Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Научные основы развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур .. 11
1.1. Сущность производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур 11
1.2. Производство генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур как инструмент повышения эффективности сельскохозяйственного производства .. 35
1.3. Роль производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур в обеспечении продовольственной безопасности . 47
Глава 2 Современное состояние развития мирового производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур . 61
2.1. Современное состояние производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом 61
2.2. Особенности современного производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом . 76
2.3. Экономические аспекты производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом . 85
Глава 3 Основные направления и перспективы мирового производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур . 95
3.1. Основные направления развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом 95
3.2. Прогноз развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур 109
3.3. Перспективы развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур в России с учетом опыта зарубежных стран 124
Заключение 140
Список терминов . 145
Список литературы
- Производство генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур как инструмент повышения эффективности сельскохозяйственного производства
- Роль производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур в обеспечении продовольственной безопасности
- Особенности современного производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом
- Прогноз развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур
Производство генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур как инструмент повышения эффективности сельскохозяйственного производства
В начале XXI века в мировом сельском хозяйстве обострился продовольственный кризис, характеризующийся дефицитом продовольственных ресурсов, ростом цен на важнейшие виды сельскохозяйственной продукции, усугубляемый повышением цен на сырую нефть, быстро растущим производством жидкого биотоплива из сельскохозяйственных культур, учащением аномальных погодных условий, связанных с изменением климата.
Во время обострения продовольственных кризисов для мирового сельского хозяйства одной из наиболее важных проблем являются ограничения, связанные с его ресурсной базой, а именно площадью пахотных земель. Дальнейший рост объёмов производства сельхозпродукции за счет увеличения посевных площадей без изменения используемых технологий становится невозможным. В связи с этим, основным направлением поиска решения данной проблемы является обращение к инновационным технологиям. В данном случае речь идет о биотехнологиях.
В XX веке была предпринята попытка решения проблемы голода средствами «зеленой революции», благодаря которой был значительно увеличен объём производимой мировой сельскохозяйственной продукции, но одновременно из-за интенсивного внесения минеральных удобрений и использования пестицидов возникли проблемы экологического характера, а интенсификация земледелия нарушила водный режим почв, что вызвало их масштабное засоление и опустынивание [31].
Тем не менее “зеленая революция” ознаменовала собой переход к новой эре развития сельского хозяйства, в которой сельскохозяйственная наука смогла предложить ряд усовершенствованных технологий в соответствии со специфическими условиями, характерными для фермерских хозяйств в развивающихся странах [22].
В конце ХХ века на смену «зеленой революции» пришла «зеленая биотехнология» (сельскохозяйственная биотехнология или агробиотехнология), использующая методы генной инженерии.
Современные агробиотехнологии включают в себя в широком смысле любой вид технологий, связанный с использованием биологических систем, живых организмов или их производных для изготовления или изменения продуктов или процессов с целью их конкретного использования [3]. В узком смысле, к ним относят ряд различных молекулярных технологий, таких как генные манипуляции и перенос генов, ДНК-типирование и клонирование растений с целью выведения, в частности, новых генетически-модифицированных линий различных растений [30].
Генетически-модифицированные организмы, можно определить как продукт агробиотехнологий, генетический материал (ДНК) которого изменён способом, недостижимым естественным путём в ходе внутривидовых скрещиваний. Для получения трансгенных организмов используется технология рекомбинантных, то есть полученных за счет объединения, не встречающихся в природе вместе, фрагментов ДНК [38].
Генная инженерия предоставила возможность переносить отдельные гены из любого живого организма в любой другой живой организм в составе кольцевых молекул ДНК-плазмид. Встраивание в геном организма-хозяина новых конструкций имеет целью получить новый признак, недостижимый для данного организма путём традиционной селекции или требующий многолетней работы селекционеров. Применение биотехнологий позволяет значительно ускорить процесс получения новых сортов, существенно снизить себестоимость их выведения и получить хорошо прогнозируемый эффект по признаку, определяемому встроенной конструкцией [38].
Началом эры ГМ-культур можно считать 1983 г., когда три независимые группы ученых сообщили об открытии механизма передачи генов от почвенных бактерий рода Agrobacterium в растения, что позволило создать эффективные методы генетической трансформации для большинства видов двудольных растений [87,97,110,117]. В тот же год было создано первое культурное биотехнологическое растение – устойчивый к антибиотикам табак. Позднее был открыт новый метод трансформации растений - метод баллистической трансфекции, используемый и по сей день [131,159].
За период с 1986 по 1995 гг. было проведено 3647 полевых испытаний 56 генетически-модифицированных растений в 34 странах мира, 1952 (54%) из которых прошли на территории США, 11 (0,3%) – на территории России. Коммерческими стали только восемь основных продовольственных и технических культур, на которые приходится 3159 всех полевых испытаний: кукуруза, рапс, картофель, томат, соя, хлопчатник, табак, кабачок и дыня [121].
Основными привнесенными характеристиками являлись: устойчивость к гербицидам – 35%, улучшенные качественные характеристики – 20%, устойчивость к насекомым-вредителям – 18%, устойчивость к вирусам – 11%, устойчивость к грибковой инфекции – 3% и другие, включая устойчивость к бактериям и нематодам – 13% [121].
В 1987 г. американская компания «Калджин» (Calgene, Inc.), запатентовала модифицированный ген томата, подавляющий экспрессию антисмысловой полигалактуроназной РНК, что позволило увеличить срок хранения плодов, а уже в 1994 г. генетически-модифицированный томат сорта FlavrSavr был выведен на рынок в США, и при этом было разрешено реализовывать трансгенные томаты на рынке без какой-либо специальной маркировки о присутствии в них ГМО [164].
В 1996 г. в шести странах мира (Аргентина, Австралия, Китай, Канада, Мексика и США) началось коммерческое сельскохозяйственное производство генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур на 1,7 млн.га посевных площадей [121].
На сегодняшний день производство ГМ-культур представляет собой новое быстроразвивающееся направление в сельском хозяйстве. За период с 1996 по 2013 гг. посевные площади под ГМ- культурами увеличились более чем в 100 раз, а количество стран, выращивающих генетически-модифицированные сельскохозяйственные культуры, увеличилось с 6 до 27 [126 ].
Благодаря использованию сельскохозяйственных биотехнологий были созданы генетически-модифицированные линии сельскохозяйственных культур с новыми признаками, которые способствовали существенному увеличению объема и рентабельности производства сельскохозяйственной продукции.
В зависимости от приобретенных признаков ГМ-культуры принято делить на три группы, представляющие три поколения культур. На сегодняшний день дошли до стадии коммерческого производства только ГМ-культуры первого поколения, культуры второго поколения находятся на стадии полевых испытаний, а культуры третьего поколения на стадии разработок [153].
Основные характеристики генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур различных поколений приведены в таблице 1. Генетически-модифицированные сельскохозяйственные культуры первого поколения – культуры, обладающие новыми признаками, позволяющими приобретать устойчивость культуры к пестицидам, насекомым-вредителям и болезням, а также абиотическим стрессам.
Первыми коммерческое распространение получили генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры, устойчивые к гербицидам. До их создания гербициды разделяли на две группы: неселективные гербициды, уничтожающие всю растительность, и селективные гербициды, которые использовались на конкретных культурах и не повреждали саму культуру, а только подавляют нежелательную сорную растительность, произрастающую на том же поле, что и культурные растения, и конкурирующую с ними за питательные вещества, свет и влагу [103].
Роль производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур в обеспечении продовольственной безопасности
Аргентина, Бразилия, Франция. Неизбежный рост спроса и связанного с ним производства биотоплива заставляет искать альтернативные ресурсы для использования их в качестве сырья для биотоплива. Один из путей предлагают агробиотехнологии.
Биотопливо из ГМ-сортов сельскохозяйственных культур уже производится в США и Канаде, где на его производство расходуется 40-50% ГМ-кукурузы и 2% ГМ-рапса. А в Бразилии в 2009 г. урожай ГМ-сои с 1,4 млн. га был использован исключительно для производства биодизеля [123].
Кроме того, агробиотехнологии предлагают дополнительные преимущества по сравнению с традиционными направлениями производства биотоплива.
Во-первых, повышение качественных характеристик генетически модифицированных сельскохозяйственных культур с увеличением объема как биомассы, так и содержания сахарозы и крахмала для роста производства биотоплива с гектара. В этот перечень включены рапс, кукуруза, сахарный тростник, сахарная свекла и картофель.
Компанией «Сингента» создан сорт ГМ-кукурузы EnogenTM, позволяющий синтезировать альфа-амилазу. В производстве этанола этот фермент необходим на ранних стадиях технологического процесса для превращения крахмала в простые сахара. Кроме того, наличие альфа-амилазы в зерне помогает значительно снизить вязкость массы, которую готовят к ферментации, что снижает энергоемкость производственного процесса и снижает потребности в воде. Из данного сорта генетически-модифицированной кукурузы возможно производить биотопливо второго поколения – этанол из целлюлозы [105].
В 2014 г. компания «Сингента» объявила о подписании лицензионного соглашения с компанией Cellulosic Ethanol Technologies на использование ее технологии добавления целлюлозного этанола (Adding Cellulosic Ethanol - ACE), которая представляет собой новый технологический процесс для заводов по производству этанола. Отмечается, что данная технология существенно увеличивает производительность завода по производству этанола, обеспечивая при этом дополнительные выгоды, например: увеличение объемов производства кукурузного масла и повышение содержания белка в сушеной барде, побочном продукте при производстве этанола, который используется в качестве корма для животных. [58].
Во-вторых, разработка альтернативных энергоэффективных генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур.
Сладкое сорго – неприхотливая культура, выращивание которой может расширить сезон производства этанола в Бразилии. Сеять сорго можно на парах после уборки сахарного тростника, используя для обработки те же машины и агрегаты. Вегетационный период сорго длится 90-120 дней, культура требует гораздо меньше воды и других ресурсов по сравнению с сахарным тростником. Сорго дает богатый урожай биомассы, которую можно использовать для производства биотоплива. В 2012 г. в Бразилии этой культурой было занято более 3 000 га. Биоэнергетическая компания «Керес» (Ceres Inc.) и компания «Сингента» объявили о расширении сотрудничества на рынке Бразилии. Компании будут продвигать использование генетически-модифицированного сорго, дающее высокие урожаи биомассы, на бразильских заводах по производству этанола [33].
Также отмечается рост интереса к маниоку (кассава) как сырью для производства биоэтанола [127]. На сегодняшний день производство биотоплива из маниока налажено в Китае, который импортирует маниок из Тайланда, Камбоджи и Лаоса.
Разработки и полевые испытания генетически-модифицированного маниока проводятся в США, Индонезии, Пуэрто Рико, Уганде, Нигерии и Кении. Разработки нацелены на повышение содержания крахмала в культуре [139].
Еще одной крахмалосодержащей культурой, представляющей интерес для производства биотоплива, является батат. Батат уже используется в качестве сырья для производства биотоплива в Китае. В США и Кении проводится разработка и полевые испытания генетически-модифицированного батата, устойчивого к гербицидам, насекомым-вредителям и засухе [166].
В-третьих, разработка ГМ-культур, которые могут произрастать на почвах, непригодных для выращивания традиционных продовольственных культур. На сегодняшний день разработан и получил одобрение на коммерческое производство ГМ-сахарный тростник, устойчивый к засухе. Ожидается начало его производства в Индонезии в 2014 г. В 2013 г. в США началось производство ГМ-кукурузы, устойчивой к засухе. Обе культуры могут использоваться для производства биотоплива [126].
Таким образом, производство ГМ-культур способствует повышению продовольственной безопасности, обеспечивает кормовую безопасность, решает проблему использования продовольственных культур для производства биотоплива и обеспечивает энергетическую независимость, а также повышает благосостояние населения.
Нельзя игнорировать те достижения агробиотехнологий, которые уже сегодня вносят свой вклад в повышение продовольственной безопасности, благосостояние населения стран и улучшение экологической обстановки. Современный уровень научных разработок позволяет находить ответы на вызовы и удовлетворять потребности производителей и потребителей сельхозпродукции. Внедрение новых научных разработок открывает новые перспективы для сельского хозяйства, его развития и повышения эффективности производства. Рассмотрим более подробно экономический эффект от внедрения существующих разработок в практику.
Особенности современного производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом
Международные статистические сборники посвященные прогнозированию развития мирового сельского хозяйства не публикуют данные о развитии производства ГМ-культур. Отдельные прогнозы встречаются в исследованиях зарубежных ученых, но они не позволяют составить полную картину перспектив развития данного направления. По нашему мнению, это является существенным недостатком, поскольку не позволяет дать достоверные оценки перспектив сельскохозяйственного производства в качественном и количественном отношениях и соответственно четко определить конъюнктуру мирового рынка генетически-модифицированного продовольствия и сельскохозяйственного сырья.
В связи с этим, нами был составлен среднесрочный прогноз развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур в мире и в отдельных группах стран в целом и по отдельным видам сельскохозяйственных культур.
Для этих целей был использован разработанный и широко апробированный учеными Всероссийского НИИ экономики и нормативов программно-прогнозирующий комплекс «FAR-FOOD-AREA» (FFA). Сопоставление качества агропрогнозов, по различным видам сельскохозяйственных культур и по разным странам, выполненных с использованием программного обеспечения данного комплекса
Международного института агропродовольственной политики США (FAPRI) на ретроспективных базах данных показало, что расхождения в их оценках не превышает 3-5%, что свидетельствует о приемлемой достоверности прогнозов комплекса FFA [61].
В основе прогнозирования развития производства генетически модифицированных сельскохозяйственных культур лежат аналитические исследования зарубежных и отечественных ученых, посвященные данной проблеме, в контексте развития всего мирового сельского хозяйства , международная и национальная статистика современного и ретроспективного состояния производства ГМ-культур, а также результаты экономических прогнозов.
В отношении производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур прогнозирующая экономико-математическая модель (ЭММ) должна позволить: 1) определить возможные нижние и верхние границы размеров и продуктивности производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур; 2) рассчитать прогнозные значения макроэкономических показателей производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур; 3) спрогнозировать развитие производства генетически модифицированных сельскохозяйственных культур с дифференциацией по регионам, странам и отдельным сельскохозяйственным культурам; 111 4) модель должна быть динамической с дискретным изменением времени по годам; 5) модель должна носить прикладной характер и учитывать имеющиеся возможности информационного обеспечения.
Программно-моделирующий комплекс FFA позволяет одновременно построить три различных сценария развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур на среднесрочную перспективу. Прогнозные расчеты выполняются на основе построения трендовых моделей при использовании нескольких видов функций (линейная, экспоненциальная, степенная, логарифмическая), а также корреляционнно-регрессивных моделей, в том числе нелинейных (степенных функций) и имитационного моделирования [59,60].
При исходной обработке собранной статистической информации принималось во внимание, что период наблюдения охватывал четырехлетний интервал с 2008 по 2012 гг., за который в нашем распоряжении были данные, как о фактических, так и прогнозируемых посевных площадях под генетически-модифицированными сельскохозяйственными культурами.
Таблицы с фактическими и прогнозируемыми данными приведены в Приложении 1, где в графе факт 1 отражены сведения о фактических посевных площадях в млн.га. за 2001-2008 гг.; в графе прогноз 1 – сведения о прогнозируемых площадях на период 2008-2012 гг., а в графе прогноз 2 - на 2013-2020 гг.
Наличие фактических данных о посевных площадях под генетически-модифицированными сельскохозяйственными культурами на 2008-2012 гг. позволили оценить погрешность прогноза по всем рассматриваемым параметрам, включая фактические и прогнозируемые посевные площади под генетически-модифицированными сельскохозяйственными культурами, как в целом в зарубежных странах, так и развивающимся странам, по континентам и отдельным странм и по отдельным видам основных ГМ-культур [63].
Выполненные расчеты прогнозов посевных площадей под ГМ-культурами в мире на 2020 г. показали, что их размер будет непрерывно увеличиваться и может достигнуть 250 млн. га (рисунок 24). При этом существующая на сегодняшний день тенденция опережения роста посевных площадей под ГМ-культурами в развивающихся странах по сравнению с развитыми сохранится.
Прогноз развития производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур
Среднесрочный прогноз развития производства различных видов ГМ-культур в мире, развитых и развивающихся странах, а также в отдельных регионах, осуществленный автором с использованием программно моделирующего комплекса FFA, свидетельствует о том, что до 2020 г. продолжится рост посевных площадей под ГМ-культурами, доля ГМ культур, по сравнению с традиционными, будет также расти, а по некоторым культурам (соя, хлопчатник) может достигнуть 100%. Основная часть роста производства будет наблюдаться в развивающихся странах, в том числе, и за счет производства новых ГМ-культур. Ожидаемый суммарный прирост производства по основным видам ГМ-культур (соя, кукуруза, рапс) в период 2010-2020 гг. составит 81%, в том числе по ГМ-сое – 59%, ГМ-кукурузе – 94%, ГМ-рапсу - 95%.
В среднесрочной перспективе экономическая устойчивость развития рынка ГМ-культур в мире будет в значительной степени зависеть от производства на их основе жидкого биотоплива (биоэтанола и биодизеля). Вероятность этого велика, поскольку вопрос о безопасности ГМ-культур для здоровья человека, скорее всего, не будет окончательно решен в среднесрочной перспективе, а вопрос о техническом использовании ГМ культур, не говоря уже о растениях несельскохозяйственного назначения, не вызывает дискуссий. С экономической точки зрения, данное направление весьма перспективно, поскольку, во-первых, в ближайшей перспективе реальной альтернативы моторному топливу из других возобновляемых источников энергии, скорее всего, не появится; во-вторых, резко поднимется экономичность и экологичность производства биотоплива (за счет заметного увеличения выхода полезной продукции с единицы площади, с единицы массы сырья, а также за счет снижения затрат на энергетические ресурсы, пестициды и т.д.); в-третьих, природоохранные требования к используемому традиционному топливу будут только ужесточаться, и оно соответственно будет расти в цене; в-четвертых, во многих странах будет продолжать развиваться политика, направленная на повышение энергетической независимости; в-пятых, биотопливная индустрия будут продолжать создавать дополнительные рабочие места, в первую очередь, в сельской местности.
Отставание Россия в развитии и внедрении агробиотехнологий служит лимитирующим фактором конкурентоспособности сельского хозяйства и национальной экономики в целом. Законодательная база, регулирующая данное направление, начала формироваться лишь в последние годы, и пока остаются неразработанными механизмы развития и регулирования обращения с ГМ-культурами. Внедрение ГМ-культур в российское сельское хозяйство следует осуществлять постепенно, руководствуясь интересами отрасли и учитывая потребности производителей и потребителей, а также в соответствии с нормами законодательства и отраслевыми программными документами. В ближайшей перспективе наиболее целесообразным направлением развития и внедрения агробиотехнологий в России является выращивание ГМ-культур как сырья для производства жидкого биотоплива. На данный момент можно рассматривать в качестве оптимального варианта выращивание ГМ-рапса для производства биодизеля. Выращивание ГМ-рапса позволит частично решить проблему эффективного использования выведенных из оборота земель сельскохозяйственного назначения. Помимо производства сырья для биотоплива и другой непищевой технической продукции необходимо изучить возможность производства ГМ-культур для дальнейшего их использования в качестве корма для скота.
Агробиотехнология или сельскохозяйственная биотехнология - ряд различных молекулярных технологий, таких как генные манипуляции и перенос генов, ДНК-типирование и клонирование растений, используемых с целью выведения, в частности, новых трансгенных линий различных растений.
Биотехнология - использование живых организмов и биологических процессов в сфере производства.
Биоразнообразие – разнообразие живых организмов, входящих в состав наземных, морских и всех других экосистем и экологических комплеков.
Биоэкономика – экономика, основанная на системном использовании биотехнологий. Ген – структурно-функциональная единица генетического материала, представляющая собой отрезок молекулы ДНК. Генная инженерия – изменение с помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала – основного наследственного вещества клеток. Генетически-модифицированный организм, трансгенный организм – организм, который был искусственно изменен при помощи методов генной инженерии. Генно-инженерно-модифицированный организм - организм или несколько организмов, любое неклеточное, одноклеточное или многоклеточное образование, способные к воспроизводству или к передаче наследственного генетического материала, отличные от природных организмов, полученные с применением методов генной инженерии и содержащие генно-инженерный материал, в том числе гены, их фрагменты или комбинации генов (ФЗ РФ N 96-ФЗ от 12 июля 2000 г. «О государственном регулировании в области генно-инженерной деятельности»).
Генетически-модифицированные сельскохозяйственные культуры – культурные растения, созданные с использованием методов генной инженерии, возделываемые с целью получения продовольствия, корма для скота и технического сырья.
Генетически-модифицированные продукты - продукты, содержащие генетически-модифицированные компоненты, или произведенные из генетически-модифицированного сырья. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - высокополимерное природное соединение, содержащееся в ядрах клеток живых организмов, носитель генетической информации.
Картахенский протокол по биобезопасности к Конвенции о биологическом разнообразии – протокол, нацеленный на содействие обеспечению надлежащего уровня защиты в области безопасной передачи, обработки и использования живых измененных организмов, созданных с использование современных биотехнологий. Протокол применяется к трансграничному перемещению, транзиту, обработке и использованию всех живых измененных организмов, способных оказать неблагоприятное воздействие на сохранение биоразнообразия. Стекерная линия - генетически-модифицированная линия сельскохозяйственных культур, обладающая одновременно несколькими генетически измененными признаками
Похожие диссертации на Организационно-экономические аспекты производства генетически-модифицированных сельскохозяйственных культур за рубежом
