Новые химико-технологические подходы применения фунгицидов в сельском хозяйстве в целях обеспечения продовольственной безопасности

Дудин М.Н.1
1 Институт проблем рынка РАН

Статья в журнале

Продовольственная политика и безопасность
Том 7, Номер 4 (Октябрь-декабрь 2020)

Цитировать:
Дудин М.Н. Новые химико-технологические подходы применения фунгицидов в сельском хозяйстве в целях обеспечения продовольственной безопасности // Продовольственная политика и безопасность. – 2020. – Том 7. – № 4. – С. 273-283. – doi: 10.18334/ppib.7.4.113410.

Эта статья проиндексирована РИНЦ, см. https://elibrary.ru/item.asp?id=46488637

Аннотация:
В статье проанализирован потенциал использования современных фунгицидов на основе циклических пероксидов в некоторых сельскохозяйственных отраслях и агропромышленном производстве (молочное животноводство, растениеводство). Упомянутые современные фунгициды обладают лучшими химико-биологическими и агротехническими характеристиками по сравнению с теми, которые используются для борьбы с грибковыми болезнями кормовых и культурных растений, а также с гельминтозами и прочими бактериальными инфекциями у сельскохозяйственных животных. В статье доказывается, что использование агро-и ветпрепаратов на основе циклических пероксидов способствует решению продовольственной проблемы, обеспечивает российских граждан качественными молочными продуктами, а также фруктами и злаками. Поэтому широкое практическое внедрение агро- и ветпрепаратов на основе циклических пероксидов экономически эффективно и технологически целесообразно, в том числе это способствует повышению уровня продовольственной безопасности Российской Федерации. Кроме этого, при описании свойств циклических пероксидов показаны те эффекты, которые можно получить в иных отраслях и сферах их применения (например, в фармакологии для разработки новых противотуберкулезных, противораковых, противомалярийных препаратов). Вместе с тем в статье определены основные ограничения или лимитирующие факторы, связанные с широким практическим внедрением современных фунгицидов на основе циклических пероксидов и ключевой из них – разработка масштабируемой до промышленного уровня технологии их производства. Результаты изложения материалов статьи доказывают необходимость привлечения государственной поддержки научных и практических исследований в области создания и вывода на рынок современных фунгицидов, что будет одновременно решать и продовольственную проблему, и обеспечивать рост продовольственной безопасности.

Ключевые слова: продовольственная безопасность, качество молочных продуктов, фунгициды, циклические пероксиды, сельское хозяйство

Финансирование:
Статья подготовлена в рамках государственного задания ИПР РАН, тема НИР «Социально-экономическое и научно-технологическое развитие на различных уровнях управления в отраслях, комплексах и сферах деятельности национального хозяйства России».

JEL-классификация: Q13, Q15, Q16, Q18



Введение.

Продовольственная безопасность – это не только одна из важнейших сфер государственного управления, это ещё и одно из важнейших социальных обязательств, которое принимает на себя государство, обеспечивая гражданам физическую и экономическую доступность безопасной пищи (продуктов питания) в том объёме, который необходим для поддержания здоровья и активного образа жизни. Это определение продовольственной безопасности с теми или иными вариациями встречается и нормативных актах Продовольственной сельскохозяйственной организации объединенных наций (Food and Agriculture Organization – FAO of United Nation; далее и везде – FAO), и в российских, и в зарубежных нормативно-правовых актах. И очевидно, что продовольственная безопасность напрямую связана с благосостоянием и здоровьем граждан.

В свою очередь здоровье граждан – это в том числе и характеристики их питания, т.е. не только количество, но и качество потребляемой пищи, которое напрямую зависит от того, какие технологии (аграрные, химические, биологические, промышленные или иные) используются в производстве продуктов питания для населения. Поэтому в рамках представленной раскрыты аспекты обеспечения продовольственной безопасности в контексте использования новых химико-технологических подходов в сельскохозяйственном и в том числе агропромышленном производстве [1]. Эти аспекты касаются применения в российском агропромышленном комплексе, образованном сельскохозяйственным сектором и отраслями производства пищевых продуктов, современных фунгицидных препаратов – органических пероксидов, которые могут быть использованы в таких направлениях экономической деятельности, как:

1) подготовка растительной кормовой базы для молочного животноводства;

2) обработка зерновых и прочих культурных посевов для обеспечения сохранности урожая;

3) обработка фруктовых растений и деревьев в целях профилактики их заболеваний фитопатогенными грибами.

Методы исследования. Предлагаемая вниманию читателей статья использует междисциплинарный подход, который объединяет исследования в области общественно-гуманитарных наук и исследования в области естественных наук, а точнее – в области органической химии. Исследования общественно-гуманитарного профиля представлены трудами российских и зарубежных учёных, изучающих продовольственную безопасность как объект государственного управления, предмет политических решений, а также аналитико-оценочную социально-экономическую категорию.

Исследования естественно-научного профиля представлены трудами учёных Лаборатории № 13 из Института органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук (далее и везде ИОХ РАН). Учёными Лаборатории №13 ИОХ РАН был открыт новый класс органических химических соединений – циклических пероксидов [2, 3, 4]. Циклические пероксиды в лабораторных и полевых испытаниях показали следующие основные свойства:

а) фунгицидная активность в отношении фитопатогенной микрофлоры (фитопатогенные грибы), паразитирующей на различных растениях;

б) рострегулирующая активность в отношении растений, обработанных циклическими пероксидами.

На основе объединения данных о результатах естественно-научных исследований и о результатах общественно-гуманитарных исследований сформулированы основные тезисы относительно вклада современных фунгицидов – циклических пероксидов – в обеспечение продовольственной безопасности Российской Федерации.

Результаты и дискуссия.

Концепция обеспечения продовольственной безопасности в современном её виде сформировалась относительно недавно – впервые она была сформулирована в 80-90-х годах прошлого века, т.е. гораздо позже, чем сформировались национальные государства и гораздо позже, чем были определены социальные обязательства национальных государств перед своими гражданами. При этом очень долго – от формирования производящего хозяйства в начале Аграрной революции и до формирования индустриальных экономик – человеческая цивилизация жила в условиях продовольственной уязвимости, иными словами, практически всю свою обозримую историю. Мы не принимаем во внимание доклассовые и догосударственные общества, поскольку там был иной тип созидательной деятельности и, соответственно, иной тип хозяйствования, в котором базовая физиологическая потребность человека – потребность в еде – удовлетворялась за счёт охоты и собирательства, а доступность пищи определялась природными геоклиматическими условиями. При этом рождаемость в таких обществах была низкой, а смертность относительно высокой при малой продолжительности жизни.

Переход к производящему хозяйству позволил изменить демографию – продолжительность жизни увеличилась, увеличилась и рождаемость за счёт увеличения доступности еды, хотя смертность осталась высокой. Но за счёт того, что начался опережающий прирост численности по сравнению с производством пищи и продуктов питания, человечество попало в мальтузианскую ловушку [5, 6], а некоторые мировые регионы так и не смогли преодолеть эту проблему полностью [7]. И весь доиндустриальный период современная человеческая цивилизация прожила на грани голодного выживания. Безусловно, это сказалось и на качестве развития национальных государствах, и на темпах экономического роста, а также на темпах научно-технического и технологического прогресса. С переходом к индустриальному укладу в экономике, когда стало возможным интенсифицировать сельскохозяйственное (аграрное) производство, проблема мальтузианской ловушки была преодолена, что незамедлительно сказалось и на динамике социально-экономического развития, и на его качестве.

Вместе с тем и до настоящего времени не все люди имеют нормальный доступ к пище, а также чистой воде (например, на африканском континенте, некоторые страны Ближнего Востока, Азии, Латинской Америки), в то время как страны Европы, Северной Америки и богатые азиатские страны столкнулись с перепроизводством продуктов питания. По данным FAO, а также другим оценкам на среднего жителя указанных мировых регионов приходится от 95-115 до 250 кг пищевых отходов в год. Для сравнения в Африке этот показатель составляет 6-11 кг в год в среднем на одного жителя [1].

Таким образом, текущая продовольственная проблема это одновременно избыток и недостаток пищи для тех или иных групп населения, что не только сказывается на социальном и экономическом капитале национальных государств, но и на окружающей среде, поскольку сельскохозяйственное или аграрное (агропромышленное) производство – один из ключевых секторов, формирующих планетарную эмиссию парниковых газов, и один из основных видов деятельности, загрязняющих воду и землю, не говоря уже о этической проблеме избыточного разведения сельскохозяйственных животных на убой [8].

Ещё один из аспектов текущей продовольственной проблемы – это качество производимых сельским хозяйством и аграрной промышленностью продуктов питания как с точки зрения их пищевой ценности, так и с точки зрения их безопасности для здоровья потребителей [9]. И здесь следует отметить, что индустриализация и научно-технический прогресс позволили создать для сельского хозяйства различные агро- и ветпрепараты, которые [10]:

1) способствовали сокращению потерь и стимулировали рост урожая в сфере растениеводства;

2) способствовали снижению заболеваемости среди поголовья различных сельскохозяйственных животных;

3) обеспечивали увеличение объемов заготовки кормовой базы для сферы животноводства.

Но эти же препараты негативно повлияли на качество продуктов питания, поставляемых населению. Так, по данным АНО "Роскачество", тестирование молока от различных брендов показывает, что в некоторых видах этой товарной продукции содержатся в избыточном количестве антибиотики и токсические элементы, одновременно с этим товарная продукция может характеризоваться низкой микробиологической безопасностью [11]. Соответственно, органолептические и физико-химические показатели такой товарной продукции не соответствуют критериям нормы и критериям качества. Это означает необходимость развития химико-технологических подходов к созданию и использованию в сельском хозяйстве и агропромышленном производстве новых агропрепаратов, которые не будут негативно влиять на качество конечной продукции [12], в частности – молока и кисломолочных пищевых продуктов.

Пирамида питания, разработанная Всемирной организацией здравоохранения в целях построения наглядных рекомендаций по здоровому питанию, ставит молоко и молочные продукты на третий уровень важности наряду с фруктами (рисунок 1).

Рис. 1. Пирамида здорового питания, разработанная ВОЗ [13]

При этом в рекомендациях ВОЗ сказано, что и молоко, и фрукты, и все продукты, которые находятся под третьим уровнем, не должны быть глубокой переработки. Иными словами, молоко более полезно в естественном виде – как напиток или сырье для приготовления различных блюд, характеризующееся отсутствуем антибиотиков, токсичных и прочих вредных веществ, имеющее должный уровень (по ГОСТу) микробиологической чистоты, а также соответствующее заданным органолептическим и физико-химическим характеристикам. Такой подход в целом соответствует концепции продовольственной безопасности, которая сформулирована FAO [1].

Принимая во внимание вышесказанное, группа ученых из Лаборатории №13 ИОХ РАН открыла и поставила своей целью разработать, а также вывести в широкую практику примирения новые фунгицидные препараты (циклические пероксиды), которые с одной стороны не являются токсичными для окружающей среды, не влияют на физиологию сельскохозяйственных животных, не накапливаются в мясо-молочной продукции и одновременно обеспечивают микробиологическую чистоту кормовой базы этих животных. Созданные циклические пероксиды – трициклический монопероксид, мостиковый 1,2,3,4,5-тетраоксан, мостиковый 1,2,4-триоксолан – могут быть использованы в виде:

1) агропрепаратов, предназначенных для обработки кормовых и пищевых культур, различных растений от фитопатогенных грибов и для профилактики грибковых заболеваний. Эти препараты также могут быть использованы для регуляции роста различных растений;

2) ветпрепаратов, для предназначенных для лечения и профилактики заболеваний сельскохозяйственных животных, в том числе животных молочных пород. Среди основных показаний этих ветпрепаратов следует выделить: лечение и профилактика грибковых заболеваний, лечение и профилактика гельминтозов.

Следует отметить и ряд дополнительных эффектов, которые были получены в ходе испытания лидерных соединений циклических пероксидов:

а) увеличение всхожести зерновых культур, которые были обработаны перед посадкой современными фунгицидами, в среднем от 5% до 15%, что существенно увеличивает и будущую урожайность;

б) наличие некоторых иных видов биологической активности, в частности: противомалярийная, противораковая (цитотоксическая), противотуберкулёзная.

Это открывает новые перспективы исследований применения циклических пероксидов как в области агрохимии, так и в области фармакологии, поскольку новые полученные соединения стабильны, не вызывают устойчивости к ним различной патогенной микрофлоры. Вместе с тем имеется объективные причины, ограничивающие дальнейшие исследования по этому вопросу.

Во-первых, требуется разработка технологии масштабируемого получения циклических пероксидов в тех объёмах, которые необходимы и для обеспечения потребностей в новых агро- и ветпрепаратах сельского хозяйства, и для других направлений их практического применения. Это может быть решено, например, за счет использования селективных окислительных систем на базе электрического тока и видимого света. Но и здесь требуется дополнительная научная работа, поскольку ни электричество, ни видимый свет не являются сами по себе селективными окислительными системами.

Во-вторых, требуется широкая практическая база для апробации биологических эффектов полученных новых агро- и ветпрепаратов. И здесь следует особо отметить, что не все ведущие агрохолдинги, а также малые и средние агропредприятия, в том числе специализирующиеся на производстве молока и молочных продуктов, готовы участвовать в научной коллаборации. Тем более это сложно сделать в текущей ситуации, когда многие экономические агенты вынуждены сокращать любые непроизводительные издержки, чтобы не допустить роста цен на пищевые продукты.

В-третьих, необходима государственная поддержка для вывода на рынок, промышленного производства и продвижения вновь созданных агро- и ветпрепаратов, поскольку общеизвестно, что сопротивление изменениям в российском сельском хозяйстве и агропромышленном производстве является очень высоким в силу того, что сохраняется предельная рыночная неопределенность. Поэтому дополнительные риски перехода сельскохозяйственных и агропромышленных предприятий на новые технологии должны иметь гарантии базовой компенсации [14-15].

Вместе с тем объективно очевидно, что современные фунгициды, а также другие агро- и ветпрепараты, которые могут быть разработаны на основе циклических пероксидов, имеют высокий потенциал практического применения, в том числе это позволит повысить не только качество молочной продукции, но и увеличить уровень продовольственной безопасности за счет снабжения российских граждан высококачественными продуктами питания.

Выводы и заключения.

В рамках этой статьи были представлены теоретико-методические доводы о целесообразности использования нового класса органических химических веществ – циклических пероксидов, потенциал использования которых в сельском хозяйстве и агропромышленном секторе действительно является большим. Циклические пероксиды – те вещества, которые уже были получены учеными Лаборатории №13 ИОХ РАН (трициклический монопероксид, мостиковый 1,2,3,4,5-тетраоксан, мостиковый 1,2,4-триоксолан) – могут быть использованы для разработки новых фунгицидных, противогельминтных, антибактериальных агро- и ветпрепаратов. Эти новые препараты, имея иную природу происхождения и молекулярную структуру, не позволяют патогенной микрофлоре формировать устойчивость и, соответственно, к таким препаратам не происходит привыкание, на такие препараты не формируется толерантность.

В этом ключевом отличии и состоит их потенциальная эффективность, которая может быть использована, например, в сфере подготовки кормовой базы для молочного животноводства, либо в сфере растениеводства для лечения и профилактики грибковых заболеваний у зерновых, корнеплодов, фруктовых деревьев и т.д.

Следует отметить, что молоко и различные молочные продукты поверхностной переработки (например, творог, сметана или сливки) – это обязательный элемент здорового питания наряду с фруктами, злаками, овощами согласно действующим рекомендациям ВОЗ. Поэтому использование современных фунгицидов и для подготовки качественной кормовой базы в молочном животноводстве, и для профилактики / лечения грибковых болезней культурных растений, используемых человеком в пищу отвечает и требованиям ВОЗ относительно качества питания, и рекомендациям FAO относительно безопасности и доступности пищевых продуктов. Следовательно, внедрение фунгицидов на основе циклических пероксидов в аграрные технологии будет способствовать увеличению продовольственной безопасности в России.

Однако, существует объективная научно-исследовательская проблема, которая состоит в том, что для выведения на рынок и повсеместного внедрения в агротехнику и аграрные технологии современных фунгицидов требуется государственная поддержка, которая позволит:

а) создать технологии масштабируемого получения циклических пероксидов;

б) провести не только лабораторные, но и широкие полевые испытания препаратов, созданных на основе циклических пероксидов;

в) стимулировать спрос на современные фунгициды среди ключевой потребительской аудитории (агрохолдинги, малые и средние агропредприятия, крестьянские и фермерские хозяйства).


Источники:

1. Дудин М.Н. Обработка кормовых смесей фунгицидами на основе органических пероксидов, как прорывная технология борьбы с грибковыми инфекциями и основа технологической модернизации молочного скотоводства // Продовольственная политика и безопасность. – 2020. – № 3. – c. 215-226. – doi: 10.18334/ppib.7.3.110842.
2. Ananikov V. P. et al. Development of new methods in modern selective organic synthesis: preparation of functionalized molecules with atomic precision // Russian Chemical Reviews. – 2014. – № 10. – p. 885.
3. Vil V. A. et al. Peroxides with anthelmintic, antiprotozoal, fungicidal and antiviral bioactivity: properties, synthesis and reactions // Molecules. – 2017. – № 11. – p. 1881.
4. Yaremenko I. A. et al. Rearrangements of organic peroxides and related processes // Beilstein Journal of Organic Chemistry. – 2016. – № 1. – p. 1647-1748.
5. Steinmann G., Prskawetz A., Feichtinger G. A Model on the Escape from the Malthusian Trap // Journal of Population Economics. – 1998. – № 4. – p. 535-550.
6. Kögel T., Prskawetz A. Agricultural productivity growth and escape from the Malthusian trap // Journal of Economic Growth. – 2001. – № 4. – p. 337-357.
7. Korotayev A., Zinkina J. East Africa in the Malthusian trap? // Journal of Developing Societies. – 2015. – № 3. – p. 385-420.
8. Rechcigl M. World Food Problem. - Boca Raton, Florida: CRC Press, 2018. – 235 p.
9. Скворцова Г. Г., Григорьева В. В. Проблемы обеспечения качества и безопасности пищевой продукции // Экономика и управление предприятиями, отраслями и комплексами на современном этапе глобализации: сборник научных трудов V Международной научно-практической конференции (11 декабря 2019, г. Тверь): в 2 ч. №. 2. 2020. – c. 167-170.
10. Сычёв В. Г., Ефремов Е. Н. Агрохимия в решении задач продовольственной безопасности // Агрохимия в XXI веке: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной памяти академика РАН В.Г. Минеева. Под редакцией В.А. Романенкова. Москва, 2018. – c. 34-41.
11. Рейтинги. Продукты питания. Молочные продукты. АНО "Роскачество". [Электронный ресурс]. URL: https://rskrf.ru/ratings/produkty-pitaniya/molochnye-produkty/ (дата обращения: 19.08.2021).
12. Богатырев А. Н., Пряничникова Н. С., Макеева И. А. Натуральные продукты питания-здоровье нации // Пищевая промышленность. – 2017. – № 8.
13. Здоровое питание: рекомендации. Всемирная организация здравоохранения. [Электронный ресурс]. URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/healthy-diet (дата обращения: 19.08.2021).
14. Кириллова О. В., Амирова Э. Ф., Кузнецов М. Г., Валеева Г. А., Захарова Г. П. Современные актуальные направления развития аграрной науки в обеспечении продовольственной безопасности России // Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры: Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье. Казань, 2019. – c. 113-123.
15. Крылатых Э.Н., Проценко О.Д, Дудин М.Н. Актуальные вопросы обеспечения продовольственной безопасности России в условиях глобальной цифровизации // Продовольственная политика и безопасность. – 2020. – № 1. – c. 19-38. – doi: 10.18334/ppib.7.1.41543.

Страница обновлена: 09.10.2021 в 13:40:16