АГРОНОВОСТИ. Аграрные новости России. Портал новостей сельского хозяйства. Новости агробизнеса России и зарубежья.

Агротехнология будущего – умная защита

Октябрь 09
13:06 2019

В настоящее время тема биологизации земледелия широко обсуждается на самых разных уровнях, в том числе на агрономических форумах, конференциях и семинарах. Необходимо добиваться снижения пестицидной нагрузки без ущерба для урожая – к такому выводу приходят ученые. Биопрепараты нового поколения все чаще можно увидеть в схемах защиты крупных аграрных хозяйств. Над разработкой инновационных форм новых препаратов трудятся целые институты, компании по производству средств защиты растений. При этом исследования и опыты показывают, что именно интегрированная защита растений (химия+агротехнологии+биопрепараты) обеспечивает более долговременный эффект, способствует прибавке урожая на 10—30%, повышает качественные характеристики продукции, снижает климатические риски, имеет выраженное экологическое преимущество.

Георгий Леднев,
ведущий научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений, кандидат биологических наук,доцент

 

 Химия или биология?

– Современные проблемы по защите растений связаны с такими патогенами, как корневые гнили, ржавчина, головня, мучнистая роса, фузариозы, фитофтороз, церкоспороз, септориоз, а также с вредителями  (саранчовые , хлопковая совка, огневки, долгоносики, клоп-черепашка, паутинные клещи, тли, плодожорка). Среди преимуществ биологической и интегрированной систем защиты растений — сохранение природных энтомофагов и микробов-антагонистов, которые помогают бороться с вредителями и возбудителями заболеваний естественным путем, а также отсутствие резистентности к действующим веществам биопрепаратов.  

Биологические средства защиты заслуживают все большего внимания как альтернатива химическим пестицидам в качестве их полной замены или использования в интегрированных системах защиты растений. В настоящее время выделяются две основные категории средств биоконтроля вредителей и болезней: биопестициды на основе биоагентов – микроорганизмов и членистоногих. Рецептуры первых биопестицидов основаны на вирусах, бактериях, грибах, простейших и нематодах, вторых – на хищных и паразитических членистоногих  (  клещах, клопах, жуках, сетчетокрылых, перепончатокрылых, мухах).    

Сейчас в мире довольно много биопрепаратов, и все они, в основном, направлены на защиту растений от болезней. Ассортимент их очень велик. Что же касается биопрепаратов против вредителей, то их, особенно в нашей стране, крайне недостаточно.

Вечным вопросом для аграриев и ученых можно назвать вопрос: химия или биопрепараты. Споры не утихают. И у каждой стороны имеются веские аргументы в свою пользу. Преимущества химических пестицидов известны: это высокая стабильная эффективность, быстрое действие, относительно слабая зависимость от абиотических факторов среды, низкая себестоимость. Про недостатки химического метода тоже всем известно. Это накопление в экосистемах, токсичность для теплокровных, низкая специфичность, возникновение резистентных популяций. Но отмечу, что часто негативные стороны химических препаратов проявляются в связи с несовершенством технологий транспортировки, хранения, смешивания и внесения препаратов, а также игнорирования научного подхода к их применению.

Есть недостатки и у биопрепаратов в сравнении с химией. Конечно, в первую очередь, это не всегда стабильный эффект. Также наблюдается сильная зависимость от абиотических факторов, медленное действие препаратов. Особенно это касается грибных энтомопатогенных препаратов. И, конечно, не стоит забывать о высокой себестоимости биопрепаратов в сравнении с химией.

В России применение биологических средств защиты растений находится на очень низком уровне. Только лишь в последние годы наблюдается некоторая положительная динамика за счет препаратов защитного действия против возбудителей заболевания. С вредителями, повторюсь, все гораздо хуже. Нужно понимать, что существуют ниши для эксклюзивного применения биопрепаратов. Это однозначно производство продуктов органического земледелия, это водоохранные и рекреационные зоны, где «химичить» запрещено законодательно. Это заповедные территории и места резервации  вредителей, где технологически сложно применять химические инсектициды.

В мире биотехнологии в растениеводстве и животноводстве находятся на этапе резкого роста и развития. В ближайшие 20 лет ежегодный рост мирового рынка биопрепаратов составит 15%, достигнув в 2035 году уровня 57 млрд. долларов.

Гриб в помощь

 При разработке биопрепаратов для защиты растений одной из тенденций последних лет является поиск штаммов энтомопатогенных грибов,  не только высоко агрессивных, но и обладающих высокой экологической пластичностью. В связи с этим, позволю себе несколько слов о родоначальнике микробиологического метода в мире. Это знаменитый русский биолог Илья Мечников, который в конце 80-годов 19 века направил все свои силы на поиск средств для борьбы с такими опасными вредителями как хлебный жук и обыкновенный свекловичный долгоносик. Тогда ученый обнаружил замечательный гриб, который сейчас носит название Metarhizium anisopliae. Для наработки и полевых испытаний препарата Мечников пригласил своего ученика и соратника Исаака Красильщика, которым была организована биостанция в Смеле под Киевом. Также им была разработана первая заводская установка для производства гриба. Для массового получения грибной инфекции был использован способ твердофазного культивирования. Биостанция под руководством Красильщика работала 25 лет, там был наработан биоматериал, проводились исследования возбудителей болезней насекомых, изучалось влияние экологических факторов на возникновение и протекание инфекций. За первые 4 месяца работы было получено 55 кг чистых спор гриба – это не менее 1000 кг грибной массы.  Хочется подчеркнуть, что это был первый пример  использования микробиологических средств защиты растений в мире, что признается всеми зарубежными коллегами. Печально, но эти первые опыты в России не были внедрены в практику сельского хозяйства. Видимо потому, что в это время было много неудачных примеров использования биологического метода в защите растений в других странах. Производство препарата на основе Metarhizium anisopliae, предложенного Мечниковым, было прекращено в начале 20 века и с тех пор до недавнего времени в России не было энтомопатогенных препаратов на основе этого гриба. Сейчас же примерно треть всех микоинсектицидов в мире производится на основе именно этого гриба.

Сфера компетенции биопрепаратов – вирусные, бактериальные, грибные, микроспоридиальные и нематодные инфекции. Существует такая проблема – в настоящее время в списках разрешенных препаратов ни одного вирусного препарата в России нет, хотя еще в 2003 году таковые были.

Сейчас в мире идут разработки препаратов для контроля численности вредителей – таких как саранчовые, яблоневая плодожорка, хлопковая совка и многие другие. Это направление очень перспективное. Но в нашей стране мы пока ничего предложить не можем. Хотя на Западе и в странах ЕС довольно много препаратов подобного рода. При чем эти препараты чрезвычайно специфичны. То есть они работают только против определенной группы вредителей. И это их преимущество – полезную биоту они почти не трогают.

Примерно 80% всех биологических средств контроля численности вредителей созданы на основе бактерии Bacillus thuringiensis. Для примера приведу два препарата: это лепидоцид и битоксибациллин. Они принципиально отличаются между собой. Лепидоцид содержит только один основной эндотоксин, который достаточно специфичен и работает только на определенную группу насекомых. Действует препарат только на чешуекрылых насекомых, то есть на представителей конкретного отряда. Что касается битоксибациллина, он содержит бета-экзотоксин, который действует контактно, и препарат неспецифичен. Поэтому скорее его можно отнести не к биологическим препаратам, а к биохимическим. Специфичность его невысока, поэтому он работает и против сосущих, и против грызущих вредителей. В этом есть с одной стороны преимущество, с другой – недостаток. Но сейчас совершенно четко доказано, что при применении препарата, содержащего бета-экзотоксин, возникает резистентность, поэтому действовать им надо достаточно аккуратно.  

Что касается микоинсектицидов, грибных биопрепаратов, по современным оценкам в мире их насчитывается более сотни наименований. Это направление развивается достаточно активно. И в последнее время производство этих препаратов связано с Латинской Америкой. Сейчас там наблюдается настоящий бум разработки микоинсектицидов. В чем их преимущество и недостатки по сравнению с другими микробами? Во-первых, микоинсектициды достаточно специфичны. С другой стороны наблюдается чрезвычайная зависимость, как собственно и всех грибов, от влажности. При отборе штаммов мы учитываем все эти моменты – ведем отбор не только по основному целевому признаку, такому как, к примеру, вирулентность (биологическая активность), но рассматриваем и экологическую пластичность. Нами были отобраны штаммы, которые прекрасно работают при влажности ниже 60% и при температуре выше 30 градусов.

В нашей стране, еще в советские времена, было зарегистрировано только 2 препарата: это вертициллин и боверин. Потом они были выведены из списков разрешенных. Сейчас работа по регистрации препаратов ведется достаточно активно. Имеются три чисто грибных препарата, и один микс-препарат.

Против вредителя

Всероссийский институт защиты растений предлагает два препарата против вредителей: Миколар Б (масляная суспензия спорового концентрата Beauveria bassiana) и Миколар М (масляная концентрация спорового концентрата Metarhizium anisopliae). Мы рекомендуем их против достаточно широкого круга насекомых. Правда, зарегистрированы препараты пока только против саранчи, и то в Казахстане. И здесь мы касаемся такой актуальной проблемы как высокая цена регистрации. Чтобы зарегистрировать препарат, требуется примерно 5 млн. рублей, поэтому пока никто за это особенно не берется. Хотя сейчас в Шебекинском районе Белгородской области совместно с группой компаний «Агробиотехнология» мы работаем над регистрацией нового микоинсектицида. В аридной зоне, на юге Казахстана, при влажности 40%, температуре под 40 градусов наши препараты справляются с вредителями. Не поверил бы, если бы сам не делал опыты!

Хочу отдельно отметить, что использование препаратов такого рода в условиях прямого посева – перспективное направление. Внедрение этих микроорганизмов на посевы, где нет обработки почвы, проходит очень успешно. Микроорганизмы сохраняются, и могут эффективно ограничивать численность вредных видов насекомых.

Во Всероссийском институте защиты растений в городе Пушкине в течение последних 40 лет ведутся исследования по изучению особенностей биологии, разработке технологий производства, применения и создания биопрепаратов на основе энтомопатогенных нематод. В результате проведенной работы были созданы и зарегистрированы на территории РФ два биологических препарата на основе энтомопатогенных нематод: энтонем-F (основа препарата – нематоды вида Steinernema feltiae штамм SRP 18-91) и немабакт (основа препарата – вид нематод S. carpocapsae штамм “agriotоs”).

На базе ВИЗР создана опытно-технологическая линия по наработке опытных и коммерческих партий нематодных препаратов. На опытно-технологической линии разработаны основные технологические узлы промышленной технологии, оригинальность которых подтверждена патентами РФ.

Практическое использование энтомопатогенных нематод во многом определяется также и наличием препаративных форм, гарантирующих выживание инвазионных личинок в процессе их хранения, транспортировки и применения.

 Что же представляют собой такие препараты? Это энтомопатогенные нематоды, которые несут симбиотические бактерии, собственно, которые и являются действующим веществом. То есть нематода попадает в кишечник, отрыгивает бактерии, которые и убивают насекомое, и дальнейший цикл развития нематоды уже некротрофный, то есть проходит на трупе.

Сейчас в группе профессора Леонида Данилова готовится еще один препарат такого рода. Эти препараты очень эффективны, и также, как и грибы, могут хорошо работать в условиях прямого посева.

Технологии будущего

Многочисленные споры вызывают биохимические препараты. Часто их называют биологическими, но так их назвать нельзя, так как в чистом виде живого микроба там нет, а есть продукты его жизнедеятельности, то есть метаболиты. Доказано, что к препаратам этой группы довольно быстро возникает резистентность. Сейчас наши коллеги из Новосибирска проводят исследования по синергизму, совместимости как раз авермектинов (результат жизнедеятельности стрептомицетов –  актиномицетов («лучистых грибков») с энтопатогенными грибами и Bacillus thuringiensis. Результаты действительно поразительные – наблюдается мощное усиление эффекта от соединения этих субстанций. Авермектин снижает иммунные реакции хозяев, и гриб или бактерия на этом фоне работает очень эффективно. Однозначно, это станет направлением будущего.

 Сейчас очень модным стали генно-инженерные исследования. То есть введение в бактерии, грибы чужеродных генов, которые отвечают за какие-то факторы патогенности или устойчивости к факторам внешней среды. К примеру, ген, отвечающий за синтез яда скорпиона, вводится в гриб Beauveria bassiana . Направление может быть достаточно эффективным.

Подобных исследований в мире уже довольно много. В России они пока еще в зачаточном состоянии, но в нашем институте проводятся. Здесь стоит помнить, что внедрение чужеродного гена может оказать влияние на какие-то другие положительные свойства: продуктивность или экологическую пластичность.

Совсем недавно было открыто, что многие энтопатогенные микроорганизмы, включая тот же Bacillus thuringiensis и энтопатогенные грибы, способны заселять само растение хозяина, то есть становиться эндофитами.  Эндофитные формы микробов способны улучшать фосфорное питание растений, продуцировать витамины, а также обладают дополнительными свойствами, необходимыми для улучшения развития растений. Эндофитные бактерии и грибы способны уменьшать или предотвращать отрицательное воздействие фитопатогенных микроорганизмов. Инокуляция растений эндофитными микроорганизмами способна значительно уменьшать вред, наносимый патогенными грибами, бактериями, вирусами, насекомыми и нематодами. Это тоже можно назвать направлением будущего.  

Гриб неполезный

Именно грибные заболевания растений считаются основным фактором потери урожая, а потому на борьбу с ними должны быть направлены основные усилия аграриев и ученых. В последнее время мы отмечаем увеличение грибных заболеваний в мире. Главная причина тому, на мой взгляд, несоблюдение агротехнологий и севооборотов. Это в значительной степени усиливает прессинг грибных заболеваний. Кроме того, в последние годы, вероятно, с потеплением климата, появляются новые агрессивные расы патогенов, которых раньше не было. Вопросы резистентности тоже возникают, без всякого сомнения. Что касается средств борьбы, то их достаточно много. Это и химические фунгициды, и биопрепараты для контроля численности болезни.

Многие российские производители средств химической защиты предлагают клиентам широкую линейку как химических препаратов, так и биостимуляторов, биопрепаратов. Последнее время внимание российских ученых направлено на разработку препаратов с наночастицами, капсулированием биосубстанций. Микрокапсулирование сейчас достаточно распространено в мире, это направление активно развивается последние десятилетия. Капсулирование каких-то биологических субстанций, клеток в ряде случаев очень полезно и с точки зрения консервации, и с точки зрения предотвращения неблагоприятных факторов среды (температуры, влажности), солнечной инсоляции.  

«Agronovosti.ru»

ПОДЕЛИТЬСЯ:
Теги

Еще новости

Нет комментариев

Пока нет комментариев...

Здесь нет комментариев, хотите оставить?

Напишите комментарий

Напишите комментарий