Pomoc natury
Autor: Evaristo de Miranda
Tylko w kilku krajach na świecie pożyteczne owady są tak istotnym zagadnieniem w rolnictwie jak w Brazylii. Identyfikuje się tam setki rodzajów bakterii, pierwotniaków, grzybów, mikoryz, roztoczy, owadów (i ich feromonów), po czym się je rozmnaża. Wytwarza się je w laboratoriach, firmach biotechnologicznych i na farmach. Głównym celem tych działań jest zwiększenie produktywności przy pomocy symbiotycznego zwiększenia nawożenia azotem, przyczynienie się do biologicznej aktywności gleb oraz biologiczna walka ze szkodnikami i chorobami.
Pożyteczne owady i biologiczne substancje pomocnicze od wielu lat są stosowane na najróżniejszych obszarach rolniczych: w dużych i małych gospodarstwach, od równika po bardziej umiarkowane regiony Brazylii. Ich sprzedaż rośnie z każdym rokiem. Dotyczy to również technologii aplikacji, poczynając od logistyki transportu, poprzez technologię oprysku, po drony czy samoloty używane w rolnictwie. Na tym rynku buszują start-upy krajowych i międzynarodowych firm. Produkcja, dystrybucja i użytkowanie pożytecznych owadów i biologicznych substancji pomocniczych jest kontrolowana przez prawo. Reguluje ono produkcję i handel nawozami, regulatorami oraz szczepionkami, a także bio fermentorami, remineralizatorami i substratami dla roślin przeznaczonych dla rolnictwa. W odniesieniu do powyższych zagadnień obowiązuje ustawa 12.890/2013.
Główne obszary stosowania owadów pożytecznych i biologicznych środków pomocniczych to:
- Biologiczne nawożenie azotem
W Brazylii duże znaczenie w zaopatrzeniu upraw w składniki odżywcze ma biologiczne wiązanie azotu przez bakterie brodawkowe. Zaspokajają one wymagania azotowe wielu roślin strączkowych (fasola, soja i orzeszki ziemne), dzięki czemu nawożenie azotem jest całkowicie zbędne. Do wyprodukowania jednej tony soi potrzeba około 80 kg azotu, który jest całkowicie wchłaniany przez połączenie korzeni roślin z bakteriami wiążącymi azot.
Na około 35 milionach hektarów powierzchni upraw soi używanych jest kilka wybranych szczepów bakterii. Zaprawienie materiału siewnego co najmniej 160 000 bakterii na jedno ziarno daje roczne oszczędności w wydatkach na nawozy azotowe rzędu 8,5 miliarda dolarów. Biologiczne wiązanie azotu jest dostosowane do potrzeb danej kultury. Technologia ta minimalizuje problemy środowiskowe, które są nierozerwalnie związane z mineralnymi nawozami azotowymi, takie jak przedostawanie się azotu do wód gruntowych, eutrofizacja jezior, emisja gazów rozweselających itp.
Brazylijskie instytuty badawcze i prywatne firmy opracowały wysoce wydajne szczepy bakterii z rodziny Rhizobium i Bradyrhizobium, a także np. z Azospirillum brasilense. Te nowe bakterie zwiększają wiązanie azotu w ryzosferze pszenicy, kukurydzy i wierzby. Ponadto wytwarzają fitohormony, które stymulują wzrost korzeni.
Zwiększa to powierzchnię wchłaniania wody i składników odżywczych oraz wzmacnia odporność roślin na suszę. Testy Vogel’a i wsp. (2015) oraz Stets’a (2013) i Roesch’a i in. (2005) rzeczywiście wykazały pozytywny wpływ Azospirillum brasilense na wzrost korzeni i liści pszenicy.
Reasumując, różne biododatki dostępne brazylijskim rolnikom pozwalają zaoszczędzić im około 15 miliardów dolarów rocznie.
- Struktura substancji pomocniczych
W tej kwestii głównymi celami działań jest maksymalizacja różnorodności biologicznej gleby, zwiększenie jej żyzności oraz stworzenie struktury gleby sprzyjającej rozwojowi korzeni i roślin – w tym również bezorkowo oraz w siewie bezpośrednim. Biotechnologia oparta na genomice molekularnej jest stosowana w Brazylii jako probiotyk i stymuluje bioróżnorodność mikrobiomu glebowego. Pożywki hodowlane są produkowane przez rolników w ich własnych gospodarstwach. Dawka aplikacji wynosi około 150 litrów na hektar i może być stosowana razem z herbicydem. Część kosztów związanych z nawożeniem mikrobiologicznym jest rekompensowana przez oszczędność paliwa, ponieważ odpada wówczas uprawa gleby i głębokie spulchnianie. Największy koszt nawożenia mikrobiologicznego wiąże się z ponownym napełnieniem fermentorów w celu nowej produkcji.
W tym przypadku nie chodzi jednak o nawozy czy substancje organiczne, ale o substancje pomocnicze, które nadają się do każdego rodzaju gleby. Technologia dostosowuje się do lokalnego środowiska i reaguje na tak zwany „biologiczny odcisk palca” każdej kultury. Jest to, by tak rzec, nawóz mikrobiologiczny, precyzyjnie dopasowany do danego obszaru rolniczego. Jego proces produkcyjny może być dostosowany do każdej wielkości gospodarstwa i każdego rodzaju roślin.
Ze względu na wielofunkcyjność w systemie produkcyjnym głównym celem nawożenia mikrobiologicznego jest przywrócenie różnorodności biologicznej gleby, a zwłaszcza bakterii. Analizy molekularne wskazują na istnienie do 500 różnych grup bakterii w dobrze przeprowadzonej fermentacji.
Obejmuje to również grupy produkujące żel bakteryjny (kwas poliuronowy), który może agregować cząsteczki gleby. Żel tworzy strukturę gleby, buduje cząstki gleby i dostarcza glebie więcej tlenu i wody. Ma to pozytywny wpływ na żyzność gleb.
Ponadto mikrobiologiczne nawożenie rozszerza połączenie gleby z rośliną poprzez eksudację (wyciek substancji płynnej). Duża część energii wytwarzanej w procesie fotosyntezy (średnio 30%) jest wykorzystywana do eksudacji. W ciągu roku uprawiana kukurydza oddaje około miliona litrów polisacharydów na hektar (lub 10 ton suchej masy organicznej na hektar).
Te wydzieliny odżywiają mikrobiotę (ogół mikroorganizmów występujących w danym siedlisku) wokół korzeni. Ponadto przynoszą roślinie wiele korzyści, np. zwiększają dostępność minerałów odpowiedzialnych za odporność na choroby. Badania wykazały, że w tym przypadku nawet obszary z nematodami (nicieniami) odnotowały średni wzrost produktywności.
- Biologiczna ochrona roślin
To ogólna nazwa mikro- i makrobiologicznych substancji czynnych przeznaczonych do zwalczania szkodników i chorób. Są one produkowane przez firmy specjalizujące się w identyfikacji i rozmnażaniu grzybów, bakterii, roztoczy i owadów, które mają być wykorzystywane do ochrony kultur w ramach integrowanej ochrony roślin. W tej branży powstały setki firm, które stanowią już prawie 25% rynku środków ochrony roślin w Brazylii.
Produkcja dodatków biologicznych opiera się na opracowywaniu nowych produktów, formach stosowania i lepszej adaptacji istniejących organizmów do różnych stref klimatycznych Brazylii. Oprócz firm komercyjnych w rozwój nowych technologii zaangażowanych jest też kilka publicznych instytutów badawczych. Ze względu na tropikalny klimat kraju istnieje zapotrzebowanie na różne czynniki biologiczne, ponieważ na uprawianych tam roślinach niebezpieczeństwo wystąpienia choroby ciąży/utrzymuje się przez cały rok.
W małych ogrodach i sadach we wszystkich regionach Brazylii w ramach programów biologicznego zwalczania szkodników i chorób takich kultur jak soja kukurydza, bawełna i kawa wykorzystywane są liczne parazytoidy, patogeny, szkodniki i antagonizmy. Większość biologicznych substancji czynnych zwalcza szkodniki i choroby wywoływane m.in. przez gąsienice, meszki, nicienie żółciowe, cykady liści korzeniowych, trociniarki (motyl rodzaju Cossidae), fitofagiczne roztocza i grzybiarki, w tym szkodniki i patogeny glebowe.
Najpopularniejszymi biologicznymi środkami ochrony roślin są insektycydy, fungicydy i nematocydy. Najważniejsze biologiczne składniki czynne to: Bacillusthuringiensis, Trichogramma pretiosum, Beauveria bassiana, Trichoderma spp., Bacillus spp., Bacillus pumilus, Metarhizium anisopliae, Cotesia flavipes, Trichogramma galloi oraz roztocza drapieżne.
Na przykład Bacillus pumilus ma działanie grzybobójcze, które chroni roślinę przed rozwojem patogenu na powierzchni liści, a także aktywuje system obronny rośliny. Jest stosowany w uprawach soi, cebuli, jabłek i truskawek. Jest skuteczny w zwalczaniu chorób grzybowych, takich jak mączniak prawdziwy, Botrytis P. Micheli (gronowiec), “fioletowa” plamistość liści oraz rdza sojowa (rdza azjatycka).
Beauveria bassiana to naturalnie występujący grzyb, który u niektórych owadów wywołuje śmiertelne choroby. Po naniesieniu na liście skutecznie zwalcza cykady (Dalbulus maidis), mączlika (Bemisia tabaci), termity i mrówki oraz niektóre gąsienice (Brassolis sophorae). Ten biologiczny środek owadobójczy jest szeroko stosowany w uprawie trzciny cukrowej, kukurydzy, ryżu, bawełny i fasoli.
Najważniejsze uprawy, w których w Brazylii są stosowane te metody, to soja (Bt) i trzcina cukrowa (Metarhizium i Cotesia). Do najczęściej stosowanych metod aplikacji należą: opryskiwanie liści, wypuszczanie poczwarek i dojrzałych osobników owadów pożytecznych, zaprawianie nasion, zaszczepianie gleby w bruździe podczas siewu lub sadzenia oraz stosowanie dronów do rozpylania gąsienicznikowatych i grzybów.
Gąsienice jedzące mole trzciny cukrowej (Diatraea saccharalis). 
Rozmnażanie gąsienic (produkcja larw) jest pracochłonne, a umieszczanie ich na polu dość kosztowne.Fotos: Liana John
Do zwalczania szkodników stosuje się również pułapki biologiczne, które produkowane są przez firmy z dużym doświadczeniem w tym sektorze. To nie tylko pułapki na bazie feromonów, ale także pułapki przyciągające dźwiękiem, kolorem i światłem. Istnieje wiele różnych strategii ochrony warzyw, kwiatów, bawełny, kawy, owoców cytrusowych oraz jabłek, papai, manga, kokosu, tytoniu, trzciny cukrowej, a także kukurydzy, soi, fasoli i zbóż wyległych.
Infrastruktura
W Brazylii biologiczna ochrona roślin jest dość powszechna zarówno w małych gospodarstwach (ogrodnictwo, sadownictwo...), jak i na dużych obszarach (zboża, bawełna, trzcina cukrowa, ponowne zalesianie i uprawa owoców). Doprowadziło to do przemysłowej produkcji pożytecznych owadów i dodatków biologicznych. Wielu rolników założyło własne instalacje, aby produkować je we własnych gospodarstwach. Nowością jest utrzymywanie przy życiu grzybów, roztoczy i os.
W przeciwieństwie do chemicznych środków ochrony roślin nie można ich po prostu odstawić na półkę. Aby zapewnić środki dla milionów hektarów w najbardziej zróżnicowanych warunkach ekologicznych, a nawet społeczno-ekonomicznych Brazylii, konieczne było podjęcie ogromnych wysiłków w sektorze rolnym.
Powstała sieć przedsiębiorstw różnej wielkości zajmujących się np. dozowaniem żywych składników czynnych z powietrza, zakładaniem pułapek oraz oceną poziomu porażenia za pomocą zautomatyzowanych systemów monitorowania.
Do tych prac niezbędna jest dogłębna znajomość fizjologii roślin, biologii szkodników i patogenów oraz wczesne wykrywanie, a także prawidłowa ocena dotkliwości inwazji szkodników i warunków środowiskowych.
Bardziej wyrafinowane systemy monitoringu, które już działają w „Internecie rzeczy” (IOT), są niezbędne do zarządzania ochroną roślin. Sukces w tym względzie zależy również od ostrożnego stosowania odpornych lub tolerancyjnych odmian, w tym odmian modyfikowanych genetycznie (GMO).
Szerokie zastosowanie pożytecznych organizmów i biologicznych substancji pomocniczych oraz uprzemysłowienie niezbędnego w tym celu środowiska sprawia, że, ogólnie biorąc, rolnictwo brazylijskie jest jednym z najbardziej zaawansowanych w produkcji rolnej, a przede wszystkim we wspieraniu zdrowia roślin.
Przeczytaj więcej o praktycznych doświadczeniach jednego z gospodarstw w Brazylii o powierzchni 600 000 ha.