Чи потрібні нам посухостійкі бактерії

– Віталію Васильовичу, який аспект у роботі з ґрунтовою мікробіотою має найбільшу вагу для аграрія?

– У проблеми родючості ґрунту чимало аспектів, але одне з голов­них завдань – загальне нагромад­ження біомаси мікробіоти. А для цього потрібно забезпечувати ґрунт органічною речовиною. Про гній ми зараз не можемо казати через те, що немає тваринництва, але бодай ту саму солому можна не вилучати з поля. Це дасть щонайменше половину вуглецю, конче потрібного для живлення мікроорганізмів.

Якщо сприяють кліматичні умови, потрібно використовувати й сидеральні культури як найвигідніші економічно – це ж просто безплатний вуглець! Після жнив ми посіяли сидерати, й до морозів сонце працює на нагромадження вуглецю. А вуглець – це їжа для мікроорганізмів. Розуміння цього простого механізму дає змогу відчутно підняти врожайність.

– Зв’язування вуглецю все ж не безплатне – саме тому частина аграріїв дуже обережно ставиться до роботи з рослинними рештками та сидератами.

– Якщо рахувати гроші, то варто розуміти, що мінеральний азот засвоюється культурою в межах 35–50% у кращому разі. Іншу половину ми втратимо, якщо нічого не робитимемо. А мінеральний азот напрочуд дорогий сьогодні. Сидеральні культури зв’язують той азот, що був не засвоєний товарною культурою, трансформують його в органічні сполуки, що згодом повернуться для споживання вже дальшою культурою.

Отже, тут нічого додавати не потрібно, витрати лише на висівання та приорювання чи дискування біомаси. Сидеральна культура засвоїть азот, який в іншому разі через денітрифікацію вилетить у повітря.

Про солому також нагромаджено багато хибних уявлень. Наприклад, що вона негативно може вплинути на дальшу культуру через явище іммобілізації азоту з ґрунту, зменшуючи доступність елементу для дальшої культури. Насправді цей чинник має мінімальний вплив, якщо ми системно, з року в рік здійснюємо відповідні про­цеду­ри. Класичний підхід, звісно, рекомендує додаткове збагачення мінеральним азотом – на 1 т соломи 10 кг N. Проте в нас попередня культура удобрювалася азотом і частина його все одно залишилася не засвоєною. От він і піде на нагромадження вуглецю.

Коли ми поєднуємо, скажімо, 5 т соломи та сидеральної культури на 1 га бодай раз на три-чотири роки, то цього цілком достатньо, щоб зв’язати азот й істотно зекономити гроші та додатково збільшити загальну родючість ґрунту: й вуглець секвеструється, й азот не втрачається.

– Чи може робота з генетикою мікроорганізмів привести до радикального збільшення можливостей азотфіксації?

– У нас взагалі перебільшені уявлення про ефективність азотфіксації навіть під час вирощування зернобобових. Ми звикли казати, що в ґрунтах нагромаджується азот із вирощуванням бобових. Проте ж це не так. Він може накопичуватися лише в разі вирощування багаторічних бобових трав, бо вони залишають до 15 т/га своїх кореневих і сидеральних решток, багатих на азот. Вирощування ж сої не приводить до нагромадження біологічного азоту, бо культура, попри активну азотфіксацію, навіть себе не здатна забезпечити на 100% азотом і дефіцит вона засвоює з ґрунту.

Можна домогтися бездефіцитного вирощування зернобобових, застосовуючи мікробні препарати. Проте простих рішень не буває. Сучасні наукові моделі секвестрації вуглецю в ґрунті свідчать про те, що атмосферного азоту завжди буде недостатньо для цього процесу. Тому для зв’язування вуглецю повсякчас доведеться використовувати мінеральний азот. А ще краще, щоб була належна відповідність між азотом і вуглецем.

Повторю свою улюблену тезу: найефективніший шлях у цьому напрямі – це робота з рослинними рештками та сидеральними культурами.

Якщо ж казати про зміни видового складу мікробіоти, то я дивлюся на це простіше. В 1 г ґрунту близько 1 млрд бактеріальних клітин, і належать вони до мільйона видів. А ще 1 млн клітин грибів близько 10 тис. видів. І навряд чи ми зможемо істотно змінити це видове насичення. Співвідношення, звісно, можна міняти, але не інтервенцією, а, наприклад, вибором культури та сівозміни.

Так, мікробні препарати дають змогу впродовж певного часу впливати на склад мікробного угруповання, але в ризосфері рослини. Це працює, якщо ми наносимо препарат на насіння.

– Це тимчасове обмеження сучасного стану технології чи принциповий бар’єр складної біологічної системи? Чи зможемо в майбутньому швидко маніпулювати видовим складом загальної ґрунтової мікробіоти?

– Не існує чарівної палички, що здатна змінити склад й ефективність грандіозної ґрунтової мікробіоти. На неї впливають багатопрофільні та мультирежимні процеси, й щоб їх змінити, потрібно контролювати чимало параметрів.

Проте якщо подивитися на архітектуру кореневої системи, то ми й зараз працюємо не з такою обмеженою зоною ґрунту. Це насправді дуже велика його кількість.

– Має сенс пошук по світу аборигенних штамів з унікальними характеристиками?

– На мою думку, ні. Ми вже згадували цю проблему: на 1 га приблизно 3,5 млн т ґрунту, в якому розвивається коріння рослини. Скільки слід внести туди бактеріального препарату, щоб змінити фон? Це просто нереально. Пробити природний бактеріальний фільтр будь-якою розумною дозою неможливо.

Саме тому використання мікроб­них препаратів і пропонується переважно для обробки насіння, бо в прикореневій зоні можливе домінування інтродукованого мікроорганізму в симбіотичній взаємодії з рослиною. А вносити в ґрунт – марна трата ресурсів.

– Який тоді напрям роботи з мікробіотою видається максимально перспективним з погляду потенційних революційних технологічних змін?

– Є перспективи в поліфункціональних засобів. Я завжди критикував спроби змішувати різні препарати – це механістичний підхід. Проте підбір мікроорганізмів, які не заважають один одному, а трофічно поєднуються, взаємодіють, – це правильний шлях.

Може помінятися і сама концепція збагачення рослин цільовими мікроорганізмами. Зараз ми почали в інституті вивчати ендофіти – показано, що внутрішні тканини насіння колонізуються специфічною мікробіотою. Ще років 30 тому вважалося, що будь-який ендофіт є патогеном. Зараз концепцію радикально переглянуто. Є мікроорганізми, що колонізують внутрішні тканини, й речовини, що синтезуються такими мікробами, надходять безпосередньо до рослини. Це потужний і перспективний напрям. Зазвичай склад цієї мікробіоти ідентичний або подіб­ний тому, що ми бачимо в кореневій сфері. Відповідно працюємо над тим, як змінити чи збільшити цю специфічну мікробіоту, котра формувалася еволюцією.

– Як проводити таку «внутрішню інокуляцію»?

– Додаткові штами можна ввести до мікробіому насіння через квітку під час цвітіння. Проте це все ще експериментальні роботи.

– Чи можна змінити мікробіоту тканин рослини внесенням по листку?

– Не думаю, адже екологічна ніша займається з моменту проростання насінини. Поверхневий обробіток навряд чи щось дасть. Хіба що спрацюють біологічно активні речовини суспензії, але не сам мікроорганізм.

– З погляду споживача зараз важко інструментально перевірити склад мікробіологічних препаратів, як і мікробіологічний склад ґрунту після їх застосування. На ринку обіцяють з’явитися відносно дешеві способи ідентифікації мікроорганізмів, наприклад, ті, що використовують нанопорове секвенування. Доступні засоби інструментального контролю можуть змінити ситуацію в галузі та загальне насторожене ставлення до мік­робних препаратів?

– Боюсь, що ні. Варто брати до уваги не лише методи визначення ефективності, а ще й психологію клієнта. У мене в практиці був такий випадок. У Харківській області підприємство використовувало наш препарат для вирощування гороху. Першого року дістали чудовий приріст урожайності в 70%. Людина зраділа, взяла засіб і на наступний рік. Показники знову вражали навіть нас, ніхто такого не очікував – приріст 100%. Половина поля без обробки – 2 т/га, інша половина із застосуванням препарату – 4 т/га. Це, звісно, дуже вдале поєднання кількох чинників, унікальний збіг обставин, зазвичай, ідеться про збільшення врожайності на 15–25%, та й то, якщо засіб правильно застосують. Проте найцікавіше те, що на 3-й рік фермер не замовив препарат! Ми були дуже заінтриговані. Поцікавилися, що може спонукати господаря відмовитися від інструмента з такою ефективністю. Виявляється, до нього приїхали продавці іншого препарату, що гарантували ще більший приріст урожайності. Через рік клієнт, звісно, повернувся, але це повчальний кейс.

Людський чинник є дуже вагомим у застосуванні мікробіологічних продуктів. До речі, ще з власних спостережень: знаєте, де найкраще спрацьовують препарати, що вибагливі до умов застосування? В тих господарствах, де немає досвідченого агронома. Бо останній усе знає, він ніколи не читає інструкцію. Проте якщо засіб застосовує людина, котра раніше працювала вчителем чи військовим (та, що боїться помилитися й тому вивчає інструкцію), – зовсім інший результат. Такий от парадокс!

– Нинішній сезон обіцяє бути важким через дефіцит вологи. Як зміниться поведінка мікробіоти за таких умов? Чи існують посухостійкі штами?

– Як і рослина, мікробіота залежить від вологи. Нестача її призведе до обмеженої активності мікроорганізмів, вони будуть «законсервовані» в ґрунті.

Я б поставив питання трошки інакше, змінив би фокус. Коли ми застосовуємо мікробні препарати, то певною мірою впливаємо на посухостійкість рослин. Наприклад, змінюємо архітектуру кореневої системи. Відповідно більше розгалуження коренів дасть рослині змогу отримати більше вологи, витримати посуху. Це може врятувати врожай. Отже, мікроорганізми можуть вплинути на поведінку та продуктивність рослин за умов посухи.

Чи варто порівнювати різні штами за критерієм посухостійкості? Безперечно, є механізми спороутворення за несприятливих умов. Проте потрібної нам активності за таких умов не слід чекати.

– Варто вносити біологічні препарати за не надто сприятливих для мікробіоти стартових умов?

– Я думаю, так. Навесні ситуація все ж не катастрофічна. Якщо вологи вистачить на проростання рослини, то її вистачить і для функціонування мікробіоти, на формування мікробно-рослинних асоціацій.