За рубежом в практике растениеводства, особенно - защиты растений от вредных организмов, нашло широкое применение биологических методов и средств. Это считается как важное условие для получения высоких урожаев и, главное, доброкачественной, экологически чистой продукции.
Следует также отметить стремление там использовать такую агротехнику, которая не допускает массового поражения растений патогенными микроорганизмами и ограничивает развитие и массовое распространение насекомых. Сюда, в частности, относятся: выбор продуктивных и болезнеустойчивых сортов сельскохозяйственных растений, своевременный посев доброкачественными семенами, правильное чередование культур в севооборотах, внесение необходимого количества удобрений, особенно органических. Как известно, создание благоприятных условий для роста и развития растений повышает их продуктивность и устойчивость к различным неблагоприятным факторам природы, в том числе и к фитопатогенам и вредным насекомым. Здоровое и крепкое изначально растение становится устойчивым к всевозможным напастям, именно это должно служить мерилом успеха современного растениеводства. Сетования на то, что случилось "несчастье", и растение обнаружилось больным, имеют свою причину: не были выполнены соответствующие мероприятия, и растение оказалось в таком физиологическом состоянии, что "готово" было заболеть или резко снизить продуктивность. Многие авторы считают, что выправить такое положение можно путем внесения большого количества минеральных удобрений и, особенно, применения химических средств защиты растений. Такой подход к растениеводству не всегда дает желаемые результаты. Более того, ухудшается экологическая обстановка и здоровье людей, а качество продукции бывает низкое, мало "съедобное". Для подтверждения сказанного достаточно сослаться на наблюдаемые всеми примеры: высокое содержание нитратов в овощах, остаточное количество разнообразных вредных химикатов в почве, воде и продуктах в результате применения химических средств защиты растений. При такой ситуации обязательно возникает вопрос: можно ли ограничить использование дорогостоящих минеральных удобрений и химических средств защиты растений без снижения урожайности сельскохозяйственных культур и повышения себестоимости продукции? Современная прикладная микробиотехнология отвечает: да!
Сегодня данная проблема успешно решается в Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии, Всероссийском НИИ защиты растений и в других научных учреждениях Российской Федерации, а в нашей республике - в Башкирском НИИ сельского хозяйства, Институте биохимии и генетики УНЦ РАН и других научных учреждениях.
Понятно, что растение не живет в одиночестве, его постоянными спутниками являются микроорганизмы, заселяющие как наземные его части, так и корни. Большинство микроорганизмов индеферентно к растениям, некоторые из них являются фитопатогенами, а совсем немногие оказывают благотворное воздействие на них. Что касается последней группы, то речь идет о микробах-антагонистах, продуцентах антибиотиков, ростовых веществ, ферментов и т.п.
В природе существуют микроорганизмы, обладающие уникальным свойством фиксировать (усваивать) газообразный азот атмосферы, запасы которого неограниченны: в составе воздуха, как известно, 2/3 газообразного азота. Ныне во всем мире широко применяют препараты клубеньковых бактерий (за рубежом - нитрагин, в России - ризоторфин), которые резко повышают фиксацию азота атмосферы, например, бобовыми растениями и повышают их урожайность. Так, предпосевная обработка семян ризоторфином повышает урожай сои до 5 ц/га, гороха - 2 ц/га, люпина - на 2-2,5 ц/га. Кроме того, после уборки этих культур в почве остается 50-100 кг азота и подавляется активность фитопатогенных микроорганизмов. Все это оказывает влияние на повышение урожайности последующих культур. Такое же действие препаратов клубеньковых бактерий наблюдается при применении их на других бобовых культурах - клевере, люцерне и, особенно, козлятнике. Биологические особенности последней культуры (козлятника) таковы, что она не способна усваивать минеральные формы азота из почвы, необходимое количество азота получает исключительно за счет биологической фиксации этого элемента. Другими словами, выращивание козлятника без ризоторфина, приготовленного на основе специфической бактерии, бесперспективно, хотя ценность этой многолетней кормовой культуры несомненна.
Большие перспективы открывает использование так называемых ассоциативных бактерий при возделывании пшеницы, ячменя, проса, сорго. Эти бактерии также способны фиксировать азот, однако главная их задача сводится к энергичному синтезу ростовых веществ, оказывающих благоприятное влияние на повышение урожайности полевых культур. Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии располагает сегодня уникальной в мире коллекцией таких бактерий, налажено производство препаратов на их основе. Это такие препараты, как ризоторфин, ризоагрин, флавобактерин, которые обеспечивают прибавку урожая зерна в 5 ц/га и более без применения азотных удобрений и при минимальных расходах на использование этих препаратов. Важным обстоятельством, диктующим целесообразность использования препаратов на основе азотофиксирующих микроорганизмов, является то, что они полностью или частично снимают действие неблагоприятных внешних факторов - засухи, низкой и высокой температуры, отчасти избыточного увлажнения.
Важным компонентом биологизации растениеводства является применение микробных препаратов для защиты растений от болезнетворных организмов и вредителей, стимулирования роста и развития растений. В настоящее время в арсенале биометода имеются высокоэффективные, экономичные и экологически безопасные биологические средства (планриз, бактофит, пентафаг, микостоп, фитолавин, триходермин, баксин, энтобактерин, инсектин и др.). Собраны многочисленные штаммы микроорганизмов с полезными свойствами, на их основе создаются биопрепараты и разрабатываются технологии их производства и применения.
В последние годы в результате исследований, проведенных в Башкирском НИИ сельского хозяйства при творческом сотрудничестве с Институтом микробиологии и вирусологии национальной академии наук Украины, наметилось принципиально новое направление в защите растений от болезней. Исследования выявили заселенность эндотканей здоровых растений нефитопатогенными бактериями. Положительные физиолого-биохимические свойства, высокая антагонистическая активность к фитопатогенным микроорганизмам и абсолютная безвредность этих бактерий позволили использовать их в качестве основы для создания препаратов-биоиммуностимуляторов растений. На основе наиболее активной эндофитной бактерии Bacillus subtilis 26 создан новый, не имеющий аналогов биопрепарат под названием фитоспорин. В 1990-1998 гг. препарат прошел более 150 полевых и производственных испытаний в различных почвенно-климатических условиях и на различных культурах. В подавляющем большинстве испытаний по биологической, хозяйственной и экономической эффективности этот препарат не уступает современным химическим и биологическим средствам защиты растений и стимуляторам роста, а по ряду признаков превосходит их.
Так, обработка семян пшеницы фитоспорином повысила их всхожесть на 4-6% и в 3-4 раза снизила пораженность растений корневыми гнилями. Прибавка урожая зерна составила от 2 до 2,5 ц/га. На горохе фитоспорин снизил пораженность растений корневой гнилью в 3 раза (с 25-26% до 8-9% при обработке семян), урожай повысился до 5 ц/га. Высокая эффективность препарата установлена на картофеле, овощных, плодовых и ягодных культурах. К примеру, биологическая эффективность предпосадочной обработки клубней составила в среднем 72,3%, сбор клубней увеличился на 35 ц/га при урожае на контроле 172 ц/га.
Применение фитоспорина значительно снизило себестоимость продукции земледелия за счет исключения из технологий дорогостоящих химических средств защиты растении. От применения нового препарата на зерновых культурах получен чистый доход от 135 до 173 руб./га. Разница прибыли по сравнению с протравливанием семян химическим препаратом фундазол составляла 78,7 руб./га. Прирост урожая зерна по стоимости в 4-5 раз превысил стоимость затрат на применение фитоспорина.
В 1997 году Госхимкомиссия РФ разрешила промышленное производство и применение фитоспорина для защиты пшеницы (озимой и яровой) и картофеля от болезней. Разработаны технические условия, технология производства и применения фитоспорина в жидкой и порошкообразной формах.
В настоящее время многие исследователи признают, что именно бактерии типа Бациллус наиболее перспективны для биологической иммунизации растений к фитопатогенам, особенно к возбудителям корневых гнилей и инфекционных увяданий. Признание эндофитной природы видов Бациллус имеет важное значение для практического использования их в защите растений от болезней и более глубокого осмысления явления эндофитного симбиоза и биологической иммунизации на этой основе.
Сейчас по эндофитным бактериям накоплен довольно большой экспериментальный материал, проводится работа по усилению их биологической активности и практическому использованию на различных растениях. Создана коллекция эндофитбактерий, изучается их биология, создаются препараты на их основе и проводятся испытания в различных почвенно-климатических условиях. Эти работы представляют большой практический интерес, поскольку показывают возможность увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и повышения качества продукции, резкого снижения потерь урожая от болезней.
Теперь эндофитные бактерии изучают во многих научно-исследовательских учреждениях мира (Россия, Украина, США, Швейцария, Япония и др.).
Вводимый метод биологической коррекции агроэкосистем с помощью препаратов микроорганизмов уже дает ощутимые практические результаты. В дальнейшем, по мере развития новых представлений в области отечественной агробиологии, они окажутся весьма перспективными.
Проблеме биологизации растениеводства уделяется большое внимание во всем мире как в плане финансирования исследований, так и в плане практического использования микробных препаратов. Во многих странах (США, Бразилия, Австралия, Аргентина и др.) существуют целые отрасли промышленности, выпускающие биопрепараты для сельского хозяйства. Разработан ряд мер, главным образом финансового характера, поощряющих использование фермерами микробных препаратов. Следует отметить, что по уровню исследований и технологических разработок Россия занимает одно из лидирующих положений в мире. К сожалению, результаты этих разработок хотя и применяются, но в значительно меньших масштабах. Несколько лучше ситуация складывается в овощеводстве, где применяют ряд биопрепаратов (фитоспорин, бактосан, экстрасол, агрофил и др.), оказывающих существенное влияние на получение здоровой рассады огурца, томатов, капусты и других овощных культур. Интересно отметить, что овощи, полученные из обработанных биопрепаратами семян и растений, при хранении не подвергаются порче (гнили). Все это еще раз подтверждает несомненную перспективность биопрепаратов при возделывании полевых и овощных культур.
Большинство работников сельскохозяйственного производства понимает роль и значение применения биопрепаратов и пытается организовать их подготовку на местах. Такое положение далеко не всегда оправдано, хотя технология производства биопрепаратов сравнительно проста и не требует больших материальных затрат. Вместе с тем, всякие микробиологические процессы требуют от персонала определенных знаний, навыков и опыта. Кроме того, аппаратурное оформление производства довольно сложное (технический пар, стерильный воздух, качалки, автоклавы и т.д.). Поэтому без надлежащих знаний и соответствующей аппаратуры наладить производство высококачественных биопрепаратов невозможно. Следовательно, производственникам необходимо работать в сотрудничестве с научно-исследовательскими учреждениями - разработчиками биопрепаратов, которые выдают необходимую документацию (регламент, технические условия) и рекомендации микробиологического и сырьевого характера. Лишь получение высококачественных препаратов таким путем гарантирует реальный успех в растениеводстве, плохие препараты могут дискредитировать саму идею биологизации земледелия.
Современная прикладная микробиотехнология способна внести в сельскохозяйственное производство весьма ощутимый экономический вклад. К сожалению, эти возможности используются в слабой степени и интерес, проявляемый к современным биотехническим разработкам, крайне мал.
Недостаточное производство и применение микробиопрепаратов в значительной мере связано с ограниченностью финансовых ресурсов научных учреждений, занятых разработкой и производством биопрепаратов, отсутствием системы их испытаний и реализации. Мешают также старые традиции и представления о незаменимости пестицидов, а также засилье иностранных химических концернов на рынке.
Дальнейшее повышение эффективности использования достижений микробиотехнологии в растениеводстве и, особенно, в защите растений от вредных организмов требует расширения исследований по поиску биологически активных микроорганизмов. По нашему мнению, необходимо повышать качество и эффективность действия производимых биопрепаратов, разработать приемы продления сроков их хранения. Следует реконструировать имеющиеся биолаборатории и, по мере возможности, создать новые с учетом последних достижений науки и техники.