БИОСТИМУЛЯТОРЫ И ПРОДУКТЫ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ РАСТЕНИЙ ДЛЯ ДЕРНОВЫХ СИСТЕМ: ТЕКУЩИЕ И БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

What are Biostimulants? In the purest sense the word, a biostimulant can be defined as any material when applied to a plant that stimulates “life” (e.g. bio). Numerous materials fall this simple definition and it could even be argued that applying water to a plant is one example of a biostimulant since it “promotes life”. Research and use of plant biostimulants in turf systems is nothing new and work has been ongoing for over three decades. An early pioneer in biostimulant research was Dr. Richard E. Schmidt from Virginia Tech. His program pioneered many basic and applied aspects of biostimulants for many plants. A great deal of that research focused on exogenous applications of various natural and synthetic plant hormones with the intent of helping to optimize rooting (Liu et al. 1998), superior tolerance to soil-borne pests like nematodes (Sun et al., 1997), mitigate the effects of stresses like intense ultra-violet light (Schmidt and Zhang, 2001), heat-drought (Wang et al., 2012, 2013, 2014; Zhang and Schmidt, 1999,2000; Zhang et al., 2012,2013), salinity (Yan, 1993; Nabati et al. 1994), improving winter survival (Schmidt and Chalmers. 1993; Zhang et al., 2013), optimizing nutritional efficiency (Schmidt et al., 1999; Wang et al., 2011), or enhancing recovery from routine stressful mechanical cultural management practices (Bigelow et al., 2010).
Dr. Schmidt and with Dr. Xunzhong Zhang coined an initial operating definition for describing these various plant growth substances they were exploring that promoted plant growth without being nutrients, soil improvers or pesticides. They defined biostimulants as “materials that, in minute quantities, promote plant growth”. The use of the word minute in this definition was important and intended to differentiate the fact that these substances compared to traditional nutrients and/or soil amendments elicited a measurable and beneficial response at much lower application rates. They explained the plant biostimulation by way of hormonal effects and often plant protection against abiotic stress through various antioxidant production. Later, the term “metabolic enhancers” was also used but the important aspect was that something positive was happening to the plant beyond what mineral nutrition supplied.
More recently, the definition of biostimulants has been continually refined. In 2015, Patrick duJardin published the paper, “Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation”. In this article a plant biostimulant is defined as “any substance or microorganism applied to plants with the aim to enhance nutritional efficiency, abiotic stress tolerance and/or crop quality traits, regardless of its nutrient content.” The main categories of biostimulants proposed were: Humic and fulvic acids, protein hydrolysates and other N-containing compounds, seaweed extracts and botanicals, chitosan and other biopolymers, inorganic compounds, beneficial fungi and bacteria. These categories were important to define not only traditional biostimulants but also including the beneficial organisms that may elicit a positive plant health response while also helping to guide policymakers who might want to regulate these materials.
In the turf market segment, particularly in the USA, research into the biostimulant was continued at a high level by Drs. Ervin and Zhang who explored numerous aspects of biostimulant materials and their effect on turf physiology from the 2000’s to present. These projects included previously explored materials while including an expanded view of how various synthetic, non-mineral nutritional materials might also promote growth. It was postulated that these materials when applied in conjunction to the naturally biostimulants may produce additive and/or synergistic effect on turf plant growth. In addition to the categories named previously, Ervin (2013) described and suggested mechanisms for a wider range of additional products and chemistries commonly being applied to turf. For example, secondary plant hormones (e.g. salicylic acid) which can induce systemic acquired resistance (SAR) in response to plant pathogens (e.g. fungi, bacteria, insects, nematodes), similarly compounds like phosphites (PO3) that may stimulate phytoalexins (stress induced antimicrobial compounds) for health/diseases suppression. Additional products that could protect tissues from ultra-violet light injury like green pigments or compounds containing titanium dioxide and zinc oxide. Acibenzolar, which mimics salicylic acid effects to induce SAR. Synthetic fungicides like propiconazole had been previously explored by Dr. Schmidt with positive plant responses, but newer chemistries like pyraclostrobin was shown in a number of University research trials to slow down plant respiration and boost antioxidants under heat and drought stress. One interesting find was that pyraclostrobin naturally degrades to the amino acid tryptophan which is a precursor to the plant rooting hormone auxin. Amino acids like proline and glycine-betaine are often suggested for use as osmoregulators or dehydration avoidance compounds. The practice of supplementing amino acids via foliar applications in summer months is a long-standing suggested approach to improve plant health that might be experiencing energy depletion during stressful environmental conditions (e.g. the aim of mitigating seasonal summer decline for cool-season grasses). Lastly, the long standing well researched biostimulants like humic substances, auxin, seaweed and cytokinins are listed. A large fraction of biostimulant products marketed to the turf industry contain seaweed extract (SWE), or seaplant/kelp extract. SWE is naturally high in cytokinin (Crouch and VanStaden, 1993) and research by Schmidt, Ervin and Zhang has shown that SWE was similar to a synthetic cytokinin applications and that monthly application of SWE boosted antioxidant levels, less loss of root viability and improved heat/drought tolerance. Further, Ervin and Zhang showed that combining HA + SWE can provide better plant health during stressful conditions than using either alone. The turf industry contains a vast array of products that claim positive plant or soil health benefits, particularly under stress conditions. Choosing the right material for the intended specific plant benefit is truly important.

Резюме: Правильно управляемые дерновые системы могут быть огромным экологическим активом. Плотный, здоровый дерн обеспечивает многочисленные эстетические, рекреационные и экологические преимущества, в частности, удерживает городские почвы на месте и фильтрует загрязняющие вещества из городских стоков. Однако это многолетние растительные системы, которые требуют определенного уровня питательных и водных ресурсов для поддержания жизнеспособности и устойчивости. Если цель состоит в том, чтобы управлять ими более устойчиво с меньшими традиционными затратами и сделать их более устойчивыми к стрессам окружающей среды, то биостимуляторы и другие продукты для здоровья растений являются инструментами для достижения этой цели. Изучение влияния биостимуляторов на дерновые травы позволяет достичь прогресса в более устойчивых подходах к питанию дерна. Органические аспекты физиологии травы так же важны, как и минеральные аспекты в правильном питании растений. Разница в содержании минералов между растениями одного и того же сорта с разной реакцией роста относительно невелика. Кроме того, минеральное питание слабо коррелирует с устойчивостью к стрессам. Однако знание того, как биологически активные вещества влияют на метаболизм дерна, позволяет менеджерам по уходу за газонами лучше подготовить дерн к стрессовым воздействиям окружающей среды. Понимание функций минералов и метаболических эффектов позволит усовершенствовать передовые методы управления питанием для смягчения многочисленных стрессов дерна. Использование этих знаний дает дополнительный инструмент для производства высококачественной, устойчивой дернины при выращивании в неблагоприятных условиях".
В связи с тем, что все большее внимание уделяется питательным веществам и воде, вносимым для управления, а также иногда серьезным стрессам дернины, таким как длительная засуха, вызванная все более непредсказуемыми климатическими условиями, применение биостимуляторов в областях, которым традиционно уделялось меньше внимания, таких как газоны, может стать более популярным. Независимо от вида биостимулятора/продукта для здоровья растений или программы, важно отметить, что биостимуляторы не заменяют продуманную программу минерального питания растений. Кроме того, если целью является включение биостимуляторов в целостную программу оздоровления растений, исследования в дерновых системах показали, что для оптимизации их преимуществ биостимуляторы должны применяться заблаговременно до наступления стрессовых ситуаций в окружающей среде и т.д. В этой области намечаются интересные инновации, и усилия, основанные на фактических данных, приведут к лучшему пониманию того, как эти материалы помогут сохранить и улучшить здоровье растений.