Naujausi agroaplinkosaugos reikalavimai, dirvožemių degradacijos ir augalų derlingumo didinimo problemos, sveikesnių bei ekologiškų produktų vartojimo plėtra žemės ūkio produkciją auginančius ūkius skatina riboti sintetinių trąšų ir cheminių augalų apsaugos priemonių naudojimą. Vienas naujesnių būdų, leidžiančių sumažinti augalininkystės chemizavimą, yra augalų biostimuliatoriai.

Žemdirbiai į biostimuliatorius iš pradžių žiūrėjo nepatikliai, nes daug jų buvo kuriami be aiškių mokslinių duomenų ar kokybės kontrolės, o panaudoti gamyboje ne visuomet duodavo apčiuopiamų rezultatų. Tačiau situacija smarkiai keičiasi: augalų biostimuliatoriams vis daugiau dėmesio skiria tiek mokslas (nagrinėjami ir vis geriau suprantami biostimuliatorių poveikio biologiniai mechanizmai), tiek verslas (investuojama į naujų produktų kūrimą ir rinkos plėtrą). Anksčiau tokie produktai dažniausiai buvo naudojami ekologiniuose ūkiuose, o dabar dėl ekonominių priežasčių ir tvaraus žemės ūkio reikalavimų jie vis dažniau įtraukiami ir į įprastos augalininkystės technologijas.

Biostimuliatoriai ir pesticidai: konkurentai ar sąjungininkai

Šiuolaikinėje agrochemijos pramonėje išskiriamos trys pagrindinės kryptys: pesticidai, trąšos ir biostimuliatoriai.

Reikia pripažinti, kad tiek Europos Sąjungoje, tiek ir kitose pasaulio šalyse iki šiol dar nėra aiškios biostimuliatorių reglamentacijos ir įteisintų apibrėžimų. Todėl kalbant apie biostimuliatorius atsiranda įvairių neaiškumų ir painiavos. Europos biostimuliatorių pramonės taryba pasiūlė tokį biostimuliatorių apibrėžimą: tai yra produktai, turintys medžiagų ir (arba) mikroorganizmų, kurie skatina natūralius procesus augaluose ir jų šaknų zonoje, padeda naudingai ir efektyviai pasisavinti maisto medžiagas, didina derlių, gerina jo kokybę ir augalų toleranciją stresui.

Biostimuliatorių sudėtyje gali būti įvairių (dažniausiai – organinių, bet kartais ir neorganinių) biologiškai aktyvių medžiagų: aminorūgščių, humino ir fulvinių rūgščių, vitaminų, peptidų, baltymų, enzimų, polisacharidų, mikroelementų. Biostimuliatoriai gali turėti ir mikroorganizmų (bakterijų, grybelių). Dėl minėtų medžiagų poveikio biostimuliatoriai aktyvina gyvybiškai svarbius procesus augaluose, stiprina apsaugines funkcijas, padeda vystytis šaknynui, pasisavinti maitinamuosius elementus, padidina atsparumą stresui.

Patys biostimuliatoriai, skirtingai negu trąšos, augalams neduoda gausybės maistinių elementų ir, skirtingai negu pesticidai, nekontroliuoja biotinio streso. Biostimuliatorių poveikis grindžiamas ne cheminiu, o biologiniu natūralių komponentų poveikiu augalo ląstelei.

Teigiamas biostimuliatorių poveikis susijęs su augalų metabolizmo pokyčiais ir augalų „hormonine signalizacija“, taip pat su didesniu atsparumu abiotiniam stresui. Biostimuliatorius tyrinėjančių ir kuriančių mokslininkų nuomone, tai – daug žadanti praktika, kai, pasitelkus tam tikras medžiagas ar mikroorganizmus, galima stimuliuoti augalų augimą, padidinti jų toleranciją prastam dirvožemiui ir nepalankioms aplinkos sąlygoms, padidinti išteklių naudojimo efektyvumą.

Analitikų nuomone, nepaisant minėtų trijų agrochemijos sričių (trąšos, pesticidai, biostimuliatoriai) skirtumų, biostimuliatorių rinka aktyviai vystysis. Tą lemia kelios svarios priežastys, kurias aptarsime toliau.

Gali atimti dalį pesticidų rinkos

Pastaraisiais metais vis griežtėjant aplinkos ir sveikatos apsaugos reikalavimams, dalis pesticidų veikliųjų medžiagų išimama iš rinkos. Tokiu atveju galutiniai pesticidų naudotojai – žemdirbiai – sutrinka: ką vietoje įprastų pesticidų naudoti, kuo juos pakeisti? Vieni vietoje uždraustų senų veikliųjų medžiagų pasirenka naujos kartos pesticidus ir toliau juos naudoja savo pasėliuose taip, kaip įpratę iki tol. Kiti peržiūri savo taikomas technologijas, permąsto, koreguoja požiūrį į augalų apsaugą ir imasi kompleksinių kovos su augalų kenkėjais ir ligomis metodų.

Kaip viena šių metodų sudedamųjų dalių gali būti profilaktika, t. y. būdai, padedantys padidinti augalų atsparumą ir taip sumažinti galimą kenkėjų ar ligų žalą. Tokiu atveju vietoje kokio nors rinkoje uždrausto pesticido žemdirbiai jį ne tik pakeičia, pavyzdžiui, biocidu, bet ir dar prideda kokį nors kitą produktą, gerinantį augalų sveikatą. Galiausiai biudžetas, kurį anksčiau augintojas skyrė tik pesticidams, išskirstomas kitoms prekėms, t. y. biostimuliatoriams.

Auginimo technologijose biostimuliatoriai nebūtinai užima tik uždraustų pesticidų vietą. Kartais tam tikrų biostimuliatorių teigiamas poveikis augalų derlingumui būna itin akivaizdus. Dėl to agrochemijai skirtame ūkio biudžete šios medžiagos tampa pesticidų konkurentėmis. Aišku, taip atsitinka tuomet, kai kalbame apie kenkėjus ir ligas, padarančius augalams ne pačią didžiausią žalą, ir apie biopesticidus, turinčius stiprų efektą.

Kartais gamintojai rinkoje žaidžia nesąžiningai

Gaila, bet šiandieninėje rinkoje egzistuoja gamintojai, kurie vietoje bioproduktų pardavinėja neregistruotus pesticidus. Kai kuriose šalyse tokia praktika griežtai kontroliuojama ir tokios įmonės baudžiamos ar net būna priverstos išeiti iš rinkos. Tačiau ne visur. Pavyzdžiui, Didžiojoje Britanijoje suskaičiuojama bent 20 produktų, parduodamų kaip biostimuliatoriai, bet iš tiesų tai yra neregistruoti pesticidai. Nepaisant skundų ir kontrolės, prekyba tęsiasi. Tiesa, tokie produktai dažniausiai naudojami ne maisto kultūrose, o, pavyzdžiui, sporto gazonuose, dekoratyviniams augalams, mėgėjiškoje hidroponikoje ir pan.

Priežastis, kodėl tokie „pesticidiniai biostimuliatoriai“ pasislėpė būtent minėtuose sektoriuose, yra ta, kad britų fermeriai, auginantys maistinius augalus, privalo paisyti labai aukštų standartų, kuriuos iškėlė didieji prekybos centrai. Jie reikalauja šviežių produktų kontrolės. Jeigu fermeris naudotų neleistinas medžiagas, jis tiesiog negalėtų parduoti derliaus.

Sustiprina pesticidų poveikį

Yra keli būdai, kai biostimuliatoriai padeda pagerinti pesticidų poveikį. Biostimuliatoriai gali būti sumaišomi su pesticidais juos gaminant arba ūkiuose darant darbinius mišinius. Pavyzdžiui, tokie augaliniai ekstraktai, kaip jūros dumbliai, naudojami tam, kad pesticidų veikliosios medžiagos geriau laikytųsi augalų lapų paviršiuje (susidaro polisacharidų mikrokoloidai arba jonų įkrova).

Kitas biostimuliatorių, pavyzdžiui, ekstraktų, poveikio būdas – metabolinė naudingų mikroorganizmų stimuliacija. Tai gali daryti biostimuliatoriuose esantys organiniai anglies šaltiniai arba neląsteliniai mikroorganizmams naudingi, o patogenams nepalankūs fermentai.

Reikia pastebėti, kad biostimuliatoriai ne visada pagerina pesticidų poveikį. Kartais jie gali neduoti jokio efekto, o kartais pesticidų poveikį netgi sumažina. Pavyzdžiui, galimas atvejis, kai dėl darbiniame tirpale įmaišyto biostimuliatoriaus pesticidų veikliosios medžiagos gali virsti nuosėdomis ar jų poveikis gali būti ne toks, kokio tikimasi.

Kitas tokio pavyzdžio variantas – bioprodukte esanti organinė anglis gali paskatinti saprofitinių patogenų augimą. Kai ant lapų patekę ligų sukėlėjai bando prasiskverbti į augalą, jis tam priešinasi, išskirdamas aktyviosios deguonies formas.

Dėl kai kurių biopreparatų panaudojimo lapų paviršiuje gali atsirasti antioksidacinis efektas. Todėl, ūkiuose darant įvairius augalų apsaugos produktų mišinius, prieš tai reikia labai tiksliai išsiaiškinti, kas su kuo dera ar nedera.

Naujų biopesticidų starto aikštelė

Kelerius metus naudoję kokį nors biostimuliatorių, ūkininkai pastebi, kad jis turėjo teigiamos įtakos ir apsaugant augalus nuo tam tikros ligos ar kenkėjų. Sėkmingai veikiančios biostimuliatorių gamybos įmonės į tokias nuomones įsiklausė ir ėmė tyrinėti, kodėl tokie efektai pastebimi. Kai kuriais atvejais taip pavyko sukurti biopesticidų (iš biostimuliatoriaus išgryninta ir išskirta atitinkama veiklioji medžiaga). Tokie nauji produktai buvo įregistruoti kaip atskiri biopesticidai. Pavyzdžiui, laminarinas buvo įregistruotas kaip biopesticidas Prancūzijoje, chitozanas – kaip organinis biofungicidas ES, grybeliai Trichoderma harzianum taip pat pripažinti kaip biopesticidai.

Biostimuliatorių rinkos plėtra gali būti milžiniška

Biostimuliatoriai – žemės ūkio sritis, kurioje pastaruoju laiku gausu inovacijų. Tai traukia investuotojus. Naujos biostimuliatorių gamybos kompanijos, siekdamos investuotojų dėmesio, deklaruoja aktualias žemės ūkio temas, tokias kaip „tikslusis augalų maitinimas“, naujos technikos integracija į taikomas technologijas, pridėtinė vertė, pažanga, ekologija ir t. t.

Biostimuliatoriai ypač domina trąšų gamintojus, nes šios medžiagos, naudojamos kaip trąšų mišinių komponentai, gali gerokai padidinti prekių pridėtinę vertę. Įprastos trąšos šių dienų rinkoje atrodo kaip standartiniai produktai ir jais atkreipti pirkėjų dėmesį sunku. Tą patį galima pasakyti ir apie kai kuriuos įprastus pesticidus. Tačiau biostimuliatoriai kaip pesticidų sudedamoji dalis naudojami kur kas rečiau negu trąšose.

Šiuo metu pasaulyje stambiausią biostimuliatorių prekybos rinkos dalį užima Europa – apyvarta siekia apie 1 mlrd. JAV dolerių. Toliau pagal apimtis eina Šiaurės Amerika ir Azijos – Ramiojo vandenyno regionas, kurie dalijasi po 20 proc. pasaulio biostimuliatorių rinkos. Prognozojama, kad tokios proporcijos išsilaikys ir artimiausius penkerius metus. Tuo tarpu biostimuliatorių rinka Lotynų Amerikoje, manoma, augs daug greičiau negu kituose pasaulio regionuose.

Teigiama, jog kurti ir naudoti biostimuliatorius būtina, siekiant sumažinti cheminių pesticidų kiekį ir naudoti tvarius metodus, padėsiančius padidinti žemės ūkio gamybą. Biostimuliatoriai naudojami tiek lauko augalams, tiek sodams bei uogynams. Pastaraisiais metais labai sparčiai auga šių preparatų naudojimas lauko augalų technologijose, ypač sėkloms apdoroti. Prognozuojama, kad iki 2025 metų augs visų agrosektorių segmentų: tiek lauko augalų, tiek sodininkystės biostimuliatorių pardavimai, ir kiekviename sektoriuje viršys 2 mlrd. JAV dolerių.

Amerikos prekybos asociacija BPIA, vienijanti 130 mažų ir didelių kompanijų, į agrosektorių diegia naujas biologines technologijas, tarp jų ir biopesticidus bei biostimuliatorius. Asociacija siekia, kad biostimuliatoriai būtų atskirti nuo kitos agrochemijos ir taptų unikalia agrosektoriaus prekių kategorija, apibūdinama kaip: „medžiaga ar mikroorganizmai, kurie, panaudoti sėkloms, augalams ar šaknims, stimuliuoja natūralius procesus, gerinančius augalų vystymąsi, maisto medžiagų pasisavinimą, padidinančius atsparumą abiotiniam stresui arba gerinančius derlingumą ir derliaus kokybę“. Taip siekiama, kad rinkoje biostimuliatoriai turėtų aiškų apibrėžimą ir paskirtį, kad naudotojai pasitikėtų jų efektyvumu ir saugumu, taip pat, kad būtų galima sukurti bendrą tokių produktų ženklinimą.

Ateities perspektyvos

Pastaraisiais metais įvairių pasaulio šalių, tarp jų ir Lietuvos, mokslininkai atlieka vis daugiau įvairių tiksliųjų bei gamybinių bandymų, kurių rezultatai įrodo, kad biostimuliatoriai gali padidinti derlių bei pagerinti jo kokybę. Jie gali turėti teigiamą poveikį visiems žemės ūkio augalams: daržovėms, vaismedžiams, javams ir kt. Biostimuliatoriai tinka auginant ekologišką žemės ūkio produkciją.

Netiesioginis, bet svarbus biostimuliatorių naudojimo ekonominis ir ekologinis efektas yra tas, kad jie gali padėti sumažinti trąšų normas, o kai kada net leidžia visai atsisakyti mineralinių trąšų, pagerinti maistinių medžiagų naudojimo efektyvumą, pakeisti kai kuriuos sintetinius augalų priežiūros produktus.

Tad biostimuliatorių integravimas į ūkininkavimą gali būti vienas tvarių sprendimų, padėsiančių pasiekti našų, rentabilų ir aplinkai draugišką rezultatą. Tačiau kai kuriais atvejais vis dar trūksta bazinių žinių apie augalų biostimuliatorius ir esminių tyrimų apie jų poveikį. Įvairių šalių biostimuliatorių gamintojams ir ūkininkams svarbu dalytis patirtimi, ypač dėl to, kad biostimuliatorių reglamentacija skirtingose šalyse gerokai skiriasi.

Tyrimų kompanija „Dunham Trimmer“ dabartinę pasaulio biostimuliatorių rinkos apimtį vertina daugiau kaip 2,2 mlrd. JAV dolerių ir prognozuoja, kad 2025 m. jos vertė padvigubės ir gali pasiekti 5 mlrd. dolerių. Kasmetinis šios sektoriaus prieaugis yra apie 13 proc. Apibendrinant galima pastebėti, kad biostimuliatorių rinka greitai auga, ir, užuot žvelgiant į juos kaip į konkuruojantį segmentą, verčiau priimti kaip inovacijų galimybę ir galimybę sukurti bei naudoti naujus naudingus produktus.

***

Pagrindinės augalų biostimuliatorių kategorijos

Biostimuliatoriai gali būti įvairių formų ir su skirtingomis sudedamosiomis dalimis. Mokslininkai ir kiti šios rinkos dalyviai paprastai išskiria tokias medžiagų, veikiančių kaip augalų biostimuliatoriai, kategorijas:

• huminės ir kitos kompleksinės organinės medžiagos,
• laisvosios aminorūgštys ir kitos azoto medžiagos,
• jūros dumblių ekstraktai,
• naudingi cheminiai elementai ir neorganinės druskos,
• chitinas ir chitozano dariniai,
• naudingi mikroorganizmai (mikoriziniai grybai, rizobakterijos ir pan.).

Huminės medžiagos

Humusas yra natūrali dirvožemio organinė medžiaga, pagrindinis organinės anglies šaltinis žemės paviršiuje. Huminės medžiagos susidaro dėl augalų, gyvūnų ir mikrobų liekanų skilimo bei dėl dirvožemio mikroorganizmų veiklos. Šios medžiagos padeda reguliuoti daugelį svarbių ekologinių ir aplinkosaugos procesų, veikia dirvožemio fizines, chemines ir biologines savybes.

Huminių medžiagų biostimuliatoriai gaunami iš natūraliai humusingos organinės medžiagos, pavyzdžiui, durpių, komposto, vermikomposto ir pan. Tokie biostimuliatoriai teigiamai veikia šaknų mitybą, didina mikro- ir makroelementų pasisavinimą, turi įtakos augalų hormonų, atsakingų už apsaugą nuo streso, aktyvumui.

Aminorūgštys ir kiti azoto (N) junginiai

Aminorūgščių ir peptidų mišiniai gaunami fermentuojant baltymus, hidrolizuojant juos iš šalutinių agropramonės augalinės ar gyvūninės kilmės atliekų.

Baltymų hidrolizatai ir kiti N junginiai, kaip augalų biostimuliatoriai, atlieka daugybę funkcijų. Pavyzdžiui, aminorūgštys skatina augalų kvėpavimo, fotosintezės, vandens apytakos procesus, greitina baltymų sintezę, didina askorbo rūgšties koncentraciją, skatina augalo augimą ir derliaus formavimąsi. Veikiant aminorūgštims, sutrumpėja augalų brandos laikas, suaktyvėja chlorofilo gamyba, augaluose padidėja aminorūgščių ir cukrų kiekis. Įvairūs N junginiai padeda augalams sumažinti stresą dėl neigiamo aplinkos poveikio.

Jūros dumblių ekstraktai ir kiti augaliniai produktai

Jūros dumbliai, kaip organinių medžiagų šaltinis, žemės ūkyje naudojami seniai. Kaip biostimuliatoriai buvo pradėti gaminti ir naudoti jūros dumblių ekstraktai ir kiti išgryninti junginiai (pavyzdžiui, polisacharidai (laminarinas). Jūros dumblių ekstrakte yra įvairių mikro- ir makroelementų, N junginių, hormonų ir kitų medžiagų, kurios skatina augalų augimą.

Jūros dumblių ekstraktai gali būti naudojami ant dirvožemio, ant augalų, hidroponikoje. Dirvožemyje jūros dumblių produktai pagerina vandens ir oro režimą, „suriša“ sunkiuosius metalus. Augalus jūros dumblių ekstraktai gali veikti kaip trąšos, padeda prisitaikyti prie ekstremalių sąlygų, skatina sėklų daigumą.

Biostimuliatoriai gali būti išgaunami ir iš kitokių augalinės kilmės medžiagų. Palyginti su jūros dumbliais, jų biostimuliacinės savybės žinomos mažiau. Tačiau mokslininkai kalba apie tai, jog sėjomainoje vieni augalai savo aktyviaisiais junginiais veikia kitus (alelopatija), ypač tai pasireiškia vadinamuosiuose daugiakomponenčiuose pasėliuose. Todėl augalų tarpusavio poveikį lemiančios cheminės medžiagos vis labiau traukia mokslininkų dėmesį.

Chitozanas ir kiti biopolimerai

Chitozanas yra polisacharidas, gaunamas iš chitino. Pavyzdžiui, jis gali būti gaunamas krevečių ar kitų vėžiagyvių kiautus apdorojant natrio hidroksidu. Žemės ūkio paskirties chitozanas buvo sukurtas, siekiant apsaugoti augalus nuo patogeninių grybelių ir neretai laikomas biopesticidu. Šis gamtinės kilmės polimeras pasižymi unikaliomis fizikinėmis, cheminėmis, adsorbcinėmis ir biologinėmis savybėmis: antimikrobiniu aktyvumu, netoksiškumu, biosuderinamumu ir bioskalumu. Todėl chitozanas naudojamas ir kaip natūrali priemonė, pagerinanti augalų augimą. Be to, jis gali padidinti augalų toleranciją nepalankioms aplinkos sąlygoms (sausrai, šalčiui ar druskingam dirvožemiui).

Neorganiniai junginiai

Neorganiniai biostimuliaciniai junginiai – tai naudingi cheminiai elementai, turintys įtakos įvairiems augaluose vykstantiems procesams. Kai kurie elementai labiau svarbūs tam tikroms augalų grupėms, o ne visiems augalams. Neorganinių junginių naudingos funkcijos gali būti įvairios. Pavyzdžiui, teigiamas poveikis augalų augimui, ląstelių sienelių formavimui, transpiracijai, terminiam reguliavimui, fotosintezei, fermentų aktyvumui, mitybai, hormonų sintezei, apsaugai nuo patogenų, sąveikai su simbiontais, tolerancijai stresui.

Mikoriziniai grybeliai

Daugiau kaip 90 proc. visų augalų rūšių su dirvožemio grybeliais sudaro simbiotinius ryšius, vadinamus mikorize. Grybų hifai apraizgo augalų šaknis, į jas įsiskverbia ir praplečia augalo šaknų sistemą, kuri dėl to gali padidėti daug kartų. Augalai turi geresnes sąlygas pasiimti iš dirvožemio maisto medžiagas ir vandenį. O grybelius jie aprūpina fotosintezės produktais, angliavandeniais, kurių jie patys negali pasigaminti, nes neturi chlorofilo.

Išskirdami rūgštis ir fermentus, dirvožemio grybeliai skaido organinius junginius, ir po to juos gali pasisavinti augalai. Taip pagerėja ir mineralinių medžiagų prieinamumas (pavyzdžiui, fosforo), skatinamas geresnis augalų augimas bei vystymasis. Be to, mikoriziniai grybeliai padeda augalams apsisaugoti nuo įvairių ligų sukėlėjų ar kenkėjų, padidina toleranciją stresui.

Dar viena labai svarbi mikorizinių grybų savybė – dirvos struktūros palaikymas, erozijos sumažinimas.

Naudingosios bakterijos

Bakterijos su augalais sąveikauja įvairiai, sudaro įvairius tarpusavio ryšius. Aišku, yra daug bakterijų, kurios sukelia pavojingas augalų ligas, atnešančias didelių derliaus nuostolių. Tačiau kitų bakterijų veikla gali paskatinti augalų augimą, pagerinti mitybą, maisto medžiagų balansą, atsparumą ligoms ar stresui.

Viena populiarių žemės ūkyje naudojamų rūšių bakterijų – Rhizobium (rizobakterijos). Su jomis gaminami sėklų inokuliantai, padedantys augalams pasisavinti tam tikras maisto medžiagas. Rizobakterijos veikia augalo mitybą ir augimą, morfogenezę ir vystymąsi, atsaką į biotinį ir abiotinį stresą, sąveiką su kitais mikroorganizmais. Tokie biostimuliatoriai gali būti naudojami tam tikroms augalų grupėms, pavyzdžiui, gumbelinės bakterijos – pupinių augalų azoto fiksatoriai.