Новите екологични технологии за производство на биоторове ще компенсират недостатъците на конвенционалните химически торове, които са доминиращи в съвременното земеделие. Прилагането на технологиите показва положително въздействие в две посоки: относно устойчивостта на почвата и относно развитието на културите. Те поддържат и структурно подобряват почвеното плодородие чрез фиксиране на атмосферния азот. Повишават фосфорното съдържание на почвата чрез разтваряне и усвояване на неразтворимите фосфати. Биоторовете участват във възстановяването на изчерпващите се хранителни елементи на почвата.
Стимулиращите развитието субстанции, доставени от биоторовете, подобряват кореновата пролиферация при растенията. Също така предпазват растенията от някои болести с почвен произход.
По-широкото популяризиране и прилагане на биоторовете предполага необходимостта от развитие на нови технологии:
За земеделската продукция е доказана ролята на следните растителни хранителни елементи - 16 важни хранителни съставки, нужни в определено количество за достигане на оптимални добиви от реколтата. Много проучвания се основават на важността на Nа, P, K в разгръщане на естествените възможности за растеж, за устойчивост на стрес от засушаване или студ, вредители или болести. Важни елементи като Nа, P, K, Ca, Mg, S са известни като макроелементи, докато Fe, Zn, Cu, Mo, Mn, B, Cl са известни като микроелементи.
За да се осигури количеството елементи, необходими за растежа на растенията, почвата има нужда от подхранване. Важно е да се произведе добър биотор - форма, която да достави хранителни елементи, които да подобрят качествените характеристики на почвата и повишат способността й да осигурява всички необходими условия за развитието на растенията. Доста автори се съсредоточават върху потенциалните възможности на оборския тор за повишаване на азота в почвата. Въпреки това усилията да се открият и други ресурси, заместващи оборския тор, изискват повече проучвания. Гранитният прах също е изследван като тор, който спомага бавното отделяне на калий.
Като резултат прибавянето на азот повишава остатъчното съотношение на C:N и е способно да провокира микробната активност.
Броят на микроорганизмите и нивото на микро и макроелементите в почвата очевидно оказват ефект върху растежа и развитието на растенията. Едно от предимствата на торовете е, че те участват в процеса на достигане на необходимата популация от микроорганизми. Наличността на готово първоначално количество от подходящите микроорганизми в готовия биотор е много важно. Един от начините за повишаване броя на селектираните микроорганизми е чрез прилагане на концепцията за Ефективни микроорганизми(ЕМ), въведена от Хига и Видидана.
Опитите на полето са нужни, за да определят хранителната наличност в почвата и ефективността от повечето органични торове. Този експеримент е важен, защото хранителното съдържание на различните органични торове варира в широки граници. Качеството пряко се управлява чрез наситеността на селектираните микроорганизми, които са в активна форма в един грам и тяхната способност да провокират растеж у културите и почвеното плодородие.
Този метод е доказано добър. Чрез него се осъществява съхранение и доставка на микроорганизми чрез течни форми. Маслото покрива организма и веднъж приложено, изолира водата и понижава водната пропускливост. Това определено е полезно за организмите, които са чувствителни към изсушаване или в случаи на приложение при градинарски култури, където разпръсквателната система е на място.
Вода в маслена емулсия позволява прибавяне на субстанции към маслото и/или във водна фаза, което подобрява едновременно жизнеността на клетките и освобождава енергия.
Утаяването на клетките по време на съхранението е основен проблем, който трябва да се има предвид винаги. Проучванията са насочени към решаване на този проблем с помощта на наноматериалите.
Сгъстяването в маслената фаза при употреба на хидрофобен силиций (наноформа) значително намалява утаяването на клетките и подобрява клетъчната жизненост по време на съхранение.
Приготвянето на бактериалния инокулум е подкрепено от включването на нов процес, основаващ се на прилагане на суперкритичен флуид, чиито качества са тествани, а именно- декапсулират вирусните формации. Процесът е наречен Частици от разтвори наситени с газ (Particles from Gas Saturated Solutions - PGSS), протича при ниска температура и използва въглеродния двуокис като суперкритичен флуид. Следователно би трябва да няма негативни ефекти върху жизнеността на микроорганизмите, а разходите за производството му са сравнително ниски. Крайният продукт от процеса са почти сферични гранули, които образуват свободно леещ се прах, който може да се разтваря във вода. Възможностите на PGSS процеса са вече установени и изпробвани за няколко вида твърди и течни форми на биоторове.
Друга интересна технология е разработката на естествено произведен бактериален биофилм като възможен носител, не само при производство на инокуланти, но и като бактериален или гъбно - бактериален консорциум.
Производството на биофилми вече се осъществява в различни индустриални технологии (третиране на отпадни води, индустриални води, производство на химически компоненти и др.). Имат се предвид два типа биофилм: биофилм, който се развива върху инертни материали (дървени въглища, растителна смола, бетон, глинест брикет, пясъчни частици) и биофилм, образуван в резултат на агрегатна формация. В първия случай биофилмът се развива около частиците и размерът на биофилмираните частици нараства с времето до няколко мм в диаметър. Биофилмът, образуван чрез агрегация, е известен като гранулен биофилм. Гранулната формация протича във времето от няколко седмици до няколко месеца.
Наблюдават се 4 фази при развитието на напълно узрял биофилм: първоначално прикрепване; необратимо присъединяване чрез производство на екзополизахариди; ранно развитие и структурно узряване на биофилма.
В целия процес критичната точка е производство на екзополизахариди (ЕПЗ), която предразполага свързването с клетъчната повърхност и я защитава от околната среда. ЕПЗ може да са комплекс от полизахариди, протеини, нуклеинови киселини или фосфолипиди. Популярен е екзополизахаридния алгинат, произведен от бактериални клетки в биофилма. Полезните биофилми, създадени в ин витро културите съдържат едновременно гъбни и бактериални вериги и се прилагат като биоторове при небобови култури, добавки, които действат доста ефективно. Прилагането на инокуланти биофилми, съдържащи консорциум гъби-ризобии, в сравнение с традиционната ризобиални инокуланти, увеличават значително азотната фиксация при соята.
При житните разсади, които са инокулирани с бактериални биофилми, се увеличават добивите от реколтата при умерено - солени почви. Освен това биофилмите помагат на микроорганизмите да се съхранят като инокуланти дори при стресови условия. Това е ключовия аспект относно ефективността на микроорганизмите стимулиращи растежа на растенията (МСРР) при селскостопански условия. Инокулумът с биофилм прави ризобиалните клетки устойчиви на висока соленост - 400 мл NaCl към 105 в сравнение с ризобиални монокултури.
Технологиите, използвани за производство на живи хибридни материали, могат да са водещи в разработването на носители за МСРР.
Силицият се проявява като обещаващ приемник за вместващи се в мембраната микроорганизми: задържащите ефекти са основани на задържане на бактериалните популации, които са дисперсирани в силикагел. Бактериите също може да задържат вода в алгинатни микромехурчета, обгърнати от силициева мембрана или в микрокухини, създадени вътре в силициевата матрицата.
Материали, като горе изброените, подобряват механичните качества на алгинатните мехурчета, ограничават изтичането на клетките и удължават жизнеспособността им.
Прилагането на био-нанотехнологиите може да осигури нови възможности за развитието на микробните инокуланти, основани на носители. Нанотехнологиите ползват нанотръби, които са направени от неорганични или органични материали, които се дефинират като имащи едно или повече измерения в рамките на 100 нм или по-малки. Интегрирането на всички клетки с наноструктури, формира хибридни системи, които имат редица приложения в полета, включително и земеделски. В действителност дори твърдите наноструктурни форми са по-малки от клетките. Вече се произвеждат микроскопични филтри, изградени от радиално подредени въглеродни наноцилиндрични стени, които могат да абсорбират Escherichia coli.
Същата технология може да се приложи, за да се обединят бактериалните клетки, получени вследствие на ферментационния процес и да се доставят до растението. Физическата стабилност и голямата повърхност на нанотръбичките, както и лесното и рентабилно производство на наноклетъчни мембрани, може да разшири тяхната употреба при производство на биоторове.
Прилагането на наноконструктите може да увеличи стабилитета на биоторовете и биостимулаторите по отношение на изсушаването, топлината и UV дезактивацията. Правени са опити с прибавянето на хидрофобни силициеви наночастици с размери 7 – 14 нм към водно-маслена емулсия на биопестицидни гъби (Lagenidium giganteum) с предварително изсушаване на мицела. Физиологичните показатели на емулсията се подобряват и микроорганизмите са ефективни и след 12 седмици при съхранение на стайна температура.
The European Commission support for the production of this publication does not constitute endorsement of the contents which reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsi-ble for any use which may be made of the information contained therein.
