Инокуляция посевного материала: будущее за биопрепаратами?

15 февраля в 11:00

1998

Инокуляция посевного материала: будущее за биопрепаратами?

Микробиологические инокулянты — биопрепараты, содержащие живые полезные для роста растений микроорганизмы. Их наносят на семенной материал во время предпосевной обработки для дальнейшего расселения полезных бактерий в ризосфере растения. В основе метода защиты культурных растений с помощью инокуляции семян лежит способность растений к симбиозу с микроорганизмами для повышения адаптивного потенциала.


Устойчивая интенсификация растениеводства в последние несколько десятилетий позволила значительно увеличить производство продуктов питания. Обратной стороной процесса стало многократное (в 15–20 раз) увеличение использования агрохимикатов. Сегодня без пестицидов невозможно представить эффективную борьбу с насекомыми-вредителями, патогенами и сорными растениями. Симметричный ответ природы на использование синтетических СЗР — увеличение устойчивости к применяемым препаратам. Будущее растениеводческой отрасли уже не кажется столь надёжным, но поскольку отказ от применения агрохимикатов без равноценной замены невозможен, большую роль могут получить биологические препараты.

Помимо снижения эффективности агрохимикатов к поиску альтернативных методов защиты принуждают следующие факты:

  • недовольство потребителей наличием остатков пестицидов в пищевых продуктах приводит к изъятию многих из них;
  • ужесточаются требования экологических организаций по допустимому воздействию СЗР на окружающую среду;
  • увеличиваются расходы на разработку и регистрацию новых синтетических пестицидов.

Ниша биопестицидов сегодня не столь велика и на рынке представлено относительно мало успешных продуктов. Но ввиду всех ограничивающих факторов количество коммерческих инвестиций в разработку биологических решений для сельского хозяйства (в том числе средств для инокуляции семян) растёт.

Инокуляция семян наиболее оптимальный способ доставки биопрепарата в ризосферу

Растения взаимодействуют с микроорганизмами в узкой прикорневой зоне интенсивной микробной активности. Многие полезные микроорганизмы, имеющие важное значение для сельского хозяйства, являются видами, колонизирующими ризосферу. Рост как растений, так и микроорганизмов зависит от взаимного обеспечения питательными веществами и другими соединениями. 

Исследовались разные способы доставки препаратов содержащих полезные бактерии, в том числе вымачивание корней в водной суспензии, внесение в борозду во время посева. Наиболее оптимальный способ размещения биопрепаратов в ризосфере — инокуляция семян.  

Для ценных нишевых культур оптимальным будет более дорогой способ инокуляции. Перед посевом семена растений погружаются в микробную суспензию на определенный срок. Затем посевной материал просушивается для предотвращения преждевременного прорастания. 

Для зерновых культур, высаживаемых на больших площадях, лучше подойдёт плёночное покрытие посевного материала препаратом. Инокулянт наносится на семена в виде водной суспензии клеток, жидкого полимера или клея. Обычно используемые материалы включают метилцеллюлозу, растительные или парафиновые масла и полисахариды. 

Ввиду сложности самостоятельной инокуляции многие аграрии предпочитают покупать предварительно обработанный семенной материал.

Повышение урожайности культур

Лабораторные исследования демонстрируют возможность использования полезных микроорганизмов для увеличения урожайности и защиты растений. Но ввиду большого экономического потенциала компании не спешат делиться методами достижения результата, прежде чем они будут масштабированы для коммерческого использования. 

Сегодня биопрепараты широко применяются для инокуляции бобовых растений. Её цель — максимизация потенциала урожайности культуры за счёт увеличения количества жизнеспособных ризобий в ризосфере, для образования клубеньков и фиксации атмосферного азота. 

Ещё в конце XIX века применялась практика смешивания "естественно инокулированной" почвы с семенами бобовых. Сегодня же на рынке доступен широкий спектр инокулянтов, а саму технологию можно считать примером успешного коммерческого применения биопрепаратов. Актуальной задачей для исследователей остаётся увеличение выживаемости помещённых на семена ризобий.

Потенциал применения биоудобрений для повышения урожайности культур в их способности увеличивать доступность питательных веществ в ризосфере растений. Повышенный интерес вызывают микроорганизмы, помогающие растениям поглощать из почвы фосфор. Исследования в Канаде (2016 год) показали улучшение усвоения фосфора растениями пшеницы и канолы после инокуляции их семян препаратами содержащими грибные споры Penicillium bilaii. Грибковый инокулянт вносился в семена незадолго до их посева и обеспечивал в среднем 6% прироста урожайности. 

Защита растений от болезней

Инокуляция семян кукурузы. Источник: springer.com

В отличии от синтетических СЗР инокуляция биопрепаратами обеспечивает растения защитой на протяжении всего периода вегетации в том числе в ситуациях, когда химическая обработка недоступна.

Инокуляция семян микробными антагонистами почвенных патогенов — идеальный способ доставки препарата в ризосферу для борьбы с патогенами Pythium и Rhizoctonia, вызывающими гниение семян и высыхание паростков. Коммерческое применение получил продукт Kodiak компании Bayer, который наносится в виде водной суспензии одновременно с инсектицидами и фунгицидами.

Однако, несмотря на многочисленные успешные примеры эффективности препаратов в рамках исследований, микробных инокулянтов для защиты растений от болезней на рынке очень мало. Успешное коммерческое применение получили препараты содержащие бактерии Pseudomonas chlororaphis. Они применяются для защиты ячменя, пшеницы и гороха от фитопатогенных грибов и бактерий, вызывающих заболевания головни, септориоза, фузариоза и др. Бактерия одобрена для использования в странах ЕС, и с момента коммерческого запуска в 1997 году семенами обработанными содержащими её препаратами засеяно более 2 млн га.

Защита растений от насекомых-паразитов

Инсектицидная защита — наименее освоенная область применения биопрепаратов.  Отдельные примеры успешного применения инокулянтов для защиты растений от насекомых-вредителей, включают:

  • неспорообразующий патоген бактерий Serratia entomophila разработан для применения на пастбищах для борьбы с новозеландской личинкой. Препарат также применялся для защиты моркови, пшеницы и райграса;
  • нематицидная бактерия Bacillus firmus ингредиент в продукте компании Bayer используемом для борьбы с насекомыми-вредителями и нематодами, паразитирующими на кукурузе, хлопке, сорго, сое и сахарной свекле.

Другие виды защиты

Спрос на биологическую обработку семян быстро растет, и некоторые эксперты предполагают, что биологические средства могут в будущем занять до 20% мирового рынка обработки семян. 

Исследуется возможность защиты культур от сорных растений с помощью инокуляции семян биогербицидами. Были выявлены штаммы ризобактерий для защиты посевов пшеницы от неравноцветника кровельного. Бактерии колонизировали ризосферу и препятствовали прорастанию и развитию корневой системы сорняка, снижая его способность конкурировать с пшеницей.

Велик интерес к микроорганизмам, способным смягчить стресс растений при недостаточном количестве почвенной влаги (бактерии Pseudomonas putida), солевой стресс (бактерии Trichoderma harzianum). 

Исследования в лабораторных и тепличных условиях показывали уменьшение ущерба, наносимого растениям стрессовыми факторами. Остаётся открытым вопрос удастся ли сохранить положительный результат применения препаратов в полевых условиях. Часто биопрепараты оказываются менее эффективными чем агрохимикаты из-за сложности их приживления на семенах или в ризосфере (из-за неблагоприятных условий почвенной среды, высокой конкуренции с другими микробными популяциями и т.д.) 

В связи с высоким интересом корпораций можно прогнозировать, что количество коммерческих продуктов для защиты растений с помощью микроорганизмов будет расти и будущее устойчивого растениеводства будет связано с использованием биопрепаратов. Но приходится констатировать, что сегодня эффективное применение инокулянтов для многих экономически важных культур всё ещё недоступно.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

AgriGeek

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

bn

Вверх