We współczesnym rolnictwie obok fungicydów, herbicydów i insektycydów stosuje się szereg preparatów kwalifikowanych jako regulatory rozwoju roślin lub biostymulatory. Ich zadaniem jest sterowanie i przyspieszanie procesów życiowych, zwiększanie odporności roślin na warunki stresowe oraz stymulacja rozwoju korzeni, liści itp. Ze względu na sposób działania są one bezpieczne dla środowiska naturalnego, zastępując w części chemiczne środki ochrony roślin.
Terminologia dotycząca nazewnictwa i podziałów substancji biologicznie czynnych nie do końca jest sprecyzowana. Najczęściej wyróżnia się następujące grupy substancji, których działanie stymuluje rozwój roślin i procesy życiowe roślin.
1. fitohormony (auksyny, gibereliny, cytokininy, kwas abscyzynowy, etylen) - naturalne regulatory wzrostu i rozwoju oraz odpowiadające im substancje syntetyczne;
2. bioregulatory - specyficzne substancje pochodzenia roślinnego: np. fenole, kwas salicylowy, brassinosteroidy, itp.
3. biostymulatory (inaczej: stymulatory wzrostu; fitostymulatory). Nie biorą bezpośredniego udziału w regulacji procesów, lecz oddziałując na metabolizm, wspomagają i stymulują procesy życiowe.
4. organizmy antagonistyczne (grzyby, bakterie) - zastosowane na roślinę lub glebę zmieniają zakres występujących gatunków, ograniczając występowanie grzybów patogenicznych lub zwiększając tempo procesów biologicznego rozkładu
5. substancje o działaniu pośrednim (polepszacze) - działające na rośliny poprzez wpływ na środowisko glebowe i jego poprawę
Wyżej wymienione substancje, w zależności od zadeklarowanego działania, zaliczane mogą być albo do środków ochrony roślin albo nawozów. W świetle przepisów polskiej Ustawy o Ochronie roślin, "środki, które oddziałują na procesy życiowe roślin w inny sposób niż składnik pokarmowy, w tym regulator wzrostu" zaliczane są do środków ochrony roślin, w grupie: regulatory rozwoju roślin. Zalicza się więc do nich większość substancji z wymienionych wyżej grup. Ponieważ działanie fitohormonów, bioregulatorów i innych grup substancji czynnych w ostatecznym rachunku wpływa na stymulację rozwoju roślin i ich produktywności, często dla całej tej grupy używa się określenia biostymulatory, zwłaszcza w potocznym rozumieniu.
Jednym z głównych zadań regulatorów rozwoju i biostymulatorów ochrona roślin przed stresem, jak też ułatwiane im regeneracji i odzyskania wigoru po zadziałaniu niekorzystnych czynników. Jak wykazano w poprzednim rozdziale, rośliny podlegać mogą wielu czynnikom stresogennym, zarówno biotycznym jak i abiotycznym. Praktycznie więc w każdym sezonie wegetacyjnym wydajność polowa tej rośliny może być zagrożona. Większość gatunków, w tym również kukurydza, potrafi obronić się i zwalczyć przynajmniej częściowo wpływ czynnika stresującego. Często jednak reakcja obronna przychodzi zbyt późno, a poniesione straty są nie do odrobienia. Dlatego tez celowe może być wsparcie roślin aplikacją odpowiednich środków wzmacniających, najlepiej takich, które wywołają tzw. indukowaną odporność nabytą (SAR). Reakcja SAR skorelowana jest z akumulacją określonych białek PR, wpływających na metabolizm rośliny. Biostymulator zastosowany, w czasie gdy rośliny są jeszcze zdrowe, powinien tak zmienić metabolizm, aby stała się ona silniejsza i odporniejsza na atak patogena, czy działanie suszy. Ochronne działanie ekstraktów roślinnych może być różnorakie tj. po ich zastosowaniu rośliny są w stanie oprzeć się patogenom czy szkodnikom poprzez strukturalne wzmocnienie roślin lub zwiększenie odporności na penetrację grzybni patogenów, lub też przez spowodowanie bujniejszego wzrostu. Biostymulatory przydatne są w różnorakich warunkach stresowych, wzmacniając i uodparniając rośliny. Zalecają oni powszechne ich stosowanie m.in. w trawach gazonowych, w celu przeciwdziałania negatywnym wpływom: suszy, zasolenia, nadmiernych i niskich temperatur, nadmiernego promieniowania UV, oraz stresów wywołanych przez herbicydy, choroby grzybowe i nematody.
Do produkcji substancji stosowanych do biostymulacji, powszechnie wykorzystywane są organizmy morskie, w tym zwłaszcza glony i wodorosty. Ekstrakty wodorostów zawierają składniki pokarmowe, pierwiastki śladowe, substancje wzrostowe i witaminy. Reakcją roślin na traktowanie nimi jest lepszy rozwój pędów i korzeni oraz wzrost odporności. Znanym od lat w Europie biopreparatem jest wyciąg z alg morskich Bio-algeen S 90 Plus 2, jego aplikacja sprzyja rozbudowie systemu korzeniowego, większej odporności na stres i atak patogenów oraz stymulację rozwoju roślin i poprawę jakości plonu Innymi, aktualnie stosowanymi w Europie preparatami o podobnym pochodzeniu są: Kielpak, Chlorophyl, 3 A 86 oraz Algan.
Innym, częściej aktualnie stosowanym regulatorem wzrostu jest Kelpak, w którego skład wchodzą m.in. hormony roślinne: auksyny i cytokininy. Wytwarzany jest z brunatnicy, wydobywanej z morza u wybrzeży Afryki. Kelpak wspomaga procesy przystosowywania się roślin do warunków stresowych. Udowodniono, że rośliny traktowane tym preparatem stają się bardziej odporne na suszę i brak składników odżywczych lub zasolenie. Stosowany jest on dość powszechnie na świecie w różnych roślinach uprawnych, w tym również kukurydzy. Badania naukowe potwierdzają korzystne działanie wyciągu z brunatnic, ale jego skuteczność w dużym stopniu uzależniona jest od rośliny uprawnej, odmiany i terminu stosowania. W badaniach nad rośliną, która w największym stopniu reagowała na zastosowanie bioregulatora była kukurydza. Badania te dotyczyły jednak tylko plonu zielonej masy, którą aplikacja środka zwiększała o 20-30%, przy czym bardziej skuteczna była mniejsza dawka. Tym niemniej, można spodziewać się, że w dalszych badaniach Kielpak okaże się skutecznym środkiem do ochrony kukurydzy przed stresem.
Inną substancją, uzyskiwaną drogą ekstraktu z organizmów morskich jest chitozan, otrzymywany z pancerzyków skorupiaków morskich m.in. krewetek. Chitozan, jako substancja o silnej aktywności biologicznej, znajduje szerokie zastosowanie - od przemysłu po farmację. Chitozan (poli-D-glukozoamina), rozpuszczony w mieszaninie kwasu mlekowego i bursztynowego w stężeniu 20g/1000 ml, jest substancją aktywną biostymulatora Biochikol 020 PC. Preparat ten zarejestrowany został w roku 2003 i znajduje dość szerokie zastosowanie w programach ochrony warzyw i roślin ozdobnych. Oprócz bezpośredniego oddziaływania na czynniki chorobotwórcze, stymuluje on naturalny mechanizm odpornościowy roślin. Biochikol 020 PC stosowany do moczenia nasion, bulw oraz cebul stymuluje szybsze i wcześniejsze tworzenie się korzeni oraz intensywniejszy wzrost roślin. Kukurydza zaprawiona tym środkiem wschodzi lepiej o 5-10% i wytwarza w fazie 5-6 liści większą masę nadziemną. Wytworzyła też więcej kolb, jednak ze względu na katastrofalną suszę nie przeniosło się to na wielkość plonów ziarna. Zwiększenie masy roślin po aplikacji obserwowano także w pozostałych roślinach. Podobne badania prowadzono również w doświadczeniu wazonowym i polowym. W tych badaniach, zaprawianie Biochikolem nie spowodowało żadnych zmian w próbie "cold test" jak i wschodach polowych, a zwiększenie masy młodych roślin było zróżnicowane w zależności od frakcji ziarna. W dwuletnich badaniach polowych opryskiwanie Biochikolem powodowało niewielki, ale istotny spadek plonu kukurydzy.
Również ekstrakty z roślin lądowych, zastosowane w formie opryskiwania roślin czy moczenia nasion, uruchamiają mechanizmy odpornościowe u chronionych roślin i mogą być wykorzystywane w ochronie roślin. Skrzyp np. zawiera toksyczną dla grzybów saponinę jak również kwas krzemowy, który także wykazuje ochronne działanie roślinne.
Znane są przykłady użycia preparatów na bazie skrzypu, czosnku, cebuli czy chrzanu przeciw chorobom grzybowym oraz na bazie lulka, żywokostu, wrotyczu, orlicy pospolitej, piołunu bylicy, rumianu przeciw mszycy i innym szkodnikom. Ekstrakty przeciw szkodnikom mogą oddziaływać bezpośrednio toksycznie lub jako repelenty. Typowym środkiem pochodzenia roślinnego o działaniu zapobiegającym i ograniczają cym organizmy chorobotwórcze jest Bioczos BR (PPH "HIMAL"), miazga czosnkowa w otoczce parafiny. Wykazuje on również działanie owadobójcze. Podobnym działaniem charakteryzują się preparaty, zawierający ekstrakt z nasion i miąższu grejpfruta (Biosept 33 SL, Grevit 200 SL), które mogą także wzmacniać system obronny roślin. Wyciągi takie wykazują silne działanie bakteriobójcze oraz grzybobójcze. Oddziałując na grzyby chorobotwórcze powodują drastyczne obniżenie kiełkowania zarodników grzybów, odwodnienie grzybni prowadzące do jej zamierania oraz zamieranie i wykruszanie się części skupień zarodników rdzy. W badaniach wykazano, że Biosept ogranicza nasilenie alternariozy na ziemniakach, jednak skuteczność zabiegów nie była na tyle wysoka, aby zalecać ten środek do stosowania w praktyce, zwłaszcza w gospodarstwie konwencjonalnym.
Wyciągi z grejpfruta, wśród substancji stosowanych do biostymulacji roślin, wykazują jedne z najsilniejszych działań antyfuzaryjnych. W badaniach na pszenicy stwierdzono dobrą, ale krótkotrwałą (2-3 tygodnie) skuteczność przeciwko różnym gatunkom Fusarium. Fuzarioza jest aktualnie jedną z najgroźniejszych chorób kukurydzy, która może niszczyć siewki, powodować próchnienie i zgniliznę łodyg oraz atakować kolby i ziarno. Szczególnie groźna jest infekcja kolb, która może spowodować ogromne straty gospodarcze, zmniejszając plon, czy wręcz uniemożliwiając jego wykorzystanie z powodu wystąpienia mikotoksyn. Przy korzystnym dla grzyba układzie warunków pogodowych objawy porażenia może wykazywać powyżej 50% kolb - taki przypadek wystąpił np. w 2001r. na Śląsku. Z tego tytułu, celowym wydaje się rozszerzenie badań skuteczności wyciągów grejpfruta na kukurydzę.
prof. dr hab.
Tadeusz Michalski
Katedra Uprawy Roli i Roślin
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu