Мікробіотехнологія - рослинництву
За кордоном у практиці рослинництва, особливо захисту рослин від шкідливих організмів, знайшло широке застосування біологічних методів і засобів. Це вважається як важлива умова для отримання високих урожаїв та, головне, доброякісної, екологічно чистої продукції.
Сьогодні ця проблема успішно вирішується у Всеукраїнському НДІ сільськогосподарської мікробіології, Всеукраїнському НДІ захисту рослин та інших наукових установах України, а в нашій республіці – у Башкирському НДІ сільського господарства, Інституті біохімії та генетики УНЦ РАН та інших наукових установах.
Зрозуміло, що рослина не живе на самоті, її постійними супутниками є мікроорганізми, що заселяють як його наземні частини, так і коріння. Більшість мікроорганізмів індеферентно до рослин, деякі з них є фітопатогенами, а зовсім небагато надають сприятливий вплив на них. Що стосується останньої групи, то йдеться про мікроби-антагоністів, продуцентів антибіотиків, ростових речовин, ферментів тощо.
У природі існують мікроорганізми, що мають унікальну властивість фіксувати (засвоювати) газоподібний азот атмосфери, запаси якого необмежені: у складі повітря, як відомо, 2/3 газоподібного азоту. Нині в усьому світі широко застосовують препарати бульбочкових бактерій (за кордоном – нітрагін, в Україні – ризоторфін), які різко підвищують фіксацію азоту атмосфери, наприклад, бобовими рослинами та підвищують їх врожайність. Так, передпосівна обробка насіння ризоторфін підвищує врожай сої до 5 ц/га, гороху - 2 ц/га, люпину - на 2-2,5 ц/га. Крім того, після збирання цих культур у ґрунті залишається 50-100 кг азоту та пригнічується активність фітопатогенних мікроорганізмів. Усе це впливає підвищення врожайності наступних культур. Таке жДія препаратів бульбочкових бактерій спостерігається при застосуванні їх на інших бобових культурах – конюшині, люцерні та, особливо, козлятнику. Біологічні особливості останньої культури (козлятника) такі, що вона не здатна засвоювати мінеральні форми азоту із ґрунту, необхідну кількість азоту отримує виключно за рахунок біологічної фіксації цього елемента. Інакше кажучи, вирощування козлятника без ризоторфина, приготовленого з урахуванням специфічної бактерії, безперспективно, хоча цінність цієї багаторічної кормової культури безсумнівна.
Великі перспективи відкриває використання про асоціативних бактерій при обробітку пшениці, ячменю, проса, сорго. Ці бактерії також здатні фіксувати азот, проте головне їхнє завдання зводиться до енергійного синтезу ростових речовин, що надають сприятливий вплив на підвищення врожайності польових культур. Всеукраїнське НДІ сільськогосподарської мікробіології має сьогодні унікальну у світі колекцію таких бактерій, налагоджено виробництво препаратів на їх основі. Це такі препарати, як ризоторфін, ризоагрин, флавобактерин, які забезпечують збільшення врожаю зерна в 5 ц/га і більше без застосування азотних добрив і при мінімальних витратах на використання цих препаратів. Важливою обставиною, що диктує доцільність використання препаратів на основі азотофіксуючих мікроорганізмів, є те, що вони повністю або частково знімають дію несприятливих зовнішніх факторів – посухи, низької та високої температури, частково надмірного зволоження.
Важливим компонентом біологізації рослинництва є застосування мікробних препаратів для захисту рослин від хвороботворних організмів та шкідників, стимулювання росту та розвитку рослин. В даний час в арсеналі біометодує високоефективні, економічні та екологічно безпечні біологічні засоби (планріз, бактофіт, пентафаг, мікостоп, фітолавін, триходермін, баксин, ентобактерін, інсектин та ін.). Зібрано численні штами мікроорганізмів з корисними властивостями, на їх основі створюються біопрепарати та розробляються технології їх виробництва та застосування.
В останні роки в результаті досліджень, проведених у Башкирському НДІ сільського господарства за творчої співпраці з Інститутом мікробіології та вірусології національної академії наук України, намітився принципово новий напрямок у захисті рослин від хвороб. Дослідження виявили заселеність ендотканів здорових рослин нефітопатогенними бактеріями. Позитивні фізіолого-біохімічні властивості, висока антагоністична активність до фітопатогенних мікроорганізмів та абсолютна нешкідливість цих бактерій дозволили використовувати їх як основу для створення препаратів-біоімуностимуляторів рослин. На основі найбільш активної ендофітної бактерії Bacillus subtilis 26 створений новий біопрепарат, що не має аналогів, під назвою фітоспорин. У 1990-1998 роках. препарат пройшов понад 150 польових та виробничих випробувань у різних ґрунтово-кліматичних умовах та на різних культурах. У переважній більшості випробувань з біологічної, господарської та економічної ефективності цей препарат не поступається сучасним хімічним та біологічним засобам захисту рослин та стимуляторам росту, а по ряду ознак перевершує їх.
Так, обробка насіння пшениці фітоспорином підвищила їх схожість на 4-6% і в 3-4 рази знизила ураженість рослин кореневими гнилями. Збільшення врожаю зерна склала від 2 до 2,5 ц/га. На гороху фітоспорин знизив ураженість рослин кореневою гниллю в 3 рази (з25-26% (до 8-9% при обробці насіння), врожай підвищився до 5 ц/га. Висока ефективність препарату встановлена на картоплі, овочевих, плодових та ягідних культурах. Наприклад, біологічна ефективність передпосадкової обробки бульб склала в середньому 72,3%, збір бульб збільшився на 35 ц/га за врожаю на контролі 172 ц/га.
Застосування фітоспорину значно знизило собівартість продукції землеробства за рахунок виключення з технологій дорогих хімічних засобів захисту рослин. Від застосування нового препарату на зернових культурах отримано чистий прибуток від 135 до 173 руб./га. Різниця прибутку проти протруюванням насіння хімічним препаратом фундазол становила 78,7 крб./га. Приріст урожаю зерна за вартістю у 4-5 разів перевищив вартість витрат на застосування фітоспорину.
У 1997 році Держхімкомісія Україна дозволила промислове виробництво та застосування фітоспорину для захисту пшениці (озимої та ярої) та картоплі від хвороб. Розроблено технічні умови, технологію виробництва та застосування фітоспорину в рідкій та порошкоподібній формах.
В даний час багато дослідників визнають, що саме бактерії типу Бациллус найбільш перспективні для біологічної імунізації рослин до фітопатогенів, особливо до збудників кореневих гнилей та інфекційних в'янень. Визнання ендофітної природи видів Бациллус має важливе значення для практичного використання їх у захисті рослин від хвороб та глибшого осмислення явища ендофітного симбіозу та біологічної імунізації на цій основі.
Зараз по ендофітних бактеріях накопичено досить великий експериментальний матеріал, проводиться робота з посилення їхньої біологічної активності та практичного використання на різних рослинах. Створено колекцію ендофітбактерій, вивчаєтьсяїх біологія, створюються препарати на їх основі та проводяться випробування в різних ґрунтово-кліматичних умовах. Ці роботи мають великий практичний інтерес, оскільки показують можливість збільшення врожайності сільськогосподарських культур і підвищення якості продукції, різкого зниження втрат від хвороб.
Наразі ендофітні бактерії вивчають у багатьох науково-дослідних установах світу (Україна, Україна, США, Швейцарія, Японія та ін.).
Метод біологічної корекції агроекосистем, що вводиться, за допомогою препаратів мікроорганізмів вже дає відчутні практичні результати. Надалі, з розвитком нових уявлень у галузі вітчизняної агробіології, вони виявляться досить перспективними.
Проблемі біологізації рослинництва приділяється велика увага у світі як у плані фінансування досліджень, і у плані практичного використання мікробних препаратів. У багатьох країнах (США, Бразилія, Австралія, Аргентина та ін.) існують цілі галузі промисловості, які випускають біопрепарати для сільського господарства. Розроблено низку заходів, головним чином фінансового характеру, що заохочують використання фермерами мікробних препаратів. Слід зазначити, що за рівнем досліджень та технологічних розробок Україна займає одне з провідних положень у світі. На жаль, результати цих розробок хоч і застосовуються, але у значно менших масштабах. Дещо краща ситуація складається в овочівництві, де застосовують ряд біопрепаратів (фітоспорин, бактосан, екстрасол, агрофіл та ін), що істотно впливають на отримання здорової розсади огірка, томатів, капусти та інших овочевих культур. Цікаво відзначити, що овочі, отримані з обробленого біопрепаратами насіння та рослин, при зберіганні не піддаються псуванню(Гнили). Все це ще раз підтверджує безперечну перспективність біопрепаратів при вирощуванні польових та овочевих культур.
Більшість працівників сільськогосподарського виробництва розуміють роль і значення застосування біопрепаратів і намагаються організувати їх підготовку на місцях. Такий стан далеко не завжди виправданий, хоча технологія виробництва біопрепаратів порівняно проста і не потребує великих матеріальних витрат. Разом з тим, всі мікробіологічні процеси вимагають від персоналу певних знань, навичок та досвіду. Крім того, апаратурне оформлення виробництва досить складне (технічна пара, стерильне повітря, гойдалки, автоклави тощо). Тому без належних знань та відповідної апаратури налагодити виробництво високоякісних біопрепаратів неможливо. Отже, виробничникам необхідно працювати у співпраці з науково-дослідними установами – розробниками біопрепаратів, які видають необхідну документацію (регламент, технічні умови) та рекомендації мікробіологічного та сировинного характеру. Лише отримання високоякісних препаратів у такий спосіб гарантує реальний успіх у рослинництві, погані препарати можуть дискредитувати саму ідею біологізації землеробства.
Сучасна прикладна мікробіотехнологія здатна зробити сільськогосподарське виробництво дуже відчутний економічний внесок. На жаль, ці можливості використовуються слабкою мірою і інтерес, що проявляється до сучасних біотехнічних розробок, вкрай малий.
Недостатнє виробництво та застосування мікробіопрепаратів значною мірою пов'язане з обмеженістю фінансових ресурсів наукових установ, зайнятих розробкою та виробництвом біопрепаратів, відсутністю системи їх випробувань та реалізації. Заважають такожстарі традиції та уявлення про незамінність пестицидів, а також засилля іноземних хімічних концернів на ринку.
Подальше підвищення ефективності використання досягнень мікробіотехнології в рослинництві та, особливо, захисту рослин від шкідливих організмів вимагає розширення досліджень з пошуку біологічно активних мікроорганізмів. На нашу думку, необхідно підвищувати якість та ефективність дії біопрепаратів, що виробляються, розробити прийоми продовження термінів їх зберігання. Слід реконструювати наявні біолабораторії та, по можливості, створити нові з урахуванням останніх досягнень науки і техніки.