Української академії аграрних наук

НАУКОВО-ТЕХНІЧНА ПРОГРАМА НА 2006-2010 РОКИ

“ Сільськогосподарська мікробіологія ”.
Розробити теоретичні принципи і нові практичні засади використання мікроорганізмів у сільськогосподарському виробництві

Керівник програми

Волкогон В.В., член-кореспондент УААН, директор Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН

Наукові установи - виконавці науково-технічної програми


1. Інститут сільськогосподарської мікробіології (відповідальний виконавець).

2. Національний науковий центр «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського».

3. Національний науковий центр «Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини».

4. Національний науковий центр «Інститут землеробства».

5. Інститут агроекології.

6. Інститут біології тварин.

7. Інститут гідротехніки і меліорації.

8. Інститут землеробства і тваринництва західного регіону.

9. Інститут сільського господарства Полісся.

10.Інститут цукрових буряків.

11.Миронівський інститут пшениці ім. В.М.Ремесла.

12.Івано-Франківський інститут агропромислового виробництва.

13.Кіровоградський інститут агропромислового виробництва.

14.Сумський інститут агропромислового виробництва.

15.Чернігівський інститут агропромислового виробництва.

16.Південна дослідна станція Інституту сільськогосподарської мікробіології.

17.Хмельницька державна сільськогосподарська дослідна станція.

Техніко-економічне обґрунтування

розробки науково-технічної програми УААН „Сільськогосподарська мікробіологія”. Розробити теоретичні принципи і нові практичні засади використання мікроорганізмів у сільськогосподарському виробництві

Актуальність та мета розробки програми

Перед аграрною наукою сьогодні гостро постає необхідність дослідження біологічних особливостей ґрунтотворних процесів, взаємовідносин бактерій, грибів, вірусів з рослинами і тваринами, визначення ступеню шкодочинності патогенних мікроорганізмів та розробки заходів оптимізації сільськогосподарського виробництва з врахуванням мікробіологічних аспектів формування урожаїв сільськогосподарських культур і продуктивності тварин. Ці завдання покладено в основу програми «Сільськогосподарська мікробіологія».

Мета розробки програми – теоретичне обґрунтування та створення новітніх аграрних технологій, які б вирішували проблеми підвищення продуктивності сільськогосподарських культур та тварин з одночасним збереженням біологічного різноманіття і стабільності навколишнього середовища.


Наукова новизна планованих досліджень

Наукова новизна полягає у розробці нових принципів використання мікроорганізмів у сільськогосподарському виробництві (в системах використання добрив, забезпеченні агроекосистем цінними мікроорганізмами, створенні біопестицидів, поліпшенні якості кормів, діагностиці, профілактиці та лікуванні хвороб сільськогосподарських тварин і рослин), які дозволять оптимізувати ґрунтотворні процеси, підвищити коефіцієнти використання добрив, збільшити урожайність культур та продуктивність тварин і поліпшити якість одержуваної продукції.


Очікувані результати виконання завдань програми (підпрограми) та напрями і обсяги їх використання

У результаті виконання завдань програми очікується отримати наступну наукову продукцію:

1. Нові принципи застосування добрив у технологіях вирощування сільськогосподарських культур на основі біологічного обґрунтування фізіологічно доцільних доз мінеральних добрив, яка дозволить зекономити 20-50 кг/га мінеральних добрив (90-135 грн. на га).

2. Новостворені біопрепарати, які дозволять істотно поліпшити азотне і фосфорне живлення рослин за рахунок фіксації атмосферного азоту та мобілізації важкодоступних фосфорних сполук ґрунту, що зменшить хімічне навантаження на агроекосистеми. Застосування мікробних препаратів може підвищити рентабельність виробництва продукції рослинництва на 10-20%.

3. Нові мікробні засоби захисту рослин від хвороб, що виявляють високу ефективність, не забруднюють навколишнє середовище, характеризуються селективною дією, зручні для виробництва, забезпечують збереження урожаю на 15-20%.

4. Систему вірусологічного контролю насіннєвого матеріалу сільськогосподарських культур та технологію одержання безвірусного матеріалу.

5. Нові ефективні штами-пробіотики з профілактичними та лікувальними властивостями щодо шлунково-кишкових хвороб тварин, які забезпечуватимуть приріст маси тварин і птиці на 20-30 %.

6. Новий асоціативний мікробний препарат для підвищення збереженості та якості кормів. При його застосуванні буде знижена собівартість продукції тваринництва, а її якість покращиться, економічна ефективність становитиме 3,6 тис. грн. на 1 тис. т силосу.

7. Перспективні штами тешо-ентеровірусів свиней, експрес-діагностикуми і асоційована інактивована вакцина на основі рекомбінантних штамів проти тешовірусних енцефаломієлітів. Новий науково-обґрунтований епізоотологічний контроль за тешовірусними інфекціями для проведення цілеспрямованих протиепізоотичних ветеринарно-санітарних заходів з попередження їх поширення. Тільки у свинарських господарствах однієї неблагополучної на хворобу Тешена області це зекономить близько 500 тис. грн.

8. Удосконалена система діагностики туберкульозу. З цією метою буде одержано штами мікобактерій як еталонні, так і штами-продуценти для створення засобів діагностики туберкульозу, розроблена комп'ютерна програма ідентифікації мікобактерій туберкульозу, створено набір середовищ для визначення резистентності мікобактерій до туберкулостатичних препаратів, що підвищить точність і терміни бактеріологічної діагностики туберкульозу.

Споживачами наукової продукції будуть підприємства аграрного комплексу країни (біофабрики, сільськогосподарські підприємства, виробничі лабораторії наукових установ тощо).

Обсяги можливого використання отриманих розробок становлять:

- у землеробстві – на площі більш ніж 2 млн. га;

- у тваринництві – препарати та вакцини для більш ніж 10 млн. голів.


Економічні, екологічні та соціальні наслідки від використання результатів досліджень,отриманих при виконанні завдань програми

Використання мінеральних добрив у сільськогосподарському виробництві не може вважатись раціональним через низький коефіцієнт засвоєння сільськогосподарськими культурами (азотних – 45-50%; фосфорних – 18-20%; калійних – 25-60% у залежності від типу ґрунту). Невикористані азотні добрива забруднюють навколишнє середовище, сприяють погіршенню фізико-хімічних і біологічних властивостей ґрунтів. Застосування ж окремих біологічних препаратів землеудобрювальної дії дозволяє суттєво підвищити ступінь засвоєння добрив завдяки активізації низки ферментних систем рослин та формуванню більшої площі поглинальної поверхні коріння. На сьогодні цілком реальним є створення разом з агрохіміками нових принципів застосування мінеральних добрив – у поєднанні з біологічними препаратами. Ґрунтова мікробіологія має також арсенал ефективних методів для визначення фізіологічного оптимуму мінеральних добрив (у першу чергу азотних), які не використовує класична агрохімія. Тому визначення фізіологічно доцільних доз добрив для сільськогосподарських культур і їх використання разом з біологічними препаратами дозволить оптимізувати мікробіологічні процеси в ґрунтах та підвищити коефіцієнти використання добрив рослинами без ризику забруднення сільськогосподарської продукції та довкілля.

Стабільне і продуктивне функціонування сучасних агроекосистем можливе тільки за особливої уваги проблемі захисту рослин від шкідливих організмів (шкідників, збудників хвороб, бур'янів), життєдіяльність яких призводить до значних втрат (30-50%) урожаю. Протягом тривалого періоду в практиці сільськогосподарського виробництва перевагу надають хімічному методу захисту рослин. Однак постійно зростаюче застосування пестицидів негативно впливає на екологічні системи: призводить до забруднення навколишнього середовища, утворення стійких штамів і популяцій патогенiв та шкідників, частота виникнення яких випереджає створення нових препаратів.

Все це спонукає фундаментальну науку проводити пошук ефективних та екологічно безпечних систем захисту рослин. Альтернативою хімічному методу є інтегрований захист рослин, який являє собою комбінацію організаційно-господарчих, агротехнічних, селекційно-генетичних, біологічних і хімічних методів, спрямованих проти комплексу шкідників, хвороб і бур'янів у конкретній ґрунтово-кліматичній зоні в агроценозах з певною культурою. При застосуванні інтегрованого методу захисту рослин здійснюється регулювання чисельності шкідливих видів до економічного порогу шкідливості і зберігається функціонування природних корисних організмів.

Важливою складовою інтегрованого захисту рослин є біологічний метод, зокрема, застосування мікробних препаратів. Мікробні препарати характеризуються високою ефективністю, не забруднюють навколишнє середовище, проявляють селективну дію, зручні для виробництва. Разом з тим, обсяги використання біологічних засобів захисту явно недостатні. Відсутній необхідний асортимент біопрепаратів і систем біозахисту. Тому одним із важливих напрямів фундаментальних досліджень, які необхідно розширити, є створення нових засобів захисту рослин на основі мікроорганізмів. Інтродукція мікроорганізмів-антагоністів збудників хвороб рослин у ґрунт дозволить за короткий період реально поліпшити фітосанітарний стан агроценозів.

Важливим резервом підвищення врожаїв сільськогосподарських культур є ведення насінництва на основі оздоровленого біотехнологічними методами вихідного матеріалу.

Особливого значення в процесі оздоровлення, випробування і розмноження отриманого оздоровленого насіннєвого та посадкового матеріалу набуває фітовірусологічний контроль. Підвищення ефективності рослинницької галузі потребує розробки сучасних методів діагностики рослинних вірусів та організації виробництва тест-систем. В економічно розвинених країнах існують установи, які підтримують колекції фітовірусів і надають потрібні діагностикуми на замовлення, що забезпечує своєчасне виявлення та ідентифікацію патогенів і розробку захисних заходів. Проте вартість експортних систем для України зависока. Тому необхідним є створення вітчизняних засобів діагностики і систем вірусологічного контролю насіннєвого матеріалу.

В сучасних умовах, коли важливою проблемою є раціональне використання природних ресурсів та охорона навколишнього середовища, прогресивна технологія виробництва якісних продуктів тваринництва передбачає не тільки створення стабільної кормової бази, але й збереження здоров’я та підвищення продуктивності сільськогосподарських тварин. Велику роль в цьому відіграють мікроорганізми - представники природної мікрофлори шлунково-кишкового тракту, які приймають активну участь в процесі травлення, протидіють розвитку багатьох збудників хвороб, підвищують неспецифічну резистентність організму. Застосування бактеріальних препаратів на основі живих мікробних культур – пробіотиків з лікувально-профілактичною метою, на відміну від антибіотиків, стимулює імунну відповідь організму тварин, відновлює нормоценоз, при цьому продукція тваринництва залишається екологічно безпечною.

Пробіотики мають значні переваги при силосуванні кормів над консервантами. Застосування останніх пригнічує нормальну мікрофлору, а передозування може призвести до отруєння тварин. Застосування пробіотичних препаратів для силосування кормів сприяє збереженню і підвищенню їх якості: підвищується вміст молочної та оцтової кислот, амілаз, редукуючих цукрів, вітамінів групи В, пригнічується ріст гнильних та маслянокислих бактерій. Силос має виразні пробіотичні властивості. Його згодовування сприяє народженню здорового приплоду, зниженню захворюваності молодняку шлунково-кишковими хворобами та підвищенню продуктивності сільськогосподарських тварин.

На сучасному етапі суспільного виробництва все більше уваги приділяється екологічній безпеці населення. Значною мірою це стосується і тваринницької галузі сільськогосподарського виробництва. Зміни форм власності, перехід до дрібнотоварного виробництва м’яса, розширення сфери відгодівлі та переробки тваринницької сировини в умовах приватного сектору призводить до масового забруднення довкілля і розповсюдження в навколишньому середовищі збудників інфекційних хвороб. Серед найбільш поширених і небезпечних збудників хвороб на першому місці знаходяться мікобактерії та ентеровіруси. Особливе місце займає туберкульоз, який завдає великих економічних збитків тваринницькій галузі і являє постійну небезпеку для здоров’я людини.

Тривале виживання мікобактерій туберкульозу в об’єктах зовнішнього середовища (ґрунт, вода, корми та ін.) зумовлює створення додаткових резервів туберкульозної інфекції, погіршує епізоотичну ситуацію щодо цієї хвороби і сприяє її виникненню навіть за відсутності хворих тварин чи птиці. Тому, успіх боротьби з туберкульозом, насамперед, залежить від його ранньої діагностики та своєчасного і повного виявлення як первинних, так і вторинних джерел і факторів передачі збудника хвороби.

Широко розповсюджені в природі ентеровіруси є етіологічними агентами поліоенцефаломієлітів, гастроентеритів, пневмоній та патологій репродуктивної системи. Найбільш небезпечною хворобою на сьогодні є хвороба Тешена свиней, при гострій формі якої гине близько 70-98% тварин. У зв’язку з цим вивчення епізоотичного стану, проведення моніторингу, вивчення циркуляції, дослідження антигенної спорідненості та варіабельності збудників ентеровірусних хвороб свиней, їх своєчасна діагностика та проведення профілактичних заходів попередить економічні збитки на сотні тисяч гривень, покращить епізоотичне благополуччя господарств та екологічну безпеку продукції тваринницької галузі.

Впровадження у аграрне виробництво новостворених мікробних препаратів дозволить одержати у 2010 р. економічний ефект близько 100 млн. грн. В разі додаткового замовлення та відповідного фінансування Інститут спроможний, починаючи з 2006 р. створити виробничу базу для збільшення зазначених обсягів виробництва препаратів у 2,5-3 рази.

Крім того, впровадження бактеріальних препаратів буде сприяти відтворенню родючості ґрунтів, збільшенню кількості корисних мікроорганізмів ґрунту, що в цілому матиме вагоме агроекологічне значення.

Профілактичний ефект від застосування препаратів-пробіотиків становить 95-99 %, лікувальний – 85-90 %. Враховуючи, що препарати дозволяють збільшити приріст живої маси тварин на 13-33,2 % , а виробництво м’яса всіх видів в Україні становить 1,7 млн. т на рік, широке впровадження препаратів у виробництво дозволить додатково отримати 221-558 тис. т м’яса на рік при майже незмінних витратах, що в масштабі народного господарства України принесе економічний ефект від 300 до 800 млн. грн. на рік.

Своєчасна діагностика та проведення профілактичних заходів боротьби з туберкульозом тварин та ентеровірусними хворобами свиней попередить економічні збитки на 0,5-1,3 тис. грн./гол., покращить епізоотичне благополуччя господарств та якість продукції.