25.10.2019: Сохранение плодородия почв - один из ключевых вопросов в современном аграрном мире. Ученые компании «Щелково Агрохим» уже не первый год работают над созданием инновационных препаратов на основе полезных бактерий.
|
Сохранение плодородия почв - один из ключевых вопросов в современном аграрном мире. По мнению ученых, почва - это тончайшая пленка жизни на земле, в которой соединяется энергия микромира с солнечной энергией. Над сохранением почвы, надлежащего слоя плодородного гумуса работают многие ученые и аграрии. Соблюдение правил севооборота, препараты, не вредящие, а лечащие, восстанавливающие естественную экосистему - такие меры могут остановить деградацию почв России. Ученые компании «Щелково Агрохим» уже не первый год работают над созданием инновационных препаратов на основе полезных бактерий. Каждый год в ассортименте появляются новые препараты, которые можно с успехом использовать при переходе на систему органического земледелия.
Сегодняшний гость номера расскажет о системе биологической защиты сельскохозяйственных культур для технологий органического и ресурсосберегающего земледелия.
|
Владимир Исмаилов,
заместитель директора по научной работе и инновациям Всероссийского научно-исследовательского института биологической защиты растений (ВНИИБЗР), кандидат биологических наук
- Владимир Яковлевич, почему сейчас так часто говорят о деградации почв, и что надо делать, чтобы восстановить естественный агроценоз?
- Негативное воздействие пестицидов на почву всем нам известно - это потеря плодородия почв и нарушение естественной биоценотической регуляции. Не стоит забывать и о непрерывном увеличении количества видов и популяций вредных организмов, резистентных к пестицидам, приводящем к повышению норм расхода и кратности обработок. Высокая пестицидная нагрузка в агроценозах приводит к ухудшению качества окружающей среды, продуктов питания и кормов. Это главные причины, которые толкают нас к плавному переходу к биологизации сельского хозяйства.
Становление органического земледелия является необходимостью современности. Во многих субъектах РФ разработаны и приняты законы об органическом земледелии. Это Краснодарский край, республика Татарстан, Белгородская область. Имеется интерес со стороны сельхозтоваропроизводителей и внутреннего рынка к экологически безопасной продукции. Активно идет развитие научных направлений в области биотехнологии, микробиологии, технической энтомологии, биоценологии, органического синтеза и роботизации сельскохозяйственного производства. Многие крупные концерны-производители химических средств защиты растений разрабатывают биопрепараты. В частности, могу сказать добрые слова в адрес компании «Щелково Агрохим» и ее руководителя Салиса Каракотова. В компании имеется понимание, что плавный переход к расширению ассортимента биологических препаратов принесет компании еще большую популярность среди аграриев и, соответственно, дивиденды самому предприятию.
Неправильные агротехнологии приводят к переуплотнению почв. По данным федерального научного агроинженерного центра ВИМ, переуплотнению подвержено около 80 % сельхозугодий. А это потеря более 30 млн тонн продукции и доходов сельхозпроизводителей. По данным Минсельхоза РФ, в России до 60 % земель находится в состоянии деградации. В мире в состоянии деградации - более миллиарда гектаров. Наблюдается снижение лабильного гумуса и заселение почвы патогенными микроорганизмами. Мы видим высокое содержание в почве грибов рода Penicillium - это индикатор утомленности и потенциальный патоген. Основные стрессоры для почвы -чистый пар, глубокая вспашка, минеральные удобрения, мелиоранты.
Пути сохранения плодородия почв известны: это научно обоснованные севообороты, проведение агроэкологического, фитосанитарного мониторинга почвы и ее супрессивности, обновление почвенных карт и картограмм содержания в почвах биофильных элементов, гумуса, рН, подготовка квалифицированных специалистов в области почвоведения, микробиологии, фитосанитарии, молекулярного и математического профиля.
При оптимуме экоресурсов здоровая почва успешно реализует уникальные биотические функции: биодеструкцию органических загрязняющих веществ, избирательное подавление патогенной микробиоты супрессорами-антагонистами. По данным французских ученых Института AgroParisTech, за 14 лет ведения органического садоводства на опытных участках увеличилась численность и биомасса почвенных организмов. Механизм положительного влияния связан с обогащением всей трофической цепи в почве, начиная от бактерий, грибов и дрожжей, завершая червями и крупными насекомыми, обитающими в почве.
Прямой посев - это наше будущее. Потому что при прямом посеве сохраняется кормовая база для микроорганизмов. Но ее надо тщательным образом подготовить. Для этого существует целый ряд препаратов. Отличный деструктор стерни и пожнивных остатков - щелковский препарат Биокомпозит-коррект, который испытывался в нашем институте. При прямом посеве накапливается большое количество растительных остатков, в которых могут сохраняться и патогены, и вредители. Биокомпозит-коррект как раз обладает полифункциональными хозяйственно-биологическими свойствами. Препарат способствует ускоренному разложению соломы, пожнивных остатков, подавляет патогенную грибную и бактериальную микрофлору, мобилизирует связанный почвенный и внесенный с основными удобрениями фосфор, переводя его в легкоусвояемую растениями форму.
- Многие считают, что органическое земледелие - это очень дорого...
- Технологии органического земледелия достаточно затратные на начальных этапах. Однако они более эффективны в долгосрочной перспективе. Например, после 3-5 лет применения систем биологической защиты ряда сельскохозяйственных культур численность многих вредных видов снижается до уровня, при котором обработки больше не нужны, так как восстанавливается естественная биоценотическая регуляция.
- Так чем же отличается органическое земледелие от традиционного производства?
- Прежде всего, органами по сертификации контролируется весь производственный цикл - от поля до прилавка. И, конечно, при органическом земледелии запрещены к использованию химические пестициды, минеральные удобрения, антибиотики, гормоны роста, ГМО и пищевые добавки.
- В каком направлении идет разработка систем биологической защиты сельскохозяйственных культур в настоящее время? И какие направления вы считаете наиболее перспективными?
- Необходимо разрабатывать теоретические и методологические основы иммунитета зерновых культур для усиления селекции на устойчивость к грибным болезням, а также искать способы применения иммуногенетических и биорациональных средств защиты растений. Этим мы активно занимаемся в нашем институте. Также идет разработка прецизионных методов (прецизионные измерения - измерения, проводимые с очень высокой точностью, т. е. с рекордно малой погрешностью) фитосанитарного мониторинга агроэкосистем с использованием новейших методов и приборов дистанционного контроля. Должны быть фундаментальные исследования в области таксономии (классификации), ценологии и экологии энтомофагов и других представителей полезной биоты. Нужно создавать и внедрять новые технологии производства и применения биологических средств защиты растений. Во ВНИИБЗР не только идет разработка систем биологической защиты, но и налажено производство экспериментальных партий энтомофагов, биопрепаратов, биорациональных пестицидов (феромоны, регуляторы роста и развития растений и насекомых).
Сейчас разрабатываются методы дистанционного фитосанитарного мониторинга, который применяется уже во многих странах. В нашем институте эти разработки поставлены на особый контроль.
- Расскажите, пожалуйста, подробнее об этих методах.
- Один из примеров мониторинга, который мы используем - дистанционное гиперспектральное зондирование. В ходе полевых измерений на опытных делянках ВНИИБЗР получены спектры отражения озимой пшеницы, в различной степени пораженной бурой и стеблевой ржавчинами, растений озимого ячменя в различной степени пораженных карликовой ржавчиной. В арсенале технических средств у нас имеется передвижная фитосанитарная лаборатория, приборы наземного мониторинга сельскохозяйственных угодий (спороловушки, приборы ранней диагностики заболеваний), феромонные и светодиодные ловушки. К примеру, с помощью специальных приборов мы можем осуществлять спектрозональную съемку резерватов (мест обитания) стадных саранчовых со спутника. Не так давно совместно с центральным научно-исследовательским институтом машиностроения (г. Королев) и Россельхозцентром по Ставропольскому краю мы провели съемки резерватов стадных саранчовых. Были выявлены 17 очагов марокканской и азиатской саранчи и итальянского пруса в восьми районах Ставропольского края, съемка которых была проведена со спутника ДЗЗ «Канопус» по представленным координатам.
Специальные спороловушки, подвешенные к летательным аппаратам дают возможность определять заспоренность посевов фитопатогенами и прогнозировать их развитие. Данные, полученные с беспилотников, позволяют не только проводить фитосанитарный мониторинг агроэкосистем, но и оценивать объем сельскохозяйственных работ и контролировать их выполнение, проводить мониторинг агротехнического состояния посевов, оценивать агрохимические характеристики посевов, прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур.
- Владимир Яковлевич, вы говорили о том, что необходимо создание коллекции микроорганизмов, энтомофагов и других полезных видов. Во ВНИИБЗР ведутся такие работы?
- В число основных научных направлений ВНИИБЗР входят разработка методов массового разведения и применения энтомофагов и акарифагов, создание экологически малоопасных средств защиты растений на основе феромонов и других биологически активных веществ растительного и животного происхождения. Разработаны технологические процессы и комплекты оборудования, обеспечивающие массовое разведение и применение насекомых, которые паразитируют на гусеницах различных чешуекрылых вредителей или пожирают их: габробракона, элазмуса, дибрахиса, подизуса, периллюса, яйцеедов клопа вредная черепашка и других энтомофагов.
Технологические схемы производства энтомофагов включают в себя выращивание растений или наработку кормового субстрата, заселение их насекомым-хозяином (жертвой), заражение или заселение насекомого-хозяина энтомофагом, разведение энтомофага, сбор насекомых и хранение. У нас разработаны технологии производства насекомых-фитофагов для получения как энтомофагов, так и энтомопатогенных организмов.
Также мы занимаемся выращиванием фитофагов на искусственных питательных средах. Для поддержания, изучения и воспроизводства коллекции энтомоакарифагов, в состав которой входят лабораторные популяции хищных клещей и насекомых, а также насекомых-жертв, разрабатываются методики лабораторного культивирования и хранения. Изучаются трофические связи и биологическая активность.
Мы занимаемся массовым разведением эктопаразита габробракона, который является одним из эффективнейших энтомофагов хлопковой совки и других вредных чешуекрылых. Налажено производство бакуловирусных препаратов на основе вирусов полидроза, гранулеза и других. На базе института ведется размножение теленоминов, которые заражают яйца клопа вредная черепашка. Достаточно одной такой кормовой ловушки на 4 гектара, чтобы полностью решить проблему с этим вредителем.
Экспериментальное производство биопрепаратов включает в себя, прежде всего, создание экологически малоопасных средств защиты растений на основе веществ биогенного происхождения. Основные направления наших исследований - это синтез половых феромонов, аттрактантов и репеллентов, разработка рецептуры половых феромонов, изучение хеморецепции (способности распознавать химические вещества) насекомых.
Использование феромонов непосредственно в защите растений - очень сильное направление. Разработаны новые методы: элиминация, дезориентация, диссеминация, автодезориентация, автодиссеминация энтомопатогенов. Массовый отлов вредителей ведется с помощью применения феромонных ловушек (хлопковая совка, Tyta absoluta Meyrick и другие). В нашем институте разработана агротехнология беспестицидной защиты томатов от основных вредителей и болезней на основе метода массового отлова хлопковой совки и томатного минера феромонными ловушками, использования биопрепаратов на основе бакуловирусов.
- Приведите, пожалуйста, конкретный пример применения насекомых-энтомофагов.
- Для наглядности расскажу о технологии биологической защиты картофеля на основе применения хищных клопов против колорадского жука. Эта технология, кстати, уже применяется в конкретных хозяйствах. Ведется фитосанитарный мониторинг, основанный на учете численности, прогнозе вредоносности и принятии решений о целесообразности и сроках проведения защитных мероприятий с помощью феромонных ловушек. Круглогодично идет массовое разведение и применение энтомофагов колорадского жука (Podisus maculiventris Say и Perillus bioculatus Fabr), хищников (Harmonia axyridis Pall, Leis dimidiata Fаbr.) и паразитов (Aphidius colemani, A.matricaria) тлей, эктопаразита хлопковой совки - Habrobracon hebetor, применяются биопрепараты, совместимые с энтомофагами.
Мы проводили опыт по применению энтомофагов в садах. В органическом яблоневом саду учхоза «Кубань» КубГАУ выпуск габробракона проводили против яблонной плодожорки на сортах осеннего срока созревания Либерти и Флорина. Особая раса габробракона, которая выведена в нашем институте, заражает до 60 % гусениц яблоневой плодожорки.
- Есть такое мнение, что биопрепараты, экотехнологии неэффективны или, по крайней мере, очень слабы в сравнении с традиционным земледелием, химическими средствами растений. Что вы скажете на этот счет?
- Я уже не раз говорил, что необходима оценка качеств биологических препаратов защиты растений, потому что в последнее время тенденция к развитию биологизации привела к тому, что много препаратов делают фирмы, которые не умеют это делать. И часто бывает так, что в их препаратах микробов чуть больше, чем в водопроводной воде. И это один из негативных моментов, которые дискредитируют биозащиту и органическое земледелие.
Возьмем систему биологической защиты яблони. Это одна из сложнейших культур. Химические обработки в садах юга России достигают до 38 за вегетационный сезон! Но для регулирования численности вредителей можно использовать метод дезориентации. Это наиболее эффективный из разработанных методов использования феромонов. Есть хозяйства, которые мы курируем, которые в течение ряда лет пришли к полной биозащите. Очень эффективен на яблоне препарат на основе Azotobacter vilandi против мучнистой росы. Смертность гусениц яблонной плодожорки от вируса гранулеза достигает 90 %. Высокую эффективность показывают нематоды. Изучение эффективности нематод против яблонной плодожорки показало более 50 % зараженных гусениц Cydia pomonella L. Хороший эффект дал экспериментальный выпуск габробракона на кукурузу против кукурузного стеблевого мотылька, проведенный в фазу выброса метелок. Выпуск габробракона усилил эффективность природной популяции, суммарная активность биоагента достигала 76 %.
Цифра: В одной столовой ложке почвы находится 400 млрд микроорганизмов 12-ти тысяч видов.
Это интересно:
В Челябинске появится биофабрика по производству энтомофагов - насекомых, защищающих растения от вредителей. Проект стоимостью 9 млрд рублей к запуску готовит агрохолдинг «Чурилово». Создание биофабрики обусловлено более высокой эффективностью биологического метода защиты растений по сравнению с химическим воздействием на них пестицидами. Как отмечают эксперты, сейчас рынок энтомофагов в России на 90 % формируется за счет поставок из стран ЕС и Израиля.
Betaren Agro №6
25.10.2019 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.