Однією з головних проблем сучасного землеробства є розробка високоефективних екологічно безпечних агротехнологій, які можуть забезпечити не тільки одержання високих сталих врожаїв сільськогосподарських культур, а й відтворення родючості грунтів. Створення таких технологій повинно передбачати вирішення проблем мікробної трансформації гумусу, азоту, фосфору та інших поживних елементів в грунті, біологічний захист рослин від хвороб та шкідників, а також мікробіологічні методи підвищення якості рослинницької продукції.
Мікробні препарати для оптимізації живлення рослин називають бактеріальними добривами.Основою бактеріальних добрив є культури мікроорганізмів з такими фізіологічними ознаками, як здатність фіксувати атмосферний азот або переводити нерозчинні сполуки фосфору у доступні для рослин форми, продукувати речовини фітогормональної дії.
Перші спроби використання мікроорганізмів для підвищення врожаю сільськогосподарських культур стосувались бульбочкових бактерій. Перший мікробний препарат, що містив культури декількох видів бульбочкових бактерій, був виготовлений наприкінці ХІХ ст. у Німеччині і отримав назву нітрагін, а обробка насіння цим препаратом – нітрагінізацію. Обробку насіння бактеріальними культурами називають інокуляцією або бактеризацією.
У системі симбіотичної фіксації азоту для інокуляції насіння бобових культур головним чином використовуються бульбочкові бактерії двох родів – Rhizobium (швидкорослі) і Bradyrhizobium (повільнорослі). Багаторічні дослідження показують, що застосування бактеріальних добрив на основі ризобій підвищує продуктивність бобових у середньому на 10-25%, вміст протеїну в рослинах збільшується на 20-45%.
Поряд з симбіотичною азотфіксацією, яка відбувається лише на коренях бобових культур, у природі існує асоціативна азотфіксація у якій задіюються вільноживучі мікроорганізми та небобові рослини. У кореневій зоні небобових рослин може розвиватися доволі багато мікроорганізмів, що належать до родів Acetobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Azoarcus, Azotonas, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Clostridium, Derxia, Herbaspirillum, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella. Останнім часом у виробництві популярністю користуються бактеріальні препарати для асоціативної фіксації азоту на основі роду Azotobacter (найбільш відомі види A. chroococcum, A. vinelandii, A. paspali). Препарат застосовують під зернові, технічні і овочеві культури для обробки насіння, розсади та обприскування рослин.
Позитивна дія бактерій Azotobacter на рослини зумовлена здатністю цього мікроорганізму фіксувати атмосферний азот, продукувати біологічні сполуки (фітогормони, вітаміни, амінокислоти), антимікробною властивістю до фітопатогенів. Бактеризація штамами азотобактеру зернових і овочевих культур сприяє підвищенню їх урожаю на 15- 20% при поліпшенні якості продукції.
Для оптимізації фосфорного живлення рослин застосовують препарати на основі мікроорганізмів Bacillus megaterium, здатних переводити фосфор у легкозасвоювані форми з його важкодоступних неорганічних і органічних сполук. Позитивна дія препарату на рослини зумовлена не тільки здатністю покращувати фосфорне живлення, а також проявляти антогоністичну дію щодо фітопатогенних мікроорганізмів та продукувати деякі фітогормональні сполуки.
Поряд з бактеріальними добривами, які покращують азотне і фосфорне живлення рослин, усе ширше застосовують препарати для захисту рослин від хвороб на основі бактерій-антагоністів фітопатогенів і від шкідників на основі ентомопатогенних мікроорганізмів.
На основі ендофітної бактерії Bacillus subtilis створені високоефективні препарати фітоспорин, субтилін, ФітоДоктор. Вони застосовуються для обробки насіння сільськогосподарських культур замість їх протруювання хімічними пестицидами. Клітини і спори бактерій, які є основною препарату, швидко проникають в тканини проростків і захищають рослини від патогенів, контамінуючи внутрішні органи. Препарат має фунгіцидні і бактерицидні властивості. Застосування препаратів на основі Bacillus subtilis сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських культур на 20%.
Особливої уваги заслуговують бактеріальні препарати на основі Bacillus thuringiensis, які володіють вибірковою дією по відношенню до шкідників. Bacillus thuringiensis – ентомопатогенний аеробний грунтовий грампозитивний мікроорганізм, який здатний під час спороутворення формувати пароспоральні кристалічні включення, які володіють інсектицидною активністю. Ці препарати є ефективними проти колорадського жука, капустяної совки, білянок, американського білого метелика, тощо.
Для виготовлення бактеріальних препаратів широко використовують Pseudomonas aureofaciens – грамнегативні палички, лофотрихи. Вони синтезують комплекс феназинових пігментів, що мають антимікробну і антифумігальну активність, ентомопатогенну і рістстимулюючу дію. Препарати на основі Pseudomonas aureofaciens є ефективними у боротьбі проти значної кількості шкідників і хвороб зернових та овочевих культур, а також плодово-ягідних насаджень та виноградників.

Біофосфорин

Фосфор відіграє надзвичайно важливу роль у житті рослин, в тому числі в умовах закритого грунту. Більше того, потрібно впроваджувати систему удобрення, котра дозволятиме максимально зменшити кількість хімічних, синтетичних засобів, і дозволить сформувати природний іорганічний комплекс живлення, а відповідно, допоможе людству отримувати корисні для здоров’я урожаї сільськогосподарських культур. Сучасні біотехнології дозволяють відмовитися від суперфосфату та інших фосфоровмісних добрив, і використовувати спеціальні бактерії. Вони є альтернативою мінеральним добривам, причому повноцінною за кількістю засвоєного фосфору рослинами протягом сезону. Препаратом, який містить такі корисні бактерії, є Біофосфорин.

Бактерії заселяють на насіння або поширюють до грунту шляхом обприскування і поливу. Внаслідок своєї природної життєдіяльності вони перетворюють різні фосфоровмісні речовини грунту у такі сполуки, які вже доступні для рослин. Таким чином рослини засвоюють фосфор, який є в природі, і при цьому грун не страждає від внесення мінеральних добрив, не деградує його структура і не знижується органічна активність. Ряд параметрів грунту, таких як здатність вбирати і утримувати вологу, пористість, щільність не змінюються, а родючість під впливом додаткової кількості фосфатмоблізуючих бактерій, навпаки, зростає. Для тепличних господарств, які намагаються вирощувати органічні урожаї, або принаймні зменшити внесення мінеральних добрив, корисними будуть такі зміни в системі удобрення. Відомо, що 1 кг таких бактерій на гектарі грунту може замінити 120 кг суперфосфату подвійного, а отже, це дозволяє економити кошти.

Для закритого грунту важливою є можливість вносити ці бактерії разом із краплинним зрошуванням або поливом. Їхнє розселення відбувається досить швидко, і вже потягом першого тижня росту рослин помітно утворення більш потужної кореневої системи, ніж це відбувається у випадку з рослинами, котрі залишаються необробленими.