Efektivni mikroorganizmi i ekološko uzgajanje biljaka

                        S.R.Alahverdijev, doktor bioloških nauka

                        N.O.Minjkova, kandidat bioloških nauka

           Moskovski državni humanistički univerzitet „ M.A.Šolohov“

Članak je posvećen uticaju  efektivnih mikroorganizama na neke fiziološke procese u biljkama, na njihovu otpornost na stresne faktore sredine i biološku aktivnost zemljišta. U članku se razmatraju  putevi i metodi optimizacije fizioloških procesa u biljkama i procesi stabilizovanja plodnosti zemljišta uz pomoć EM-tehnologije sa ciljem razvoja ekološkog uzgajanja biljaka.

Svuda oko nas je tajanstven i nevidljiv svet. Bakterije,aktinomicete i buđ, virusi, drugi mikroorganizmi su u vazduhu,zemljištu, vodi i u živim organizmima.Sreću se u dubinama okeana, kraterima vulkana, termalnim izvorima i, čak u atomskim reaktorima. Karakteristična je za njih velika prilagodljivost, koja ne poznaje granice.

Priroda je snabdela mikroorganizme oružjem za napad i odbranu: hemijskim materijama, koje nastaju i akumuliraju se u ćelijama, i mogu da se ispuštaju u okolinu.

Ruski naučnik I.I.Mečnjikov je stvorio naučnu bazu za teoriju antagonizama mikroba i njene praktične primene u lečenju infektivnih bolesti i borbi protiv starenja. Dokazao je  da bakterije mlečne kiseline sprečavaju razvoj štetnih za organizam patogenih bakterija, koje dospevaju u creva čoveka i životinja. Prvi put je u istoriji nauke bio učinjen pokušaj da se produkti metabolizma mikroba- antagonista primene u lečenju i profilaksi bolesti, koje su izazvali  drugi mikrobi, I zato je, zajedno sa nemačkim lekarom i bakteriologom P.Erlihom, dobio Nobelovu nagradu.

Vremenom,proniknuvši u svet stanovnika planete koji su svuda prisutni, ljudi su naučili da koriste raznorodne dragocene osobine mikroorganizama. U prirodi postoje mikroorganizmi koji se energijom snabdevaju, za razliku od sisara , ne tako što udišu kiseonik iz vazduha , već vrenjem. Na primer, kvasci  pretvaraju glukozu u etil alkohol i kiselinu bez prisustva kiseonika.Takvi anaerobni mikroorganizmi čak umiru u prisustvu atmosfere sa kiseonikom.

Poznate su i bakterije koje ,kao biljke, za biosintezu koriste energiju sunčeve svetlosti. Zovu ih fotosintetičke ili fototrofne bakterije. One obitavaju u sumpornim izvorima ,jezerima,morskim zalivima i limanima. Crveni i zeleni „film“ na kamenju pod vodom, voda boje krvi, su znaci gomilanja purpurnih i zelenih sumpornih bakterija. Neke od njih su u stanju da apsorbuju molekularni azot  i izdvajaju molekularni vodonik, kao i da oksidišu vodonik sulfid u sumpor i sulfate.

U živoj prirodi je simbioza – saživot- veoma rasprostranjena pojava. Jedan organizam se naseljava u drugi potpuno drugačije vrste, i oba su na dobitku. Neki naučnici smatraju da baš simbioza leži u korenu evolucijskih skokova u razvoju žive materije.

Živa ćelija  svojom unikalnom složenošću procesa, ekonomičnošću i racionalnošću ,neizmerno prevazilazi bilo koju fabriku koju je čovek stvorio.

Jednoćelijski mikroorganizmi predstavljaju koren grandioznog drveta života, na čijem vrhu je čovek. Brojnost i plodnost tih nevidljivih stvorenja prevazilazi sve  živo, a njihove funkcije su oslonac i temelj  celokupne razmene materija na planeti.

Ćelija mikroba, ma koliko bila mala, je neobično složen otvoren sistem, koji je u neprekidnoj razmeni materije i energije sa okolinom.

Bakterije i sivo-zelene alge predstavljaju prokariote, organizme koji nemaju u potpunosti formirano jedro ( «кариос») ćelije.

Kvasci,kao i sve gljivice, spadaju u nad-carstvo viših biljaka i životinja, koje se naziva carstvom eukariota. To znači da njihove ćelije imaju pravo jedro, zaštićeno mehurom složene građe – membranom.

Uz pomoć savremenih hemijskih i fizičkih metoda istraživanja, uspešno je otkriveno mnogo neočekivanog i novog o ulozi i funkcijama unutarćelijskih struktura. Imajući u vidu suštinske razlike u građi  prokariota i eukariota, ne treba zaboraviti ono zajedničko, što ih objedinjuje, što spaja sve organizme ma na kakvom visokom  nivou razvoja se oni nalazili: njihovom zajedničkom poreklu i opštem, univerzalnom za sve, genetskom kodu.Naravno,jednoćelijski organizam je prinuđen da sam obavlja veliku većinu funkcija, koje mu obezbeđuju opstanak. Kod višećelijskog organizma dolazi do „ podele obaveza“.

Tako, moždana životinjska ćelija ne mora da brine o snabdevanju hranljivim materijama i kiseonikom. Te funkcije obavljaju druge specijalizovane ćelije. Ipak, glavni princip i glavni procesi, takvi kao sinteza sopstvenih belančevina na osnovu programa nukleinskih kiselina i prenos naslednih osobina, jednake su i kod najprostijih bakterija i kod najviše tvorevine prirode – čoveka.

Zahvaljujući urođenom imunitetu, mi ne primećujemo ogroman broj mikroba i njihovih produkata, ali baš mikrobi, prvenstveno obezbeđuju mikroorganizmima otpornost i mogućnost adaptacije na promene u spoljašnjoj sredini.

U prirodi ne postoje nikakva đubriva, postoje samo elementi ishrane stanovnika zemljišta. Ni minerali ni organske materije ne pretvaraju se same od sebe u oblik koji se može iskoristiti. Tu funkciju obavljaju stanovnici zemljišta – bakterije,   gliste i drugi  organizmi. Suština plodnost zemljišta je u pravilnoj „ishrani bakterija i drugih živih bića“.

Glavni faktor postojane prirodne plodnosti zemljišta je simbioza mikro i makro organizama u zemlji, koji se nalaze u stalnoj dinamičkoj ravnoteži. Baš su oni odgovorni za stabilizovanje globalne ravnoteže ugljenika.

Proces degradacije zemljišta u celom svetu se odigrava kao posledica uticaja različitih faktora, između ostalog, promene klime i privrednoj delatnosti čoveka.Ta pojava je naročito izražena na teritorijama sa velikom gustinom stanovništva i velikim poljoprivrednim potencijalom.

Neadekvatno korišćenje prirode ( hemizacija,akumuliranje industrijskog otpada, otrovni otpad i ostalo) uništava mikrofloru i životinje koje obitavaju u zemljištu – osnovne čuvare plodnosti zemljišta.

Revitalizacija zemljišta, obnova njenog plodonosnog sloja ( humusa ) moguća je uz pomoć biokomposta koji u sebi sadrži simbiotsku zajednicu mikroorganizama ( efektivne mikroorganizme ) i organske materije.

U sastav preparata „Bajkal EM-1“  ulaze različite grupe mikroorganizama. Oni zajedno čine stabilnu simbiozu. Oni podržavaju jedan drugog i zato je njihov život u zemljištu dug. Evo najbrojnijih grupa  mikroorganizama koji ulaze u sastav EM-preparata a i osnovnih funkcija koje vrše : fotosintetičke bakterije, bakterije mlečne kiseline, kvasci i proizvodi njihovog metabolizma.

Fotosintetičke bakterije sintetišu aminokiseline, nukleinske kiseline,biološki aktivne materije i šećere iz korenskih delova biljke, organskih materija i otrovnih gasova, koristeći sunčevu svetlost i toplotu zemlje kao izvore energije.Te materije biljke koriste direktno i one predstavljaju hranu za bakterije koje  se razvijaju. Rezultat povećanja brojnosti fotosintetičkih bakterija u zemljištu je povećanje sadržaja drugih efektivnih mikroorganizama. Na primer, sadržaj mikoriznih gljivica se uvećava zbog prisustva aminokiselina. A mikorize , sa svoje strane, poboljšavaju rastvorljivost fosfata u zemljištu, što dovodi do toga da biljkama fosfor koji je ranije bio nedostupan sada postane dostupan.

Bakterije mlečne kiseline prerađuju mlečnu kiselinu iz šećera i drugih ugljenika, koje su proizvele fotosintetičke bakterije i kvasci. Napici, kao što su jogurt i rasol, se proizvode  korišćenjem bakterija mlečne kiseline. Mlečna kiselina je moćan sterilizator.Ona uništave štetne mikroorganizme i ubrzava razlaganje organskih materija. Osim toga , bakterije mlečne kiseline  fermentišu lignin i celulozu. Bakterije mlečne kiseline su u stanju da spreče širenje štetnog mikroorganizma Fusarium koji izaziva bolest kod biljaka. Prevelika brojnost Fusariuma slabi biljku , što dovodi do razvoja drugih boleti i često se okončava naglim povećanjem broja nematoda ( valjkastih crva). Brojnost nematoda opada postepeno kako bakterije mlečne kiseline zaustavljaju širenje Fusariuma.

Kvasci sintetišu antibiotike i , za biljke korisne materije, iz aminokiselina i šećera, koji nastaju kao produkt fotosintetičkih bakterija, organskih materija i korena biljke.Biološki aktivne materije tipa hormona i fermenata, koje kvasci proizvode, stimulišu rast korena.Oni stvaraju korisne supstrate za bakterije mlečne kiseline i aktinomicete.

Podaci iz literature potvrđuju da „ Bajkal EM1“ nema mutageno, teratogeno, kancerogeno, alergogeno i pirogeno dejstvo, ne sadrži genetski izmenjene mikroorganizme i taj podatak je veoma važan sa tačke gledišta njegovog uticaja na zdravlje čoveka i okolinu. Kao što je tačno primetio V.A.Bljinov ( Saratovski državni poljoprivredni univerzitet), EM-tehnologija je jedinstvena savremena tehnologija, koja obuhvata sve oblasti agroindustrijskog kompleksa: zemljište, biljke, životinje, preradu poljoprivrednih sirovina, dobijanje ekološki čistih proizvoda.“

Poznato je da se ishrana biljaka mineralima , obezbeđuje putem aktivnosti mikroorganizama iz zemljišta, koji organsko đubrivo pretvaraju u, rastvorljiva u vodi, mineralna jedinjenja, koja u vidu rastvora stižu u biljke.Problem međusobnog odnosa viših biljaka i mikroorganizama je aktuelan, a to je u vezi sa tim što se optimalno funkcionisanje biljaka može ostvariti samo pri tesnim vezama sa mikroorganizmima ,nepatogenim po delovanju.

Mi smo, na različitim šumskim i poljoprivrednim kulturama sproveli obimna ispitivanja mikrobiološkog preparata „Bajkal EM1“.

Objekti ispitivanja su bile sledeće vrste pitomih biljaka: kesten (Castanea sativa  Mill.), orijentalna bukva (Fagus orientalis Lipsky), crna jova (Alnus glutinosa Mill.), jela orijentalna (Picea orientalis Link), kalabrijski bor (Pinus brutia L.), crni bor ( Pinus nigra Arnold), beli bagrem ( Robinia pseudoacacia ), amarant (Amaranthus cruentus L.), amarant (Amaranthus tricolor L), šafran (Saffron crocus), paradajz ( Lycopersicon esculentum) .

Eksperimenti su bili sprovedeni u šumskim rezervatima i plastenicima ( paradajz). Prvo su bila obavljena laboratorijska ispitivanja semena drveća, s ciljem da se otkrije koja je optimalna koncentracija  EM-preparata.Poznato je da se seme kod nekih vrsta drveća koje spada u višegodišnje biljke,odlikuje malim procentom klijavosti a izdanci se sporo formiraju. Očigledno je to razlog što mnogi istraživači rade sa jednogodišnjim kulturama i imaju mogućnost da za kratko vreme ocene delovanje ovog ili onog preparata na biljni organizam.

„Bajkal EM1“ je primenjivan pre sađenja semena u zemlju, na taj način što je seme umakano u vodeni rastvor preparata  a kasnije  izdanak prskan u toku celog vegetacionog perioda, jednom mesečno. Seme je umakano u vodeni rastvor preparata u koncentraciji  1:100 ( na 10l vode 100ml  preparata),a kod prskanja je koncentracija bila 1:2000 ( 0,5ml preparata na jedan litar vode).Vreme umakanja semena je , u zavisnosti od strukture semena ( tvrdo ili meko, krupno ili sitno), bilo od 10 do 14 sati. Prvo prskanje se obavljalo tri dana nakon pojavljivanja izdanaka, i to tako da izdanci budu potpuno namočeni. Prskanje gornjeg dela sadnica i rasada vršeno je u večernjim časovima, da bi se izbeglo to da sunčevi zraci, koji su danju najjači, oprlje lišće biljaka.

Na primeru pšenice, treba napomenuti sledeće: preparat „Bajkal EM1“ ima suštinski uticaj na energiju klijanja ( 93-96% ) i nicanja ( 97’98% ) semena. Izdanci tretiranog semena su se pojavili 3-5 dana ranije u odnosu na one na kojima nije primenjen preparat, i boja im je bila intenzivnija. Maksimalno povećanje prinosa kod varijanti koje su bile tretirane preparatom ,bilo je u proseku 25,4 %. Treba napomenuti da je na parcelama  na kojima je rasla pšenica tretirana preparatom, zakorovljenost bila , u proseku, 50% manja.

Bez obzira na to, što nismo vršili analize fungitoksičnosti preparata, u toku cele vegetacije biljaka, organoleptički nije primećeno oboljevanje od različitih vrsta gljivica ( trulež korena, lisna rđa ), što svedoči o fungitoksičnosti preparata „Bajkal EM1“.   Analogan efekat  je  uočen i kod cerealija, mahunarki i kukuruzu ( Z.I.Sidorova AO „ Centar eksperimentalne tehnike“ Ukrajina, 2001.g.)

Primena preparata „Bajkal EM1“ na paradajz ( umakanje semena i prskanje izdanaka) je dovela  do povećanja broja i mase plodova na žbunovima, kao i veći prinos po jedinici površine. Kod tretiranih biljaka formiralo se od 50 do 55 plodova na jednom žbunu, što je za 10 – 15 plodova više nego kod onih koje nisu tretirane preparatom.Pri tom je kod plodova eksperimentalnih biljaka primećeno da ranije počinju da dobijaju crvenu boju.

Poznato je da je fitoftoroza (Phytophtora infestans) rasprostanjena bolest paradajza, koja dovodi do preranog sušenja listova i stabla, kao i trulenje plodova. U našim eksperimentima, sa  tretiranjem semena i izdanaka  preparatom „Bajkal EM1“ paradajz nije bio pogođen tom patogenom gljivicom, što je veoma važno kako sa biološke , tako i sa ekonomske tačke gledišta. Da bi taj fenomen dobio naučnu potvrdu, po našem mišljenju, potrebno je , u laboratorijskim uslovima, obaviti seriju mikrobioloških eksperimenata, imajući pri tom i kulturu gljivica i biljke paradajza.

Rezultati eksperimenta sa orijentalnom bukvom (Fagus orientalis Lipsky) su pokazali da preparat „Bajkal EM1“ stimuliše proces rasta i razvitka, izražen kroz formiranje nadzemnog i korenskog sistema biljke. Potvrda za to su fiziološke i biohemijske analize lišća na sadržaj  azota, proteina, DNK i RNK u njima.

Sadržaj tih matabolita koji su neophodni biljnom organizmu, pri tretiranju datim preparatom, u lišću orijentalne  bukve se povećava što može biti u vezi sa optimizacijom funkcionalnog stanja ćelijskih organela.

Analogno delovanje preparata, uočeno je i kod amaranta i šafrana, što svedoči o visokoj fiziološkoj aktivnosti efektivnih mikroorganizama. Kod tretiranih biljaka ( „Bajkal EM1“) otkrivena je korelativna veza  između sadržaja nukleinskih kiselina i proteina u lišću obe kulture.

Tabela 1.

Delovanje preparata „Bajkal EM1“  i Biohumus na sadržaj azota i proteina u listovima Amaranthus caudatus L.  I Amaranthus tricolor L. ( u % na suvu materiju)

U periodu formiranja lišća ( jul), sadržaj azota i proteina i kod Amaranthus caudatus L. I kod Amaranthus tricolor L., više nego dvostruko premašuje  kontrolne pokazatelje.U kasnijim stadijumima vegetacije biljaka ( avgust, septembar) zahvaljujući aktivnosti efektivnih mikroorganizama „Bajkal EM1“, se u listovima obe vrste amaranta akumulira maksimum azota i proteina. Potrebno je napomenuti da lišće Amaranthus tricolor L. u svim etapama vegetacije sintetiše više azota i proteina od lišća Amaranthus caudatus L. Biohumus, kao što se vidi iz tabele, takođe stimuliše sintezu ispitivanih parametara u lišću amaranta ali ga „Bajkal EM1“ ipak prevazilazi.

Tabela 2.

Delovanje preparata „Bajkal EM1“  i Biohumus na sadržaj nukleinskih kiselina u listovima Amaranthus caudatus L.  I Amaranthus tricolor L. ( u % na sirovu materiju)

Iz podataka u tabeli 2. se vidi da se najveća količina nukleinskih kiselina na svim stadijumima vegetacije , akumulira u listovima Amaranthus tricolor L. Bez obzira na vrstu i na vreme analiza, u listovima ima više RNK nego DNK. U skladu sa podacima iz literature, nukleinske kiseline učestvuju u stvaranju žive ćelije i njenih organoida, u sintezi proteina i prenosu naslednih osobina. Treba napomenuti da se u našim eksperimentima primećuje korelativna veza između nukleinskih kiselina i proteina u lišću obe vrste amaranta.

U eksperimentu sa kestenom je utvrđeno stimulativno delovanje mikrobiološkog đubriva na metaboličke procese.Tretiranje semena kestena ovim preparatom je povećalo njihovu klijavost i energiju nicanja. Osim toga,tretirane biljke su se odlikovale ujednačenijim izdancima, najvećom količinom listova po biljci, izraženoj jarko zelenoj boji listova, bolje razvijenim korenovim sistemom, većom otpornošću na visoke temperature i pategene mikroorganizma.

Gore pomenuti parametri su vezani za fiziološke i biohemijske procese u biljkama, koji se pod uticajem preparata „Bajkal EM1“  još jače stimulišu.Kao rezultat optimizacije fotosinteze, disanja, transpiracije i rada fermentnih sistema stvaraju se uslovi za jačanje imuniteta biljaka na stresne faktore iz okoline.

Na svim kulturama, bez izuzetka, u odnosu na kontrolne primerke, primećen je pozitivan uticaj EM preparata, što se vidi iz sledećeg: najveći procenat klijavosti i energije nicanja, ujednačeniji izdanci, najveća količina listova po biljci,tamno-zelena boja listova, jača stabla, razvijeniji korenski sistem, veća otpornost na abiotičke i biotičke stresove. Poznato je da kestenovi počinju da rađaju kroz 5-7 godina. U našim eksperimentima  su, mladice tretirane EM preparatom,  počinjale da donose plod već  u trećoj ili četvrtoj godini vegetacije. Prema tome, EM preparat potpomaže ubrzanju procesa donošenja plodova kod kestena, što ima veliki ekonomski značaj.

Dobijeni podaci svedoče o tome da EM preparat omogućava optimizaciju fizioloških procesa ( fotosinteze, disanja, transpiracije, fermentnog sistema) u biljkama, to jest stimuliše proces rasta i razvoja, i istovemeno stvara  preduslove za jačanje imuniteta biljaka na patogene organizme i stresne faktore okoline.

Mi smo, na  osnovu ranije  obavljenih   eksperimenata  sa   različitim  kulturama

( povrće, žitarice, drveće) na zemljištu malog saliniteta (0,1-0,3 %),  utvrdili da efektivni mikroorganizmi optimiziraju fiziološke i biohemijske procese ( rast, razvoj, produktivnost, fotosintezu, DNK, RNK , belančevine) u biljnoj ćeliji, stimulišu fotosintezu i što je najvažnije, jačaju imuni sistem biljaka. Prema tome, primena mikrobiološkog đubriva „Bajkal EM 1“ na zemljištu slabog saliniteta, pruža mogućnost gajenja kultura koje su slabo adaptirane na takve uslove zemljišta.

Rezultati višegodišnjih istraživanja su nas doveli do sledećeg zaključka: efektivni mikroorganizmi preparata „ Bajkal EM1“ stimulišu fiziološke procese u biljkama koje su bile predmet ispitivanja, što se vidi kroz povećenje procesa rasta i produktivnosti, povećavaju biološku aktivnost zemljišta, razlažući  organska jedinjenja i pretvarajući ih u neorganske oblike koje biljke lako apsorbuju, povećavaju otpornost biljaka na stresne faktore sredine ( visoka temperatura, nedostatak vode,korovske biljke, patogeni mikroorganizmi), i na taj način jačaju imuni sistem biljaka; obogaćuju zemljište produktima svog metabolizma – aminokiselinama,polisaharidima i drugim biološki aktivnim jedinjenjima. Najveća vrednost preparata „Bajkal EM 1 „ je njegova neškodljivost za zdravlje čoveka i životinja u okolini.