Заведующий кафедрой защиты растений и селекции Казанского государственного аграрного университета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент АН Республики Татарстан Радик Ильясович Сафин говорит о балансе между ресурсосбережением и эффективной защитой растений, рассказывает о передовых научных разработках и уникальных возможностях лабораторного комплекса.

— Радик Ильясович, расскажите о научных исследованиях по защите растений, которыми занимается Казанский государственный университет и вы лично.

— Вопросы защиты растений от различных видов стрессов – одно из наиболее важных направлений в современной науке. Конечно, мы привыкли, что стрессы касаются прежде всего жизни современного человека. Однако это не совсем так. Стрессы, т.е. отрицательное воздействие различных факторов на организмы, характерно и для растений. Наряду с болезнями, вредителями, сорняками, к стрессам растений относятся и воздействие засухи, низких температур, загрязнение почв различными ядовитыми веществами и т.д. Причем влияние таких стрессов на производительность в растениеводстве постоянно растет. Во-первых, это потери, которые наносят стрессы урожаю сельскохозяйственных культур. Даже по самым минимальным подсчетам, в мире примерно 1/3 урожая теряется по данной причине. Если хотя бы наполовину снизить эти потери, то не была бы такой острой проблема голода, от которого, напоминаю, страдает почти миллиард человек. Во-вторых, конечно, это вопросы качества продуктов питания. При ряде инфекционных болезней растений в продукции могут накапливаться ядовитые вещества – токсины, которые могут вызывать даже онкологические заболевания у человека. Кроме того, в результате стрессов в растениях уменьшается количество витаминов, минералов и других веществ, которые так необходимы нам. В-третьих, быстро меняющиеся климатические условия приводят к росту развития и тяжести течения стрессов. Например, все мы сейчас столкнулись с пандемией коронавируса человека, однако мало кто знает, что примерно такие же вспышки инфекционных болезней есть и у наших культурных растений, причем в последние годы появляются все новые патогены, многие из которых раньше на территории Татарстана и Среднего Поволжья не встречались. Именно разработкой систем защиты сельскохозяйственных культур от стрессов и занимаются ученые агрономического факультета Казанского ГАУ. В 2019 году наш факультет праздновал столетие со дня своего образования, и за эти годы трудами нескольких поколений ученых была создана целая научная школа в данной области. Конечно, особое место в этой работе занимает система биологической защиты растений от стрессов.

— В чем состоят преимущества методов биологической защиты растений?

— Внимание к биологической защите растений как в России, так и в мире обусловлено ее более высокой экологической безопасностью в сравнении с использованием химических пестицидов. Конечно, в чем-то (в частности, в скорости достижения эффекта) биологическая защита уступает химической, но в современных условиях система традиционных подходов к массовому применению химических средств защиты растений практически зашла в тупик. Многие вредные организмы приобрели устойчивость (резистентность) к пестицидам, создание новых химических препаратов требует огромных денежных затрат, падает и экономическая эффективность их применения. В таких условиях разработка и применение новых биологических препаратов получили новые импульс. Даже крупнейшие химические концерны — производители пестицидов — начали вкладывать деньги в биозащиту. Кроме того, все большее распространение в мире приобретают так называемые «органические продукты питания», производство которых возможно только с применением биологической защиты растений от стрессов. Именно поэтому биозащита — наиболее динамичное направление. В традиционном земледелии, конечно, сохраняют свое значение интегрированные системы защиты растений (ИСЗР), в которых на научной основе применяются все методы контроля стрессов, в том числе используется сочетание биологических и химических препаратов.

— Как выстраивается и работает интегрированная система защиты растений для ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур?

— К глобальным проблемам человечества относится и состояние плодородия наших почв. К сожалению, люди, не связанные с сельским хозяйством, мало задумываются о том, что, в принципе, вся наша жизнь напрямую связана с состоянием почвы. Чем выше уровень её плодородия, тем богаче и сильнее будет государство. Надо прямо сказать, наше поколение буквально «проедает» плодородие почвы у наших детей и внуков. В большинстве регионов России, да и мира тоже, уровень плодородия падает — уменьшается содержание гумуса, питательных веществ, почвы начинают «болеть». Да, этот процесс медленный и во многом незаметный, но если ничего не  делать  сейчас,  то в будущем это сделать будет крайне сложно. Выходом из ситуации являются ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Наверное, главное их отличие — это природоподобный и природосберегающий их характер, т.е. использование биологических процессов с максимальным сокращением применения искусственных ресурсов и приемов. Конечно, без интегрированной защиты растений добиться  этого  нельзя. В Татарстане опыт внедрения таких технологий огромный, причем он убедительно доказывает, что нарушение принципов интегрированной защиты ведет к краху ресурсосберегающих систем. Массовое развитие сорняков, мышевидных вредителей и болезней сводит на нет все преимущества таких систем и технологий, поэтому мы всегда говорим о том, что задачи сохранения почвенного плодородия и эффективной защиты растений напрямую связаны между собой. И здесь, в первую очередь, большие задачи ставятся перед агрономической наукой. Как найти оптимальный баланс между требованиями ресурсосбережения и эффективной защитой растений? На агрономическом факультете исследования в данной области начались еще с 70- х годов прошлого века, и сейчас итоги таких работ вошли в используемую в Татарстане систему земледелия.

— Что такое «здоровье почвы» в понимании современной аграрной науки и какое влияние на него оказывают различные системы обработки?

— Я уже говорил о роли плодородия почвы в жизни людей. В докладе Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО) ООН «Состояние мировых почв» (2018) указывается на основные угрозы почвам и дается понятие об их здоровье. Конечно, «больные» почвы не могут стать основой для успешного развития общества. Среди факторов болезни почвы особое место занимает низкая биологическая активность. В русских сказках есть такие знакомые для всех понятия, как «живая» и «мертвая» вода, — сейчас так можно сказать и о почве. «Мертвая» почва отличается тем, что там практически нет живых организмов (биоты), и чтобы ее вылечить, надо активно использовать приемы «биологизации» — вносить в почву солому, сидераты, органические удобрения, а также биологические препараты.

На нашей кафедре общего земледелия, защиты растений и селекции исследования по биологизации земледелия  и «лечению» почв ведутся с 1993 года, и сейчас разработан целый комплекс таких приемов, позволяющих не только вернуть почве здоровье, но и повысить уровень плодородия. Наши ученые во главе с доцентом М.Р. Ахметзяновым работают над внедрением таких технологий в практическую деятельность предприятий АПК.

— Какую роль в концепции органического земледелия занимают почворесурсосберегающие технологии?

— Сейчас интерес к качеству продуктов питания у людей значительно вырос.  Выросли и требования к технологии их производства. Именно это стимулирует спрос на органические и функциональные продукты питания. Конечно, не надо думать, что эти технологии возникли сегодня. Корни органического земледелия можно найти еще в работах ученых 20-30-х годов прошлого века. Главным принципом в органическом земледелии является производство продуктов питания без ущерба и, даже наоборот, с ростом уровня почвенного плодородия. Именно поэтому ресурсосберегающие технологии, предусматривающие отказ от отвальной обработки почвы, являются базой органического земледелия. Вместе с тем, органическое земледелие предполагает полный отказ от пестицидов, в том числе в борьбе с сорняками, что является настоящим вызовом для специалистов. Кроме этого, есть огромное количество факторов, ограничивающих его широкое внедрение. Это достаточно дорогая продукция для ограниченных площадей возделывания. Органическое земледелие займет свое место в современном сельском хозяйстве, но нужно развивать почвосберегающее земледелие (мульчированный посев, прямой посев) с методами биологизации и применять его на больших площадях с учетом климатических особенностей регионов.

— В агроэкологическом центре Казанского ГАУ работает уникальный комплекс лабораторий по молекулярно- генетическим исследованиям, микробиологии и фитопатологии, биохимии и физиологии растений. Какие возможности этот мощный ресурс дает науке и практикующим аграриям?

— Развитие сельскохозяйственной науки на мировом уровне требует использования самых современных методов исследований. Изучение вопросов биологии почв, геномной селекции, эффективной защиты растений и других актуальных вопросов земледелия невозможно без мощной лабораторной базы, основанной на соответствующих приборах и оборудовании. Именно поэтому при создании Агроэкологического Центра Казанского ГАУ особое внимание уделялось созданию комплекса лабораторий, позволяющих решать как теоретические, так и практические задачи.

Биоагенты, полезные гены и следы ГМО — одни из многих направлений деятельности лаборатории молекулярно-генетических исследований. Лаборатория имеет набор приборов и оборудования для проведения исследований генома растений, а также организмов, с ними связанных. С помощью методов ПЦР (полимеразно-цепной реакции), ИФА (имммуноферментного анализа) проводится точная диагностика возбудителей заболеваний растений, определяются вредители, повреждающие растения. Очень интересная работа ведется по идентификации полезных микроорганизмов с целью поиска перспективных биоагентов для создания новых биопрепаратов. Важная практическая задача для сотрудников — это развитие геномной селекции растений, то есть поиск источников полезных генов для создания новых сортов и гибридов. Что касается обычных потребителей, сотрудники лаборатории проводят анализ на наличие ГМО в продуктах питания. Сотрудники лаборатории — молодые, увлеченные исследователи, молекулярные биологи, зоологи, фитопатологи и т.д.

Лаборатория сельскохозяйственной микробиологии и фитопатологии работает над выделением и изучением различных микроорганизмов из почвы, семян и других частей растений. В лаборатории есть уникальные приборы. Например, робот для автоматического посева микробов на чашки, различные виды цифровых и люминисцентных микроскопов, приборы для производства небольших партий экспериментальных биопрепаратов. Чем занимается лаборатория? Я уже говорил о том, какое значение имеет биота почвы. Состав и количество    микроорганизмов — это важнейший показатель ее здоровья, поэтому изучение почвенных микробов имеет не только важное теоретическое значение, но напрямую влияет на эффективность практических мероприятий по обработке почвы, внесению удобрений и так далее. В связи с этим, сотрудники лаборатории проводят различные исследования по микробиологической оценке почв, в том числе и на заселенность ее различными опасными для сельскохозяйственных культур микроорганизмами (фитопатогенами). Очень интересна работа по выделению полезных бактерий из тканей растений. Такие эндофитные бактерии обладают уникальными свойствами, и наличие их, например, в семенах во многом позволяет оценивать их качество и прогнозировать урожайность. Кроме того, в лаборатории проводятся исследования по оценке зараженности растений различными болезнями. Выделяются патогены растений и оценивается эффективность различных препаратов для их контроля.

Контроль соответствия продукция ГОСТУ осуществляет лаборатория оценки качества продукции, физиологии и биохимии растений. В настоящих условиях важно не просто собрать хороший урожай, а получить качественную продукцию, и здесь оценка таких параметров имеет первостепенное значение. В лаборатории можно оценить качество продукции растениеводства и кормов в соответствии с требованиями ГОСТ. Очень важная работа — оценка состояния растений в период вегетации. Специалисты лаборатории могут оценить состояние растений в поле. Например, определить обеспеченность растений водой, дать оценку стрессоустойчивости. Очень часто возникает необходимость в изучении механизмов влияния различных препаратов (удобрений, стимуляторов роста) на растения, и здесь проводится весь комплекс соответствующих исследований. Причем работа не останавливается и зимой. При лаборатории имеется специальный бокс, где находится автоматическая климат-камера, в которой можно моделировать любые условия и выращивать растения практически круглогодично. Кроме того, имеются специальные стеллажи, на которых под специально подобранными лампами возможно выращивание растений в сосудах.

В целом, имеющийся лабораторный комплекс позволяет проводить исследования не только для научных целей, но и для производства. Налажен контакт с предприятиями и фермерскими хозяйствами: их руководители поняли простую истину, что по старинке, особенно в современных условиях, конкурировать на мировом рынке продовольствия не получается. А детальный и многогранный анализ почвы, семян и растений позволяет принимать эффективные управленческие решения в растениеводстве.

— Каковы результаты лабораторных изысканий по созданию биопрепаратов для защиты растений на основе микроорганизмов?

— Именно лабораторные комплексы стали основой для проведения работ в рамках Федеральной целевой программы (ФЦП) по разработке биологических методов защиты растений от стрессов. Одна из задач этого   комплекса   лабораторий — поиск перспективных микроорганизмов (биологических агентов) для   создания новых биопрепаратов для защиты растений. Эта работа требует огромных затрат как времени, так и средств. Например, в нашей лаборатории при анализе 10-15 тысяч изолятов микроорганизмов только 1-2 имеют какую-то активность, причем это еще не факт, что данные штаммы в дальнейшем станут основной новых биологических средств защиты. Тем не менее за годы работы мы нашли несколько эффективных штаммов, которые были включены в отечественную коллекцию промышленных микроорганизмов, и на них мы подали заявки на получение патентов. Особенно интересны для нас эндофитные микроорганизмы семян. Это целая группа специфических бактерий, живущих внутри семени, напоминающих микрофлору нашего кишечника, роль которой в жизни человека просто колоссальна. Причем с каждым годом ученые все больше и больше убеждаются в этом. Эндофиты семени, получая от растения-хозяина еду и убежище, взамен дают им защиту от болезней и стрессов. Это очень интересный механизм сотрудничества. В настоящее время мы нашли целый ряд таких бактерий и работаем с ними крайне плотно. Надеемся, что в ближайшее время получим несколько биопрепаратов на их основе для защиты основных сельскохозяйственных культур от стрессов. Первые успехи у нас есть.

— Поделитесь планами по созданию инсектария на базе Агробиотехнопарка университета?

— В Казанском ГАУ накоплен значительный опыт биологической защиты растений от болезней. Отработаны методики и получены перспективные штаммы для биофунгицидов. В этой работе мы активно сотрудничаем с крупнейшим производителем биопрепаратов в России — компанией «Bionovatic», а также с учеными Казанского федерального университета и РЦИ «Биотехнология». Однако значительный интерес для производства представляет и создание новых биологических препаратов против вредителей (биоинсектицидов). Для их создания в Казанском ГАУ на базе создаваемого Агробиотехнопарка предусмотрено создание инсектария — специальной лаборатории для работы с насекомыми. Цель таких работ – получение новых биоинсектицидов, а также естественных врагов (энтомофагов) для контроля вредителей.

В завершение хотелось бы отметить, что растениеводство за последние два века прошло значительный путь: от применения преимущественно биологических, природных ресурсов к массовому внесению  химических  пестицидов и удобрений  и   постепенному возврату к использованию природоподобных технологий сберегающего земледелия, сочетающих различные научно обоснованные подходы к широкому производству  продукции с улучшенными экологическими характеристиками.

#биологизация #интервью #здоровье почвы #биологич.СЗР #орг.земледелие