«Быстрее, выше, сильнее!» – этот олимпийский девиз часто применяют к сельскохозяйственной отрасли. В условиях рыночной экономики аграрии идут по пути стремительной интенсификации производства, роста урожайности, повышения рентабельности. Но в погоне за рекордами они зачастую забывают о верховодящей роли почвы, а точнее, её биоты – совокупности живых организмов, от которых зависят плодородие и фитосанитарное состояние почв.
Так почему же спортивные девизы плохо работают в сельском хозяйстве? В то время как одни олимпийские чемпионы стремительно сменяют других, почва работает на пределе своих возможностей из года в год, на протяжении многих десятилетий. И задача человека – отнестись к ней как к полноправному партнёру, который должен не только давать, но и имеет право получать взамен. Только так сложившееся «сотрудничество» будет взаимовыгодным и стабильным в долгосрочной перспективе.
К сожалению, в нашей стране процессы деградации почв приобретают масштабы национальной трагедии. Как стало известно на агропромышленном форуме «АгроКомплекс-2021», ежегодно площади деградируемых земель увеличиваются на 1,5 млн га. И явных признаков того, что в ближайшее время эти процессы будут замедляться, пока нет.
На варианте с Биокомпозит-коррект (справа) растения сформировали более развитую корневую систему.
Демонстрируя ответственный подход к сохранению и восстановлению почвенного плодородия, компания «Щёлково Агрохим» продолжает развивать технологию «ЭкоПлюс», направленную на снижение пестицидной нагрузки на почву, оптимизацию минерального питания растений и биологизацию земледелия. Одним из ключевых элементов этого подхода является расширение использования биологических продуктов, включая микробиологический препарат БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ. Он выполняет несколько функций, в том числе подавляет патогенную для растений микрофлору, оздоравливает почву и повышает её супрессивность.
Граница опыта проходит по колышку: справа – вариант предприятия, и невооруженным глазом видно, что растения здесь сформировали меньшую надземную часть, чем на варианте с Биокомпозит-коррект.
Состав препарата объясняет его широкую функциональность. БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ обладает фунгицидными, ростостимулирующими, азотфиксирующими и фосфатмобилизующими свойствами. Кроме того, он ускоряет процессы разложения пожнивных остатков.
Применение БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ актуально при подготовке почвы к севу зерновых, пропашных и технических культур. В этом случае он подавляет численность почвенных фитопатогенов, повышает её плодородие, улучшает доступность элементов питания. Как результат – рост урожайности и рентабельности!
Масса 1000 зерен на варианте с Биокомпозит-коррект оказалась на 9 г больше, чем на контроле.
Эликсир здоровья почвы
Но от слов перейдём к фактам. В сезоне-2019/20 БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ применили в засушливых условиях Краснодарского края, в КФХ «Мухин Н. И.». Опыт поставили на поле с озимой пшеницей, в качестве предшественника выступила кукуруза.
На контрольном участке микробиологические препараты не использовали, а на опытном варианте 29 сентября, после дискования почвы, внесли БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ (2 л/га). Мониторинг состояния растительных остатков, проведённый через месяц, подтвердил высокие деструкционные способности препарата. Количество пожнивных остатков на делянке с БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ составило 390 г/м². А на варианте предприятия этот показатель сохранился на высоком уровне: 580 г/м² (то есть на 190 г/м² больше). Таким образом, в результате применения БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ деструкционные процессы протекали более эффективно, чем в естественных условиях.
Но это ещё не всё. Образцы почвы, отобранные с двух делянок, отправили в лабораторию кафедры фитопатологии, энтомологии и защиты растений ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет». Микологический анализ показал, что на варианте предприятия, где БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ не применяли, количество патогенов составило 15,6 КОЕ/г абсолютно сухой почвы. Что касается супрессивных грибов рода Trichoderma, то их не обнаружили. А другие виды выявленных микроорганизмов при отсутствии Trichoderma имели патогенный характер.
На варианте опыта с применением препарата БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ количество патогенов составило 12,8 КОЕ/г, при этом наблюдалось снижение представителей рода Fusarium. В целом за исследуемый период содержание условно-патогенной микрофлоры на варианте с применением БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ уменьшилось на 2,8 единицы. Признаки почвоутомления при этом отсутствовали.
На варианте с применением микробиологического препарата (справа) процессы деструкции шли быстрее, растения развивались лучше и меньше болели.
Применение БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ положительно сказалось и на фитосанитарном состоянии посевов. В то время как на хозяйственном варианте наблюдался больший запас септориоза на нижних листьях культуры.
Дальнейшие наблюдения показали, что растения, полученные на опытном варианте, сформировали более выполненный колос. Но все точки над i расставила уборка: если на контроле урожайность пшеницы составила 32,2 ц/га, то на опытном варианте, где применили БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ, она выросла до 42,3 ц/га! Таким образом, в условиях экстремально засушливого сезона сохранённый урожай после внесения БИОКОМПОЗИТ-КОРРЕКТ составил 10,1 ц/га.
Работа с почвами – это длительный процесс, от которого нельзя ожидать сиюминутного результата и мгновенной прибыли. Но она необходима, потому что повсеместная деградация почв является серьёзнейшей угрозой, которая рано или поздно заведёт сельскохозяйственную отрасль в тупик. Изменить ситуацию можно, если поставить перед собой правильные цели, вооружиться терпением и практиковать комплексный подход к её оздоровлению и восстановлению плодородия. И компания «Щёлково Агрохим» готова помочь вам в этом!
Почва – дом для микроорганизмов: как создать в нём баланс?
О том, почему так важно повышать супрессивность почв, рассказывает наш эксперт Эмилия Александровна Пикушова, к. б. н., профессор КубГАУ имени И. Т. Трубилина.
Почва – среда, которая характеризуется большим количеством пищевых цепочек. В частности, растительные сообщества являются продуцентами органического вещества, от возврата которого в почву зависит жизнь многих её обитателей.
Из фотосинтезирующих микроорганизмов, находящихся в почве, важную роль играют сине-зелёные водоросли. Они единственные из фотоавтотрофов, кто обогащает почву азотом. Кроме того, в список продуцентов можно отнести и отмирающую микробиоту, которая также пополняет почву органическим веществом.
Но для разложения органического вещества необходимы редуценты: бактерии, микроскопические грибы, отличающиеся типом питания. Абсолютную пользу приносят облигатные сапротрофы: микроорганизмы, питающиеся только отмершими тканями растений. Речь идёт о представителях родов Fusarium, Penicillium, Rhizopus, Mucor и некоторых других. Эти микромицеты участвуют в разложении простых углеводов, органических кислот, хитина, белков, целлюлозы, пополняя почву макро- и микроэлементами, а также гуминовыми кислотами.
В свою очередь, факультативные или условно-патогенные сапротрофы (гемибиотрофы) могут питаться как на отмерших тканях, так и на живых растениях или прорастающих семенах. Таким образом, грибы родов Fusarium, Alternaria, Cladosporium и другие являются условными патогенами. Их переход к паразитическому образу жизни зависит от состояния растений. Посевы, ослабленные любыми стрессовыми факторами (снижение содержания гумуса, увеличение плотности и кислотности почвы, засуха, затопление, повреждение вредителями, поражение болезнями и др.), становятся более уязвимыми к заселению условными сапротрофами. Например, накопление грибов рода Fusarium, особенно Fusarium oxysporum, связано с подкислением почвы.
Факультативные виды подготавливают пищу для представителей следующего звена в цепочке – условно супрессивных микромицетов (грибы родов Trichoderma, Chaetomium, Aspergillus, Penicillium и др.). Почему они называются условными? Потому что при определённых условиях могут переходить к паразитическому образу жизни. Это особенно характерно для грибов родов Aspergillus и Penicillium, вызывающих плесневение семян кукурузы, подсолнечника, гороха и других культур. Они выделяют большое количество токсинов, которые влияют на прорастание семян и полезную микрофлору. Грибы перечисленных родов, как утверждают почвенные микологи, являются биоиндикаторами почвенного утомления. Это подтверждено в лаборатории КубГАУ в результате проведения многочисленных микологических анализов образцов почвы из ризосферы озимой пшеницы на чернозёмах выщелоченном и обыкновенном в различных агроклиматических зонах Краснодарского края.
Характерно, что в звене условно супрессивных микромицетов наиболее уязвимыми являются грибы рода Trichoderma – самые важные в комплексе.
Хорошо развитая корневая система растений выделяет в почву высокоэнергетические органические кислоты, гормоны, а также органические вещества, которые являются пищей для следующего звена пищевой цепочки – бактерий. Роль этих одноклеточных микроорганизмов неоценима! Они извлекают из органического вещества и минералов, находящихся в почве, макро- и микроэлементы, необходимые для питания растений.
Многообразие видов включает в себя бактерии, которые извлекают азот из почвенного воздуха или обеспечивают им растения через симбиотические связи, участвуют в процессах нитрификации и денитрификации, определяют антифитопатогенный потенциал почвы. Кроме того, бактерии играют большую роль в формировании структуры почвы, а также обогащении приземного воздуха углекислым газом, необходимым для увеличения интенсивности фотосинтеза.
Следовательно, от биоразнообразия и количества микроорганизмов, находящихся в почве, зависят сохранение и увеличение показателей её плодородия. В том числе структура, плотность, водно-воздушный режим, накопление гуминовых и фульвокислот и другие факторы.
Значительная часть видов составляет антифитопатогенный потенциал почвы, снижающий вредоносность возбудителей корневых и прикорневых гнилей.
Высокая активность сапротрофных грибов и бактерий ускоряет деструкцию послеуборочных остатков, а также уменьшает запас патогенов с факультативно-сапротрофным типом питания (септориоз, пиренофороз, фузариоз, фомопсис и др.).
Но это биоразнообразие и количество видов, в свою очередь, зависят от плодородия почвы. В деградированной почве растут значения плотности, снижаются количество органического вещества и концентрация кислорода, происходит подкисление почвенной среды. А это губительно для многих микроорганизмов, особенно для бактерий.
И здесь мы получаем гордиев узел, который аграрии пытаются разрубить переходом на поверхностную обработку почвы или No-Till, увеличением доз внесения минеральных удобрений, выращиванием самых урожайных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур… Забывая об основе основ – микробиологической активности почвы! Повторим: если она низкая, с потерей многих видов, участвующих в почвообразовательном процессе, это приводит к нарушению структуры, уплотнению, подкислению, увеличению количества факультативных сапротрофов, снижению антифитопатогенного потенциала и другим негативным последствиям.
Проблему надо решать планомерно и комплексно. Чтобы восстановить и поддерживать качественные условия жизни в почве, необходимо оптимизировать применение каждого приёма, направленного на сохранение и повышение её плодородия. Отсутствие такого подхода выражается в дальнейшем развитии деградационных процессов, особенно в чернозёмах.
Одним из способов увеличения микробиологической активности почвы является искусственная колонизация полезными организмами – бактериями с различным типом питания и антифитопатогенными микроскопическими грибами. В этом плане возрастает значение деятельности АО «Щёлково Агрохим», которая связана с созданием микробиологических препаратов, направленных на ускорение деструкции послеуборочных остатков, обогащение почвы азотом и повышение антифитопатогенного потенциала.
Высокий эффект от применения этих препаратов достижим в хозяйствах, где принимаются меры для сохранения и повышения почвенного плодородия и создаются условия для интенсивного размножения микроорганизмов. При этом добиться желаемых результатов можно только при грамотном применении препаратов!
Яна Власова,
Краснодарский край
30.06.2021 0
Правительство России завершает подготовку национального проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики». Он объединит передовые решения в сфере биотехнологий, возобновляемых биоресурсов, а также создания новых материалов.
Кажется, ещё 10 лет назад о биоэкономике мало кто слышал, а сегодня на её развитие направлены средства нацпроектов, о биоэкономике в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, фармацевтике и в других отраслях говорит национальный лидер. Что же это такое?
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН определяет биоэкономику как «использование возобновляемых биологических ресурсов, биологических процессов и принципов устойчивого производства товаров и услуг во всех секторах экономики». При этом биоэкономика напрямую связана с достижениями биотехнологии в сельском хозяйстве и промышленности.
Если сказать чуть иначе, биоэкономика – это, по сути, новый способ создания продукта в условиях шестого технологического уклада, рывок в который человечество совершило в 2020-е годы. Этот новый уклад учёные описывают через инженерию живых тканей и организмов с заранее заданными свойствами, искусственный интеллект, беспилотные летательные системы, анализ больших данных и космический мониторинг. Для сельского хозяйства это принципиально новый уровень производительности труда, полная переработка отходов с помощью микроорганизмов, биотехнологическое производство любых молекул и манипуляции с генами, оптимизация геномов живых организмов.
Нацпроект
Координационный центр правительства России сообщает, что новый нацпроект «Технологическое обеспечение биоэкономики» призван обеспечить технологический суверенитет страны, ускорить развитие сельского хозяйства через внедрение биотехнологий, а также создать условия для самореализации граждан.
В своём выступлении на стратегической сессии в марте с. г. премьер-министр Михаил Мишустин подчеркнул, что нацпроект будет носить комплексный характер и формировать фундамент сразу для нескольких направлений.
Михаил Мишустин - премьер-министр Российской Федерации
«В их числе – химия, пищевая индустрия, энергетика, медицина, экология, сельское хозяйство. Все те отрасли, где возможно глубокое внедрение биопроцессов и использование современных форматов производства на индустриальном уровне», – подчеркнул Председатель Правительства.
Он добавил, что ключевая задача национального проекта – консолидировать усилия, мощности и ресурсы, создать конкурентные предприятия, в том числе за счёт модернизации имеющихся, чтобы вернуть позиции одного из глобальных лидеров биотехнологического рынка.
Цели и задачи
Среди других задач проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики» можно выделить следующие:
- Технологический рывок в АПК. Нацпроект призван стать платформой для опережающего развития сельского хозяйства и других смежных отраслей за счёт внедрения передовых биотехнологических решений.
- Технологический суверенитет и лидерство: развитие собственной биоэкономики рассматривается как стратегически важный шаг для снижения зависимости от импортных технологий и продукции, а также для занятия ведущих позиций на мировом рынке.
- И наконец, новый национальный проект должен способствовать дальнейшему расцвету науки и производства, а также решению кадрового вопроса для работы в такой новой сфере, как биоэкономика. В конечном итоге новый нацпроект должен привести к росту экономики и повышению уровня жизни в стране.
Ответ на вызовы
Глобальные вызовы в области продовольственной безопасности, связанные с ростом народонаселения планеты и изменением климата, цифровой трансформацией экономики, требуют должного отклика. И здесь «Щёлково Агрохим» даёт достойный ответ сразу по нескольким направлениям.
Прежде всего это обширные селекционно-семеноводческие программы в Орловской области, на Центральном Черноземье и в Краснодарском крае, нацеленные на формирование замкнутого цикла сельскохозяйственного производства. По словам члена-корреспондента РАН Александра Прянишникова, в рамках этой работы «Щёлково Агрохим» создаёт для АПК России системы новых сортов, дополняющих друг друга по комплексу хозяйственных и биологических свойств; обеспечивает программы первичного и оригинального семеноводства достаточными объёмами исходного материала; формирует 100-процентный уровень обеспеченности промышленного семеноводства собственными сортами.
Научный консорциум по селекции
Для решения столь фундаментальных биотехнологических задач «Щёлково Агрохим» задействовует уникальные коллективы учёных из научных институтов по всей стране: от Института фундаментальных проблем биологии РАН и Института общей генетики РАН до ВНИИСБ, ВНИИМК им. В.С. Пустовойта и НИИСХ Северного Зауралья и др. С целым рядом научных учреждений существуют совместные программы исследований. Так, с институтом Цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН) совместная программа работы нацелена на получение константных (не расщепляющихся) форм растений, выявление сопряжённости индексов NDVI с молекулярными маркерами, контролирующих темпы развития растений. С учёными из Института фундаментальных проблем биологии (г. Пущино) ведётся оценка сортовых особенностей по активности фотосинтетического аппарата растений, поиск генетических маркеров, определяющих функционал фотосинтетических и продукционных процессов у растений, и др.
Цифровые двойники
Для тестирования аграрных технологий «Щёлково Агрохим» разработал собственную цифровую новинку – иммерсивного цифрового двойника. Это виртуальная копия реального производства, позволяющая изучать и моделировать сельскохозяйственные процессы в режиме реального времени и проводить виртуальные испытания технологий и сельхозмашин.
Начальник отдела информационных технологий «Щёлково Агрохим» Дмитрий Москвин на конференции в г. Щёлково представил эту разработку компании широкой публике. Двойник повторяет всё, что происходит на промышленном объекте или в теплице, и позволяет моделировать любой процесс – от роста растений до работы оборудования. На основе данных, получаемых от цифрового двойника, можно оценивать потребности в ресурсах, прогнозировать болезни полевых культур и оперативно реагировать на любые изменения, что повышает эффективность работы.
Дмитрий Москвин - начальник отдела информационных технологий «Щёлково Агрохим»
Система также способна прогнозировать степень износа производственного оборудования, позволяя сократить вероятность его отказов. Новый софт даёт возможность проводить краш-тесты и обучать сотрудников на симуляторе, где ошибки становятся безопасной частью практики, помогая предотвратить реальные инциденты. Следующим этапом развития станет внедрение искусственного интеллекта для автоматизации управления процессами.
Цифровой образ сорта
Прошедшей осенью также было подписано соглашение между «Щёлково Агрохим» и Госсорткомиссией. В рамках совместной работы стороны займутся внедрением цифровых технологий в селекционный процесс. Первым шагом станет реализация пилотного проекта по формированию цифрового образа сортов и гибридов. Этот подход позволит анализировать и прогнозировать фенотипические и генотипические характеристики новых растений в виртуальной среде, что значительно ускорит создание новых сортов, адаптированных для разных регионов страны.
Заключение
Возможности искусственного интеллекта, машинное обучение, доступ к большим данным стали новой магией и навсегда изменили наши подходы к развитию биотехнологий. Никогда раньше у человечества не было такого количества инструментов для анализа и улучшения сложных биологических систем и оптимизации самых разных процессов. Несомненно, развитие биоэкономики ускорит научные открытия в области сельского хозяйства и промышленности и обеспечит технологический суверенитет страны.