Научная статья на тему 'Биопестициды: эффективны и экологичны'

Биопестициды: эффективны и экологичны Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
1302
283
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Коломиец Эмилия

Практика последних лет убедительно доказывает, что массовое применение средств химизации для борьбы с патогенами и вредителями сельскохозяйственных культур не дает желаемых результатов, поскольку приводит к нарушению биологического равновесия агроландшафтов, загрязнению окружающей среды и получаемой продукции, росту затрат на ее производство. Чтобы предотвратить экологическую катастрофу, в странах ЕС, Японии, США и Южной Корее на государственном уровне ставится вопрос о постепенном переводе агропромышленного сектора экономики на альтернативные методы и технологии ведения сельского хозяйства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Biopesticides: an efficient and eco-friendly

Practice proves that the massive use of chemicals to combat pathogens and pests of agricultural crops does not give the desired results because leads to disruption of the biological balance of agricultural landscapes, environmental pollution and the resulting product, growth of production costs. To prevent ecological catastrophe in the EU, Japan, USA and South Korea at the state level raises the question of the gradual transfer of the agricultural sector on alternative methods and technologies of agriculture.

Текст научной работы на тему «Биопестициды: эффективны и экологичны»

Эмилия Коломиец

директор Института микробиологии

НАН Беларуси, доктор биологических наук,

член-корреспондент

Биопестициды: эффективны и экологичны

Практика последних лет убедительно доказывает, что массовое применение средств химизации для борьбы с патогенами и вредителями сельскохозяйственных культур не дает желаемых результатов, поскольку приводит к нарушению биологического равновесия агроландшафтов, загрязнению окружающей среды и получаемой продукции, росту затрат на ее производство. Чтобы предотвратить экологическую катастрофу, в странах ЕС, японии, США и южной Корее на государственном уровне ставится вопрос о постепенном переводе агропромышленного сектора экономики на альтернативные методы и технологии ведения сельского хозяйства.

Мировой рынок биопестицидов оценивается примерно в 240—260 млн долл. в год (1% от рынка пестицидов). Но уже к 2014 г. прогнозируется его увеличение более чем в 2 раза — до 610 млн долл. (2%). Крупнейший производитель биологических средств защиты растений (40% мирового объема) — США. На долю Европы приходится 35%. Коммерческий выпуск и продажа биопестицидов в мире регулируются международным и национальным законодательствами. В Соединенных Штатах в качестве биоагентов зарегистрированы 14 видов бактерий, 15 видов грибов, 6 видов вирусов и 1 вид простейших. Регистрация одного биопестицида в этой стране требует годичных испытаний и обходится в 1 млн долл. Основные сегменты потребления биологических средств защиты — органическое сельское хозяйство, овощеводство, садовые культуры и ягоды, госпро-

граммы по обработке лесных массивов, водных ресурсов, городских зеленых насаждений.

Вектор направленности социально-экологической политики АПК России также меняется в сторону экологизации. Опыты, проведенные во многих регионах РФ, убедительно продемонстрировали, что экологические агро-системы с применением микробиологических препаратов способствуют повышению плодородия земель и качества продукции, оздоровлению почвенной микробиоты, увеличению урожая основных культур. Вместе с тем по всем направлениям биотехнологического производства Российская Федерация значительно отстает от уровня и темпов лидирующих в этой области стран. Если в 1990 г. СССР занимал второе место в мире по развитию микробиологической промышленности,

уступая лишь США, то сейчас вклад России в общий объем производства сократился с 3—5 до 0,3%.

С целью снижения импортозависи-мости по важнейшим видам биотехнологической продукции предпринимаются конкретные шаги, которые нашли свое отражение в Стратегии развития биотехнологической отрасли промышленности в Российской Федерации до 2020 гг. Среди ожидаемых к этому времени эффектов от ее реализации — сокращение использования химических пестицидов и инсектицидов в 6 раз, доведение доли сельхозпредприятий с органическим земледелием до 20%.

Таким образом, создание и применение высокоэффективных биологических средств для сельского хозяйства—важ-нейшая задача, решение которой обе-

ТЕМА НОМЕРА

спечивает возможность снижения пе-стицидной нагрузки на агробиоценозы и улучшения экологической обстановки.

В России выпускается около 30 наименований препаратов (11 фунгицидов и 17 инсектицидов), которыми обрабатывается около 8 млн га, что составляет 9% от всех пахотных земель.

Для Республики Беларусь актуальность организации отечественного биотехнологического производства и широкого использования биопестицидов обусловлена, с одной стороны,необходимостью обеспечения экологической безопасности сельскохозяйственной продукции и повышения ее конкурентоспособности на рынке стран ЕврАзЭС, а с другой — высокой стоимостью энергетических и сырьевых ресурсов для производства агрохимикатов, что инициирует поиск альтернативных источников питания растений и систем их защиты.

В процессе реализации двух государственных научно-технических программ — «Промышленная биотехнология» в 2000—2005 гг. и «Промышленные биотехнологии» в 2006— 2010 гг. — выделены и селектированы штаммы микроорганизмов-антагонистов и энтомопатогенов, на их основе разработаны биотехнологии получения биоинсектицидов — Баци-турина, Пециломицина, Мускардина, Melobass, биофунгицидов — Фитопро-тектина, Фрутина, Бактогена, Миколи-на, Бетапротектина, Экогрина, препарата Немацид против галловой нематоды. Все они прошли государственную регистрацию и рекомендованы для использования в сельском хозяйстве республики. По технико-экономическим показателям белорусские средства не уступают зарубежным аналогам и при условии промышленного выпуска могут внести весомый вклад в решение проблемы импортозамещения.

Традиционно при разработке биопестицидов особое внимание уделяется

выделению, отбору и селекции потенциальных интродуцентов, поскольку для адаптации в микробоценозах в условиях жесткой конкуренции за субстрат они должны обладать целым комплексом свойств, таких как высокая антимикробная активность, технологичность (способность утилизировать дешевые и недефицитные источники питания, высокая скорость роста, устойчивость к бактериофагам), низкая чувствительность к биоценотическим факторам, устойчивость к стандартным пестицидам.

Созданная в Институте микробиологии коллекция спорообразующих бактерий рода Bacillus — антагонистов возбудителей болезней овощных, плодово-ягодных и зернобобовых культур — полностью отвечает вышеуказанным требованиям. На примере генетически маркированных мутантных штаммов бактерий-антагонистов установлена высокая адаптационная способность спорообразующих бактерий в микробо-ценозах почв и филлоплане растений, а также устойчивость к химическим пестицидам, что в совокупности с выраженной антагонистической активностью обеспечивает эффективность и стабильность их фитозащитного действия в интегрированных системах защиты растений.

Исследование механизмов фитоза-щитного действия отобранных культур рода Bacillus показало, что их антифун-гальный эффект в наибольшей степени проявляется на стадиях прорастания спор и формирования ростовых трубок фитопатогенных грибов и приводит к морфологическим изменениям гиф (вакуолизации, образованию опухолео-бразных структур) и ослабленному росту мицелия. Установлена важная роль в контроле патогенов, продуцируемых бактериями-антагонистами антибиотиков и литических ферментов.

Следующий важный этап — оптимизация питательных сред и условий глубинного культивирования штаммов-

продуцентов с целью максимальной реализации их фитозащитного потенциала. Проведение указанных работ на высоком научно-технологическом уровне обеспечивает опытно-промышленное биотехнологическое производство Института микробиологии, оснащенное современными ферментационными аппаратами, позволяющими направленно регулировать биосинтез необходимых метаболитов путем изменения технологических параметров процесса или в результате воздействия на штамм-продуцент стресс-факторами. Именно они, согласно многочисленным литературным данным, способны обеспечить направленную активацию необходимых реакций в микробной клетке без вмешательства в геном. Так, шведскими и канадскими исследователями на примере бактерий Streptococcus mutans выявлено пятикратное увеличение синтеза специфических и неспецифических белков под воздействием окислительного стресса (Н2О2), пониженной кислотности среды, голодания, солевой (NaCl) и тепловой обработки. Показано, что устойчивость к одному стрессу может повышать резистентность бактерий к другим неблагоприятным факторам.

В соответствии с полученными нами данными засев жидкой питательной среды 3-суточным инокулятом бактерий B. subtilis, предварительно подвергнутым тепловому (650С, 30 мин.) или осмотическому шоку (5% NaCl, 2 ч.), способствует повышению антагонистической активности жидкой культуры на 30—38%, причем максимум активности достигается на 12—24 часа быстрее, чем в контроле (необработанный ино-кулят). Результаты исследования использованы для усовершенствования технологии производства и повышения антифунгальной активности биопестицида Бетапротектин, предназначенного для защиты сахарной свеклы от кагат-ной гнили.

12

НАУКА И ИННОВАЦИИ №3(97)_2011

Перспективы разработки микробных пестицидов связаны с созданием полифункциональных биопрепаратов. В рабочей коллекции лаборатории средств биологического контроля Института микробиологии, которая систематически пополняется новыми штаммами, имеются культуры спорообразующих бактерий с широким спектром действия, сочетающие энтомоцидные и антагонистические свойства, фитозащитное и ростстимулирующее действие, способность подавлять патогены растений и животных. Они станут основой биопрепаратов нового поколения.

Благодаря проведенным разработкам повышена конкурентоспособность и востребованность отечественных биопестицидов. В последние пять лет они производятся по заявкам хозяйств АПК на базе Института микробиологии, Новополоцкого завода БВК, предприятия «Белмедпрепараты». Вот наиболее востребованные из них.

Бацитурин обеспечивает снижение численности вредителей овощных культур и картофеля — паутинного клеща, морковной листоблошки, колорадского жука на 82—96%, по эффективности не уступает лучшим российским препаратам (Битоксибациллину, Фитоверму). В сравнении с широко применяемыми для защиты картофеля химическими средствами препарат отличает выраженное последействие на популяцию колорадского жука, обеспечивающее снижение численности вредителя в следующем поколении, безвредность в отношении полезных насекомых, что в совокупности с высокой эффективностью подтверждает целесообразность его производства и применения в Беларуси.

Фитопротектин предназначен для борьбы с грибными и бактериальными болезнями овощных культур — слизистым и сосудистым бактериозами, альтернариозом, бурой пятнистостью. Снижает заболеваемость растений на

30—60%, повышает урожайность на 20—30%, стимулирует прорастание семян и развитие растений, способствует получению экологически чистой продукции. По биологической эффективности находится на уровне российских аналогов — Агата-25, Бактофита, Фитоспорина.

Бетапротектин применяется для защиты сахарной свеклы от кагатной гнили при хранении, обеспечивает снижение вредоносности и степени развития заболевания на 50 и 64% соответственно.

Экогрин используют для защиты овощных и зеленных культур от болезней в условиях малообъемной гидропоники. Его применение сдерживает распространение и развитие серой гнили огурца в среднем на 15,3% и снижает поражен-ность плодов на 51,8%.

С 2006 по 2010 г. в рамках ГНТП «Промышленные биотехнологии» произведено и реализовано потребителю 21,8 т биопестицидов на сумму свыше 312 млн руб.

Таким образом, наметились позитивные тенденции в развитии отечественного микробиологического производства и применении биопестицидов. Однако в связи с отсутствием в республике за-

конодательных актов, лимитирующих массовое использование химикатов в сельском хозяйстве, потребность на биопрепараты формируется медленно. Если учесть, что посевы овощных культур в 2009 г. в Беларуси составили 14 тыс. га, то только для обеспечения потребностей овощеводства, по расчетным данным, необходимо от 56 до 140 т. Но фактически в 2009 г., по официальной статистике Минсельхозпрода, было использовано лишь 10,3 т биологических препаратов (0,08% от всего объема химических средств защиты растений), в том числе отечественного производства — 6,5 т (Бацитурин, Фитопротектин, Фрутин, Бактоген, Триходер-мин БЛ, Трихограмма), российского — 3,8 т (Фитоверм, Агат-25, Акарин).

Несмотря на общемировые тенденции экологизации сельского хозяйства, в нашей стране защитные мероприятия по-прежнему базируются преимущественно на использовании ядохимикатов, без учета их негативных последствий на человека и окружающую среду. В целях обеспечения здоровья нации считаем необходимым принятие на государственном уровне соответствующих решений, направленных на динамичное развитие биологического метода в аграрном секторе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.