proanarisПроблемы анализа рискаIssues of Risk Analysis1812-52202658-7882ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)proanaris-842Research ArticleРИСК ЭКОНОМИЧЕСКИЙECONOMIC RISKИндустрия 4.0: управление рисками применения азотных удобренийIndustry 4.0: Risk Management of Nitrogen Fertilizershttps://orcid.org/0000-0001-5656-3011БашкинВ. Н.BashkinV. N.

Башкин Владимир Николаевич: доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник

Researcher ID: J-4621-2018, Scopus Author ID: 7005340339

142292, Московская обл., г. Пущино, ул. Институтская, д. 2-1

Vladimir N. Bashkin

Researcher ID: J-4621-2018, Scopus Author ID: 7005340339

Institutskaya str., 2-1, Pushchino, Moscow region, 142290

vladimirbashkin@yandex.ruИнститут физико-химических и биологических проблем почвоведения РАНРоссияInstitute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science RASRussian Federation2024260820242146881Copyright © Башкин В.Н., 20242024Башкин В.Н.Bashkin V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.risk-journal.com/jour/article/view/842

Новые инновационные разработки по управлению азотом в эпоху Индустрии 4.0 — прогресс, возможности и вызовы для сельскохозяйственного земледелия, которые основаны на идеологии Индустрии 4.0 и решают ряд актуальных задач, в том числе:1. Азот является важным, но, как правило, дефицитным питательным веществом для биологических систем. Однако массовое использование промышленных азотных удобрений удвоило потоки N в глобальном биогеохимическом цикле, превратив его в агрогеохимический цикл со многими экологическими последствиями.2. Обзор текущих достижений и проблем, связанных с эффективностью использования азота (ЭИА) в сельском хозяйстве, и определение возможностей исследований в области агрогеохимии азота, круговорота почвы и агрономии для достижения устойчивого использования азота в сельском хозяйстве.3. В качестве экологического показателя оценки ЭИА могут помочь фермерам оценить риск потерь N на фермах или полях. Это также может быть полезно для региональных оценок или оценок цепочки поставок. Технология дробного внесения удобрений позволяет существенно снизить потери азота.4. Необходимо оценить азот-минерализующую способность почвы как основной показатель оценки потребности сельскохозяйственных культур в азоте в течение вегетационного периода.5. Вычислительные платформы следующего поколения могут изучать сложные взаимодействия N в системах растениеводства, чтобы информировать руководство, определять приоритеты исследований и улучшать понимание сложностей. Эти вычислительные структуры включают статистические модели, модели механистического моделирования на основе почвенных процессов и их гибриды.6. Такие инструменты поддержки принятия решений изучают все аспекты N на границе между почвой и сельскохозяйственными культурами: от экспрессии генов, физиологии сельскохозяйственных культур и фенологии до почвенных процессов и прогнозирования поведения. Точное земледелие на основании использования электронных двойников агрономических и агрохимических процессов как Индустрии 4.0.

New, innovative developments for nitrogen management in the era of Industry 4.0: progress, opportunities and challenges for agricultural farming, are based on the Industry 4.0 ideology and solving a number of pressing problems, including:1. Nitrogen is an important but generally scarce nutrient for biological systems. However, the massive use of industrial nitrogen fertilizers has doubled N flows in its global biogeochemical cycle, transforming it into an agrogeochemical cycle, with many environmental consequences.2. Reviews current advances and challenges related to nitrogen use efficiency (NUE) in agriculture and identifying research opportunities in nitrogen agrogeochemistry, soil cycling, and agronomy to achieve sustainable N use in agriculture.3. As an environmental indicator, NUE assessments can help farmers assess the risk of N losses on farms or fields. This may also be useful for regional or supply chain assessments. The technology of fractional fertilization can significantly reduce nitrogen losses.4. It is necessary to assess the nitrogen-mineralizing capacity of the soil as a basic indicator to assess the nitrogen demand of crops during the growing season.5. Next generation computing platforms can study complex N interactions in crop systems to inform management, identify research priorities, and improve understanding of complexities. These computational frameworks include statistical models, process-based mechanistic modeling models, and hybrids thereof.6. Such decision support tools examine all aspects of N at the soil-crop interface: from gene expression, crop physiology and phenology to soil processes and behavior prediction. Precision agriculture based on the use of electronic counterparts of agronomic and agrochemical processes as Industry 4.0.

управление азотомИндустрия 4.0инновационные разработкивычислительные платформыэффективность использования азотаустойчивое использование азотаточное земледелиеэкологические рискиnitrogen managementIndustry 4.0innovative developmentscomputing platformsnitrogen use efficiencysustainable N useprecise farmingecological risksReferencesАрно О. Б., Арабский А. К., Башкин В. Н. Инновационное развитие ООО «Газпром добыча Ямбург». Сходство и различие в методах предупреждения потенциальных катастроф // Газовая промышленность. 2021. № 4(815). С. 108–116Arno O. B., Arabskii A. K., Bashkin V. N. Innovative development at Gazprom Dobycha Yamburg LLC. Similarities and differences in potential catastrophe prevention methods // Gas Industry of Russia. 2021;(4):108–116. (In Russ.)Башкин В. Н. Экологические риски применения азотных удобрений // Проблемы анализа риска. 2022. Т. 19. № 2. С. 40–53. https://doi.org/10.32686/1812-5220-2022-19-2-40-53Bashkin V. N. Ecological risks of using nitrogen fertilizers // Issues of Risk Analysis. 2022;19(2):40–53. (In Russ.). https://doi.org/10.32686/1812-5220-2022-19-2-40-53Sutton MA, Howard CM, Erisman JW, Billen G, Bleeker A, Grennfelt P, et al., editors. The European Nitrogen Assessment: Sources, Effects and Policy Perspectives. Cambridge: Cambridge University Press; 2011. The European Nitrogen Assessment (Sutton M. A., Ed.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2011. 664 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511976988Sutton MA, Howard CM, Erisman JW, Billen G, Bleeker A, Grennfelt P, et al., editors. The European Nitrogen Assessment: Sources, Effects and Policy Perspectives. Cambridge: Cambridge University Press; 2011. The European Nitrogen Assessment (Sutton M. A., Ed.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2011. 664 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511976988Башкин В. Н. Повышение эффективности использования азота: проблемы и пути решения. Сообщ. 1. Агрогеохимические подходы // Агрохимия. 2022. № 7. С. 82–96. https://doi.org/10.31857/S0002188122070031Bashkin V. N. Improving the efficiency of nitrogen use: problems and solutions. Part 1. Agrogeochemical approaches // Agrochemistry. 2022;(7):82–96. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0002188122070031Башкин В. Н. Увеличение эффективности использования азота: оценка азотминерализующей способности почв // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С. 45–50. https://doi.org/10.31857/S2500262722030097Bashkin V. N. Increasing the efficiency of nitrogen use: assessment of the nitrogen mineralizing capacity of soils // Russian Agricultural Science. 2022;(3):45–50. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2500262722030097Брюханов А. Ю., Васильев Э. В., Козлова Н. П., Шалавина Е. В. Азот и цели устойчивого развития сельского хозяйства // АгроЭкоИнженерия. 2022. № 2(111). С. 3–13. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-2111-3-13Bryukhanov A. Yu., Vasiliev E. V., Kozlova N. P., Shalavina E. V. Nitrogen and sustainable development goals for agriculture // AgroEcoEngineering. 2022;(2):3–13. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-2111-3-13Башкин В. Н. Оценка величин азотминерализующей способности в различных почвенно-экологических регионах // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2022. № 3(171). С. 117–122Bashkin V. N. Estimation of nitrogen mineralizing capacity in various soil-ecological regions // Use and Protection of Natural Resources in Russia. 2022;(3):117–122. (In Russ.)Javed T, I I, Singhal RK, Shabbir R, Shah AN, Kumar P, Jinger D, Dharmappa PM, Shad MA, Saha D, Anuragi H, Adamski R and Siuta D (2022) Recent Advances in Agronomic and Physio- Molecular Approaches for Improving Nitrogen Use Efficiency in Crop Plants. Front. Plant Sci. 13:877544. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.877544Javed T, I I, Singhal RK, Shabbir R, Shah AN, Kumar P, Jinger D, Dharmappa PM, Shad MA, Saha D, Anuragi H, Adamski R and Siuta D (2022) Recent Advances in Agronomic and Physio- Molecular Approaches for Improving Nitrogen Use Efficiency in Crop Plants. Front. Plant Sci. 13:877544. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.877544Watson, L., & Rahmani, T. (2022). A glimpse of the Nitrogen- Fixing Wheat possibility. Journal of Natural Sciences and Mathematics Research, 8(1), 1–9. https://doi.org/10.21580/jnsmr.2022.8.1.11766Watson, L., & Rahmani, T. (2022). A glimpse of the Nitrogen- Fixing Wheat possibility. Journal of Natural Sciences and Mathematics Research, 8(1), 1–9. https://doi.org/10.21580/jnsmr.2022.8.1.11766Yusminah Hala. The effect of nitrogenfixing bacteria towards upland rice plant growth and nitrogen content // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2020. Vol. 484. 012086. IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1755–1315/484/1/012086Yusminah Hala. The effect of nitrogenfixing bacteria towards upland rice plant growth and nitrogen content // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2020. Vol. 484. 012086. IOP Publishing. https://doi.org/10.1088/1755–1315/484/1/012086Martínez-Dalmau J., Berbel J., Ordóñez- Fernández R. Nitrogen fertilization. A review of the risks associated with the inefficiency of its use and policy responses. Sustainability 2021;13(10):5625. https://doi.org/10.3390/su13105625Martínez- Dalmau J., Berbel J., Ordóñez- Fernández R. Nitrogen fertilization. A review of the risks associated with the inefficiency of its use and policy responses. Sustainability 2021;13(10):5625. https://doi.org/10.3390/su13105625Научно-обоснованный прогноз развития точного земледелия в России / Е. В. Рудой, М. С. Петухова, С. В. Рюмкин [и др.]. Новосибирск: Золотой колос, 2021. 138 с. ISBN 978-5-94477-295-4.A scientifically based forecast of the development of precision agriculture in Russia / E. V. Rudoy, M. S. Petukhova, S. V. Ryumkin [et al.]; Novosibirsk: Golden Ear, 2021. 138 p. ISBN 978-5-94477-295-4. (In Russ.)Lekomtsev P., Komarov A. Maintaining soil fertility by optimizing the use of nitrogen fertilizers in precision farming system // BIO Web of Conferences 67, 02002 (2023) https://doi.org/10.1051/bioconf/20236702002Lekomtsev P., Komarov A. Maintaining soil fertility by optimizing the use of nitrogen fertilizers in precision farming system // BIO Web of Conferences 67, 02002 (2023) https://doi.org/10.1051/bioconf/20236702002

The authors declare that there are no conflicts of interest present.