Биопрепараты в овощеводстве и картофелеводстве

УДК 632.937

Т.А. Нугманова

Овощи занимают важнейшее место в рационе питания человека, так как являются источником витаминов, углеводов, органических кислот, микроэлементов, необходимых для удовлетворения физиологических норм человека. Биопрепараты: биофунгициды, биоинсектициды, биостимуляторы роста и развития растений, иммуномодуляторы, биоудобрения становятся более популярными и необходимыми средствами получения экологически безопасной пищи.

Ключевые слова: картофель, овощи, биоинсектицид, биофунгицид, биоудобрения, биостимуляторы.

Сегодня в мире все большее распространение получают технологии, обозначаемые как «органическое земледелие, производство органических продуктов питания», подразумевающие выращивание с. – х. культур без применения агрохимикатов.

Впервые препарат клубеньковых бактерий под названием нитрагин был приготовлен в 1896 году в Германии Ф. Ноббе и Л. Гильтнером. Позднее под различными наименованиями культуры клубеньковых бактерий начали готовить в других странах. В 1906 году в Англии В. Баттомлей стал производить нитрагин, в 1907 году в США Ф. Гаррисон и Б. Барлоу предложили соответствующий препарат «нитрокультура». В этом же году в России Л.Т. Будинов начал применять препараты бактерий Rhizobium. Целый ряд советских и российских исследователей изучал влияние микробных удобрений, в основе которых были использованы смеси азотобактера с другими микробами, на урожайность картофеля. Препараты на основе сообщества азотфиксирующих симбиотрофных микроорганизмов и факультативно анаэробных диазотрофов вносили в виде суспензии на поверхность клубней. При этом, кроме повышения урожайности было отмечено, что биопрепараты улучшают минеральное питание растений, стимулируют их рост, повышают устойчивость к неблагоприятным биологическим (фитопатогены) и экологическим факторам [1].

По состоянию на 2010 год рынок биопестицидов в России оценивался в 5 раз меньше, чем в Европейском союзе (около $60 млн, и в 10 раз меньше, чем в США (около 120 млн долларов США). К 2015 году объем российского рынка вырос в 2,7 раза, среднегодовой темп роста составил 22% [2].

По применению биологических средств защиты растений и биоудобрений Россия отстает от развитых стран мира в 30 раз. Эта ситуация существенно ограничивает конкурентоспособность российского агросектора и снижает экспортный потенциал российской сельхозпродукции [3]

В среднем обеспеченность России овощами составляет 41,5% и, по разным данным, 75–98,5 кг в год на человека при потребности 146 кг/год [7]. Необходимо производить 20477,8 тыс. т овощей. Доля импорта овощных культур доходит до 60–70% [4, 5]. Рост обьема производимых овощей за два года составил 12% [6]. Тем не менее, уровень отечественного производства на примере картофеля показывает, что 28–32 млн т в год не покрывают потребности страны, и ежегодно недостаток покрывается импортом из таких стран как Турция, Израиль, Нидерланды и Китай.

Самые обьемные по производству с. – х. продукты в России – картофель и зерно. Эффективность минеральных удобрений существенно снизилась за счет подавления полезной микрофлоры почвы, наблюдается ее деградация; солома, остающаяся в полях не разлагается естественным путем. В то же время определено, что использование микроорганизмов для обработки почвы и растений способно дать от 50 до 300 кг азота на 1 га, что равнозначно 1 т минеральных удобрений.

Поэтому чрезвычайно важно использование инновационных агротехнологических разработок, позволяющих решить такие проблемы, как: увеличение продуктивности сельскохозяйственных растений, повышение качества и безопасности продукции, сохранение и восстановление плодородия почв.

Решение этих и других неотложных задач отражено в разработанной и утвержденной правительством «Комплексной программе развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.».

Какую реальную помощь сельскому хозяйству могут предложить отечественные биотехнологи прямо сейчас? На основе многолетнего научного и производственного опыта по разработке биопрепаратов для сельского хозяйства можно утверждать, что комплексный метод применения биопрепаратов, а именно система из биоудобрений, биофунгицидов и биоинсектицидов способна дать эту защиту, повысить засухоустойчивость, обеспечить увеличение урожая до 28%, повысить его качество с минимальным применением пестицидов, сдвинуть сроки уборки на 1,5–2 недели ранее, улучшить показатели качества: содержание в продукции крахмала, витаминов, масла, сухого вещества, органических кислот, повысить ее энергетическую ценность и т. д., и в итоге дать потребителю экологически безопасный высококачественный продукт.

При этом в продукции снижаются содержание токсинов, зараженность фитопатогенами и заселенность фитофагами. В эту систему должны входить и правильный севооборот, высококачественные семена, применение сидеральных культур, применение специфических биопрепаратов: азотфиксаторов и фосформобилизующих препаратов, а также специальных средств-ловушек для вредных насекомых. Все перечисленные компоненты системы в своей совокупности будут способствовать активизации жизнедеятельности почвенной микрофлоры и восстановлению оптимального содержания гумуса в почве.

При использовании биопрепаратов не требуется долгого периода ожидания, и продукцию можно использовать в пищу на 3–5 день после обработки. Доказано, что биопрепараты не только не влияют отрицательно на вкус, окраску и питательную ценность продукции, но и увеличивают содержание витаминов и минеральных солей.

За долгий период промышленной наработки биопрепаратов СЗР, когда максимальная производительность заводов в стране достигала к 1982 году 11 тыс. т в год биопрепаратов СЗР в виде сухих смачивающихся порошков, была доказана высокая эффективность биопрепаратов и их экологическая безопасность.

Отечественные биоинсектициды – биопрепараты, для производства которых используют в основном спорообразующие бактерии Bacillus thuringiensis, эффективны за счет активного начала – спорокристаллического комплекса и экзотоксина, продуцируемого клетками бактерий. Основное отличие биоинсектицидов от химических препаратов состоит в том, что они разработаны на основе взятых из природы микроорганизмов, обладают высокой селективностью действия, безвредностью для человека, животных, полезных насекомых и способны обеспечить производство экологически безопасных продуктов питания. Эффективность защиты достаточно высокая, достигает 80–97%. Например, свеклу, морковь, капусту и другие овощи эффективно защищает биоинсектицид против комплекса листогрызущих гусениц: совок, белянок, лугового мотылька в концентрации 4–5 г препарата на 1 л. На яблоне, груше, вишне, сливе против гусениц яблонной плодожорки, листовертки, моли, боярышницы, американской белой бабочки, шелкопрядов, пядениц и других фитофагов биопрепарат действует в концентрации 5–7 г/л. Против гусениц листовертки, огневки, пяденицы, листовой галлицы, паутинного клеща он эффективен в концентрации 8 г/л. Препарат эффективен также против вредителей лекарственных трав. Хорошо защищает биоинсектицид огурцы в теплицах против паутинного клеща, а также цветочные культуры.

Биофунгициды способны подавлять грибные и бактериальные инфекции растений. В основном их производят из микроорганизмов, полученных из природных обьектов (часто почвенных). Одни из самых распространенных продуцентов биофунгицидов – грибы рода Trichoderma, бактерии Bacillus subtilis, Pseudomonas, Azomonas agilis, Azotobacter. Биофунгициды, изготовленные из бактериальных штаммов B. subtilis, известны как хороший источник антибиотиков и ферментов.

Часть препаратов изготавливают из Pseudomonas aureofaciens и P. fluorescens, очень давно известных в качестве продуцентов антибиотиков и биологически активных веществ, способных подавлять фитопатогены и стимулировать рост растений. Псевдомонады, в отличие от бацилл, имеют еще большую скорость роста и, как правило, в культуральной жидкости к 10–15 часу роста накапливается до 10¹² клеток на 1 мл. Однако эти препараты, в силу отсутствия спорообразования, гибнут практически на стадии сушки и плохо выдерживают сроки годности.

Грибные препараты, как правило, основаны на использовании сапрофитных грибов рода Trichoderma.

Он насчитывает 88 видов и характеризуется исключительно богатым составом метаболитов. Эти грибы – естественные антагонисты почвообитающих грибов. Биологически активные соединения триходермы включают целый ряд антибиотиков: глиотоксин, виридин, триховиридин, дерматин, циклоспорин, трихополин А и В, летучие вещества: углекислый газ, этанол, летучие антибиотики, ферменты: целлюлолитические ферменты, хитиназа, геликаза, амилаза, каталаза, пентоназа. Кроме этих веществ триходерма выделяет гормоноподобные вещества – стимуляторы роста. В связи с таким обширным комплексом метаболитов, этот род грибов используют для производства биопрепаратов, которые обладают комплексным воздействием на растение: защитными свойствами, стимулирующими свойствами, а также как деструкторы пожнивных остатков. Они эффективно защищают семена, растения и клубни в процессе вегетации в поле, а также при длительном хранении продукции в хранилищах от гнилей, вызываемых различными фитопатогенными грибами: Fusarium, Alternaria, Phoma, Ascochyta, Verticillium, Rhizoctonia, Sclerotinia, Botrytis, Septoria и др., вызывающими серую и белую гнили, корневые гнили, мучнистую росу, фитофтороз, мильдью, оидиум, паршу и другие болезни. Высокоэффективны отечественные биопрепараты на основе грибов рода Trichoderma, очень хорошо зарекомендовавшие себя в борьбе против целого ряда грибных инфекций. Они действуют и при пониженных температурах, в процессе длительного хранения овощей при 2–3 °C. Сегодня разработан широкий спектр отечественных биофунгицидов. Они не только защищают растения от множества грибных инфекций, но и повышают урожай огурца на 0,5–3,0 кг/м², капусты и других овощей – на 40%.

Не менее важно в экологически безопасном с. – х. производстве и применение биоудобрений. Это биопрепараты на основе бактерий, а также эндо- и эктофитных грибов, обитающих в качестве естественной микрофлоры в живых растениях и почве. Эти организмы – продуценты высокоэффективных биопрепаратов с комплексом различных полезных для растений свойств Они являются естественным источником целого комплекса биологически активных веществ: витаминов, микроэлементов, ферментов, аминокислот, натуральных фитогормонов: ауксинов, цитокининов. Поэтому эти биопрепараты обладают комплексом различных эффектов на растение, в том числе обеспечивают восстановление структуры и гумуса почв [10].

Показана высокая эффективность биоудобрений на различных растениях: пшенице, ячмене, овсе, кукурузе, рапсе, сое, рисе, овощах, фруктах, винограде, ягодных культурах, декоративных растениях.

Один из основных результатов применения биоудобрений – значительное усиление корнеобразования, что вместе с другими положительными эффектами способствует более раннему и высокому урожаю, повышает устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям.

Основные эффекты применения биоудобрений в овощеводстве и картофелеводстве:

• увеличение корнеобразования;
• повышение прорастаемости семян и клубней;
• усиление азотфиксации и фотосинтеза;
• повышение иммунитета растений, морозоустойчивости и засухоустойчивости;
• повышение устойчивости к грибным заболеваниям.

В результате такой полифункциональности биоудобрения существенно повышают урожай (на 20–60%), ускоряют рост и развитие растений на 1,5–2 недели, повышают качество продукции: содержание в ней крахмала, витаминов, микроэлементов. Например, по некоторым показателям кормовой кукурузы, наблюдается существенное увеличение сахара на 36%, протеина на 26%, а каротина в 2, 7 раза. Исследование содержания селена в свекле показало существенное увеличение этого важнейшего показателя.

Таким образом, можно с уверенностью заключить, что отечественные биопрепараты по своему разнообразию воздействия на растения и почву, ассортименту, готовности технологических регламентов к производству, полноте токсиколого-гигиенических исследований, биологической эффективности могут в полной мере обеспечить производство экологически безопасных продуктов питания, сохранить и повысить плодородие почв, уменьшить воздействие неблагоприятных абиотических факторов, повысить урожай, улучшить показатели качества продукции, снизить затраты на химические препараты, сократить сроки созревания, а также сохранить выращенный урожай и наше здоровье.

Библиографический список

1. Сельскохозяйственные биотехнологии – тренды мирового развития [Электронный ресурс]. URL: http://www.nasadki.net/index/selskohozyaystvennyie_biotehnologii_trendyi_mirovogo_razvitiya/0–133. Дата обращения: 24.05.2017.
2. Биопрепараты в сельском хозяйстве. [Электронный ресурс]. URL: http://agropraktik.ru/blog/Ferilizer/387.html. Дата обращения: 24.05.2017
3. Применение биопрепаратов в сельском хозяйстве России в десятки раз меньше, чем в других странах мира – эксперт. [Электронный ресурс]. URL: http://www.dairynews.ru/news/primenenie-biopreparatov-v-selskom-khozyaystve-ros.html. Дата обращения: 24.05.2017.
4. Литвинов С.С., Разин А.Ф., Иванова Р.А., Мещерякова О.А., Разин О.А. Состояние, проблемы, перспективы и риски развития овощеводства России в условиях санкций // Картофель и овощи. 2006. № 2. С. 25–29.
5. Тульчеев В.В., Лукин Н.Д., Янфаров О.М. Стратегия продовольственной и национальной безопасности России в Мировом экономическом пространстве в ХХІ столетии. М.: Россельхозакадемия. 2013. С. 82–83.
6. Разин А.Ф., Разин О.А, Особенности развития овощеводства России с вступлением в ВТО // Горизонты экономики. 2013. № 4. С. 65–67.
7. Выборнов В.В. режимы капельного орошения и дозы минерального питания репчатого лука на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья. Дисс. канд. с. – х. наук, Саратов, 2008.
8. Нугманова Т.А Повышение урожайности сельскохозяйственных культур с использованием нового инновационного биотехнологического продукта Биоудобрение « Никфан, ж» Тезисы доклада на «Международной агротехнологической конференции «АгроHighTech – XXI: инновации, модернизация и доходность агробизнеса», 16–19 февраля 2011 г. Красная Поляна. С. 35.
9. Нугманова Т.А. Применение биопрепаратов для производства и хранения сельскохозяйственных продуктов питания, определяемых маркой: «экологически чистый продукт». Международная конференция «Биоиндустрия–2011», 17–19 мая 2011 г. Санкт-Петербург, Секция 3. Биотехнология и сельское хозяйство. С. 82.
10. Нугманова Т.А. Биопрепараты-продукты микробиологического синтеза для производства экологически безопасных продуктов питания: технология, преимущества, перспективы. В книге: Экологические аспекты жизнедея-тельности человека, животных и растений. Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ», 2017. С. 45–76.

Об авторе

Нугманова Татьяна Алексеевна, доктор техн. наук, профессор, академик РАЕН. ООО « БИОИН – НОВО».
E-mail: bioin@yandex.ru

Biopreparations in vegetable and potato growing

Nugmanova T.A., DSc., professor, academician of RANS, BIOIN NOVO company. E-mail: bioin@yandex.ru

Summary. Vegetables occupy an important place in the human diet, they are a source of vitamins, carbohydrates, organic acids, trace elements. Biological products: biofertilizers, bioinsecticides, biostimulants growth and development of plants, immunomodulators, biofertilizer become more and more popular and necessary means of obtaining environmentally safe food.

Keywords: potato, vegetables, bioinsecticides, biofungicides, biostimulants, biofertilizer.