Використання біологічних препаратів — крок до біологічного землеробства

Людству, щоб вижити, необхідні якісні продукти харчування. Незбалансоване застосування мінеральних добрив та пестицидів порушило натуральний обмін речовин у природі, що склався в процесі еволюції. Використання засобів захисту рослин без урахування агрохімічних показників родючості грунту та наслідків Чорнобильської аварії призвело до сильного забруднення сільськогосподарських земель, стерилізації гумусу та забруднення водоймищ.
В результаті такої людської діяльності в грунті відбуваються істотні, інколи незворотні зміни в структурі і функціях грунтового покриву. Особливо значних змін зазнає грунтова біота (жива речовина): чисельність грунтової мікрофлори скоротилася. Внаслідок цього грунт омертвляється, зменшується його родючість. Адже грунт — це середовище проживання численних бактерій та різних організмів. З їх життєдіяльністю пов’язане утворення перегною, що відбувається завдяки бактеріям і грибам через синтез високомолекулярних перегнійних речовин — продуктів біохімічних перетворень органічної речовини, маса якої в різних грунтах коливається від 80 до 800 т/га.
Самі рослини через ризосферу та кореневі виділення своєю чергою також збагачують грунт рослинними ферментами, проте вони набагато інертніші за фізіологічною активністю, порівняно з ферментами, які продуковані бактеріями. Останні можуть зберігати свою активність у грунті значно довше.
Однією з особливостей ризосфери є велика щільність мікробних популяцій, а також концентрація різних азотних та вуглеводних сполук, мікроелементів, амінокислот, вітамінів, ферментів та ростових речовин у кореневих виділеннях, які є продуктами симбіозу та цінним субстратом для мікрофлори. Ці поживні речовини в основному зосереджені в ризосфері (прикореневий грунт), де знаходиться найбільша видова й чисельна різноманітність мікрофлори. Але безпосередньо в грунті також містяться як поживні речовини, так і мікроорганізми.
Унікальні відкриття мікробіології довели, що бактерії сприяють біологічному процесу грунтоутворення. З життєдіяльністю мікроорганізмів пов’язане розкладання (гниття) рослинних та тваринних решток, перетворення їх у перегній, а згодом у гумус. Що більшу родючість має грунт, то більше в ньому гумусу та мікроорганізмів. Так, в окультурених чорноземних грунтах у 25 см шарі маса мікроорганізмів може досягати понад 5 т/га, або 0,7% маси гумусу. Біологічна активність живих організмів є організуючим життєдайним фактором грунту. Таким чином, роль грунтової біоти та гумусу полягає в регуляції обмінних циклів та забезпеченні проходження зворотних автокаталітичних реакцій, що утворюють самокерований біохімічний цикл. Цей живий унікальний цикл, подібно найтоншому природному механізму, спроможний повністю забезпечити бездефіцитне автономне існування рослин.
Взаємодія біологічних препаратів з грунтом відбувається безпосередньо в ризосфері — найактивнішій зоні кореневої системи. Вся коренева система та кореневі волоски “одягнуті” в земляний чохол, немов би в сорочку. Весь цей грунтовий шар навколо коріння пронизаний живою речовиною — мікоризами грибів, насичений колоніями мікроорганізмів та різновидами інших найпростіших організмів рослин та тварин, таких як: мохи, лишайники, водорості, нематоди та ін. Співжиття в мікоризі полягає у взаємному обміні учасниками симбіозу органічними речовинами. Гриби, розкладаючи, наприклад, гумус, забезпечують рослину азотом, а зелена рослина забезпечує гриб продуктами фотосинтезу.
Розвиток мікроорганізмів у грунті тісно пов’язаний з органічною речовиною. Що родючіша земля, то більше в ній міститься мікробів і навпаки. Так, в одному грамі дерново-підзолистого грунту міститься близько 500 млн бактерій, а в чорноземах їх кількість сягає 2–3 млрд клітин. Уся їх маса в грунтовому профілі розподіляється нерівномірно. Найбільша їх кількість розміщується у верхніх шарах грунту до глибини 25–35 см. З подальшим поглибленням їх кількість зменшується. З життєдіяльністю мікробів зв’язані як розкладання рослинних і тваринних решток, перетворення їх у перегній та гумус, так і зворотні процеси мінералізації органічної речовини, фіксації атмосферного азоту, а також процеси амоніфікації, нітрифікації, денітрифікації та синтезу складних органічних сполук.
Найінтенсивніше розкладання (гниття) решток відбувається в першій половині літа, коли грунтові температурні умови та його вологість перебувають в найоптимальніших співвідношеннях. Тому будь-яке підживлення добривами у другій половині літа за ефективністю завжди поступається більш ранньому, це пов’язано з меншою чисельністю та активністю прикореневої мікрофлори. Великий вплив на розподіл мікрофлори в грунтовому середовищі відіграє саме коренева система рослин, яка постійно виділяє в ризосферу органічні сполуки, що є джерелом живлення для мікроорганізмів. Місце зосередження та взаємодії мікроорганізмів з рослинами дістало назву “мікробної ризосфери”.
Переміщення поживних речовин і мікроорганізмів у грунті відбувається за постійної взаємодії кореневої системи (її ризосфери), мікроорганізмів і грунтового розчину. Ще П. О. Костичев виявив, що перегній грунту значною мірою складається з білкових речовин синтезованих тими ж самими мікроорганізмами, які беруть участь у розкладанні рослинних решток. А В. Р. Вільямс запевняв, що перегній являє собою не проміжний продукт життєдіяльності, а продукт синтезу бактерій та грибів. Тобто процеси мінералізації органічної речовини та синтезу гумусу в ризосфері можуть відбуватись одночасно на різних її рівнях (в різних мікрозонах). Коли поживна база з набором конкретних сполук даної мікрозони вичерпується, то зменшується і видова структура (популяція) та чисельність мікроорганізмів.
Ось чому ранньовесняне локальне внесення добрив у рядки або міжряддя дає високі прибавки врожаю багатьох культур. При локальному розміщенні поживних речовин в окремих ділянках грунтового профілю, в яких є ризосфера, швидко формується і відповідна видова популяція мікроорганізмів, які розкладають їх на похідні сполуки, що засвоюються кореневою системою. Рухливість та чисельність багатьох груп грунтових організмів залежить від переміщення та концентрації поживних речовин в грунті. Тобто, міграція частини грунтової фауни або її розселення з кореневої системи-ризосфери можлива лише при створенні відповідних грунтово-кліматичних умов в інших мікрозонах грунту. Отже, за певних умов грунт здатний до численних каталітичних реакцій, біологічного обміну речовин, які властиві живій матерії. Мільярди бактерій і найпростіших разом з кореневими системами рослин руйнують одні і синтезують інші мінеральні та органічні речовини в грунті.
Макромолекулі гумусу притаманна спроможність до трансформацій розпаду на самостійні комплекси з унікальною самовідроджувальною властивістю. Характерно, що мікроорганізми в цьому процесі визначають параметри обміну речовин та енергії. В свою чергу хімічні реагенти постійно пригнічують життєдіяльність їх колоній, не дають можливості відновити і повернути грунту використану мікробами (через недовнесення органічних добрив) частку гумусу. Таким чином, зменшення чисельності колоній мікроорганізмів неодмінно призводить до зменшення родючості грунту.
У зв’язку з переліченими причинами, особливої актуальності набувають препарати біологічного спрямування. Перший зареєстрований вітчизняний препарат такого типу Клепс було розроблено в Інституті молекулярної біології і генетики НАН України два роки тому. Цей препарат випускається у вигляді суспензії, до складу якої входять клітини бактерій, а також природний мінерал цеоліт, що доповнює його біологічні властивості, тобто сприяє інтенсифікації фізіологічних процесів росту та поділу клітин. Крім того, цеоліт забезпечує більш інтенсивне проходження окислювально-відновлювальних реакцій завдяки наявності в ньому цілого ряду мікроелементів, які необхідні для росту і розвитку рослин.
В Україні виробляється також вітчизняний бактеріальний препарат “Діазофіт”, розроблений в Інституті сільськогосподарської мікробіології УААН, а також російський препарат “Агат”.
Вищезгадані біопрепарати Клепс та Діазофіт, до складу яких входять живі організми, завдяки їх асоціації з кореневою системою (ризосферою) рослин, сприяють розщепленню сполук, що містяться в грунті на похідні макро- і мікроелементи, необхідні для живлення рослин.
Але головна їх функція — синтез біологічно активних речовин — фітогормонів, антибіотиків та інших, які своєю молекулярною енергією стимулюють утворення потужної кореневої системи, тобто сплетінню грунтової біоти з ризосферою, яка інтегрує різні біохімічні процеси в природньому циклі грунт — біота — рослина, завдяки чому в рослину регулярно надходять поживні речовини, і вона гармонійно розвивається.
Роль “Агату”, що містить неживі клітини бактерій, полягає, в основному, у попереджені хвороб рослин.
Препарати-біотрансформатори спрямовані на підтримку життєдіяльності грибів-ендофітів. Але загальним для них є те, що, внаслідок своєї природи, інші ендофітні мікроорганізми, що вільно живуть в грунті, можуть самостійно проникати в рослину і жити в її тканинах. Ендофітні мікроорганізми (як гриби, так і бактерії) більш конкурентоспроможні, ніж ризосферні бактерії, які живуть на корінні рослин. Тому ендофіти мають зворотний вплив на рослину завдяки тіснішому контакту бактерій — “співжительок”.
Досліди показали, що при застосуванні препаратів на основі грибів та мікроорганізмів-ендофітів урожайність сільськогосподарських культур збільшується від 15 до 30% і навіть більше, крім того, на 10–15% покращуються показники якості урожаю. Але, на відміну від грибів-біотрансформаторів, препарати Клепс та Агат можна застосовувати для профілактики захворювання рослин замість протруйників насіння. Слід зазначити, що біопрепарати, на відміну від пестицидів, не є отруйними, а механізм дії біологічних та хімічних пестицидів різний.
Отже, підводячи підсумок щодо дії згаданих препаратів, можна зробити висновок, що ці мікробіологічні препарати не шкідливі для навколишнього середовища (теплокровних тварин, риб, бджіл, грунтових черв’яків), не накопичуються в грунті, а швидко утилізуються грунтовими сапрофітними мікроорганізмами. Бактерії, які входять до їх складу, не викликають інфекційних процесів у дослідних тваринах, не являють небезпеки для комах-запилювачів, а, головне, сприяють оздоровленню та відновленню родючості і екологічної чистоти наших грунтів.
Отримані ж екологічно чисті продукти харчування забезпечать здоров’я нинішнього та майбутніх поколінь.
М. Барабаш, канд. с.-г. наук,
Асоціація фермерів та приватних землевласників України,
Г. Круковська, провід. спеціаліст,
Мінагрополітики України