Біотехнологія в полі: біологічні інокулянти для насіння й грунту

Біологічними, або мікробними, інокулянтами називають біопрепарати, що містять живі культури корисних для рослин мікроорганізмів.

О. Труфанов, канд. біол. наук,
начальник дослідницької лабораторії,
ГК «Біона»

Біоінокулянти можна вносити безпосередньо в грунт, але раціональніше здійснювати з їхньою допомогою передпосівну обробку насіння. Залежно від того, які мікроорганізми входять до складу інокулянтів, останні бувають бактеріальними, грибними або комбінованими. Відповідно до призначення, механізму дії та біологічних особливостей, інокулянти діляться на чотири основні групи: біодобрива, фітостимулятори, препарати мікоризи й засоби біозахисту (біоконтроль).
Біодобривами є всім відомі симбіотичні азотфіксатори — бульбочкові бактерії (Rhizobium sp., Bradyrhizobium sp.), а також асоціативні азотфіксатори, наприклад, Azospirillum, Azotobacter, Agrobacterium, Azomonas. Фосфатмобілізуючі бактерії (фосфатмобілізатори), приміром, Bacillus megaterium і Pseudomonas aureofaciens, підвищують біодоступність мінеральних та органічних сполук фосфору (фосфатів і фітатів) і пов’язаних з ними металів — Mg, Ca, Fe, Zn.
Фітостимуляторами називають препарати з бактеріями, які виробляють стимулятори росту рослин — фітогормони. Фітогормони сприяють швидкому росту й формуванню кореневої системи, а також надземних органів рослин. Здатність синтезувати регулятори росту рослин мають бактерії Azospirillum brasiliense, Ps. aureofaciens, Ps. fluorescens, Bacillus subtilis.
Засоби біозахисту, використовувані для інокуляції насіння (біопротруйники, біофунгіциди), призначені для профілактики інфекційних хвороб рослин. Для виробництва інокулянтів з функціями біозахисту використовують бактерії з вираженими антагоністичними властивостями (Ps. aureofaciens, B. subtilis) і гриби-гіперпаразити фітопатогенів (Trichoderma viride). Ці інокулянти є прекрасним доповненням хімічних протруйників насіння. Біофунгіциди захищають від збудників грунтових інфекцій, серед яких коренеїд цукрових буряків, а також фузаріозна, гельмінтоспоріозна й південна склероціальна гнилі зернових і бобових культур.

Незвичайні азоспірили
Щоб виростити високий урожай, кожну рослину потрібно розглядати в сукупності з її мікробіологічним оточенням. Коренева система, ризосфера, ризоплан і мікориза формують високоорганізовану міні-екосистему, що має спеціальну назву — ризоценоз. З бактерій, які населяють ризоценоз, найповніше вивчено представників роду Azospirillum. Концентрація бактеріальних клітин Azospirillum у ризоценозі може досягати рівня ста мільйонів (1×108) КОЕ на 1 м сухого коріння. Унікальність бактерій Azospirillum полягає в тому, що вони одночасно є асоціативними азотфіксаторами й потужними фітостимуляторами. Після інокуляції Azospirillum brasiliense насіння пшениці, кукурудзи, рису або сорго врожайність цих культур зростає в середньому на 20–30%.
Історія застосування симбіотичних азотфіксувальних бактерій у сільському господарстві налічує не одне десятиліття. Тепер уже ні в кого не викликає сумніву економічна ефективність часткової заміни азотних добрив інокуляцією насіння бульбочковими бактеріями під час вирощування бобових культур. Але мало хто знає про те, що вільні азотфіксувальні бактерії, до яких належить Azospirillum brasiliense, здатні постачати рослини сполуками азоту, перебуваючи в тісній асоціації з кореневою системою, але без утворення бульбочок. Завдяки здатності Azospirillum фіксувати атмосферний азот норму внесення азотних добрив у певних кліматичних умовах можна знизити на 30–50% без зменшення врожайності.
За результатами польових досліджень в Аргентині, обробка насіння кукурудзи інокулянтом на основі Azospirillum brasiliense забезпечувала прибавку врожайності й маси тисячі зернин (табл. 1).
Досліди на пшениці засвідчили, що передпосівна інокуляція біопрепаратом Azospirillum brasiliense підвищує врожайність на фоні різних доз внесення азотних добрив (табл. 2). Цей факт дуже цікавий, оскільки в разі застосування інокулянтів для насіння бобових на основі азотфіксувальних бульбочкових бактерій ефективність азотфіксації різко знижується за внесення в грунт азотних добрив. У разі обробки насіння пшениці й інших зернових препаратами Azospirillum на фоні внесення азотних добрив підвищення врожайності обумовлене виробленням стимуляторів росту, а не фіксацією атмосферного азоту.
Універсальний мікробіологічний інокулянт на основі Azospirillum brasiliense сприяє підвищенню врожайності багатьох культур. Експериментально доведено, що обробка насіння Azospirillum brasiliense позитивно впливає на ріст, розвиток, а отже, й врожайність кукурудзи, пшениці, ріпаку, соняшнику, сорго, рису, овочів, полуниці інших важливих сільськогосподарських рослин.