Въведение

Екологичните проблеми, като например замърсяването на сладководни води, енергоспестяването и ерозията на почвата, принуждават фермерите да представят стратегии за развитие, които имат по-малко замърсяващи въздействия. Използването на екосъобразни практики се насърчава от доброволно сертифициране (напр. GlobalGAP или схеми за биологично земеделие), както и от правно обвързващи разпоредби (например Директива 2009/128 на ЕС за прилагане на практики за Устойчиво управление на вредителите). В този контекст, намаленото използване на химически торове съпроводено с широка употреба на органични торове, се счита за задължителен път за намаляване на тежестта върху околната среда, произтичащ от досегашните практики. В последните години, химическите пестициди и торове играят съществена роля за насърчаване на развитието на селските райони, но имат кратка история в съвременното селско стопанство. Незабавното им действие и асоциираните ниски разходи налагат и широката им употреба. От друга страна, токсичните им ефекти върху околната среда, растенията, животните и човешкия бит отклониха фокуса към по-екологично ориентирани решения. Освен това, проблемът с развитието на резистентност в насекомите срещу често използваните пестициди все още не е решен. По този начин практики като Интегрираното Управление на Вредителите (ИУВ; Integrated Pest Management - IPM) придобиват по-голяма значимост.

Биоторовете са жизнено важен сегмент от ИУВ. Те могат да бъдат от изключителна финансова значимост: частично да заменят някои агрохимикали, които от своя страна стават все по-скъпи и тяхното подобрение в светлината на разширяващите се искания за по-екологосъобразни селскостопански практики не е рентабилно. Терминът "Биотор" обикновено се отнася до продукт, съдържащ почвени микроорганизми, който при приложение върху растенията, стимулира техният растеж. Въпреки това, терминът се използва погрешно като често се използва за синоним на широк спектър от продукти, като например зелен или животински тор, съвместно отглежданe на земеделски култури или биологично обогатени химически торове. Vessey (2003) определи "Биоторовете" като "субстрат, който съдържа живи микроорганизми, които при прилагане върху семена, повърхности на растения или почва, колонизират ризосферата или вътрешността на растението и стимулират растежа му чрез увеличаване наличието на основни хранителни компоненти". Микроорганизмите, които те съдържат, се наричат още Ризобактерии Стимулиращи Растежа на Растенията (РСРР) (Plant Growth Promoting Rhizobacteria or PGPR) и упражняват ползотворен ефект върху растението гостоприемник след инокулация.

Ентусиазмът за употребата на тези продукти се повишава благодарение на подобрената ефективност на усвояване на хранителните добавки и увеличаващата се потребност на обществото за по-зелени технологии и намаляване на разходите свързани с агрохимикали. Освен това биоторовете и фитостимулантите притежават и други полезни въздействия, като ефективни биоинокуланти. И наистина микроорганизми като Rhizobium и Glomus spp. са доказали своята ефективност при намаляване на болестите при някои видове растения. Практиката на инокулиране на растения с РСРР може да се проследи до 20-ти век, когато продукт съдържащ Rhizobium sp. е патентован. За микоризните гъби, въпреки че се използват като биоторове от няколко десетилетия, още в края на 50-те години на миналия век е доказано, че стимулират растежа на растенията чрез усвояването на фосфор. Оттогава изследователските усилия в тези област постоянно се разширяват, което води до селектирането на различни щамове, които демонстрират и множество други полезни характеристики.

Политиките, в подкрепа на устойчивото развитие на селските райони и научните изследвания в тази област, подобриха адекватността и последователността на микробното инокулиране. Те доведоха до включването на няколко щама, които се използват едновремено за биоконтрол и за биофертизация. Такива са микоризните и РСРР препарати, които се предлагат на пазара в няколко страни. Въпреки увеличеното използване на микробните инокуланти, особено тези, които действат като фитостимулатори и биоторове, тяхното потребление е често възпрепятствано поради флуктуациите и несъответствието на резултатите между лабораторните, оранжерийни и полеви изследвания. Обяснението зад тези противоречия се крие в непълното разбиране на сложните взаимоотношения, установени между отделните компоненти на системата: растение, микроорганизми и условия на околната среда (и по-специално тези на почвата). Освен това, липсата на правилни формулировки и скъпите и бюрократични процедури за регистрация, също са сред факторите, които затрудняват използването на РСРР в по-широк мащаб.

Реалната комерсиализация на РСРР започва през 1995 г. в САЩ и Великобритания с инокулирането на бобови растения с Rhizobium. Въпреки това, ентусиазмът за други РСРР нараства с течение на времето и широка гама от нови продукти навлизат на пазара. Повечето РСРР, които не съдържат Rhizobium използват бактерии от рода Azospirillum (свободно живеещи азотфиксиращи бактерии) или Bacillus (фосфат разтварящи микрооргганизми (ФРМ) и агенти за биоконтрол. Също така, на много места по света се използват продукти, съдържащи арбускуларни микоризни гъби (АМГ). От друга страна, разнообразието на налични популации на РСРР и АМГ в почвата, широкият им обхват, както и недобре изяснените им механизми на действие води до ограничената им употреба. Също така, практиката показва, че положителните ефекти могат да бъдат специфични при отделните растения и щамове, както и да варират драстично при различни природни условия. В допълнение, след като бъдат внесени в почвата, микроорганизмите са изправени пред конкурентни и често тежки условия, които могат сериозно да намалят благоприятните им ефекти.

Четирите основни типа формулировки на биоторове, които са използвани досега, са течни, торфени, гранули и лиофилизирани прахове (Фиг.1). Техният успех зависи от целевата култура, цената, пазарната наличност, екологичните ограничения и сложността им на приложение. Една от основните трудности за индустрията е разработването на подобрена формула, която да съчетава всички гореописани характеристики и която да е подходяща за използване при полеви условия. Освен това, макар че някои микроорганизми могат да изглеждат обещаващи в лабораторни условия, да бъдат произведени за комерсиални цели е трудна задача предвид широкият спектър полеви условия. Някои производители включват поне два вида микроорганизми (напр. Rhizobium и АМГ, Rhizobium и ФРМ, различни щамове на АМГ или ФРМ) в един продукт. По този начин се увеличават последващите ползи за растенията гостоприемници. Въпреки това, само няколко доклада отразяват положителните им ефекти като коинокуланти. Тяхната ефикасност не е доказана и тяхното производство и комерсиализация създават редица технически трудности. Най-важният аспект при разработването на инокулант е осигуряването на качеството по начин, по който може да се гарантира надеждността на продуктите с максимални шансове за успех. Липсата на последователност в резултатите, получени при полеви условия, поради променливо качество, оказва огромно влияние върху комерсиализацията на биоторовете.

Фиг. 1. Видове формулировки на биоторове: А - течен; Б - торф, В - гранули и Г - капсулирани лиофилизирани прахове.