Сегодня ведущие хозяйства при условии сбалансированного обеспечения питательными веществами и эффективной системой защиты получают рекордные урожаи многих культур, но генетический потенциал современных сортов и гибридов гораздо выше. Дальнейший рост урожайности возможен за счет включения в технологии выращивания дополнительных стимулирующих веществ, то есть биостимуляторов, которые будут способствовать повышению коэффициента усвоения элементов питания и стрессоустойчивости растений.
В Украине с определением биостимуляторов чаще всего отождествляют фитогормональные препараты (регуляторы роста растений природного или синтетического происхождения), хотя это понятие намного шире. Биостимуляторами растений являются любые вещества или микроорганизмы, применяемые с целью повышения эффективности питания растений, абиотической устойчивости и/или улучшения качества полученной продукции независимо от содержания питательных веществ.
Законодательно рынок биостимуляторов (включая ЕС и США) до сих пор не урегулирован, что препятствует детальному описанию и классификации этих продуктов. Кроме того, состав биостимуляторов частично неизвестный, большое количество биологически активных веществ, содержащихся в препаратах, затрудняет понимание того, какие именно соединения обладают наиболее выраженным действием. Часто стимулирующее влияние таких продуктов обусловлено комбинацией и синергическим действием различных веществ. Поэтому в большинстве случаев биостимуляторы классифицируют в зависимости от их состава и на основе физиологических реакций растения на применение препаратов.
Сегодня мировой рынок биостимуляторов оценивается в $2 млрд. Ожидается, что объем этого рынка будет стремительно расти и в 2022 г. составит около 3,29 млрд. Согласно выводам аналитиков, основным сегментом рынка является группа продуктов на основе различных кислот природного происхождения: гуминовых, фульвокислот и аминокислот, которые охватывают около 50% его размера. Отдельной группой выделяют экстракты морских водорослей, доля которых составляет 37% рынка.
Прогнозируется, что спрос на эти продукты в дальнейшем будет увеличиваться. Биостимуляторы в сельском хозяйстве чаще всего используются на зерновых, плодовых и овощных культурах, в течение последующих лет потребность в применении стимулирующих веществ для этой группы культур будет расти. По способу внесения преобладает внекорневая подкормка, так как обеспечивает быстрое действие активных компонентов, что особенно важно в условиях действия негативных факторов окружающей среды. Ожидается, что в прогнозном периоде значительно повысится спрос на применение биостимуляторов для обработки семян.
Микробные биостимуляторы представлены биопестицидами и биоудобрениями, которые в основном включают живые бактерии и грибы (например, Bradyrhizobium sp., Bacillus megaterium, Trichoderma atroviride и др.) или инактивированные микроорганизмы и их метаболиты (Lactobaccillus spp., Candida spp. и т. д.). Применение таких препаратов способствует повышению доступности питательных элементов за счет выделения органических кислот корневой системой и растворения труднодоступных веществ почвы; стимулирует фиксацию азота, усиление устойчивости растений к экологическим стрессам и осуществляет контроль над корневыми заболеваниями.
Гуминовые вещества и фульвокислоты. Вариативность воздействия гуминовых веществ объясняется источником получения продукта, культурой применения, условиями, нормой и способом внесения. Источником происхождения могут быть природное гумусованое органическое вещество (например, торф), компосты и вермикомпосты или полезные ископаемые (леонардит).
Гуматы влияют на плодородие, действуя на физико-химические и биологические свойства почвы. Биостимулирующий эффект проявляется через улучшение корневого питания растений с помощью различных механизмов. Улучшение поглощения макро- и микроэлементов происходит за счет повышения катионообменной способности почвы и увеличения доступности фосфора. Другой важный механизм – стимуляция протонных насосов плазматической мембраны растения, которые необходимы для активации переноса большей части ионов и метаболитов. Гуминовые вещества также проявляют ауксин-, цитокинин- и гиберелиноподобную активность, чем стимулируют развитие корневой системы. В случае внекорневого применения отмечают повышение содержания хлорофилла а, b и общих каротиноидов. Стимулирование стрессоустойчивости растений возможно за счет активации антиоксидантных ферментов, увеличения содержания фенолов и пролина в листьях.
Экстракты морских водорослей. Экстракты водорослей имеют в своем составе микро- и макроэлементы, полисахариды (алгинаты, ламинарин, маннитол, фукан), фитогормоны, аминокислоты и другие компоненты, способствующие улучшению роста растений. Большинство экстрактов получают из бурых водорослей, в частности Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Fucus vesiculosus, Laminaria digitata и др. Водоросли могут быть использованы для фертигации, обработки семян и внекорневой подкормки. В почвах их полисахариды способствуют образованию геля, удерживанию влаги и аэрации почвы. Также описаны положительные эффекты через стимулирование корневой экссудации корневой системы, почвенной микрофлоры и антагонистов патогенов в супрессивных почвах. Влияние на прорастание семян и развитие корневой системы связано с гормональными эффектами ауксинов, цитокининов гиббереллинов, других фитогормонов и регуляцией генов биосинтеза этих гормонов в растительных тканях.
Антистрессовое действие проявляется в обеспечении работы устьиц и транспирации, повышении прочности клеточной стенки, снижает чувствительность растений к дефициту влаги и высоким температурам. Кроме того, обработки активируют синтез фенольных соединений и антиоксидантных ферментов, повышая общую устойчивость и иммунитет к вредителям и болезням. В конце концов под действием экстрактов водорослей формируется более развитая корневая система, стимулируется вегетативный рост, повышается урожайность и качество полученной продукции.
Белковые гидролизаты и аминокислоты. Смеси аминокислот и пептидов получают путем химического и ферментативного гидролиза белка растительного и животного происхождения. Белковые гидролизаты стимулируют метаболизм углерода и азота, повышают их ассимиляцию, регулируют ферменты цикла Кребса. Некоторые аминокислоты, например пролин, проявляют хелатирующие свойства, защищая растения от тяжелых металлов, способствуют поглощению микроэлементов и их транспортировке. Экзогенное применение глицин бетаина и пролина способствует уменьшению разрушительного действия свободных радикалов, уменьшает экологический стресс.
Неорганические соединения. Химические элементы, которые способствуют росту и улучшают реакцию растений на стресс, но не являются основными элементами питания, также отнесены к стимуляторам роста. Такие элементы как Al, Co, Se и Si проявляют свойства биологически активных веществ. Механизм повышения толерантности к биотическому и абиотическому стрессу объясняется укреплением клеточной стенки, осморегуляцией, уменьшением транспирации, термическим регулированием, активацией ферментов и стимуляцией синтеза фитогормонов.
Также к биостимуляторам можно отнести фосфиты, учитывая их выраженную фунгицидную активность и стимулирующее действие на растения. Внекорневое применения фосфитов способствует развитию корневой системы, повышению коэффициента усвоения труднодоступных питательных элементов из почвы, формирует защитный механизм и иммунный ответ растений. За последние годы все больше агрохимических корпораций интересуются биостимуляторами. Основными производителями таких продуктов являются BASF (Германия), Syngenta (Швейцария), FMC Corporation (США), Arysta (Япония), BioAg Alliance (США), Valagro (Италия) и Biolchim (Италия) и др.
Украинский рынок биостимуляторов представлен преимущественно продуктами на основе гуматов местного производства, полученным путем экстрагирования бурого угля, глубинного торфа, сапропеля или биогумуса с довольно невысоким содержанием гуминовых и фульвокислот. Гуматы высокого качества производят из леорнадита – именно они содержат наибольшее количество высокодоступных растению гуминовых веществ.
Также довольно популярны жидкие аминокислотные препараты в виде комплексов с другими биологически активными веществами. Украинские аграрии зачастую используют эти продукты с целью преодоления гербицидного стресса.
Среди отечественных производителей удобрений, содержащих биологически активные вещества, ключевые позиции на рынке занимает НПК “Квадрат”. Линейка продуктов компании включает комплексное концентрированное удобрение с экстрактом морских водорослей “Квантум – СИАмин”, применение которого способствует стимулированию деления клеток и росту плодов, преодолению стресса, особенно в условиях засухи, уменьшению фитотоксического действия пестицидов и повышению эффективности внесенных удобрений. В рамках подписанного партнерского соглашения о всестороннем сотрудничестве для производства этого препарата используют высококачественное концентрированное сырье из водоросли Ascophyllum nodosum канадской компании Acadian Seaplants.
Acadian Seaplants – одна из крупнейших компаний в мире, которая занимается выращиванием и переработкой морских водорослей. Полностью растворимый, уникальный по химическим составляющим экстракт получают в процессе двухэтапной фильтрации, а качество и стабильность продуктов обеспечивается жесткими методами контроля производства. Другим удобрением производства НПК “Квадрат”, широко используемым как биостимулятор и стресопротектор, является удобрение “Квантум – Амино Макс”. Его применение позволяет сформировать естественный защитный механизм растения в ответ на действие стрессора в случае неблагоприятных условий выращивания.
“Квантум – Амино Макс” содержит широкий спектр аминокислот растительного происхождения, обогащенный макро- и микроэлементами, гуминовыми веществами, органическими кислотами и фитогормонами. Специальную формуляцию кремния с добавлением гуминовых веществ содержит удобрение “Квантум – АкваСил”. Повышение устойчивости к биотическим и абиотическим стрессам происходит благодаря укреплению клеточных стенок, снижению транспирации и лучшей терморегуляции растений.
Удобрение “Квантум – Гумат” изготовлено из качественного леонардита, имеет высокое содержание фульвокислот и обогащено растворимыми формами кремния, способствует активации полезной микрофлоры, росту корневой системы и вегетативной массы растений, повышению урожайности и улучшению его качества.
Выраженным фунгицидным и биостимулирующим действием характеризуется препарат на основе фосфитов “Квантум – Фитофос”. То есть удобрения компании “Квадрат” кроме обеспечения необходимыми элементами питания обладают свойствами биостимуляторов и оказывают комплексное стимулирующее действие на растительный организм.
Следовательно, понятие биостимуляторов охватывает разнообразные продукты, повышающие эффективность вносимых удобрений, стрессоустойчивость растений, производительность и качество урожая. Учитывая темпы интенсификации сельского хозяйства в Украине и изменения климата, можно сделать вывод, что спрос на биостимуляторы будет только расти. (НПК “Квадрат”, Инфоиндустрия/Химия Украины и мира)