Виноградарство и виноделие: влияние на экологию

№5, 13 декабря, 2021 г. ДАЙДЖЕСТ Виноградарство и виноделие: влияние на экологию Центр научно-технической информации при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан Ташкент - 2021 г.

\"Виноградарство на протяжении веков являлось неотъемлемой частью земледельческой культуры, ценностью, гордостью и источником дохода для нашего народа. Выращивание винограда неразрывно связано с нашим образом жизни и обычаями\". Президент Республики Узбекистан Ш.М. Мирзиёев Дайджест: “Виноградарство и виноделие: влияние на экологию” - Т.: 2021. С.18. Дайджест: “Виноградарство и виноделие: влияние на экологию” подготовлен Научно-техническим центром при Министерстве Инновационного развития Республики Узбекистан. Коллектив авторов: Технический редактор: Абдурахмoнов И.Ю. Райимджанов Х.Г. Турдикулова Ш.У. Абдувалиев А.А. Мусаева Р.А. Барбу Г.Ф. © Центр научно-технической информации при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан, 2021 г. 2

Виноградарство и виноделие: влияние на экологию Глобальная отрасль виноградарства сопряжена со множеством негативных воздействий на окружающую среду, которые ослабляют экосистемы по всему миру и подвергают их риску. Чтобы заниматься виноградарством, необходимо кардинально изменить топографию ландшафта. Естественная растительность должна быть расчищена для посевов, необходимо обустроить колодцы, ирригационные дамбы и террасирование[1]. Помимо этого, виноградарство часто включает замену естественной растительности и среды обитания монокультурами, в которых выращивается только один сорт винограда. Это вызывает уменьшение биоразнообразия и, следовательно, здоровья экосистемы. Кроме того, благодаря постоянному сбору урожая винограда, виноградная лоза постоянно извлекает из почвы питательные вещества, лишая её органических веществ. Такое экстенсивное культивирование разрушает структуру почвы и предотвращает накопление питательных веществ. Данный фактор в сочетании с использованием таких химикатов, как пестициды, инсектициды и фунгициды, является серьезной проблемой. Агрохимикаты содержат очень сильнодействующие вещества, которые тяжело разлагаются. Дополнительную опасность для окружающей среды химические вещества представляют из-за сточных вод, которые могут загрязнить местные водные источники [1]. 3

Проблема 1: углеродный след Чтобы определить воздействие сельскохозяйственного продукта, а именно вина на окружающую среду, необходимо проанализировать жизненный цикл отдельного продукта. Жизненный цикл производства вина делится на следующие этапы: производство, транспортировка, хранение, переработка и окончание жизненного цикла продукта - потребление. Большинство исследований показывают, что в производстве вина есть два основных этапа, которые производят наибольшее количество выбросов CO2: производство стеклянных бутылок на этапе розлива вина и потребление топлива и электроэнергии [2]. В более общем плане производство вина оказывает колоссальное воздействие на окружающую среду, в первую очередь связанное с использованием удобрений и средств защиты растений на виноградниках. Таким образом, производство вина должно осуществляться с сохранением природных ресурсов для будущих поколений, выявляя традиционные или новаторские методы, позволяющие разрабатывать высококачественные продукты с минимально возможным негативным воздействием на окружающую среду [3]. 4

Решение 1: переход на электротракторы или биодизель. Solectrac eUtility отлично подходит для виноградников, он узкий, легкий, тихий и обходится в 8 раз дешевле дизельного. Запас хода 5-8 часов, дальше требуется подзарядка, так что во время активных работ одного трактора не хватит, а стоит он $ 45 000 [4]. Monarch Tractor - сочетает в себе электрификацию, автоматизацию, машинное обучение и анализ данных. На тракторе установлено в общей сложности 10 камер, расположенных на разных уровнях для наблюдения за различными аспектами виноградника. Например, некоторые из них расположены так, чтобы смотреть в крону виноградной лозы для подсчета гроздей и оценки здоровья растений. Аккумулятор в тракторе соответствует самому большому аккумулятору автомобиля Tesla и может работать от 6 до 8 часов без подзарядки [5]. GridCON от John Deere высокопроизводительный, автономный, полностью электрический трактор. Сельскохозяйственная машина, работающая по электрическому кабелю, обладает мощность до 400 л.с. (300 кВт). GridCON снижает машинные и эксплуатационные расходы примерно на 50%. Барабан, прикрепленный к трактору, несет до 1000 метров кабеля, который при необходимости может быть удлинен. В полевых условиях кабель подается и наматывается на катушку с помощью робота-манипулятора. Интеллектуальная система управления также используется для предотвращения наезда трактора на кабель. Трактор способен работать со скоростью 20 км/ч и может управляться с помощью пульта дистанционного управления [6]. 5

Решение 2: переход на возобновляемые источники энергии Передовые винодельческие предприятия, стремящиеся к снижению своего углеродного следа, внедряют использование солнечной энергии в свое производство. Например, Гагаузская винодельня установила 21 солнечную панель, благодаря программе «Поддержка сельского хозяйства и развития сельских районов в АТО Гагаузия и районе Тараклия» (SARD). По словам владелицы предприятия Ларисы Червен, на винодельне была проблема с электрификацией. Было принято решение создать проект, основанный на энергетической безопасности винодельни, в то же время это бы приблизило работу к экологически чистой энергии. У предприятия есть планы начать органическое производство, и этот проект - первый шаг в этом направлении. Винодельня экономит около 60% потребления электроэнергии. Поскольку регион солнечный, винодельня удовлетворяет свои потребности на 100% своей возобновляемой и устойчивой энергией с весны до осени. В солнечный день вырабатывается 10 киловатт, а оборудование и холодильники используют 8 киловатт. Предприятие может производить вино практически без затрат энергии [8]. Еще одно винодельческое предприятие «Фанагория» установило солнечную электростанцию мощностью 500 кВт. По словам генерального директора предприятия Петра Романишина, солнечная энергия – это возобновляемый и абсолютно экологически устойчивый источник, немаловажен в нынешних условиях. 6

Решение 2: переход на возобновляемые источники энергии Солнечные панели общей площадью 4 тыс. кв. м смонтированы на крышах зданий предприятия. Помимо солнечных панелей китайского производства, в систему входят также 5 инверторов, произведенных в Австрии, мощностью по 100 кВт каждый. Электроэнергия, вырабатываемая солнечной электростанцией, будет покрывать до четверти потребления предприятия. Солнечные источники электроэнергии работают полностью автономно и автоматически, для их эксплуатации не нужно привлекать дополнительные ресурсы [9]. 7

Решение 3: использование экологичных материалов для бутылки Самым вредным для природы вариантом являются стеклянные бутылки. Они, по данным ученых, приближают глобальное потепление сильнее, чем пластиковые и алюминиевые упаковки. Дело в том, что для производства стекла нужно больше ресурсов и энергии. А во время его плавления выделяются углекислый газ, а также вещества, провоцирующие заболевания легких. Кроме того, стеклянные бутылки весят значительно больше своих аналогов. Емкость объемом 1 литр может весить до 800 г, в то время как подобный вариант из пластика не тяжелее 40 г. Поэтому автомобили, перевозящие тару, приходится дополнительно заправлять [10]. 8

Решение 3: использование экологичных материалов для бутылки Таким образом, некоторые производители приняли решение перейти на более экологичные материалы. Так, картонная упаковка bag-in-box — активно растущий сегмент продаж во всем мире. По статистике Scholle Corp., мирового поставщика систем bag-in-box, вино, упакованное в такую тару занимает 40% долю на рынке вин в Швеции и 53% всех внутренних продаж вина в Австралии [11]. Картонная упаковка для вина снижает выбросы углекислого газа в атмосферу, так как производство данной тары не требует большого цикла производства по сравнению со стеклом. Помимо этого, картонная упаковка легко транспортируется, а срок хранения вина в ней гораздо дольше. 9

Проблема 2: Водопотребление и сточные воды 2/3 виноградников планеты расположены в зонах с осадками менее 700 л на м2, а лозе на кг винограда нужно 667 л, поэтому более 90% виноградников используют ирригацию [12]. При производстве вина на всех этапах может расходоваться достаточно большое количество воды; большие объемы используются при мойке и охлаждении. Затем вода сбрасывается в канализацию, в то время как ее можно очищать и повторно использовать на производстве. Сточные воды также представляют риск загрязнения окружающей среды в связи со следующими факторами: − Сточные воды содержат высокие концентрации органических веществ, которые будут понижать содержание кислорода в водоемах; − Высокая кислотность или щелочность, в зависимости от типа используемых моющих средств; − Другие загрязняющие вещества, такие как пестициды от первоначальной мойки ягод или биоциды от мойки; − Винному заводу может потребоваться разрешение, устанавливающее ограничение по качеству воды, сбрасываемой с очистных сооружений на территории завода или отводимых в муниципальные очистные сооружения [13]. 10

Решение 1: Метеостанции на виноградниках Метеостанции на виноградниках регистрируют температуру, влажность, осадки, скорость и направление ветра. Сбор и передача данных с базовых (так называемых погодных) станций, оснащенных уникальными датчиками, стали ценными инструментами для управления виноградниками. Кроме того, современные датчики климата, окружающей среды и ирригации усовершенствованы для получения данных, которые можно использовать для принятия решений в виноградарстве (например, солнечное излучение, атмосферное давление, влажность листьев, здоровье растений, влажность почвы, электропроводность, pH, азот, фосфор, калий, микробная активность, давление воды и использование и многое другое) [14]. Доступ к вышеперечисленным данным помогает виноградарям регулировать уровень орошения виноградников и эффективнее экономить воду. Например, метеостанция Sencrop имеет доступ к моделям мониторинга прогнозов службы прогнозирования и отображения погодных данных Vitimeteo для виноградарства. Система Vitimeteo разработана Agroscope Changins-Wädenswil, государственным институтом виноградарства Фрайбурга в Германии, а также компанией- разработчиком программного обеспечения Geosens в Германии. Sencrop является поставщиком ультралокальных данных о погоде на основе сетевых автоматизированных метеостанций. Компания открыла доступ к системе защиты виноградной лозы Vitimeteo для еще более точных прогнозов погоды в виноградарстве [15]. 11

Решение 2: Система PIGs Система PIGs для мойки шлангов использует пенные шары, которые эффективно вымывают шланги изнутри, вместо того чтобы прогонять бесконечные литры воды. К преимуществам системы относятся: − Безразборная очистка трубопроводов от продукта (ягоды винограда) или моющего раствора; − Минимизация производственных потерь; − Быстрая смена фаз при перекачивании разных продуктов; Замкнутая автоматическая система отвечает максимальным требованиям безопасности [16]. Но самым главным преимуществом системы является сокращение жидкости, отправляемой в очистные сооружения, что имеет результатом экономию воды и электроэнергии [17]. 12

Инновационные решения со всего мира Waverley Hills в долине Тулбаг (ЮАР), где в среднем выпадает 550 мм осадков в год, придумали свой способ экономии воды: междурядья покрывают полотнами ткани, которая пропускает воду, но блокирует солнечные лучи, не давая почве нагреваться, а воде испаряться с поверхности. Заодно ткань мешает расти сорнякам, которые остаются без солнца. Kendall-Jackson в комплексе мер экономии воды для очистки чанов используют UV-излучение (система BlueMorth) – специальная лампа помещается в чан, и через десять минут он абсолютно стерилен. Это позволяет компании экономить 6 млн галлонов воды в год. На винодельне Fetzer в Мендосино система APANA® позволяет экономить до 25% воды: 30 датчиков в режиме реального времени собирают информацию по использованию и передвижению воды, виртуальный менеджер делает регулярный анализ и при отклонениях включает сигнал тревоги. Благодаря этой и другим системам компания экономит до 16 млн галлонов и 10 000 кВт/ч энергии, которая идет на нагрев или охлаждение воды. Те же Fetzer первыми применили технологию очистки воды от чилийской компании BioFiltro. Сточные воды попадают в огромные ящики, заполненные галькой, опилками и червями. Красные калифорнийские черви поглощают крупные остатки, в их экскрементах много бактерий и микробов, которые перерабатывают остатки органики, а пока черви изучают пространство в поисках еды, они делают туннели, по ходу закачивая кислород для бактерий. Процесс занимает считаные часы. На Fetzer трудятся 100 млн червей, в год компания экономит миллионов кВт энергии и 60 млн литров воды. 13

Инновационные решения со всего мира В DeBortoli отработанные воды очищают электролизом. Хозяйство уже получило статус Zero Waste. Очищенная вода идет на полив пшеничных полей, деньги от ее продажи инвестируют в новые очистительные системы, установку солнечных панелей и пр. На винодельне также переделали систему подачи воздуха и охлаждения/нагрева винодельни, снизив затраты энергии с 400 квт/ч до 8. Возврат инвестиций составляет примерно 20%, общими усилиями компания сокращает выбросы парниковых газов на 2500 тонн CO2-экв в год [18]. 14

Проблема 3: загрязнение почвы В общепроизводственном технологическом процессе возделывания виноградной культуры содержание почвы насаждений и уход за ней относятся к наиболее энергоёмким и затратным составляющим, поскольку приходится одновременно решать целый комплекс организационно-практических задач. Они включают: защиту от смыва плодородного слоя в периоды осенне-весенних и летних атмосферных осадков ливневого характера; борьбу с эрозией, уплотнениями и потерей плодородия; оздоровление - создание условий для эффективно-быстрого разложения (деградации) токсичных химических соединений (продукты минеральных удобрений и пестициды); максимально возможное снижение уровня материально-энергетических затрат. Токсичные остатки агропрепаратов и других загрязнителей, как, например, - тяжелые металлы, поступая по пищевым цепям из почвы в растение, а оттуда - в виноградную продукцию и организм человека, могут вызывать увеличение уровней заболеваемости и потери трудоспособности населения. В то же время, аккумулируясь и накапливаясь в почве в больших количествах, пестициды отрицательно изменяют её многие качества и главное, - биологические свойства. В результате может наступать: уменьшение в почве общей численности полезных микроорганизмов; сужение их видового и составного разнообразия; нежелательные изменения структуры микробиоценозов; снижение уровня интенсивности основных микробиологических процессов и активности почвенных ферментных соединений [19]. 15

Решение: биопестициды Различие биопестицидов от пестицидов заключается в том, что пестицид – это синтетическое вещество, а биопестицид – естественное природное вещество. Следовательно, нагрузка на экологию от биопестицидов составляет наименьший процент. Одна из свежих инноваций – биопестициды, в которых вместо химикатов работают микробы. Например, с ботритисом борется грибок Trichoderma harzianum, с оидиумом – Ampelomyces quisqualis. Триходерма является грибом-сапрофитом, основной рацион которого состоит из останков растений, путем преображения органических материй в неорганические. В процессе питания, триходерма разделяет органику, формируя полезные соединения. Более того, параллельно гриб обогащает грунт дополнительными полезными веществами. Триходерма нередко использует чужие грибницы в качестве еды, причем иногда происходит паразитическое развитие на мицелиях и плодовых телах патогенного микроорганизма. В итоге случается синтезирование антибиотиков, а также выработка веществ, стимулирующих рост [20]. Помимо ботритиса, для виноградников особую опасность представляет оидиум. Для борьбы с ним на регулярной основе разрабатываются биологические препараты. Примером препарата, разработанного в России на основе специализированного гиперпаразита фитопатогенных грибов, может служить «Ампеломицин» (разработан О.Б. Натальиной и Л.А. Пузановой – КГАУ и СКЗНИИСиВ, г. Краснодар), достаточно широко используемый в тепличных хозяйствах в конце ХХ в. Основа этого биологического фунгицида – пикнидиальный гриб Ampelomyces quisqualis, в естественных условиях паразитирующий на мицелии, конидиях и клейстотециях мучнисто-росяных грибов – Erysiphe spp [21]. Таким образом, на сегодняшний день биопестициды являются более экологичной и надежной альтернативой для борьбы с вредителями, не нарушая при этом биологический состав почвы, и не влияя на численность микроорганизмов и структуру микробиоценозов. 16

Источники 1. The Environmental, Social and Economic Impacts of Winemaking // https://owlcation.com/social- sciences/the-environmental-social-and-economic-impacts-of-winemaking 2. Impact of wine production life cycle on the environment // http://www.evineyardapp.com/blog/2016/10/25/impact-the-wine-production-life-cycle-on-the- environment/ 3. Environmental practices in the wine industry: an overview of the Italian market //https://www.emerald.com/insight/content/doi/10.1108/BFJ-08-2019-0653/full/html 4. This $45,000 electric tractor joins a growing segment of eco-friendly work vehicles — see the \"eUtility\" // https://www.businessinsider.com/solectracs-45000-eutility-electric-tractor-2020-11 5. Первый полностью электрический умный трактор обязан виноделию // https://www.agroxxi.ru/selhoztehnika/novosti/pervyi-polnostyu-yelektricheskii-umnyi-traktor-objazan- vinodeliyu.html 6. GridCON от John Deere // https://use.su/news/gridcon-ot-john-deere-vse-chto-nuzhno-znat/ 7. Renewable energy explained // https://www.eia.gov/energyexplained/renewable-sources/ 8. ЕС помогает гагаузской винодельне перейти на возобновляемые источники энергии // https://euneighbourseast.eu/ru/news-and-stories/stories/es-pomogaet-gagauzskoj-vinodelne-perejti-na- vozobnovlyaemye-istochniki-energii/ 9. На винодельческом предприятии \"Фанагория\" установлена солнечная электростанция // https://www.yugopolis.ru/news/na-vinodel-cheskom-predpriyatii-fanagoriya-ustanovlena-solnechnaya- elektrostanciya-140804 10. Алюминиевые, пластиковые или стеклянные: какие бутылки самые вредные // https://recyclemag.ru/article/alyuminievie-plastikovie-steklyannie-kakie-butilki-samie-vrednie 11. Рынок вина: картон вместо стекла, колпачок вместо корки // https://aimarketing.info/ru/blog/business-analytics/rynok-vyna-karton-zamist-skla-kovpachok-zamist- kirky 12. Sustainability: как производство вина влияет на экосистему // https://swn.ru/articles/sustainability- kak-proizvodstvo-vina-vliyaet-na-ekosistemu 13. Руководство по экологическим и социальным вопросам по отраслям // https://www.ebrd.com/downloads/policies/environmental/winer.pdf 14. Weather Station use in Vineyards // https://progressivecrop.com/2021/01/weather-station-use-in- vineyards/ 15. Метеостанции Sencrop получила доступ к прогнозам Vitimeteo // https://glavpahar.ru/news/meteostancii-sencrop-poluchila-dostup-k-prognozam-vitimeteo 16. PIG-система вытеснения // https://protex.ru/pig-sistema-vytesneniya 17. Системы очистки трубопровода(PIG-системы) // https://vipt.ru/p102/ 18. Sustainability: как производство вина влияет на экосистему // https://swn.ru/articles/sustainability- kak-proizvodstvo-vina-vliyaet-na-ekosistemu 19. Киян, Андрей Тимофеевич. Система экологизированного производства винограда на основе новых агротехнологических ресурсосберегающих приемов // https://www.dissercat.com/content/sistema- ekologizirovannogo-proizvodstva-vinograda-na-osnove-novykh-agrotekhnologicheskikh-re 20. Биопрепараты для винограда // https://agro- market.net/news/tips_and_advice/biopreparaty_dlya_vinograda/ 21. М.В. Штерншис. Тенденции развития биотехнологии микробных средств защиты растений в России // https://www.researchgate.net/publication/272486528_TENDENCII_RAZVITIA_BIOTEHNOLOGII_MIKROB NYH_SREDSTV_ZASITY_RASTENIJ_V_ROSSII 17

Центр научно-технической информации при Министерстве инновационного развития Республики Узбекистан Ташкент - 2021 г.