Lietuvoje daugiau negu porą dešimtmečių naudojami ne tik įvairūs žemės ūkio augalų biostimuliantai, bet ir atsiranda vis daugiau naujų produktų, tačiau biostimuliantų apibrėžimas vis dar kelia painiavą ūkininkams ir agronomams.

Pastaruoju metu auga tiek mokslininkų, tiek ūkininkų susidomėjimas biostimuliantais, kaip viena iš aplinkai palankių augalų priežiūros priemonių, didinančių įvairių žemės ūkio augalų gyvybingumą ir derlingumą. Skaičiuojama, kad pasaulinė biostimuliantų rinka 2013–2016 m. vidutiniškai didėjo apie 12 proc. kasmet. Šių produktų lyderė – Europa, užimanti apie 42 proc. pasaulinės biostimuliantų rinkos. Pirmasis žemės ūkio augalų biostimuliantų kongresas įvyko Strasbūre, Prancūzijoje 2012 m. (700 dalyvių iš 55 šalių), antrasis – 2015 m. Florencijoje, Italijoje (1 200 dalyvių iš 69 šalių), trečiasis vyks šiemet Majamyje (JAV). Pirmame kongrese vienas iš svarbiausių klausimų buvo biostimuliantų apibrėžimas, šiais metais vyksiančiame – kokybės standartizavimo klausimai.

Šiuo metu vyrauja du – JAV ir Europos – augalų biostimuliantų grupavimai. Europos biostimuliantų pramonės taryba (EBPT, European biostimulants industry council) išskiria penkias (JAV – aštuonias) biostimuliantų grupes: jūros dumblių ekstraktai, huminės rūgštys, fulvinės rūgštys, aminorūgštys ir baltymų hidrolizatai, mikrobiologiniai inokuliantai. EBPT biostimuliantus įvardija kaip natūralias, dažniausiai biologinės kilmės, medžiagas, įvairias substancijas ir mikroorganizmus, kurie stimuliuoja natūralius augalo ar jo rizosferos (erdvės aplink šaknis) procesus ir pagerina maisto medžiagų paėmimą ir pasisavinimą, sustiprina toleranciją abiotiniams stresams, skatina augalų derlingumą ir pagerina derliaus kokybę

Jūros dumblių ekstraktai

Jūros dumblius, ypač rudadumblius, jau šimtmečius vandenyno pakrančių gyventojai (škotai, airiai, prancūzai) naudojo praturtinti smėlingus pakrančių dirvožemius. Tropinio klimato žemdirbiai (filipiniečiai, argentiniečiai) išdžiovintus saulėje dumblius gabeno ir į krašto gilumą. Dumbliai iki šiol naudojami ir kompostavimui. Dumbliai dažnai pardavinėjami džiovinti ir malti. Nuo 1950 m. pradėta gaminti dumblių ekstraktus, kurie naudojami žemės ūkyje, ypač daržininkystėje ir sodininkystėje.

Dažniausiai ekstraktai gaminami iš rudadumblių, tokių kaip Ascophyllum, Fucus, Laminaria, Sargassum ir Turbinaria. Jūros dumbliai turtingi tiek makro– (NPK), tiek mikroelementų (geležies, vario, mangano, cinko), fitohormonų. Jie gerina dirvožemio vandens imlumą, augalų maisto medžiagų pasisavinimą, sėklų dygimą.

Moksliniais tyrimais įrodyta, kad dumbliai turi savybių, dėl kurių augalai tampa atsparesni kenkėjams, grybinėms ligoms, temperatūrų svyravimams (ypač šalnoms), greičiau aklimatizuojasi persodinti.

Huminės ir fulvinės rūgštys

Humusas, jį sudarančios huminės, fulvinės rūgštys – tik dirvožemiui būdingi organinių junginių kompleksai, susidarę dėl gyvūnų ir augalų liekanų biocheminio kitimo. Didėjant humuso, o kartu ir jį sudarančių rūgščių, kiekiui, gerėja dirvožemio struktūra, buferingumas, vandens ir šilumos imlumas, teigiamai veikiamas dirvožemio fermentinis aktyvumas, didėja augalų atsparumas aplinkos stresams. Pramoniniu būdu šios rūgštys išgaunamos iš sapropelio, durpių, lignito (arba rudosios anglies), humusingo dirvožemio.

Huminės rūgštys reguliuoja dirvožemio pH, veikia neutralizuojančiai rūgščius ir šarminius dirvožemius, optimizuoja augalų maistinių medžiagų ir vandens pasisavinimą iš dirvožemio, padeda išlaikyti vandenyje tirpias neorganines trąšas augalo šaknų zonoje ir sumažina jų išplovimą, skatina augalų šaknų vystymąsi.

Fulvinės rūgštys biologiškai aktyvesnės negu huminės, jų molekulinė masė yra daug mažesnė negu huminių ir tai suteikia daugiau mobilumo augale – mažos molekulinės masės junginiai lengviau patenka pro augalo ląstelių membranas. Šiose rūgštyse yra daugiau deguonies, mažiau anglies dioksido ir jos yra gerokai rūgštesnės negu huminės rūgštys. Fulvinės rūgštys gerai tirpdo nelabai tirpias medžiagas – pagerina geležies, kalcio, kalio, vario, magnio, silicio pasisavinimą.

Aminorūgštys ir baltymų hidrolizatai

Baltyminės kilmės produktai, naudojami kaip augalų biostimuliantai, gali būti baltymų hidrolizatai, sudaryti iš peptidų mišinių, augalinės ir gyvūninės kilmės aminorūgštys ar pavienės aminorūgštys, tokios kaip glutamo rūgštis, glutaminas, prolinas, glicinas.

Proteinų hidrolizatai išgaunami fermentiniu, cheminiu ar terminiu būdu iš daugybės gyvūninių ir augalinių produktų: gyvūnų epitelinio ir jungiamųjų (kolagenas, elastinas) audinių, liucernų žolės, saldžiavaisių pupmedžių vaisių, kviečių distiliato (žlaugtai), tabako ląstelių sienelių glikoproteinų, dumblių. Skirtingų peptidų ir aminorūgščių reikšmė augalams yra nevienoda: vieni yra labai svarbūs augalams kritiniais augimo tarpsniais, kiti svarbūs kaip struktūriniai augalų baltymų komponentai, stimuliuojantys augale azoto ir anglies metabolizmą, mažinantys nitratų kiekį biomasėje.

Aminorūgštys yra fitohormonų pirmtakės, lengvai pasisavinamos tiek per lapus, tiek per šaknis. Jos suaktyvina augalų fermentinę ir hormoninę sistemą, teigiamai veikia kvėpavimo, fotosintezės, vandens apytakos aktyvumą, pagreitina baltymų sintezę, mažina temperatūrų kitimų sukeltą stresą.

Mikrobiologiniai inokuliantai

Tai biologinės kilmės produktai, kurių sudėtyje yra gyvų mikroorganizmų ar jų sporų. Patekę ant sėklų ar dirvožemio, jie apsigyvena augalo rizosferoje arba šaknyse. Šie mikroorganizmai teigiamai veikia augalų vystymąsi ir augimą: pagerina maisto medžiagų pasisavinimą, gamina fitohormonus, skatina šaknų augimą, išskiria antagonistines patogenams medžiagas ar skatina pačių augalų apsaugos mechanizmus.

Į mikrobiologinių inokuliantų sudėtį dažniausiai įeina bakterijos, įvairūs mikrogrybai, tarp jų ir grybšaknės (mikoriziniai) grybai, išskirti iš dirvožemio, rizosferos, gyvų augalų ar jų liekanų, vandens, dumblo ar kompostuoto mėšlo. Mikrobiologinius inokuliantus pagal jų teigiamą poveikį augalams galima suskirstyti į biotrąšas ir augalų augimo aktyvatorius bei biopesticidus ir augalų atsparumo stimuliatorius.

Atmosferos azotą fiksuojančios bakterijos

Augalai gali pasisavinti nitratų jonus ir amonio katijonus, tačiau molekulinis azotas, pagrindinė atmosferos sudedamoji dalis, augalams neprieinamas. Atmosferos azotą fiksuoja fermentą nitrogenazę turinčios bakterijos (diazotrofai), iš kurių geriausiai žinomos gumbelinės arba simbiontinės (Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium, Azorhizobium) bakterijos, kurios į augalus patenka per šakniaplaukius ir skatina gumbelių susidarymą. Iki 2/3 šio įsisavinto azoto, kaip aminorūgštys ir baltymai, susikaupia augalų derliuje, likusi dalis azoto kartu su šaknimis mineralizuojasi dirvožemyje.

Be simbiontinių atmosferos azotą fiksuojančių bakterijų, mikrobiologiniuose inokuliantuose dažniausiai naudojamos asociatyvios Azospirillum genties bakterijos (Azospirillum brasilense, A. lipoferum, A. amazonense, A. halopraeferens, A. irakense), gyvenančios augalų šaknų zonoje ir nesudarančios ant šaknų gumbelių, ir laisvai dirvožemyje gyvenančios bakterijos (Azotobacter), kurioms augalų šaknų kaimynystė nėra tokia svarbi, kaip anksčiau išvardytoms. Daugiausiai biologinio azoto sukaupia simbiontinės gumbelinės bakterijos.

Fosfatus tirpdantys mikroorganizmai

Augalų aprūpinimas fosforu pradiniuose augimo etapuose turi didžiausią poveikį derlingumui. Nuo fosforo priklauso kalio, sieros ir kai kurių kitų elementų pasisavinimas. Augalų gebėjimas absorbuoti fosforą priklauso nuo jonų koncentracijos aplink šaknis ir šaknų paviršiaus ploto. Fosforo absorbcija yra susijusi ir su dirvožemio biologiniu aktyvumu.

Nustatyta, kad daugiau negu pusė iš iki šiol žinomų dirvožemio mikroorganizmų rūšių išskiria įvairias organines rūgštis, tirpdančias netirpius fosforo junginius ir paverčiančias juos augalams prieinamos formos. Ypač gerai fosforu žemės ūkio augalus aprūpina su jais simbiozę sudarantys arbuskulinės grybšaknės (mikorizės) grybai.

Arbuskulinė grybšaknė, sudaranti simbiozę su dauguma žemės ūkio augalų, ypač svarbi mažo fosforingumo dirvožemiuose. Grybų hifams įsiskverbus į augalo šaknis ir jas kolonizavus, augalo šaknų mitybos plotas, prisidėjus šaknų išorėje augantiems grybų hifams, padidėja nuo kelių iki keliasdešimt kartų. Mikrobiologiniuose inokuliantuose šiuo metu dažniausios Pseudomonas ir Bacillus genčių bakterijos ir arbuskulinės grybšaknės Glomus genties grybų sporos.

Azospirillum, Pseudomonas, Bacillus genties bakterijos ir arbuskulinės grybšaknės grybai taip pat pagerina vario, cinko, mangano, kalcio, magnio įsisavinimą.

Bakterijos ir grybai geba tiesiogiai skatinti augalų augimą išskirdamos tokius hormonus, kaip auksinai, citokininai, giberelinai ir abscizinė rūgštis, ir slopindamos su stresu susijusio etileno sintezę.

Biopesticidai

Kai kurie dirvožemyje gyvenantys mikroorganizmai išskiria antagonistines augalų patogenams medžiagas, kovodami su jais dėl erdvės, maisto medžiagų. Pramoniniai antagonistinių mikroorganizmų preparatai, apsaugantys nuo grybinių ligų, žemės ūkyje pradėti naudoti 1990 metais. Sparčiai vystantis žemdirbystės technologijoms, poreikis ir susidomėjimas jais dar labiau išaugo.

Dažniausiai mikrobiologiniuose inokuliantuose kaip biopesticidai naudojami priešgrybinius junginius išskiriančios Bacillus ir Pseudomonas genčių bakterijos ir Streptomyces genties laibagrybiai. Ypač dažni inokuliantų sudėtyje Trichoderma ir Gliocladium genties aukšliagrybiai. Jie gyvena šalia šaknų ir nekenkia augalui, tačiau patys parazituoja patogeninius grybus – Fusarium, Rhizoctonia, Pythium, Armillaria. Šie aukšliagrybiai taip pat naudojami šiaudų ar kitų organinių liekanų, turinčių daug lignino, skaidymui paspartinti.