Технология производства биопрепаратов для защиты растений

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

В сельском хозяйстве биологические препараты для лечения, профилактики и диагностики заболеваний представлены широким ассортиментом продуктов как импортного, так и российского производства. Наращивание физических объемов производства в агросекторе имеет серьезные ограничения на мировых рынках: в определенный момент дальнейший рост объемов без изменения технологических подходов (условий выращивания, хранения и транспортировки в растениеводстве, условий содержания, кормления и переработки в животноводстве) станет невозможен.

Использование биотехнологии в сельском хозяйстве ориентировано на стабильное развитие сельскохозяйственного производства, решение проблемы продовольственной безопасности, получение высококачественных, экологически чистых продуктов питания, переработку отходов сельскохозяйственного производства, восстановление плодородия почв. В данном направлении наиболее приоритетным является:

* создание новых сортов сельскохозяйственных растений и животных с использованием современных постгеномных и биотехнологических методов;

* разработка и внедрение методов геномной паспортизации для повышения эффективности селекционно-племенной работы, технологий клонирования животных-производителей;

* производство биопрепаратов для растениеводства;

* производство кормовых добавок для сельскохозяйственных животных;

* производство ветеринарных биопрепаратов.

Для реализации этого направления указанные ниже комплексы мероприятий будут включены в государственную программу Российской Федерации "Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия", ответственным исполнителем которой является Минсельхоз России.

5.1. Биологическая защита растений

В течение последних 10 лет методами биотехнологии удалось создать новые поколения биологических средств защиты растений, которые по стоимостным характеристикам вполне могут конкурировать с химическими средствами защиты. В результате наблюдается масштабный рост объемов применения биологических средств практически во всех крупных аграрных регионах мира.

Меры биологической защиты растений позволяют повысить урожайность, снизить потери в растениеводстве, внедрить интегрированные системы защиты растений. Ведут к снижению остатков действующего вещества в конечной продукции, что крайне важно при контроле в странах импортерах российской сельскохозяйственной продукции (на данном этапе зерновых). В Европейском Союзе в настоящее время действует директива, утвердившая программу REACH, определяющую резкое повышение требований к использованию химикатов (причем не только в сельском хозяйстве). Развитие направления биологической защиты растений ведет к значительному снижению химической нагрузки на растениеводство, способствуя долгосрочной конкурентоспособности сектора.

5.2. Сорта растений, созданные с использованием методов биотехнологии

В настоящее время в Российской Федерации практически не создаются сорта и гибриды нового поколения, устойчивые к засухе, болезням, гербицидам, насекомым-вредителям и неблагоприятным условиям среды, с использованием постгеномных технологий (методы селекции, основанные на использовании молекулярных маркеров) и генетической инженерии, которые все шире используются во всем мире. Без использования биотехнологических инноваций сельскохозяйственное производство России будет по-прежнему высокозатратным и проигрывать в конкурентоспособности зарубежным странам. Такая ситуация будет негативно сказываться и на отечественном секторе производства питания. Комплекс мероприятий будет содействовать развитию передовых постгеномных и биотехнологических методов в растениеводстве и формированию динамичных рынков трансгенных семян и растений, востребованных сельскохозяйственными производителями.

5.3. Технологии молекулярной селекции животных и птицы

Развитие технологий молекулярной селекции обусловлено разработкой современных методов анализа генома, позволяющих выявлять и проводить скрининг большого числа мутаций (полиморфизмов), связанных с уровнем развития экономически значимых селекционных признаков сельскохозяйственных животных. Комплексом мероприятий будет предусмотрено создание конкурентоспособных отечественных технологий молекулярной селекции в животноводстве и птицеводстве, направленных на повышение уровня хозяйственно полезных признаков, на улучшение качества животноводческой продукции и, как следствие, повышение эффективности производства продукции животноводства.

5.4. Трансгенные и клонированные животные

Основным рыночным фактором роста данного сегмента является то, что трансгенные животные во много раз производительней существующих методов получения рекомбинантных белков и/или антител. Комплексом мероприятий будут созданы условия для вхождения российских производителей в сегменты рынка с высокой добавленной стоимостью и формирования научно-технического задела, способствующего долгосрочной конкурентоспособности сектора.

5.5. Биотехнология почв и биоудобрения

В рамках комплекса мероприятий будут созданы условия для развития биотехнологий улучшения почв и производства биоудобрений. Биотехнология почв за счет использования растений, содержащих необходимые бактерии, способна существенно повысить качество и производительность почв без использования химических удобрений или со значительным уменьшением размеров их применения. Использование бактерий при переработке органических отходов способно существенно ускорить и удешевить процессы создания органических удобрений, что будет способствовать расширению органического земледелия в России и положительно повлияет на снижение экологического ущерба от сельского хозяйства.

5.6. Биопрепараты для животноводства

Биологические препараты для лечения, профилактики и диагностики заболеваний животных представлены широким ассортиментов продуктов как импортных, так и российского производства. Как правило, зарубежные компании занимают сегменты дорогостоящих высокоэффективных препаратов, в том числе полученных с применением генно-инженерных методов. Наиболее важным конкурентным преимуществом отечественных иммунобиологических лекарственных средств для ветеринарного применения является использование для их изготовления местных, выделенных в России или ближайшем зарубежье, штаммов микроорганизмов. Это обеспечивает, как правило, наиболее высокую специфическую эффективность указанных средств при их применении на территории Российской Федерации и на Евразийском континенте. Реализация комплекса мероприятий приведет к вхождению отечественных производителей в сегменты с высокой добавленной стоимостью при сохранении существующих конкурентных преимуществ.

5.7. Кормовой белок

Кормовой микробиологический белок (кормовые дрожжи) - это сухая концентрированная биомасса дрожжевых клеток, специально выращиваемая на корм сельскохозяйственным животным, птице, пушным зверям, рыбе. Добавление кормового белка в корма резко улучшает их качество и способствует повышению производительности в животноводстве. Комплексом мероприятий будет предусмотрено развитие производства кормового белка в России и создание новых научно-технических заделов, совершенствующих технологии его производства и виды использования.

5.8. Переработка сельскохозяйственных отходов

В переработке отходов сельского хозяйства и органических отходов пищевой промышленности в последнее время все чаще применяется технология микробиологической конверсии. Технология микробиологической конверсии поистине "всеядна" и использует самые разнообразные органические отходы. В качестве изначального сырья могут быть использованы отходы, остающиеся при сборе сельскохозяйственных культур, отходы пивоварения, отходы, получающиеся при переработке зерна, молока, фруктов и овощей, отходы мясопереработки и т.п.

Микробиологическая конверсия позволяет перерабатывать отходы виноделия и сахарной промышленности, отходы, получающиеся в результате консервирования различных продуктов, в процессе производства растительного масла и растительных жиров в целом. Технология прекрасно утилизирует отходы чайной, винодельческой и эфиромасличной промышленности.

Благодаря такой технологии можно перерабатывать даже испорченные, зараженные микрофлорой и частично разложившиеся отходы. Биоконверсия способна восстановить и улучшить кормовые качества недоброкачественных отходов. Комплексом мероприятий будет предусмотрено повышение доли переработки сельскохозяйственных отходов биотехнологическими методами.

5.9. Биологические компоненты кормов и премиксов

Современный уровень технологий кормления сельскохозяйственных животных опирается на широкое применение биологических компонентов (ферменты, аминокислоты, БВК, пробиотики и другие). В результате развития животноводства в России, которое в основном опирается на импорт технологий и поголовья, сформировался емкий рынок этих продуктов биотехнологии. Однако формирование рынка не привело пока к развитию производственной и технологической базы, появлению новых продуктов, созданных на основе научных достижений российских ученых.

В 2010 году в животноводстве в качестве кормов было использовано 45 млн. т зерна, что говорит о крайне низкой эффективности кормопроизводства в стране. Доля зерна в комбикормах составляет 70% (в странах Европейского Союза - 40 - 45%), кроме того, в непереработанном виде было использовано более половины из общего количества зерна предназначенного для кормов.

Важно отметить, что производство комбикормов и премиксов в значительной степени ведется без использования биопрепаратов (ферментов, ветеринарных и кормовых антибиотиков, пробиотиков и так далее). При таком кормлении конверсия корма в получение животноводческой продукции существенно отстает от мировых показателей, что снижает конкурентоспособность российского животноводства. Комплексом мероприятий будут созданы условия для развития производственной и технологической базы биотехнологических компонентов кормов и премиксов.

Реализация указанных комплексов мероприятий позволит решить вопросы создания высокоэффективного сельского хозяйства и обеспечения населения полноценным сбалансированным питанием.

Ответственный за разработку и реализацию комплекса мер по направлению - Минсельхоз России.

Научной основой биотехнологии являются принципы биохимии и микробиологии, молекулярной (клеточной) биологии и генетики, а также других смежных биологических дисциплин: растениеводства и селекции, энтомологии и фитопатологии, зоологии и экологии, охраны окружающей среды.

Практическое значение и конечный итог деятельности сельскохозяйственной биотехнологии как научно-практической отрасли биологии заключается в промышленном получении ценных продуктов сельскохозяйственного производства для медицины, питания, промышленности, поддержания гомеостаза среды существования человечества.

Студенты должны ознакомиться с технологией мелкотоннажного производства микробиопрепаратов для защиты растений от вредителей и болезней; технологиями массового разведения трихограммы, габробракона, энкарзии, хищной галлицы афидимизы, фитосейулюса и других энтомофагов; использованием дождевых червей и комнатных мух для переработки органических отходов и производства биогумуса.

Лабораторная работа № 1. Определение титра грибных препаратов

Цель работы: освоить методику определения титра биопрепаратов.

Материалы и оборудование: сухой или смачивающийся порошок боверина или жидкий препарат из биолаборатории. Набор пробирок для разведения препаратов, стеклянные палочки, мерные пипетки, колбы, камера Горяева, микроскопы, фильтровальная бумага.

При применении грибных и бактериальных биологических препаратов для защиты растений от вредителей и болезней важно следить за тем, чтобы титр рабочей суспензии соответствовал рекомендуемому (рис. 1).

Рис. 1. Энтомопатогенные грибы:

а) конидиеносцы гриба рода энтомофтора (Entomophthora sp.);

б) конидиеносцы и конидии гриба боверия (Beauveria sp.);

в) колорадский жук, пораженный мускардинозом

Титром называют количество спор гриба, находящегося в 1 мл суспензии или в 1 г сухого порошка (Бондаренко, 1983).

Особенно важно контролировать титр препарата при его изготовлении мелкими партиями в условиях производственных биолабораторий станции защиты растений.

Определение титра препарата, приготовленного на жидкой среде. Полученную из биолаборатории культуру гриба (жидкий препарат) предварительно просматривают под микроскопом для визуального определения степени насыщения конидиоспорами. При обильном спороношении полученную суспензию разбавляют в 10 и 100 раз, для чего в мерные колбы берут пипеткой по 1 мл хорошо перемешанной суспензии и доводят водой до объема 10 и 100 мл соответственно. Затем содержимое исследуемой суспензии еще раз встряхивают, стеклянной палочкой по капле наносят на две площадки камеры Горяева, покрывают покровным стеклом и хорошо притирают. Излишки жидкости удаляют фильтровальной бумагой. Камеру помещают на предметный столик, при окуляре 10x и объективе 10x находят средний ряд квадратов сетки, переводят объектив на увеличение 40х и подсчитывают число конидий. Подсчет проводят в 10 больших квадратах камеры, расположенных в среднем ряду сетки, пропустив при этом 2 первых и 2 последних квадрата. Если число конидий в большом квадрате превышает 50, для анализа берут суспензию с более высоким разведением или разбавляют в 10 раз последний вариант разбавленной суспензии.

Вычислив среднее арифметическое числа конидий в одном большом квадрате, подставляют его в формулу для определения титра (Т) маточной культуры по формуле

Т = 25 х 104 х A х P,

где А – среднеарифметическое число конидий в большом квадрате;

Р – разведение (10, 100 и т. д).

Определение титра суспензии сухого препарата. Исходя из рекомендуемой нормы применения сухого препарата, например, 1 кг/га при разведении 300 л рабочего раствора, готовят суспензию 3,3 г препарата в 1 л воды в колбе, тщательно перемешивают, фильтруют через 2 слоя марли. Полученную суспензию препарата, аналогичную применяемой в производственных условиях, подвергают анализу. Определение титра препарата проводим как в предыдущем случае.

Контрольные вопросы и задания:

1. С какой целью определяют титр грибных препаратов?

2. Опишите устройство камеры Горяева и работу с ней.

3. Расскажите о порядке работы при разведении препаратов и определении разведения.

4. По какой формуле определяется титр препарата? Что означают члены уравнения?

Лабораторная работа № 2. Технология получения и применения биопрепаратов для защиты растений от вредителей

Цель работы: ознакомиться с технологией производства и зарисовать блок-схемы получения бактериальных, грибных и вирусных препаратов, записать технологию их получения и применения.

Материалы и оборудование: образцы микробиологических препаратов, применяемых в защите растений. Насекомые, пораженные грибами, вирусными и бактериальными болезнями. Блок-схемы технологий получения препаратов.

2.1. Получение бактериальных препаратов

Промышленное производство биопрепаратов бактериального происхождения заключается в глубинном культивировании энтомопатогенных бактерий с целью получения максимального титра клеток в культуральной жидкости и накопления токсинов. Промышленные штаммы бактерий должны отвечать следующим требованиям: относиться к определенному серотипу (одному из 12 серотипов и 15 вариантов Δ-эндотоксина Bacillus thuringiensis Berl.), иметь высокую вирулентность и репродуктивность, среднюю чувствительность к комплексу бактериофагов, обеспечивать высокую эффективность биопрепарата. Технология производства всех бактериальных препаратов на основе В. thuringiensis Berl. включает следующие стадии:

1) выращивание посевного материала в лаборатории и посевном аппарате;

2) культивирование в промышленном ферментере;

3) концентрирование культуральной жидкости;

4) сушка, стандартизация и фасовка готового препарата.

Бактерии для создания препарата выращивают сначала в 3-литровых колбах (банках) с искусственной питательной средой (ИПС), а затем в посевном аппарате в условиях аэрации (0,2 л воздуха на 1 л среды в 1 мин).

Посевной материал должен содержать не менее 1,7х10 9 спор в 1 мл. В посевной аппарат культура добавляется в количестве 0,05 % от объема питательной среды аппарата. Температура культивирования – 28–30 °С, продолжительность культивирования – 35–40 ч.

Состав искусственной питательной среды в посевном аппарате и промышленном ферментере следующий: кормовые дрожжи (2–3 %), кукурузная мука (1–1,5 %), кашалотовый (рыбий) жир (1 %). При этом культуру доводят до стадии споруляции (образования спор у 90–95 % бактериальных клеток) (рис. 2). Если споры не требуются, то среда составляется из глюкозы технической (0,7 %), кукурузного экстракта (4 %), хлорида натрия (2 %). Состав среды влияет на соотношение спор и кристаллов эндотоксина бактерии в культуральной жидкости.

Процесс культивирования заканчивают при степени споруляции 90–95 % и титре спор в 1 мг не менее 1х10 9 .

Готовую культуральную жидкость перекачивают в стерильный сборник, передают на сепарацию и получают пасту влажностью 85 % с выходом около 100 кг из 1 м 3 культуральной жидкости и титром 20х10 9 спор в 1 г пасты.

Пасту собирают в отдельном сборнике. Отцентрифугированную питательную среду при необходимости используют еще 1–2 раза (многократное повторное использование его невозможно, так как в культуральной жидкости накапливаются вещества, тормозящие развитие бактерий). В дальнейшем фугат используют для производства кормовых дрожжей (цикл производства замкнутый, что важно с точки зрения экономичности и охраны окружающей среды).

Пасту направляют на приготовление стабилизированной пасты или сухого смачивающегося порошка – конечных препаративных форм биопрепарата.

Рис. 2. Энтомопатогенная бактерия

Bacillus thuringiensis Berl.:

1 – бактериальная клетка в фазе созревания; 2 – спора бактерии; 3 – Δ-эндотоксин в форме кристаллического включения в бактериальной клетке

Для получения смачивающегося порошка пасту высушивают на распылительной сушилке до остаточной влажности 10 %, смешивают с каолином до стандарта – 30х10 9 спор в 1 г препарата. Порошок фасуют в 4-слойные герметичные мешки по 20 кг.

Стабилизированную пасту готовят, смешивая ее после сепарации с карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ). Молекулы КМЦ, имеющие положительный заряд, за счет электростатических сил собирают на себе кристаллы и споры, заряжая их отрицательно, что способствует равномерному распределению активного начала во всем объеме пасты. Добавляют также консерванты, распределяющиеся равномерно между частицами (рис. 3).

Рис. 3. Блок-схема производства бактериальных препаратов:

1 – хранение маточного материала; 2 – выращивание посевного материала в лаборатории в качалочных колбах; 3 – выращивание маточной культуры в посевном аппарате; 4 – культивирование в промышленном ферментере; 5 – контроль на наличие свободного фага; 6 – определение степени споруляции; 7 – концентрирование культуры; 8 – повторное использование фугата (питательной среды); 9 – получение пасты; 10 – изготовление стабилизированной пасты; 11 – изготовление сухого или смачивающегося порошка

Паста не подвержена гниению и брожению, не замерзает при хранении, ей не опасно увлажнение. Это вязкая жидкость кремового цвета без запаха. Производство стабилизированной пасты экономически более выгодно. В препарат можно вводить добавки: антииспарители, смачиватели, прилипатели, приманочные вещества (аттрактанты), а также вещества, защищающие бактерий от влияния солнечной радиации. Применяются бактериальные биопрепараты (лепидоцид, дедробациллин, энтобактерин, дипел, БИП и другие) на овощных культурах с нормой расхода 1–3 кг/га, на древесных культурах с нормой 3–5 кг/га против листогрызущих вредителей (гусениц чешуекрылых, ложногусениц пилильщиков, личинок жуков-листоедов и др.). Гибель вредителей наступает на 2-10-й день.

Биопестициды сегодня находятся в центре внимания агрохимической отрасли и сельхозпроизводителей по всему миру благодаря экологической безопасности. Они рассматриваются в качестве замены химическим пестицидам или используются в интегрированных системах защиты культур вместе с ними, обеспечивая аграрной отрасли стабильность.

Новые направления развития пестицидов в мире

Мощным двигателем развития биопестицидной промышленности в развитых и развивающихся странах является социально-общественный контроль и оказываемая со стороны государственных органов помощь в разработке и регистрации новых биопродуктов. Содержащие в своем составе биологически активные вещества — биофунгициды, биоинсектициды, биогербициды и бионематоциды не оставляют токсичных остатков в растениеводческой продукции и не вызывают повышения устойчивости контролируемых объектов. Вместе с тем, некоторые действующие вещества химических препаратов запрещают применять из-за риска для здоровья людей и окружающей среды.

Что считается биопестицидом?

В США, помимо микробиологических препаратов на основе бактерий, грибов и вирусов, к биопестицидам относят и генно-модифицированные культуры, в которые добавлены гены микроорганизмов — ген эндотоксина бактерий вида Bacillus thuringiensis. Эти бактерии также применяют самостоятельно в качестве инсектицида. В итоге генно-модифицированные культуры сами продуцируют токсины, уничтожающие вредный объект. А вот к биохимическим пестицидам, синтезируемым живыми организмами, относят субстанции, которые контролируют вредителей исключительно по нетоксичным механизмам (препятствующие спариванию половые феромоны насекомых, привлекающие насекомых в ловушки ароматические экстракты, препятствующие дыханию масла).

Какие направления биоконтроля находятся сейчас в приоритете?

У биологических (микробных) гербицидов более узкий спектр действия (контролируют только один вид вредных организмов), поэтому они уступают по эффективности химическим гербицидам. Вместе с этим микробные биогербициды и химические пестициды не могут применяться одновременно, что значительно ограничивает их продвижение. Если взаимодействие между ними станет выгодным обеим сторонам, то это поможет распространению микробных гербицидов в больших масштабах.

Значительная доля выпускаемых сегодня биопестицидов относится к группе инсектицидов и фунгицидов, предназначенных соответственно для борьбы с насекомыми и грибными заболеваниями культур. Последние разработки таких биопродуктов с точки зрения эффективности не только способны сократить использование традиционных химических пестицидов, но и полностью их заменить.

СЗР с приставкой био: принципы работы, ошибки, советы специалиста

Современные средства биоконтроля

биопестициды на основе микроорганизмов и членистоногих, основаны на вирусах, бактериях, грибах, простейших и нематодах (биоинсектициды, биофунгициды, биогербициды, биомоллюскоциды и бионематоциды) — вызывают заболевания и гибель объектов контроля.
биоконтролирующие агенты, основаны на применении хищников-членистоногих: жуков, мух, галлиц, златоглазок, клопов, клещей и паразитических ос, которые поедают целевые объекты или используют их в качестве пищи для своего потомства.

Самым перспективным, экологически чистым и эффективным инструментом в борьбе с вредителями считают разработку феромонов членистоногих, грибов и млекопитающих. Феромоны в сельском хозяйстве начали использовать с 1980 г., биопестициды на основе микроорганизмов — с 1990 г., а биоконтролирующие типы хищников — с начала XXI века. В силу более быстрого снижения стоимости производства феромонов данный сегмент показывает более быстрое развитие. Если в 2019 г. глобальная рыночная стоимость сельскохозяйственных феромонов оценивалась $2,4 млрд, то к 2025 году может увеличиться до $5,7 млрд (данные Marketsand Markets).

Феромонные препараты обладают целевым действием на конкретных насекомых-вредителей. Сегодня используются биопрепараты против совок (Spodoptera exigua, Spodoptera litura), в том числе кукурузной лиственной совки (Spodoptera frugiperda), стеблевого кукурузного мотылька и других вредителей.

Выпуск 90% всех биопестицидов в мире основан на использовании различных видов и штаммов Bacillus thuringiensis. Затем по степени задействования идут энтомопатогенные нематоды, биопрепараты на основе видов микромицетов и бактериальные биопрепараты.

Основным препятствием для ускоренного развития промышленности биопестицидов является недостаточная информация о потенциальных видах бактерий, грибов и членистоногих для новых биопестицидов и биологических контролирующих агентов. В настоящее время признано, что для контроля вредителей может быть использовано свыше 100 видов бактерий, 800 видов грибов и 300 видов нематод, для контроля сорняков — 50 видов бактерий и грибов, а для борьбы с возбудителями болезней растений — только 20 видов бактерий и грибов.

Один из интересных методов контроля болезней и вредителей предлагает американская компания Bee Vectoring Technologies International Inc. Технология Bee Carrier Technology предлагает вносить биологические препараты на сельскохозяйственные культуры и декоративные растения с помощью. пчел. Компания разработала и владеет запатентованной технологией векторизации, которая предназначена для безвредного использования коммерчески выращиваемых насекомых-опылителей (пчелы, шмели и др.). Данные опылители становятся естественными механизмами доставки различных органических соединений, которые подавляют или устраняют распространенные болезни культур (Botrytis, коричневая гниль, антракноз, Alternaria alternata и др.).

Кто является крупнейшим производителем и потребителем биопестицидов?

Компании по производству биоконтролирующих агентов, биопестицидов и феромонов существуют в США, Китае, Швейцарии, Японии, Индии, Швеции, Бельгии, Нидерландах, Англии, Италии, Германии, Канаде, Финляндии. Их общими особенностями являются государственная поддержка деятельности и тесная международная кооперация в разработке и испытании биопрепаратов. Из всех производящих биопестициды компаний 40% расположено в США, 35% — в Европе и 25% — в других странах.

Биопестициды и биоконтролирующие агенты широко применяют в Европе и Азии. Европа оказалась вторым по величине потребительским рынком биопестицидов, но из-за ограничений регулирующих процедур разработка биопестицидов столкнулась с препятствиями. Это привело к значительному увеличению времени регистрации и стоимости биопестицидов в Евросоюзе.

Процессы регистрации и оборота биопестицидов в ЕС регулируются Европейским агентством по безопасности пищи (оценивает научные данные), а окончательное решение принимает Европейская комиссия. В число разрешенных к использованию в странах ЕС биоагентов входят грибы (54%), бактерии (34%) и вирусы (12%). При регистрации биопестицидов учитывают токсичность, патогенность, инфекционность, экотоксикологию и разложение биопестицида в природной среде и другие показатели.

Перспективы биологического метода в России

По данным Всероссийского НИИ биологической защиты растений, все проблемы растениеводства могут быть в значительной степени решены при широкомасштабном и эффективном использовании биозащиты. Однако перспективы биологического метода в РФ проблематичны, несмотря на его очевидные преимущества перед химическим методом защиты растений по биологической и экологической безопасности (академик Захаренко В.А.).

К слову, Россия отстает от развитых стран мира не только по внесению биопестицидов, но и традиционных химических СЗР. При этом неблагоприятная фитосанитарная обстановка регистрируется на 70% используемых сельхозугодий. Россияне считают, что химические обработки зерновых культур рентабельны при высокой урожайности (56-60 ц/га) и получаемой прибавке урожая более 6,0 ц/га. В случае борьбы с видами токсинообразующих грибов (фузариями, аспергиллами, трихотециумом и др.) химическая защита посевов вообще нерентабельна (академик Новожилов К.В., Монастырский О.А., 2019). Наиболее интенсивный рост рынка химических СЗР в России на протяжении последней пятилетки наблюдался в сегменте химических фунгицидов, что объясняется поставленной в стране задачей снижения заболеваемости зерновых и повышения качества зерна (рис.).

И в заключение

В Беларуси биопестициды практически не применяются в производственных масштабах. Чтобы ускорить развитие биологизации защиты культур, ученым, специалистам и руководителям отечественной аграрной отрасли необходимо сконцентрировать внимание на современных вызовах. Разработка отечественных биопестицидов должна вестись активнее и быть в приоритете. Это покажет реальную государственную поддержку в повышении устойчивости развития сельского хозяйства, а белорусским аграриям — в наращивании производства органической продукции.

Список литературы находится в редакции.

Биологическими препаратами называются средства, полученные из различных природных источников (грибы, растения, животные, микроорганизмы и т.д.) или синтезированные методами биотехнологии. Среди прочих полезных областей применения таких препаратов можно назвать и защиту культурных растений от болезней и вредителей.

Главной особенностью таких биологических средств защиты, в отличие от средств "химических", является их безвредность для человека и окружающей среды (в том числе домашних и диких животных, насекомых-опылителей и т.п.), что делает их пригодными для все более набирающего популярность экологического (органического) земледелия. К тому же такие препараты не вызывают привыкания у вредителей и устойчивости у патогенных микроорганизмов – это позволяет эффективно использовать средства в течение многих лет, не увеличивая нормы расхода действующего вещества.

А еще – биопрепараты не накапливаются в тканях растений, не оказывают отрицательного влияния на качество и вкусовые свойства плодов и не требуют длительного периода ожидания (время между повторными обработками). К тому же некоторые из них не только борются с инфекциями или вредителями, но даже укрепляют иммунитет садово-огородных культур или увеличивают урожайность. Особенно полезна обработка такими биопрепаратами почвы под рассаду, а также семян и растений в "юном" возрасте – на наиболее нежной и чувствительной стадии – рассады.

Так же, как и ядовитые препараты-химикаты, биологические средства делятся на:

биофунгициды – препараты, подавляющие жизнедеятельность патогенных грибков;
биоинсектициды – направлены против насекомых-вредителей;
биоакарициды – направлены против патогенных клещей;
бионематициды – направлены против растительноядных нематод;
биогербициды – средства против сорных растений;
биородентициды – средства против грызунов.

А есть ли у биопрепаратов недостатки? Скорее, нюансы использования, весомость которых каждый огородник определяет лично для себя и своего участка:

действуют в большинстве своем медленнее и мягче химических аналогов;
действие недолговечно, и обработки придется повторять с определенной периодичностью;
эффективно справятся с болезнями только на ранних стадиях. Чтобы получить существенный эффект, нужно проводить профилактические обработки;
срок хранения большинства биопрепаратов обычно истекает через 1,5-2 года, после чего их активность начинает заметно снижаться.

Биопрепараты для борьбы с вредителями растений

Это препараты на основе узкоспециализированных вирусов, грибков, микроорганизмов и/или продуцируемых ими специфических веществах направленного действия. Они предназначены для борьбы с имаго и личинками вредных насекомых, клещей, червей. Попадая с частицами съеденной листвы в организм вредителей, препарат чаще всего вызывает у них паралич кишечника или, проникая дальше в ткани, серьезные метаболические нарушения в клетках, что приводит к смерти.

Также механизм действия может быть основан на механическом обездвиживании и/или повреждении яиц вредителей и их взрослых особей (например, споры гриба Paecilomyces lilacinus прорастают "сквозь" яйца нематод, уничтожая их содержимое). Иногда такие препараты разрабатываются и на основе других организмов – например, нематоды могут использоваться для борьбы с насекомыми.

Такие препараты обладают широким спектром действия, что позволяет им эффективно бороться с такими вредителями, как:

паутинный клещ,
медведки, колорадский и майский жуки и их личинки,
тля,
трипсы,
нематоды,
пилильщики,
клопы,
бабочки (плодожорки, совки, огневки, капустницы, американская белая и т.д.),
плодовые моли,
многие виды гусениц и т.д.

Плюс – многие из таких препаратов имеют полезные "побочные эффекты" вроде обогащения почвы доступными формами азота или увеличения урожайности продукции.

Как создают такие препараты? Исследуя взаимодействия живых организмов между собой. Так, в XIX веке в Тюрингии, выясняя причины смертности тутового шелкопряда на фабрике по производству шелка, обнаружили особую бактерию бациллюс турингиенсис (Bacillus thuringiensis), которая выделяла токсины, убивающие бабочек и жуков, но совершенно безвредные для млекопитающих. А уже в XX веке на основе этих бактерий были разработаны препараты против насекомых-вредителей.

Самыми популярными среди огородников из этой группы препаратов на сегодняшний день являются:

Bacillus thuringiensis

Фитоверм (Аверсектин С), Вертициллин, Пециломицин, Метаризин, Басамил, Актофит, Нематофагин, Боверин и другие на основе микроскопических грибков (Streptomyces, Verticillium, Metarhizium, Paecilomyces, Arthrobotrys и др.), выделяющих особые вещества – нейротоксические яды для насекомых и клещей – либо механически повреждающих целостность покровных оболочек вредителей.
Энтонем, Немабакт – на основе энтомопатогенных нематод из семейств Steinernematidae и Heterorhabditide, которые в качестве паразитов способны заражать более тысячи видов насекомых-вредителей из различных отрядов, поражая все фазы развития, кроме яйца.
Карповирусин, Мадекс Твин, ФермоВирин, Хеликовекс – на основе высокоспецифичных вирусов, поражающих конкретных вредных насекомых на стадии гусеницы.

Биопрепараты для борьбы с болезнями растений

Противогрибковых биопрепаратов достаточно много, но чаще всего огородники используют средства на основе бактерии сенная палочка (Bacillus subtilis) и почвенного грибка триходермы (Trichoderma).

Сенная палочка впервые была выделена из сенного отвара, почему и получила такое название. Эта бактерия способна подавлять развитие фитопатогенов, продуцируя более 70 видов биологически активных веществ. Ее воздействие на фитопатогены заключается в создании для них неблагоприятных условий обитания (подкисление почвы), а также дефицита питания – сенная палочка развивается быстрее возбудителей болезней и заселяет максимальную поверхность.

Триходерма, внедряясь в корни грибов-фитопатогенов, активно разрастается в клетках, что приводит к гибели последних. Кроме того, триходерма подавляет рост и развитие возбудителей болезней за счет выделения большого количества особых ферментов и антибиотиков.

Еще одна важная и замечательная способность триходермы и сенной палочки – переработка органических веществ в легко усваиваемые растениями неорганические соединения.

На основе спор, мицелия и отходов жизнедеятельности триходермы производят такие биологические препараты, как Трихоплант, Глиокладин, Трихоцин, МикоХелп, Триходерма вериде и др.

На основе сенной палочки, к примеру, изготовлены такие биосредства, как Фитоспорин, Алирин-Б, Экомик Урожайный, Гамаир, Бактофит и др.

Некоторые же препараты и вовсе содержат сразу несколько активных микроорганизмов и даже растительные экстракты, которые эффективно взаимодействуют.

Очистить почву от инфекций помогут препараты Гамаир, Фитоспорин-М, Алирин-Б, Экомик Урожайный, Глиокладин, Органик-баланс и др. Гамаир, к примеру, отличается широким спектром действия, хотя наиболее эффективен против черной ножки капусты. Фитоспорин-М, Споробактерин и Бактоген хороши в отношении различных болезней; Глиокладин, Бетапротектин, Трихоцин и Алирин-Б есть смысл применять только против корневых гнилей, а Ампеломицин – только против мучнистой росы и т.д.

Как и когда обрабатывать почву биопрепаратами? У каждого средства есть инструкция по применению. Обычно препарат растворяют в воде и весной, за несколько дней до высадки рассады, проливают грядки по указанному на упаковке алгоритму. В теплице применяют раствор такой же концентрации, но не только проливают почву, а заодно опрыскивают и стены с потолком.

Широко используют такие биопрепараты и в предпосевной обработке семян. При такой обеззараживающей обработке (обычно это замачивание в рабочем растворе на 30-60 минут) эффективно уничтожаются патогены без вреда для самих семян и будущей рассады. Кроме уничтожения болезнетворной фауны биопрепараты ускоряют прорастание и повышают иммунитет растения к вирусным, бактериальным и грибковым болезням. К тому же, обычно эти препараты очень экономичны в использовании и быстро действуют, благодаря чему время замачивания семян существенно сокращается. Самым универсальным из такого рода препаратов считается Фитоспорин-М, хотя с успехом для профилактики тех или иных заболеваний растений можно применять и другие подобные биосредства – Планриз, Бактофит, Экомик, Трихоплант и т.д.

Читайте также: