Бактериальные удобрения

Потенциальная опасность агрохимикатов для здоровья человека и их воздействие на среду его обитания вызывают необходимость научного поиска и разработки новых подходов к организации защитных мероприятий в сельском хозяйстве. В связи с накоплением фактов негативного воздействия на природу и человека в конце XX века возникает теория и практика Биологического или альтернативного земледелия. Одним из важнейших методов этого направления является использование микробиологических землеудобрительных препаратов и средств защиты растений.

Биологическая защита растений - это направленное применение живых организмов и вырабатываемых ими биологически активных веществ (БАВ) для снижения ущерба, наносимого культурным растениям вредителями и болезнями. Это направление в защите растений, возникло много лет назад после бума химизации и обусловлено:

Микробные биопрепараты для защиты растений

По принципу действия выделяют следующие группы препаратов:

1) Препараты цидного действия – это возбудители болезней животных, растений-сорняков. Чаще всего действующим началом в этих препаратах являются паразиты первого порядка или хищники (примеры: препараты Боверин, микогербицид, бактороденцид, триходермин).

2)  Препараты микроорганизмов-антагонистов, ограничи-вающих распространение вредителей и болезней. Например, бактерии рода Pseudomonas быстро усваивают ионы железа, превращая их в Сидерофоры, недоступные для других микроорганизмов (препараты Ризоплан, псевдобактерин).

3)  Препараты гиперпаразитов или паразитов II-го порядка: Например пикнидиальный гриб Cicinobolus cesati паразитирует на возбудителях мучнистой росы, бактерии рода Pseudomonas - на фузариозных грибах. Пентафаг - препарат пяти бактериофагов – гиперпаразитов фитопатогенных бактерий.

4)  Препараты антибиотиков, токсикантов и антифидантов - Продукты метаболизма микроорганизмов, ингибирующие жизнедеятельность других микробов, обладающие нейротоксическим или репеллентным действием. Примеры: Агравертин, фитоверм, трихотецин, фитофлавин И др.

Классификация препаратов по действующему началу:

По действующему началу микробные биопестициды делят на вирусные, бактериальные, грибковые, актиномицетные, а также препараты антибиотиков, антифидантов и токсикантов. В настоящее время во всем мире выпускается около 70 видов микробиологических средств защиты растений. Из них почти 90% разработаны на основе спорообразующей бактерии Bacillus Thuringiensis, Которая может образовывать белковые кристаллы, обладающие высокой инсектицидной активностью.

Действующим началом Препаратов на вирусной основе являются неклеточные организмы – вирусы и генетические паразиты бактерий - Бактериофаги, которые используются в борьбе с Бактериозами (Табл. 6). Препарат «ПЕНТАФАГ» (пять бактериофагов) разработан против фитопатогена Pseudomonas Syringae (возбудитель пятнистости огурца, томатов, рака плодовых и др.). В настоящее время производство приостановлено в связи с невостребованностью.

В Западной Европе в последнее время широко применяется Вакцинация Растений слабопатогенными штаммами вирусов (преинокуляция) С целью развития индуцированного (вызванного) иммунитета.

В России получен вакцинный штамм «ВТМ-69» Для обработки томатов, используемый как в открытом, так и в закрытом грунте. Опрыскиваются сеянцы (проростки). Вакцина сдерживает развитие различных пятнистостей вирусного происхождения у томатов. Прибавка урожая в вакцинированных культурах составляет около 23%.

«ВИРОГ - 43» - Вакцинный препарат против зеленой крапчатой мозаики огурца, использование препарата приводит к развитию неспецифического иммунитета.

 

Таблица 6. Вирусные препараты

 

Название препарата	Действующее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
ПЕНТАФАГ	Пять штаммов бактериофагов	Паразитизм	Pseudomonas Syringae - возбудителя пятнистости огурца, томатов
ВТМ-V-69	Вирус табачной мозаики	Индукция иммунитета	Вакцина сдерживает Развитие различных пятнистостей у томатов.
ВИРОГ- 43	ВЗКМО	Индукция иммунитета	Зеленой крапчатой мозаики огурца

Бактериальные препараты создаются чаще всего на основе бактерий из родов Pseudomonas и Bacillus.

В них проявляются различные формы отрицательных биологических связей. Использование этих препаратов уместно для борьбы с грибными заболеваниями, бактериозами и фитофагами – насекомыми, грызунами (табл. 7).

Антифидантное действие (снижение интенсивности питания) можно считать одной из форм антибиоза. Бактерии вида Bacillus Thuringiensis образуют белковые кристаллы, которые, попадая в кишечник личинок колорадского жука и других насекомых, вызывают остановку пищеварения. Личинки перестают питаться и вскоре погибают от истощения.

Таблица 7. Бактериальные препараты

 

Название препарата	Действую-Щее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
На основе бактерий р.Pseudomonas
Псевдо- Бактерин-2	Pseudomonas Aureofaciens	Антибиоз	Против грибных болезней и бактериозов томатов, огурца
Ризоплан (ПЛАНРИЗ)	Pseudomonas fluorescens	Антагонизм (образуют сидерофоры)	Черной ножки и сосудистого бактериоза капусты
На основе бактерий р. Bacillus
БАКТЕРО-ДЕНЦИД	Salmonella enterindis	Паразитизм	Серой полевки, серого хомяка, курганской мыши
БСП	Bacillus polymyxa Bac. subtilis	Антибиоз и антагонизм	Фунгицид широкого спектра действия
Битокси-бациллин	Bacillus Thuringiensis	Антифидантное действие	Свекловичного долгоносика, колорадского жука
Бактофит	Bacillus Subtilis	Антибиоз	Фитопатогенных грибов родов: Fusarium, Phуtophtora

Защитное воздействие актиномицетов в препаратах чаще связано с их способностью вести паразитический образ жизни, либо с их антибиотической активностью. Так, например, некоторые актиномицеты рода Actinomyces являются паразитами клещей, вызывая актиномикозы и в результате их быструю гибель. Представители рода Streptomyces являются мощными продуцентами антибиотиков стрептомицинового ряда. Эти вещества обладают сильнейшим фунгицидным действием и вызывают угнетение роста и гибель многих фитопатогенных грибов (табл. 8).

Таблица 8. Препараты на основе актиномицетов

Название препарата	Действую-щее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
АЛИРИН - С	Streptomyces Felleus	Антагонизм	Корневых гнилей огурца
АКТИНИН	Actinomyces	Паразитизм	Паутинного клеща
ФИКОБАКТЕ-РИОМИЦИН	Streptomyces Lavandula	Антибиоз и антагонизм	Корневых гнилей фасоли, сои и пшеницы
МИКОСТОП	Streptomyces Griseovirides	Антибиоз	Фузариоза гвоздики

 

В состав инсектицидов и фунгицидов на основе грибов наиболее часто входят микроорганизмы со способностью к паразитизму и гиперпаразитизму (табл. 9).

Таблица 9. Препараты на основе грибов

 

Название препарата	Действующее начало	Механизм действия	Применение против (спектр действия)
БОВЕРИН	Beauweria Bassiana	Паразитизм	Медведки, щелкунов, Слизней
БИОКОН	Paecilomyces lilacinus	Паразитизм	Галловых нематод р. Meloidogyne
ВЕРТИЦИЛЛИН	Verticillium Lecanii	Паразитизм	Личинок и имаго белокрылки
МИКОГЕРБИЦИД	Puccinis punctiformis	Паразитизм	Проростков бодяка Sonchus arvensis
Серия Триходермин	Trichoderma lignorum	Конкурентный антагонизм. Антибиоз Гиперпарази-тизм	Фитопатогенных грибов родов: Fusarium, Phoma, Pythium, Phуtophtora
Trichoderma Koningii
АМПЕЛОМИЦИН	Ampelomyces quisqualis	Гиперпарази-тизм	Erysiphe sp., Sphaerotheca sp.

В последнее время российскими и украинскими производителями особое внимание уделяется разработке препаратов Токсикантов и антифидантов. Наиболее известны в этой группе агравертин и фитоверм (табл.10).

Таблица 10. Препараты антибиотиков, антифидантов и токсикантов

Название препарата	Название микро-организма	Действующее Вещество	Применение против (спектр действия)
Фитофлавин-300	Streptomyces Lavandula	Фитобактериомицин – антибиотик стрептотрицинового ряда	Против бактериального рака, некрозов стебля томата и капусты
Трихотецин	Trichothecium roseum	Антибиотик трихотецин	Возбудителя мучнистой росы огурца
Агравертин (Актофит)	Авермектиновый комплекс, продуцируемый Streptomyces Avermitilis	Нейротоксическое действие на насекомых и клещей, репеллент в отношении нематод	Тли, колорадского жука, клещей, галловой нематоды р. Meloidogyne
Фитоверм	Аверсектин С

Действующим началом является авермектиновый комплекс, продуцируемый Streptomyces аVermitilis (аверсектин С). При внесении в почву этих препаратов происходит микробная метаболизация Аверсектина, и ее продукты вызывают потерю ризотропизма у личинок галловой нематоды (репеллентный эффект).

 

Кроме того, Авермектины обладают сильным нейротоксическим действием на организм членистоногих (насекомых, клещей) и составляют основу нового препарата Актофит 0,2%. Это эффективный инсектоакарицид кишечно-контактного действия.

Использование микробных препаратов для оптимизации минерального питания растений

Для повышения почвенного плодородия и улучшения корневого питания растений разработаны три группы препаратов:

·  Препараты азотофиксаторов ассоциативных и симбиотических;

·  Препараты фосфат-мобилизующих бактерий;

·  Биопрепараты для разложения растительных остатков

Препараты азотофиксаторов

Основным практическим приемом повышения урожая бобовых и размеров азотофиксации является инокуляция бобовых растений высокоэффективными штаммами клубеньковых бактерий - Нитрагинизация. В результате проведенных многолетних опытов установлено, что нитрагинизация повышает продуктивность бобовых в среднем на 10 –25%

В настоящее время препараты клубеньковых бактерий для инокуляции семян бобовых растений применять совершенно необходимо в том случае, когда в данной местности высеваются новые культуры бобовых и в составе естественной флоры нет дикорастущих представителей растений данного вида.

Существует колоссальный резерв потенциальной продуктивности симбиотических комплексов, который еще предстоит реализовать в будущем: например, объемы азотофиксации симбионтами сои могут достигать 500 кг азота на 1га в год.

Особую актуальность приобретает использование биопрепаратов Ассоциативных диазотрофов под злаковые культуры, оно становится существенным компонентом энергосберегающих технологий (табл.11).

Препараты фосфат-мобилизующих бактерий

Фосфор – один из важнейших элементов минерального питания. Поступает в почву с растительными и животными остатками В тканях растений содержится от 0,05% до 0,5% фосфора и он находится в форме органических соединений: фитина, фосфолипидов, нуклеопротеидов. Минерализация этих веществ и высвобождение фосфора происходит с участием бактерий родов Pseudomonas и Bacillus, Enterobacter, Achromobaсter Грибов (Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Trichotecium), дрожжей (Rhodotorula, Saccharomyces, Candida).

Многие неорганические фосфаты малорастворимы или нерастворимы в воде, в связи с чем не доступны для растений. Микроорганизмы которые в процессе жизнедеятельности выделяют метаболиты, подкисляющие среду, тем самым переводят соединения фосфора в растворы. Это микробы, образующие нитраты (нитрифицирующие бактерии), сульфаты (сульфофицирующие бактерии), диоксид углерода (возбудители брожений). Например, с участием нитрификаторов рода Nitrobacter по схеме:

Ca 3 (PO4)2 + 4HNO3 Ca (H2PO4)2 + 2Ca (NO3)2

Существует несколько видов биопрепаратов для оптимизации фосфорного питания растений, таких как альбобактерин, фосфоэнтерин и другие (табл.11).

Таблица 11. Бактериальные препараты для повышения почвенного плодородия

Название препарата	Действую-щее начало	Механизм действия	Применение	Условия, оптимизирующие применение
НИТРАГИН (РИЗОТОРФИН)	Rhizobium	Симбиотическая азотофиксация (образование клубеньков на корнях бобовых растений)	На семена бобовых растений перед посевом	Оптимальное орошение, среда нейтральная или слабощелочная, внесение в почву фосфора, железа и молибдена
АГРОФИЛ	Agrobacterium Radiobacter	Ассоциативная азотофиксация, стимуляция роста	На семена и корни рассады овощных культур перед посевом (посадкой)	В условиях защищенного грунта
АЗОТОБАКТЕРИН	Azotobacter chroococcum	На сильно удобренных навозом почвах
ФЛАВОБАКТЕРИН	Flavobacterium	Ассоциативная азотофиксация, стимуляция роста корней	На семена овощных культур и кормовых Трав	Оптимальное орошение
ФМБ-32-3 (Фосфоэнтерин	Enterobacter Nimipressuralis	Увеличение Коэффициента Использования Почвенных Фосфатов	На семена озимого и ярового ячменя, кукурузы, рапса	Высокий агротехнический фон
Эффект Био	Комплекс бактерий-целлюлозо-разрушителей, Мицелий Trichoderma, Лигнолити-ческие дрожжи	Разложение растительных остатков, нормализация Микрофлоры почвы	Под любую культуру	Высокий агротехнический фон

Биопрепараты для разложения растительных остатков

Рациональные технологии обработки почвы предполагают быстрое разложение растительных остатков в пахотном слое, обогащение почвы органикой с образованием на поверхности мульчирующего слоя. Мульча способствует сохранению почвенной влаги, предотвращает эрозию почвы, защищает почву от солнца и ветра, предохраняет от образования почвенной корки. В связи с этим в сельхозпроизводстве сталкиваются в с проблемой минерализации стерни и соломы на полях. Обычно солому и стерню сжигают или запахивают.

При сжигании растительных остатков Уничтожается огромное количество органических веществ, которые могли быть использованы в системе гумусообразования.

При запахивании возникают две проблемы:

1.) Недостаточно быстрое разложение остатков. При затягивании процесса накапливаются лигнин и фенолы, которые тормозят прорастание и рост культурных растений.

2.) Накопление патогенных микроорганизмов и вредителей в слое плотного распределения органики. Особенно это опасно при монокультуре, так как фитопатогены вызывают заболевания уже на ранних этапах развития растений.

В настоящее время разработаны биопрепараты на микробной основе для обработки растительных остатков (соломы, стерни). Эти препараты включают комплекс микроорганизмов, осуществляющих разложение целлюлозы, лигнина и подавляющих болезнетворную микрофлору (корневые гнили, фузариозное и вертициллезное увядание и др.).

Биопрепарат «Эффект Био» биофабрики «Нива» отвечает всем этим требованиям и работает в течение 6-7 месяцев в широком диапазоне температур (+5….+40). Вносится перед дискованием или основной обработкой почвы (табл. 11).