La суша и екстремни горещини Те са се превърнали в ежедневна храна в много селскостопански райони, особено в Средиземноморски климат и топли региони където водата за напояване е ограничена или в някои случаи изобщо липсва. В този контекст, микробните биостимуланти са се превърнали от лабораторна любопитност в... ключов инструмент за по-добра устойчивост на културите към воден стресподдържане на производителността и намаляване на зависимостта от химически вложения.
Отвъд маркетинга, зад тези продукти стои сериозни научни изследвания, научноизследователски и развойни проекти и полеви изпитвания Тези изследвания показват как консорциуми от микроорганизми, екстракти от морски водорасли, хуминови вещества и нови полезни бактерии помагат на растенията да управляват по-добре водата, да използват хранителните вещества и да активират вътрешните си защитни механизми. Нека разгледаме, спокойно, но директно, какво казва науката и какво се прави на практика, за да се помогне на културите да страдат по-малко от суша.
Какво представляват биостимулантите и защо са толкова важни днес?
Когато говорим за биостимуланти, имаме предвид Продукти, предназначени за подобряване на физиологията на растенията и активността на ризосфератане толкова за да ги „хранят“ под формата на хранителни вещества, а за да активират вътрешни процеси, които карат растенията да се представят по-добре и да издържат по-добре на абиотичен стрес, особено на суша и високи температури.
Съгласно Регламент (ЕС) 2019/1009, биостимулантът е продукт, който Стимулира процесите на хранене на растенията, независимо от съдържанието им на хранителни вещества., с цел подобряване на една или повече характеристики: ефективност на използване на хранителните вещества, толерантност към абиотичен стрес, агрономически характеристики (добив и качество) и наличие на хранителни вещества, имобилизирани в почвата и ризосферата.
Много от тези продукти са от биологичен произход: екстракти от морски водорасли, странични продукти от селското стопанство и хранителните продукти, микробни култури, хуминови вещества или аминокиселиникоито се прилагат в ниски дози (често по-малко от 0,5 кг/ха)-1Интересът им рязко се е увеличил, защото се вписват идеално в зелен преход на европейското селско стопанствонамаляване на нуждата от синтетични торове и пестициди и подпомагане на поддържането на производството при все по-екстремни метеорологични условия.
Междувременно, агенти за биоконтрол или биопестициди Те играят и друга допълваща роля: те са продукти за растителна защита, базирани на микроорганизми (бактерии, гъбички, вируси, протозои, нематоди), естествени вещества (растителни екстракти, феромони, масла) или дори макроорганизми (хищни насекоми и акари, паразитоидни оси, ентомопатогенни нематоди), които служат за... контрол на вредители и болестиДокато биостимулантите се фокусират върху абиотичния стрес, тези биоконтролни агенти се фокусират върху биотичния стрес.
Ключовите разлики могат да бъдат обобщени, както следва: биостимулантите са насочени към подобряване на толерантността към суша, соленост или екстремни температури и оптимизират храненето чрез стимулиране на метаболитните пътища, хормоналните сигнали и подобряване на растежа на корените; биопестицидите, от друга страна, действат чрез директен антагонизъм, паразитизъм или индуциране на защитни механизми срещу болести и вредители.
В Европейския съюз това концептуално разделение се изразява в двоен регулаторен пътБиостимулантите са регулирани като торове съгласно Регламент (ЕС) 2019/1009 (функционална категория ОПОР 6: Растителни биостимуланти), докато агентите за биоконтрол попадат в Регламент (ЕО) 1107/2009 относно продуктите за растителна защита.
Микробни биостимуланти и суша: научни резултати при царевица и домати
Едно от най-интересните проучвания, публикувани наскоро, анализира ефекта на микробни консорциуми, произведени с помощта на FPB (ферментационна полифазна биотехнология) на TRICHODEX в разсад на царевица и домат, както при нормално, така и при слабо напояване умерен и тежък воден дефицитПроучването е публикувано в международното списание Resources (MDPI), класирано е на първо място и е фокусирано върху устойчивостта, ефективното използване на ресурсите и изменението на климата, което дава добра представа за нивото на строгост.
Целта на тази работа не се ограничаваше до проверка дали растенията „растат повече“, а до разбиране... как се е променил техният физиологичен отговор в отговор на сушата и дали микроорганизмите са успели да подобрят адаптацията на културите към сценарии с ниска наличност на вода от ранните етапи на развитие.
Резултатите бяха убедителни: разсадът, третиран с микробните биостимуланти, показа значително по-висок растеж и по-добро управление на водите в сравнение с контролите, дори когато наличната вода е била много оскъдна. При царевицата растежът достига приблизително един 50% по-високи при условия на сушадокато при доматите растежът се увеличава до 35% при нормално напояване.
В допълнение към растежа, a ясно подобрение в ефективността на използването на водаТретираните растения са запазили физиологичната си активност за по-дълго време, когато водата е била намалена, което е ключов фактор за преодоляване на критични периоди на стрес. Това поведение е свързано с подобрена коренова архитектура и по-голям капацитет на растенията да поддържат тургор и фотосинтеза.
На хранително ниво, микробните консорциуми Те подобряват усвояването на фосфор, желязо, калций и магнезийТова са основни хранителни вещества както за вегетативното развитие, така и за устойчивостта на стрес. Този ефект се обяснява с действието на микроорганизми, способни да разтварят фосфор, да хелатират микроелементи или да произвеждат вещества, които улесняват усвояването им от корените.
Проучването показа също, че третираните разсад активират собствените си хранителни вещества по-ефективно. естествени защитни механизми срещу стресс повишаване с 20-40% на активността на антиоксидантните ензими като аскорбат пероксидаза (APX) и каталаза (CAT). Това повишаване на антиоксидантния капацитет предполага намаляване на оксидативния стрес от много ранни етапи на развитие, което се изразява в по-малко увреждане на клетките при липса на вода.
Многовариантните анализи показват, че това не е изолиран отговор, а по-скоро интегриран отговор в завода който комбинира растежа, храненето и физиологията в координиран „пакет“ за ранно представяне. По думите на Халид Ахди, главен изпълнителен директор на TRICHODEX, микробната биотехнология може да промени нещата.реална разлика от най-ранните етапи на култивиране„, помагайки на растенията да се адаптират по-добре към недостига на вода.
Взети заедно, тези резултати позиционират микробните биостимуланти като практичен инструмент за намаляване на въздействието на сушатада се използват по-добре почвените ресурси, да се намали зависимостта от химически вещества и да се постигне стабилност на добивите в контекста на изменението на климата.
Регулаторен контекст и пазар за биостимуланти в Европейския съюз
Възходът на тези продукти не е случаен: европейската индустрия за биостимуланти се е превърнала в... световен лидер с над 50% пазарен дялИспания е сред водещите страни. През 2021 г. пазарната стойност беше оценена на над 3.300 милиарда евро, с годишни прогнози за растеж от 12-14% до 2027 г.
Този растеж е силно обусловен от Европейските стратегии на Зелената сделка, „Фермата до трапезата“ и новата ОСПкоито изискват намаляване на употребата на вещества, вредни за околната среда и биоразнообразието, и преминаване към по-устойчиви модели на производство. Биостимулантите са идеални решения, които Те подобряват устойчивостта на културите и здравето на почвата, което позволява поддържането или дори подобряването на производителността и качеството.
Развитието на сектора обаче е обусловено от сложна законодателна рамкаВ конкретния случай на биостимулантите, Регламент (ЕС) 2019/1009 установява, че тези продукти, в рамките на ОПОР 6, трябва да отговарят на строги изисквания за качество, ограничения за замърсители, стандарти за етикетиране и допустими отклоненияОсвен това, суровините им трябва да принадлежат към една от разрешените категории компонентни материали (CMC) и да преминат оценка на съответствието, за да бъдат предлагани на пазара като торове от ЕС.
В Испания биостимулант може да достигне до пазара само ако следва един от следните пътища: спазват Регламент (ЕС) 2019/1009, спазвайте националните разпоредби (Кралски указ 506/2013) или влезте през Взаимно признаване съгласно Регламент (ЕС) 2019/515, ако вече е разрешено в друга държава членка.
Процесът на оторизация не е точно кратък: очаква се да продължи 3 до 5 години от разработване на продукта до пълната му комерсиализация. За да се рационализира този процес, Европейският комитет по стандартизация (CEN) е разработил серия от 33 хармонизирани стандарта (серия CEN 455) които определят опитите за демонстриране на агрономическата ефективност, изисквана от Регламент 2019/1009.
Въпреки това остават няколко важни предизвикателства: разширяване на списъка с микроорганизми, разрешени в CMC 7 (понастоящем ограничено до Azotobacter spp., Rhizobium spp., микоризни гъби и Azospirillum spp.), включване на определени странични продукти от животински произход, адаптиране на изискванията на REACH към реалностите в сектора и увеличаване на броя на органите за оценка на съответствието за да се избегнат задръствания.
Биостимулация в лозя: проекти SEAWINES, Living Soils, Living Vines и NOVATERRA
Лозарството е сектор, особено изложен на покачващи се температури и неравномерни валежии поради тази причина се е превърнало в идеален полигон за тестване на биостимуланти. През последните години изследванията в тази област се увеличиха драстично: INIA съобщи за близо 40% увеличение на проектите, свързани с биостимуланти през последните пет години.
Един от най-ярките примери е проектът МОРСКИ ВИНА (PID2020‑112644RR‑C21, C22), ръководено от IFAPA и UPV/EHU, което е оценило биостимулиращия потенциал на екстракти от водораслите Ulva spp. (зелени водорасли, известни като „морска маруля“) и Rugulopteryx okamurae (инвазивни кафяви водорасли) в лозята. Ulva spp. се характеризира със своите бърз растеж и висок капацитет за улавяне на CO22 и хранителни веществаТова го прави много интересна морска биомаса за биоторове или компост в биологичното земеделие.
Едно от най-важните съединения в Ulva е сулфатираният полизахарид. Улванза който е доказано, че има противоплесенни свойства при различни култури (лозя, краставици, боб) в оранжерийни опити. Междувременно, Rugulopteryx okamurae, регистриран като инвазивен вид в Гибралтарския проток, има силно екологично и ландшафтно въздействие, но химичният му състав го прави обещаващ: високо съдържание на калий, калций, желязо и манганкакто и полизахариди като фукоидан и ламинарин и гликолипиди с потенциал като биоконтролни агенти.
След четири години работа, SEAWINES демонстрира, че тези екстракти от морски водорасли могат да се насърчи по-устойчиво управление на лозятаВ топлите райони, екстрактите от Ulva spp. значително подобряват физиологията и производството на лозата, докато Rugulopteryx okamurae се очертава като обещаваща алтернатива за контрол на мана в оранжерийни условия, особено в комбинация с други третирания.
Полевите опити от реколта 2024 г. със сортове Темпранийо и Сира показаха подобрения в производствените параметри и в полифенолния състав на гроздето (особено антоцианини) и в профила на летливите съединения (терпени) на мъстта, ключови аспекти за качеството на виното. Поради това се предлага използването на Ulva и Rugulopteryx като Двойно решение: по-устойчиво управление и оползотворяване на морската биомаса, включително проблемен инвазивен вид.
Друг интересен фронт е този на Оперативни групи „Живи почви и живи лозя“ (GOPC-CA-20-0001 и GO2022-01)насочена към ускоряване на прехода на лозята, особено тези с бедни почви като тези в Кадис, към по-устойчиви системи. Проектът „Живи почви“ съчетава няколко практики: прилагане на Микробни инокуланти, получени чрез ферментация на микроорганизми от ризосферата на лозата с остатъци от резитба, използване на зелени покриви за предотвратяване на ерозията и задържане на вода, както и интегриране на овцевъдството за контрол на тревистата растителност вместо обработка на почвата или химическо косене.
Проектът Viñas Vivas от своя страна се фокусира върху за защита на лозята по време на преходния период към управление, основано на естествени процеси, когато почвата все още се възстановява и няма оптимални нива на органична материя и микробно биоразнообразие. За тази цел са разработени и тествани методи Биостимуланти и листни торове, базирани на кръгова икономика, за да се намалят загубите на добив и да се запази качеството на гроздето, докато почвата се регенерира.
Резултатите показват, че растителните покривни култури, със или без овце, Те ускоряват възстановяването на капацитета на почвата да рециклира основни хранителни вещества.Освен това, при определени условия, микробните биостимуланти могат да компенсират някои от първоначалните загуби на добив, свързани с конкуренцията на покривните култури, като същевременно подобряват храненето на растенията. Интересното е, че тези инокуланти могат също... промяна на органолептичния профил на винатанамаляване на алкохолното съдържание и повишаване на киселинността, нещо високо ценено в днешно време, освен че влияе върху „микробния тероар“.
Проектът NOVATERRA (H2020; Споразумение за безвъзмездна помощ 101000554) Той разглежда друг допълващ аспект: намаляване на употребата и въздействието на продукти за растителна защита в лозята и маслиновите горички. За тази цел са оценени стратегии като следните: Продукти за микробен биоконтрол, формулировки на базата на медни или серни наночастици и технологии за прецизно земеделие със системи за зрение, които откриват вредители и болести рано.
В лозя, опити в Испания, Португалия, Франция, Италия и Гърция показаха, че е възможно намаляване на употребата на конвенционални пестициди Комбиниране на тези стратегии. Когато натискът от гъбични заболявания е много висок, простите индуктори на резистентност не са достатъчни за пълен контрол, а интегрирани в... интегрирано управление на вредителите Да, те могат да играят значителна роля. Освен това е наблюдавано, че ефективността на биостимулантите зависи от сорта, вида на почвата и климата, което прави от съществено значение тези фактори да се вземат предвид. адаптира употребата си към всеки местен контекст.
Как биостимулантите действат върху корените и устойчивостта на суша
Коренът е буквално „командният център“, когато говорим за устойчивост на суша и ефективно използване на водатаБез мощна коренова системаДълбоко и добре разклонено, растението не е в състояние да улавя вода от долните слоеве на почвата или да се възползва от имобилизирани хранителни вещества и се разпада веднага щом топлината се засили.
Биостимулантите, насочени към развитието на корените (микробни и немикробни), функционират като „подобрители“ на физиологичните и биохимичните процеси Те контролират образуването на корени, удължаването, разклоняването и появата на коренови власинки. Те не осигуряват големи количества NPK, а по-скоро подобряват начина, по който растението използва това, което вече се намира в почвата или хранителния разтвор.
Сред най-важните механизми са ефектите на типа хормонални (подобни на ауксините и цитокинините)Тези хормони стимулират кореновата меристема, насърчавайки удължаването на главния корен и развитието на странични корени. Едновременно с това те модулират хормоналния баланс, позволявайки по-балансиран растеж между надземните части на растението и кореновата система.
Друг ключов фронт е образуване на коренови власинкиТова са изключително фини структури, отговорни за голяма част от абсорбцията на вода и хранителни вещества. Някои биостимуланти активират пътища, които увеличават плътността и дължината на тези власинки, като значително увеличават ефективната абсорбционна повърхност и следователно способността на растението да използва фосфор, азот, калий, калций и микроелементи.
Микробни биостимуланти, по-специално, Те подобряват взаимодействията в ризосферата чрез насърчаване на съобщества от полезни бактерии и гъбички като Bacillus spp., Trichoderma spp., Azospirillum spp., Azotobacter spp. или микоризни гъби. Тези организми колонизират корена и околната среда, подобряват структурата на почвата, разтварят оскъдни хранителни вещества и генерират вещества (като екзополизахариди), които подобряват задържането на вода в почвата.
Съществува и ясен компонент на повишена ефективност при използване на хранителни веществаБиостимулантите активират мембранните транспортери и метаболитните пътища, които позволяват на растението по-ефективно да преобразува абсорбираните хранителни вещества в полезна биомаса, намалявайки загубите и необходимостта от високи дози минерални торове.
И накрая, много от тези продукти подсилват толерантност към абиотичен стрес и капацитет за възстановяване след епизоди на суша, засоляване, студ или шок от трансплантация. Това се случва чрез активиране на антиоксидантните системи, натрупване на съвместими осмолити и регулиране на отварянето на устицата, така че растението губи по-малко вода и по-добре издържа на климатичните колебания.
Основни видове биостимуланти за укрепване на корените и справяне със сушата
На пазара откриваме няколко семейства биостимуланти с пряко или косвено въздействие върху кореновата системаВсеки един действа чрез различни механизми и може да е по-подходящ за някои култури или ситуации, отколкото за други.
Лос екстракти от морски водораслиПродуктите, използвани в проекта SEAWINES, са богати на съединения с активност, подобна на цитокинините, ауксините и гиберелините, както и на биоактивни полизахариди, витамини и микроелементи. Това се изразява в... ранен и по-обилно растеж на корените, по-добро разклоняване и по-голяма толерантност към стрес, както воден, така и термичен.
Лос микробни биостимуланти Те групират инокуланти на базата на полезни бактерии и гъби (Bacillus, Trichoderma, Azospirillum, микоризни гъби и др.). Те са особено интересни в... деградирали почви, бедни на органична материя или с ниска микробна активностзащото те реактивират биологичното функциониране на почвата, подобряват наличността на фосфор и микроелементи и помагат на корените да изследват по-голям обем почва.
Формулировките на свободни аминокиселини Те действат като прекурсори на растителни хормони и кофактори за множество ензими. Приложението им, особено в ранните етапи или след стрес, може... ускоряване на кореновия метаболизъм, насърчават регенерацията на тъканите и омекотяват последиците от топлинен удар или суша.
И накрая, ензимни биостимуланти Те активират ензимната активност в ризосферата, като спомагат за освобождаването на имобилизирани хранителни вещества и разграждането на органичните отпадъци в по-лесно усвоими форми. Тяхното приложение е особено интересно в... почви с ниска биологична активност или подложени на много интензивно управление, където е препоръчително да се реактивира микробният живот.
Стратегии за приложение: кога и как да се използват биостимуланти за борба със сушата
За да извлечете максимума от тези продукти, простото избиране на правилната активна съставка не е достатъчно: от съществено значение е за да се определи правилно времето, дозировката и начинът на приложениеВ случай на суша, целта е растението да достигне критични моменти със силна коренова система и подготвен метаболизъм.
Една от най-ефективните стратегии е използването на микробни биостимуланти или специфични екстракти. Тази практика подобрява кълняемостта, поникването и ранното развитие на корените, което води до по-бързо и по-равномерно установяване на култури като зърнени култури, бобови растения или зеленчуци с директна сеитба.
При разсадени култури (градинарски култури, плодови дърветалозе), това е много полезно потапяне на корени или локализирано приложение в засаждащата ямаосигурявайки директен контакт на инокуланта с кореновата зона от самото начало. Това намалява шока от пресаждането и ускорява установяването, което е от решаващо значение, когато времето е ограничено.
La прилагане върху почвата по време на сеитба или поникванеВ течна или гранулирана форма, той позволява на биостимуланта да присъства в ризосферата точно когато корените започват да изследват средата си. В системи с локализирано напояване, оплождане Това е много удобен начин за дозиране на торовете и поддържане на непрекъсната стимулация по време на вегетативен растеж.
От друга страна, след епизоди на интензивен стрес (горещи вълни, суша, слана, засоленост)„Възстановителни“ приложения могат да бъдат програмирани да помогнат за регенерирането на кореновата система и рестартирането на метаболизма, комбинирайки например аминокиселини, хуминови вещества и микробни инокуланти, когато е подходящо.
Конкретен илюстративен случай е този на региона Херес през сезон 2022, белязан от четири топлинни вълни между цъфтежа и пролетната лилияс изключителна сухота. При сорта Паломино Фино бяха установени проблеми със завръзването на плодовете, преждевременно спиране на растежа, лошо пълнене на зърната и изсъхване на неузрели гроздове. За да предвиди този сценарий, Bodegas Barbadillo избра... прилагайте разтвор, богат на ортосилициева киселина, през целия цикъл.
Това съединение регулира усвояването и транспорта на хранителни вещества като калций, фосфор, калий и магнезий и насърчава натрупването на силиций в клетъчните стени, увеличавайки... твърдост и устойчивост на тъканите на климатични натоварванияРезултатът е намалена загуба на вода чрез евапотранспирация и подобрен воден баланс, дори при условия на висока транспирация. Полевите данни показват положителен агрономически отговор, с по-голямо развитие на лозата и увеличено производство по отношение на необработените парцели.
Освен специфичния продукт, основното послание е, че в топлите региони, където напояването е ограничено или липсва, използването на биостимуланти трябва да бъде насочено не само към „производство на повече“, но и към подобряване на качеството на реколтата, дълголетието и устойчивостта на растениятаВ много ситуации целта е да се избегнат резки спадове в добива и качеството и да се удължи полезният живот на лозята или други дървесни култури.
Нов микробен биостимулант на базата на Pararhizobium за абиотичен стрес
Изследванията на микробните биостимуланти не се ограничават до установени консорциуми. В момента в Университета на Барселона се изпълнява проект. нов продукт, базиран на два нови щама на Pararhizobium sp., изолиран в лаборатория, в рамките на проект „Растителен биостимулант на базата на параризобиум, подобряващ толерантността към абиотичен стрес при културите“, финансиран от грант „Проверка на концепцията“ от F2I (Фондация Bosch i Gimpera, с подкрепата на Banco Santander).
Тези щамове са демонстрирали, при контролирани условия, способността си да за подобряване на толерантността на различни култури към суша, засоленост, студ и сланаКакто щамовете, така и техните приложения са защитени с европейска патентна заявка и вече се договарят лицензионни споразумения с компании от хранително-вкусовата промишленост, заинтересовани от пускането на продукта на пазара.
Проектът включва полеви опити при ограничено напояване Да се оцени въздействието на биостимуланта върху добива и качеството на плодовете, както и молекулярни анализи с висока резолюция, за да се разкрият механизмите на действие, участващи в толерантността към воден стрес. Идеята е да се отиде отвъд просто „работи или не работи“ и да се разбере как той променя генната експресия и метаболитните пътища в растенията.
Според изследователския екип, разбирането на тези механизми в детайли ще позволи за по-добро позициониране на продукта на пазара и да продължи целенасоченото му усъвършенстване, като коригира дозите, времето за приложение и комбинациите с други фактори. В крайна сметка става въпрос за превръщането на лабораторно откритие в надежден търговски инструмент, с научна подкрепа и спазване на действащите разпоредби.
Самият д-р Рубен Алкасар подчертава, че в контекст, в който селското стопанство трябва да бъде по-устойчиво, да намали химическото си въздействие и да остане печелившо, Растителните биотехнологии се консолидират като стратегически сектор, с огромен потенциал за трансфер към производствения сектор и реален принос за продоволствената сигурност.
Имайки предвид всичко гореизложено, биостимулаторите – особено микробните – се очертават като ключов елемент, за да могат културите да издържат по-добре на суша, да се възползват максимално от водата и почвените хранителни вещества и да поддържат производителността си при условия, които само преди няколко десетилетия биха довели до катастрофални загуби. Съчетавайки солидни научни открития, развиваща се регулаторна рамка и интелигентни стратегии за управление, има все повече реални инструменти за селското стопанство да се адаптира към по-сухия климат, без да се жертва качеството или устойчивостта.
