Повышения стабильности, снижения энерго- и ресурсозатрат в сельском хозяйстве и уменьшения глобальных нарушений процессов круговорота основных биогенных элементов в искусственных агроценозах можно достичь путём экологизации сельскохозяйственного производства. При нерациональном природопользовании не только усиливается загрязнение окружающей среды, но и возрастает энергоёмкость производимой продукции за счет научно необоснованного применения агрохимикатов, при этом наблюдается также ухудшение качества продукции.
Российские сельхозпроизводители часто сталкиваются с такими проблемами, как: низкие и нестабильные урожаи, высокая себестоимость получаемой продукции, нехватка кормов, неудовлетворительное качество продукции, повсеместное снижение плодородия почв, загрязнение окружающей среды. Отсюда низкая рентабельность хозяйств, медленный рост заработной платы, риски, связанные со здоровьем людей.
Одно из перспективных решений этих проблем - широкое внедрение экологически безопасных систем земледелия, базирующихся на: севооборотах с перспективными культурами и применении микробиологических препаратов комплексного действия.
В ГНУ ВНИИСХМ разработаны высокоэффективные микробиологические препараты на основе полезных ризосферных бактерий, обладающих полифункциональным действием. Микроорганизмы, являющиеся основой этих биопрепаратов, тесно взаимодействуют с растениями (образуя «ассоциативный симбиоз») и способны выполнять ряд функций, полезных для растений:
- усиливать фиксацию атмосферного азота на корнях растения, заменяя при этом 30-50 кг/га минеральных азотных удобрений;
- стимулировать рост и развитие растений за счёт продуцирования
физиологически активных веществ (ускоряя созревание продукции на 10-15
дней);
- подавлять развитие фитопатогенных микроорганизмов, обеспечивая
снижение поражаемости растений болезнями от 1,5 до 10 раз, улучшая при
этом фитосанитарную обстановку в почве;
- усиливать устойчивость растений к неблагоприятным условиям (засуха,
заморозки, повышенное содержание солей, неблагоприятная реакция
почвенного раствора);
- повышать коэффициенты использования минеральных удобрений и поступление питательных веществ из почвы;
- регулировать накопление в растениях тяжёлых металлов, радионуклидов, нитратов и других вредных соединений.
ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии более чем за 30 лет работы в рамках Географической сети проведено около 3 тысяч опытов со всеми важнейшими сельскохозяйственными культурами, возделываемыми в различных почвенно-климатических зонах. Мониторинг эффективности показал, что созданные биопрепараты позволяют не только получать высокие урожаи качественной продукции, но и успешно сохранять её.
Постоянно ведётся поиск и разрабатываются научно-обоснованные способы эффективного ого использования новых микроорганизмов с полифункциональными свойствами, которые обеспечивают растениям реализацию их потенциальной продуктивности, в том числе за счёт повышения их адаптивных свойств. В экспериментах использовались производственные и перспективные штаммы ассоциативных азотфиксирующих бактерий, выделенных из почв и ризосферы растений различных регионов мира.
В литературе препараты носят название «землеудобрительные», раскрывающее их действие на систему «почва-растения-микроорганизмы».
Биопрепараты для бобовых культур.
РИЗОТОРФИН – для предпосевной обработки семян бобовых: люпина, сои, вики, гороха, нута, козлятника, клевера, донника, люцерны, фасоли и др.
В результате многолетней селекции создана Национальная коллекция клубеньковых бактерий, в которой сохраняются, изучаются и тестируются штаммы клубеньковых бактерий для всех видов бобовых, возделываемых в России. Лучшие из этих штаммов служат для производства биопрепарата ризоторфин.
Особенности препарата:
- для каждого вида бобовых растений используются специфические только
для них и наиболее эффективные штаммы клубеньковых бактерий;
- увеличение урожая на 10-40% (при возделывании на новых для данной
бобовой культуры почвах он может возрастать в 1,5-2 раза) и содержания
высококачественного белка в нем на 0,5-3%;
- экономия 50-200 кг минеральных азотных удобрений на гектар;
- последействие обработанных ризоторфином многолетних бобовых прослеживается 3-5 лет с прибавками урожая зерновых на10-15%.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РИЗОТОРФИНА В РЕГИОНАХ РОССИИ.
|
Место проведения опытов; почва |
Культура
|
Прибавка от инокуляции, % |
Дополнительное
накоплние белка, кг/га |
% к контролю |
|
Мурманская обл. Дерново-сильно-подзолистая |
Клевер Вика |
24 30 |
225 190 |
35 40 |
Республика Коми
Дерново-подзолистая |
Клевер |
25 |
360 |
34 |
Респ.
Карелия
Дерново-подзолистая |
Клевер |
44 |
340 |
36 |
Вологодская обл.
Дерново-подзолистая |
Козлятник |
40 |
440 |
49 |
Ленинградская обл.
Дерново-подзолистая |
Козлятник |
31 |
420 |
42 |
|
Московская обл. Дерново-подзолистая |
Люцерна |
33 |
470 |
51 |
|
Орловская обл. Тёмно-серая лесная |
Горох Люпин |
16 11 |
150 135 |
21 17 |
|
Брянская обл. Серая лесная |
Горох Люпин |
18 19 |
240 330 |
27 27 |
|
Саратовская обл. Чернозём типичный |
Чечевица |
21 |
110 |
25 |
|
Ставропольский край Чернозём типичный |
Соя |
29 |
290 |
34 |
|
Сев. Осетия Чернзём выщелоченный |
Люцерна Козлятник |
25 44 |
475 620 |
33 60 |
Таким образом, окупаемость ризоторфина варьирует от 5 до 150 единиц на единицу затрат. Следует учесть также благоприятное влияние ризоторфина на плодородие и экологическую обстановку (так как вовлекаемый в агроэкосистему биологически фиксированный азот служит альтернативой минеральным азотным удобрениям).
Существенные различия в уровне прибавок урожая при применении ризоторфина определяются целым рядом факторов:
- наличием в почвах большого количества аборигенных клубеньковых бактерий, специфичных для возделываемого вида бобовых;
- генотипом сорта бобового растения;
- агроклиматическими условиями.
При интродукции новых бобовых культур (козлятник, люцерна, люпин) эффективность бактеризации может составлять 50-100%, а повышение сбора протеина достигает 2-3 раз.
Более 10 лет в различных регионах страны и за рубежом применяют Агрофил, Азоризин, Флавобактерин, Ризоагрин, Мизорин. Каждый из этих оригинальных биопрепаратов обладает свойственными только ему механизмом взаимодействия с растениями, спектром действия и условиями эффективного применения. Механизм защитного действия этих биопре-паратов на растения многогранен. Можно выделить основные направления работы препаратов: выделение антибиотиков для подавления конкурирующих за среду обитания фитопатогенов, стимуляция развития «дружественных» взаимополезных микроорганизмов, выделение веществ - иммунизаторов и стимуляция роста и развития растений, что повышает их болезнеустойчивость.
Эффективность биопрепаратов на важнейших сельскохозяйственных культурах (выборка из стационарных опытов и производственных испытаний)
__________________________________________________________________________
КУЛЬТУРА ПРЕПАРАТ УРОЖАЙ В
ц/га ПРИБАВКА % ПРИБАВКИ
ЗЕРНОВЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ
ПШЕНИЦА
Озимая Ризоагрин 40,5 6,9 17%
Яровая Мизорин 29,0 5,3 18%
ЯЧМЕНЬ Азоризин 33,2 4,8 14%
РОЖЬ Флавобактерин 30,0 5,2 17%
ОВЕС Ризоагрин 33,8 4,1 12%
РИС Флавобактерин 60,0 9,6 16%
КУКУРУЗА Флавобактерин 95,0 18,3 19%
СОРГО Мизорин 18,0 6,0 33%
ПРОСО Азоризин 26,0 6,8 26%
ГРЕЧИХА Азоризин 16,9 3,2 19%
РАПС Мизорин 18,4 2,8 15%
ОВОЩНЫЕ
КАРТОФЕЛЬ Флавобактерин 215 44,5 21%
САХ.СВЁКЛА Флавобактерин 280 59,2 21%
ТОМАТЫ Агрофил 210 45,8 22%
МОРКОВЬ Агрофил 310 78,0 25%
КАПУСТА Агрофил 350 95,0 28%
ПЕРЕЦ Азоризин 360 110,2 29%
Агробактерии вырабатывают антибиотики, подавляющие развитие фитопатогенных грибов и бактерий. В хозяйствах Нижнего Поволжья сильное распространение получил вертициллёз подсолнечника. Сравнительный анализ действия агрофила и препарата защитного действия триходермина выявил явные преимущества первого. Биологическая эффективность его составила 45,1%, а биологическая эффективность триходермина – 39,9%.В опыте с агрофилом густота стояния растений была выше контрольной на 9,8%, прибавка урожая в варианте с триходермином составила 0,9 ц/га, а с агрофилом – 1,2 ц/га.
Агрофил показал высокую ингибирующую активность по отношению к фитопатогенам, возбудителям таких болезней зерновых культур, как мучнистая роса, бурая ржавчина, гельминтоспориоз, корневые гнили ячменя и пшеницы. Причем количество поражённых растений ячменя после инокуляции снижалось в 2-3 раза по сравнению с контролем.
Ризоагрин - биопрепарат на основе штамма Agrobacterium radiobacter-204, рекомендуется для предпосевной обработки семян риса, озимой и яровой пшеницы, овса, ржи, ячменя, подсолнечника. Обладает высокой конкурентоспособностью к фитопатогенным грибам, повышает устойчивость растений к болезням. Применение препарата увеличивает урожаи зерновых на 3-6ц/га; повышает содержание сырого белка в зерне на 0,5-1%; экономит применение 40-60кг азотных удобрений на 1 га.
Наиболее высока и стабильна эффективность Ризоагрина на зерновых культурах, урожай повышается на 15-35%. Так, при обработке семян ячменя сорта «Биос» биопрепаратами урожай увеличился на 18-74%. Это сопровождалось значительным - от 2 до 20 раз снижением заболеваемости растений корневыми гнилями, сетчатой и тёмно-бурой пятнистостью. Полученные данные показали, что эффект бактеризации семян ячменя Ризоагрином сравним с действием фунгицидов – байтан-универсала и смеси фундазола с цинебом, применяемых для снижения заболеваемости ячменя корневыми гнилями.
Азоризин — бактериальный препарат, созданный на основе штаммов, относящихся к роду Azospirillum. Повышает урожайность, улучшает качество продукции и защищает от болезней зерновые и овощные культуры (ячмень, овёс, просо, гречиха, капуста, морковь, свёкла).
Бактерии, являющиеся основой Азоризина, активно фиксируют азот атмосферы и снабжают им растения.
Наиболее эффективны против возбудителей болезней картофеля (ризоктониоз, парша обыкновенная, фузариоз, фомоз, альтернариоз, фитофтороз, мокрая бактериальная гниль), зерновых культур (мучнистая роса, корневые гнили), винограда (оидиум), подсолнечника (прикорневая склеротиния) и другие такие землеудобрительные препараты, как Флавобактерин и Мизорин.
Флавобактерин рекомендован для обработки посевного материала подсолнечника, сахарной свёклы, турнепса, картофеля, кукурузы, озимой пшеницы и кормовых трав. Входящие в состав препарата бактерии (относящиеся к роду Флавобактерий) продуцируют высокоактивный антибиотик «флавоцин» с широким спектром действия на фитопатогенные грибы и бактерии. Препарат снижает развитие корневых гнилей от 3 до 20 раз, антракноза в 1,5 - 3 раза, мучнистой росы (у зерновых) – в 3 - 5 раз, фитофтороза и парши в 2 - 6 раз. Предпосевная обработка семян увеличивает урожай зерновых - на 3-5 ц/га, сена кормовых трав – на 8-20 ц/га, сахарной свёклы – 30-60 ц/га, овощей – 15-60 ц/га; улучшает качество продукции, повышая содержание сахаров (в сахарной свёкле) на 1-1,5%, крахмала в клубнях картофеля – на 0,8-2,5%, протеина в зерновых и кормовых культурах – на 0,5-1,2%.
Мизорин - бактериальный препарат, созданный на основе штамма Arthrobacter mysorens, рекомендуется для повышения урожайности и улучшения качества продукции кормовых культур (многолетних трав, сорго, просо), злаковых (яровой пшеницы), подсолнечника, бобовых трав, клубне- и корнеплодов, зернобобовых культур совместно с ризоторфином. Препарат обладает наиболее широким спектром действия практически на все группы сельскохозяйственных культур; оказывает мощное стимулирующее действие на растения, ускоряет созревание на 12-15 дней; повышает устойчивость к засухе, заморозкам и другим неблагоприятным для растений условиям. Инокуляция семян увеличивает урожай зерновых - на 3-5 ц/га, кормовых трав – на 10-15 ц/га, овощей – 17-60 ц/га, сахарной свёклы – 30-60 ц/га, картофеля – на 40-60 ц/га.
Мизорин обладает широким спектром воздействия на фитопатогенные микроорганизмы (практически на всех сельскохозяйственных культурах), подавляя развитие корневых гнилей в 2-5 раз, плодовых гнилей – в 1,5-4 раза, фитофтороза – в 2-4 раза; ограничивает поступление и накопление в растениях нитратов; повышает урожайность, улучшает качество продукции и защищает от болезней клубнеплоды, овощные, зерновые, масличные, злаковые травы, технические и кормовые культуры.
Многочисленные исследования, проведённые в различных регионах России (Мурманская Ленинградская, Воронежская, Московская, Псковская, Новгородская области, Краснодарский и Ставропольские края, Северная Осетия, Башкирия и др.), свидетельствуют о хороших перспективах использования биопрепаратов в качестве биопестицидов против целого ряда фитопатогенных микроорганизмов. Причем действие биопрепаратов зачастую сравнимо, а то и превосходит химические препараты. А высокая экологичность наших биопрепаратов, малая энергоёмкость и технологичность производства делают их конкурентоспособными по сравнению с дорогостоящими токсическими средствами химизации в сельском хозяйстве. Это особенно актуально при выращивании продуктов для детского и диетического питания.
Существенным достоинством всех описанных выше биопрепаратов является экологическая безопасность – в их основе микроорганизмы, выделенные из природных объектов (корни и ризосфера растений, почва), которые не обладают канцерогенным, тератогенным и кумулятивным действием.
Андрей Кожемяков, к.б.н. Светлана Тимофеева, к.б.н - ГНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург - Пушкин
