Способ получения комплексного микробиологического удобрения
Изобретение относится к сельскому хозяйству и переработке отходов пищевых производств и может быть использовано для улучшения питания сельскохозяйственных культур, защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов, уменьшения потерь сельхозпродукции при хранении, а также при переработке отходов сахарного производства. Способ заключается в совмещении микробиологической составляющей с природным биосовместимым носителем, причем в качестве одной из частей микробиологической составляющей используют инокуляционный материал грибов арбускулярной микоризы (AM грибов), в качестве природного биосовместимого носителя используют дефекат, являющийся фильтрационно-моечным осадком производства сахарной свеклы, а их совмещение происходит в ризосфере микоризующихся растений при выращивании этих растений на дефекате. Инокуляционный материал AM грибов получают, выращивая микоризующиеся сельскохозяйственные растения, например сорго, суданскую траву, сорго-суданковый гибрид, просо, на дефекате, для чего семена сорго или другого микоризующегося растения высаживают в емкости с дефекатом, туда же вносят чистую культуру или смесь культур AM грибов в виде почвенно-корневой смеси из-под микоризованных растений при уровне встречаемости микоризованных корней не менее 60% из расчета 3-5 г такой почвенно-корневой смеси на одно семя. Высаженные растения выращивают в течение 90-120 дней до окончания периода вегетации, затем надземную часть растений срезают и удаляют, а оставшиеся корни вместе с дефекатом сушат и измельчают. На основе полученного инокуляционного материала AM грибов приготавливают дражирующую смесь, смешивая его с прилипателем. Затем семена сорго или другого микоризующегося растения обрабатывают полученной дражирующей смесью, высушивают их, высаживают в дефекат и выращивают растения в течение 90-120 дней до окончания периода вегетации. Затем надземную часть растений срезают и удаляют, а верхние 20 см дефеката вместе с корнями растений срезают, после чего в полученный субстрат добавляют остальные части микробиологической составляющей - водные суспензии клубеньковых бактерий и ризобактерий. В частных случаях реализации способа при приготовлении дражирующей смеси для обработки семян микоризующихся растений на основе инокуляционного материала AM грибов в нее дополнительно добавляют водную суспензию клубеньковых бактерий или водную суспензию ризобактерий определенного титра или и то и другое вместе. Способ позволяет повысить эффективность защиты сельскохозяйственных растений от фитопатогенных микроорганизмов и повысить их урожайность. 4 з.п. ф-лы, 5 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и переработке отходов пищевых производств, в частности к получению комплексного микробиологического удобрения для улучшения питания с/х культур, защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов, уменьшения потерь с/х продукции при хранении, а также переработке отходов сахарного производства, и касается способа получения комплексного микробиологического удобрения.
В настоящее время известно множество микробиологических препаратов для сельского хозяйства различного назначения: ростостимулирующих, а также подавляющих развитие фитопатогенных бактерий и грибов.
Известен "Способ обработки семян", описанный в заявке № 2170987 Великобритании с приоритетом от 14.02.85 г. МКИ 4 А01С 1/06, опубликованной в ИСМ № 10 за 1987 г. Указанный способ предусматривает обработку семян составом, состоящим из микроорганизмов, носителя, например отрубей, и клея, такого как смола гатти.
Наиболее благоприятные результаты получаются при обработке семян пшеницы. Микроорганизмы могут стимулировать их рост (Azospirillum), связывать азот (Rhizobium), предотвращать заболевания растений (Pseudomonas или Bacillus) или же уничтожать насекомых (Streptomyces).
Известен также «Способ защиты капусты от бактериальных болезней» по патенту № 1793878 с приоритетом от 10.12.90 г., опубликованному 07.02.93 г. в Бюллетене изобретений РФ № 5.
По названному способу для защиты капусты от бактериозов семена капусты после гидротермической обработки обрабатывают суспензией штамма бактерий «Pseudomonas sp.ВКПМ В-3481» в концентрации 106-109 клеток/мл из расчета 20 мл на 1 кг семян. Применение бактериальной суспензии «Pseudomonas sp.ВКПМ В-3481» снижает развитие сосудистого и слизистого бактериозов и увеличивает урожайность капусты.
Также известен «Способ получения субстрата для выращивания растений» по патенту РФ № 1829892 с приоритетом 20.04.90 г. авторов Васюченка И.К., Перебитюка А.Н., Пигулевского B.C., Березко М.Н. и Пучко В.Н.
Изобретение относится к способам получения субстратов для выращивания рассады и овощных культур с использованием биомассы бактерий рода Псевдомонас - супрессоров фитопатогенов.
По данному способу получают субстрат путем внесения в торф известковых, минеральных и бактериальных удобрений с последующим перемешиванием компонентов, а в качестве бактериального удобрения используют биомассу штамма бактерий Pseudomonas putida fluorescens ЦМПМ В-3481.
Известен также «Способ получения биоудобрений» по патенту РФ № 2130005 с приоритетом от 06.04.1996 г. авторов Райманова И.Т., Алимовой Ф.К., Ожигановой Г.У., Хабибуллина Р.Э., Крыловой Н.И., Фаттаховой А.Н.
Способ заключается в том, что штамм или сообщество микроорганизмов стерильно культивируют на питательной среде до достижения титра бактериальной массы 108-109 кл/мл. Полученную биомассу отделяют от среды, концентрируют. Концентрированную биомассу наносят на высушенный гранулированный куриный помет. Иммобилизованную таким образом биомассу высушивают. Данный способ обеспечивает повышение выживаемости микроорганизмов и повышение биологической активности почвы.
Известна группа изобретений «Способ предпосевной обработки семян овощных культур и способ получения препарата для предпосевной обработки семян овощных культур» по патенту РФ № 2140138 с приоритетом от 13.11.98 г., авторов Чеботаря В.К., Быковой Н.В., Темновой О.В., Орловой Н.А. и Хотяновича А.В.
Указанные способы осуществляются с помощью биофунгицидного препарата, содержащего штамм бактерий Bacillus subtilis Ч-13 (депонирован под регистрационным номером ВНИИСХМ Д-606 в группе эпифитных микроорганизмов). Способ получения биофунгицидного препарата заключается в смешивании культуральной жидкости, содержащей штамм B.s. Ч-13, который предварительно культивируют в жидкой стерильной питательной среде, с эмульсией ПВА, водным разбавителем и стерильным мелом или доломитом в определенных пропорциях. Изобретения позволяют повысить эффективность защиты овощных культур от фитопатогенных грибов путем предпосевной обработки семян.
Известно изобретение «Способ получения биоудобрений» по патенту РФ № 2241692 с приоритетом от 11.10.2002 г. авторов Чеботаря В.К., Козакова А.Е., Ерофеева С.В.
Этот способ заключается в совмещении гранулированных минеральных удобрений с микробной биомассой в виде бактериального препарата на основе штамма «Bacillus subtilis Ч-13», обладающего антагонистическими свойствами к фитопатогенам и ростостимулирующим действием. Совмещение производят путем нанесения на поверхность гранул минеральных удобрений бактериального препарата в виде сухого порошка (опудривания), либо в виде жидкой мелкодисперсной фракции (опрыскивания), либо в виде жидкой фракции в составе влагозащитных композиций минеральных удобрений.
Указанный способ обеспечивает повышение эффективности защиты растений от инфекционных болезней, проникающих вместе с минеральными удобрениями.
Известно также «Бактериальное удобрение "НИКА" и способ получения бактериальных удобрений» по заявке №99100664 с приоритетом от 21.01.99 г. авторов Виноградова Е.Я., Виноградова А.Е. (прототип).
Гранулированное бактериальное удобрение содержит культуру бактериального штамма Bacillus mucilaginosus (ВКМБ 1451D), сорбент и остатки культуральной жидкости с метаболитами, при определенном соотношении ингредиентов. При этом в качестве сорбента это удобрение может содержать измельченную растительную массу, торф, вермикулит. В частном случае культивирование проводят при использовании в качестве питательного субстрата водного экстракта птичьего помета с добавлением мелассы.
Способ получения бактериальных удобрений на основе Bacillus mucilaginosus включает в себя культивирование указанного штамма на жидких питательных средах-гидролизатах отходов промышленности и сельского хозяйства, после чего полученный продукт смешивают с сорбентом и гранулируют.
Микробиологические препараты известны уже более ста лет, однако зачастую их эффективность оказывалась недостаточной или нестабильной, из-за чего они не смогли сыграть значительную роль в повышении продуктивности сельскохозяйственного производства.
В последнее время было открыто явление интеграции генетических систем микроорганизмов и растений в процессе их взаимодействия. Удалось показать, что как бактерии, так и растения обладают наборами симбиотических генов, которые "молчат" в отсутствии соответствующего партнера, а при наличии партнеров с определенными генотипами устанавливается симбиоз. При этом процесс установления симбиотических взаимоотношений это экологический процесс, протекающий в почве. С помощью микроорганизмов растение обеспечивает свои потребности в элементах питания (азот, фосфор и другие), микроорганизмы способны защитить растение от фитопатогенов, причем наиболее опасных - почвенных инфекций, для борьбы с которыми пока нет эффективных средств. Такая система контролирует выработку надорганизменных признаков или адаптации, которыми не обладали ни бактерии, ни растения до взаимодействия. Данный аспект микробно-растительного взаимодействия сейчас активно изучается.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности защиты сельскохозяйственных растений (культур) от фитопатогенных микроорганизмов и повышение их урожайности.
Указанная задача решается за счет того, что в способе получения микробиологического удобрения, заключающегося в совмещении микробиологической составляющей с природным биосовместимым носителем, в качестве одной из частей микробиологической составляющей используют инокуляционный материал грибов арбускулярной микоризы (AM грибов), в качестве природного биосовместимого носителя используют дефекат, являющийся фильтрационно-моечным осадком производства сахарной свеклы, а их совмещение происходит в ризосфере микоризующихся растений при выращивании этих растений на дефекате, после чего в полученный субстрат добавляют остальные части микробиологической составляющей, а именно предварительно культивированные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии и ризобактерии.
Известно, что арбускулярная микориза (AM) - это обоюдовыгодная растительно-грибная симбиотическая система (Лабутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н., Тихонович И.А. и др. Генетика развития растений. СПб.: Наука, 2000 г., стр.344-384) и что AM грибы могут развиваться только в симбиозе с растением. Генетические факторы растений, контролирующие взаимодействие, являются универсальными по отношению к симбиотическим грибам и бактериям и присутствуют у большинства культурных (микоризующихся) растений. Симбиотические гены или часть из них обеспечивают возможность вступления в микоризный симбиоз, оптимизирующий минеральное, в т.ч. фосфорное питание растений. Свойством образовывать микоризу на корнях обладают 80-90% всех растений.
При этом из литературных источников известно также, что наиболее эффективны в получении инокуляционного материала грибов арбускулярной микоризы растения сорго, сорго-суданковый гибрид, суданская трава и просо (например, Лабутова Л.А., Проворов Н.А., Тиходеев О.Н., Тихонович И.А. и др. Генетика развития растений. СПб.: Наука, 2000 г., стр.344-384).
Поэтому для получения инокуляционного материала используют одно из перечисленных выше растений (сорго, сорго-суданковый гибрид, суданская трава или просо).
С целью возникновения симбиоза для образования AM при посадке семян микоризующихся растений в субстрат (грунт), на котором производят их выращивание, вносят чистую культуру или смесь культур AM грибов в виде почвенно-корневой смеси из-под микоризованных растений (Каратыгин И.В. Коэволюция грибов и растений // Труды Ботанического института РАН, 1993 г., Вып.9, стр.1-118).
При этом экспериментально было установлено, что хорошие результаты для целей образования AM достигаются при использовании в качестве субстрата (грунта) для выращивания микоризующихся растений дефеката - фильтрационно-моечного осадка производства сахара из сахарной свеклы.
Дефекат - дефекационная грязь, отход свеклосахарного производства, содержащий известь, образуется в процессе очистки свекловичного сока. Выход дефекационной грязи 8-12% массы перерабатываемой свеклы. В свежем дефекате около 40% воды. Подсушенный до сыпучего состояния (влажность 25-30%) дефекат содержит: 60-75% извести углекислой (с примесью едкой), 10-15% органических веществ, 0,2-0,7% азота, 0,2-0,9% фосфора (P2O5), 0,5-1% калия (К2О), некоторое количество магния, серы и микроэлементов. Дефекат является хорошим известковым удобрением, которое применяют для известкования дерново-подзолистых и серых лесных почв, оподзоленных и выщелоченных черноземов, преимущественно в районах свеклосеяния (Большая Советская Энциклопедия).
То есть дефекат, являющийся отходом свеклосахарного производства, в то же время является хорошим мелиорантом почвы, улучшает ее агрегативность, структуру (пористость, рыхлость), стабилизирует ее кислотность (РН), увеличивает обменную емкость поглощения влаги почвой (влагоемкость).
Кроме того, использование в способе получения микробиологического удобрения дефеката позволяет утилизировать отходы сахарного производства.
При этом инокуляционный материал грибов арбускулярной микоризы получают, выращивая микоризующиеся сельскохозяйственные растения, например сорго, суданскую траву, сорго-суданковый гибрид, просо, используя в качестве грунта дефекат - фильтрационно-моечный осадок производства сахара из сахарной свеклы. Для этого семена сорго или другого микоризующегося растения высаживают в сосуды, ящики или другие емкости с дефекатом; при этом в дефекат вносят чистую культуру или смесь культур AM грибов, например, "Glomus intraradices", т.е. почвенно-корневую смесь из-под микоризованных растений при уровне встречаемости микоризованных корней (как правило, по длине) не менее 60% из расчета 3-5 г такой почвенно-корневой смеси на одно семя.
Экспериментально установлено, что использование почвенно-корневой смеси при уровне встречаемости микоризованных корней менее 60% не приводит к получению достаточного количества AM в инокуляционном материале.
Также установлено опытным путем, что оптимальное соотношение количества почвенно-корневой смеси на одно семя (растение) составляет 3-5 г, т.к. меньшее количество ведет к снижению эффекта, а большее - не приводит к его увеличению.
Высаженные растения (сорго или другие) выращивают в течение периода вегетации 90-120 дней. За это время растения формируют хорошо развитую микоризу. Обычно процент микоризации растений (например, сорго) к концу этого периода составляет 90-100%.
Затем надземную часть растений срезают и удаляют. Оставшиеся корни вместе с субстратом (дефекатом) сушат при t° 30-50°С до влажности 10-12% и измельчают до получения фракции 0,05-0,2 мм.
Из полученного порошка инокуляционного материала AM грибов приготавливают дражирующую смесь для последующей обработки ею семян микоризующихся растений, смешивая инокуляционный материал с прилипателем в соотношении:
80-90% - инокуляционный материал AM грибов;
остальное - прилипатель.
Экспериментально установлено, что оптимальный результат получается при указанном выше соотношении ингредиентов.
Прилипатель (адгезив) служит для прикрепления инокуляционного материала AM грибов к семенам растений. В качестве прилипателя может быть использован любой нетоксичный для микроорганизмов и обрабатываемых семян клей, например, смола гатти или 15%-ный водный раствор поливинилацетатной эмульсии (ПВА). При этом в отличие от смолы гати, клей ПВА обладает невысокой стоимостью.
Затем семена сорго (или другого микоризующегося растения) обрабатывают полученной дражирующей смесью из расчета 10-15 г смеси на 100 г семян, высушивают их при температуре 30-50°С до влажности 10-12%.
Обработанные указанным образом семена высаживают в дефекат, являющийся фильтрационно-моечным осадком производства сахара из сахарной свеклы, в специальные емкости, теплицы либо в места складирования дефеката после фильтрации (например, фильтрационные поля), находящиеся рядом с сахароваренными заводами, и выращивают, используя рекомендуемую технологию возделывания соответствующей культуры.
В конце периода вегетации, через 90-120 дней, надземную часть растений сорго (или другого микоризующегося растения) срезают (скашивают) и удаляют. Верхние 20 см грунта - дефеката вместе с корнями растений срезают и добавляют в него предварительно выращенные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии в виде водной суспензии с титром 107-109 КОЕ/мл в количестве (0,5-5)%, а также ризобактерии в виде водной суспензии с титром 106-108 КОЕ/мл в количестве (0,5-5)% от веса грунта.
Клубеньковые бактерии хорошо известны (например: 1). Генетика симбиотической азотфиксации с основами селекции. Под ред. И.А.Тихоновича, Н.А.Проворова. СПб: Наука, 1998 г.; 2). Новикова Н.И. Современные представления о филогении и систематике клубеньковых бактерий. Микробиология, 1996 г., Т.65, № 4 стр.437-450).
Клубеньковые бактерии способствуют фиксации молекулярного азота из атмосферы и передачи его растению - хозяину, что повышает азотное питание растения и ведет к увеличению урожайности. Кроме того, часть азота остается в корнях и в почве, улучшая ее агротехническое состояние.
Экспериментально установлено, что оптимальный результат получается при использовании водной суспензии клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл в количестве (0,5-5)%, т.к. меньшая их концентрация (титр) и количество (%) ведет к снижению эффекта, а большее - не приводит к его увеличению.
Клубеньковые бактерии предварительно выращивают 48-72 часа при температуре t° 28°C и рН 6,8 в жидкой маннитно-дрожжевой среде следующего состава (г/л): 0,5 - К2НРО4; 0,2 - MgSO4×7H2О; 0,1 - NaCl; 10,0 - маннит, 0,5 - дрожжевой экстракт; 15,0 - агар-агар, до получения титра 107-109 КОЕ/мл.
Ассоциативные ризобактерии также хорошо известны (например, Каменева С.В., Муронец Е.М. Генетический контроль процессов взаимодействия бактерий с растениями в ассоциациях. Генетика, 1999 г., Т.35, № 11, стр.1480-1494).
В случае ассоциативного симбиоза на корнях растений не создается новых видимых структур, однако на поверхности корней в строго определенных местах формируются колонии ризосферных бактерий, которые способны обеспечить для растения целый ряд полезных функций, среди которых, в частности:
- ассоциативная азотфиксация в размере до 50 кг азота на гектар в год;
- выработка растительных гормонов, которые позволяют ускорить рост корневой системы и тем самым обеспечить растению успех в захвате необходимой площади питания, а также регулировать развитие растений;
- оптимизация усвоения фосфорных труднодоступных соединений;
- индукция системной реакции по защите от фитопатогенов;
- ограничение (биоконтроль) роста фитопатогенов на корнях растений с помощью таких механизмов, как выделение антибиотических соединений, растворение гиф патогенных грибов, конкуренция за места заселения на корнях, перехват питательных веществ, необходимых для развития фитопатогена и др.
Экспериментально установлено, что оптимальный результат получается при использовании водной суспензии ризобактерии с титром 106-108 КОЕ/мл в количестве (0,5-5)%, т.к. меньшая их концентрация (титр) и количество (%) ведет к снижению эффекта, а большее - не приводит к его увеличению.
Ризобактерии предварительно выращивают 48-72 часа при температуре t° 28°С и рН 6,8 в жидкой стандартной среде TSB (триптоновый соевый бульон), производства компании SIGMA, до получения титра 106-108 КОЕ/мл.
Полученный субстрат из дефеката с микоризованными корнями растений, перемешанный с суспензией клубеньковых бактерий и суспензией ризобактерии, используют для приготовления комплексного микробиологического удобрения (КМУ) в порошкообразной форме или гранулированном виде.
Для получения микробиологического удобрения (КМУ) в порошкообразной форме смесь субстрата из дефеката с корнями растений, перемешанного с суспензиями клубеньковых бактерий и ризобактерии, полученную указанным выше способом, сушат при температуре t° (30-50)°С до влажности 10-12%, размалывают до фракции 0,05-0,2, а затем упаковывают.
При этом сушку инокуляционного материала, обработанных дражирующей смесью семян, а также полученного комплексного микробиологического удобрения проводят любым способом при температуре, не оказывающей термотравмирующего воздействия на семена растений и арбускулярную микоризу на оставшихся корнях растений в удобрении и бактерии, т.е. не более 55°С, а также до состояния влажности, не ниже естественной для семян, AM и бактерий, т.е. до влажности не ниже 10%.
Опытным путем установлено, что оптимальный результат получается при сушке инокуляционного материала, семян, а также комплексного микробиологического удобрения при t° (30-50)°С до влажности (10-12)% и дальнейшем его измельчении, например, на мельнице Nossen 825 (VEB Maschinen Aniagenbau Nossen), до получения фракции 0,05-0,2 мм.
Для приготовления комплексного микробиологического удобрения (КМУ) в гранулированном виде смесь дефеката с корнями растений, перемешанного с суспензиями клубеньковых бактерий и ризобактерий, полученную указанным выше способом, подают на гранулятор (например, марки ОГМ-0,8 или ОГБ-1,5) и получают в зависимости от требуемой модификации гранулы размером 1-10 мм, которые затем упаковывают.
В первом частном случае реализации заявляемого способа получения комплексного микробиологического удобрения (КМУ), при приготовлении дражирующей смеси для обработки семян микоризующихся растений (сорго или других), используют не только инокуляционный материал AM грибов, полученный на первом этапе заявленного способа, но и предварительно культивированные на жидкой питательной среде клубеньковые бактерии.
Для этого клубеньковые бактерии предварительно выращивают 48-72 часа при t°=28°С и рН 6,8 в жидкой маннитно-дрожжевой среде следующего состава (г/л): 0,5 - К2НРО4; 0,2 - MgSO4×7H2О; 0,1 - NaCl; 10,0 - маннит, 0,5 - дрожжевой экстракт; 15,0 - агар-агар, до получения opt. титра 107-109 КОЕ/мл.
Таким образом, дражирующую смесь для обработки семян микоризующихся растений (сорго или других) на основе инокуляционного материала AM грибов, полученного, как было описано выше на первом этапе заявленного способа, готовят следующего состава (в % от веса смеси):
70-75% - инокуляционный материал AM грибов;
10-15% - водная суспензия предварительно выращенных на жидкой питательной среде клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл;
остальное - прилипатель.
Затем семена сорго или другого микоризующегося растения обрабатывают полученной дражирующей смесью, высушивают и выращивают из них в дефекате растения до окончания вегетационного периода, как было описано выше, после чего надземную часть этих растений удаляют, а верхние 20 см грунта - дефеката вместе с корнями растений срезают и используют для приготовления комплексного микробиологического удобрения (КМУ) в порошкообразной форме или гранулированном виде, добавляя в него, как было описано выше, предварительно выращенные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии и ризобактерий.
При этом экспериментально было установлено, что за период вырастания растений из семян и в течение вегетационного периода концентрация (титр) клубеньковых бактерий на корнях сорго или других микоризующихся растений резко уменьшается по сравнению с их титром в дражирующей смеси. Поэтому на последнем этапе способа получения КМУ в дефекат с корнями растений добавляют не только предварительно выращенные на жидких средах ризобактерии, но и клубеньковые бактерии для обеспечения их оптимального титра в КМУ.
Особенно эффективно использование КМУ, полученного этим (первым) частным случаем реализации заявленного способа, в качестве удобрения для бобовых микоризующихся с/х культур.
Клубеньковые бактерии способствуют фиксации молекулярного азота из атмосферы в симбиозе с растениями, особенно с бобовыми, в специальных симбиотических органах-клубеньках и передачи его растению-хозяину, что повышает азотное питание растения и ведет к увеличению его урожайности. Кроме того, часть азота остается в корнях и в почве, улучшая ее агротехническое состояние.
Во втором частном случае реализации заявляемого способа получения комплексного микробиологического удобрения (КМУ), при приготовлении дражирующей смеси для обработки семян микоризующихся растений (сорго или других), используют не только инокуляционный материал AM грибов, полученный на первом этапе заявленного способа, но и предварительно культивированные на жидкой питательной среде ризобактерии.
Для этого ризобактерии предварительно выращивают 48-72 часа при температуре t°=28°С и рН 6,8 в жидкой стандартной среде TSB (триптоновый соевый бульон) производства компании SIGMA, до получения opt. титра 106-108 КОЕ/мл.
Таким образом, дражирующую смесь для обработки семян микоризующихся растений (сорго или других) на основе инокуляционного материала AM грибов, полученного, как было описано выше на первом этапе заявленного способа, готовят следующего состава (в % от веса смеси):
70-75% - инокуляционный материал AM грибов;
10-15% - водная суспензия ризобактерии с титром 106-108 КОЕ/мл;
остальное - прилипатель.
Затем семена сорго или другого микоризующегося растения обрабатывают полученной дражирующей смесью, высушивают и выращивают из них в дефекате растения до окончания вегетационного периода, как было описано выше, после чего надземную часть этих растений удаляют, а верхние 20 см грунта - дефеката вместе с корнями растений срезают и используют для приготовления комплексного микробиологического удобрения (КМУ) в порошкообразной форме или гранулированном виде, добавляя в него, как было описано выше, предварительно выращенные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии и ризобактерии.
При этом экспериментально было установлено, что за период вырастания растений из семян и в течение вегетационного периода концентрация (титр) ризобактерий на корнях сорго или других микоризующихся растений резко уменьшается по сравнению с их титром в дражирующей смеси. Поэтому на последнем этапе способа получения комплексного микробиологического удобрения в дефекат с корнями растений добавляют не только предварительно выращенные на жидких средах клубеньковые бактерии, но и ризобактерии для обеспечения их оптимального титра в КМУ.
Колонии ризосферных бактерий обеспечивают растениям целый ряд полезных функций, в т.ч. ассоциативную азотфиксацию, ускоряют рост корневой системы, улучшают усвоение фосфорных соединений, защищают от фитопатогенов и т.д.
Наиболее эффективным является использование КМУ, полученного этим (вторым) частным случаем реализации заявленного способа, в качестве удобрения для небобовых микоризующихся с/х культур.
В третьем частном случае реализации заявляемого способа получения комплексного микробиологического удобрения при приготовлении дражирующей смеси для обработки семян микоризующихся растений (сорго или других) используют не только инокуляционный материал AM грибов, полученный на первом этапе заявленного способа, но и клубеньковые бактерии и ризобактерии, предварительно культивированные на жидких питательных средах при условиях, описанных выше.
Таким образом, дражирующую смесь для обработки семян микоризующихся растений (сорго или других) на основе инокуляционного материала AM грибов, полученного, как было описано выше на первом этапе заявленного способа, готовят следующего состава (в % от веса смеси):
60-65% - инокуляционный материал AM грибов;
10-12,5% - водная суспензия клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл;
10-12,5% - водная суспензия ризобактерии с титром 106-108 КОЕ/мл;
остальное - прилипатель.
Затем семена сорго или другого микоризующегося растения обрабатывают полученной дражирующей смесью, высушивают и выращивают из них в дефекате растения до окончания вегетационного периода, как было описано выше, после чего надземную часть этих растений удаляют, а верхние 20 см грунта - дефеката вместе с корнями растений срезают и используют для приготовления комплексного микробиологического удобрения (КМУ) в порошкообразной форме или гранулированном виде, добавляя в него, как было описано выше, предварительно культивированные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии и ризобактерии.
Клубеньковые бактерии способствуют фиксации молекулярного азота из атмосферы и передачи его растению - хозяину, что повышает азотное питание растения и ведет к увеличению его урожайности. Кроме того, часть азота остается в корнях и в почве, улучшая ее агротехническое состояние.
Ризосферные бактерии обеспечивают растениям целый ряд полезных функций, в т. ч. ассоциативную азотфиксацию, ускоряют рост корневой системы, улучшают усвоение фосфорных соединений, защищают от фитопатогенов.
При этом экспериментально было установлено, что за период вырастания растений из семян и в течение вегетационного периода концентрация (титр) клубеньковых бактерий и ризобактерий на корнях сорго или других микоризующихся растений резко уменьшается по сравнению с их титром в дражирующей смеси. Поэтому на последнем этапе способа получения КМУ в субстрат из дефеката с корнями растений добавляют предварительно выращенные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии и ризобактерии для обеспечения их оптимального титра в КМУ.
Полученное описанным способом комплексное микробиологическое удобрение (КМУ) позволяет при его использовании улучшить одновременно азотное и фосфорное питание растений, повысить степень их защиты от биотических и абиотических фитопатогенов, а также решить задачу утилизации отходов сахарного производства.
Пример 1.
Сначала получают инокуляционный материал грибов арбускулярной микоризы, для чего в сосуды с дефекатом емкостью 4 л и глубиной 25 см высаживают семена сорго (по 10-15 семян на сосуд); при этом в дефекат вносят почвенно-корневую смесь из-под микоризованных растений с уровнем встречаемости микоризованных корней по длине не менее 60% из расчета 5 г такой почвенно-корневой смеси на одно семя. Высаженные растения сорго выращивают в течение 90-120 дней. Затем надземную часть растений срезают и удаляют. Оставшиеся корни вместе с дефекатом сушат при t° (30-50)°C до влажности 10-12% и измельчают на мельнице Nossen 825 (VEB Maschinen Aniagenbau Nossen) до получения фракции 0,1-0,15 мм.
Потом приготавливают дражирующую смесь, смешивая 85% полученного инокуляционного материала AM грибов с 15% клея ПВА.
Затем семена сорго обрабатывают этой приготовленной дражирующей смесью из расчета (10-15) г смеси на 100 г семян, высушивают их при температуре (30-50)°С до влажности 10-12%.
Обработанные указанным образом семена высаживают в дефекат, размещенный в ящиках в теплице слоем в 20-25 см, и выращивают из них растения, используя обычную технологию возделывания сорго.
В конце периода вегетации, через 90-120 дней, надземную часть растений сорго срезают и удаляют, а образовавшийся субстрат из дефеката и корней сорго вытряхивают из ящиков и используют для приготовления КМУ, добавляя в него 5% водной суспензии предварительно выращенных на жидкой маннитно-дрожжевой среде клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл и 5% водной суспензии предварительно культивированных в жидкой стандартной среде TSB (триптоновый соевый бульон) ризобактерий с титром 106-108 КОЕ/мл.
КМУ готовят в порошкообразной форме, для чего его сушат при температуре (30-50)°С до влажности (10-12)%, размалывают на мельнице Nossen 825 до фракции (0,05-0,1)мм, а затем упаковывают в бумажные пакеты по 0,5 кг. Полученное таким способом КМУ может храниться до 2-х лет.
Пример 2.
Сначала получают инокуляционный материал грибов арбускулярной микоризы, как указано в примере 1.
Потом приготавливают дражирующую смесь, смешивая 65% полученного инокуляционного материала AM грибов, 12% водной суспензии клубеньковых бактерий (с титром 107-109 КОЕ/мл), 12% водной суспензии ризобактерий (с титром 106-108 КОЕ/мл) и 11% клея ПВА.
Затем семена сорго обрабатывают этой полученной дражирующей смесью из расчета (10-15) г смеси на 100 г семян и высушивают их при t° (30-50)°C до влажности (10-12)%.
Обработанные указанным образом семена высаживают в дефекат, являющийся фильтрационно-моечным осадком производства сахара из сахарной свеклы, на полях складирования дефеката после фильтрации (фильтрационные поля), находящихся рядом с сахароваренными заводами, и выращивают, используя рекомендуемую технологию возделывания культуры сорго.
В конце периода вегетации, через 90-120 дней, надземную часть растений сорго скашивают и удаляют. Верхние 20 см грунта - дефеката вместе с корнями сорго срезают и используют для приготовления КМУ, добавляя в него 2% водной суспензии предварительно выращенных на жидкой маннитно-дрожжевой среде клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл и 2% водной суспензии предварительно культивированных в жидкой стандартной среде TSB (триптоновый соевый бульон) ризобактерий с титром 106-108 КОЕ/мл.
КМУ готовят в гранулированном виде, для чего его подают на гранулятор марки ОГБ-1,5 и получают гранулы размером 1,5 мм, которые затем упаковывают в полиэтиленовые мешки по 2 кг.
Полученное таким способом КМУ может храниться до 2-х лет.
Экспериментальные доказательства эффективности использования комплексного микробиологического удобрения (КМУ), полученного заявленным способом, приведены ниже в таблицах. При этом для сравнения эффективности КМУ в качестве эталона взято микробиологическое удобрение Экстрасол, изготовленное на основе указанного выше патента РФ № 2140138.
| Таблица 1. Хозяйственно-ценные свойства комплексного микробиологического удобрения | ||||||
| Вариант | Всхожесть семян яровой пшеницы сорта "Иргина" | Длина проростков кукурузы гибрид Молдавский 421 (% к контр.) | Ингибирование роста фитопатогенных грибов, мм | |||
| Fusarium ulmorum | isarium cysporum | Rhizoctonia solani | Phytophtora infestans | |||
| Контроль (вода) | 82.3 | - | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Микробиолог. удобрение Экстрасол (эталон) | 88.4 | 14.2 | 32.3±2.2 | 20.4±1.8 | 18.1±1.3 | 27.1±2.3 |
| Комплексное микробиолог. удобрение КМУ (по заявленному способу, п.1) | 91.5 | 24.1 | 36.1±2.8 | 31.5±2.7 | 20.8±1.7 | 30.4±2.9 |
Как показано в таблице 1, комплексное микробиологическое удобрение (КМУ), полученное по п.1 заявляемого способа, обладает рядом хозяйственно-ценных свойств, таких как рост-стимуляция растений и ингибирование роста фитопатогенных грибов. При этом активность КМУ выше, чем у Экстрасола, взятого для сравнения в качестве эталона.
| Таблица 2. Влияние предпосевной обработки семян гороха посевного сорта "Татьяна" комплексным микробиологическим удобрением на хозяйственно-ценные признаки растений (Орловская обл.) | ||||||
| Вариант опыта | Масса сухого растения, | Количество усов с 1 растения, шт. | Количество бобов на 1 растении, шт. | Масса бобов 1 растения, г | Количество семян на 1 растение, шт. | Масса семян с 1 растения, шт. |
Контроль,  |  |  |  |  |  |  |
| Экстрасол (эталон), |  |  |  |  |  |  |
| КМУ по п.2 зявл. способа |  |  |  |  |  |  |
Как видно из таблицы 2, при предпосевной обработке семян гороха посевного сорта "Татьяна" и половинной (50% NPK) и полной (100% NPK) дозой комплексного микробиологического удобрения, полученного по п.2 заявляемого способа, также было отмечено значительное положительное влияние на растения гороха. Так, масса растений возросла на 31,5-43,0%, а масса семян с одного растения на 21,4-37,8%. По всем показателям КМУ является более эффективным, чем Экстрасол, взятый в качестве эталона.
| Таблица 3. Влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы сорта "Крестьянка" комплексным микробиологическим удобрением на хозяйственно-ценные признаки растений (Орловская обл.) | ||||||
| Вариант опыта | Масса сухого растения, г | Энергия кущения, шт. | Количество колосков на 1 растении, шт. | Масса колоса, г | Масса соломины, г | Количество семян на 1 растении, шт. |
| Контроль, |  |  |  |  |  |  |
| Экстрасол (эталон), |  |  |  |  |  |  |
| КМУ по п.3 заявл. способа |  |  |  |  |  |  |
Как видно из таблицы 3, при предпосевной обработке семян яровой пшеницы сорта "Крестьянка" и половинной (50% NPK) и полной (100% NPK) дозой комплексного микробиологического удобрения, полученного по п.3 заявляемого способа, отмечено значительное положительное влияние на хозяйственно-ценные признаки растений. Так, при полной дозе удобрений масса растений возросла на 81,6%, энергия кущения увеличилась в 1,7 раза, а количество семян на одном растении - на 91%. По всем показателям КМУ является более эффективным, чем Экстрасол, взятый в качестве эталона.
| Таблица 4. Влияние предпосевной обработки клубней картофеля сорта "Елизавета" микробиологическим удобрением на урожайность и товарное качество картофеля (С-Петербург) | ||||||
| Вариант опыта | Урожай клубней, ц/га | Пораженность клубней фитофторозом | Товарное качество картофеля, % фракций | |||
| Здоровые клубни, % | Пораженные клубни, % | I+II фракция (масса клубня 70-200 г) | III фракция (масса клубня 30-70 г) | IV фракция (масса клубня менее 30 г) | ||
| Контроль | 115.5 | 79.0 | 21.0 | 46.8 | 47.8 | 5.3 |
| КМУ по п.4 заявл. способа | 151.0 | 90.0 | 10.0 | 65.3 | 31.9 | 2.9 |
Как видно из таблицы 4, при предпосевной обработке клубней картофеля сорта "Елизавета" комплексным микробиологическим удобрением, полученным по п.4 заявляемого способа, также было отмечено значительное положительное влияние на урожай и товарное качество картофеля. Так, использование указанного удобрения КМУ увеличило урожай клубней на 35,5 ц/га, что составляет увеличение на 30,7%. При этом количество здоровых клубней возросло на 11%, а количество товарной фракции картофеля (I+II) увеличилось на 18.5% по сравнению с контролем.
| Таблица 5. Влияние предпосевной обработки семян тыквы сорта "Стофунтовая" комплексным микробиологическим удобрением на урожайность тыквы (С-Петербург) | |||
| Вариант | Урожай, ц/га | Средний вес одной тыквы, кг | Среднее количество плодов на одно растение, шт. |
| Контроль | 109.3 | 2.31 | 0.66 |
| Экстрасол (эталон) | 274.9 | 3.85 | 1.00 |
| КМУ по п.1 заявл. способа | 366.3 | 4.40 | 1.16 |
Из таблицы 5 видно, что при предпосевной обработке семян тыквы сорта "Стофунтовая" комплексным микробиологическим удобрением, полученным по п.1 заявляемого способа, получено увеличение урожая тыквы в 3,35 раза по сравнению с контролем. При этом КМУ является более эффективным, чем Экстрасол, взятый в качестве эталона.
1. Способ получения комплексного микробиологического удобрения, заключающийся в совмещении микробиологической составляющей с природным биосовместимым носителем, отличающийся тем, что в качестве одной из частей микробиологической составляющей используют инокуляционный материал грибов арбускулярной микоризы (AM грибов), в качестве природного биосовместимого носителя используют дефекат, являющийся фильтрационно-моечным осадком производства сахарной свеклы, а их совмещение происходит в ризосфере микоризующихся растений при выращивании этих растений на дефекате, причем инокуляционный материал AM грибов получают, выращивая микоризующиеся сельскохозяйственные растения, например сорго, суданскую траву, сорго-суданковый гибрид, просо, на дефекате, для чего семена сорго или другого микоризующегося растения высаживают в емкости с дефекатом, туда же вносят чистую культуру или смесь культур AM грибов в виде почвенно-корневой смеси из под микоризованных растений при уровне встречаемости микоризованных корней не менее 60% из расчета 3-5 г такой почвенно-корневой смеси на одно семя, выращивают высаженные растения в течение 90-120 дней до окончания периода вегетации, затем надземную часть растений срезают и удаляют, а оставшиеся корни вместе с дефекатом сушат при температуре 30-50°С до влажности 10-12% и измельчают до получения фракции 0,05-0,2 мм, после чего приготавливают дражирующую смесь, смешивая полученный инокуляционный материал AM грибов с прилипателем в соотношении (% по весу):
80-90 - инокуляционный материал AM грибов,
остальное - прилипатель,
затем семена сорго или другого микоризующегося растения обрабатывают полученной дражирующей смесью из расчета 10-15 г смеси на 100 г семян, высушивают их при температуре 30-50°С до влажности 10-12%, высаживают в дефекат и выращивают растения в течение 90-120 дней до окончания периода вегетации, потом надземную часть растений срезают и удаляют, а верхние 20 см дефеката вместе с корнями растений срезают, после чего в полученный субстрат добавляют остальные части микробиологической составляющей - предварительно культивированные на жидких питательных средах клубеньковые бактерии в виде водной суспензии с титром 107-109 КОЕ/мл в количестве 0,5-5%, а также ризобактерии в виде водной суспензии с титром 106-108 КОЕ/мл в количестве 0,5-5% от веса субстрата.
2. Способ получения комплексного микробиологического удобрения по п.1, отличающийся тем, что дражирующую смесь для обработки семян микоризующихся растений на основе инокуляционного материала AM грибов готовят следующего состава (% от веса смеси):
70-75 - инокуляционный материал AM грибов,
10-15 - водная суспензия клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл,
остальное - прилипатель.
3. Способ получения комплексного микробиологического удобрения по п.1, отличающийся тем, что дражирующую смесь для обработки семян микоризующихся растений на основе инокуляционного материала AM грибов готовят следующего состава (% от веса смеси):
70-75 - инокуляционный материал AM грибов,
10-15 - водная суспензия ризобактерии с титром 106-108 КОЕ/мл,
остальное - прилипатель.
4. Способ получения комплексного микробиологического удобрения по п.1, отличающийся тем, что дражирующую смесь для обработки семян микоризующихся растений на основе инокуляционного материала AM грибов готовят следующего состава (% от веса смеси):
60-65 - инокуляционный материал AM грибов,
10-12,5 - водная суспензия клубеньковых бактерий с титром 107-109 КОЕ/мл,
10-12,5 - водная суспензия ризобактерий с титром 106-108 КОЕ/мл,
остальное - прилипатель.
5. Способ получения комплексного микробиологического удобрения по п.1, отличающийся тем, что в качестве прилипателя для приготовления дражирующей смеси используют клей ПВА.
