La посуха та сильна спека Вони стали щоденним продуктом харчування в багатьох сільськогосподарських районах, особливо в Середземноморський клімат і теплі регіони там, де зрошувальна вода обмежена або, в деяких випадках, відсутня. У цьому контексті мікробні біостимулятори перетворилися з лабораторної цікавості на ключовий інструмент для кращої стійкості сільськогосподарських культур до водного стресупідтримувати продуктивність та зменшувати залежність від хімічних речовин.
Окрім маркетингу, за цими продуктами стоїть серйозні наукові дослідження, науково-дослідні проекти та польові випробування Ці дослідження демонструють, як консорціуми мікроорганізмів, екстрактів морських водоростей, гумінових речовин та нових корисних бактерій допомагають рослинам краще керувати водою, використовувати поживні речовини та активувати свої внутрішні захисні механізми. Давайте спокійно, але безпосередньо розглянемо, що говорить наука, і що робиться на практиці, щоб допомогти культурам менше страждати від посухи.
Що таке біостимулятори і чому вони такі важливі сьогодні?
Коли ми говоримо про біостимулятори, ми маємо на увазі Продукти, призначені для покращення фізіології рослин та активності ризосферине стільки для того, щоб «підживити» їх у вигляді поживних речовин, скільки для активації внутрішніх процесів, які змушують рослини працювати краще та краще протистояти абіотичному стресу, особливо посусі та високим температурам.
Згідно з Регламентом (ЄС) 2019/1009, біостимулятор – це продукт, який Він стимулює процеси живлення рослин незалежно від вмісту в них поживних речовин., з метою покращення однієї або кількох характеристик: ефективності використання поживних речовин, стійкості до абіотичного стресу, агрономічних ознак (врожайності та якості) та доступності поживних речовин, іммобілізованих у ґрунті та ризосфері.
Багато з цих продуктів походять з біологічне походження: екстракти морських водоростей, побічні продукти сільськогосподарського виробництва, мікробні культури, гумінові речовини або амінокислотиякі застосовуються в низьких дозах (часто менше 0,5 кг/га)-1Їхній інтерес різко зріс, бо вони ідеально вписуються в зелений перехід європейського сільського господарствазменшення потреби в синтетичних добривах і пестицидах і сприяння підтримці виробництва в умовах дедалі екстремальніших погодних умов.
Тим часом, агенти біоконтролю або біопестициди Вони відіграють ще одну додаткову роль: це засоби захисту рослин на основі мікроорганізмів (бактерій, грибів, вірусів, найпростіших, нематод), природних речовин (рослинних екстрактів, феромонів, олій) або навіть макроорганізмів (хижих комах та кліщів, паразитоїдних ос, ентомопатогенних нематод), які служать для боротьба зі шкідниками та хворобамиУ той час як біостимулятори зосереджені на абіотичному стресі, ці агенти біоконтролю зосереджені на біотичному стресі.
Ключові відмінності можна підсумувати наступним чином: біостимулятори спрямовані на покращити стійкість до посухи, засолення або екстремальних температур та оптимізують живлення, стимулюючи метаболічні шляхи, гормональні сигнали та покращуючи ріст коренів; біопестициди, з іншого боку, діють шляхом прямий антагонізм, паразитизм або індукція захисних сил проти хвороб і шкідників.
У Європейському Союзі це концептуальне розділення перетворюється на подвійний регуляторний трекБіостимулятори регулюються як добрива згідно з Регламентом (ЄС) 2019/1009 (функціональна категорія CFP 6: Біостимулятори рослин), тоді як засоби біоконтролю підпадають під дію Регламенту (ЄС) 1107/2009 про засоби захисту рослин.
Мікробні біостимулятори та посуха: наукові результати щодо кукурудзи та томатів
Одне з найцікавіших досліджень, опублікованих нещодавно, проаналізувало вплив мікробні консорціуми, отримані з використанням FPB (ферментаційної поліфазної біотехнології) TRICHODEX у розсаді кукурудза та помідорияк за нормального, так і за низького зрошення помірний та сильний дефіцит водиДослідження було опубліковано в міжнародному журналі Resources (MDPI), отримало рейтинг Q1 та зосереджено на сталому розвитку, ефективному використанні ресурсів та зміні клімату, що дає гарне уявлення про рівень ретельності.
Мета цієї роботи полягала не лише в перевірці, чи рослини «росли більше», а й у розумінні... як змінилася їхня фізіологічна реакція у відповідь на посуху і чи змогли мікроорганізми покращити адаптацію сільськогосподарських культур до сценаріїв низької доступності води на ранніх стадіях розвитку.
Результати були переконливими: розсада, оброблена мікробними біостимуляторами, показала значно вищий ріст та краще управління водними ресурсами порівняно з контрольною групою, навіть коли доступної води було дуже мало. У кукурудзи ріст досяг приблизно одного на 50% вище в умовах посухитоді як у помідорів ріст збільшується до 35% за звичайного зрошення.
Окрім зростання, а помітне покращення ефективності використання водиОброблені рослини довше зберігали свою фізіологічну активність при зменшенні кількості води, що є ключовим фактором у подоланні критичних періодів стресу. Така поведінка була пов'язана з покращеною архітектурою коренів та більшою здатністю рослин підтримувати тургор і фотосинтез.
На рівні харчування, мікробні консорціуми Вони покращують засвоєння фосфору, заліза, кальцію та магніюЦе необхідні поживні речовини як для вегетативного розвитку, так і для стійкості до стресу. Цей ефект пояснюється дією мікроорганізмів, здатних розчиняти фосфор, хелатувати мікроелементи або виробляти речовини, що сприяють їх засвоєнню корінням.
Дослідження також показало, що оброблені саджанці ефективніше активували власні поживні речовини. природні захисні механізми проти стресузі збільшенням на 20-40% активності антиоксидантних ферментів, таких як аскорбатпероксидаза (APX) та каталаза (CAT). Це збільшення антиоксидантної здатності передбачає зниження окислювального стресу з дуже ранніх стадій розвитку, що призводить до меншого пошкодження клітин за нестачі води.
Багатовимірний аналіз показав, що це не була ізольована реакція, а радше комплексне реагування на заводі який поєднав ріст, харчування та фізіологію в узгоджений «пакет» для ранньої продуктивності. За словами Халіда Ахді, генерального директора TRICHODEX, мікробна біотехнологія може змінити ситуацію на краще.реальна різниця від найперших етапів культивування", допомагаючи рослинам краще адаптуватися до дефіциту води.
У сукупності ці результати позиціонують мікробні біостимулятори як практичний інструмент для зменшення наслідків посухикраще використовувати ґрунтові ресурси, зменшити залежність від хімічних речовин та досягти стабільності врожайності в контексті зміни клімату.
Регуляторний контекст та ринок біостимуляторів у Європейському Союзі
Зростання популярності цих продуктів не було випадковим: європейська індустрія біостимуляторів стала світовий лідер з часткою ринку понад 50%Іспанія є однією з провідних країн. У 2021 році вартість ринку оцінювалася понад 3.300 мільярда євро, з прогнозами щорічного зростання на 12-14% до 2027 року.
Це зростання сильно зумовлене Європейські стратегії Зеленої угоди, «З ферми до виделки» та нової САПякі вимагають скорочення використання речовин, шкідливих для навколишнього середовища та біорізноманіття, і переходу до більш стійких моделей виробництва. Біостимулятори ідеально підходять як рішення, що Вони покращують стійкість культури та здоров'я ґрунту, що дозволяє підтримувати або навіть покращувати продуктивність та якість.
Однак розвиток сектору зумовлений складна законодавча базаУ конкретному випадку біостимуляторів, Регламент (ЄС) 2019/1009 встановлює, що ці продукти, в рамках CFP 6, повинні відповідати суворі вимоги до якості, обмеження вмісту забруднюючих речовин, стандарти маркування та допускиКрім того, їхня сировина повинна належати до однієї з дозволених категорій компонентних матеріалів (КММ) та пройти оцінку відповідності, щоб її можна було продавати як добрива ЄС.
В Іспанії біостимулятор може потрапити на ринок лише за одним із таких шляхів: дотримуватися Регламенту (ЄС) 2019/1009, дотримуватися національних норм (Королівський указ 506/2013) або в'їжджати через Взаємне визнання відповідно до Регламенту (ЄС) 2019/515, якщо він вже дозволений в іншій державі-члені.
Процес авторизації не такий вже й короткий: він, за оцінками, триватиме 3 5 має años від розробки продукту до повної комерціалізації. Щоб спростити цей процес, Європейський комітет зі стандартизації (CEN) розробив серію 33 гармонізованих стандарти (серія CEN 455) що визначають випробування для демонстрації агрономічної ефективності, що вимагається Регламентом 2019/1009.
Незважаючи на це, залишається кілька важливих викликів: розширення списку мікроорганізми, дозволені в CMC 7 (наразі обмежено Azotobacter spp., Rhizobium spp., мікоризними грибами та Azospirillum spp.), включити певні побічні продукти тваринного походження, адаптувати вимоги REACH до реалій сектору та збільшити кількість органів з оцінки відповідності щоб уникнути вузьких місць.
Біостимуляція у виноградниках: проекти SEWINES, Living Soils, Living Vines та NOVATERRA
Виноградарство – це галузь, яка особливо схильна до підвищення температури та нерегулярні опадиі з цієї причини він став ідеальним полігоном для випробування біостимуляторів. В останні роки дослідження в цій галузі різко зросли: INIA повідомила про майже на 40% більше проектів, пов'язаних з біостимуляторами за останні п'ять років.
Один із найяскравіших прикладів – це проект МОРСЬКІ ВИНА (PID2020‑112644RR‑C21, C22), очолюване IFAPA та UPV/EHU, яке оцінило біостимулюючий потенціал екстрактів з водоростей Ulva spp. (зелені водорості, відомі як «морський салат») та Rugulopteryx okamurae (інвазивні бурі водорості) у виноградній лозі. Ulva spp. характеризується своїми швидке зростання та висока здатність до уловлювання CO22 та поживні речовиниЦе робить його дуже цікавою морською біомасою для біодобрив або компосту в органічному землеробстві.
Однією з найважливіших сполук в Ульві є сульфатований полісахарид. Ульванякий, як було показано в тепличних випробуваннях, має протигрибкові властивості на різних культурах (виноград, огірки, квасоля). Тим часом Rugulopteryx okamurae, зареєстрований як інвазивний вид у Гібралтарській протоці, має сильний екологічний та ландшафтний вплив, але його хімічний склад робить його перспективним: високий вміст калію, кальцію, заліза та марганцюа також полісахариди, такі як фукоїдан і ламінарин, і гліколіпіди, які можуть бути агентами біоконтролю.
Після чотирьох років роботи SEAWINES продемонструвала, що ці екстракти морських водоростей можуть сприяти більш сталому управлінню виноградникамиУ теплих регіонах екстракти Ulva spp. значно покращили фізіологію та продуктивність виноградної лози, тоді як Rugulopteryx okamarae стає перспективною альтернативою для боротьби з несправжньою борошнистою росою в тепличних умовах, особливо в поєднанні з іншими методами лікування.
Польові випробування врожаю 2024 року з сортами Темпранільйо та Сіра показали покращення виробничих параметрів та поліфенольного складу винограду (особливо антоціани) та у профілі летких сполук (терпенів) сусла, ключових аспектів якості вина. Таким чином, пропонується використання Ulva та Rugulopteryx як Подвійне рішення: більш стале управління та валоризація морської біомаси, включаючи проблемний інвазивний вид.
Ще один цікавий фронт — це фронт Операційні групи «Живі ґрунти та живі виноградники» (GOPC-CA-20-0001 та GO2022-01)спрямований на прискорення переходу виноградників, особливо тих, що мають бідні ґрунти, як-от у Кадісі, до більш стійких систем. Проект «Живі ґрунти» поєднує кілька практик: застосування Мікробні інокулянти, отримані шляхом ферментації мікроорганізмів з ризосфери виноградної лози з рештками обрізки, використання зелені дахи для запобігання ерозії та утримання води, а також інтеграція овець для контролю трав'янистої рослинності замість обробітку ґрунту чи хімічного скошування.
Проект Viñas Vivas, зі свого боку, фокусується на для захисту виноградних лоз протягом перехідного періоду до управління, заснованого на природних процесах, коли ґрунт все ще відновлюється і не має оптимального рівня органічної речовини та мікробного біорізноманіття. З цією метою були розроблені та випробувані методи Біостимулятори та позакореневі добрива на основі циркулярної економіки, щоб зменшити втрати врожаю та зберегти якість винограду, поки ґрунт відновлюється.
Результати показують, що рослинні покривні культури, з вівцями чи без них, Вони прискорюють відновлення здатності ґрунту переробляти необхідні поживні речовини.Крім того, за певних умов мікробні біостимулятори можуть компенсувати деякі початкові втрати врожайності, пов'язані з конкуренцією покривних культур, одночасно покращуючи живлення рослин. Цікаво, що ці інокулянти також можуть змінити органолептичний профіль винзменшення вмісту алкоголю та підвищення кислотності, що дуже цінується в наші дні, крім впливу на «мікробний теруар».
Проект NOVATERRA (H2020; Грантова угода 101000554) Він стосується ще одного додаткового аспекту: зменшення використання та впливу засобів захисту рослин у виноградниках та оливкових гаях. З цією метою було оцінено такі стратегії, як: Продукти мікробного біоконтролю, рецептури на основі наночастинок міді або сірки та технології точного землеробства з системами зору, які виявляють шкідників та хвороби на ранній стадії.
На виноградниках випробування в Іспанії, Португалії, Франції, Італії та Греції продемонстрували, що це можливо зменшити використання звичайних пестицидів Поєднання цих стратегій. Коли тиск грибкових захворювань дуже високий, простих індукторів резистентності недостатньо для повного контролю, але їх інтегрувати в інтегрована боротьба зі шкідниками Так, вони можуть відігравати значну роль. Крім того, було помічено, що ефективність біостимуляторів залежить від сорту, типу ґрунту та клімату, тому врахування цих факторів є важливим. адаптувати його використання до кожного місцевого контексту.
Як біостимулятори впливають на коріння та стійкість до посухи
Корінь — це, буквально, «командний центр», коли ми говоримо про стійкість до посухи та ефективне використання водиБез потужна коренева системаГлибока та добре розгалужена, рослина не здатна захоплювати воду з нижніх шарів ґрунту або використовувати іммобілізовані поживні речовини та гине, як тільки посилюється спека.
Біостимулятори, спрямовані на розвиток коренів (мікробні та немікробні), функціонують як «підсилювачі» фізіологічних та біохімічних процесів Вони контролюють утворення коренів, видовження, розгалуження та появу кореневих волосків. Вони не забезпечують великої кількості NPK, а радше покращують використання рослиною того, що вже присутнє в ґрунті або поживному розчині.
Серед найважливіших механізмів є вплив типу гормональні (подібні до ауксинів та цитокінів)Ці гормони стимулюють кореневу меристему, сприяючи видовженню головного кореня та розвитку бічних коренів. Одночасно вони модулюють гормональний баланс, забезпечуючи більш збалансований ріст між надземною частиною рослини та кореневою системою.
Ще один ключовий фронт – це формування кореневих волосківЦе надзвичайно тонкі структури, що відповідають за значну частину поглинання води та поживних речовин. Деякі біостимулятори активують шляхи, які збільшують щільність і довжину цих волосків, значно збільшуючи ефективну поверхню поглинання і, отже, здатність рослини використовувати фосфор, азот, калій, кальцій та мікроелементи.
Мікробні біостимулятори, зокрема, Вони покращують взаємодію в ризосфері шляхом сприяння розвитку спільнот корисних бактерій та грибів, таких як Bacillus spp., Trichoderma spp., Azospirillum spp., Azotobacter spp., або мікоризних грибів. Ці організми колонізують корінь та навколишнє середовище, покращують структуру ґрунту, розчиняють дефіцитні поживні речовини та генерують речовини (такі як екзополісахариди), що покращують утримання води в ґрунті.
Також є чіткий компонент підвищена ефективність використання поживних речовинБіостимулятори активують мембранні транспортери та метаболічні шляхи, що дозволяє рослині ефективніше перетворювати поглинені поживні речовини на корисну біомасу, зменшуючи втрати та потребу у великих дозах мінеральних добрив.
Зрештою, багато з цих продуктів підсилюють стійкість до абіотичного стресу та здатність до відновлення після епізодів посухи, засолення, холоду або шоку від пересадки. Це відбувається завдяки активації антиоксидантних систем, накопиченню сумісних осмолітів та регуляції відкриття продихів, завдяки чому рослина втрачає менше води та краще протистоїть кліматичним коливанням.
Основні види біостимуляторів для зміцнення коренів та боротьби з посухою
На ринку ми знаходимо кілька сімейств біостимуляторів з прямий або непрямий вплив на кореневу системуКожен з них діє за допомогою різних механізмів і може бути більш придатним для одних культур або ситуацій, ніж для інших.
L екстракти морських водоростейПродукти, що використовуються в проекті SEAWINES, багаті на сполуки з активністю, подібною до цитокінінів, ауксинів та гіберелінів, а також на біоактивні полісахариди, вітаміни та мікроелементи. Це призводить до ранній та рясніший ріст коренів, краще розгалуження та більша стійкість до стресу, як водного, так і теплового.
L мікробні біостимулятори Вони групують інокулянти на основі корисних бактерій та грибів (бацили, триходерми, азоспірили, мікоризні гриби тощо). Вони особливо цікаві для деградовані ґрунти, бідні органічними речовинами або з низькою мікробною активністюоскільки вони відновлюють біологічне функціонування ґрунту, покращують доступність фосфору та мікроелементів, а також допомагають корінню досліджувати більший об'єм ґрунту.
Формулювання вільні амінокислоти Вони діють як попередники рослинних гормонів та кофактори для численних ферментів. Їх застосування, особливо на ранніх стадіях або після стресу, може прискорення кореневого метаболізму, сприяють регенерації тканин та пом'якшують наслідки теплового удару або посухи.
Нарешті, ферментативні біостимулятори Вони активують ферментативну активність у ризосфері, допомагаючи вивільняти іммобілізовані поживні речовини та розщеплювати органічні відходи на більш легко засвоювані форми. Їх використання особливо цікаве в ґрунти з низькою біологічною активністю або такі, що піддаються дуже інтенсивному обробленню, де доцільно реактивувати мікробне життя.
Стратегії застосування: коли і як використовувати біостимулятори для протидії посусі
Щоб отримати максимальну користь від цих продуктів, недостатньо просто вибрати правильний активний інгредієнт: це важливо правильно підібрати час, дозування та спосіб застосуванняУ разі посухи метою є досягнення рослиною критичних моментів із сильною кореневою системою та підготовленим метаболізмом.
Однією з найефективніших стратегій є використання мікробних біостимуляторів або спеціальних екстрактів. Ця практика покращує проростання, появу сходів та ранній розвиток коренів, що призводить до швидшого та рівномірнішого приживлення таких культур, як зернові, бобові або овочі прямого посіву.
У пересаджених культурах (садові культури, плодові деревавиноградник), це дуже корисно занурення коренів або локалізоване внесення в посадкову ямузабезпечення прямого контакту інокулянта з кореневою зоною з самого початку. Це зменшує шок від пересадки та пришвидшує приживлення, що є критично важливим, коли часу обмаль.
La внесення в ґрунт під час посіву або проростанняУ рідкій або гранульованій формі це дозволяє біостимулятору бути присутнім у ризосфері саме тоді, коли коріння починає досліджувати своє середовище. У системах з локалізованим зрошенням... запліднення Це дуже зручний спосіб дозувати поживні речовини та підтримувати безперервну стимуляцію під час вегетативного росту.
З іншого боку, після епізодів інтенсивний стрес (спека, посуха, заморозки, засолення)«Відновлювальні» програми можна запрограмувати так, щоб допомогти регенерувати кореневу систему та відновити метаболізм, поєднуючи, наприклад, амінокислоти, гумінові речовини та мікробні інокулянти, за потреби.
Конкретним ілюстративним випадком є регіон Херес у сезоні 2022 року, який відзначився чотири хвилі спеки між цвітінням та весняною спекоюз надзвичайною посушливістю. У сорту Паломіно Фіно були виявлені проблеми із зав'язуванням плодів, передчасним припиненням росту, поганим наливом ягід та висиханням незрілих грон. Щоб передбачити цей сценарій, Bodegas Barbadillo вирішили наносити розчин, багатий на ортокремнієву кислоту, протягом усього циклу.
Ця сполука регулює засвоєння та транспортування поживних речовин, таких як кальцій, фосфор, калій та магній, а також сприяє накопиченню кремнію в клітинних стінках, збільшуючи... жорсткість і стійкість тканин до кліматичних навантаженьРезультатом є зменшення втрати води через евапотранспірацію та покращення водного балансу, навіть за умов високої транспірації. Польові дані показали позитивну агрономічну реакцію, з більший розвиток виноградної лози та збільшення врожайності стосовно необроблених ділянок.
Окрім конкретного продукту, основний посил полягає в тому, що в теплих регіонах, де зрошення обмежене або відсутнє, використання біостимуляторів має бути спрямоване не лише на «більше виробництво», але й на покращити якість врожаю, довговічність та стійкість рослинУ багатьох ситуаціях метою є уникнення різкого падіння врожайності та якості, а також продовження терміну корисного використання виноградників чи інших деревних культур.
Новий мікробний біостимулятор на основі параризобію для абіотичного стресу
Дослідження мікробних біостимуляторів не обмежуються сформованими консорціумами. Наразі в Університеті Барселони реалізується відповідний проект. новий продукт на основі двох нових штамів Pararhizobium sp., виділений у лабораторії, в рамках проекту «Біостимулятор рослин на основі параризобіуму, що покращує стійкість сільськогосподарських культур до абіотичного стресу», що фінансується грантом Proof of Concept від F2I (Фонд Bosch i Gimpera, за підтримки Banco Santander).
Ці штами продемонстрували, за контрольованих умов, свою здатність покращити стійкість різних культур до посухи, засолення, холоду та заморозківЯк штами, так і їх використання були захищені європейською патентною заявкою, і вже ведуться переговори щодо ліцензійних угод з компаніями агропродовольчого сектору, зацікавленими у виведенні продукту на ринок.
Проект включає польові випробування за умов обмеженого зрошення Оцінити вплив біостимулятора на врожайність та якість плодів, а також провести молекулярний аналіз високої роздільної здатності, щоб розгадати механізми дії, пов'язані з стійкістю до водного стресу. Ідея полягає в тому, щоб вийти за рамки простого «це працює або не працює» та зрозуміти, як він змінює експресію генів та метаболічні шляхи у рослин.
За словами дослідницької групи, детальне розуміння цих механізмів дозволить краще позиціонувати продукт на ринку та продовжувати цілеспрямовано його вдосконалювати, коригуючи дози, час застосування та комбінації з іншими вхідними факторами. Зрештою, йдеться про перетворення лабораторного відкриття на надійний комерційний інструмент з науковим підґрунтям та дотриманням чинних норм.
Сам доктор Рубен Алькасар наголошує, що в умовах, коли сільське господарство має бути більш сталим, зменшувати свій хімічний вплив та залишатися прибутковим, Біотехнологія рослин консолідується як стратегічний сектор, з величезним потенціалом для передачі у виробничий сектор та реальним внеском у продовольчу безпеку.
З огляду на все вищезазначене, біостимулятори, особливо мікробні, стають ключовим елементом для кращої стійкості сільськогосподарських культур до посухи, максимального використання води та поживних речовин з ґрунту, а також підтримки їхньої продуктивності в умовах, які лише кілька десятиліть тому призвели б до катастрофічних втрат. Поєднуючи ґрунтовні наукові дані, нормативно-правову базу, що постійно розвивається, та розумні стратегії управління, сільське господарство має дедалі більше реальних інструментів для адаптації до посушливішого клімату без шкоди для якості чи сталого розвитку.
