Био-торовете се определят като препарати, съдържащи живи или латентни клетки от ефективни щамове микроорганизми, които улесняват усвояването на хранителни вещества от селскостопанските култури. Те изпълняват тази ключова роля чрез взаимодействия в ризосферата на растението, когато се прилагат чрез семена или почва. Био-торовете увеличават скоростта на определени микробни процеси в почвата, които доставят допълнителни хранителни вещества във форма, лесно усвоима от растенията. Био-торовете предоставят хранителни вещества чрез естествения процес азот-фиксация, разтваряне на фосфати и стимулиране на растежа на растенията чрез биосинтеза на благоприятстващи растежа вещества. Понастоящем, био-торовете са важна съставна част от цялостната система за снабдяване с хранителни веществал
Био-торове като Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum и синьо-зелени водорасли (СЗВ) се употребяват от десетилетия. Въпреки това, тези микроорганизми много често не са толкова ефективни в естествената им среда, колкото е желателно; следователно необходимо е прилагането на масово намножени култури от продуктивни избрани микроорганизми за ускоряване на микробните процеси в почвата. Следователно, използването на био-торове е силно препоръчвано от компетентните специалисти, за да се гарантира добро развитие на растенията и по-високи производствени добиви.
Биологичното наторяване (или био-торене) като процес на прилагане на естествени суровини, включително торове, предлага значителни предимства в усилията на съвременното селско стопанство да се намали използването на химически торове и пестициди. Най-важните предимства могат да бъдат обобщени, както следва:
Био-торовете са с по-добра себестойност в сравнение с химическите торове. Те се различават от химическите и органични торове, тъй като не доставят директно всички хранителни вещества на културите, а представляват чисти култури от специални бактерии и гъби, които изискват относително ниски разходи за прилаганее. Използването на био-торовете може да подобри производителността на единица площ в относително кратък период от време. Те имат по-ниски производствени разходи и намаляват разходите за употребата им, особено по отношение на азот и фосфор. Лесният им начин на приложение изисква потребление на по-малки количества енергия. Това означава по-ниски разходи, свързани с процеса на торене, които могат директно да се прехвълят към печелившите ползи за земеделските производители. В този смисъл, приложението на биологични торове може да доведе до икономически ползи, тъй като био-торовете са рентабилен и възобновяем източник на хранителни вещества за растенията, който може да замени химическите торове в устойчивото земеделие.
Най-често био-торовете са под формата на прахообразни субстанции, на основата на носител. Носителят обикновено е лигнит. Лигнитите има високо съдържание на органични вещества и съдържат повече от 200 % вода. Това високо съдържание на вода подобрява растежа на микроорганизмите. Методът за приложение на този тип био-торове е получаване на суспензия, която се прилага на семената. Доскоро този метод се считаше за универсален.
В момента обаче е разработен методът - сух комплексен тор за директно приложение в почвата. Този метод се състои вполучаваенто на гранули (1-2 мм), изработени в глинено легло-резервоар (ГЛР) и изпечени при 200ºC в муфелна пещ, която процедура помага да се стерилизира материала и придава порьозност на гранулите. Изпечените гранули се потапят в суспензия от желаните бактерии, култивиране в подходяща среда за една нощ. Глинените гранули се сушат на въздух при стайна температура и асептични условия. Те съдържат около 109 бактерии на грам гранули. Тези гранули са подходящи за прилагане на полето заедно със семената. Въпреки това, количеството на био-тора, което ще се приложи е малко по-високо, отколкото при прилагане върху семена.
Био-торът е технологична иновация, която има потенциала да увеличи добивите, да намали производствените разходи и да подобри състоянието на почвите.
Био-торовете могат да се разглеждат като допълнение на химическите торове. Когато те се прилагат като инокуланти на семена или почва, те се размножават и участват в кръговрата на хранителните вещества, като по този начин подпомагат производителността на селскостопанските култури. Био-торовете притежават голям потенциал за подобряване на добивите чрез природосъобразни, по-добри доставки на хранителни вещества. Те осигуряват резерв от хранителни вещества на растенията. Съобщава се, че био-торовете повишават добива на селскостопански култури с 20-30 % и стимулират растежа на растенията. Ефективността при употрубата на био-торовете е ключовата характеристика, която допринася в крайна сметка за увеличаване на добива от селскостопанските култури.
Има много примери за това, че прилагането на био-торовете се отразява положително върху добива от селскостопански култури. Например, Vital N® е органичен био-тор, регистриран от Philippine FPA под формата на прах, който предизвиква екстензивен растеж в корените на култури, като царевица, ориз, банани, чесън, орхидеи и лук. Той съдържа Azospirillium, полезна бактерия, която продуцира растителният хормон индол-3-оцента киселина (IAA), което води до по-висок добив от културата.
В литературата има данни за това, че цялостният вид на картофените насаждения е положително повлиян от приложението на зелени торене (кравешки и от Crotolaria sp.): 30 % подобрение на добива. Повишените стойности на производителността потвърждават ефикасността на био-торовете в селскостопанското производство. От друга страна, някои физико-химични свойства на почвата и негативни въздействия върху околната среда регистрирани в резултат на продължителното използване на химически торове, са били постепенно смекчени.
Освен това, наблюдавано е увеличение от 10 % на добива на хектар при култури, третирани с Арбускуларни Микоризни Гъби (АМГ) в комбинация с повишена устойчивост на растенията на действието на патогенни микроорганизми. Освен това, когато AMГ се комбинира с азот-фиксиращи бактерии или екстракти от компост, това комбинирано използване на био-торовете за културите осигурява близо два пъти по-добра реколта и по-добри физически характеристики на отделните растения.
Полеви изследвания на приложимостта на прототипи от био-торове, основани на естествени бактерии от оризови насаждения, съобщават 10 % увеличение в добива приприлагане на смесите, нараствайки от 7,625 кг/ха до 8500 кг/ха. Основните резултати се отнасят до важността на био-торовете за получаване на по-високи приходи и увеличаване на производителността, с цел да се получи постепенно, устойчиво развитие на селското стопанство.
Приллагането на водната цианобактерия Azolla-Anabaena, като био-тор в оризищата на Северна Италия позволява получаването на реколти, близки до 40 кг азот/дка по време на 3-месечен период и потвърждава увеличение в темпа на растеж на ориза. Освен това, установена е по-висока устойчивост на някои видове ориз към присъствието на хербициа Пропанил.
Био-торовете допринася за поддържането на стабилни концентрации азот (N) в почвата. Те заменят химическия азот с 25 %. По този начин, азот-фиксиращите микроорганизми играят важна роля в доставките на азот, чрез превръщане на атмосферния азот в органична форма, използваема от растението. Използването на биологичната N2-фиксираща технология може да допринесе за намаляване на прилаганите азот съдържащи торове и намаляване на рисковете за околната среда. Azotobacter (свободно живеещ N2-фиксатор) играе важна роля в азотния цикъл в природата, поради разнообразния си метаболитен потенциал. В допълнение към N2 фиксирането, тази бактерия притежава способността да синтезира и секретира големи количества от биологично активни вещества, сред които витамините тиамин и рибофлавин, никотинова киселина, пантотенова киселина, биотин; растителните хормони хетероксини, гиберелини. Тези биологично активни вещества помагат в модификацията на усвояването на хранителните вещества от растенията. Друг свободно живеещ N2-фиксатор, Azospirillum, е докладвано, че продуцира растителните хормони индол оцетна киселина (IAA) и индол маслена киселина (IBA), увеличавайки скоростта на поглъщане на минералите чрез корените на растението, което води до повишаване на реколтата от него.
Добре известно е, че повечето растения образуват симбиотични асоциации, наречени арбускуларни микоризни гъби (AMГ), които играят ролята на био-подобрители. Те притежават потенциал значително да подобряват ризосферните почвени характеристики. Това от своя страна води до по-добра структура на почвата и стимулира растежа на растенията, както при нормални, така и при неблагоприятни условия. Резултатите показват, че AMГ индуцират подобрение в приема на хранителните вещества, промотиращи биосинтезата на различни биологично важни метаболити. Сред тях, особено важни са растителните хормони, включително GA и ауксини, които играят уникална роля в регулирането на растежа на растенията, както при нормални така и при стресови условия. Активността на фитохормоните, като цитокинини и индол-оцетна киселина е значително по-висока в растения, инокулирани с AMГ. По-високото производство на хормон води до краун резултат по-добър растеж и развитие на растенията.
Използването на био-торове е не само икономически ефективно; то също така ограничава проблема със замърсяването на околната среда. Био-торовете са щадящи околната среда, защото не само предотвратяват увреждане на един природен източник, но също така помагат до известна степен да се очисти растението от утаените химически торове. Био-торовете насърчават намаляването на въздействието върху околната среда, свързано с прекомерната употреба на химически торове. По този начин, използването им без замърсяване в биологичното земеделие, устойчивото земеделие, зеленото земеделие и селско стопанство, допринася за изпълнение на полезни за здравето политики за околната среда на национално, регионално и глобално ниво.
Всички видове селскостопански култури, отглеждани в различни екологични земеделски мероприятия, могат да се възползват от използването на био-торовете. Продължителната употреба на био-торовете позволява на микробната популация да се задържи и да се натрупа в почвата и по този начин да помагне за поддържане на почвеното плодородие и да допринесе за устойчивото земеделие.
Био-торовете запазват почвената среда богата на всички видове микро- и макро-хранителни вещества чрез азот фиксиране, фосфатно и калиево разтваряне или минерализация, освобождаване от вещества, регулиращи растежа на растенията, производство на антибиотици и биоразграждане на органични вещества в почвата. Отглеждането на посеви с помощта на био-торове е предимство за защита на почвата от ерозия. Био-торовете могат да поставят в действие, хранителни вещества, които благоприятстват развитието на биологичните дейности в почвите. По този начин, те предотвратяват микро-хранителни дефицити в растенията и гарантират по-добро усвояване на хранителните вещества и повишена толерантност към стрес от засушаване и влага, фактори, които силно допринасят за плодородието на почвата.
Използването на био-торовете може да насърчи антагонизма и биологичния контрол на фитопатогенните микроорганизми. Така, положителния ефект върху почвената микробиология е упражнен: потискане или контрол чрез конкуренция на патогенни популации на микроорганизми, намиращи се в почвата.
Стратегиите за биологичен контрол на гъбните видове по селскостопанските култури, включват приложение на био-торове, получени от биологично разграждане, за да се контролират целевите вредители и патогени. Чрез произведените от тях сидерофори и антибиотици, био-торовете са противодействащи на листни или ризосферни патогенни бактерии, гъби и насекоми.
Арбускуларните микоризни гъби (AMГ) имат потенциала да намалят щетите, причинени от почвено пренасяни патогенни гъби, нематоди и бактерии. Мета-анализът показа, че AMГ обикновено намалява въздействието на гъбните патогени. Предложени са различни механизми, които да обяснят защитната роля на микоризните гъби. Основният механизъм е хранителният, защото растенията с добър фосфорен статус, са по-малко чувствителни към патогени щети. Не-хранителните механизми също са важни, защото растенията с микориза и гакива без неяр при една и съща вътрешна концентрация на фосфор, все още могат да бъде диференцирано засегнати от патогени. Такива не-хранителни механизми включват активиране на системи за растителна защита, промени в ексудационите модели и съпътстващите промени в микоризосферните популации, увеличаване на вдървесиняването на клетъчните стени и конкуренция за пространство за колонизация и места на заразяване.
Наскоро няколко гъбни ендофити, като Trichoderma spp. (Ascomycota) и Sebacinales (Basidiomycota, с Piriformospora посочен като моделен организъм), които са различни от микоризните видове, фокусирали научното внимание. Тези гъби са в състояние да живеят като най-малко в част от жизнения цикъл на растението, за да колонизират корените му и да прехвърлят хранителни вещества към своите гостоприемници, като използват механизми, които все още не са ясни. Те получават все повече внимание, както като растителни rнокуланти, лесно размножаващи се in vitro, така и като моделен организъм за разкриване на механизмите на хранителния трансфер между гъбни ендосимбионти и техните гостоприемници.
Trichoderma spp. са подробно проучени и използвани, заради техните иопестицидни (микопаразитен) мощности и потенциал за биоконтрол (индуктор на устойчивост на болести) и са използвани като източници на ензими при биотехнологични производства. Сега се предполага (въз основа на убедителни доказателства), че те също така предизвикват много растителни отговори. Сред най-важните от тях са по-добра поносимост към абиотичен стрес, употреба на ефективни хранителни вещества и растеж на органи и морфогенеза.
Въз основа на тези ефекти тези гъбни ендофити могат да се разглеждат както като биопестициди така и като биостимуланти.
Био-торовете допринасят за поддържане на по-добри физически условия в почвата чрез подобряване на структурата и агрегиране на почвените частици, намаляване на уплътняването и увеличаване на пространствата на порите и проникването на вода. Те подобряват структурата на почвата и позволяват по-добра обработка; осигуряват по-добра почвена аерация и просмукване на вода, намаляват ерозията на почвата. Био-торовете служат като основен източник на храна за микробната популация; по този начин почвата се поддържа жива. Те също така допринасят за химичните условия на почвата, чрез подобряване на наличността на хранителни вещества, оставяйки свободни химични елементи и улеснявайки усвояването им от кореновата система. Така, те осигуряват подобрен капацитет на обмен на хранителни вещества в почвата в резултат на благоприятните ефекти върху физикохимичната им стабилност. В резултат на добрата структура и подобрената стабилност се подпомага и растежа на корените.
Поддържането на добра почвена структура във всички екосистеми до голяма степен зависи от микоризните гъби. Формирането и поддържането на структурата на почвата се влияе от нейните свойства, от кореновата архитектура на насажденията и от управленски практики. Използването на машини и торове се счита за причина за деструктурирането на почвата, която е ключов компонент от нейната структура. Микоризните гъби допринасят за поддържане на добра структура на почвата чрез следните процеси:
Био-торовете увеличават капацитета на почвата да задържа вода и хранителни вещества, а също така повишават дренажа и абсорбирането на влага, особено при почви със структурни недостатъци или липса на хранителни вещества. Те увеличават толерантността към стрес от засушаване и влага. По този начин те увеличават добивите, дори и от насаждения които не разполагат с достатъчно естествено водоснабдяване или напояване. Например, асоциацията с AMГ подобрява хидравличната проводимост на корена при по-ниски водни потенциали на почвата и това подобрение е един от факторите, които допринасят за по-доброто поемане на вода от растенията. Също така, при микоризни растения не се наблюдава увяхване на листата след изсъхване на почвата, дори и значително намален воден потенциал в почвата (около 1,0 MPa). Индуцираната от микориза толерантност към засушаване може да бъде свързана с фактори, асоциирани с колонизацията с AMГ като подобрена водно съдържание и тургорен потенциал в листата, поддръжане на функционирането и транспирация на устицата, по-висока хидравлична проводимост и увеличена дължина и развитие на корена.
Най-важната функцията на био-торовете е значителното намаляване на замърсяването на околната среда и подобряване на агро-екологичната стабилност.
Био-торовете са екологосъобразни, органични вещества в сравнение с химическите торове. Те не причиняват никаква вреда на екосистемите и са ценни за околната среда, тъй като позволяват намалена употреба на химически торове в производството на селскостопански култури по целия свят. Именно поради техните екологични характеристики, търсенето на био-торове се е увеличило през последното десетилетие. Техните активности влияят върху екосистемата на почвата и продуцират допълнителни вещества за растенията. Осигурявайки непрекъснато подаване на балансирани микроелементи за растенията и елиминирайки заболяванията по растенията, био-торовте подобряват поддържането на здравето на растенията и допринасят за екологията на почвата. Предоставеното снабдяване с храни и прединасърчаването на растежа на полезни микроорганизми, допринася за поддържането на екологичното равновесие. В дългосрочен план, био-торовете са планирани да са допълнение и, когато е уместно, да заменят конвенционалните химични торове, в резултат на техните очаквани икономически и екологични ползи.
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.
