Перші спроби застосування мікроорганізмів для підвищення врожаю сільськогосподарських культур стосувалися бульбочкових бактерій. Застосовували такий метод: переходячи на нову ділянку для вирощування бобових культур, ґрунт попередньої ділянки перемішували з насінням або збирали бульбочки, подрібнювали їх й обробляли насіння. Перший мікробний препарат, що містив культури кількох видів бульбочкових бактерій, був виготовлений наприкінці ХІХ ст. у Німеччині й отримав назву нітрагін, а обробка насіння цим препаратом — нітрагінізацією. На сьогодні добрива на основі бульбочкових бактерій використовують у практиці сільськогосподарського виробництва багатьох країн: у США виробляють і застосовують — нітрагін і дабл-ноктин, у Мексиці — нітрагін і парадор, в Уругваї — нітросоїл і нітрум, у Новій Зеландії — ризокоут, в Австралії — нодулейт і нітро-джерм, в Угорщині — ризоніт-торфе, у колишньому СРСР та сучасній Російській Федерації — ризоторфін. В Україні в наш час виробляють бактеріальні добрива під бобові культури на основі високоефективних симбіотрофних азотфіксувальних бактерій під торговою маркою «ризобофіт» і «ризогумін».
Інокулянти вітчизняного й іноземного виробника
Загалом сьогодні на ринку України представлено широкий спектр інокулянтів, особливо для сої, як вітчизняного так і іноземного виробництва, що становить 65% ринку біопрепаратів в Україні. Далі йдуть біофунгіциди — 27%. Біоінсектициди та біородентіциди — 6 та 2% відповідно від усього ринку біопрепаратів.
Інокулянти випускають у твердій, рідкій і гелевій формах. Найчастіше для сухих бактеріальних добрив як субстрат використовують торф або вермикуліт, а для кращого утримання його на насінні додають прилипач. Рідка форма інокулянту, як правило, має два компоненти: власне штам бактерій у рідкому живильному середовищі та суміш фізіологічно активних речовин із мікро- та макролелементами або подовжувач-екстендер.
Українські мікробіологи створили низку мікробних препаратів на основі активних штамів азотфіксувальних, фосфатмобілізувальних, рістстимулювальних мікроорганізмів. Це Альбобактерин, Біогран, Діазобактерин, Мікрогумін, Поліміксобактерин, Ризогумін, Хетомік (Інститут сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН), Біополіцид, Ризоактив, Ризобофіт (Інститут агроекології і природокористування НААН), Азогран (Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України) й ін. Розроблені біопрепарати характеризуються високою ефективністю. Більшість із них сертифіковані для використання в технологіях органічного виробництва сільськогосподарської продукції.
Крім вітчизняних бактеріальних препаратів на ринку України у великій кількості представлено інокулянти іноземного виробництва, такі як: Оптімайз 200, Оптімайз 400, Оптімайз пульс (горох посівний), ТагТім ЛХО (ТОВ «Байєр»), HiCoat, HiStick (ТОВ «БАСФ Т.О.В.»), РизАп (Велика Британія), РизоФікс Соя (Уругвай), Ризолік Топ (Аргентина) й ін.
Нові принципи створення мікробних препаратів
Обґрунтовано нові принципи створення мікробних препаратів, які враховують не лише наявність активного бактеріального штаму, а й оптимальні кількості фітогормонів ауксинового і цитокінінового класів. Взаємодія бактеріального компонента з фізіологічно активними сполуками забезпечує формування повноцінних рослинно-бактеріальних симбіозів і асоціацій, позитивно позначається на врожайності сільськогосподарських культур і якості продукції.
Біопрепарати істотно впливають на формування кореневої системи, її поглинальну здатність, діяльність низки ферментних систем рослинного організму, що сприяє оптимізації засвоєння рослиною поживних речовин. За даними дослідів із важким ізотопом 15N і лізиметричних досліджень, проведених в Інституті сільськогосподарської мікробіології та агропромислового виробництва НААН, ступінь засвоєння азоту з добрив за застосування мікробних препаратів зростає на 20–30%, до того ж зменшується інтенсивність міграції сполук біогенних елементів по ґрунтовому профілю. Загалом за результатами польових дослідів і виробничих випробувань дія біопрепаратів на продуктивність сільськогосподарських культур еквівалентна впливу 30–60 кг/га мінерального азоту, 20–40 кг/га фосфору. Економічна ефективність мікробних препаратів (за усереднених показників економії мінеральних добрив) у середньому становить 2800 грн/га.
Сьогодні великої актуальності за нестійких кліматичних умов, зокрема за дефіциту опадів і несприятливих температурних умов, набуває інокуляція насіння сільськогосподарських культур біологічними препаратами на основі мікоризних грибів.
Мікоризу поділяють на ектотрофну, ендотрофну, ектоендотрофну.
Ектотрофна мікориза властива, головним чином, хвойним рослинам, для неї характерне проникнення гіфів гриба всередину клітин кори кореня. Ектомікоризу можна побачити голим оком: на молодих корінцях утворюється чохол із гіфів гриба. Кореневі волоски зникають. Їх роль виконує мікориза. Ріст мікоризи в довжину триває все літо, що дає змогу корінню охопити більшу площу живлення.
Ендотрофна мікориза (арбускулярно-везикулярна, або арбускулярна) характерна для більшості рослин, зокрема сільськогосподарських культур. За формування ендотрофної мікоризи міцелій гриба поширюється не лише між клітинами мезодерми, а й проникає в них, причому кореневі волоски зазвичай зберігаються, а частина міцеліальних відгалужень виходить у ґрунт. Нерідко утворюються деревоподібні розгалуження (арбускули) або роздуті закінчення (спорангіоли й везикули). У ендотрофної мікоризи грибні гіфи не такі густі й не утворюють грибного чохла, як за ектотрофної. У коренів із ендотрофною мікоризою такі гіфи називають емісійними. Побачити їх можна тільки під мікроскопом.
Ектоендотрофна мікориза належить до перехідного типу й поєднує риси ектотрофної та ендотрофної.
Ендотрофна мікориза (арбускулярно-везикулярна, або арбускулярна) — найпоширеніша форма рослинно-грибного симбіозу, в основі якого лежить обмін продуктами метаболізму, внаслідок чого гриб отримує вуглеводи та ліпіди, а рослина — фосфор, азот, калій, цинк, мідь й інші елементи з раніше недоступних сполучень ґрунту, а також воду. Мікориза — потужна «помпа» для рослин. Площа поглинальної поверхні мікоризоутворювальних грибів у 100 разів перевищує поглинальну поверхню кореневої системи сільськогосподарських культур. Крім того, не останню роль відіграє й оптимізація гормонального балансу рослин, захист від патогенів й абіотичних стресів.
Особливості захисної функції мікоризних грибів
Захисна функція мікоризних грибів зумовлена тим, що сплетення гіф на поверхні кореня перешкоджає проникненню інфекції всередину його; гриби, що утворюють мікоризу, виділяють у навколишнє середовище антибіотики: використовуючи вуглеводи, що надходять у кореневу систему, вони позбавляють патогенні організми необхідної для них енергії. Існує думка, що в рослин із розгалуженою й добре розвиненою кореневою системою переважають захисні функції арбускулярної мікоризи, а в рослин з редукованою — підвищення поглинання макро- та мікроелементів.
Сьогодні на ринку України представлено біологічні препарати на основі мікоризних грибів Glomus intraradlces, такі як Мікофренд (Україна), MicoFix, Rootella (Ізраїль), Well VAM (Індія).
Таким чином, бактерії й мікроскопічні гриби активно впливають на продукційний процес сільськогосподарських культур як своєрідні посередники між ґрунтом і рослинами щодо забезпечення їх поживними речовинами. Проте за нинішнього стану агроценозів, що характеризується негативними тенденціями, в ґрунтах суттєво збіднюється склад мікробних угруповань, спостерігається зведення до мінімуму окремих видів корисних організмів. За цих умов різко знижуються коефіцієнти засвоєння рослинами діючої речовини з добрив. Ефективним розв’язанням проблеми є застосування сучасних мікробних препаратів, створених на основі різних видів бактерій і грибів. Ці препарати доцільно застосовувати у вирощуванні рослинницької продукції в органічному землеробстві для отримання екологічно безпечної продукції, а також за вирощування сільськогосподарських культур по типу ресурсоощадних та енергоощадних технологій. За вирощування культурних рослин за інтенсивною технологією з метою отримання максимально можливої продуктивності, що відповідає потенціалу врожайності їх сортів, використовувати мікробні препарати в комплексі з хімічними, проте вкрай важливо визначити їх сумісність і розробити алгоритм їх застосування.
Cвітлана КОБАК, канд. с.-г. наук
Інститут кормів та сільського господарства Поділля НААН
