Celem projektu było opracowanie technologii uprawy buraka cukrowego dostosowanej do założeń “Zielonego Ładu” w kontekście ograniczenia zużycia pestycydów oraz modyfikacji właściwości buraka cukrowego pod kątem zmniejszenia ryzyka wystąpienia pozostałości środków ochrony roślin.
Przyczyną realizacji operacji jest zwiększające się zagrożenie porażenia chwościkiem buraka upraw buraków cukrowych, skutkujące spadkiem plonowania oraz zmniejszeniem wartości użytkowej uzyskiwanych plonów. Konieczność udoskonalania technologii uprawy buraka cukrowego i szukanie rozwiązań pozwalających skutecznie zabezpieczać uprawy przed porażeniem wynika również z uodparniania się sprawcy choroby na kolejne substancje aktywne zawarte w środkach ochrony roślin. Jest to tym bardziej niepokojące biorąc pod uwagę zmniejszenie liczby substancji aktywnych stosowanych w uprawie buraka cukrowego. Pozostały jedynie tebukonazol, tetrakonazol, difenokonazol, azoksystrobina, fenpropidyna, a ich los za kilka lat jest niepewny.
Plantacja zakrywająca międzyrzędzia w 20%. BBCH32
Ponadto na zasadność podjęcia powyższych badań wpływa również wprowadzenie przez Unię Europejską „Zielonego Ładu” i strategii „Od pola do stołu” zakładającej do 2030r. zmniejszenie zużycia środków ochrony roślin o 50%, redukcję stosowania nawozów o 20% oraz przeznaczenie 25% gruntów rolnych UE na cele rolnictwa ekologicznego.
Plantacja wolna od chwościka burakowego
W pierwszym etapie badań przeanalizowano aktualną sytuację zagrożeń upraw buraków cukrowych w różnych regionach kraju stwierdzając, iż na terenie całego kraju występuje silna presja ze strony chwościka buraka, jak również stwierdzono występowanie zjawiska odporności patogena na stosowane środki ochrony roślin. Na podstawie powyższej analizy opracowano wytyczne do dostosowania nowej technologii produkcji roślin do różnych rejonów Polski.
Rośliny porażone przez chwościka buraka
Drugi etap badań obejmował przygotowanie produktu mikrobiologicznego wykorzystywanego w opracowanej technologii produkcji buraka cukrowego. W wyniku szeregu badań na zakupionym bioreaktorze kaskadowym opracowano skład pożywek oraz wyznaczono parametry hodowli bakterii umożliwiających maksymalizację produkcji biomasy badanego szczepu bakterii z rodzaju Bacillus. Proces produkcji przeskalowano w komorze fermentacyjnej 500l, celem uzyskania preparatów w formie umożliwiającej dalszą formulację oraz opracowanie algorytmu procesu umożliwiającego jego adaptację i odtworzenie go w skali przemysłowej dla reaktorów o komorze fermentacyjnej >500l. Następnie przeprowadzono formulację preparatów celem nadania im pożądanych właściwości użytkowych
i skutecznościowych (rozpuszczalność, kąt przylegania cieczy, napięcie powierzchniowe).
Schemat propagacji hodowli bioreaktorowych:
Tym samym uzyskano stabilny produkt mikrobiologiczny posiadający wymagane parametry jakościowe, przeznaczony do dalszych badań oraz pozyskano informacje niezbędne do wdrożenia uzyskanego produktu na skalę przemysłową.
Jakość oraz czystość uzyskanego produktu potwierdzono w badaniach przeprowadzonych przez pracowników Katedry Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
Obraz mikroskopowy preparatu biologicznego barwionego metodą Grama.
Obraz mikroskopowy preparatu biologicznego barwionego metodą Schaeffera-Fultona.
W badaniach szklarniowych dokonano oceny wpływu preparatu mikrobiologicznego na rozwój roślin oraz redukcję stresu wywołanego przez różne czynniki. Badania te pozwoliły również wyznaczyć dawki preparatu mikrobiologicznego, które wykorzystano na dalszym etapie badań przeprowadzanym w warunkach polowych.
Wpływ preparatu mikrobiologicznego na ograniczenie stresu suszy (kontrola – pierwsza z lewej)
Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowanie preparatu mikrobiologicznego przyczyniło wyższej aktywności fotochemicznej aparatu fotosyntetycznego, zwiększenia wigoru roślin, wzrostu wysokości oraz świeżej masy liści. Potwierdzono również, iż preparat mikrobiologiczny zastosowany w odpowiednim terminie może ograniczać stres suszy oraz stres herbicydowy u buraka cukrowego. Co najistotniejsze z punktu widzenia głównego celu przeprowadzonej operacji, wykazano, iż zastosowanie preparatu mikrobiologicznego przyczyniło się do ograniczenia porażenia roślin chwościkiem buraka. W badaniach szklarniowych najlepszą skuteczność preparatu obserwowano przy aplikacji w dawce 0,5 l/ha i w tej dawce preparat był dalej testowany w warunkach polowych.
Wigor roślin po zastosowaniu różnych dawek preparatu mikrobiologicznego (kontrola – pierwsza z lewej).
Badania polowe przeprowadzone na plantacjach buraka cukrowego w rejonie Poznania, Kutna oraz Zamościa potwierdziły skuteczność opracowanej w ramach operacji technologii wykorzystującej rozwiązanie hybrydowe polegające na łączeniu konwencjonalnych fungicydów z preparatem mikrobiologicznym. Opracowana technologia uprawy okazała się efektywnym rozwiązaniem na plantacji buraków cukrowych i może być wdrożone do praktyki rolniczej.
Ocena efektywności zastosowanych technologii
W rejonach z dużą presją chwościka buraka oraz problemem z występowaniem zjawiska odporności zaleca się wykonanie czwartego zabiegu, w którym preparat mikrobiologiczny będzie aplikowany w połączeniu fungicydem chemicznym oraz z miedzią.
Ocena porażenia roślin
Na żadnym etapie badań – szklarniowych czy polowych, w żadnej z kombinacji nie stwierdzono fitotoksycznego wpływu preparatu mikrobiologicznego na buraka cukrowego. Jak również stwierdzono, że preparat mikrobiologiczny tworzył kompatybilną mieszaninę z wykorzystanymi chemicznymi środkami ochrony roślin, więc może być skutecznie stosowany w zabiegach łączonych.