Биопрепараты в сельском хозяйстве. Агромир.

В настоящее время в связи с большим загрязнением почв токсинами промышленного происхождения, пестицидами и агрохимикатами, актуальным становится применение экологически чистых биопрепаратов, способствующих усилению круговорота питательных элементов. 

За последнее десятилетие рядом исследователей во всем мире запатентованы различные консорциумы бактерий для борьбы с болезнями растений. Отобранные микроорганизмы были использованы для получения биопрепаратов, предназначенных для предпосевной обработки семян, весенней и осенней подготовки почвы, послевсходовых обработок растений с целью стимуляции их роста, развития, а также для борьбы с различными грибковыми и бактериальными заболеваниями. 

Основные группы микроорганизмов, используемые при производстве биопрепаратов, включают клубеньковые бактерии рода Rhizobium, бактерии рода Frankia, микоризные грибы.

Впервые препарат клубеньковых бактерий под названием нитрагин был приготовлен в 1896 году в Германии Ф. Ноббе и Л. Гильтнером. Позднее под различными наименованиями культуры клубеньковых бактерий начали готовить в других странах. В 1906 году в Англии В. Баттомлей стал производить нитрагин, в 1907 году в США Ф. Гаррисон и Б. Барлоу предложили соответствующий препарат «нитрокультура». В этом же году в России Л.Т. Будинов начал применять препараты бактерий Rhizobium. Далее, препараты клубеньковых бактерий широко использовались в разных странах под разными наименованиями: во Франции — N-qerm, в Чехословакии — нитразон, в России — нитрагин и т. д. По предложению С.П. Костычева и его сотрудников с тридцатых годов прошлого столетия в нашей стране начали применять землеудобрительный препарат, содержащий культуру Azotobacter chroococcum – азотобактерин, который рассматривался как аналог азотных удобрений. Когда выяснилась способность микроорганизма продуцировать биологически активные вещества, его действие на растения начали связывать не только с процессом фиксации азота и улучшением азотного питания растений, но и с поступлением в растения вырабатываемых им биологически активных соединений (витаминов и стимуляторов роста).

В 70-е годы Всесоюзным научно-исследовательским институтом сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ был предложен землеудобрительный препарат фосфобактерин. Как действующее начало в нем содержалась спороносная палочка Bacillus meqaterium var.phosphaticum, способная разрушать фосфороорганические соединения и переводить их в доступную растениям форму. Фосфобактерин наносили на высеваемые семена. Однако, выяснилось, что фосфобактерин был более эффективен при его использовании на черноземах, где запас фосфороорганических соединений особенно велик. В полевых опытах установлено, что прибавка зерновых культур достигала в среднем 5,8%, а овощных — 11,9%. Однако использование минеральных фосфорных удобрений оказалось более эффективным, и широкого применения препарат в нашей стране не нашел. 

Позднее были отобраны два штамма бактерий, которые активно продуцировали ациклические карбоновые кислоты, растворяли фосфаты, а также выделяли во внешнюю среду стимуляторы роста растений. Они были рекомендованы для приготовления фосфобактерина под сахарную свеклу.

С начала 90-х годов в России активизировались исследования по получению биопрепаратов, которые содержали бы смеси азотобактера с другими микроорганизмами или с более высоким титром микроба. Так, Л.Ю. Гритчина и Н.И. Ясинская путем накопления высокого титра клеток азотобактера в препарате азотобактерин с помощью подбора дополнительных компонентов питательной среды для микроба, добивались повышения активности препарата, обуславливающего большую урожайность овощей при обработке семян моркови и клубней картофеля. В 1990-1992 году в условиях Крыма П.А. Донченко изучал влияние бакпрепаратов агрофила (Aqrobacterium radiobacter) и азотобактерина (Azotobacter chroococcum + Azotobacter vinelandi) на рост, развитие и продуктивность растений овощных культур. Исследователь отметил положительное влияние бакпрепаратов на рост и развитие рассады. По качественным показателям продукции отмечено устойчивое преимущество вариантов с внесением бакпрепаратов. 

Целый ряд российских исследователей изучал влияние микробных удобрений, в основе которых были использованы смеси азотобактера с другими микробами, на урожайность картофеля. Препараты на основе сообщества азотфиксирующих симбиотрофных микроорганизмов и факультативно анаэробных диазотрофов, вносили в виде суспензии на поверхность клубней. При этом, кроме повышения урожайности было отмечено, что биопрепараты улучшают минеральное питание растений, стимулируют их рост, повышают устойчивость к неблагоприятным биологическим (фитопатогены) и экологическим факторам. 

Также ученые изучали реакцию на инокуляцию семян сорго и кукурузы биопрепаратами азотфиксирующих бактерий — мизорин и азорин. В результате обработки семенного материала этими препаратами прибавка урожая сорго в среднем от инокуляции мизорина составила 60%, козлятника восточного — в 2-3 раза, азорина — 55% и кукурузы — 20-25% от обоих препаратов. 

В 1999 году А.К. Злотниковым был запатентован препарат, содержащий гидролизат бактерий Pseudomonas aurefaciens и гидролизат бактерий Bacillus meqaterium. Препарат повышает урожай растений на 18-31% и устойчивость растений к болезням. Оценка эффективности препарата была проведена на зерновых колосовых и сахарной свекле. Как известно, препараты, состоящие из ризосферных бактерий, например азогрин, стимулирует рост зерновых и повышает урожай на 15-30%. В зернотравопропашном севообороте на дерново-подзолистой легкосуглинистой средней степени окультуренности почве Т.Ф. Персикова изучала эффективность бактериальных препаратов при внесении их под озимую пшеницу. Показано, что применение бактериальных препаратов Azospirillum brasilense, ризобактерина и фитостимофоса оказывало положительное воздействие на развитие растений пшеницы, формирование урожая и его качество. Эффективное воздействие ризобактерина выявлено автором и на картофеле. На черноземе оценивали эффективность бактериального удобрения — ризоторфина на районированном сорте гороха. В результате опыта было выяснено, что инокуляция семян ризоторфином значительно повысила урожай зерна и сбор белка. 

Многочисленные исследования проведены с препаратом ризогрином (на основе штамма Aqrobacter radiobacter) на зерновых культурах. В различных природно-климатических условиях рядом российских ученых был получен более высокий эффект при инокуляции семян ячменя по сравнению с таковыми пшеницы, но при условии взаимодействия с N-удобрениями. Сделан вывод о целесообразности дальнейших исследований по влиянию ризогрина на урожай и качество зерна зерновых культур с учетом свойств почв, удобрений и погодных условий. Дальнейшие исследования ученых были направлены на изыскание эффективных сочетаний ризогрина с другими бактериальными препаратами. Так, были получены весьма неплохие результаты при изучении влияния на урожайность зерновых культур равных сочетаний ризогрина и флавобактерина (Flavobacterium sp.) при инокуляции семян зерновых культур. Было показано, что применение смеси двух биопрепаратов оказалось более эффективным. Биопрепараты способствовали повышению содержания белка, азота в зерне и соломе, но не оказывали существенного влияния на содержание фосфора и калия. Однако, отмечено также сортовая специфика отзывчивости яровой пшеницы на инокуляцию семян диазотрофами. 

В 2000 году О.Д. Круговой установлена высокая биологическая активность бактериального экзополисахарида препарата «Бактозоль», получаемого из Beijerinckia sp. Семена сои сорта «Чернятка» перед посевом обрабатывали 0,1% раствором «Бактозоль» и суспензией клубеньковых бактерий Bradyrhizobium japonicum. В этом варианте были самыми большими число и масса корневых клубеньков на растение, биомасса растений, число бобов на растение и урожай зерна.

Исследователи также отметили положительные результаты действия биопрепаратов, содержащих ризосферные микробы на сельскохозяйственные культуры. Так, О.Д. Сидоренко в 2001 году проводила пятилетние исследования бактериального препарата «Бактосем», состоящего из чистой культуры Pseudomonas putida в условиях открытого и защищенного грунта. Оценка проводилась на томатах, огурцах, перце, капусте, картофеле, моркови, луке, укропе, петрушке, кукурузе, рисе, подсолнечнике, озимой пшенице, при этом обрабатывался семенной (посадочный) материал. В результате исследования было отмечено, что бактеризация повышала энергию прорастания и формирование корневой системы, улучшала режим Р-питания и повышала продуктивность растений (до 20-30%). 

Широкомасштабная апробация ряда отечественных биопрепаратов была проведена на различных растениях. Изучение отечественных препаратов (азоризин, биоплант, мизорин, ризогрин, ризоэнтерин, серация, флавобактерин) проведено в 1994-1995 году в мелкоделяночных опытах с 11 сортами зерновых культур на вышелоченных черноземах Алтайского Приобья. Максимальная отзывчивость на инокуляцию отмечена у яровой пшеницы. Достоверные прибавки урожая зерна (11-43%) получены практически по всем испытанным препаратам. В вегетационных и микрополевых опытах 1998-1999 годугоду изучали эффективность 5 бактериальных препаратов ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов (бактосан, агрофил, серацил, флавобактерин, азогрин) на кочанном салате, пекинской капусте и столовой свекле. Препараты применяли в виде водных суспензий двукратно: по всходам и позднее. Прибавка урожая составила у пекинской капусты 6-32%, салата -13-21%, свеклы -7-21%. Как правило, при применении бакпрепаратов в растениях было ниже содержание нитратов. 

В России на протяжении нескольких десятков лет проводились попытки внедрения микробиологических препаратов в сельское хозяйство, но долгое время широкого использования данные препараты в различных регионах не находили. 

В последние годы ряд научно-исследовательских институтов и компаний занялись разработкой и производством новых микробиологических землеудобрительных препаратов, которые, будучи экологически безопасными для окружающей среды, могут обеспечить повышение урожайности культур, их оздоровление и способствуют получению продукции улучшенного качества.