Индустрия 4.0: управление рисками применения азотных удобрений

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.

1. Арно 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. 108–116

2. Башкин В. Н. Экологические риски применения азотных удобрений // Проблемы анализа риска. 2022. Т. 19. № 2. С. 40–53. https://doi.org/10.32686/1812-5220-2022-19-2-40-53

3. Sutton 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/CBO9780511976988

4. Башкин 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/S0002188122070031

5. Башкин В. Н. Увеличение эффективности использования азота: оценка азотминерализующей способности почв // Российская сельскохозяйственная наука. 2022. № 3. С. 45–50. https://doi.org/10.31857/S2500262722030097

6. Брюханов 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/10.24412/2713-2641-2022-2111-3-13

7. Башкин В. Н. Оценка величин азотминерализующей способности в различных почвенно-экологических регионах // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2022. № 3(171). С. 117–122

8. 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.2022.877544

9. Watson, 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.2022.8.1.11766

10. Yusminah 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/10.1088/1755–1315/484/1/012086

11. Martínez-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/su13105625

12. Научно-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.

13. 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/20236702002