Біологічні пре­па­ра­ти в за­хисті рос­лин

Біоло­гічний ме­тод за­хи­с­ту рос­лин є ос­но­вою стра­тегічно­го еко­ло­го-біологічно­го кон­тро­лю шкідли­вих ор­ганізмів у посівах сільсько­го­с­по­дарсь­ких куль­тур. Ви­ко­ри­с­тан­ня біологічних пре­па­ратів для за­хи­с­ту рос­лин стає на­галь­ною про­бле­мою у зв’яз­ку з по­тре­бою еко­логізації зем­ле­роб­ст­ва. 

Роз­ви­ток біологізації за­хи­с­ту рос­лин в Ук­раїні — важ­ли­ва на­уко­ва і ви­роб­ни­ча про­бле­ма, від успішно­го розв’язан­ня якої знач­ною мірою за­ле­жить рівень кон­ку­рен­то­с­про­мож­ності про­дукції сільсько­го гос­по­дар­ст­ва на світо­во­му, євро­пейсь­ко­му і внут­ріш­ньо­му рин­ках та збе­ре­жен­ня довкілля. Тим більше на су­час­но­му етапі, ко­ли Ук­раїна всту­пи­ла до ВТО і три­має курс на інте­г­рацію в ЄС, на ри­нок ор­ганічної про­дукції рос­лин­ництва, ви­ро­ще­ної пе­ре­важ­но із за­сто­су­ван­ням біотех­но­логій і мініму­мом за­собів хімізації. 

Роз­ви­ток на­уко­во обґрун­то­ва­но­го біологічно­го за­хи­с­ту рос­лин у нашій країні роз­по­чав­ся у ми­ну­ло­му столітті. Пріори­тет у га­лузі за­сто­су­ван­ня мікро­ор­ганізмів для бо­роть­би зі шкідни­ка­ми і хво­ро­ба­ми на­ле­жить ук­раїнським уче­ним. Са­ме в Одесь­ко­му універ­си­теті про­фе­сор І.І. Меч­ни­ков (1879) ви­я­вив, що бак­терії мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти про­ти шкідників зер­но­вих. На за­мов­лен­ня тодішньо­го Одесь­ко­го зем­ст­ва бу­ло за­сно­ва­но пер­шу в світі біола­бо­ра­торію, у якій і роз­ро­би­ли мікробні біологічні пре­па­ра­ти для бо­роть­би з ко­ма­ха­ми-фіто­фа­га­ми. Бу­ло про­ве­де­но успішні досліджен­ня із за­сто­су­ван­ня па­то­ген­них мікро­ор­ганізмів для бо­роть­би з ми­шо­подібни­ми гри­зу­на­ми, хлібним жу­ком, бу­ря­ко­вим дов­го­но­си­ком. У за­хисті рос­лин від шкідників і хво­роб ши­ро­ко за­сто­со­ву­ють мікробні пре­па­ра­ти на ос­нові різних видів мікро­ор­ганізмів і ме­та­болітів, які во­ни син­те­зу­ють. Біоп­ре­па­ра­ти за­сто­со­ву­ють так са­мо, як і фунгіци­ди, інсек­ти­ци­ди та про­труй­ни­ки, для за­хи­с­ту рос­лин від шкідників і хво­роб. Слід за­зна­чи­ти, що біологічний ме­тод ефек­тив­ний за постійно­го по­пов­нен­ня аг­ро­це­нозів біологічни­ми аген­та­ми. Особ­ли­во­го по­ши­рен­ня біологічний ме­тод бо­роть­би в Ук­раїні на­був у другій по­ло­вині ми­ну­ло­го століття. 

Біологічні пре­па­ра­ти для за­хи­с­ту рос­лин від шкідли­вих ор­ганізмів — це біологічні за­со­би бо­роть­би зі шкідни­ка­ми, збуд­ни­ка­ми хво­роб рос­лин і бур’я­на­ми, ос­но­вою яких є аген­ти біоло­гіч­ної при­ро­ди (живі мікро­ор­ганізми або про­дук­ти їхньої життєдіяль­ності). Ці мікро­ор­ганізми, як пра­ви­ло, виділя­ють із за­гиб­лих у при­роді шкідників. Хво­ро­би чле­ни­­сто­но­гих ду­же по­ши­рені в при­роді, відо­мо близь­ко ти­сячі видів мікро­ор­ганізмів, що їх вик­ли­ка­ють. То­му штуч­не вне­сен­ня їх в аг­ро­еко­си­с­те­му су­про­во­д­жується тільки збільшен­ням кількості па­то­ге­ну в се­ре­до­вищі, як це відбу­вається під час при­род­них епізо­отій фіто­фагів. Епізо­отія се­ред фіто­фагів не спри­чи­нює без­по­се­ред­ньо кількісних і якісних не­га­тив­них змін се­ред інших ком­по­нентів біоце­но­зу. На­впа­ки, за­сто­су­ван­ня мікроб­них пре­па­ратів су­про­во­д­жується збіль­шен­ням об’єму біотич­но­го се­ре­до­ви­ща та стабілізацією біоце­но­тич­них зв’язків у аг­ро­це­но­зах. У цьо­му по­ля­гає прин­ци­по­ва еко­логічна відмінність мікробіологічних пре­па­ратів від хімічних.

Класифікація біологічних пре­па­ратів

За ви­до­вою на­лежністю, за­леж­но від при­ро­ди діючо­го по­чат­ку, біоп­ре­па­ра­ти поділя­ють на три ос­новні гру­пи: 

Бак­теріальні — ви­роб­лені на ос­нові різних видів бак­терій, їх за­сто­со­ву­ють для бо­роть­би зі шкідни­ка­ми і гри­зу­на­ми, про­ти фіто­па­то­генів — бак­терій-ан­та­гоністів;

Грибні — ос­но­вою є гри­би-ен­то­мо­па­то­ге­ни із ши­ро­ким спе­к­т­ром дії про­ти шкідників та мікро­би-ан­та­гоністи і гіпер­па­ра­зи­ти, спе­цифіку яких ви­ко­ри­с­та­но у бо­ротьбі про­ти хво­роб;

Вірусні — ви­го­тов­лені на ос­нові ен­то­мо­па­то­ген­них вірусів. Ви­со­ка спе­ци­фічність цієї гру­пи біоп­ре­па­ратів обу­мов­лює їхню дію пе­ре­важ­но на од­но­го шкідни­ка.

За ме­ханізмом дії на шкідливі ор­ганізми мікробіологічні пре­па­ра­ти ділять­ся на декілька груп: пре­па­ра­ти киш­ко­вої дії (бак­теріальні, вірусні), пре­па­ра­ти кон­такт­ної дії (грибні), пре­па­ра­ти комбіно­ва­ної дії (грибні і де­які бак­теріальні).

За ток­си­ко­логічною оцінкою біо­пре­па­ра­ти на­ле­жать до нешкідли­вих ре­чо­вин. ЛД50 для теп­ло­кров­них ста­но­вить 6000–15 000 мг/кг, СК50 для риб — 500–600 мг/кг. Термін очіку­ван­ня (час від мо­мен­ту за­сто­су­ван­ня до зби­ран­ня уро­жаю) не пе­ре­ви­щує два-три дні.

За кількістю штамів у пре­па­ра­тах біоп­ре­па­ра­ти поділя­ють на мо­но­шта­мові (ви­го­тов­лені на ос­нові од­но­го шта­му мікро­ор­ганізмів) і пре­па­ра­ти на ос­нові двох або декількох штамів мікро­ор­ганізмів, що на­ле­жать до різних си­с­те­ма­тич­них груп. Більшість біологічних пре­па­ратів є мо­но­шта­мо­ви­ми. Але впро­довж ос­тан­­­ніх де­ся­тиліть в Ук­раїні та інших країнах роз­роб­ле­но низ­ку ефек­тив­них біоп­ре­па­ратів на ос­нові двох або де­­кількох штамів мікро­ор­ганізмів. 

Біологічні пре­па­ра­ти ви­пу­с­ка­ють у ви­гляді су­хих і змо­чу­ва­них по­рошків, па­с­то­подібних, гра­ну­ль­о­ва­них, рідких форм. Ви­роб­ничі фор­ми ма­ють у своєму складі на­пов­ню­вачі, стабіліза­то­ри, при­ли­пачі, що дає мож­ливість за­сто­со­ву­ва­ти їх за до­по­мо­гою су­час­ної апа­ра­ту­ри для об­при­с­ку­ван­ня.

За спря­мо­ваністю дії біологічні пре­па­ра­ти поділя­ють на такі, що:

— за­хи­ща­ють рос­ли­ни від фіто­фагів, фіто­па­то­генів, ми­шо­подібних гри­зунів; 

— підви­щу­ють стійкість рос­лин до шкідли­вих ор­ганізмів;

— поліпшу­ють жив­лен­ня (азот­не, фо­с­фор­не, калійне) і спри­я­ють збільшен­ню вро­жай­ності рос­лин;

— сти­му­лю­ють ріст і роз­ви­ток рос­лин за­вдя­ки вмісту біологічно ак­тив­них спо­лук;

— поліпшу­ють струк­ту­ру і ро­дючість ґрун­ту.

За­сто­су­ван­ня біоп­ре­па­ратів має низ­ку пе­ре­ваг пе­ред хімічни­ми за­со­ба­ми рос­лин, зо­к­ре­ма: 

— ви­со­ку біологічну ак­тивність що­до сприй­нят­ли­вих видів шкідників; 

— післядію, що про­яв­ляється у за­ги­белі шкідників у по­дальші фа­зи роз­вит­ку та в період роз­вит­ку на­ступ­них по­колінь, а та­кож вибірковістю дії, без­печністю для ен­то­мо­фагів та ко­мах-за­пи­лю­вачів; 

— відсутність ви­ник­нен­ня ре­зи­с­тент­ності у ко­мах і стійких до біоп­ре­па­ратів форм па­то­генів; 

— без­печність для теп­ло­кров­них тва­рин і лю­ди­ни, відсутність фіто­ток­сич­ності та впли­ву на сма­кові якості про­дукції, ма­лий термін очіку­ван­ня, мож­ливість за­сто­су­ван­ня у різні фа­зи ве­ге­тації рос­лин та уник­нен­ня ри­зи­ку на­гро­ма­д­жен­ня ток­сич­них ре­чо­вин у на­вко­лиш­нь­о­му се­ре­до­вищі.

Біологічні пре­па­ра­ти, як пра­ви­ло, діють повільніше, ніж хімічні. Так, за­ги­бель ко­мах під впли­вом бак­теріаль­них пре­па­ратів на ос­нові кри­с­та­ло­у­тво­рю­валь­них бак­терій на­стає на тре­тю-п’яту до­бу після об­роб­ки, а про­яв мак­си­маль­ної дії — на де­ся­ту-оди­над­ця­ту. Про­те після їхньо­го за­сто­су­ван­ня ко­ма­хи швид­ко при­пи­ня­ють жив­лен­ня й інтен­сивність по­шко­д­жен­ня ни­ми рос­лин знач­но зни­жується.

У ба­га­ть­ох ен­то­мо­па­то­ген­них мікро­ор­ганізмів спо­с­терігається знач­ний ефект післядії: зни­жен­ня пло­дю­чості ко­мах, що ви­жи­ли після об­роб­ки біоп­ре­па­ра­та­ми, змен­шен­ня вип­ло­д­жу­ван­ня ли­чи­нок і по­даль­ше по­слаб­лен­ня їхньої життєздат­ності.

Біо­логічна об­роб­ка насіння — пер­спек­ти­ви роз­вит­ку

До 2019 ро­ку світо­вий ри­нок біо­логічних про­дуктів для об­роб­ки насін­­ня пе­ре­ви­щить 
560 млн до­л. США.

Відповідно до звіту «Ри­нок біо­ло­гічної об­роб­ки насіння до 2019 ро­ку: світові тен­денції та про­гноз» ста­ном на 2014 рік цей ри­нок оцінюється у 304,32 млн до­л., а до 2019 ро­ку він має до­сяг­ти 
560,98 млн до­л., з су­куп­ним се­ред­нь­орічним тем­пом зро­с­тан­ня у 13%.

Згідно з підра­хун­ка­ми, про­ве­де­ни­ми у 2014 році, північно­а­ме­ри­кансь­кий ри­нок, що на 2013 рік був найбільшим, до 2019 ро­ку зро­с­те до 183, 61 млн дол., із су­куп­ним се­ред­нь­орічним тем­пом зро­с­тан­ня в 13%. У євро­пейсь­ко­го рин­ку, що посідає дру­ге місце, цей по­каз­ник сягне 13,4% на час звітно­го періоду.

Ри­нок біологічної об­роб­ки насіння має ве­ли­чез­ний вплив на сільське гос­по­дар­ст­во. У ши­ро­ко­му ро­зумінні, ви­ди цієї об­роб­ки розподіля­ють­ на об­роб­ку рос­лин­ни­ми за­со­ба­ми і мікро­ор­ганізма­ми. До ос­танніх відно­сять­ся бак­терії, гри­би, віру­си та най­простіші. Об­роб­ка мікро­ор­ганізма­ми дає на­ба­га­то кра­щий ре­зуль­тат порівняно з інши­ми спо­со­ба­ми дезінсекції. Крім цьо­го, ри­нок біологічної об­роб­ки насіння сег­мен­то­ва­ний за ти­пом про­дукції — на­при­клад, для зер­но­вих і зла­ко­вих куль­тур, олій­них і бо­бо­вих, де­ко­ра­тив­них і кор­мо­вих, фрук­то­вих та ово­че­вих, а та­кож для тор­фу.

У 2013 році найбільшим на рин­ку біологічної об­роб­ки насіння був сег­мент зла­ко­вих і зер­но­вих. Мікро­ор­ганізми ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ли­ пе­ре­важ­но для бо­роть­би з до­машніми шкідни­ка­ми, а та­кож під час ро­боти з тор­фом і де­ко­ра­тив­ни­ми рос­ли­на­ми, але по­ча­ли ак­тив­но за­сто­со­ву­ва­ти­ і для буль­бо­вих, фрук­то­вих та ово­че­вих куль­тур.

Провідни­ми фак­то­ра­ми для роз­вит­ку рин­ку ста­ли зро­с­тан­ня світо­во­го на­се­лен­ня і його про­до­воль­чих потреб, підви­щен­ня вар­тості пе­с­ти­цидів і до­б­рив, збільшен­ня ор­ганічних і еко­логічних ме­тодів ве­ден­ня сільсько­го гос­по­дар­ст­ва, а та­кож спро­ще­не став­лен­ня уря­до­вих ор­ганізацій до впро­ва­д­жен­ня та про­су­ван­ня мікробіологічної про­дукції. У відповідь на еко­логічні про­бле­ми по всьо­му світу виріс по­пит на біопе­с­ти­ци­ди і біодо­б­ри­ва. Для фер­мерів ж мікро­біологічна про­дукція є без­печ­ним інве­с­тиційним рішен­ням, що га­ран­тує швид­кий уро­жай і за­хи­щає насіння від шкід­ників і хво­роб.
Клю­чо­ви­ми учас­ни­ка­ми рин­ку біо­логічної об­роб­ки насіння ви­с­ту­па­ють такі ком­панії, як BASF, Bayer CropScience AG (Німеч­чи­на), Monsanto, Valent Biosciences Corporation, Koppert BV (США), Syngenta (Швей­царія), Italpollina SPA (Італія), Arysta LifeScience Limited (Японія) і Novozymes (Данія). У кож­ної з цих ком­паній своя стра­тегія зро­с­тан­ня та роз­вит­ку на рин­ку, але най­важ­ливіши­ми кро­ка­ми, які вжи­ва­ють­ся для гло­баль­но­го роз­ши­рен­ня, за­ли­ша­ють­ся ви­роб­ництво но­вої про­дукції і співпра­ця.

Об­роб­ка насіння пе­ред висіван­ням

По­сор­то­ва­не насіння за­мо­чу­ють у 1%-й ро­бочій су­с­пензії біоп­ре­па­ратів (1–2 мл/кг) у день висіву, за од­ну-три до­би до сівби на 4–6 го­д. Об­роб­ку насіння біоп­ре­па­ра­том не­обхідно про­во­ди­ти у затінку, уни­ка­ю­чи дії пря­мих со­няч­них про­менів.

Вне­сен­ня в грунт пе­ред висіван­ням насіння або ви­са­д­жу­ван­ням роз­са­ди на постійне місце. Біоп­ре­па­рат вно­сять за 5–6 днів до висіван­ня насіння або без­по­се­ред­ньо пе­ред висівом насіння чи ви­са­д­жу­ван­ням роз­са­ди на постійне місце. За цьо­го спо­со­бу підви­щується вміст ко­рис­ної мікро­ф­ло­ри і за­без­пе­чується за­хист рос­лин від ура­жен­ня ґрун­то­ви­ми па­то­ге­на­ми від са­мо­го по­чат­ку їхньо­го роз­вит­ку.

Об­роб­ка ко­ре­не­вої си­с­те­ми роз­са­ди. За за­сто­су­ван­ня цьо­го спо­со­бу ко­ре­не­ву си­с­те­му рос­лин об­при­с­ку­ють 3–5%-м ро­бо­чим роз­чи­ном біоп­ре­па­ратів або опу­с­ка­ють у роз­чин на 2–3 год пе­ред ви­са­д­жу­ван­ням.

Об­при­с­ку­ван­ня рос­лин

Для об­при­с­ку­ван­ня рос­лин за­сто­со­ву­ють ро­бо­чу су­с­пензію пре­па­ра­ту в кон­цен­т­раціях, %: 0,1, 0,2, 0,5, 1,0. Ро­бо­чу ріди­ну слід ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти у день при­го­ту­ван­ня. Нор­ма ви­т­ра­ти ро­бо­чої ріди­ни — 400–1000 л/га.

По­ли­ван­ня рос­лин

Про­во­дять у зоні ко­ре­не­вої ший­ки 1%-ю ро­бо­чою ріди­ною під час ви­са­д­жу­ван­ня і по­вто­рю­ють че­рез 25–30 днів у період ве­ге­тації — із роз­ра­хун­ку 150–200 мл/рос­ли­ну.

Ен­то­мо­па­то­генні мікро­ор­ганізми, які є ос­но­вою біоп­ре­па­ратів, ста­ють ча­с­ти­ною біоце­но­зу та всту­па­ють у взає­мозв’яз­ки з інши­ми біотич­ни­ми та абіотич­ни­ми фак­то­ра­ми. Від цих взає­модій на­сам­пе­ред і за­ле­жить ефек­тив­ність біологічних пре­па­ратів. При виз­на­ченні їхньої ефек­тив­ності слід ма­ти на увазі, що за­ги­бель шкідників є не єди­ним її по­каз­ни­ком — дані ба­га­торіч­них досліджень свідчать про на­явність декількох біологічних ефектів від за­сто­су­ван­ня мікробіоп­ре­па­ратів: ан­тифі­дант­­ний, ме­та­ток­сич­ний, ре­про­дук­тив­ний, те­ра­то­ген­ний, овіцид­ний. Так, за за­сто­су­ван­ня бак­теріаль­но­го пре­па­ра­ту Біток­си­ба­циліну (БТБ) про­ти ко­ло­рад­сь­ко­го жу­ка ви­яв­ляється ме­та­ток­сич­ний ефект, який підви­щується за ви­щих норм ви­ко­ри­с­тан­ня. За нор­ми ви­т­ра­ти БТБ 3,0 кг/га за­ги­бель інфіко­ва­них ли­чи­нок у фазі ля­леч­ки ста­но­вить близь­ко 40,0%, а за 5–6 кг/га во­на до­ся­гає 60%. До 70% зни­жується пло­дючість са­мок ко­ло­радсь­ко­го жу­ка у на­ступ­них по­коліннях. Та­кож відміча­ють і те­ра­то­генні зміни у різні фа­зи роз­вит­ку фіто­фагів.

Ан­тифідант­ний ефект під впли­вом бак­теріаль­них пре­па­ратів спо­с­тері­гає­ть­ся у не­пар­но­го шов­ко­пря­да, зберігає­ть­ся у дочірніх по­колінь за­ра­же­ної гу­сені і пе­ре­бу­ває у прямій за­леж­ності від нор­ми ви­т­ра­ти біо­пре­па­ра­ту. 

Для біологічних пре­па­ратів ха­рак­тер­на післядія, що ви­ра­жається пев­ним відсот­ком за­ги­белі ля­ле­чок та роз­вит­ком не­по­вноцінних осо­бин у на­ступ­них по­коліннях шкідни­ка. 

Мікробіологічні пре­па­ра­ти є ре­гу­лю­ю­чим фак­то­ром у ди­наміці чи­сель­ності ви­ду, оскільки ха­рак­те­ри­зу­ють­ся різно­манітним впли­вом на по­пу­ляції шкідників.

Ефек­тивність дії біоп­ре­па­ратів зу­мов­ле­на інсек­ти­цид­ною та ан­та­гоніс­тич­ною ак­тивністю мікро­ор­ганізмів до шкідників чи збуд­ників хво­роб сільсь­ко­го­с­по­дарсь­ких куль­тур. Еко­логічна без­печність біоп­ре­па­ратів без­до­ган­на, ад­же за­сто­су­ван­ня мікро­ор­ганізмів, які виділені з об’єктів довкілля, є ча­с­ти­ною кру­го­обігу ре­чо­вин у при­роді. Ви­ко­ри­с­тан­ня біологічних пре­па­ратів для за­хи­с­ту рос­лин є без­печ­ним ще й то­му, що кількість мікро­ор­ганізмів са­мо­ре­гу­люється, зни­жується, змен­шується чи­сельність по­пу­ляції фіто­фагів чи збуд­ників хво­роб, а та­кож при­род­них мікро­ор­ганізмів. Ви­роб­ництво біоп­ре­па­ратів по­ля­гає у розмно­женні в штуч­них умо­вах виділе­них із довкілля найбільш ви­со­ко­ак­тив­них мікро­ор­ганізмів та ство­рен­ня умов для їхньої життєдіяль­ності. 

І як­що на по­чат­ку роз­роб­ки пер­ших біологічних за­собів за­хи­с­ту рос­лин пе­ре­ва­жа­ли пре­па­ра­ти про­ти фіто­фагів, то ос­танніми ро­ка­ми асор­ти­мент біоп­ре­па­ратів що­ра­зу істот­но роз­ши­рюється: роз­роб­ле­но нові пре­па­ра­ти, які стри­му­ють роз­ви­ток збуд­ників хво­роб і підви­щу­ють уро­жайність рос­лин. Пер­спек­тивні біологічні пре­па­ра­ти ком­плекс­ної дії, які за­без­пе­чу­ють за­хист куль­тур від двох і більше видів шкідли­вих ор­ганізмів. 

Г. Тка­лен­ко, канд. с.-г. на­ук, 
Інсти­тут за­хи­с­ту рос­лин НА­АН

Інформація для цитування

Біологічні пре­па­ра­ти в захисті рослин / Г. Тка­лен­ко // Спецвипуск ж. Пропозиція. Сучасні агротехнології із застосування біопрепартав та регуляторів росту / — 2015. — С. 2-15