БАКТЕРИАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК C05F11/08 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к бактериальным удобрениям и способам их получения.

Известно использование в сельском хозяйстве различных, в первую очередь минеральных удобрений, которые вводят в почву в виде растворов, порошка или гранул. Наиболее широкое применение в связи с удобством применения нашли удобрения в виде монолитных гранул различного состава. (Пат. США 33244500, 1966, кл. 71-1; Авт. свид. СССР N 865864, 1980, кл. C 05 D 9/02; пат. РФ N 2043320, 1992, кл. C 05 D 9/02; пат. РФ N 2034819, 1992, кл. C 05 D 9/02.).

Общим недостатком таких удобрений является относительно небольшой срок действия в связи с разрушением гранул почвенными водами, наличие экологических проблем.

Известно применение бактериальных удобрений на основе различных штаммов микроорганизмов или их метаболитов, таких как (авт. св. СССР N 1473345, 1989, кл. C 05 F 11/08, пат. РФ. N 1806123, 1991 кл. C 05 F 11/08, пат. РФ N 2041867, 1/92, кл. C 05 F 11/00).

Недостатком бактериальных удобрений является ограниченная область применения, невысокая стабильность.

Известно применение в качестве активного начала бактериальных удобрений "силикатных бактерий", в частности Вас. extorguens. Вас. gommeus, Вас. musilaginosus sp.siliceu, Bac. circulanos (Александров В.Г., Терновская М.И. - Силикатные бактерии - эффективное удобрение. М., ВНИИ МСХ СССР, 1968. стр. 5, 15)
Особенностью данных микроорганизмов является их способность перерабатывать встречающиеся в почве сложные молекулы, включая алюмосиликаты, с выделением соединений калия и фосфора, а также аминокислот, жирных кислот, витаминов, полисахаридов и т.д.

Кроме того, этот вид микроорганизмов является антагонистами к широкому спектру патогенных (болезнетворных) микроорганизмов. В частности они подавляют возбудителей гноеродной группы кокков, сальмонелл и шигелл, а также возбудителей туберкулеза (Виноградов Е.Я., Ведьмина Е.А., Полетаев С.Д. Антагонистические свойства силикатных бацилл. Ж. Антибиотики, 1972, 11, с. 994-997).

Прототипом заявляемой группы изобретений является бактериальное удобрение на основе Вас. musiloginosus sp. (Александров В.Г., Терновская М.И. - Силикатные бактерии - эффективное удобрение. М., ВНИИ МСХ СССР, 1968, стр. 69-73). Удобрение получают культивированием микроорганизмов на взвеси в воде смеси апатитовой муки с мелом, при 30^oC в течении 3-х суток. Препарат содержит 300000 живых клеток 11 мл взвеси и вводится в почву в дозе 50-200 мл/га.

Недостатком прототипа является сложность масштабирования данного способа производства, а также наличие проблем при хранении и транспортировании удобрения, связанных с низкой стабильностью препарата. Кроме того, очищенная аппатитная мука является достаточно дорогостоящим компонентом.

Задачей, стоявшей перед авторами, являлось создание нового бактериального удобрения на основе Вас. musilaginosus, обладающей более высокой эффективностью и более простой и дешевой технологией их получения.

Для решения указанной задачи было предложено создать штамм Вас. musilaginosus, способный усваивать промышленные отходы и отличающийся повышенной скоростью роста и продуцирования.

В ходе проведенных экспериментов было установлено, что наилучшие результаты могут быть получены при использовании ранее выделенного авторами штамма Вас. muc. BKMB-145 ID, получаемого культивированием на крахмалсодержащих плотных питательных средах и предназначенного для использования в качестве биостимулятора неспецифического иммунитета телят (пат. РФ N 1210452, 1982, кл. C 12 N 1/00).

Было выяснено, что при культивировании бактериальных клеток в производственных условиях они способны перерабатывать промышленные отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства, такие как куриный помет, помет крупного рогатого скота, пивное сусло и отходы пивных заводов, отходы спиртового производства, отходы кожевенного производства, стоки мясокомбинатов т.п.

Одновременно в этих условиях клетки выделяют метаболиты различной природы, в том числе и аутометаболиты, что обеспечивает как ускоренное развитие самих клеток при севе в почву, так и более высокую сохранность их при хранении, что обеспечивает возможность сорбции как клеток, так и продукции их метаболизма и, в конечном итоге возможность получения гранулированной формы удобрения, как более удобной при применении удобрения.

Сочетанное введение в гранулу клеток и метаболитов позволяет упростить технологию процесса получения удобрения, исключив стадию сепарирования клеток из культуральной жидкости.

В результате заявляемое бактериальное удобрение "НИКА" отличается от прототипа тем, что в качестве микроорганизма оно содержит клетки Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 145ID, дополнительно содержит сорбент и остатки культуральной жидкости с метаболитами и сформировано в виде гранулы. Оптимальные результаты достигаются при следующем соотношении ингредиентов на 1 г вещества:
1-100 млн клеток Bacillus mucilaginosus,
0.2-0.4 г сорбента,
остатки культуральной жидкости с водой и метаболитами - остальное.

В качестве сорбента используют активный ил, торф, опилки, вермикулит, измельченную растительную массу (резаную солому, траву) и т.п. материалы.

Возможны некоторые отклонения от вышеуказанного состава, связанные с особенностями условий культивирования и спецификой применения (особенностями почвы и удобряемого растения).

Заявляемый способ получения бактериальных удобрений на основе Bacillus mucilaginosus, отличается от прототипа тем, что культивирование проводят с использованием в качестве посевного материала штаммов Bacillus mucilaginosus ВКМБ 145ID, а в качестве питательной среды используют гидролизаты отходов промышленности и сельского хозяйства, а после культивирования полученный продукт смешивают с сорбентом и гранулируют.

Лучшие результаты достигались при проведении культивирования с использованием в качестве питательного субстрата водного экстракта птичьего помета, содержащего 35,7-36,0% аминного азота, с добавлением 0,5% мелассы (субстрат N 1) при pH 7.5±0.1 и температуре 36-38^oC. Вместо мелассы может быть использована зеленая патока.

Удобрение получают следующим образом. В бункер, помещают помет или другие отходы. Из бункера сырье подается на дезинтегратор или другую дробительную технику. Измельченная масса подается в установку гидролиза или экстрактор и перемешивается с водой или другим растворителем в зависимости от вида сырья. Например при использовании птичьего помета 1 кг помета экстрагируют 20 л воды при перемешивании в течение 9-12 час.

Полученный продукт при необходимости стерилизуют (для экстракта птичьего помета стерилизацию проводят в течение 30 мин при температуре 105-115^oC).

Стерильный материал охлаждают до 45-50^oC и помещают в ферментер, куда затем вводят посевной материал представляющим собой взвесь, содержащую 0,5 млрд. клеток в 1 мл на 100 мл среды. Культивирование проводят при 30-37^oC и pH 7.5 в течение 48 час с периодическим перемешиванием или барботажем. После окончания культивирования культуральная жидкость (КЖ) поступает в барабан, где ее смешивают с сорбентом. В качестве сорбента используют: торф, вермикулит, опилки, измельченную солому и т.д. Полученная масса должна быть сыпучей, содержащей не более 35-40% влаги.

Далее продукт поступает в гранулятор для получения гранул, а затем расфасовывается в тару, на которой делается маркировка. Гранулированное удобрение "НИКА", представляет собой микрошарики или гранулы неправильной формы диаметром 2-10 мм.

Удобрение вносят из расчета 2-10 гранул на кв. метр или на кг грунта.

Гранула работает следующим образом. При внесении в почву происходит одновременно взаимодействие воды с наружным слоем гранулы и его растворение. При этом волокна сорбента, попадая в почву, улучшают ее структуру, в частности повышают рыхлость и обогащают ее биомассой. Аутометаболиты стимулируют рост микроорганизмов. Одновременно бактерии и метаболиты активно изменяют окружающую среду, обогащая почву легко усвояемыми, в том числе и самими бактериями, веществами и стимуляторами роста растений, а также негативным образом воздействуя на патогенные микроорганизмы.

Сущность и преимущества изобретения иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. Получение удобрения "ПИКА".

10 кг птичьего помета экстрагируют 200 л воды при перемешивании в течение 12 час. Полученный продукт стерилизуют в течение 30 мин при температуре 105-115^oC.

Стерильный материал охлаждают до 45-50^oC, добавляют 1 кг мелассы и помещают в ферментер, куда затем вводили посевной материал, представляющий собой взвесь, содержащую 0,5 млрд. клеток Bacillus mucilaginosus ВКМБ 145ID на 100 мл среды. Культивирование проводят при 36-38^oC и рН 7.5 ± 0.1 в течение 48 час с периодическим перемешиванием, После окончания культивирования культуральная жидкость (КЖ) поступает в барабан, где ее смешивают с торфом. Полученная масса содержала 30% влаги. Титр составлял 10.5 млн кл на 1 г. Далее продукт гранулировался и расфасовывался.

Пример 2. В условиях производства, аналогичного описанному в примере 1, были проведены наработки удобрения на основе Bac. muc. с различными субстратами.

Опыты по изучению влияния состава удобрения на эффективность развития сельскохозяйственных культур проводились на опытной станции Воронежского и Одесского СХИ. Полученные результаты приведены в таблице.

Проведенные эксперименты показали, что использование удобрения "НИКА" позволяет повысить урожайность широкого круга культур на 7-27%. Одновременно отмечалось снижение заболеваемости сельскохозяйственных растений в 10-20 раз по сравнению с делянками, не обработанными новым удобрением.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении новых бактериальных удобрений. Удобрение содержит в качестве микроорганизма клетки Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 1451D. Дополнительно оно содержит сорбент и остатки культуральной жидкости с метаболитами. Ингредиенты содержатся в удобрении в следующем соотношении на 1 г вещества: клетки Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 1451D 1 - 100 млн, сорбент 0,2 - 0,4 г, остатки культуральной жидкости с метаболитами - остальное. Способ включает культивирование с использованием в качестве посевного материала штамма Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 1451D на жидкой питательной среде, в качестве которой используют гидролизаты отходов промышленности и сельского хозяйства. Полученный после культивирования продукт смешивают с сорбентом, гранулируют и фасуют. Полученное удобрение обладает более высокой эффективностью при более простой и дешевой технологии его изготовления. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Бактериальное удобрение, содержащее в качестве микроорганизма клетки Bacillus mucilaginosus, отличающееся тем, что оно в качестве микроорганизма содержит клетки Bacillus mucilaqinosus штамм ВКМБ 1451D и дополнительно содержит сорбент и остатки культуральной жидкости с метаболитами при следующем соотношении ингредиентов на 1 г вещества:
Клетки Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 1451D, млн - 1 - 100
Сорбент, г - 0,2 - 0,4
Остатки культуральной жидкости с метаболитами - Остальное
2. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве сорбента оно содержит измельченную растительную массу. 3. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве сорбента оно содержит торф. 4. Удобрение по п.1, отличающееся тем, что в качестве сорбента оно содержит вермикулит. 5. Способ получения бактериального удобрения, содержащего в качестве микроорганизма клетки Bacillus mucilaginosus, включающий культивирование посевного материала на жидкой питательной среде и расфасовку готового продукта, отличающийся тем, что культивирование проводят с использованием в качестве посевного материала штамма Bacillus mucilaginosus ВКМБ 1451D, в качестве жидкой питательной среды используют гидрализаты отходов промышленности и сельского хозяйства, а после культвирования полученный продукт смешивают с сорбентом и гранулируют. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве жидкой питательной среды используют водный экстракт птичьего помета с добавлением 0,5% мелассы при pH 7,5 - 0,1 и температуре 36 - 38^oC.