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

Идет вторая зеленая революция – микробная

10 октября
07:23 2019

Во всем мире, во всех транснациональных корпорациях, выпускающих химические средства защиты растений, идет усложнение композиций. «Химики» уходят от одинарных композиций и переходят к бинарным, тройным препаратам, потому что у вредителей и болезней появляется устойчивость к какому-то конкретному компоненту. Кроме того, такие препараты позволят значительно расширить спектр поражаемых вредителей или болезней. При этом к смеси сразу добавляется антидот – вещество небиологической или биологической природы или микроорганизмы, которые снимают стресс, вызываемый применением химических препаратов. Подобные препараты разрабатывают все крупные производители химических средств защиты.

Владимир Чеботарь,
заведующий лабораторией технологии микробных препаратов Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии, кандидат биологических наук

Биозащита – это тренд

Сейчас в мире происходит вторая зеленая революция. Основными драйверами являются генетические технологии селекции растений и применение биопрепаратов в сельскохозяйственных технологиях. Под биопрепаратами подразумевается три основных сегмента: биопестициды, биостимуляторы и биоудобрения. Ежегодно наблюдается стабильный рост в каждом сегменте. Лидирующее положение на рынке биопрепаратов занимает сегмент микробных биопрепаратов, что составляет примерно половину от всех продаж биологических препаратов. Наибольшая доля приходится на бациллы и азотфиксирующие симбиотические ризобии. Что касается географического распространения, то большая доля производства микробных препаратов приходится на Северную Америку и Европу. Россия пока находится на стадии развития. Конкурентная среда производителей биопрепаратов формируется из мелких, средних производителей. Всего это около 200 компаний с выходом на мировой рынок. Постепенно, но уверенно вступают в игру транснациональные химические компании – эти гиганты обратили внимание на биотехнологии. Они приобретают мелкие фирмы-производители, главным приоритетом устанавливая поглощение, слияние компаний. Поэтому, безусловно, объемы продаж биопрепаратов будут расти. Мировой рынок биологических препаратов сейчас – наиболее динамично развивающийся сектор в сельском хозяйстве. Основное их применение приходится на высокоценные культуры: овощи, фрукты, орехи, тепличные культуры. Большой объем производства составляют биопестициды и бактериальные препараты. Могу сказать, что развитию рынка биопрепаратов активно способствует позиция государства. А основным барьером является нестабильная эффективность по сравнению с химическими средствами, отсутствие немедленного эффекта, слабая информированность аграриев. Но, как я уже говорил, объемы продаж будут только расти. Это связано с тем, что появляются новые вредители и болезни, с которыми уже не могут справиться химические препараты. При этом наибольшую перспективу имеют комбинированные схемы защиты (совмещение химических и биологических агентов).

Почвенные основания

Удивительно, но на сегодня ученым известно всего лишь около 10-15 % всех почвенных микроорганизмов. То есть большинство микроорганизмов, которые находятся в почве – своеобразном генном банке – до сих пор неизвестны, как неизвестны и их функции. Однако современные методы исследования позволяют изучать микробиом почв, даже не имея возможности выделить и изучить физиологические и функциональные свойства отдельных почвенных представителей. Интересно, что почвенное разнообразие микроорганизмов не зависит от географического положения, широты, температуры и типа растительности.

Бактерии являются самыми многочисленными представителями почвы: это порядка 10 тысяч кг на гектар! Это огромная активная живая биомасса, которая отвечает за трансформации во всех почвенных процессах, за цикл углерода-азота. А растение как раз можно рассматривать как связующее звено между почвой и микроорганизмами, как сложную экосистему, которую населяют микроорганизмы. Зачем же, собственно, нужны микроорганизмы растению? Все сообщество микроорганизмов, которое населяет растение и почву, называется микробиомом. То есть все микроорганизмы, которые находятся как на поверхности корней (ризоплана) и листьев растений (филлосфера), так и на внутренних тканях растений (эндосфера), составляют микробиом растения. А все микроорганизмы, которые находятся в почве и ризосферной зоне, это микробиом почвы. Максимальная численность микроорганизмов сосредоточена в ризосфере. Это связано с тем, что основной источник питания в почве – это корневые выделения растений, которые могут составлять до 40 % всех фотосинтатов, синтезированных растением.

Из агрономически полезных микроорганизмов можно выделить ассоциативные микроорганизмы – это обитатели ризосферы, филлосферы и эндофитные микроорганизмы, которые обитают во внутренних тканях растения без причинения ему вреда. Агрономически полезными называют и симбиотические микроорганизмы, клубеньковые бактерии и микоризные грибы.

Если говорить о механизмах взаимодействия микроорганизмов с растениями, то в ризосфере происходят очень сложные процессы, в которые вовлечены как патогенные микроорганизмы, так и агрономически полезные. Но очень большую долю микроорганизмов в ризосфере составляют нейтральные микроорганизмы, роль которых до сих пор не совсем понятна.

Хорошее окружение и надежное партнерство

Что может дать растение микроорганизмам, микробиому? Это, в первую очередь, корневые выделения, соединения, которые индуцируют многочисленные процессы создания растительно-микробных ассоциаций и симбиозов. Это витамины, гормоны, фенольные и другие защитные соединения. Со своей стороны агрономически полезные микроорганизмы способны предоставить растению-хозяину фитогормоны, транспортные соединения, сигнальные, индукторы иммунитета, различные вещества, контролирующие развитие фитопатогенных микроорганизмов. Поэтому, естественно, представляет большой научный интерес изучение тонких механизмов взаимодействия микроорганизмов с растениями, чтобы попробовать подобрать те технологии и препараты, которые позволяют регулировать эти сложные растительно-микробные взаимодействия.

Растение – это организующий, управляющий элемент в растительно-микробной системе. И в процессе многих миллионов лет растение проводит селекцию микроорганизмов для формирования оптимального микробного окружения. Растению необходимо получить от своего партнера – микроорганизма те необходимые функции и вещества, которые само растение неспособно для себя обеспечить. В первую очередь речь идет о защитных веществах, о веществах, стимулирующих рост и развитие растений, индуцирующих иммунитет, осуществляющих минеральное питание растений за счет активизации почвенных запасов, а также улучшающих поглощение элементов питания из минеральных удобрений.

В лаборатории ВНИИМСХ

Подземная битва за урожай

Какие факторы могут оказывать негативное воздействие на растение? В первую очередь это возделывание монокультур. В наших исследованиях мы неоднократно наблюдали, что монокультуры и примитивный севооборот приводят к стрессу, к тому, что упрощается структура микробного сообщества, за счет того, что поступают однообразные корневые выделения, формируются специфические группы, иногда среди них преобладают фитопатогенные микроорганизмы, что приводит к эпифитотиям, резко изменяется микробиологическая активность почвы.

Естественно, неразумное и неправильное применение пестицидов также приводит к изменению состава функциональных групп микроорганизмов. Неграмотное применение «химии» способствует появлению фитопатогенных микроорганизмов, резистентных к существующим пестицидам и фунгицидам, появлению вредителей, устойчивых к инсектицидам.

Нельзя забывать, что вынос элементов минерального питания и растительной биомассы с урожаем приводит к тому, что существенно меняется баланс азота, фосфора и других элементов питания. Поэтому правильный подход – это возмещение элементов минерального питания за счет внесения органического вещества, с которым возвращаются все другие элементы. Это так называемые модификаторы минеральных удобрений на основе бактериальной споровой культуры – Bacillus subtilis. Здесь важно грамотное применение минеральных удобрений, органоминеральных удобрений, правильно приготовленных компостов. Иные интенсивные агротехнологии приводят к тому, что снижается численность и активность естественных антагонистов фитопатогенов, снижается биоразнообразие микробиома – он становится неустойчивым. Лучшим решением здесь будет искусственное обогащение агрофитоценозов отселектированными штаммами агрономически полезных микроорганизмов.

Владимир Чеботарь изучает урожай картофеля, обработанного биопрепаратами

Бактерии – в бой

При селекции агрономически полезных микроорганизмов самое главное – понимать целевую нишу. Если речь идет о ризосферных микроорганизмах, это должна быть ризосфера, для эндофитных микроорганизмов – внутренние ткани растений. То есть необходимо, чтобы выделенные и отобранные агрономически полезные микроорганизмы были способны эффективно колонизировать растение-хозяина.

Также очень важно понимать ключевые механизмы воздействия на растение-хозяина. Будь это азотфиксация, биоконтроль или стимуляция роста – нужно понимать, на каких этапах те или иные механизмы будут являться ключевыми. Очень важно правильно использовать правильно приготовленные биопрепараты. Для этого необходимо навести порядок в ГОСТах к биопрепаратам, четко определить подходы к пониманию того, что такое, собственно, биопрепараты: это чистая культура или какая-то смесь, композиция, в которую входят в том числе микроорганизмы. Это задача государства. Пока этот вопрос в РФ не отрегулирован.

Главная задача сельхозтоваропроизводителя – правильно и грамотно применять биопрепараты на всех этапах выращивания растений: начиная с обработки семян, вегетирующих растений, заканчивая обработкой пожнивных остатков, для того чтобы получать в итоге не CO2 и воду, а гуминовые свежие вещества, которые как раз и формируют органическое вещество почвы и таким образом сохраняют плодородие почвы. Здесь важно понимать, на каких этапах сельхозпроизводства мы можем использовать биопрепараты для того, чтобы снизить пестицидный прессинг на окружающую среду.

Мы предлагаем рассмотреть такие варианты, как использование микроорганизмов для хранения сельскохозяйственной продукции, а также при правильном приготовлении компостов, поскольку получение высокоценных компостов с использованием агрономически полезной микрофлоры позволяет снизить дозу их применения мелиорантов десятикратно. В нашей лаборатории разработан контактный биофунгицид на основе Bacillus subtilis, который мы рекомендуем применять под прямой посев в качестве протравителя семян. Биопрепарат подавляет прорастание спор и рост мицелия за счет многостороннего воздействия бактериальных метаболитов – литических ферментов, антибиотиков. Для обработки овощных и высокоценных культур у нас разработан сухой препарат на основе Bacillus subtilis, который очень легко наносится на семена, вводится в дражирующие смеси.

В нашем институте разработано комплексное микробиологическое удобрение на основе отходов сахарного производства. Это результат десятилетней кропотливой работы ученых, и мы готовы наладить его многотонное производство. Удобрение включает в себя ризосферные, клубеньковые бактерии и микоризные грибы. Мы готовы предложить эту технологию – дело остается за надежным инвестором и производителем, ведь для производства удобрения нужен дефекат. Сейчас ведем переговоры с сахарными заводами, которые не знают что делать с оставшимся после переработки сахарной свеклы дефекатом. А наша технология позволяет повысить ценность применения дефеката в 10 раз, при этом последействие сохраняется на протяжении 4-5 лет.

Растения ярового рапса, обработанные биопрепаратами, мощнее и больше

Вот – биоповорот!

Сейчас в мире прослеживается явный интерес крупных производителей к биопрепаратам. Приходит понимание того, что весь потенциал, который был возможен при использовании чистой химии, исчерпан, и дальше прогресс возможен либо в сочетании химии с биопрепаратами, либо в частичной замене химических – биопрепаратами. Тем более, что запрос идет от потребителей. Задача стоит следующая – заменить биопрепаратами хотя бы 10 % химии, потом – 20 %, 50 %, а затем за счет появления новых, интересных, эффективных продуктов выйти уже полностью на биологические технологии. Но понятно, что это процесс не быстрый, это займет как-то время. Но все компании в этом направлении работают. Наши контакты с зарубежными партнерами говорят о том, что такая стратегия принята практически у всех. В России этот рынок пока не упорядочен. Очень много компаний выпускает некачественные препараты, незарегистрированные, неапробированные. И такие производители, к сожалению, дискредитируют саму идею биопрепаратов. Мы с этим пытаемся бороться, но не всегда успешно. Есть компании, как я называю их – на час. Зачем тратить деньги, время на испытания, когда можно спокойно, с помощью маркетологов заработать пару-тройку миллионов и уйти в тень. Но я думаю, рано или поздно у нас с этим будет наведен порядок, потому что во всем мире с этой сфере очень строго: несертифицированными продуктами работать нельзя. Шутка ли, выпустить в природу неизвестную бактерию!

Аграрный дисбактериоз

На мой взгляд, мы можем идти по двум направлениям. Во-первых, это создание все более эффективных биопрепаратов комплексного действия. В том числе на основе монокультур, каких-то композитных культур, которые дополнят друг друга. При этом необходимо менять целевые объекты. То есть если объект – почва, это один подход, если растение или его семена – это другой объект. Чем теснее связь, тем больше эффективность. В таком случае будет меньше конкурентных отношений с другими почвенными микроорганизмами.

Второе направление – это удачное сочетание биопрепаратов с химическими агентами. Мы имеем очень интересные опыты: сначала эффективно работает «химия», а через какое-то время, когда концентрация д. в. уменьшается, начинает активно работать «биология». Сейчас мы проводим полевые опыты, и результаты очень радуют. В чем преимущество подобных препаратов? Когда применяется чисто химический препарат, там не идет речь о повышении урожайности, качества, речь идет только о снижении заболеваемости. И зачастую химические препараты вызывают стресс у растений, и получается так, что все-таки урожайность снижается. А вкупе с биологическими препаратами мы имеем другой эффект. Бактерии в связке с пестицидами выступают как своего рода антидот. Мы даже предложили такой термин, как «снятие аграрного дисбактериоза». Последние исследования показывают, что микробиом человека и растения очень похожи. Здесь все, как у человека, которому требуется пробиотик после лечения антибиотиком. Если мы что-то угнетаем, то надо потом восстанавливаться за счет полезных микроорганизмов.

«Agronovosti.ru»

ПОДЕЛИТЬСЯ:

Нет комментариев

Пока нет комментариев...

Здесь нет комментариев, хотите оставить?

Напишите комментарий

Напишите комментарий

Еще новости