Биологизация сельского хозяйства с помощью беспестицидных технологий, биоудобрений и биологических средств защиты растений

Текст: В. Котляров, докт. с.-х. наук, проф., ООО МИП «Кубанские агротехнологии»; Н. Сединина, ст. науч. сотр. микробиологической лаборатории; Д. Донченко, ст. науч. сотр.; Д. Котляров, докторант кафедры физиологии и биохимии растений, ФГБОУ ВПО КубГАУ

В результате массового применения в течение прошлого столетия химических средств защиты сформировалось негативное экологическое состояние сельского хозяйства страны. Для исправления сложившейся ситуации важно постепенно переходить на более бережное земледелие. Биологизация сельского хозяйства позволяет решить ряд важных задач, среди которых можно выделить замещение или уменьшение доли использования пестицидов и улучшение микробиологического состава почв.

Положительное влияние этот процесс имеет на формирование гумусового плодородного слоя, изменение рН грунта и обеспечение населения экопродукцией. Поэтому основная задача земледелия и агрономии сейчас — формирование и сохранение плодородного слоя, управление рН за счет известкования кислых почв и подкисления щелочных, внесение и поддержание в грунте достаточного объема микроорганизмов. Это возможно только с помощью беспестицидных технологий, биоудобрений и биологических средств защиты растений. Это длительный систематический процесс, требующий совместного участия биотехнологов и аграриев.

ПЛАН ДЕЙСТВИЙ

При Кубанском аграрном университете была разработана комплексная схема производства и применения микробиологических средств защиты растений на основе микроорганизмов Trichoderma viride, Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Azotobacter chroococcum и Pseudomonas fluorescens, Bacillus megaterium, Bacillus subtilis. Эта схема уже более пяти лет успешно применяется в хозяйствах, выращивающих пшеницу, кукурузу, ячмень, подсолнечник, овощные культуры на территории Юга России, а с 2014 года ее стали использовать в хозяйстве Челябинской области. Комплексная схема включает в себя несколько этапов. На первом происходит получение культуральных жидкостей микроорганизмов, содержащих спорово-мицелиальную массу, клетки бактерий в вегетативном состоянии и продукты их жизнедеятельности, — биологически активные и антибиотические вещества, стимуляторы роста растений. После осуществляется протравливание семян этими препаратами, а затем культуры в период вегетации проходят обработку баковой смесью, содержащей все перечисленные составляющие. Завершает схему стерневая послеуборочная обработка. Данный проект защищен патентом RU № 2539025. Для производства препаратов и наработки их в требуемых объемах целесообразно создание собственного малотоннажного цеха.

Кроме результатов по защите растений и поддержанию величины урожайности на уровне 39–41,5 ц/га, а в отдельные годы и ее увеличения, комплекс биопрепаратов от болезней и вредителей показывает позитивное влияние на плодородие почвы — гумус. Он представляет собой органическую составляющую грунта, содержащую питательные вещества, необходимые растениям. Специфические элементы почвы представлены фульвокислотами, гумусовыми, гуматомелановыми и гуминовыми кислотами. Последние являются самыми ценными в составе гумуса, поскольку в них содержится много углерода — до 39–62 процентов, кислорода — около 30–39 процентов, азота — 3–5 процентов, а также фосфор, сера, железо и другие микроэлементы. Одно из важнейших свойств гумуса — создание источника и резерва элементов питания для растений. Часть из них используется культурами, а другие после минерализации с участием микроорганизмов освобождают фосфор, азот, калий. Увеличение содержания гумуса на 0,16 процента в ООО «Аксайская земля» в Ростовской области — результат пятилетнего применения микробиологических препаратов для обработки растений.

ОБУЗДАТЬ КИСЛОТНОСТЬ

В ООО СХП «Темижбекское» в Ставропольском крае, на протяжении 3,5 лет применявшем микробиологическую защиту, произошло снижение рН почвы с 8,2 до 8. Частично это связано с тем, что одна из основных гумусовых фульвокислот при растворении в воде имеет выраженную сильнокислую реакцию рН — от 2,2 до 2,8. Содержание карбоксильных и фенолгидроксильных групп у фульвокислот выше, чем у гуминовых. При этом концентрация в них углерода доходит почти до 50 процентов. Но образование солей — фульватов — процесс, который сопровождается переносом минеральных веществ в подзолистые слои почвы. Поэтому с точки зрения ценности гуминовые кислоты представляют больший интерес. В целом состав гумусовых веществ, а главное — их содержание, оказывает влияние на рН почвенного покрова. В формировании гумусового слоя большую роль играют микроорганизмы бактериального и грибного происхождения — обитатели почвы. Они принимают участие в биохимических превращениях органических остатков, а после своей гибели сами становятся источником питания для других микроорганизмов. В свою очередь рН почвы определяет условия для развития в ней определенной микрофлоры — как полезной, так и негативной. Кислый рН может способствовать развитию возбудителей грибных болезней, щелочной — бактериальных. Избыток в почве ионов натрия характеризует щелочную реакцию, а алюминия или водорода — кислую. Кислотность земли определяется свойствами породы, ее составляющих, климатом, насыщенностью известью грунтовых вод. На территории России рН почв находится в диапазоне от 3 до 11.

В 2013 году был проведен ряд исследований микробиологического состава растительных остатков в ООО «Аксайская земля». Результаты показали, что через три месяца после проведенной стерневой обработки микробиологическими препаратами, содержащими культуральные жидкости на основе антагонистов фитопатогенов — Trichoderma viride и lignorum, эти грибы присутствовали в опытных образцах. При этом результаты фитоэкспертизы проб озимого ячменя и пшеницы показали всего 5–8 процентов материала, пораженного грибами рода Fusarium, в то время как в образцах материала, где не применялась обработка баковой смесью, содержащей микроорганизмы, пораженность этим грибом колебалась от 18 до 27 процентов.Образцы почвы, отобранные в ООО СХП «Темижбекское» в 2014 году, также были исследованы на наличие A. Chroococcum, грибовT. viride и lignorum.

СЛОЖНЫЕ ОРГАНИЗМЫ

Бактерии рода Azotobacter используются хозяйствами в качестве аналога азотных удобрений и входят в состав смесей, рекомендованных научно-опытными учреждениями для протравливания семенного материала. Часто они применяются для стерневых обработок и используются в период вегетации растений. Проблема при употреблении этих бактерий — их требовательность к условиям питания. При ограниченном количестверастительных остатков и даже в почвах, богатых перегноем, размножение Azotobacter затруднено. Поэтому рекомендуется использовать эти бактерии одновременно с фосформобилизирующими микроорганизмами Bacillus megaterium. Они входят в состав баковой смеси, рекомендуемой для защиты растений, и являются продуцентами доступного фосфора, в котором нуждается A. chroococcum. Их совместимость подтверждена проведенными исследованиями. Azotobacter не способен к разложению целлюлолитических остатков и питанию высокомолекулярными полисахаридами. Поэтому использование грибов Trichoderma viride при обработках в период вегетации или микроорганизмов lignorum при стерневых послеуборочных обработках, обладающих способностью расщеплять целлюлозу и лигнин, является обязательным, поскольку они обеспечивают доступными питательными компонентами A. chroococcum.

Табл. 1. Результаты микробиологической оценки почв в хозяйстве с применением микробиологических препаратов и без них, 2014 г

Результаты биологизации и проведенных исследований показывают, что использование микробиологической защиты растений способствует формированию почвенной микрофлоры, необходимой для азотфиксации и устойчивости к фузариозам. Это гармонично обоснованное введение в биоценоз микроорганизмов, подчиненное закону пищевой микробиотической цепи. Бактерии, вносимые в почву, в дальнейшем содействуют накоплению биомассы и увеличению содержания гумуса, изменению уровня рН почвы, снижению доз внесения минеральных удобрений. Хотя эти процессы происходят не за один год, но системное применение микробиологических препаратов сегодня — единственный путь биологизации сельского хозяйства.