Вегетационный опыт ученых ФГБУН "НИИСХ Крыма"
Одна из главных задач, стоящих сегодня перед сельским хозяйством, - производство достаточного количества качественных продуктов питания для населения. Однако экологические и экономические проблемы наложили свой отпечаток на продуктивность агроценозов. Пришло время сознательно пересмотреть отношение человека к земле, плодородию и его эффективному ее использованию.
Антропогенная нагрузка на агроэкосистемы оказывает значительное негативное влияние на экологическую ситуацию в целом, в том числе на сельскохозяйственные угодья, которые в РФ занимают 79559 тыс. га. В Крыму распаханность сельхозугодий достигает 80%. В этой ситуации важным является понимание того, что процессы, направляемые человеком в агроценозах, должны быть максимально приближены к естественным.
Ориентация сельского хозяйства на экологическое (биологическое) земледелие, которое предусматривает экономию энергии, сохранение и воспроизводство плодородия почвы, повышение качества продуктов питания и условий жизни людей, перспективная и единственно верная для южного региона.
Природой заложены все механизмы управления важнейшими биосферными процессами: азотфиксация, фосфатмобилизация, антагонизм микроорганизмов к фитопатогенам, синтез многими почвенными микроорганизмами биологически активных веществ, способных существенно влиять на физиологичное состояние растений и их иммунитет, вызывать эпизоотии у вредителей сельскохозяйственных культур и многое другое. Управление биологическими процессами в агроценозах возможно через интродукцию агрономически ценных штаммов микроорганизмов в ризосферу растений, что усиливает полезное или ослабляет негативное действие нежелательных для реализации их потенциала факторов.
Большое значение для формирования продуктивной системы "растение-микроорганизм-почва" имеет место сельскохозяйственной культуры в севообороте. Оптимальный с микробиологической точки зрения севооборот, в котором, каждая предыдущая культура формирует качественный фон не только по питательным элементам, но и по составу микробных сообществ почвы под каждую последующую культуру. Это выражается в снятии токсичности почвы, формирование оптимального фитосанитарного фона и микробного окружения корневой системы, которое обеспечивает нормальное физиологическое состояние растения, и повышение его иммунного статуса.
Известно, что стабилизирующая основа большинства биологических систем земледелия - бобовые растения. В структуре посевных площадей России зернобобовые культуры занимают 3% (2,2 миллиона га), а научно обоснованная доля их посевных площадей должна составлять 25-40%. Благодаря способности бобовых растений вступать в симбиоз со специфическими для определенного вида или группы видов клубеньковыми бактериями они могут в благоприятных почвенно-климатических условиях усвоить за вегетацию до 125-480 кг/га азота воздуха. За счет симбиотической азотфиксации бобовые культуры формируют высокие урожаи дешевого растительного белка без применения дорогих, энергоёмких и экологически опасных минеральных азотных удобрений. После сбора урожая более 30% биологически фиксированного азота остается в пожнивных и корневых остатках и используются последующими культурами. Один из путей оптимизации условий функционирования симбиоза - инокуляция семян одновременно с ризобиями другими штаммами микроорганизмов, которые обладают способностью к фосфатмобилизации и подавлению развития фитопатогенных грибов. Не меньшее значение имеет и применение азотфикструющих фосфатмобилизурющих микроорганизмов на других сельскохозяйственных культурах. Проведены многолетние исследования применения диазотрофов при выращивании злаковых культур, позволяющее утверждать, что в современных условиях за счет азотфиксации можно получить прирост урожая на уровне применения 30 кг/га минерального азота.
Препараты на основе диазотрофов способствуют повышению урожайности озимой пшеницы на 0,16-0,43 т/га, содержание сырого протеина в семенах на 0,2-0,5% и общего сбора его на 2%-13%. Препарат "Диазофит" обеспечивает положительный эффект при выращивании пшеницы, риса, рапса и ячменя - "Ризоэнтерин". Ассоциативные азотфиксирующие бактерии обладают стимулирующим эффектом, благодаря способности синтезировать рострегулирующие вещества (ауксины, гиббереллины, цитокинины и тому подобное) в количествах, обусловленных биорегуляторными механизмами с растением.
В этом заключается большое преимущество их перед синтетическими стимуляторами роста. В вопросе оптимизации фосфорного питания растений приобретают биопрепараты на основе микроорганизмов, способных трансформировать труднорастворимые органические и минеральные фосфаты в легкорастворимые и доступные для растений формы.
Интенсификация сельского хозяйства приводит к упрощению структуры микробного сообщества и накоплению фитопатогенов в почве, поэтому интродукция в агроэкоценозы агрономически ценных микроорганизмов - один из путей стабилизации естественного равновесия, необходимого для обеспечения оптимальных условий реализации продуктивного потенциала растений.
В системе контроля численности фитопатогеннов важная роль отводится микроорганизмам, которые проявляют антагонизм к возбудителям болезней растений, однако не подавляют развитие агрономически ценных штаммов. Способность бактерий подавлять фитопатогены может быть предопределена как высокой скоростью роста и возможностью занять экологическую нишу в ризосфере, так и биосинтезом антибиотиков, и других антифунгальных метаболитов. Применение биопрепарата ("Биополицид") в технологии выращивания злаковых культур способствует увеличению урожая на 10%. Биопрепараты имеют низкие цены и небольшой расход на гектар (0,1 л на гектарную норму семян), их применение в агротехнологиях дает возможность сократить дозы минеральных удобрений до стартовых (до 30 кг/га) по действующему веществу. Это позволяет снизить себестоимость продукции, повышая экономическую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур. Уровень рентабельности при обработке микробными препаратами повышается на 6-180%, в зависимости от сельскохозяйственной культуры.
"В этом году вышел закон об органическом земледелии, который предусматривает сохранение плодородия почвы и его воспроизводства. Кроме того, закон направлен на получение экологически чистой продукции растениеводства для дальнейшего потребления гражданами. Исследования эффективности микробных препаратов как один из путей биологизации земледелия актуальны для всей России. Наш отдел существует уже более 50 лет - это тема интересовала ученых еще много лет назад. В отделе сельскохозяйственной микробиологии ФГБУН "Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма" работают 32 сотрудника - доктора и кандидаты наук, научные сотрудники, микробиологи. Они активно занимаются выделением штаммов полезных микроорганизмов, изучением их свойств, разработкой технологий микробных препаратов на их основе и, конечно, вопросами эффективного применения в агроценозах", - рассказала "Научной России" кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела сельскохозяйственной микробиологии Алла Якубовская.
Отдел сельскохозяйственной микробиологии (Южная опытная станция) основан в 1968 г. как опорный пункт Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии, директором которого был Самошкин В.И. В настоящий момент сотрудники отдела состоят в Обществе почвоведов им. В.В. Докучаева, Обществе физиологов растений РФ, Обществе биотехнологов РФ, Обществе микробиологов Украины им. С.Н. Виноградского, которое остается полноправным членом Федерации Европейских микробиологических обществ (FEMS), Украинском обществе почвоведов и агрохимиков, ESNA (коллективное членство).
В 2019 году по данным Федеральной службы государственной статистики зерновые и зернобобовые культуры занимали 58,8% (46774 тыс. га) от всей посевной площади. Из них пшеница 35,3% (28070 тыс. га), соя – 3,8% (3039 тыс. га), горох 1,6% (1435 тыс. га). Соя относится к перспективным культурам, площадь которой планируется увеличить до 5 млн. га.
В настоящее время исследования отдела микробиологии направлены на поиск и селекцию микроорганизмов с агрономически полезными свойствами: азотфиксация, фосфатмобилизация, антагонизм к фитопатогенам, деструкция растительных остатков. Создана Крымская Коллекция микроорганизмов, насчитывающая более 200 штаммов.
Неотъемлемая часть научных исследований отдела – подбор питательной среды и условий культивирования для получения экологически безопасных биопрепаратов, способствующих повышению продуктивности сельскохозяйственных культур (зерновых, бобовых, овощных, технических, эфиромасличных, кормовых и др.), а также сохранению и возобновлению плодородия почв.
Созданные в «НИИСХ Крыма» биопрепараты повышают продуктивность растений на 10-30 %, что позволяет снизить дозы внесения минеральных удобрений на 50-70% и частично отказаться от применения средств химической защиты растений, уменьшив неблагоприятную нагрузку на агроэкосистемы.
Главная цель исследований – создание биопрепаратов для биологизации земледелия, получения высококачественной продукции, улучшение экологической ситуации и сохранение плодородия почв.
