Проект: Биологический препарат и технологии его получения и применения для защиты овощных культур от фитопаразитических нематод
Инициатор:: ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений» (лаборатория микробиологической защиты растений).
Вызов:
• Согласно стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (утв. Указом Президента РФ от 1 декабря 2016 г. № 642) является переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработка и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективную переработку сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания. Овощеводство относится к числу отраслей, которым во всем мире принадлежит важная роль в снабжении населения продуктами питания высокой биологической ценности преимущественно в свежем виде. Увеличение в последнее время доли свежих овощей в рационе питания человека связано с усилением внимания к состоянию здоровья. Важную роль в снабжении населения овощами играет защищенный грунт. Особенно овощеводство закрытого грунта актуально для стран с холодным климатом и ограниченными площадями сельскохозяйственных территорий. Задачи овощеводства защищенного грунта – круглогодовое или внесезонное производство высококачественных овощей. Одними из основных вредителей, негативно влияющих на состояние сельскохозяйственных культур в условиях закрытого грунта, являются паразитические фитонематоды. Под их влиянием могут нарушаться физиологические процессы, задерживаться развитие растений, ослабляться их рост, снижаться качество плодов, все это приводит к потерям урожая до 50-80 %. Ежегодно ущерб от их влияния в Европе и США оценивается более чем 25 млрд. долларов.
• Россия занимает пятое место по поставкам свежих овощей в мире. Развитию отрасли способствуют меры государственной поддержки. В рамках стимулирующей субсидии субъекты РФ вправе выбрать приоритетные направления, в том числе овощеводство открытого грунта, что позволяет регионам осуществлять дополнительную поддержку аграриев, занимающихся производством овощей. В 2020 году прирост производства овощных культур составил 15 % (100 000 тонн) и составило 1,13 млн. тонн в открытом грунте и 4,15 млн. тонн в закрытом грунте. В десятку регионов-лидеров по производству овощей в зимних теплицах входят Липецкая, Московская, Волгоградская, Калужская, Новосибирская области, Краснодарский и Ставропольский края, республики Карачаево-Черкессия, Татарстан и Башкортостан. Для Краснодарского края проблема вредителей защищенного грунта является особенно острой, поскольку это крупнейший в России регион возделывания овощных и ягодных культур, лидер по производству овощей в условиях закрытого грунта. Борьба с фитонематодами в теплицах дорогостоящая и трудоемкая, а ни один из существующих методов полностью не избавляет растения от их присутствия.
• Для снижения численности нематод используют устойчивые сорта, пропаривание грунтов, фумигацию высокотоксичными химическими препаратами, применение которых в защищенном грунте ограничивается санитарно-гигиеническими требованиями. На сегодняшний день в мире против фитопатогенных нематод применяются следующие микробиологические препараты: Bioact WG (Purpureocillium lilacinus), Nortica VOTiVO (Bacillus firmus), KlamiC (Pochonia chlamydosporia), Econem (Pasteuria penetrans), Deny, Blue Circle (Burkholderia cepacia), DiTera (Myrothecium verrucaria). Следует отметить, что некоторые препараты производятся только для применения на территории страны-изготовителя. Ни один из указанных биопрепаратов не зарегистрирован для применения на территории РФ. В России на сегодняшний день в Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов зарегистрирован только один препарат нематицидного действия – «Фитоверм», на основе метаболитов Streptomyces avermectilis, однако эта группа препаратов относится к категории агрохимикатов и запрещена к использованию, например, в технологиях органического земледелия. При этом нет ни одного зарегистрированного биопрепарата на основе микроорганизмов.
• Кроме того, нематоды способствуют развитию грибных, бактериальных и вирусных болезней растений, переносчиками которых они являются сами либо создают пути для вторичной патогенной инфекции.
• ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений»
• Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, Российский фонд фундаментальных исследований, Кубанский научный фонд
• Отраслевой партнер:
1. Компании-производители биологических средств защиты растений: ПО «Сиббиофарм», НВП «БашИнком», ЗАО «Агробиотехнология», ООО «Бионоватик»
2. Сельхозтоваропроизводители: ООО «Красный Сад», АО «Верхнедубовское», АФ «Новобатайская», ООО «Интеринвест», ООО «Бондюэль-Кубань», АО «Агронова», предприятие «Долина Овощей», АПХ «ЭКО-культура», ПАО «Агрокомбинат Тепличный», ОО «Овощи Черноземья», ООО «Овощи Ставрополья», ООО «Круглый Год», ООО «Солнечный Дар».
• Гос. министерства и ведомства: поддержка Министерства сельского хозяйства РФ
Ресурсы:
• Компетенции инициатора – инициатор имеет многолетний опыт исследований в области микробиологии, фитопатологии, паразитологии, а также создания и внедрения комплексных беспестицидных технологий защиты сельскохозяйственных культур от вредных организмов.
Участниками проекта успешно выведен на стадию государственной регистрации биологический фунгицид на основе штаммов бактерий-антагонистов. Проект по разработке биологических фунгицидов успешно прошел федеральную акселерационную программу GenerationS-2016 и привлек 7 500 000 руб.
Команда проекта обладает опытом успешного выполнения работ в рамках грантов и контрактов РФФИ, грантов Президента РФ для молодых кандидатов наук, Министерства образования и науки РФ, Министерства сельского хозяйства РФ, Министерства сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края и т.д.
• Компетенции отраслевого партнера: отраслевые партнеры обладают достаточными научно-техническими и промышленными мощностями для крупномасштабного производства качественных бионематицидов.
• Как происходит внедрение: в настоящий момент проводятся лабораторные исследования. Потенциальные конечные потребители бионематицидов на основе новых штаммов – сельскохозяйственные предприятия товарного растениеводства, могут быть разделены на следующие сегменты:
1 Для компаний-производителей биологических средств защиты растений: продажа продукта и технологии его получения и применения (договор отчуждения прав на производство или реализацию) и/или продажа лицензии на производство.
2. Для сельхозтоваропроизводителей: продажа продукта и технологии его применения (производственные испытания и демонстрационные опыты).
3. МИП (совместно с отраслевыми партнерами).
Выбор направления внедрения будет определен в ходе реализации проекта.
• Что нужно сделать далее: Для успешного доведения разработки до стадии промышленного использования необходимо провести исследования совместимости штаммов B. amyloliquefaciens BZR 277 и B. siamensis BZR 86 с основными группами химических пестицидов, рекомендованных для защиты овощных культур, изучить механизм действия штаммов, провести токсиколого-гигиеническую оценку штаммов в отношении теплокровных животных, осуществить экологическую экспертизу бионематицидов, подготовить экономическое обоснование эффективности применения лабораторных образцов биопрепаратов, провести регистрационные испытания бионематицидов в полевых условиях с дальнейшим внесением в список препаратов, разрешенных к применению на территории РФ, провести анализ рынка биопрепаратов нематицидного действия и разработать бизнес-план. Регистрация прав на объекты интеллектуальной собственности, полученные в результате выполнения работ (ноу-хау, патент).
• Основные бенефициары:
• Клиенты, отрасль Потенциальные конечные потребители бионематицидов на основе новых штаммов – сельскохозяйственные предприятия товарного растениеводства, могут быть разделены на следующие сегменты:
1.Крупные сельскохозяйственные предприятия.
2.Фермерские хозяйства.
3.Опытно-производственные и учебные хозяйства сельскохозяйственных научных учреждений.
Конечные потребители технологии получения и применения – производители средств защиты растений (ПО «Сиббиофарм», НВП «БашИнком», ЗАО «Агробиотехнология», ООО «Бионавтика»)
• Общество или отдельные категории граждан Конечный продукт может быть использован для получения экологически безопасной продукции, в том числе для производства детского, диетического и лечебно-профилактического питания.
• Государство, регионы, муниципалитеты: Овощеводство относится к числу отраслей, которым принадлежит важная роль в снабжении населения продуктами питания высокой биологической ценности преимущественно в свежем виде. Промышленное производство овощей вовлекает в процесс общественного производства значительные трудовые ресурсы, что способствует росту занятости населения и его благосостояния; формирует экономическую основу бюджетов разных уровней. Площади, занимаемые овощными культурами в открытом грунте в России в 2020 году – 184,2 тыс. га, в закрытом грунте – 4,9 тыс. га. Северокавказский и Южный федеральный округ являются основными поставщиками овощей (40 % от общего валового сбора в России). В последние годы активное развитие тепличных хозяйств проходит в Московской, Тверской, Новгородской, Воронежской области.
Статус проекта
• Участники проекта – команда специалистов от ФНЦБЗР включает микробиологов, биотехнологов, фитопатологов, агрономов; необходимо привлечение специалистов в области маркетинга и бизнес-планирования
• Стадия планирования проекта
– исследовать совместимость штаммов B. amyloliquefaciens BZR 277 и B. siamensis BZR 86 с основными группами химических и биологических пестицидов, рекомендованных для защиты овощных культур для использования в системах интегрированной и биологической защиты растений;
– изучить механизм действия штаммов;
– разработать технологичные препаративные формы;
– провести токсиколого-гигиеническую оценку штаммов в отношении теплокровных животных;
– осуществить экологическую экспертизу бионематицидов;
– подготовить экономическое обоснование эффективности применения биопрепаратов;
– провести анализ рынка биопрепаратов нематицидного действия и разработать бизнес-план;
– регистрация прав на объекты интеллектуальной собственности, полученные в результате выполнения работ;
– провести регистрационные испытания бионематицидов в полевых условиях с дальнейшим внесением в список препаратов, разрешенных к применению на территории РФ;
– внедрение результатов проекта в реальный сектор экономики.
• Инвестиционная составляющая:
– рассчитаны инвестиции на 3 года исследований на завершение исследований и проведение регистрационных испытаний;
– необходимо содействие в разработке бизнес-плана с определением инвестиционных параметров;
– необходимы дополнительные инвестиции для привлеченных партнеров.
Связь с другими направлениями:пищевая и перерабатывающая промышленность, органическое сельское хозяйство.
Руководитель проекта:
зав. лаб. микробиологической защиты растений, к.б.н., Асатурова А.М.
e-mail: biocontrol-vniibzr@yandex.ru, тел. 8 (861) 228-17-76.
Проект: «Технология ранней диагностики основных возбудителей болезней зерновых культур с использованием наземных и авиа гиперспектральных измерений, дистанционных средств мониторинга и искусственного интеллекта».
Инициатор:: ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений» (лаборатория фитосанитарного мониторинга агроэкосистем).
Какую проблему решает продукт:
• Потери урожая от вредных объектов сельскохозяйственных культур до 80-100 %,
• Снижение качества семян и сырья до 100 %.
• Загрязнение окружающей среды.Ухудшение качества продукции и здоровья человека и животных.
• Своевременный и точный фитосанитарный мониторинг – основа для разработки эффективных защитных мероприятий.
Кто делает:
• ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений»
• Соинвестор проекта в 2020-2021 – РФФИ
• Отраслевой партнер:
1. ООО АгроДронГрупп.
2. МГУ им. Ломоносова, географический факультет, кафедра картографии и геоинформатики.
Ресурсы:
• Компетенции инициатора – ФНЦБЗР – квалифицированные сотрудники в области защиты растений (фитопатологи, энтомологи, гербологи), опыт работы с возбудителями болезней 18 лет, опыт работы по спектрометрированию 10 лет, имеется приборная база для фитосанитарного мониторинга возбудителей болезней и вредителей (Патент РФ на полезную модель «Пробоотборник воздуха» № 191629 от 14.08.19 г., Патент РФ на полезную модель «Определитель заспоренности растений» № 202119 от 02.02.21 г.)
• Компетенции отраслевого партнера – Коллектив ученых из МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра картографии и геоинформатики – специалисты в области аэрокосмического зондирования и картографирования, компьютерной обработки космических снимков. Имеется спектрометр (100 каналов).
• Основные этапы проекта – НИОКР:
1.Создание тестовых участков на опытных полях ФНЦБЗР и их подготовка к проведению наземных и дистанционных гиперспектральных измерений.
2. Измерения спектральных параметров посевов озимой пшеницы разных по восприимчивости к болезням сортов на тестовых участках ФНЦБЗР с использованием спектральной аппаратуры наземного и авиационного базирования.
3. Анализ полученных спектральных данных. Интерпретация и сопоставление спектральных характеристик, полученных в результате проведения наземных и дистанционных измерений, с фитосанитарными параметрами посевов озимой пшеницы разных по восприимчивости к болезням сортов, выявление специфических спектральных диапазонов, свидетельствующих о проявлении характерных изменений, вызванных воздействием вредного объекта.
4. Анализ и обобщение данных полученных за период исследований. Создание базы данных спектральных характеристик разных по восприимчивости к болезням сортов озимой пшеницы на фоне различной степени пораженности болезнями. Описание технологических режимов применения спороулавливающей аппаратуры в комплекте с БПЛА. Разработка и написание методических основ фитосанитарного мониторинга на основе использования спектральной аппаратуры и оригинальных средств мониторинга.
5. Создание программы (системы), как основы для обработки данных и построения тематических картограмм состояния сельскохозяйственных культур, анализа состояния посевов сельскохозяйственных культур на больших площадях (административный район, отдельное хозяйство, край, область и т.д.).
Все сельхозтоваропроизводители, государственные службы –Россельхозцентр, карантинные службы.
• Модель коммерциализации:
1. Услуга по дистанционному мониторингу болезней зерновых.
2. Технология: оборудование + программное приложение.
• Что нужно для успеха проекта:
- Приобрести Спектральные камеры и БПЛА (поставщик данных о состоянии растительности); ПО для обработки снимков и ГИС.
- Модернизировать спороулавливающую камеру.
- Разработать спектральную камеру с АОФ (акусто-оптический фильтр).
- Изготовить опытные образцы.
- Провести полевые исследования (2-3 года).
- Создать систему искусственного интеллекта, наполненную соответствующими данными и алгоритмами, для автоматизации процессов принятия решений.
- Провести стратегический маркетинг и определить основные параметры рынка диагностики на период до 2030 года.
- Разработать бизнес-план проекта.
- Определить инвестиционные параметры.
Основные бенефициары:
• Клиенты, отрасль Потенциальные конечные потребители технологии могут быть разделены на следующие сегменты:
1.Крупные сельскохозяйственные предприятия.
2.Фермерские хозяйства.
3.Государственные службы (Россельхозцентр) и карантинные службы.
• Общество или отдельные категории граждан Конечный продукт может быть использован, отдельными категориями граждан, имеющих отношения к выращиванию зерновых культур.
• Государство, регионы, муниципалитеты: использование технологии может повысить экономику как регионов, так и в целом государства.
Статус проекта
• Участники проекта – основной состав определен. Возможно добавления в команду участников по совершенствованию спороулавливателя.
• Стадия планирования проекта – имеется план НИОКР.
Связь с другими направлениями:
Развитие космических систем для дистанционного зондирования и фундаментальных исследований Земли.
Использование информации ДЗЗ для социально-экономического развития стран и фундаментальных исследований Земли и околоземного космического пространства.
Мониторинг окружающей среды, природных и антропогенных объектов и явлений.
Модели и методы обработки данных дистанционного зондирования Земли.
Развитие методов аэрокосмической съемки в географических исследованиях.
Руководитель проекта:
зав. лаб. фитосанитарного мониторинга агроэкосистем, к.б.н., Кремнева О.Ю.
e-mail: kremenoks@mail.ru, тел. 8 (861) 228-21-03.