Микробиологические препараты – принцип действия и влияние на почву и растения

В недавнем прошлом преобладала точка зрения на сельское хозяйство, которая определяла главную роль в получении урожая удобрений и пестицидов. Однако в последнее время ученые подчеркивают важность различных микроорганизмов в оздоровлении почвы и укреплении иммунитета растений. В связи с этим на рынке появилось множество микробиологических препаратов для обработки семян, деструкции стерни, защиты сельхозкультур.

Однако информации о механизмах их действия, влиянии на развитие растений не так и много. Поэтому в нашей статье мы расскажем о:

• полезных микроорганизмах в составе современных биопрепаратов,

• их роли в повышении продуктивности растений,

• борьбе с фитопатогенами при помощи микробов,

• принципах работы биопрепаратов на практике,

• главенствующей роли микроорганизмов в оздоровлении почвы.

Почва является средой обитания подавляющего большинства живых организмов на нашей земле. В ней содержится более 25% биоразнообразия планеты. Обитающие в верхнем слое почвы растения, микробиота и животные, используя энергию солнца, воздух, воду и воздействуя на её минеральную и органическую составляющую, участвуют в процессе почвообразования, формировании структуры, состава и свойств почвы, а также в питании растений.

Рассмотрим основные принципы работы микробиологических биопрепаратов, которые позволят взвешенно ответить на вопрос: покупать или нет?

В живой и здоровой почве происходит постоянный круговорот веществ, в котором принимают участие дождевые черви, грибы и бактерии, преобразуя органические вещества в доступные для питания растений минеральные формы. Также они санируют почву от патогенов и токсических веществ. Таким образом, обитающие в почве микроорганизмы снабжают растения питательными веществами, а отмершие растительные остатки и корни в свою очередь служат пищей для обитателей почвы.

Почвенная биота активно участвует в формировании ценных форм гумуса, благодаря чему почва способна поглощать и удерживать питательные компоненты. Запасы гумуса и органического вещества в почве являются естественным источником обеспечения растений азотом.

В гумусе содержится 5% азота. Естественным источником накопления в почве азота, помимо гумуса, является деятельность свободноживущих азотфиксирующих и клубеньковых бактерий, а также поступление азота с атмосферными осадками. Способностью к азотфиксации обладают некоторые водоросли и грибы, находящиеся в симбиозе с растениями.

Фиксируют азот из атмосферы свободноживущи в почве анаэробные бактерии Clostridium pasterianum, аэробные Azotobacter croococcum и живущие в симбиозе на корневой системе бобовых растений клубеньковые бактерии Rhizobium.

Бактерии группы Azotobacter хорошо развиваются на аэрируемых, окультуренных, хорошо прогретых почвах, содержащих фосфор и кальций. Они способны размножаться в диапазоне кислотности почвы рН 4,8-8,5 при оптимуме рН около 7,0 и в благоприятных условиях накапливают до 30 кг азота на 1 га.

Клубеньковые бактерии Rhizobium обитают на корневой системе бобовых культур. Эффективность их азотфиксации зависит от вида культуры, агротехники, почвы и ряда других условий. При оптимальных условиях клубеньковые бактерии в симбиозе:

• с люцерной накапливают 250-400 кг азота на 1 га,
• с люпином – 160-300,с клевером – 150-250,
• соей – 100,
• викой, горохом, фасолью – 70-80 кг азота на 1 га.

За последние несколько десятков лет естественные способы сохранения плодородия почвы были сильно нарушены. Современное интенсивное земледелие, практикующее глубокую вспашку, тяжёлую технику, пестициды и минеральные удобрения, а также нарушение структуры севооборота, в которых преобладают зерновые колосовые культуры, приводит к ряду негативных последствий:

• утомлению почвы,
• переуплотнению подпахотного слоя,
• загрязнению окружающей среды остатками пестицидов и удобрений,
• подавлению жизнедеятельности полезной микробиоты,
• развитию устойчивости к химическим инсектицидам и фунгицидам у патогенных организмов,
• разрушению структуры почвы,
• снижению содержания в ней гумуса.

Согласно закону убывающего плодородия, вместе с урожаем из почвы выносится и отторгается значительное количество питательных веществ, которое для поддержания плодородия необходимо восполнять внесением органических и минеральных удобрений, возделыванием многолетних трав, сидератов и других культур.

Раньше цикл распространения болезней на культурах прерывали:

• соблюдением севооборота,
• щадящей обработкой почвы,
• использованием пара,
• высевом промежуточных и сидеральных культур.

Научным обоснованием этих агроприёмов было их положительное влияние на состав почвенной микрофлоры, накопление грибов-супрессоров родов Trihoderma и Penicillum, вытесняющих фитопатогены.

Если не уделять внимание чередованию культур севооборота, щадящей агротехнике, возврату органического вещества в почву, биоразнообразию и способности почвы ограничивать паразитическую активность почвенных фитопатогенов, то со временем почва деградирует.

Почвоутомление связывают с состоянием почвенной биоты и накоплением в почве фитопатогенов. Источниками инфекции в интенсивном сельском хозяйстве являются:

• почва,
• семена,
• растительные остатки,
• сорняки,
• насекомые.

При регулярном применении химических СЗР у патогенов и вредителей культур развивается устойчивость к их действующим веществам, инфекция накапливается в почве и сохраняется на растительных остатках. Происходит вытеснение полезной почвенной микрофлоры фитопатогенами, которые наносят вред культурам севооборота.

В качестве новых средств биологической защиты культур и оздоровления почвы используют инновационные биопрепараты на основе штаммов микроорганизмов. Они обладают высокой антагонистической активностью к известным фитопатогенам и комплексом полезных свойств – высокой скоростью роста, генетической стабильностью, конкурентоспособностью, низкой чувствительностью к биоценотическим факторам, безвредностью для окружающей среды и человека.

Инновационные и эффективные механизмы защиты на основе микроорганизмов предусматривают целостный подход к факторам, определяющим почвенное плодородие:

• насыщение почвенной биоты полезными микроорганизмами,
• целенаправленное снижение фитопатогенов.

В современной интегрированной системе защиты культур химический метод сочетают или полностью заменяют биологическими средствами защиты.

При разработке биологически активных препаратов для контроля фитопатогенных грибов и бактерий в почве на семенах и в период вегетации культур севооборота используют свойственный микроорганизмам принцип антагонизма (подавления одних другими).

Отдельные известные виды бактерий и грибов обладают высокой гиперпаразитической активностью против широкого спектра возбудителей болезней культур. Компании-производители биопрепаратов совершенствуют свои решения по усилению роли микробных агентов биоконтроля в управлении здоровьем растений. Ведутся исследования по расширению функций микроорганизмов, составляющих основу потенциальных биопрепаратов.

Задача ускорения процесса перегнивания растительных остатков может быть решена при помощи спорообразующей бактерии рода Bacillus в качестве биоагента. Она является обычным обитателем почв, безопасна для человека, имеет особые характеристики, которые делают её хорошим объектом для разработки биологических средств защиты растений.

Бактерии Bacillus производят антибиотические вещества и различные токсины, а её способность к спорообразованию увеличивает жизнеспособность и сохранение в окружающей среде. Механизм действия бактерии Bacillus на фитопатогены основан на конкуренции за источник питания и синтез антибиотических веществ.

Бактерии рода Bacillus и продукты их метаболизма используют в разработке биофунгицидов для подавления грибных и бактериальных заболеваний при обработке семян и вегетирующих культур.

В качестве агентов биоконтроля фитопатогенов сегодня широко востребованы грибы рода Trichoderma, которые защищают растения от корневых и плодовых гнилей, чёрной ножки, белой и серой гнили, макроспориоза, фузариоза, фитофтороза, антракноза и др. Во влажной почве споры Trichoderma прорастают, выделяют природные «антибиотики» и ферменты, чем обеззараживают почву и стимулируют рост растений.

Почвенный гриб Trichoderma resei выделяет антибиотические вещества триходермин, глитоксин, виридин и др., гидролитические ферменты и биоактивные вещества, подавляющие и уничтожающие фитопатогены. Вместе с этим грибы Trichoderma проникают во внешние слои корня, чем защищают растения путем индуцирования системной резистентности.

Биофунгицидами на основе мицелия и хламидоспор гриба Trichoderma viride обрабатывают семена и рассаду, поливают и опрыскивают вегетирующие растения, вносят в почву в парниках.

На рынке растет востребованность биопрепаратов для предпосевной обработки или инокуляции семян бобовых культур полезными бактериями. Для каждого вида бобовых культур могут использоваться отдельные штаммы бактерий рода Rizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium. Также есть решения для обработки семян зерновых колосовых культур и альтернатива химическим протравителям семян.

Биопрепараты на основе микроорганизмов способны выполнять сразу несколько функций. Помимо защиты культур от фитопатогенов, начиная с почвы, семян и вегетирующих растений, продукты метаболизма полезных бактерий и грибов благоприятно влияют на иммунитет и развитие культур на всех стадиях роста.

• Биопрепараты на основе полезных микроорганизмов не оказывают стрессового воздействия на растения и не снижают качество растениеводческой продукции, действуют сразу после обработки растений, имеют высокую биологическую активность против целого ряда вредных объектов, особенно против корневых гнилей различных этиологий.

• Повторное применение биологических средств защиты не вызывает резистентности (привыкания). Биопрепараты снимают стресс у растений, вызванный неблагоприятными погодными условиями и химическими средствами защиты.

• В интегрированных системах защиты культур обработки биопрепаратами можно чередовать с химическими пестицидами, что увеличивает эффективность «химии».

• За счёт более низкой цены и гектарной стоимости обработки биопрепаратами существенно снижается себестоимость сельскохозяйственной продукции.

• Они экологичны и безвредны для человека и окружающей среды.

Биопрепараты на основе микроорганизмов способны выполнять сразу несколько функций. Помимо защиты культур от фитопатогенов, начиная с почвы, семян и вегетирующих растений, продукты метаболизма полезных бактерий и грибов благоприятно влияют на иммунитет и развитие культур на всех стадиях роста.

Также не стоит забывать, что почва является бесценным ресурсом для государства, наших детей и внуков. Благоразумные землепользователи понимают, что она должна быть сохранена для наших потомков в плодородном состоянии и передана им в дар как основа жизни и благополучия всех живущих на земле.

Поэтому в современном агропроизводсве стоит обратить внимание и на предлагаемы линейки микробиологических препаратов, которые в условиях роста проблем с деградацией и снижением плодородия почв способны решить ряд задач по защите и питанию культур нетрадиционными методами. Кроме того, рынок микробиолгических препаратов активно развивается в настоящее время. Ученые и разработчики препаратов находят все новые свойства микробов для повышения урожайности сельхозкультр и предлагают эффективные решения в том числе на основе консорциума полезных микроорганизмов.

Статья подготовлена по материалам, предоставленным ГК «БИОНА». Напомним, что группа компаний «БИОНА» специализируется на разработке и производстве биологических препаратов для растениеводства и животноводства.