Использование биопрепаратов в растениеводстве

Таким образом, развитие и внедрение экологически ориентированных систем сельского хозяйства, получение экологически чистых продуктов питания является одним из наиболее перспективных направлений развития современного сельского хозяйства и одновременно фактором, страхующим отечественное сельское хозяйство от кризисов, регулярно потрясающих рыночную экономику.

Биологические препараты в экологически ориентированных системах сельского хозяйства.

В течение последних 5 лет, характеризующихся всплеском моды на все «экологическое», отечественный рынок заполнился десятками различных препаратов, называемых биологическими. Рыночные правила приводят к тому, что многим группам веществ и материалов в рекламных целях присваиваются несуществующие или просто нехарактерные свойства. В магазинах можно найти упаковки некоего органогенного субстрата объемом в 3 литра, заменяющего 1 тонну навоза, препараты, которые одновременно содержат по 50-80 штаммов «полезных микробов» и поднимают урожай в 5-10 раз, лечат при этом облысение, отмывают посуду, облегчают глажение белья и т.д. и т.п. А новейшие высокоэффективные разработки российских ученых, микробиологические препараты нового поколения остаются в дорогостоящей рекламной тени подделок. Очень часто биопрепаратами называют биологически-активные вещества, полученные из любого органического сырья (торфа, угля, сапропеля, биогумуса). К биологическим препаратам можно отнести препараты, содержащие живые культуры специально отобранных полезных микроорганизмов с заданными контролируемыми свойствами, либо растительные экстракты.

На протяжении многих лет ведутся дискуссии, как точнее определить и классифицировать системы земледелия, в которых производятся экологически чистые продукты питания и где применение агрохимикатов, пестицидов и мелиорантов запрещено или разумно минимализировано до пределов, не наносящих ущерба окружающей среде и здоровью человека. Такие системы можно назвать экологически ориентированными системами сельского хозяйства. Попробуем их определить через свойства используемых препаратов для повышения эффективности земледелия.

Все препараты, используемые в сельском хозяйстве, вызывают после их применения целую серию разнонаправленных эффектов. По направленности и ожиданию воздействия эти эффекты могут быть разделены на группы:

1. положительные прямые, программируемые с той или иной точностью;

2. положительные побочные;

3. отрицательные побочные, ожидаемые с той или иной вероятностью;

4. отрицательные косвенные, непрограммируемые.

Внутри названных групп эффекты могут подразделяться по срокам их проявления:

- краткосрочные - проявляющиеся в течение одной или серии фаз вегетации или одного периода вегетации;

- среднесрочные - проявляющиеся в течение более чем одного периода вегетации;

- долгосрочные (пролонгированные) - эффект наблюдается или проявляется в течение нескольких лет после применения препарата.

Соотношение различных эффектов в конечном итоге определяет суммарную краткосрочную и долгосрочную эффективность и целесообразность применения препарата в сельском хозяйстве в целом или в данной отрасли (Табл.1,2).

К примеру, большая часть химических пестицидов имеет достаточно точно прогнозируемую биологическую эффективность, целенаправленно подавляет определенные группы вредителей и болезней. Параллельно идет подавление полезной микрофлоры, мезо- и макрофауны, отслеживаемое как в год применения препаратов, так и в течение ряда последующих лет. Происходит упрощение структуры агробиоценоза, грозящее непредсказуемыми, но скорее всего отрицательными последствиями. Значительная часть химических пестицидов обладает мутагенной активностью, следствием которой является появление резистентных штаммов фитопатогенных микроорганизмов. Минеральные удобрения безусловно необходимы для обеспечения культурных растений элементами питания. В то же время, большинство удобрений является физиологически кислыми, внесение их в повышенных дозах подкисляет почвы, способствует замене части бактериальной микрофлоры грибной, что приводит к стартовому отравлению культурной растительности, стимулирует активной рост сорняков. О побочных эффектах химизации сказано достаточно: загрязнение почвенных и грунтовых вод, исчезновение полезных насекомых и др. Даже применение таких безобидных веществ как гуминовые препараты, обладающих пока одной выявленной функцией - стимуляцией роста - имеет побочные отрицательные эффекты. Описаны случаи стимуляции роста сорняков, превосходящие стимуляцию роста культурных растений, а также увеличение заболеваемости растений, поскольку гуминовые вещества являются прекрасным субстратом-подкормкой для многих микроорганизмов, в том числе фитопатогенных.

Суммарное количество побочных отрицательных эффектов от применения многих химических препаратов превосходит их ожидаемый положительный краткосрочный эффект. Но, по-видимому, самое главное - качество продовольствия, полученного с применением химических препаратов (его полезность, вкусовые качества, лежкость, диетические и лечебные свойства). Оно значительно ниже, чем продукты питания, получаемые в биоорганическом земледелии. Многие компоненты химических пестицидов и минеральных удобрений, в остаточных количествах переходящие в продукты питания, являются ядами, канцерогенами. Осознание этих фактов мировой общественностью привело к пониманию необходимости поэтапной замены хемогенных (конвенциональных) систем земледелия иными, поиску альтернативных путей ведения высокопродуктивного сельского хозяйства. Важнейшее место в подобных системах земледелия принадлежит микробиологическим препаратам. Анализ (табл.2) показывает, что среди препаратов, используемых в земледелии, только три группы (природные мелиоранты, органические удобрения, микробиологические препараты) не оказывают однозначно отрицательных эффектов в кратко-, средне- и долгосрочном планах. Мелиоранты регулируют оптимальную величину рН, физико-химические свойства почв, обеспеченность растений кальцием и магнием. Органические удобрения обеспечивают бездефицитный баланс гумуса, снабжение растений биогенными элементами питания, физические и водно-физические свойства почв. Микробиологические препараты регулируют нормальное функционирование почвенной и ризосферной микрофлоры, режим питания растений, защиту растений от болезней и вредителей.

Используя предложенную выше схему оценки эффективности препаратов можно оценить роль микробиологических препаратов.

1. Положительные прямые:

- возрастание энергии прорастания семян, стимуляция роста, осторегулирующие функции;

- эффект антистресса при высадке рассады и саженцев в открытый грунт;

- землеудобрительные функции - эффект внесения 30-50% азотных, фосфорных, микроудобрений;

- борьба с вредителями и болезнями;

- снижение содержания нитратов;

- увеличение срока сохранности, лежкости продукции;

- повышение урожайности;

- улучшение качества продукции;

- санация почв и почвогрунтов при бессменном выращивании культур на одном месте;

- увеличение длительности плодоношения ряда культур.

2. Положительные побочные:

- получение ранней продукции;

- снижение химической нагрузки на агроценоз без снижения урожая;

- увеличение микробного разнообразия, устойчивости агробиоценоза к внешним воздействиям;

- пролонгированное оздоровление почвенной микробиоты;

- раскрытие потенциала собственной иммунной системы растения, увеличение сопротивляемости бактериальным и вирусным заболеваниям, поражаемости вредителями, реализация биологического потенциала сорта.

В России и других странах мира все большее внимание обращается на биологические факторы повышения урожайности растений и сохранения плодородия почв. Ставится вопрос о «биологизации» современного сельского хозяйства, замены или сокращения применения агрохимикатов на биологические препараты и средства защиты растений. Все большую популярность в мире получают идеи биоорганического земледелия, где применение химических удобрений и пестицидов минимально, либо вовсе не допускается.

В последнее время в нашей стране и за рубежом разработан целый ряд биопрепаратов на основе различных штаммов бактерий и грибов, обладающих комплексом полезных свойств, для повышения почвенного плодородия и продуктивности культурных растений, защиты их от фитопатогенной микрофлоры, повышения качества урожая, снижения норм внесения минеральных удобрений и пестицидов.

Одной из важнейших проблем, стоящей перед современной сельскохозяйственной микробиологией, является создание консорциумов полезных для культурных растений микроорганизмов, выделенных из природных источников, не вступающих в антагонистические отношения между собой и взаимодополняющие друг друга.

Наиболее важными для сельского хозяйства интегрированными растительно-микробными системами являются эндомикоризный симбиоз (арбускулярная микориза), азотфиксирующие симбиозы (например, бобово-ризобиальный), ассоциации растений с полезными ризосферными микроорганизмами.

Многочисленные производственные полевые опыты, проведенные Всероссийским НИИ сельскохозяйственной микробиологии и инновационной фирмой «Бисолби -Интер» в различных регионах России и за рубежом на протяжении последних пяти лет, показали высокую эффективность применения штаммов ризосферных бактерий для повышения продуктивности с/х культур и защиты их от заболеваний. Повышение урожайности различных сельскохозяйственных культур варьировало от 12 до 70 %, отмечалось повышение качественных показателей сельхозпродукции.

При использовании в сельскохозяйственном производстве биопрепаратов ризосферных бактерий с целью защиты растений от болезней, их биологическая эффективность была на уровне или выше аналогичных химических препаратов.

Сегодняшний уровень использования в АПК возможностей биотехнологии и научного потенциала не соответствует современным требованиям. Следует ожидать, что начавшийся в последние годы рост сельскохозяйственного производства даст мощный импульс биотехнологическим инновациям, поскольку именно инновации в мировом сельском хозяйстве и пищевой промышленности давно стали решающим конкурентным преимуществом транснациональных корпораций. Мировой рынок биотехнологий для сельского хозяйства и пищевой промышленности оценивается в 45 млрд. долларов и он растет на 20-30% в год.

В последние годы в России был разработан и зарегистрирован в Госхимкомиссии РФ ряд микробиологических препаратов, таких как Ризоплан, Планриз, Фитоспорин, Псевдобактерин-2, Фитолавин, Экстрасол, Ризоторфин (Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ, 2000 г.), обладающих хозяйственно-ценными свойствами для культурных растений:

- способностью фиксировать молекулярный азот,

- продуцировать фунгицидные вещества, подавляющие рост и развитие фитопатогенной микрофлоры.

- продуцировать вещества, стимулирующие рост и развитие культурных растений.

Применение микробиологических препаратов в комплексе с современной агротехникой позволит реализовать почвенно-климатический потенциал агроландшафта на 60-80% (вместо существующих 20--30%), а также биологический потенциал сельскохозяйственных растений, который на сегодняшний день используется недостаточно эффективно.

Сельскохозяйственная микробиология является одной из немногих отраслей российской сельскохозяйственной науки, где наша страна сохранила лидирующие позиции. Это было подтверждено на Международной научно-практической конференции «Биотехнологии экологически ориентированного сельского хозяйства», состоявшейся 1-5 марта 2002 г. в Санкт-Петербурге Целью конференции было обсуждение результатов и перспектив использования биопрепаратов и биотехнологий в сельском хозяйстве, направленных на решение важнейших задач, связанных с биологизацией и экологизацией сельскохозяйственного производства, повышения плодородия почв, улучшению качества продукции, обеспечения продовольственной безопасности страны. Организаторами Конференции выступили Российская академия с/х наук, Северо-Западный научно-методический центр, Всероссийский НИИ с/х микробиологии и инновационная фирма «Бисолби-Интер». На конференции обсуждались результаты производственных испытаний биопрепаратов в различных регионах России, странах ближнего и дальнего зарубежья, совместимость биопрепаратов с существующими агротехнологиями, перспективы использования биопрепаратов и биотехнологий в современном экологически ориентированном сельском хозяйстве. Анализ докладов, представленных на конференции показал, что в настоящее время существуют биопрепараты и биотехнологии, позволяющие получать высокие стабильные урожаи с/х культур в экологически ориентированных системах сельского хозяйства.

В настоящее время в России реализуются сразу несколько Федеральных целевых программ: - « Повышение плодородия почв России на 2002-2005 годы», «Экология и природные ресурсы России (2002- 2010 годы), «Основные направления агропродовольственной политики правительства на 2001-2010 годы.», где определён перечень критических технологий и обозначены первоочередные задачи государства в области науки и технологий. Все эти основополагающие документы в той или иной степени затрагивают вопросы, касающиеся продовольственной и экологической безопасности России. В большинстве стран мира задача обеспечения национальной безопасности является приоритетом государственной политики. В связи с этим, внедрение и широкое применение биотехнологий в агропромышленном секторе национальной экономики является одним из значимых факторов достижения поставленных целей и задач. В условиях современной России инновационный бизнес вообще, а инновационный бизнес в АПК, в особенности, является чрезвычайно рискованным. Тем не менее, частные инвестиции в агробизнес на уровне регионов все больше и больше становятся ключом к достижению государственных целей развития экономики и роста капитала по всей территории России.

Реализация инновационных проектов и программ предполагает концентрацию финансовых, технических и интеллектуальных ресурсов для интеграции научных разработок в реальное аграрное производство. На сегодняшний день, одним из таких примеров является проект «Биопрепараты в экотехнологиях АПК РФ 2003-2010г.г.», компании «BISOLBI-INVEST», которая начинает инвестировать средства в производство сельхозпродукции, выращиваемой по современным агробиотехнологиям, с применением микробиологических препаратов, тем самым, ориентируя сельхозпроизводителей на выращивание экологически чистых продуктов.

Принципиальные схемы внедрения экологически ориентированных систем сельского хозяйства России.

Существует несколько принципиальных схем внедрения экологически ориентированных систем сельского хозяйства:

1. Внедрение экологически ориентированных систем сельского хозяйства на вновь осваиваемых целинных и залежных земельных участках.

2. Внедрение современных биотехнологий в хозяйствах, занимающихся традиционным, по сути биоорганическим, но низкопродуктивным сельскохозяйственным производством (приусадебные хозяйства, хутора и др.).

3. Полный отказ от применения химических удобрений и пестицидов в существующих хозяйствах, замена их на биологические средства защиты растений, широкое внедрение органических удобрений, природных мелиорантов, энерго- и ресурсосберегающих технологий:

а) сразу на всей площади сельскохозяйственного предприятия;

б) поэтапно - сперва на определенной фиксированной части (отделении, севообороте, земельном массиве) с последующим внедрением экологически ориентированных систем сельского хозяйства во всем хозяйстве, с использованием полученного опыта;

в) по определенному направлению хозяйствования (например кормопроизводству и животноводству, овощеводству и др.).

4. Постепенное замещение химических препаратов биопрепаратами, агротехническими, приемами, биотехнологиями по различным направлениям деятельности на всей или большей части площади хозяйства.

Очевидно, что схемы 1, 2 и 3а могут быть применены на сравнительно небольших площадях, при организации специализированных хозяйств, направленных на производство экологически чистого продовольствия, либо в пределах природоохранных зон (заповедники, национальные парки, водные объекты). Подобные программы внедрения экологически ориентированных систем сельского хозяйства для успешной реализации требуют внешнего стартового финансирования.

В современных крупных хозяйствах наиболее реально внедрение экологически ориентированных систем сельского хозяйства по схемам 3б, 3в, 4.

В самом общем виде схемы внедрения экологически ориентированных систем сельского хозяйства могут быть описаны как:

внедрение с нуль момента, отказ-замена, замещение-вытеснение.

Практическое внедрение биотехнологий в сельском хозяйстве проходит в несколько этапов:

1. Разработка, апробирование на опытных модулях (установках, полях, агрегатах и пр.), сертификация.

2. Производственные демонстрационные испытания в опорных, базовых хозяйствах региона, доработка технологий применительно к конкретным условиям. Экономическое обоснование внедрения технологий.

3. Маркетинг новых агротехнологий. Пропаганда преимуществ технологии среди управленческого звена сельского хозяйства: распространение методических материалов, проведение лекций, семинаров, работа со средствами массовой информации.

4. Масштабное внедрение технологий в сельскохозяйственное производство. Подготовка специалистов. Консультационная служба. Создание производственных мощностей (в том числе региональных) по выпуску необходимых препаратов, техники, оборудования.

5. Разработка региональных и федеральной программ внедрения экологически ориентированных систем сельского хозяйства. Взаимодействие с административными органами, РАСХН, РАН, заинтересованными организациями. Поиск ресурсов дополнительного финансирования программ.

6. Совершенствование технологий, поиск новых технологических решений, повышение эффективности экологически ориентированного сельского хозяйства.

Естественно на практике все происходит гораздо менее последовательно, зависит от конкретных людей, экономической и экологической ситуации в данном хозяйстве, районе, подготовленности общественного мнения и мнения специалистов о внедрении экологически ориентированных систем сельского хозяйства и т.д. Данное положение может быть проиллюстрировано на примере внедрения микробиологических препаратов для повышения эффективности растениеводства.

В 60-80-е годы отечественная сельскохозяйственная микробиология находилась на подъеме. По всей стране создавались производства микробиологических препаратов, которые, как правило, распространялись по разнарядке. В 90-е годы, вместе с всеобщим спадом сельскохозяйственного производства, спрос на микробиологические препараты упал практически до нулевой отметки. Только к середине 90-х выяснилось, что полноценных производственных испытаний биопрепаратов с расчетом экономической эффективности в условиях рынка практически не проводилось. Большинство препаратов выпускалось на торфяной основе, т.е. форме, неудобной для применения. Оказалось, что многие высокоэффективные препараты не прошли необходимые сертификационные процедуры и потому не включены в «Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ», не отработаны технологические схемы применения препаратов в производственных условиях различных регионов, неизвестна реальная стоимость производства препаратов и т.д. и т.п. Аргументация о необходимости экологизации сельского хозяйства посредством замещения лишь одного из звеньев полностью химизированного производства, да еще в условиях нехватки техники, ГСМ, посадочного материала, оказалась явно слабой.

В настоящее время развитые страны Европы вводят ограничения на применение химических препаратов, минеральных удобрений и антибиотиков, пересматривают соответствующее гигиенические нормы и правила, а также вносят изменения в существующую практику ведения сельского хозяйства.

Ученые и производители сельхозпродукции многих стран все больший интерес проявляют к новейшим разработкам современной микробиологии. Используя современные агробиотехнологии можно:

- в кратчайшие сроки (три-четыре сезона) восстановить плодородие почв, нарушенное длительной химизацией;

- повысить урожайность основных с/х культур и обеспечить сохранность собранного урожая при его длительном хранении;

- улучшить усвоение кормов животными и птицей, стимулировать привесы и увеличить продуктивность;

- полностью отказаться или значительно сократить применение различного рода химических препаратов во всех отраслях сельского хозяйства.

Реально оценивая тенденции изменения АПК России, Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии (один из немногих институтов РАСХН, сохранивший в 90-е годы научно-технический, кадровый и производственный потенциал) разработал для различных групп хозяйств - производителей сельскохозяйственной продукции - серию экологически ориентированных высокопродуктивных технологий с применением микробиологических препаратов нового поколения для растениеводства, животноводства и кормопроизводства в рамках проекта «МИР БИСОЛБИ». Внедрением данных технологий в различных секторах АПК на региональном уровне занимается инновационная компания «Бисолби-Интер», образованная при ВНИИСХМ и являющаяся членом Международной федерации движений за органическое земледелие (IFOAM).

Производственные опыты, проведенные во многих регионах РФ и странах СНГ, показали, что внедрение экологически ориентированных систем сельского хозяйства с применением микробиологических препаратов обеспечивает:

- снижение (на 25-60%) доз минеральных, в первую очередь азотных, фосфорных и микроудобрений;

- увеличение урожая основных культур и повышение качества с/х продукции;

- возможность отказа от использования ряда дорогостоящих пестицидов;

- возможность переориентации ряда хозяйств на более рентабельное производство новых видов продукции, в том числе экологически чистой;

- полноценное использование всех видов органических отходов хозяйства (животноводство, растениеводство, жизнедеятельность);

- повышение плодородия почв, оздоровление почвенной микробиоты (снятие почвоутомления или аллелопатии)

- улучшение роста, продуктивности, сохранности, качественных показателей конечной продукции, конверсии корма у всех видов сельскохозяйственных животных, а именно: бройлеров, яичных кур, свиней, крупного рогатого скота, форели и карпа;

- увеличение рентабельности сельскохозяйственных предприятий на 30-50%

Микробиологические препараты пережили свое второе рождение - рыночное, пройдя описанные выше этапы внедрения в производство. Однако и в настоящее время далеко не все внедряемые препараты включены в список, разрешенных к применению, выпускаются в удобной для потребителя форме, имеют длительные сроки хранения, совместимы с существующими агротехнологиями. Одним из первых российских препаратов, полностью отвечающим таким требованиям является микробиологический препарат комплексного защитно-рострегулирующего и землеудобрительного действия - «Экстрасол-55».

Производственные испытания подтверждают высокую экономическую эффективность применения препаратов. Рынок микробиологических препаратов постепенно расширяется, чему способствует стабилизация экономики и сельхозпроизводства, усиление экологического сознания населения, производителей, властей. Увеличивается количество потенциальных потребителей экологически чистого продовольствия. Сегодня это уже не только детские и медицинские учреждения, иностранные туристы и обеспеченные слои населения, но и значительная часть населения, желающая вести здоровый образ жизни, либо компенсировать качественным питанием неблагоприятную экологическую обстановку.

ЛИТЕРАТУРА

Елинов Н.П. Основы биотехнологии: Для студентов ин-тов, аспирантов и практ. работников. СПб.: Наука, 1995. 600 с.

Конопля Н.И., Евтушенко Г.А., Конопля О.Н. Эффективность биопрепаратов при выращивании сахарной кукурузы // Кукуруза и сорго. 1999. № 2. С. 12--13.

Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению в Российской Федерации в 2000 году. М.: Агро-

рус, 2000. 277 с.

Громов Б.В., Павленко Г.В. Экология бактерий: Учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. 248 с.

Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярев С.В. и др. Сельскохозяйственная биотехнология: Учебник / Под ред. В.С. Шевелухи. М.: Высш. шк., 1998. 416 с.

Размещено на Allbest.ru