Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

В целях инновационного развития современной экономики можно выделить три основных ключевых направления инновационного развития технологий: информационные технологии, нанотехнологии и биотехнологии. Изучая основные положения стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 г., в них можно увидеть, что направления совершенствования и разработки инновационных методов, ориентированных на получение высокопродуктивного и быстрорастущего леса, с необходимыми качественными свойствами на основе применения биотехнологий, выступают одной из приоритетных задач инновационного развития комплекса. Стоит отметить, что показатели экономического роста секторов экономики в этом отношении, взаимосвязаны с направлением инновационного развития научной и технологической основы и выводом полученных биотехнологических решений на мировой рынок. Здесь не последнюю роль играет необходимость закрепления государственной поддержки над биотехнологическими производствами, совершенствование системы нормативно-правового регулирования инновационной деятельности в области биотехнологий. Выгоды от применения биотехнологий в лесопромышленном комплексе заключаются в закреплении позиций на рынке и повышении уровня инновационного развития в отрасли, основанные на получении «быстрых» древесных пород при плантационном лесовыращивании селекционных культур, повышении производительности предприятий, сохранении низких цен для потенциальных потребителей. Также при воспроизводстве и выращивании модифицированных древесных пород можно получать на выходе более качественное древесное сырье.

Цель исследования заключается в совершенствовании и разработке инновационных подходов, направленных на ускорение процессов возобновления лесных ресурсов и применение в практической деятельности биотехнологических инноваций во всех направлениях инновационного развития лесопромышленного комплекса. С помощью разработанных инновационных подходов появляется возможность повышения уровня инновационного развития предприятий лесопромышленного комплекса и связанных с ним отраслей для перехода лесопромышленного комплекса к интенсивному пути развития.

Материалы и методы исследования

Исследования в области улучшения морфологических признаков древесных пород длительное время были основаны на классических селекционных методах, включающих отбор плюсовых древесных культур и контролируемые процессы скрещивания между ними. Однако при применении таких методов ученые и практики сталкиваются зачастую с различными трудностями, основанными на особенностях биологических процессов лесных объектов, характеризуемых длительным циклом репродукции, низким значением коэффициента наследственных признаков, высоким уровнем гетерозиготности, присутствием мультигенного характера наследования. Отмечена лишь та часть биолого-селекционных процессов, препятствующих инновационному развитию и ускоренному созданию новейших и усовершенствованных на генном уровне древесных форм лесохозяйственных пород. В современных исследованиях, в настоящее время, при сортовыведении лесохозяйственных древесных пород традиционные селекционные методы дополняются новыми или усовершенствованными биотехнологическими методами.

В исследовании предлагается методология клонального микроразмножения, рассматриваемая как принципиально инновационный способ получения новейших генетически усовершенствованных форм лесных древесных пород, которая включает в себя необходимый комплекс методов возобновления, ускоренного роста древесных растений in vitro, методологию генетического трансформирования и методы маркирования на молекулярном уровне. На основе этого подхода за минимальный срок можно достичь получения большого количества однородного посадочного материала. Лесная биотехнология рассматривается как массовое клонарное размножение древесных культур в структуре тканей и клеток процесс, при котором полученные формы древесных пород генетически идентичны исходному экземпляру.

Результаты исследования и их обсуждение

На основе государственной программы «Развитие лесного хозяйства на 2013–2020 годы» в редакции постановления Правительства Российской Федерации от 30.03.2018 № 370, подпрограмма 1 – Обеспечение использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, планируется ежегодное поддержание увеличения площади лесных насаждений искусственного происхождения (рис. 1) [1].

Для расчета общих затрат при создании инновационной биотехнологической продукции, посредством методологии клонального микроразмножения лесохозяйственных древесных пород в лесопромышленном комплексе и их репродукции, произведем расчет необходимых затрат по каждому этапу процесса. После получения права на селекционно-генетические достижения в лесопромышленном комплексе, осуществляется высадка древесных пород в необходимые лесокультурные площади, с последующим выращиванием посадочного материала с заданными параметрами и необходимыми признаками для лесохозяйственных древесных пород и лесных плантаций, формируемых в практической деятельности.

Согласно данным, представленным на рис. 1, Рослесхозом планируется ежегодное поддержание увеличения площади лесных насаждений искусственного происхождения в среднем на 19 тыс. га. Но стоит отметить, что в общей совокупности ежегодной утраты древесных пород вследствие лесных пожаров, измеряемой миллионами гектаров, данная цифра по искусственному возобновлению очень мала. По данным Рослесхоза в период с января по июль 2018 г. общая площадь погибших лесных ресурсов в РФ составила более 1,8 млн га. В основном гибель лесных ресурсов происходит из-за лесных пожаров, погодных условий и вредителей. Более половины погибших лесных ресурсов приходится на Сибирский федеральный округ. Министерство природных ресурсов и экологии РФ уже начало активно сотрудничать с российскими космическими силами для мониторинга и состояния лесного фонда. На основе национальной программы Экология» в период до 2024 г. планируется создание семенных центров и питомников по всей территории России.

В 2018 г. лесные пожары проходили в основном в регионах северных границ, таких как Красноярский край, Якутии. Лесным пожарам способствовал антициклон без осадков, который стоял почти 2 месяца. Статистика указывает на то, что в этом году площади, захваченные огнем, характеризуются ростом.

По информационным данным лесного хозяйства, к концу августа силами лесопожарных служб и привлеченных лиц потушено на землях лесного фонда более 8,8 тыс. пожаров, при этом зазваченная огнем площадь составила уже более 3 млн га. В то же время стоит отметить, что по показателям этого года и по количеству пожаров, и по площади охвата значения средние за последние пять лет.

Площадь лесных пожаров в России в 2017 г. составила 1,4 мдн га, что на 44 % меньше по сравнению с 2016 г. Количество пожаров в лесном фонде составило 9,2 тыс.

Необходимы более действенные и рациональные меры по ускоренному возобновлению лесных ресурсов.

Возобновление лесных ресурсов методом плантационного лесовыращивания приобретает огромное значение в лесопромышленном комплексе различных стран мира. Так в процессе формирования инновационных лесных плантаций достигается ряд преимуществ, показывающих в значительной степени более низкий уровень себестоимости полученных сырьевых ресурсов при интенсивных технологиях, по сравнению с классическими лесными угодьями, полученными с применением подходов по искусственному и естественному выращиванию [2, 3].

Следовательно, в процессе создания специализированных инновационных лесных плантаций требуется использование инновационного посадочного материала, улучшенного на генетическом уровне (виды лесохозяйственных древесных пород по формовому составу, с улучшенными признаками устойчивости и продуктивности), позволяющего создать инновационные лесные плантации с формированием качественного сортиментного состава и сокращенными сроками лесовозобновления и лесовыращивания (рис. 2).

Для реализации данного механизма предлагается создание инновационных лесных центров, в которых будет сформирован банк in vitro лучших лесных генетических ресурсов, проведение селекционных и генетических исследований для выращивания необходимого инновационного посадочного материала, с целью ускоренного лесовозобновления и улучшения качественных характеристик древесных пород при создании инновационной плантации лесных пород.

В табл. 1 представлены расчеты необходимых затрат при плантационном лесовыращивании. Производственная себестоимость, включающая весь объем работ при создании инновационных биотехнологических продуктов методом клонального микроразмножения лесных древесных пород, складывалась из суммы расходов на содержание, эксплуатацию и ремонт оборудования, годового фонда заработной платы, стоимости необходимых расходных материалов.

Таблица 1

Расчеты затрат на создание инновационного посадочного материала в инновационном лесном центре методом in vitro (на получение 3500 шт. посадочного материала)

По данным расчетов табл. 1 видно, что все производственные издержки (в виде полной себестоимости) на выращивание инновационного посадочного материала в инновационном лесном центре методом клонального микроразмножения in vitro лесных древесных пород (на получение 3500 шт. посадочного материала) составляют 97005,88 руб.

Следовательно, производственные издержки на получение одной единицы инновационного посадочного материала (в нашем исследовании) составят в 27,72 руб.

Тогда для выращивания 21870 шт. регенерантов (мощность имеющейся лаборатории) необходимо 481 тыс. руб.

Для создания сети инновационных лесных центров и выполнения заявок по созданию и возобновлению плантаций объемом не менее 300 га, необходимо выращивание 750 тыс. шт. инновационного посадочного материала (плантационные лесные культуры густотой 2500 шт/га) [4, 5].

Инновационные лесные центры могут быть созданы на базе уже созданных лабораторий, готовых применять современные инновационные технологии клонального микроразмножения in vitro. На базе исследуемой лаборатории было выявлено, что для плантационного лесовыращивания необходимо увеличить мощность существующей лаборатории в 17 раз, доведя объемы производства до 750 тыс. шт. год. Необходимый объем финансирования для выращивания инновационного посадочного материала и создания центра составляет 18414,71 тыс. руб. в первый период – 2018–2019 г.г, всего за 3-летний плановый период объем финансирования составит 72323,98 тыс. руб.

В данные расчеты входит сумма капитальных вложений в приобретение оборудования, оснастку, монтаж, установку.

Одной из приоритетных задач, которая стоит перед инновационным лесным центром, является развитие материально-технической базы. Для этого необходима закупка инновационных генетико-селекционных материалов (базовые составляющие лесных культур, почва с необходимыми субстратами и грунтом, вспомогательные материалы) на общую сумму 12378 тыс. руб., и необходимого производственного и лабораторного оборудования на сумму 5200 тыс. руб. в первый год, в дальнейшем возможно увеличение мощности за счет установки дополнительных условий. Данное оборудование позволит воспроизводить новейшие формы древесных культур с заданными морфологическими признаками и выращивать высококачественный инновационный посадочный материал (табл. 2).

Выводы

По результатам расчетов табл. 2 можно сделать вывод, что общая сумма капиталовложений, необходимых для создания инновационного лесного центра на базе уже существующей лаборатории, в первый год составляет 18414,71 тыс. руб. при плановой выработке 750 тыс. шт. инновационного посадочного материала в год для плантационной площади возобновления лесных ресурсов в 300,00 га. Таким образом, создание сети инновационных лесных центров позволит возобновлять наиболее ускоренно утраченные лесные ресурсы и повысить качественный состав пород деревьев, и как следствие, качество древесного сырья для предприятий лесопромышленного комплекса.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-010-00318.