Агробиотехнологии: генетико-селекционный и микробиологический подходы

Повышения стабильности, снижения энерго- и ресурсозатрат в сельском хозяйстве и уменьшения глобальных нарушений круговорота основных биогенных элементов на полях можно достичь путём планомерной экологизации. При нынешнем преобладании нерационального природопользования усиливается загрязнение среды, возрастает энергоёмкость производимой агропродукции, за счёт неверного применения агрохимикатов ухудшается качество продукции. В России это усугубляется крайне несбалансированным применением удобрений и пестицидов и ограниченностью использования энергоресурсов.
Российские сельхозпроизводители часто сталкиваются с низкими и нестабильными урожаями основных полевых культур, высокой себестоимостью, неудовлетворительным качеством продукции, снижением плодородия почв, загрязнением окружающей среды. Отсюда — низкая рентабельность хозяйств, медленный рост зарплат, риски для здоровья населения.
Научно обоснованное и стратегически перспективное направление — мобилизация биологических факторов, повсеместное внедрение экологически безопасной системы земле-
делия, основанной на севооборотах с тщательно подобранными видами (сортами) сельскохозяйственных культур, применении микробиологических препаратов (МБП) комплексного действия.
При использовании молекулярно-биологических методов показано, что растения обладают комплектом генов, определяющих успех растительно-микробного зваимодействия; в отсутствии соответствующих микробов эти гены «молчат», часть из них уникальны и в других процессах не участвуют. Микроорганизмы также содержат гены, функционирующие только во взаимодействии с растениями. Сосуществование (симбиоз) растений и микробов в ходе эволюции привело к созданию единой генетической надорганизменной системы, за счёт которой растение обеспечивает потребности в элементах питания (азот, фосфор и др.), гормонах, получает защиту от опасных почвенных инфекций, для которых пока не создано эффективных агрохимических средств. В последние годы показано, что полезное действие микробов на растения не приурочено к узкой группе растений, но имеет всеобщий характер.
Вывод: активизация микробно-растительного взаимодействия является мощным и универсальным фактором повышения продуктивности в земледелии, который пока слабо используется. Напротив, из-за нерационального ведения земледелия, в т.ч. чрезмерного увлечения агрохимикатами в практике планового хозяйства, произошла утрата многих полезных групп почвенных микробов и возросли численность и разнообразие вредных видов, что приводит к снижению почвенного плодородия и деградации агрофитоценозов. Ряд элементов агротехники возделывания сельскохозяйственных культур также не способствует активизации биологического фактора, нарушая физико-химические свойства почвы. К сожалению, современные сорта часто не способны к продуктивному взаимодействию с микрофлорой, т.к. в процессе селекции, направленной против действия эволюции, растения теряли способность конкурировать за почвенных микробов и расселять их на своих корнях.
Исследования и полевые испытания новых МБП, разработанных в ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии и ряде лабораторий других организаций Россельхозакадемии и ассоциированных с институтами малых фирм, показали, что МБП позволяют значительно снизить дозы минеральных удобрений, повысить коэффициент их действия, стимулировать рост и развитие растений за счёт продуцирования физиологически активных веществ (и ускоряя созревание продукции), подавлять развитие фитопатогенных микроорганизмов, улучшая фитосанитарную обстановку в почве, усиливать устойчивость растений к неблагоприятным условиям (засуха, заморозки и т.п.), улучшить качество сельхозпродукции (повышение содержания белков, незаменимых аминокислот, витаминов и т.д.), регулировать накопление в растениях радионуклидов, тяжёлых металлов, нитратов и др. вредных соединений. МБП применяются разными способами: инокуляцией семян перед посевом, обработкой рассады или саженцев перед высадкой, опрыскиванием вегетирующих растений.
Оценка эффективности российских МБП проводилась во многих регионах РФ в различных почвенно-климатических зонах и на широком спектре сельскохозяйственных культур, а также в ряде зарубежных стран (Китай, Вьетнам, Индия, Аргентина и др.) и всюду подтвердилось полезное и многостороннее действие МБП на растения и урожайность. Средние прибавки урожая после применения ризоторфина, МБП групп «Ризоторфин» и «ФАРМАТ» у зернобобовых культур достигали 20-50%: после применения агрофила у томатов, перцев, моркови и свёклы — на 20-40%, а у огурца, тыквы, капусты, лука и др. овощных культур — на 15-30%. Ризоагрин и мизорин повышают урожайность зерновых (ячмень, просо, сорго) на 15-35%. Мизорин повышает урожаи сахарной свёклы на 30-60 ц/га, картофеля — на 40-60 ц/га, овощей — на 17-60 ц/га, зерновых — на 3-5 ц/га.
Многие МБП (агрофил, азоризин, флавобактерин, ризоагрин, мизорин) используются как биопестициды против целого ряда фитопатогенных микроорганизмов и по эффективности не уступают и даже превосходят химические средства защиты растений. Огромное преимущество МБП состоит в том, что они нетоксичны, не обладают канцерогенным, тератогенным и кумулятивным действием, экологически безопасны, не содержат солей тяжёлых металлов, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов, пожаро- и взрывобезопасны.
Ещё одно инновационное направление в агрохимии состоит в использовании МБП в сочетании их с гранулами минеральных удобрений. Эта разработка ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии совместно с компанией «Бисолби-Интер» (Санкт-Петербург), апробированная в течение 3 лет на Центральной опытной станции ВНИИ агрохимии им.Д.Н.Прянишникова и ряде региональных НИИ сельского хозяйства, показала повышение урожайности зерновых за счёт увеличения коэффициента использования азота удобрения на 15-20%, а также накопления в зерне белка, ныне запатентована.
Всё изложенное выше указывает на огромные перспективы дальнейшего расширения разработок МБП и скорейшего широкомасштабного производства уже апробированных МБП. Для этих целей необходимы скоординированные организационные решения Россельхозакадемии, Министерства сельского хозяйства, Правительства РФ, которые будут способствовать привлечению значительных инвестиций со стороны отечественного и зарубежного частного бизнеса для организации региональных производств комплекса МБП и решения задач их повсеместного эффективного применения.