Агрохимическая политика в АПК: уроки прошлого и современные задачи (стр. 19 )

Продукты ферментационно-экстракционной технологии – жидкофазные биопрепараты (ЖФБ), получаемые путем введения в исходные смеси разнообразных веществ-биостимуляторов. Определяющим этапом получения ЖФБ является этап экстракции, в котором важны класс экстрагента, продолжительность и температурный фактор экстрагирования. Принятые в алгоритме получения ЖФБ условия экстрагирования определили их состав: наличие физиологически активных веществ, элементов питания и уровень развития полезной микрофлоры. Вместе с тем выбранный алгоритм экстрагирования позволяет извлечь в жидкую фазу только часть составляющих твердой фазы, поскольку, как известно, универсальных экстрагентов не существует, а кроме того, в осадке нутч-фильтра, по вполне объективным причинам, задерживается большая часть соединений азота, в том числе гуматов. Поэтому осадки также могут быть использованы в качестве землеудобрительных биосредств.

Сохранение жидкофазных биопрепаратов длительное время возможно в случае решения проблемы их относительной стабилизации, что в свою очередь позволит масштабировать производство. Исследования в этом направлении ведутся, полагаем, что они имеют патентоспособный характер.

Жидкофазный биопрепарат, получаемый при использовании в качестве биостимулятора древесной золы, обозначается аббревиатурой ЖФБЗ. Его питательная ценность обеспечивается благоприятным уровнем кислотности (7,0–8,0), высоким содержанием К2О (до 9,0 г/л) и Р2О5 (до 10,0 г/л), богатым микроэлементным составом, в том числе наличием Mg, Zn, Mn и Fe. Концентрация токсичных элементов в ЖФБЗ (мышьяка – As, ртути – Hg, свинца – Pb, никеля – Ni) существенно ниже ПДК осадков сточных вод, используемых на удобрение. А такой токсикант, как кадмий (Cd), в ЖФБ3 вообще не обнаруживается.

В ЖФБЗ выявлены физиологически значимые количества ростовых факторов, благоприятных для растений. Ферментативная активность ЖФБЗ обеспечивается обширным микробоценозом, в составе которого доминируют агрономически полезные микроорганизмы. ЖФБЗ лишено патогенной микрофлоры и паразитов, поэтому его использование в качестве биопрепарата безопасно для почвы и произрастающей на ней растительности. Энергетическая емкость ЖФБЗ (С:N) колеблется в пределах 2,0, что предопределяет его использование преимущественно в качестве биопрепарата по фону органических удобрений. В связи с последним важным является наблюдение о высокой эффективности ЖФБЗ, вносимом в качестве равноправного водорастворимого удобрения и по фону основных удобрений. Так, при использовании биопрепарата на ячмене как при опрыскивании растений, так и при внесении в почву в дозе 2,5 л/м2 была получена прибавка урожая, сопоставимая с традиционными удобрениями, вносимыми в высоких дозах. Однако в качестве удобрения использовать этот биопрепарат не рекомендуется. Большой объем предварительных испытаний показал, что эффект воздействия ЖФБЗ на почву и растения заметен при его использовании в дозах 0,2–0,5 л/м2. Данный прогноз получил подтверждение в рекогносцировочных опытах (на столовой свекле и огурцах), в которых при рекомендуемых дозах ЖФБЗ был получен экономический эффект.

Перспективы решения проблемы дефицита белка с использованием микробных биопрепаратов

, ННУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии

Широкое использование биологического азота приобретает все большую актуальность и, являясь одним из основных звеньев экологизации сельскохозяйственного производства, позволяет получать высокие, стабильные урожаи, обеспечивая при этом воспроизводство почвенного плодородия.

Накоплены знания о том, что с помощью микроорганизмов растение обеспечивает свои потребности в элементах питания (азот, фосфор и калий и другие), гормонах, физиологически активных веществах, микроорганизмы способны защитить растение от фитопатогенов, причем наиболее опасных – почвенных инфекций, для борьбы с которыми нет эффективных средств. Список полезного воздействия микроорганизмов на растения далеко не исчерпывается только этим, но и упомянутого достаточного, чтобы заключить, что активизация микробно-растительного взаимодействия является мощнейшим фактором повышения продуктивности агрофитоценоза, которое в настоящий момент используется крайне неудовлетворительно.

Наиболее эффективным способом решения проблемы дефицита белка является расширение посевов бобовых и в первую очередь многолетних бобовых трав (люцерны, козлятника восточного, клеверов и др.).

Энергетические затраты на производство полноценного протеина у люцерны в 10 раз ниже, чем у риса и в 6 раз ниже чем у пшеницы.

Это объясняется способностью бобовых культур в симбиозе с клубеньковыми бактериями фиксировать атмосферный азот. Размеры фиксации «биологического» азота у многолетних бобовых могут достигать 200–300 кг азота/га за сезон.

Основным практическим приемом повышения урожая бобовых и размеров азотфиксации является инокуляция растений высокоэффективными штаммами клубеньковых бактерий.

В результате проведенных многолетних исследований установлено, что применение биопрепаратов группы «Ризоторфин» повышает продуктивность бобовых в среднем на 10–25%. Уровень прибавок урожая зависит от особенностей культуры, почвенно-микробиологического состояния почвы и погодных условий.

Установлено, что дополнительное накопление протеина в урожае при применении «Ризоторфина» существенно увеличивалось и составляло 20–40% для зернобобовых и 25–60% для многолетних бобовых трав.

Стоимость прибавок продукции от применения ризоторфина составляет 500–1000 руб., а для сои в новых районах её возделывания достигает 20 тыс. руб. с гектара при затратах на закупку, транспортировку и применение препарата около 200–300 руб./га.

В отличие от агрохимических средств, применение микроорганизмов обходится значительно дешевле. Использование землеудобрительных биопрепаратов позволяет экономить от 50 до 100 кг минеральных азотных удобрений на гектар, цена которых на мировом рынке составляет 100–200 долларов. Стоимость необходимого количества землеудобрительного биопрепарата на гектар составляет всего 5–10 долларов.

В ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии налажено производство биопрепаратов группы Ризоторфин, не уступающих по качеству лучшим мировым образцам.

Созданы землеудобрительные препараты на основе почвенных микроорганизмов, выделенных из природы. Микроорганизмы, являющиеся основой этих биопрепаратов тесно взаимодействуют с растениями 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;

– подавлять развитие фитопатогенных микроорганизмов;

– усиливать устойчивость растений к неблагоприятным условиям;

– повышать коэффициенты использования минеральных удобрений и питательных веществ из почвы.

Использование биопрепаратов этой группы позволяет повысить урожай зерновых культур на 15–20%, а сбор протеина на 20–30%.

Таким образом, только за счёт массового использования биопрепаратов в земледелии России можно повысить сбор высококачественного белка не менее, чем на 25–30%.

В настоящее время в России ежегодно производятся и применяются землеудобрительные биопрепараты на площади около 1,5 млн. га. Это обеспечивает повышение сбора протеина в стране на 0,2–0,3 млн. т. Применение биопрепаратов целесообразно расширить до 25–30 млн. га, что позволит увеличить сбор высококачественного белка на 4–5 млн. тонн.

Возможно существенное повышение эффективности биопрепаратов за счёт создания новых растительно-микробных систем путём координированной селекции растений и микроорганизмов, а также использования молекулярно-генетических методов при конструировании этих систем.

Примером таких разработок является создание сорта гороха «Триумф» (совместно с ВНИИ зернобобовых культур), который обладает повышенной симбиотической активностью за счёт эффективного взаимодействия с клубеньковыми бактериями и эндомикоризными грибами. Этот сорт характеризуется высокой продуктивностью и повышенным накоплением белка.

Совместно с ВНИИ кормов создана растительно-микробная система клубеньковых бактерий люцерны и отселектированной линией люцерны, которая устойчива к высокой кислотности почвы. В настоящее время разрабатываются подобные системы с повышенной солеустойчивостью.

Управление свойствами высокопродуктивного севооборота с применением микробиологических препаратов

, , ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии РАСХН, Санкт-Петербург – Пушкин

1. Сельское хозяйство является одним из приоритетных направлений развития человечества, согласно концепции Устойчивого Развития, принятой на Всемирном Саммите в Йоханнесбурге в 2002 г. Растениеводство является главной продуктовой базой существования человеческой цивилизации. Одним из рациональных направлений по развитию устойчивых систем в агропромышленном секторе экономики многих стран, оказалось внедрение в практику землепользования биотехнологий, как разумной альтернативы пестицидам и агрохимикатам.

2. С начала 20 века базовой парадигмой остается химизация растениеводства, как средство увеличения КПД по превращению энергии солнца и плодородия почвы в расширение объемов производства и ассортимента продуктов питания для быстро разрастающегося народонаселения Земли.

3. Попытка превращения почвы пашни в полный, регулируемый только при помощи пестицидов, агрохимикатов и механических обработок аналог производства небиологических товаров, как выяснилось, оказывается недальновидной и тупиковой.

4. В процессе сельскохозяйственного освоения и использования ряд компонентов, отвечающих за сложное биоустройство участка земли, оказался утрачен. Распознано и оценено исчезновение на пашне макрофауны (практически всей надпочвенной, значительной части почвенной) и мезофауны. Менее исследован процесс деградации микробиоты, отвечающей за энергетические и пищевые процессы в почве. Растениеводство подошло к критической отметке, раскрытие потенциала сортов затормозилось. Стало понятно, что утраченные звенья агроценоза надо воссоздавать, либо замещать.

5. В специфических ценозах сельхозугодий с крайне низким биоразно­образием и возрастающей нагрузкой спектра химических агентов появляются новые виды живых организмов, возникают порой неуправляемые типы взаимодействий и пищевых цепочек. Большинство новообразованных биомеханизмов по отношению к культурным растениям имеет вредоносный, либо паразитарный характер.

6. Микроорганизмы содержат генетические факторы, которые функционируют только во взаимодействии с растениями. Сосуществование микроорганизмов и растений – это результат установления общей генетической системы, которая является новой общностью организмов. Такое сосуществование не является случайным – в ходе эволюции растения приобрели возможности оптимизации своей жизнедеятельности за счёт использования потенциала микроорганизмов. Растение само регулирует состав ризосферной микрофлоры, продуцируя корневые выделения, в которых, в зависимости от типа и сорта растения, преобладают те или иные питательные вещества. Сегодня, для того, чтобы получить полноценный урожай необходимо применять высокие дозы пестицидов, которые в свою очередь также оказывают значительное влияние на состав полезных ризосферных микроорганизмов. С помощью микроорганизмов растение обеспечивает свои потребности в элементах питания (азот, фосфор и другие), гормонах, физиологически активных веществах, микроорганизмы способны защитить растение от фитопатогенных микроорганизмов, возбудителей наиболее опасных болезней растений.

7. Сформулирована идея создания микробиологических препаратов (МБП) как дополнительного, принципиально управляемого агента повышения продуктивности культурных растений в направленно упрощенном биоценозе сельхозугодия. МБП должны противостоять явлениям, вытекающим из консументно-моноценотического потребления земли.

8. Разработаны и зарегистрированы отечественные МБП с функциями заменителя параметров, утраченных микробоценозом в процессе сельскохозяйственного использования земли, определяющих продуктивность системы почва – растение – микроорганизмы.

Важнейшие функции современных МБП:

– оздоровление микробиоты пашни;

– совершенствование системы питания культурного растения;

– повышение иммунитета растений и агроценоза к болезням и вредителям;

– микробиологическая защита растений от болезней в процессе роста и развития;

– стимуляция роста, раскрытие потенциала растения.

9. На основании многолетних производственных опытов можно рекомендовать ряд микробиологических препаратов, способных обеспечить существенное повышение эффективности возделывания культурных растений всех основных групп. Так, применение микробных препаратов на зерновых культурах обеспечивает повышение продуктивности на 15–30% при улучшении качества продукции. Многочисленными экспериментальными данными доказано, что обработка зерновых культур биопрепаратами способствует и снижению накопления в зерне радионуклидов и тяжелых металлов.

10. Пример высокоэффективной отечественной разработки – МБП «Экстрасол». Основу Экстрасола составляет штамм ризосферных бактерий Bacillus subtilis Ч-13. Бактерия обладает комплексом полезных свойств: способность синтезировать в процессе своего роста вещества, подавляющие развитие фитопатогенных грибов и бактерий, являющихся возбудителями болезней растений. Кроме того, штамм Bacillus subtilis Ч-13 синтезирует вещества, стимулирующие рост растений. За счет активной колонизации корней растений полезные бактерии улучшают развитие корневых волосков и их поглотительную способность. Важнейшие макро и микроэлементы быстрее и полноценнее усваиваются растениями из почвы и удобрений. В свою очередь это позволяет на 30–40% снизить дозы удобрений. Штамм Bacillus subtilis Ч-13 – продуцент Экстрасола, поселяясь на корнях растений, усиливает их иммунитет и устойчивость к стрессам, таким как заморозки и засуха.

11. Создание нового типа взаимодействия, управляемого с помощью МБП, социо-фито-бактериального сообщества интенсивно используемого агроценоза сельхозугодия имеет перспективы роста без ущерба для экологического состояния Земли.