Кліматично розумне сільське господарство: як космічні технології допоможуть зібрати більше врожаю без шкоди довкіллю

Кліматично розумне сільське господарство (CSA) — нова ініціатива щодо екологічно чистої аграрної діяльності, покрокову стратегію якої представила Продовольча та сільськогосподарська організація (FAO) при ООН у 2022 році. Стратегічна програма заходів із впровадження CSA у сільськогосподарську діяльність у всьому світі розроблена на 9-річний термін (з 2022 до 2031 року) та пропонує низку нових практик і технологій, націлених на розробку зелених методів ведення землеробства, що будуть стійкими до кліматичних викликів сьогодення, пов’язаних з глобальним потеплінням. 

Такий вид кліматично розумної аграрної діяльності націлений на підвищення спроможності сільських господарств виробляти більші об’єми їжі, при цьому знижуючи викиди в атмосферу шкідливих парникових газів, передусім метану (CH4) та оксиду азоту (N2O). В кінцевій меті це має забезпечити глобальну продовольчу безпеку для невпинно зростаючого населення Землі. Впровадження методів CSA може надати людству унікальну можливість прогодувати близько 9,7 млрд людей, що, за прогнозами, мешкатимуть на нашій планеті до 2050 року. Для досягнення цих цілей кліматично розумне сільське господарство залучає у процес землеробства низку інноваційних технологій та методів, серед яких не останнє місце займають і космічні технології.

Головні положення програми FAO з кліматично розумного сільського господарства

Опублікована Стратегія з розвитку та впровадження CSA на 2022-2031 роки передбачає низку заходів, спрямованих на модернізацію агропромислового сектора країн у всьому світі. Для цього FAO рекомендує поступово вводити у глобальну практику аграрної діяльності наступні положення:

• Перехід до більш ефективних стійких агропродовольчих систем. Головна мета — у впровадженні нових методів продовольчої безпеки через трансформацію наявних агропродовольчих систем та використання концептуально нових підходів для збільшення виробництва аграрної продукції і збереження родючості аграрних земель. Важливим тут є саме збереження біорізноманіття сільськогосподарських культур і раціональне використання наявних екосистем, особливо в регіонах, що найбільше потерпають від наслідків глобального потепління.
• Кліматично розумне сільське господарство — наріжний камінь усієї стратегії, запропонованої FAO. Для реалізації CSA потрібен комплексний підхід, який охоплюватиме підвищення продуктивності та доходів великих сільських господарств, адаптацію до викликів глобального потепління, а також скоординовану системну боротьбу з його першопричинами — парниковими викидами. Саме вони є ключовим фактором, що провокує зміни клімату та робить раніше родючі ділянки Землі непридатними для аграрної діяльності через посуху, стихійні пожежі, повені й загальне погіршення хімічного складу ґрунтів внаслідок ненормованого використання синтетичних добрив. 

• Надання фінансової підтримки з боку FAO та низки неурядових організацій (НУО) з метою впровадження методів CSA. FAO пропонує фінансову та експертну підтримку сільським господарствам і країнам, які будуть зацікавлені у впровадженні нових практик CSA. Серед них агролісомеліорація — комплекс заходів для поліпшення умов вирощування сільськогосподарських культур шляхом створення та управління лісовими насадженнями поблизу аграрних ділянок. Плюс заходи, спрямовані на збереження ґрунту та захист водних ресурсів, використання нових типів аграрних культур, що будуть стійкими до зміни клімату. А також упровадження методів точного землеробства — залучення цифрових і космічних технологій для підвищення продуктивності сільських господарств і прогнозування врожайності. Сьогодні аграрна діяльність постає однією з причин неконтрольованої вирубки лісів під потреби нових ферм. Це створює ситуацію, коли вирощування їжі породжує проблему нераціонального використання природних і водних ресурсів (у деяких посушливих країнах до 70% усіх прісних вод задіяні саме у землеробстві). 
• Міжнародна підтримка. FAO сприятиме не тільки залученню нових інвестицій, але й політичному діалогу між країнами, зацікавленими у перебудові власного аграрного сектора під нові стандарти CSA. Політика діалогу має переконати уряди деяких країн у необхідності якомога швидшого впровадження CSA.
• Впровадження нових технологій. В оприлюдненій стратегії на 2022-2031 роки йдеться і про необхідність технологічної модернізації, що має бути виражена в активному використанні даних супутникового моніторингу сільськогосподарських земель і впровадженні цифрових застосунків для оптимізації та контролю процесу землеробства. Аналізувати стан аграрних ділянок пропонується за допомогою створення геопросторових мап та моделей на базі штучного інтелекту (ШІ). Їх залучатимуть до надання консультацій агропідприємствам щодо аграрної діяльності. 

Головною думкою звіту “Дослідження кліматично розумного сільського господарства 2021: проєкти з усього світу” від FAO є те, що успішне впровадження підходів CSA характеризуватиметься трьома основними станами: підвищенням продуктивності сільського господарства, адаптацією великих і малих сільських господарств до зміни клімату та суттєвим зменшенням парникових викидів під час аграрної діяльності. 

Сьогодні деякі види сільського господарства, наприклад вирощування рису або тваринництво, є одними з основних джерел забруднення атмосфери метаном. Тож саме мінімізація впливу на навколишнє середовище, запропонована CSA, має суттєво покращити ситуацію на цьому напрямку. 

Загальні переваги від впровадження кліматично розумного сільського господарства

Підвищення продуктивності сільських господарств, що супроводжується впровадженням методів CSA, в довгостроковій перспективі має призвести і до сталого економічного зростання. Передусім це відбувається шляхом оптимізації ресурсів завдяки застосуванню точного землеробства та агролісомеліорації, а також доступу до преміального сегмента ринків екологічно чистої агропродукції.

Ресурсоощадливий підхід методів ведення CSA призводить до зниження фермерських витрат на агробізнес. Економія на добривах і гербіцидах досягається завдяки супутниковим даним, які детально описують кожен аспект сільськогосподарських ділянок на Землі: від стану здоров’я рослин до насиченості вологою ґрунту. Таким чином CSA допомагає фермерам використовувати добрива та гербіциди точково, виключно на тих ділянках орних земель, де це справді необхідно.

Певний рівень стабільності у аграрному виробництві досягається й використанням нових, стійкіших видів аграрних культур, зокрема і монокультур. Нові типи модифікованих агрокультур демонструють підвищені показники стійкості до багатьох шкідників і хвороб, які атакують рослини. Вони можуть бути адаптовані до посушливого клімату, засоленого ґрунту, а деякі з них демонструють вищі показники врожайності. Втім, варто відмітити, дискусії щодо доцільності використання нових типів стійких монокультур при веденні кліматично розумного сільського господарства все ще тривають.

Екологічно чисті рослини, які вирощують за допомогою підходів CSA, отримують подальший доступ до сегмента преміальних ринків біопродукції. Тобто можна досягти видатної конкурентоспроможності таких культур завдяки впровадженню нових стандартів якості агропродукції, вирощеної у подібний спосіб. 

Однією з ключових переваг є високий рівень стійкості аграрних підприємств, які проводять кліматично розумну сільськогосподарську діяльність. Підвищений рівень стійкості аграрних підприємств забезпечується зниженням шкідливого впливу саме кліматичного фактора: екстремальної спеки, повеней тощо. Відтак аграрна промисловість, яка крокує шляхом CSA, вперше за всю історію землеробства уникає одного зі своїх найбільших ризиків — втратити врожай.

Активне впровадження методів CSA допоможе вирішити і проблему голоду, адже глобальне недоїдання не втрачає своєї актуальності навіть у ХХІ сторіччі. Помірковане використання ресурсів та отримання нових стійких сортів агрокультур здатне суттєво вплинути на регіони, які сьогодні потерпають від голоду найбільше. Надана FAO Мапа голоду за 2021-2023 роки свідчить, що особливо чутливими регіонами, де від недоїдання люди страждають найбільше, залишаються країни Африки, Південної Америки, Океанії та Індія. Серед країн материкової Європи з браком їжі для населення за ці два роки зіштовхнулися Словаччина, Албанія та Україна.

Слід усвідомлювати, що загроза голоду виникає саме у економічно слаборозвинених і технологічно відсталих країнах. Ці фактори прогнозовано заважатимуть швидкому впровадженню технологій і практик CSA. Проблему таких країн можна вирішити залученням сторонніх коштів — з боку ООН або НУО та НКО, які опікуються питаннями посилення продовольчої безпеки.

Серед позитивних наслідків упровадження CSA відмічають і соціальний фактор — новий тип кліматично орієнтованої аграрної діяльності має позитивно вплинути на створення нових робочих місць. І тут ідеться не лише про простих фермерів та їхніх помічників, але й про інженерів, біологів, IT-фахівців, аналітиків. Ці спеціальності мають залучатися в низку технологічних та аналітичних процесів, які супроводжують зелене землеробство. 

Космічна компонента CSA: супутниковий моніторинг, автоматизована обробка даних, міжнародні та приватні ініціативи

Чи не головною складовою кліматично розумного сільського господарства є космічні технології. Вони залучаються на всіх етапах аграрної діяльності — від процесу визначення потенційно родючих ділянок орних земель до контролю стану рослин і рекомендацій щодо початку збору врожаю. Це стає можливим завдяки створенню геопросторових мап обізнаності та комп’ютерних моделей, які ґрунтуються на даних супутникового моніторингу. Мапи врожайності, ґрунтових ресурсів чи мапи ризиків стихійних лих — комплексний підхід до аналізу цих даних надає сільським господарствам значно більший ступінь обізнаності та прогнозування, дозволяючи підвищити кінцеві показники власної продуктивності.

Особливу користь від залучення космічної компоненти у процес ведення CSA можна помітити на прикладі великих агрохолдингів, яким підпорядковані десятки і сотні тисяч квадратних кілометрів орних земель. У таких випадках ретельний контроль стану полів “з землі” просто неможливий, відтак супутники та висотні БПЛА виявляються найефективнішим рішенням.

На сьогодні започатковано низку ініціатив, які використовують геопросторові супутникові дані, щоб допомогти слаборозвиненим країнам активно інтегрувати свій аграрний сектор у CSA. Однією з таких ініціатив є глобальна програма CropWatch, яку 2021 року розробила Китайська академія наук. Програма, що є спільним заходом Комісії ООН з питань науки і технологій для розвитку (CSTD), надає відомості про стан сільськогосподарських ділянок, інформує щодо здоров’я рослин та пропонує фермерам прогнозування врожайності, засноване на даних супутникового моніторингу та низки наземних показників. CropWatch також може попереджати аграріїв про вірогідність стихійних лих, таких як посухи чи повені.

Важливо відмітити, що ця програма не має власного парку супутників, а дає рекомендації, аналізуючи дані дистанційного зондування, що надходять від сторонніх моніторингових супутників: NOAA-AVHRR, MODIS (супутники Terra та Aqua), Landsat, Sentinel та інших. Спираючись на отриману інформацію, платформа CropWatch здійснює аналітику Big Data і потім презентує учасникам ініціативи звіти, геопросторові мапи, прогнози тощо.

Програма CropWatch є однією з учасниць Глобальної ініціативи з сільськогосподарського моніторингу GEO/GEOSS (GeoGLAM), започаткованої G20, та, окрім надання прямих послуг для ведення CSA, сприяє активному обміну технологіями, особливо з низкою технологічно відсталих країн. Так, 2023 року платформа супроводжувала обмін технологіями у форматі Південь—Південь, завдяки чому 11 азіатських і африканських країн здобули необхідні навички для адаптації системи CropWatch під їхні регіональні потреби. Тоді доступ до тонких особливостей роботи із програмою отримали аграрні експерти з Алжиру, Камеруну, Гани, Кенії, Лівану, Малаві, Маврикія, Нігерії, Сирії, Замбії і Зімбабве.

Окрім глобальних ініціатив, існує низка приватних супутникових компаній, націлених на послуги точного землеробства. Дані супутникового спостереження та аналітика надаються клієнтам як у вигляді платної разової послуги, так і на довгостроковій основі, як сервіс за підпискою. Платформа EOSDA Crop Monitoring є одним з чудових прикладів таких сервісів. Компанія EOS Data Analytics пропонує своїм клієнтам цілий спектр інформації про стан посівних земель. Відомості надходять як від власного супутника компанії (EOS SAT-1 був запущений на початку січня 2023 року), так і від інших моніторингових супутників, дані яких є у відкритому доступі. 

Платформа EOSDA Crop Monitoring інформує своїх користувачів про індекс вологості нормованої різниці (NDMI), що допомагає будувати стратегію розумного сільськогосподарського використання водних ресурсів. Серед іншого, спектральне сканування стану рослин може надати важливий масив даних для інтегрованої стратегії боротьби зі шкідниками (IPM), щодо необхідності використання добрив і навіть з управління тваринництвом.

Як бачимо, багато зусиль для просування кліматично розумного сільського господарства докладають як міжнародні установи, так і приватні компанії. Але якщо у випадку з такими міжнародними платформами, як CropWatch, ідеться здебільшого про великі державні стратегії, в межах яких на рейки CSA переводяться національні аграрні сектори цілих країн, то приватні компанії на кшталт EOS Data Analytics націлені на надання послуг з точного землеробства малим і середнім фермерським господарствам (хоча й серед їхніх клієнтів є великі агрохолдинги). 

Проблеми, що стоять на заваді впровадження CSA

Варто розуміти, що кліматично розумне сільське господарство — це відносно молода ініціатива, через що вона стикається з низкою різноманітних перешкод екологічного, економічного та нормативно-правового характеру. Ці фактори заважають швидкому впровадженню практик і технологій, які пропонує CSA. Серед головних перепон, що стоять на заваді впровадження CSA в деяких країнах та приватних сільських господарствах, зокрема, вирізняють:

• Економічні бар’єри. Оскільки CSA є високотехнологічною сферою, що пропонує залучення космічних технологій і цифрової складової з використанням моделей ШІ, багато фермерів можуть стикатися з надмірними витратами на перших етапах організації своїх кліматично розумних сільських господарств. До цього додається й дестабілізуючий фактор у вигляді ринкової невизначеності, оскільки на даному етапі розвитку навіть ті сільські господарства, що переходять до CSA, не можуть бути впевненими в тому, що отримають дійсно преміальну ціну за аграрну продукцію, вирощену в такий спосіб. Чутливим залишається і фактор довгострокової економічної вигоди, оскільки суттєві економічні бенефіції від впровадження механізмів CSA стають помітними на довгій дистанції. Усі ці чинники можуть відлякувати фермерів, які хочуть долучитися до екологічного землеробства. Економічні проблеми в питаннях впровадження CSA можливо вирішити шляхом створення міжнародних ініціатив з підтримки та просування зеленого землеробства. Певні фінансові вливання та допомогу з пошуком інвесторів спроможні надати профільні неурядові й некомерційні організації.
• Політичні та інституційні бар’єри. Здебільшого це відсутність чіткої нормативно-регуляторної бази, яка б могла юридично оформити основні правила поведінки на новому полі діяльності. І допоки цього немає, деякі країни можуть зіштовхнутися з перепонами у використанні певних технологій та методів, що пропонує CSA. Вирішення цієї проблеми полягає у зміцненні державних інституцій, спрямованих на підтримку CSA, впровадженні нових регуляторних норм і стандартів та сприянні з боку держави налагодженню сталої комунікації між усіма зацікавленими сторонами.
• Технологічні бар’єри. Деякі країни та сільські господарства не мають доступу до певних технологій, що пропонує впроваджувати CSA. Також негативним фактором є брак фахівців і відсутність сталих механізмів їхньої підготовки. Обмежений доступ до інформації щодо використання деяких інноваційних практик CSA може завадити швидкій інтеграції підходу. Згладити ці проблемні кути допоможе відкрита інформаційна політика, націлена на технологічну обізнаність фермерів, обмін технологічними даними між країнами та розвиток власної технологічної бази CSA.
• Екологічні бар’єри. Попри те, що CSA позиціонується як зелена й екологічно чиста практика аграрної діяльності, деякі її аспекти залишаються малодослідженими і потенційно можуть погіршувати екологічну ситуацію у певних регіонах застосування. Лунає й критика проти використання монокультур, що здебільшого ґрунтується на факторах ризику для біорізноманіття за ненормованого переходу на модифіковані монокультури, потенційних ризиках для здоров’я людини при їхньому вживанні, а також економічній залежності малих фермерських господарств від великих агрохолдингів, що постачають модифіковані культури. З огляду на всю складність цих дискусій, стратегія FAO пропонує комплексний підхід до ведення кліматично розумного сільського господарства, який охоплює як використання традиційних методів, так і нових типів культур, залежно від конкретного регіону та виду аграрного господарства. Точка зору деяких критиків точного землеробства ґрунтується на тому, що активне використання подібних технологій призводить до електронного засмічення та зростання витрат енергії, деякі типи генерації якої супроводжуються парниковими викидами в атмосферу. Для мінімізації цих екологічних ризиків необхідні заходи з регулярного моніторингу та оцінка впливу впроваджених практик CSA на навколишнє середовище.

Всупереч усім бенефітам, які має принести глобальне впровадження кліматично розумного сільського господарства, воно все ще страждає через низку “дитячих хвороб”, притаманних усім новим підходам, що руйнують або видозмінюють старі практики. Для вирішення цих проблем на державному рівні потрібна політична воля, впровадження нових стандартів якості та регулювання, а також проведення інформаційних кампаній серед фермерів для висвітлення усіх потенційних переваг, які може надати CSA.