Стан та перспективи наукових досліджень Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН у галузі охорони довкілля

У 2009 р. Інститут сільськогосподарської мікробіології, як головна установа, здійснював науково-дослідні та координаційні роботи за НТП УААН «Сільськогосподарська мікробіологія». Було продовжено дослідження з визначення екологічно доцільних доз азотних добрив у технологіях вирощування сільськогосподарських культур за мікробіологічного тестування; виділення та вивчення біологічних властивостей нових штамів азотофіксувальних, фосфатмобілізувальних мікроорганізмів, мікроорганізмів-антагоністів та ентомопатогенних бактерій; визначення впливу довгострокового зберігання на життєздатність та азотофіксувальну активність колекційних штамів бактерій; відпрацювання імуноферментних методів визначення фітогормонів бактеріального походження; визначення технологічних параметрів культивування промислових штамів діазотрофів та розробки сучасних технологій виготовлення мікробних препаратів; відбору ізолятів вірусів, поширених на зернових, зернобобових культур і картоплі та визначення ступеню їх поширеності; вірусостійкості селекційного матеріалу картоплі; вивчення впливу пробіотичних препаратів на клітинні та гуморальні фактори імунітету; розробка імуностимулюючого препарату для тваринництва; встановлення ступеню і спектру резистентності епізоотичних штамів мікобактерій до туберкулостатичних препаратів та їх поширення серед поголів’я різних видів тварин.

Показано, що впровадження в сільськогосподарське виробництво мікробних препаратів на основі корисних мікроорганізмів може суттєво знизити хімічне навантаження на довкілля.

Застосування сучасних мікробних препаратів у технологіях вирощування кукурудзи і ячменю ярого обмежує непродуктивні втрати сполук біогенних елементів по ґрунтовому профілю. Перевірка у виробничих умовах експериментального гранульованого препарату «Біограну» при вирощуванні кукурудзи показала його високу ефективність. Встановлено, що при вирощуванні пшениці озимої на лучно-чорноземному ґрунті екологічно доцільними дозами мінерального азоту є дози, що не перевищують 60 кг/га. Вони забезпечують суттєве зростання активності асоціативної азотфіксації і не призводять до значних втрат сполук азоту внаслідок процесу біологічної денітрифікації.

Показано, що застосування біопрепаратів для передпосівної бактеризації насіння пшениці озимої сорту Фантазія еквівалентна внесенню мінеральних добрив у дозі P30.Оптимальною дозою мінеральних добрив, де дія мікробних препаратів була найвищою є P60: приріст врожаю склав 41,7%.

Технологія вирощування ріпаку ярого на сірому лісовому ґрунті в 2009 році, яка передбачала інокулювання насіння композицією штамів з внесенням N90P90K90 забезпечила стабільне функціонування мікробоценозу, максимальну активізацію ферментного потенціалу ґрунту та найвищу врожайність ріпаку ярого.

Отримано нові високоефективні штами ентомопатогенних бактерій Bacillus thuringiensis і грибів-продуцентів біологічно активних речовин з інсектицидною активністю, які будуть використані в подальшій роботі для створення препаратів проти колорадського жука та інших шкідників, що може зменшити застосування хімічних пестицидів.

За умов польових дослідів показано, що застосування нового препарату Бацилотурінгу, створеного на основі B. thuringiensis Л-4, і нових штамів мікроорганізмів на посівах картоплі забезпечило надійний захист культури від колорадського жука і поліпшення якості бульб (товарність 86-89 проти 64% у контролі). За ефективністю застосування мікробні препарати майже не поступалися хімічному – Банколу.

Проведення досліджень у різних ґрунтово-кліматичних умовах з багатьма сільськогосподарськими культурами свідчить про значний вклад мікробних препаратів у формування урожаю. Застосування біопрепаратів в технологіях вирощування культурних рослин повинно стати обов’язковим, особливо в системі біологічного землеробства.

Визначено динаміку інфікування вірусом жовтої мозаїки квасолі зернобобових культур (горох, люпин білий, люпин жовтий, боби): за незначної ураженості посівів у фазу повних сходів рослин (1 – 6%) поширення інфекції у фазу цвітіння – сизих бобів становило 60 – 80%, що визначає необхідність захисту посівів бобових культур від вірусного ураження.

Розроблено проекти науково-технічної документації на сироватки діагностичні до вірусів сільськогосподарських культур та імуноферментні тест-системи для діагностики вірусів картоплі з метою стандартизації процесів виробництва та сертифікації продукції.

Розроблено та випробувано у лабораторних умовах три експериментальні варіанти живильних середовищ для ідентифікації мікобактерій.

Перспективними є дослідження, які направлені на запобігання деградації орних земель. Ученими Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН разом з вченими і спеціалістами провідних у цій сфері відомств, Національної академії аграрних наук України та її наукових установ розроблено Концепцію державної програми «Біологічні основи формування родючості ґрунтів та підвищення продуктивності агроценозів». Мета даної програми відповідає пріоритетним напрямам державної політики, зокрема, таким як забезпечення населення якісними продуктами харчування і реалізація експортного потенціалу країни щодо сільськогосподарської продукції при дотриманні вимог охорони довкілля.

Передумовою розроблення концепції є необхідність вирішення проблеми збереження і підвищення родючості ґрунтів. Відзначено, що оскільки обов’язковими і найактивнішими учасниками процесів ґрунтоутворення є мікроорганізми, формування родючості ґрунтів цілком правомірно розглядати як значною мірою біологічне. Проте біологічний стан багатьох ґрунтів країни сьогодні слід визнати як деградаційний. За відсутності надходження органічної речовини та незбалансованого застосування мінеральних добрив, ігнорування сівозмін, зведення до мінімуму площ вирощування бобових культур, спалювання соломи в ґрунтах активізуються процеси дегуміфікації. Суттєво збіднюється склад біоценозів ґрунтів, спостерігається зведення до мінімуму і навіть випадання з них окремих видів корисних організмів. Багато агроценозів перетворилися в резерватори збудників хвороб. Амплітуда таких явищ викликає серйозну стурбованість.

Запропоновано багатовекторний підхід вирішення проблеми підвищення родючості ґрунтів, а саме:

  • контроль надходження органічної речовини у ґрунти й оптимізації процесів синтезу гумусу;
  • інтенсифікація процесу азотфіксації в агроценозах;
  • виробництво і застосування новітніх мікробних препаратів у сучасних технологіях вирощування сільськогосподарських культур;
  • оптимізація процесів біологічної трансформації азоту в ґрунті, а також внесення фізіологічно доцільних доз добрив у технологіях вирощування сільськогосподарських культур.

Також передбачено моніторинг біологічного стану ґрунтів і вірусологічний контроль насіннєвого й посадкового матеріалу сільськогосподарських культур.

Реалізація заходів зі збереження й підвищення родючості ґрунтів дозволить зупинити руйнування національного багатства України – її чорноземів та інших цінних ґрунтів. Включення до системи землеробства як обов’язкового такого потужного важеля як біологічний азот дозволить не тільки позитивно вплинути на стан агроценозів, але й зекономити для держави величезні кошти. Запровадження розрахунків фізіологічно доцільних доз добрив для сільськогосподарських культур дозволить поліпшити стан довкілля. Поєднане застосування добрив з мікробними препаратами дозволить економити кошти без втрат урожаю та позитивно вплинути на синтез білка в рослинницькій продукції.

Налагодження виробництва біопрепаратів на основі корисних мікроорганізмів дозволить збільшити обсяги використання біодобрив у сільськогосподарському виробництві, що у свою чергу сприятиме зменшенню хімічного навантаження на ґрунти шляхом підвищення коефіцієнтів засвоєння діючої речовини з добрив, а також часткової їх заміни.

Реалізація положень Програми є економічно вигідною. Так, зокрема, за рахунок економії добрив можна очікувати економічний ефект у межах 850 – 1600 грн./га. Крім прямого ефекту, зростання рівня родючості ґрунтів буде гарантувати загальну високу народногосподарську та екологічну ефективність.

Гарантовано високою буде ефективність мікробних препаратів. У результаті проведених наукових дослідів, виробничих перевірок та практичного застосування біопрепаратів встановлено, що економічний ефект складає 400 – 700 грн./га для зернових і сягає 3000 – 4000 грн./га для овочевих культур. При виході експериментального виробництва на планову потужність (350 тис. га/порцій в рік), навіть за умови мінімального економічного ефекту в 400 грн./га народногосподарський ефект щороку становитиме не менше 140 млн. грн. За рахунок податків від реалізації додатково вирощеної продукції до бюджету надходитиме не менше 4,0 млн. грн. на рік.