111_agroekolog

Таким чином, перед нами вимальовується досить чітка система обмежень, пересторог та пріоритетів, які направлені на повернення до екологічно близьких технологій. Слід зазначити передусім комплексність у органічному виробництві цілей, методів, неможливість половинчатих, швидкоплинних модних тенденцій.

Стандартизація органічного виробництва в Україні. В

Україні поки що не сформоване законодавче поле у сфері органічного виробництва. У квітні 2011 р. Верховна Рада проголосувала за Закон «Про органічне виробництво». Але Закон був заветований Президентом через відсутність механізмів регулювання підприємницької діяльності та критеріїв придатності угідь. Підготовлено законопроект України «Про виробництво та обіг органічної сільськогосподарської продукції та сировини», удосконалюється нормативно-методичне забезпечення напряму розробленням і системною гармонізацією національних стандартів з міжнародними та європейськими. Та остаточного законодавчого і нормативного підґрунтя органічного виробництва в Україні поки немає.

Але існують приватні («БІОЛан Україна») та міжнародні (Європейського Союзу ЕU, японські JAS, американські NOP, швейцарські BioSuisse) органічні стандарти. Приватний стандарт підтверджує справжність органічної продукції на внутрішньому ринку. Він підходить тим, хто не поставляє продукцію за кордон.

В Україні діє більше 10 акредитованих сертифікаційних центрів, які сертифікують усе виробництво (а не лише продукцію) за органічними стандартами. Триває ця процедура не менше двох років. У цей період проводиться інспекція землі (відбираються проби на вміст хімічних забруднювачів), на якій вирощується органічна продукція, і самого господарства (досліджується історія полів, документація на придбання добрив, засобів захисту рослин, кормів, план сівозміни, посівні матеріали, приміщення, де зберігається врожай та ін.)

Для українських виробників органічної продукції встановлено перехідний термін – 36 місяців з моменту останнього використання хімічно синтезованих речовин для отримання уже дійсно органічної продукції.

221

Таким чином, добровільна сертифікація може розглядатись як перший крок до законодавчо обґрунтованого, ефективного органічного виробництва сільськогосподарської продукції.

Реальне впровадження цієї системи передбачає повну зміну технології, специфічну підготовку ґрунту, направленість на отримання віддаленого ефекту, зміну самої філософії сільськогосподарського виробництва.

За рахунок багатих чорноземів Україна має ряд переваг з впровадження органічного виробництва, бо собівартість продукції може знизитись. До того ж високоякісна органічна продукція

– шанс знайти своє місце на світовому ринку. Та найголовніше, мабуть, у впровадженні органічного виробництва – це забезпечення українського народу якісними продуктами, які є джерелом вітамінів, мікроелементів і, власне, здоров’я, сили і наснаги.

5.4. Особливості сільськогосподарського виробництва в зонах значного антропогенного навантаження

До забруднювачів навколишнього середовища відносять важкі метали, радіонукліди, пестициди, ряд похідних вуглецю, сірки, азоту, фтору, вуглеводні, синтетичні органічні речовини та інші. Найбільшу небезпеку для сільськогосподарської продукції становлять ті з них, які здатні не розкладатися у довкіллі тривалий час, можуть накопичуватись у живих організмах, активно мігрують у середовищі. Для техногенних територій характерне передусім підвищене накопичення важких металів у гумусному горизонті і різке зниження їх вмісту у нижчих шарах. Оцінка локального забруднення ґрунту базується на порівнянні фактичного і фонового вмісту речовини, тобто її концентрації в аналогічних ґрунтах, віддалених від джерел забруднення (табл. 1.17). Найоб’єктивнішим джерелом інформації про стан ґрунту може вважатися оцінка біологічної продуктивності сільськогосподарських культур. Її визначають експериментальним шляхом, виходячи з рівнів урожайності на забрудненій території і на чистих землях. На слабкозабруднених ґрунтах показник зниження кількості і якості рослинної продукції порівняно з незабрудненими становить 6-10%, помірно забруднених - 11-25%, дуже забруднених – 26-50% і більше. В таких випадках нема сенсу використовувати землі для рослинництва і їх варто вилучати з інтенсивно-

222

го обробітку. Тобто урожайність можна розглядати як індикатор забруднення або нормального функціонування агроландшафту.

Характеризуючи загальну картину забруднення важкими металами, варто відмітити, що небезпечні рівні з перевищенням ГДК спостерігаються передусім біля металургійних і хімічних підприємств на відстані до 3 - 5 км за розою вітрів і вздовж автомагістралей з високою інтенсивністю руху (в смугах до 300 м). У цих районах сільськогосподарське використання ґрунтів повинно бути строго спеціалізованим, їх варто виключати зі звичайних сівозмін.

Забруднення важкими металами, викликане агропромисловим виробництвом, до рівнів, близьких до ГДК, зустрічається вкрай рідко. Це можливе лише на землях, де засоби хімізації, пестициди чи осади стічних вод використовувались тривалий час і безконтрольно. Внесення мінеральних і традиційних органічних добрив у середніх дозах здатне підвищити рівень вмісту важких металів до діючих норм ГДК лише за сотні років.

Найбільш імовірними ділянками, на яких можна чекати підвищених рівнів забруднення важкими металами і для яких необхідні такі дослідження, є: приміські зони великих промислових центрів (на відстані до 10 км); овочеві сівозміни з високим рівнем насиченості добривами і пестицидами; поля з тривалим використанням стічних вод або осадів стічних вод; території, на яких систематично використовують пестициди (наприклад, мідні препарати на виноградниках).

Органічна продукція може бути отримана лише на територіях, які є незабрудненими. Але і на землях з суттєвим рівнем антропогенної навантаженості можна виробляти цілком безпечні продукти. Та при цьому необхідно врахувати деякі правила.

Ґрунт, з огляду на сукупність його природних ознак, має значну буферність до хімічного забруднення. В зонах, що непридатні або ризиковано придатні для отримання високоякісної продукції, важливим моментом при технології вирощування є інформація про його природні характеристики. Встановлено, що найменшу стійкість до дії важких металів рослини мають на бідних дерново–підзолистих ґрунтах з низьким вмістом гумусу і кислою реакцією середовища. За таких умов корені не здатні утримувати важкі метали і вони за низьких рівнів забруднення потрапляють не тільки у вегетативні, але й у генеративні органи

223

рослин. На родючих ґрунтах не тільки корені, але і стебла рослин здатні акумулювати важкі метали, що запобігає їх надходженню у генеративні органи.

Дослідженнями ННЦ ІГА встановлено, що, наприклад, коренева система ячменю здатна блокувати свинець лише у діапазоні рівнів забруднення від 0 до 250 мг/кг ґрунту. Необхідно локально вносити мінеральні добрива, гіпс і мікроелементи (молібден, марганець, цинк, бор) для протидії накопиченню в рослинах радіонуклідів і важких металів. Безпечні рівні важких металів у ґрунтах України наведено в табл. 5.9.

Таблиця 5.9

Нормативи допустимого вмісту важких металів і мікроелементів у ґрунтах, мг/кг ґрунту [3]

Ґрунти	Zn	Co	Cu	Ni	Cd	Pb
Дерново-підзолистий супіщаний	21	6	6	7	0,01	8
Темно-сірий опідзолений сугли-	42	4	11	17	0,02	13
нковий
Чорнозем типовий важкосугли-	48	10	33	24	0,38	22
нковий
Чорнозем звичайний важкосуг-	84	12	45	28	0,50	36
линковий
Чорнозем південний важкосуг-	65	10	41	22	0,33	24
линковий

Таким чином, оптимізація мінерального живлення рослин сприяє зниженню вмісту важких металів у культурах.

Знижує надходження важких металів з ґрунту в рослини вапнування кислих ґрунтів. Зі зниженням рН зростає мобільність важких металів і їх пригнічення рослин. Вапно ж збільшує міцність зв’язування важких металів у ґрунті за рахунок утворення важкорозчинних сполук.

Бажаним є внесення в ґрунт органічних добрив. Органічна речовина, гумус має підвищену здатність утримувати важкі метали. Тому небезпека вища на ґрунтах з низьким вмістом органічних речовин. До того ж органічні колоїди ґрунту можуть утворювати з важкими металами стабільні комплекси типу хелатів. Також ефективним є внесення фосфорних добрив.

Для їжі краще використовувати моркву, буряки, кабачки середніх розмірів, оскільки вони містять менше важких металів,

224

ніж великі. Перед вживанням у їжу і переробкою варто видаляти з овочів покривні тканини (шкірку з невеликим шаром м’якоті).

Значною проблемою для України є і ще довго будуть залишатися наслідки аварії на Чорнобильській АЕС. У результаті радіоактивного забруднення вилученою з використання стала 30-км зона. Та після чвертьвікового забуття і страхів зараз починаються спроби потроху знову експлуатувати землі зони відчуження. Ці проекти мають право на життя, але за виконання певних умов. Першою умовою є чіткий радіаційний контроль території і отриманої продукції. Стосовно розвитку тваринництва необхідно враховувати ті обставини, що молоко, сири, кисломолочні продукти здатні інтенсивно акумулювати радіонукліди. Основна їхня частина з’єднується з білками. Тому для безпосереднього використання більш придатні молочні продукти з високим вмістом жирів (вершки, масло), а от сироватка, маслянка, як і власне сири концентрують до 90% цезію-137 і стронцію-90, які містилися у молоці.

М'ясо також здатне фіксувати радіоактивний стронцій. Причому в кістках його концентрація може бути в 1000 разів вищою, ніж у м’язовій тканині. Тому небезпечним є кісткове борошно як добавка до комбікормів та дешеві сорти ковбас. А жирова тканина (сало) містить цезію-137 у 4-10 разів менше, ніж м’язова.

З точки зору розвитку рослинництва в Чорнобильській зоні, варто надати перевагу технічним культурам, зокрема соняшнику, ріпаку. Оскільки олія не накопичує радіонукліди, то отриманий продукт буде цілком безпечним. А от зелену масу найкраще утилізувати закопуванням у ґрунт. Зернові культури також мало накопичують радіоактивні речовини. Бобові рослини відрізняються посиленою фіксацією цезію -137 і стронцію-90, тому їх вирощування може бути виправданим лише з точки зору вилучення з ґрунту додаткової кількості радіонуклідів, але вживати чи переробляти цю продукцію передчасно.

Вирощування овочевих культур у зоні радіоактивного забруднення недоцільне, оскільки ці продукти мало піддаються переробці споживачем. Необхідно відмітити, що в овочах радіонукліди концентруються у покривних тканинах, і ретельне миття, замочування, тривале відварювання може зменшити актив-

225

ність радіонуклідів до 30% [10]. Бажано також уникати споживання нестандартної за розмірами овочевої продукції.

Важливо пам’ятати, що рослинний покрив здатний оздоровлювати біосферу у разі радіоактивного забруднення. Рослини, що поглинають радіоактивні речовини з ґрунту у мінімальних дозах і нешкідливі для людей і тварин є предметом величезного наукового інтересу. Вони не лише накопичують шкідливі речовини, але й зв’язують їх з іншими елементами у нові сполуки, знешкоджуючи або послаблюючи їхню токсичну дію. Такі рослини називають радіопротекторами. Завдяки їх вирощуванню можна отримати екологічно чисту продукцію і знижувати радіоактивне забруднення території. Здатність поглинати радіонукліди яскраво виражена у липи, в’яза, ясена, берези, тополі, тимофіївки, полину, що робить їх не лише індикаторами, а й очисниками середовища.

Новим напрямком у землеробстві є вирощування рослин, що швидко нарощують біомасу і можуть бути в подальшому використані для отримання енергії. Випробувано близько 20 різних видів рослин - деревних, чагарникових і трав'янистих, у тому числі кукурудза та цукровий очерет. Перспективними вважаються такі швидкозростаючі культури, як евкаліпт, тополя, верба та інші. Кожні 4 - 7 років дерева зрізують, а річний урожай може становити близько 7 т/га. Застосовуються комбіновані посадки - в міжряддях висаджуються сільськогосподарські культури. У Великобританії тополю комбінують з ячменем, горохом, конюшиною [33]. Зібрана біомаса використовується для виробництва теплової та електричної енергії, є сировиною для виробництва рідкого біопалива чи синтетичного природного газу. Такий напрямок землеробства може розвиватись на землях, непридатних для сільськогосподарського використання, і при відновленні порушених земель.

Перспективним є біологічне очищення середовища з використанням трансгенних рослин. Генетично змінені рослини можуть отримувати здатність до накопичення і зв’язування важких металів чи то радіонуклідів. Наприклад, якщо в геном деяких рослин (тютюн, ріпак, тополі) вбудувати ген merA бактерій, стійких до дії ртуті, то в гідропонній культурі ці рослини поглинають з водного середовища до 80% металу. При цьому ріст і обмін речовин самих рослин не пригнічується [13].

226

А от кадмій переважно накопичується у листі салатулатуку, тютюну. І бажаною модифікацією було б отримання таких рослин, які б менше накопичували цього елементу у їстівному листі, а більше – у корені.

Рослини – потенційні біоконцентратори токсичних елементів навколишнього середовища - можна отримувати і шляхом селекції. Такі наукові дослідження тривають.

5.5. Проблеми використання генетично модифікованих сортів у рослинництві

Генетично модифіковані організми (ГМО) – це організми,

які мають змінений геном, що надає певних корисних якостей.

При цьому генетичний матеріал переносять з одного організму в інший, використовуючи технологію рекомбінантних ДНК. Якщо при цьому ДНК, яку переносять, походить з іншого виду, отримані організми називають трансгенними.

Коли гени, які вставляють, походять з різних видів, має місце їх горизонтальне перенесення. Існує декілька методів, за допомогою яких здійснюють перенесення генетичного матеріалу: мікроін'єкції в ядро; доставка у складі вектору (наприклад, вірусу); за допомогою «пострілу» з так званої генетичної рушниці у складі мікрочастинок (золотих, вольфрамових). Крім того, можуть використовуватися природні форми переносу генів, такі як здатність Agrobacterium tumefaciens переносити генетичний матеріал у рослини чи здатність лентивірусів переносити гени в клітини тварин.

Крім гену-вектору також вставляється промотор – частина ДНК, яка забезпечує «зчитування інформації». Процес приживлення гену досить складний. При цьому ніхто не може точно сказати, у яке місце хромосоми він потрапить. Для відділення ГМ – клітин від тих, що не прореагували, використовують ген стійкості до антибіотика.

Історія ГМО починається в 1970-ті роки. Перші рекомбінантні бактерії було створено у 1973. У 1975 році Герберт Бойєр заснував першу компанію, яка використовувала технологію рекомбінантних ДНК — Genentech, і у 1978 компанія оголосила про створення лінії E. coli, яка виробляє людський білок інсулін.

227

Зараз ГМО використовують у біологічних та медичних дослідженнях, виробництві ліків, генній терапії та у сільському господарстві.

Перші трансгенні рослини було створено у 1983 році у Кельні. А першим зареєстрованим генетично модифікованим видом був томат сорту Flavr Savr, що дозволений до продажу у 1994 році. Він мав покращену здатність до зберігання.

Основна мета створення ГМО полягала у спрощенні їхнього вирощування за рахунок кращого росту рослин, кращого проходження фотосинтезу або надання на генетичному рівні стійкості до певних хвороб чи шкідників і до умов середовища (посухостійкість, солестійкість тощо). Сучасний етап генетичної селекції полягає у створенні таких сортів, які б забезпечували не лише кращий урожай, але й вищу цінність продукції. Так, у Швейцарії створено рис, який виробляє β – каротин або накопичує залізо. Це дає змогу не лише втамувати голод, а й забезпечити організм вітамінами і мікроелементами. В умовах бідних азіатських країн, де рис є основним продуктом харчування, - це дуже важлива задача.

Одним з найперспективніших напрямків генної інженерії є «вирощування ліків на фермі», отримання з молока трансгенних тварин великої кількості рідкісних або дорогих білків, що застосовуються у медицині. У подальшому можливо створити трансгенні види тварин, яких би людина могла використати для трансплантації органів. Але ці ідеї поки що знаходяться на стадії наукових розробок.

Найпоширенішими методами, які дозволяють здійснити привнесення чужорідної ДНК-конструкції в геном рослини, є біолістичний метод та використання Ті-плазміди від Agrobacterium tumefaciens. Під час біолістичного методу використовуються золоті або вольфрамові частинки (носії) діаметром 0,4 - 1,2 мкм із закріпленою на них специфічною ДНК-конструкцією. Такими частинками здійснюється «обстріл» під високим тиском рослинної тканини чи поодиноких клітин. При цьому носії проникають у середину клітини. Цей метод був успішно використаний для багатьох сільськогосподарських культур. Особливо метод біолістики ефективно використовується при модифікуванні однодольних рослин, таких як пшениця, кукурудза та ін. Для трансформування дводольних рослин найчастіше використову-

228

ють агробактеріальну трансформацію. Ґрунтова бактерія A. tumefaciens здатна інфікувати дводольні рослини, викликаючи утворення пухлин - "корончаті гали". Під час інфікування відбувається вбудовування в геном рослинної клітини специфічного сегменту бактеріальної плазмідної ДНК - Т-ДНК.

Згідно з даними Міжнародної служби з придбання агробіотехнічних розробок (ISAAA), у 2010 приблизно 15 мільйонів фермерів вирощували генетично модифіковані культури у 29 країнах. Загальна комерційна цінність біотехнологічних культур, вирощених у 2008 році, була оцінена у 130 млрд. доларів. Найбільше вирощують генетично модифіковану сою, кукурудзу та бавовну. Шість країн з найбільшими площами вирощування генетично модифікованих культур – це США (64,0 млн. га), Бразилія (21,4 млн. га), Аргентина (21,3 млн. га), Індія (8,4 млн. га), Канада (8,2 млн. га) та Китай (3,7 млн. га). Переважна кількість сучасних генно-модифікованих продуктів рослинного походження. Станом на 2009 рік комерціалізовано і допущено до вирощування як мінімум в одній з країн світу 33 види трансгенних рослин: соя — 1, кукурудза — 9, ріпак - 4, бавовник — 12, цукровий буряк — 1, папайя — 2, гарбуз — 1, паприка — 1, томат — 1, рис

— 1. На різних стадіях розгляду запитів на допуск знаходиться ще близько 90 різних видів трансгенних рослин, у тому числі картопля, слива, люцерна, квасоля, пшениця, земляний горіх, гірчиця, цвітна капуста, перець чілі та інші.

Більш ніж 3/4 культивованої у світі сої (77%), яка вирощується на 90 млн. га — генетично модифікована. Також значна частка ГМ-бавовнику (49%), кукурудзи (26%), ріпаку (21%).

Варто зауважити, що створення ГМ-рослин відбувалося разом з розробкою відповідних гербіцидів і інсектицидів. Тобто, розвиток рослинної біотехнології відбувається паралельно і погоджено з розробленням нових засобів захисту рослин, як певна ланка у цілісному ланцюгу агротехнології.

В Україну вперше було ввезено ГМ-картоплю, стійку до дії колорадського жука, у 1997 році. Також випробували цукрові буряки, стійкі до гербіцидів Раундап, Баста, кукурудзу, стійку до стеблового метелика та гербіцидів Раундап, Баста. Але до сих пір наша країна не має цілком врегульованої нормативної бази щодо ГМО. Станом на 2012 рік Україна офіційно не зареєструвала жоден з трансгенних сортів рослин.

229

Перевагами ГМР є більша врожайність, зменшення потреби

ухімічних засобах захисту рослин. Підраховано, що тільки вирощування трансгенної сої зі стійкістю до гербіцидів з 1996 по 2007 роки зменшило використання загальної кількості цих препаратів на 73 тисячі тонн (4,6%).

Цільове впровадження інсектициду в ГМ-рослину захищає нешкідливі і корисні комахи від тотального винищення внаслідок обробки полів. Найчастіше для захисту від комах-шкідників використовується бактеріальний ген cry Bt-токсину. Напоширеніші рослини, в які вбудовують ген Bt-токсину, — кукурудза (лінія MON810 виробництва Monsanto) та бавовник. Була спроба перенести ген Bt-токсину в картоплю з метою боротьби проти колорадського жука, але захід виявився неефективним, оскільки трансгенна картопля виявилась вразлива до попелиці Aphidius nigripes [22]. Але при такій модифікації інсектицид присутній у рослині постійно, що унеможливлює його дозування. У 2009 році трансгенні Bt-рослини були найпоширенішими за кількістю культивованих трансгенних рослин.

Серед варіантів генетичних модифікацій можна відмітити розробку компанією BASF генно-модифікованого сорту картоплі «Fortuna», в яку перенесли два гени Rpi-blb1 та Rpi-blb2 стійкості до фітофторозу з південноамериканського дикого виду картоплі Solanum bulbocastanum. У 2006 році сорт пройшов успішне польове випробування в Швеції, Нідерландах, Великобританії, Німеччині та Ірландії. В 2014 році очікується поява цього сорту на ринку [23].

Біотехнологія шукає можливості для штучного захисту рослин від посухи. Наприклад, ген cspB з особливих штамів бактерії Bacillus subtilis, що стійкі до замерзання, також надає рослинному організму стійкість до посухи. Компанії BASF та Monsanto розробили сорти кукурудзи, які в польових дослідженнях при несприятливих посушливих умовах давали врожайність від 6,7% до 13,4% більшу, ніж звичайні сорти [25].

Засобами генної модифікації вдалось отримати ріпак, що є стійким до засолення хлоридом натрію. Інших фенотипових змін

урослині не спостерігається [24]. Насіння кукурудзи лінії LY038, розробленої компанією Monsanto, містить збільшену кількість амінокислоти лізину, а тому поживніше в якості корму для тварин.

230