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

Микробиологи: служим земледелию

10 декабря
15:06 2019

Научный эксклюзив от «Agronovosti.ru»

В отделе сельскохозяйственной микробиологии НИИСХ Крыма проводятся исследования по изучению почвенных микроорганизмов, обладающих полезными агрономическими свойствами (улучшение питания растений, синтез ростостимулирующих веществ, антагонистическая активность к фитопатогенным организмам и др.). На их основе разрабатываются экологически безопасные биопрепараты, применение которых способствует повышению продуктивности сельскохозяйственных культур, а также сохранению и возобновлению плодородия почв.

Светлана Дидович

Светлана Дидович, руководитель отдела сельскохозяйственной микробиологии НИИСХ Крыма, канд. с.-х. наук:

– 50 лет назад ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии (г. Санкт-Петербург) совместно с Минсельхозом СССР создали опорный пункт в южной зоне страны для проведения исследований в области растениеводства. И с того времени мы служим земледелию.

Начиналась наша деятельность с организации лаборатории  патогенных микроорганизмов, которая ставила целью выработку способов биозащиты растений от фитофагов.

Наш отдел постепенно стал вбирать и другие различные направления. Сотрудники отдела выделяют штаммы полезных микроорганизмов, которые можно использовать как стимуляторы роста и как препараты по защите растений от патогенов и вредителей. Налажен процесс, начиная с выделения, изучения их свойств и создания технологии до культивирования штаммов и производства препаратов. Правда, производим их не в промышленных масштабах. В отделе собрана уникальная коллекция штаммов, которая зарегистрирована в Российском реестре уникальных научных установок.

Мы отрабатываем экологически безопасные приемы оздоровления ризосферы, филлосферы, деструкции растительных остатков, защиты растений с использованием микроорганизмов (нами освоены и альгобиотехнологии (альгология – раздел биологии, изучающий водоросли) и претворяем их в жизнь. Проводим апробацию на полях института (у нас 6 тыс. га), демонстрируем их эффективность на Дне поля, потом проверяем в разных условиях и в производстве – в сельхозпредприятиях разных форм собственности, которые на договорной основе берут наши препараты и применяют их в реальных агроценозах. Эффективность применения подтверждается актами.

За эти годы накоплена информация, выделены коммерчески ценные штаммы, на основе которых мы производим препараты. Многие выделены в местных климатических условиях и работают на этих почвах. Но мы проверяли их эффективность на разных сортах и установили, что на обработку штаммами прекрасно отзываются и иностранные сорта. Таким образом, наша препараты на основе штаммов микроорганизмов отселектированы на разных культурах, сортах, почвах и технологиях, даже совместно с пестицидами (есть споровые культуры, которые могут выдержать агрессию химических веществ). Есть, конечно, штаммы капризные – например, штаммы симбиотических азотфиксирующих бактерий, которым нужны особые условия, чтобы образовывать клубеньки. Но, надо сказать, что они даже в наших экстремальных условиях исправно образуются на корнях бобовых культур. Это биофабрика по производству биологического азота, с помощью которой растения на 70 % сами себя обеспечивают азотом. Маленький фермент заменяет целую фабрику.

Мы являемся разработчиками биогербицидов. Есть микроорганизмы (из коллекции почвенных водорослей, например), которые способны к фотосинтезу и азотфиксации – это цианобактерии. По мере развития меняются их свойства – сначала они действуют как стимуляторы роста, а позже начинают ингибировать, т. е. подавлять рост растений. В мире биогербицидов их не более двух десятков. Есть биогербициды (микогербициды) на основе микромицетов и их метаболитов, а мы производим на основе фототрофных микроорганизмов.

Мы сотрудничаем в рамках госзаданий с ВИЗР, институтом физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Пущино) институтом биохимии им. А. Н. Баха, ВНИИ сельскохозяйственной микробиологиии (Санкт-Петербург).

Так, в этом году совместно с ВНИИ защиты растений изучаем влияние биогербицидных штаммов на амброзию. У ВИЗР имеется свой штамм – для условий повышенной влажности, у нас – для  условий суходола. Наши опыты показали неплохой эффект: рост злостного сорняка замедлился. Один из последних наших грантов – грант РФФИ на исследование по теме «Биогербицидные эффекторы почвенных микроорганизмов для контроля численности сорных растений в агроценозах Крыма».

Сейчас много споров по поводу органического земледелия. Но не может органическое земледелие существовать в чистом виде – должно быть совмещение экологически безопасных решений. Если перейти на полную органику, то возникает опасность появления в продукции токсинов патогенных организмов.

Мы идем по пути разумной биологизации: считаем, что следует добавлять элемент биологизации в каждый этап технологии. Будь то предпосевная обработка семян или разложение стерневых остатков, или сохранность вегетирующих растений. Полностью заменить химию не представляется возможным. И нам надо возвращать органику и неорганику в почву, откуда их выносят растения. Мы понимаем, что ключевой фактор – это здоровый микробиоценоз.

Марина Баранская

Марина Баранская, заведующая лабораторией растительно-микробного взаимодействия, канд. с.-х. наук:

– Сотрудники нашей лаборатории работают в разных направлениях по созданию биопрепаратов сельхозназначения. Как основа используется коллекция штаммов бактерий, в которой, в том числе, много новых выделенных штаммов – мы проводим их оценку, отбор, проверяем эффективность.

Например, идет работа над разработкой препаратов на основе бактерий, способствующих накоплению фосфора – фосфатмобилизации, улучшающих фосфорное питание растений. Или, например, перспективное направление – биоремедиация (комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов – растений, грибов, насекомых, червей и других организмов. Прим. ред.). В отделе созданы микоризные препараты для фиторемидиации. Ведь главную роль в деградации загрязнений играют микроорганизмы. Растение является своего рода биофильтром, создавая для них среду обитания (обеспечение доступа кислорода, разрыхление грунта). Мы выделяем микоризные грибы из спор почвы Крыма, получаем инокулюм (порцию гриба-возбудителя) и производим микоризные препараты для улучшения почв – там, где производились различные разработки – в карьерах, например.

Еще одно востребованное направление – препараты для повышения устойчивости растений к действию тяжелых металлов, которые, как известно, являются основой пестицидов и остаются, накапливаются в почве. Мы уже несколько лет работаем в этом направлении, у нас есть научные публикации на эту тему.

Мы разработали препараты, помогающие растениям выдержать стресс, который наносят тяжелые металлы. Они связывают их в почве, превращая в нерастворимые формы, недоступные для растений. И зерно остается незараженным.

Востребованы сейчас промышленным сельским хозяйством и комплексные препараты, которые выполняют сразу несколько функций: улучшают питание – за счет двух микроорганизмов, стимулирующих накопление питания – по азоту и фосфору, и в то же время обеспечивают защиту растения от патогенов. Кроме того, они являются ростостимуляторами и защищают растения от стресса.

Ирина Каменева

Ирина Каменева, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии и экологии микроорганизмов:

– Наша задача – разработка микробных препаратов для их внедрения в агроценозы Крыма и близлежащих регионов.

Выделенный микроорганизм переводим в коммерческую форму, которую в промышленных масштабах затем применяют для инокуляции семян сельхозкультур. Препарат интродуцируется в ризосферу, и она начинает выполнять функции по обеспечению растения минеральным питанием и защите от патогенов.

 Мы освоили новую оригинальную методику по выделению микроорганизмов, которые растение отбирает само. Мы их изучаем на наличие комплекса полезных свойств. Раньше считалось, что только агробактерии могут фиксировать азот, так и есть в большинстве случаев, но мы установили, что выполнять эту полезную функцию могут и бациллы и псевдомонады.

Много открытий чудных готовит нам микромир. Например, штамм бактерии Paenibacillus polymyxa был выделен как азотфиксатор, но в дальнейшем выяснили, что он еще и фосфатмобилизатор, но основной его функцией является продуцирование антибиотика (полимексина), а значит, по функциональности он и биопротектор. И мы, рекомендуя его для защиты растений, указываем и на ряд других его полезных свойств.

Наша задача – соединить в один препарат несколько групп микроорганизмов, обеспечивающих минеральное питание на уровне такого же комплекса минеральных веществ, какой применяет агрохимия (азот, фосфор, калий).

Одно из важных направлений наших разработок – микробные препараты для ускорения разложения растительных остатков. Сначала мы ориентировались только на соломенную стерню, сейчас пытаемся воздействовать и на остатки сидеральных культур. Мы хотим избежать внесения азотных удобрений для ускорения разложения стерни, заменив их микроорганизмами- азотфиксаторами.

Мы не только готовим экспериментальные партии препаратов, но и разрабатываем новые оптимальные формы – например, гельную: чтобы не использовать прилипатель.

Сулейман Абдурашитов

Сулейман Абдурашитов , зав. лабораторией  молекулярной генетики, протеомики и биоинформатики в сельском хозяйстве, канд. биол. наук:

– Наша лаборатория образована недавно – меньше года, но мы пытаемся освоить весь тот опыт, который был накоплен в институте по селекции растений, животных и микроорганизмов. Мы углубленно изучаем генетику микроорганизмов, их взаимодействие с растениями, патогенами и другими полезными микроорганизмами.

Мы помогаем другим отделам: например, разрабатываются сорта и линии растений в разделе селекции растений в группе биотехнологий – мы можем определить, сохранены ли в них свойства родителей.

Анастасия Крыжко

Анастасия Крыжко, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и биоинформатики в сельском хозяйстве:

– Лаборатория создана в 2019 году с целью молекулярных исследований растительных, животных и микробиологических объектов.

Наш НИИ создавался 50 лет назад как филиал Института сельскохозяйственной микробиологии, и огромное научное наследие, что накоплено в прошлом, нами усваивается и преумножается. Из достижений ВНИИ сельхозмикробиологии достаточно назвать один биопрепарат: битоксибацилин (биологический инсектицидный препарат, предназначенный для защиты сельскохозяйственных, цветочных, лесных и лекарственных культур от насекомых-вредителей. Эффективен в отношении вредных чешуекрылых насекомых, паутинного клеща и личинок колорадского жука. Не обладает фитотоксичностью, не накапливается в растениях и плодах. Гарантирует получение экологически чистой, безопасной для здоровья продукции. Совместим в баковых смесях с химическими пестицидами и биологическими препаратами. – Прим. ред.). А ведь штамм, на основе которого получен препарат, был выделен именно в Крыму! И мы видим, что в настоящее время с возвращением под эгиду нашего «материнского» ВНИИ улучшается материально-техническая база нашего института, и нам удастся продолжить достижения прошлых лет и даже преумножить их.

Татьяна Мельничук

Татьяна Мельничук, главный научный сотрудник лаборатории молекулярной и клеточной биологии, доктор с.-х. наук:

– Мы проводим комплексные исследования по изучению различных систем земледелия, включая и стационарные опыты, заложенные в 2015 году в нашем институте в условиях чернозема южного. Известно, что микроорганизмы реагируют на различные факторы: состав и состояние почвы, климатические, погодные условия, агротехнические приемы земледелия. Если говорить о технологии no-till, то у нас в Крыму ее применяют довольно успешно с 2006 года, ежегодно увеличиваются площади возделывания сельхозкультур по этой технологии. На сегодняшний день более 50 тыс. га обрабатываются по этой технологии.

В этом году мы получили результаты трехлетних исследований на нескольких культурах (5-польный севооборот культур). Каждое поле севооборота разделено на две части – традиционная вспашка и no-till, которые в свою очередь разделены на две части – с применением биологических методов защиты и питания растений (комплекс микроорганизмов, специфичный для каждой культуры) и с применением химических методов. И что можно отметить в общих словах – применение нулевой технологии снижает численность полезных микроорганизмов, применение же при этой технологии препаратов с комплексом полезных микроорганизмов позволяет поднять активность и численность почвенной микрофлоры до уровня, отмеченного при традиционной технологии. Этот комплекс включает микроорганизмы, которые уменьшают пестицидный стресс.

No-till не значит «ничего не делать», как ошибочно считают некоторые земледелы, эта технология требует творческого подхода: с учетом таких факторов, как мульча, бинарные посевы и применение полезных микроорганизмов. Наши крымские фермеры изучают эти возможности. А мы отбираем на их полях образцы – чтобы понять что происходит с микробиотой при no-till.

Возможно ли получение органической продукции с применением no-till? Многие считают, что невозможно, так как неизбежно применение гербицидов. Я считаю, что возможно! И, надеюсь, что уже в скором будущем мы сумеем это доказать на опыте – как уйти от пестицидной нагрузки при no-till. Уже есть обнадеживающие наработки.

Наше обозрение

Отдел сельскохозяйственной микробиологии НИИСХ Крыма (руководитель отдела – Дидович Светлана Витальевна, канд. с.-х. наук,) включает в себя 4 лаборатории: растительно-микробного взаимодействия (зав. лабораторией – Баранская Марина Ивановна, канд. с.-х. наук), физиологии и экологии микроорганизмов (зав. лабораторией – Якубовская Алла Ивановна, канд. биол. наук), молекулярной и клеточной биологии (зав. лабораторией – Алексеенко Надежда Владимировна, канд. с.-х. наук), лаборатория  молекулярной генетики, протеомики и биоинформатики в сельском хозяйстве (зав. лабораторией – Абдурашитов Сулейман Ферзиевич, канд. биол. наук).

Сотрудники являются членами Общества почвоведов им. В. В. Докучаева, Общества биотехнологов России им. Ю. А. Овчинникова,  Общества физиологов растений России. Научные разработки ученых отдела представлены в более чем 600 научных публикациях. Авторские  свидетельства СССР (более 7), декларационные патенты (более 10).

Научные направления: поиск, выделение, идентификация новых активных штаммов хозяйственно-полезных микроорганизмов, изучение механизмов их функционального действия; разработка микробных препаратов на основе перспективных штаммов и технологий их эффективного применения в растениеводстве и земледелии; альгобиотехнология, создание биопрепаратов, стабилизированных фототрофными микроорганизмами; биотехнология деструкции растительных остатков для повышения продуктивности агроценозов, сохранения и восстановления почвенного плодородия; изучение возможности применения биопрепаратов для фиторемедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами, а также фиторекультивации нарушенных земель.

Для сельского хозяйства в отделе разработаны и выпускаются экспериментальные партии микробных препаратов: Ризобофит (для обработки семян бобовых культур), Диазофит (для обработки семян зерновых культур); Фосфоэнтерин (увеличивает коэффициент использования фосфорных удобрений и почвенных фосфатов,  является стимулятором роста и развития растений); Биополицид (на основе азотфиксирующей бактерии с антагонистическими свойствами Paenibacillus polymyxa П); Экобацил, Аурилл (на основе штаммов Bacillus subtilis для защиты растений от корневых гнилей, оздоровления микрофлоры семян при хранении).

Инновационные разработки

Комплекс биопрепаратов (КБП) включает в себя азотфиксирующие,  фосфатмобилизирующие и биопротекторные, повышает урожайность сельхозкультур и качество продукции.

Целлюлозолитический комплекс для деструкции растительных остатков.

ЦБК – биопрепарат на основе полифункционального цианобактериального консорциума улучшает азотное и фосфорное питание, стимулирует рост и развитие растений, повышает устойчивость растений к стрессовым факторам, увеличивает урожайность семян зернобобовых растений до 40 % и содержание в них белка – на 1-5 % без применения азотных удобрений, активизирует почвенные процессы в агроценозах. Проходит апробацию на масличных культурах.

Биопрепарат на основе ассоциации эндомикоризных грибов предназначен для улучшения минерального питания растений. Повышает устойчивость растений к стрессовым факторам, повышает на 10-20 % продуктивность сельскохозяйственных культур (сои, нута, люцерны и др.) и улучшает качество продукции.

К сведению

В 2016 г. на базе отдела сельскохозяйственной микробиологии НИИСХ Крыма создана коллекция микроорганизмов, в которой собрано биоразнообразие полезных штаммов бактерий.

Основной целью создания коллекции является сохранение и поддержание жизнеспособности штаммов и их использование для проведения научно-исследовательских работ в НИИСХ Крыма.

Также возможно использование коллекционного фонда для оказания сервисных услуг в рамках договоров с заинтересованными научными и коммерческими организациями.

Крымская коллекция микроорганизмов насчитывает более 200 штаммов, большая часть из которых выделена сотрудниками отдела сельскохозяйственной микробиологии НИИСХ Крыма из природных биоценозов и агроценозов Крыма, а также других регионов России и стран ближнего зарубежья.

В коллекции представлены производственные и перспективные штаммы симбиотических и ассоциативных азотфиксирующих бактерий, фосфатмобилизаторов, антагонистов фитопатогенов и бактерий, обладающих энтомоцидным действием по отношению к насекомым-вредителям.

На основе штаммов разрабатываются экологически безопасные биопрепараты, применение которых способствует повышению продуктивности сельскохозяйственных культур и их устойчивости к стрессовым факторам, а также сохранению и возобновлению плодородия почв.

Кстати

Глава Республики Крым Сергей Аксёнов в НИИ сельского хозяйства Крыма

В конце прошлого года глава Республики Крым Сергей Аксёнов провёл встречу с коллективом НИИ сельского хозяйства Крыма. Сергей Аксёнов ознакомился с продукцией института, а также осмотрел лабораторию молекулярной и клеточной биологии, где главе республики рассказали о современных направлениях селекции, технологии и выращивания масличных культур. Пояснения главе Крыма давал директор НИИ Владимир Паштецкий. В ходе встречи были рассмотрены вопросы, связанные с проведением учёными исследований в различных сферах сельского хозяйства, в частности овощеводство, животноводство, уход от генномодифицированных продуктов, введение новых технологий.

Марьяна Мищенко, специальный корреспондент “Agronovosti.ru”

ПОДЕЛИТЬСЯ:

Еще новости

Нет комментариев

Пока нет комментариев...

Здесь нет комментариев, хотите оставить?

Напишите комментарий

Напишите комментарий