CC BY
37
УДК 633.14:636.086:664:66
концептуальные направления развития научно-инновационного проекта «рожь россии»
В.А. СЫСУЕВ12, академик РАН, председатель президиума1, директор2
Л.И. КЕДРОВА2, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом
Н.Е. РУБЦОВА1, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. председателя (е-таИ: svnmc.zam@mail. ги)
Р.В. РУСАКОВ1, кандидат биологических наук, ученый секретарь
И.А. УСТЮЖАНИН1, кандидат сельскохозяйственных наук, ученый секретарь
Е.И. УТКИНА2, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Северо-Восточный региональный аграрный научный центр, ул. Ленина, 166а, Киров, 610007, Российская Федерация
2Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, ул. Ленина, 166а, Киров, 610007, Российская Федерация
Резюме. Представлены основные результаты исследований по Межотраслевой научно-технической программе «Рожь» (7 адаптивных сортов озимой ржи, новые технологии возделывания и переработки, технические средства, 22 сорта хлеба и 14 видов кондитерских изделий с использованием ржаного сырья, более 60 статей и 3 монографии). Обозначены концептуальные направления развития научно-инновационного проекта полного цикла «Рожь России», цель которого - разработка и освоение инноваций в сфере производства и переработки озимой ржи на основе результатов фундаментальных и прикладных научных исследований. Среди приоритетных научных направлений: селекция сортов целевого назначения с высоким потенциалом продуктивности и адаптивности; разработка агроэкологически специализированных сортовых технологий семеноводства и производства зерна; совершенствование технологий и технических средств для подсева, очистки зерна, кормоприготовления и глубокой переработки; физиологическая оценка влияния продуктов питания из ржаного сырья на организм человека и совершенствование технологий использования озимой ржи в пищевой промышленности. Результаты НИР должны стать основой конкурентоспособного производства и переработки зерна ржи в российских регионах. Важная роль при реализации проекта «Рожь России» отводится мерам поддержки его научной составляющей, а также организации региональных и межрегиональных кластеров по производству и переработке озимой ржи, объединяющих усилия научных, производственных, перерабатывающих, образовательных организаций, региональных органов исполнительной власти и других заинтересованных структур.
Ключевые слова: концепция, озимая рожь, многофункциональное использование, селекция, производство, переработка, приоритетные направления НИР, инновации. Для цитирования: Концептуальные направления развития научно-инновационного проекта «Рожь России» / В.А. Сысуев, Л.И. Кедрова, Н.Е. Рубцова, Р.В. Русаков, И.А. Устюжанин, Е.И. Уткина //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №11. С. 28-31.
Основа национальной безопасности государства -надежное обеспечение населения продовольствием отечественного производства. В решении этой за-
дачи главная роль принадлежит такому социально важному продукту, как зерно.
В формировании зернового рынка северных территорий Российской Федерации особую роль играет озимая рожь, как наиболее приспособленная к сложным природно-климатическим условиям этих регионов [1]. Ни одна зерновая культура не может сравниться с рожью по зимостойкости, засухо- и кислотоустойчивости, способности формировать стабильный урожай в неблагоприятные и экстремальные по метеоусловиям годы.
На сегодняшний день в Российской Федерации наблюдается глубокий кризис производства ржи. За последние 10 лет площадь ее посевов сократилась более чем в 2 раза, валовые сборы находятся на уровне 3,4-4,0 млн т, или около 30 кг на одного человека (в странах ЕС - 50 кг, в Республике Беларусь - 120 кг) [2]. Потеря исторически сложившихся приоритетов, необоснованное вытеснение озимой ржи посевами яровой пшеницы, происходит и в северных регионах страны.
Учитывая исключительную значимость культуры в обеспечении продовольственной безопасности страны, по инициативе Зонального научно-исследовательского института сельского хозяйства Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого разработана и осуществлялась совместно с ведущими российскими научными учреждениями Межотраслевая научно-техническая программа Россельхозакадемии «Рожь», направленная на создание сортов и гибридов этой культуры целевого назначения, разработку технологий производства и переработки зерна на пищевые, кормовые и технические цели [3].
В ходе исследований только в НИИСХ Северо-Востока создано 7 сортов озимой ржи, внесенных в Госреестр и рекомендованных к возделыванию в 34 субъектах Российской Федерации, в том числе Фаленская 4, Рушник и Флора, сочетающие высокие хлебопекарные качества с адаптивностью, хорошей зимостойкостью и стабильной урожайностью. Разработано 22 новых сорта хлеба и 14 видов мучных кондитерских изделий с использованием ржаного сырья повышенной пищевой и биологической ценности. Получены новые знания для совершенствования технологий возделывания сортов ржи целевого назначения, использования ржаного сырья в кормлении сельскохозяйственных животных (КРС и птицы), производства крахмала из ржаного сырья с разработкой машины для фракционирования зерна. Для подготовки зерна к скармливанию животным разработаны и изготовлены двуступенчатые плющилки различной производительности [3, 4, 5].
Цель наших исследований - разработка Концепции развития научно-инновационного проекта полного цикла «Рожь России», направленного на обеспечение устойчивого производства и многофункционального использования озимой ржи.
Для достижения поставленной цели и развития ранее достигнутых научных результатов мы сформулировали ряд приоритетных направлений научно-исследовательских работ.
Селекция сортов озимой ржи целевого назначения, сочетающих стабильную продуктивность с устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам, для широкого использования и производства в конкретных условиях российских регионов при минимальных затратах.
В основу селекционной работы должны быть положены следующие направления:
выявление закономерностей наследования и изменчивости признаков устойчивости растений ржи, характера проявления генетической дифференциации районированных и перспективных сортов на широкий спектр воздействия абиотических факторов;
разработка новых селекционно-генетических и биотехнологических методов оценки и отбора исходного материала с высоким потенциалом продуктивности и адаптивности, а также оценка этого потенциала в различных экологических условиях (экологическое испытание);
создание качественно нового исходного материала, адаптированных доноров хозяйственно-ценных признаков, сочетающих генетически контролируемую устойчивость с высокими показателями других признаков;
совершенствование схем, методов и технологий селекции озимой ржи целевого назначения (в первую очередь, на высокую переваримость и усвояемость зерна, повышение питательных и диетических качеств).
Требуют развития следующие направления селекции:
на экологическую адаптивность (зимостойкость, кислото- и алюмоустойчивость, засухоустойчивость) с изучением механизмов устойчивости, выявлением взаимосвязи между степенью устойчивости корневой системы озимой ржи и работой фотосинтетического аппарата;
на скороспелость, устойчивость к полеганию и прорастанию зерна в колосе;
на устойчивость к основным болезням (снежной плесени, бурой и стеблевой ржавчине, мучнистой росе, фузариозным заболеваниям и спорынье);
на улучшение технологических и хлебопекарных качеств зерна, повышение его питательной ценности и усвояемости (в том числе низкопентозановой ржи с учетом качественных и количественных изменений в структуре водорастворимых пентозанов);
специализированных сортов для оздоровительного питания с повышенным содержанием биоактивных соединений - пищевых волокон и микро-нутриентов;
на пригодность зерна для производства продуктов переработки (спирта, солода, сиропа, крахмала, фармацевтических препаратов и др.).
Разработка и уточнение сортовых технологий производства зерна ржи целевого назначения в условиях изменяющегося климата предусматривает корректировку сроков сева, интегрированный подход к профилактике и защите посевов от вредителей и болезней (включая комплекс агротехнических и биологических мер); поиск технологических приемов, направленных на производство зерна целевого качества; сравнительную экономическую и энергетическую оценку новых сортов и сортовых технологий.
Научное обеспечение производства оригинальных и элитных семян озимой ржи, кроме прочего, предусматривает решение следующих задач:
формирование агроэкологически специализированных зон устойчивого и рентабельного производства семян высокого качества;
разработка и совершенствование технологий производства оригинальных и элитных семян новых сортов озимой ржи с использованием препаратов нового поколения (биологически активных веществ и пестицидов) с установлением возможных последствий в отношении продуктивных свойств семян таких растений на последующих этапах воспроизводства.
Совершенствование технологий использования озимой ржи в пищевой промышленности. По этому направлению необходимо разработать новые технологии с целью расширения ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с использованием ржаного сырья функционального и специализированного назначения; повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий из ржи (в том числе на основе биотехнологий).
Кроме того, необходимо постоянное совершенствование технологий глубокой переработки зерна на пищевые цели (например, на крахмал с учетом бимодальной дисперсности его зерен), уменьшение энергозатратности, создание комбинированных технологий с использованием побочных продуктов в жидком виде, без концентрирования и сушки, как исходного сырья для других производств.
Физиологическая оценка влияния продуктов питания на основе ржаного сырья на организм человека предусматривает биохимический и эпидемиологический скрининг дефицита витаминов и микронутриентов в российских регионах, а также оценку обеспеченности организма человека этими компонентами; выявление физиологического воздействия на организм здорового человека употребления хлебобулочных изделий на основе ржаного сырья, в том числе изготовленных из новых сортов ржи для оздоровительного питания; оценку эффективности использования продуктов питания из ржаной муки в повышении результативности лечебного процесса.
Расширение возможности использования озимой ржи в кормопроизводстве, глубокая переработка зерна озимой ржи для производства сахаристых и белковых продуктов кормового назначения. В этом направлении требуется проведение дальнейших исследований по оптимизации составов смешанных злаковых и бобово-злаковых фитоценозов как на основе, так и с участием озимой ржи, подбор эффективных соотношений и сочетаний адаптивных к условиям региона культур и сортов, обеспечивающих увеличение пластичности агрофитоценозов и высокое качество различного корма (фураж, зеленый корм,сенаж, зерносенаж).
В связи с отдельными недостатками бобово-злаковых фитоценозов с участием озимой ржи и озимой вики (слабая зимостойкость и кислотоу-стойчивость бобового компонента) [6] интересно изучение возможности добавления в состав агро-ценозов с озимой рожью ярового бобового компонента и отработка технологии их формирования для производства более сбалансированного по белку и аминокислотному составу корма. Важными остаются вопросы подбора системы ухода за смешанными посевами, их защиты от вредителей и болезней.
Требует изучения возможность использования озимой ржи в качестве пастбищной культуры, что
весьма актуально на бедных почвах и при освоении залежных земель. Для этого необходимо провести исследования по подбору сортов и технологий посева, пригодных для формирования пастбищных фитоценозов, определению оптимальной структуры и режимов их использования (частота и кратность стравливания).
При наметившейся тенденции увеличения продолжительности продолжительности осеннего периода вегетации в условиях умеренного климата необходимо максимально использовать возможности озимой ржи в качестве пожнивной или промежуточной культуры, что так же требует проведения ряда исследований по корректировке существующих технологий возделывания и формированию сырьевых конвейеров для кормопроизводства.
Для дальнейшего расширения использования зерна озимой ржи в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы необходимо провести следующие исследования:
максимально точно установить виды антипитательных соединений (на сегодняшний день учитывают только их группы), разработать экспресс-методики количественного и качественного определения, выявить степень влияния на физиологические процессы пищеварения у разных видов сельскохозяйственных животных;
изучить кормовую ценность новых сортов зернофуражной (низкопентозановой) озимой ржи;
продолжить разработку экономически оправданных экологически безопасных способов подготовки зерна к скармливанию, технологий производства сахаристых продуктов (в том числе кормовой патоки), позволяющих сбалансировать рацион и повысить продуктивность сельскохозяйственных животных (наиболее перспективно использование мульти-ферментных комплексов и разработка методов их применения).
Совершенствование теоретических основ, технологий и технических средств механизации для подсева, обработки и переработки зерна озимой ржи предусматривает первоочередное решение следующих вопросов:
подсев озимой ржи в дернину для создания пастбищных агрофитоценозов;
первичная и вторичная очистка зерна (в том числе, от спорыньи), его фракционирование для идентификации и отбора на соответствие требованиям селекции и переработки;
подготовка зерна озимой ржи и смесей на ее основе к скармливанию животным (в плане увеличения усвояемости корма животными и птицей различных видов);
многофункциональная глубокая переработка сырья из озимой ржи.
Ряд разработок необходимо осуществить и для научного обоснования энергоэкономичности возделывания озимой ржи, организации конкурентоспособного производства и переработки ее зерна.
В первую очередь это касается оценки соответствия экологических условий российских регионов требованиям возделывания озимой ржи и выявления территорий для устойчивого производства культуры. Ранее были установлены макроареалы устойчивого выращивания озимой ржи с высоким качеством зерна - центральные и южные районы Кировской области, южная часть Удмуртской Республики, основная
территория Республики Марий Эл, правобережная часть Нижегородской области и вся Республика Мордовия [7]. Сегодня необходима реализация следующих этапов агроэкологического районирования - выделение и группировка агроэкологически однотипных территорий для возделывания озимой ржи на мезо- и микроуровне (в границах конкретных хозяйств), что позволит подготовить рекомендации для рационального размещения культуры, в том числе с учетом выращивания зерна целевого назначения.
Требуется разработка технологий дифференцированного применения удобрений и средств защиты растений, направленных на достижение рентабельности производства ржи в конкретных условиях возделывания (элементы точного земледелия); экономическая оценка технологий полного цикла (выращивание и переработка) с использованием новых сортов целевого назначения, адаптивных к условиям регионов; научное обоснование для органов законодательной и исполнительной власти субъектов РФ стратегий устойчивого развития рынка зерна озимой ржи в целях разработки механизмов стимулирования его конкурентоспособного производства и переработки.
Очень важна разработка стратегий формирования региональных и межрегиональных кластеров по производству и переработке озимой ржи, объединяющих усилия научных, производственных, перерабатывающих, образовательных организаций, региональных органов исполнительной власти и других заинтересованных структур. При этом следует учитывать, что межрегиональная система кластера предоставляет больше возможностей для развития, чем региональная, в силу специфики природно-экономических особенностей территорий,различной специализации сельскохозяйственного производства и имеющейся инфраструктуры перерабатывающих предприятий, уровня инновационной привлекательности и активности территорий.
В состав кластеров должны войти регионы с наиболее развитым производством озимой ржи (в первую очередь, Кировская и Нижегородская область, Удмуртская Республика и Республика Марий Эл.). Такие территории с развитым уровнем пищевой и перерабатывающей промышленности, как Нижегородская область, Республика Марий Эл или инвестиционно активная Республика Мордовия, очевидно, будут иметь приоритет в реализации инновационных проектов по переработке. В любом случае, первичный этап организации кластерной системы должен быть основан на реальных возможностях конкретных территорий, оценке потенциала предполагаемых участников кластера.
Существуют возможности вхождения ржаного кластера в другие подобные образования на территории Российской Федерации, в первую очередь включенные в перечень инновационных территориальных кластеров и получившие государственную поддержку. Кроме того, в рамках кластера можно организовать эффективную пропаганду здорового питания населения (с использованием продуктов из ржи), формировать региональный рынок спроса на ржаные продукты, стереотипы пищевого поведения разных групп населения. На сегодняшний день активную работу в этом направлении осуществляют ученые НИИСХ Северо-Востока [8, 9] совместно с представителями Российской гильдии пекарей и
кондитеров, научных и образовательных учреждений России в рамках реализации Системного проекта «Целебная сила ржи».
Для реализации научной составляющей проекта «Рожь России» необходимо осуществление следующих мер:
объединение интеллектуальных ресурсов с целью достижения комплексности и междисциплинарности исследований (путем заключения соглашений, временного объединения научных, образовательных и внедренческих организаций при координирующей функции Отделения сельскохозяйственных наук РАН и головных НИУ). Чрезвычайно важно расширить научно-практические контакты с лечебными учреждениями, клиниками и кафедрами медицинского профиля с целью проведения совместных исследований;
усиление приборного обеспечения и материально-технической базы аграрных научных учреждений ФАНО, использование имеющегося потенциала центров коллективного пользования приборами и оборудованием, в том числе для проведения современных
молекулярно-генетических и биотехнологических исследований;
целевое финансирование научно-инновационного проекта «Рожь России» (как и других научно-исследовательских работ по блоку «агротехнологии и продукты питания»), поскольку обеспечение продовольственной безопасности - основополагающий национальный приоритет исследований и разработок в АПК России.
Для реализации стратегически важного для страны научно-инновационного проекта полного цикла «Рожь России» крайне важно объединить усилия научных учреждений ФАНО России, Российской академии наук, Министерства сельского хозяйства РФ, Министерства здравоохранения РФ, Роспотребнад-зора, отраслевых союзов и ассоциаций.
выводы. Реализация перечисленных концептуальных направлений развития научно-инновационного проекта полного цикла «Рожь России» позволит получить новые знания для создания современных технологий устойчивого производства и многофункционального использования озимой ржи.
Литература.
1. Жученко А.А. Рожь - стратегическая культура в обеспечении продовольственной безопасности России в условиях глобального и локального изменения погодно-климатических условий. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2009. 52 с.
2. Гончаренко А.А. Состояние производства и селекция озимой ржи в Российской Федерации// Материалы Всероссийской научно-практической конференции (28-29 июня 2012 г.) г. Екатеринбург: ГНУ Уральский НИИСХ Россельхозакадемии; Уральское издательство, 2012. С. 5-11.
3. Озимая рожь. Возделывание, использование на пищевые, кормовые и технические цели. Проблемы и решения / В.А. Сысуев, Л.И. Кедрова, Н.К. Лаптева, В.А. Фигурин, Т.К. Шешегова, Ф.Ф. Мухамадьяров, Р.В. Русаков, Е.И. Уткина, А.А. Гончаренко, С.С. Санин, В.А. Поляков, Н.Р. Андреев, Л.И. Кузнецова, В.Д. Кобылянский, Р.Р. Исмагилов. В.М. Ко-солапов, А.И. Фицев, В.Г. Косолапова, В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. 172 с.
4. Лаптева Н. К. Ассортимент хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с использованием ржаного сырья и его роль в питании современного человека //Достижения науки и техники АПК. 2012. №6. С. 75-78.
5. Сысуев В.А., Кедрова Л.И., Уткина Е.И. Рожь - стратегическая зерновая культура в развитии адаптивного растениеводства и обеспечении продовольственной безопасности России// Образование, наука и производство. 2014. № 2-3. С. 31-33.
6. Рекомендации по выращиванию озимой ржи в смеси с озимой викой на корм/В.А. Фигурин, Р. В. Русаков, Л. И. Кедрова, Е.И. Уткина, Н.П. Сунцова, И.А. Устюжанин. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 212. - 23 с.
7. Сысуев В.А., Мухамадьяров Ф.Ф. Методы повышения агробиоэнергетической эффективности растениеводства. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2001. 216 с.
8. Энергия ржи для здоровья человека / В.А. Сысуев, Л.И. Кедрова, Н.К. Лаптева, Е.И. Уткина, М. Вяянянен, Т.Н. Никулина. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2010. 103 с.
9. Кусочек ржаного хлеба / В.А. Сысуев, Л.И. Кедрова, Е.Ю. Уткина, Т.Н. Никулина, Е.М. Смолкина. Санкт-Петербург: ООО «Первый издательско-полиграфическийхолдинг», 2015. 38 с.
conceptual trends of development
OF SCIENTIFICALLY-INNOVATIVE PROJECT "RYE OF RuSSIA"
V.A. Sysuev12, L.I. Kedrova2, N.E. Rubtsova1, R.V. Rusakov1, I.A. ustyuzhanin1, E.I. utkina2
'North-East Regional Agrarian Scientific Center, ul. Lenina, 166a, Кrov, 610007, Russian Federation 2N.V. Rudnitsky North-East Agricultural Research Institute, ul. Lenina, 166a, Кrov, 610007, Russian Federation Summary. The main results of investigations on interindustry science-and-technology program "Rye" (7 adaptive varieties of winter rye, new technologies of cultivation and processing, technical tools, 22 kinds of bread and 14 kinds of confectionaries with the use of rye raw material) are presented. The conceptual directions of the development of scientifically-innovative full-circle project "Rye of Russia" are pointed out. The aim of the project is development and introducing of innovations in the sphere of manufacture and processing of winter rye. It will be achieved on the basis of results of fundamental and applied researches. There are some prioritized scientific directions of the project. First of all is breeding of winter rye varieties of special mission having high potential of productivity and adaptivity. Secondly, it is the design of agro-ecologically specialized varietal technologies of seed growing and production of rye grain. Then there are modernization of technologies and technical tools for under-sowing, cleaning of grain, making of fodders, and deep processing of winter and, at last, physiological estimation of influence of winter rye foodstuff on human organism and modernization of technologies of winter rye using in food industry. The results of scientific researches should become a basis for a competitive production and processing of rye grain in Russian regions. Scientific-organizational measures of support of scientific part of the project have an especial role in realization of the project "Rye of Russia". The same is correct for the organization of regional and inter-regional clusters on manufacture and processing of winter rye. These activities demand joining efforts of scientific, industrial, processing, educational institutions, regional government agencies and other interested organizations.
Keywords: conception, winter rye, multifunctional use, breeding, manufacture, proceeding, prioritize direction of researches, innovations.
Author Details: V.A. Sysuev, member of the RAS, chairman of presidium, director; L.I. Kedrova, D. Sc. (Agr.), head of division; N.E. Rubtsova, Cand. Sc. (Agr.), deputy chairman (e-mail: svnmc.zam@mail.ru); R.V. Rusakov, Cand. Sc. (Biol.), academic secretary; I.A. Ustyuzhanin, Cand. Sc. (Agr.), academic secretary; E.I. Utkina, Cand. Sc. (Biol.), head of laboratory
For citation: Sysuev V.A., Kedrova L.I., Rubtsova N.E., Rusakov R.V., Ustyuzhanin I.A., Utkina E.I. Conceptual Trends of Development of Scientifically-Innovative Project "Rye of Russia". Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2015. V.29. No11. pp. 28-31 (In Russ.)
