать с платформами агроаналитики, интерпретировать графики, диаграммы и прогнозировать урожайность
> операторы автоматизированных систем, которые управляют комплексом через единую цифровую платформу
Многие хозяйства уже сейчас испытывают дефицит таких компетенций. Поэтому одна из наших задач — разработка образовательных модулей и консалтинг для подготовки кадров, готовых работать в сельском хозяйстве XXI века.
Кто работает над исследованиями?
Над проектом трудится команда специалистов университета.
Важно отметить, наш комплекс — это не только исследовательская, но и образовательная площадка. Здесь не только проходят апробацию технологии, но и учатся будущие специалисты. Мы активно привлекаем к работе студентов, магистрантов и аспирантов. Таким образом, не только создаем технологии будущего, но и готовим кадры, которые смогут с ними работать.
Автор фото: Шахло Махмудова