МИНЕРАЛЬНО-БИООРГАНИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ДЛЯ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК C05G1/00 C05F11/08 A01N63/00 

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно области производства удобрений на основе минеральных солей, в частности к области производства минерально-биоорганических добавок, и может быть использовано при производстве удобрений и добавок для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Важнейшей агрономической характеристикой почвенного слоя является степень разложения органической составляющей почвы, что особенно существенно при внесении навозных, торфяных и компостных удобрений. Известно, что с возрастанием степени разложения количество углеводов в почве уменьшается, а содержание гуминовых кислот - гумуса увеличивается.

Известно (SU, авторское свидетельство 589238, 1978) введение в смесь минеральных и органических удобрений, предварительно обработанных водными растворами активаторов минерализации, биологически активной добавки - водной суспензии бактериальных культур (бактериальной маточной культуры АМБ и азобактерина). Ведение водной суспензии бактериальных культур повышает эффективность удобрения.

Известно (SU, авторское свидетельство 935501, 1982) введение в органо-минеральное удобрение биологически активной добавки в виде суспензии дрожжей и одноклеточных водорослей.

Известно (RU, патент 2081866, 1997) введение в сапропель в качестве добавки суспензии микроорганизмов в количестве 0,001-0,3% от массы сапропеля. Указанная суспензия содержит азотофиксирующие (Azotobacter chroococcum), фосфаторастворяющие (Bacillus mucilaginsus), молочно-кислые в виде консорциума, содержащего Streptococcus thermophilus-Streptococcus bovis, Lactobacillus salivaries var salicinicus, Lactobacillus salivaries var salivarus, Lactobacillus acidophilus. Дополнительно могут быть внесены Trichoderma viride, Beauveria bassiana.

Недостатком всех известных решений следует признать недостаточную активность вносимой биодобавки, вызванной ее неоптимальным составом.

Известно (RU, патент 2148571, 2000) использование добавки к смеси минеральных и органических удобрений, содержащей макро- и микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности растений, и две ассоциации бактерий, взятых в соотношении от 1-2: 0,5-1, причем первая ассоциация содержит азотфиксирующие бактерии Azotobacter chroococcum, Beijerinckia fluminensis и Rhizobium phaseoli, взятые в соотношении 1-0,5:1-0,5:1-0,5, а вторая ассоциация содержит бактерии, разлагающие фосфор- и калийсодержащие соединения Bacillus megatherium и Bacillus mecilaginosus, взятые в соотношении 1-5:0,5-2.

Недостатком известной добавки следует признать ее недостаточную эффективность из-за несбалансированности как бактериального состава, так и состава макро- и микроэлементов.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке состава минерально-биоорганической добавки, способствующей достижению сбалансированного питания растений, приводящему к эффективному усвоению растениями питательных веществ и соответственно повышению их урожайности.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в увеличении скорости роста и развития растений, повышению их урожайности при уменьшении количества вносимых удобрений.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать минерально-биоорганическую добавку для роста и развития растений, содержащую микроорганизмы, а также макро- и микроэлементы минерального питания растений, дополнительно содержащую наполнитель, в качестве дополнительно введенных микроэлементов кремний, ванадий, бор и селен, а в качестве микроорганизмов - ассоциацию микроорганизмов Arthrobacter simplex, Syncephalastrum racemosum, Erwinia species при следующем соотношении компонентов, мас.% к сухому веществу добавки:
Макро- и микроэлементы - 5-30
Ассоциацию микроорганизмов (в пересчете на сухую биомассу) - 0,1-10,0
Наполнитель - Остальное
Добавка может представлять собой 5-20%-ную водную суспензию, а также порошок или гранулы. Плотность 5-20%-ной водной суспензии добавки, как и плотность сухой добавки примерно составляет 1 кг/дм³. В качестве наполнителя могут быть использованы растворимые минеральные соли, торф, сапропель, навоз, фосфоритная мука, доломитовая мука. Обычно содержание активных клеток микроорганизмов составляет 10⁹-10¹² кл/г добавки в сухой форме. Предпочтительно в состав макроэлементов входят азот, фосфор, калий, кальций, магний и натрий в соотношении 6:4:2:0,5:0,5:0,2. Из микроэлементов добавка преимущественно содержит, мас.% к сухому веществу добавки: железо - 0,005-5,0; цинк - 0,005-5,0; марганец - 0,005-5,0; бор - 0,001-1,0; молибден - 0,001-1,0; кремний - 0,001-1,0; ванадий - 0,0005-0,5; селен - 0,0005-0,5.

Обычно в ассоциации микроорганизмов соотношение культур Syncephalastrom racemosum, Arthrobacter simplex, Erwinia species=4:2:1, причем наилучшие результаты были получены при использовании штаммов Syncephalastrum racemosum, депонированного под номером ВКПМ В-826, а также в коллекции Государственного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ под номером ГСБ-ТБ 14Г, Arthrobacter simplex, депонированного под номером ВКПМ Ас-1633, а также в коллекции Государственного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ под номером ГПТБ-16Б, Erwinia species, депонированного под номером ВКПМ В-7005, а также в коллекции Государственного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ под номером 206В 1. Обычно расход добавки составляет 0,1-1,0 дм³ на 1 т вносимых в почву удобрений.

Однако не исключена вероятность, что для некоторых сельскохозяйственных культур с учетом почв возделывания указанные соотношения могут быть изменены. Следует отметить, что при использовании других штаммов указанных культур микроорганизмов вышеприведенный технический результат также достигается. Микроорганизмы, входящие в состав ассоциации, могут быть выращены по отдельности и смешены при составлении добавки, а также могут быть выращены группами, в которые входят штаммы со сходными условиями выращивания. В этом случае, биомассу микроорганизмов вносят в добавку на стадии ее смешения.

При этом минерально-биоорганическую добавку целесообразно применять как в дополнение к традиционным минеральным и органическим удобрениям, так и непосредственно внося ее в почву или обрабатывая семена растений.

Целью предложенного изобретения является создание добавки для роста растений на основе подобранной ассоциации микроорганизмов, обеспечивающих увеличение степени разложения органических веществ и гумусообразования почвы. Использование этой добавки в виде суспензии активных клеток (концентрация 10⁹-10¹² кл/г добавки) обеспечивает интенсивное образование гуминовой части почвенного слоя, что представляет особую ценность для различных растений и сельскохозяйственных культур, повышая их скорость роста и урожайность. Подобранные в ассоциации штаммы микроорганизмов обеспечивают также расщепление лигнопротеидных соединений в гуминоподобные вещества и далее до легкоусвояемых растениями аминокислот. Присутствующие в добавке ценные микроэлементы, в т.ч. селен, бор, ванадий и кремний, непосредственно воздействуют на ферментативные реакции подобранных микроорганизмов и способствуют ускорению процессов роста растений.

Входящие в ассоциацию отселекционированные штаммы микроорганизмов подобраны с учетом их функционального и направленного воздействия на почвенный слой и присутствующие в нем органические соединения с целью их разложения и образования гумуса. Все культуры зарегистрированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов.

Грибы Syncephalastrum racemosum обладают целлюлолитической активностью и способны расщеплять растительные остатки, снижать уровень полимеризации целлюлозы торфа, навоза и др., одновременно расщеплять образующиеся в почве лигнопротеиды и накапливать гумус.

Бактерии Artobacter simplex обладают уникальной способностью расщеплять специфические органические соединения, в т.ч. гербициды, полициклические соединения, загрязняющие почву и растения, способствуя получению экологически чистых сельскохозяйственных продуктов.

Бактерии Erwinia species характеризуются широким спектром воздействия на различные органические загрязнители, обеспечивая их разложение, и улучшают экологическую обстановку в почвенном слое.

Использование минерально-биоорганической добавки, содержащей в указанных количественных значениях макроэлементы, в состав которых входят азот, фосфор, кальций, калий, натрий и магний, и микроэлементы, в состав которых входят бор, железо, цинк, марганец, кремний, ванадий, селен и молибден, а также ассоциация микроорганизмов Arthrobacter simplex, Syncephalastrum racemosum, Erwinia species позволяет повысить эффективность усвоения растениями питательных веществ и интенсифицировать их рост и урожайность за счет, с одной стороны, дополнительного введения в почву указанных макроэлементов и микроэлементов, а с другой стороны, за счет биологического действия ассоциации культур.

Использование предложенного состава минерально-биоорганического удобрения приводит к повышению извлечения растениями из почвы полезных веществ, что позволяет уменьшить количество вводимых в почву веществ и, следовательно, уменьшить загрязнение почвы балластными веществами. Наличие наполнителя позволяет повысить удобство использования предложенного состава, поскольку наполнитель облегчает как хранение, так и внесение минерально-биоорганического удобрения. Следует отметить, что состав используемого ассоциации приводит к переработке в полезные для растений формы и наполнителя.

В дальнейшем изобретение будет рассмотрено с использованием следующих примеров реализации.

1. В качестве контрольного опыта было использовано введение добавки по патенту РФ 2148571 к традиционному минеральному удобрению, содержащему (в расчете на 1 га почвы), кг: N - 180, Р₂O₅ - 120, К₂О - 60 (всего - 360 кг/га) при выращивании риса сорта Краснодарский 424. Биодобавка содержала смесь солей калия, фосфора, натрия с органическими удобрениями, а также две ассоциации бактерий, взятых в соотношении от 1-2:0,5-1, причем первая ассоциация содержит азотфиксирующие бактерии Azotobacter chroococcum, Beijerinckia fluminensis и Rhizobium phaseoli, взятые в соотношении 1-0,5:1-0,5:1-0,5, а вторая ассоциация содержит бактерии, разлагающие фосфор- и калийсодержащие соединения Bacillus megafherium и Bacillus mecilaginosus, взятые в соотношении 1-5:0,5-2. Удобрение вносили в твердом виде в почву. При использовании указанной добавки была зафиксирована урожайность культуры 60,0 ц/га.

2. Для выращивания этого же сорта риса былa использована также минерально-биоорганическая добавка, содержащая, мас.% к сухому веществу добавки:
Макроэлементы - 5
Микроэлементы - 0,01
Биомасса микроорганизмов (в пересчете на сухую биомассу) - 0,1
Наполнитель - Остальное
причем в качестве наполнителя был использован перепревший навоз. Содержание активных клеток в биомассе микроорганизмов составляет 10⁹ кл/г. В ассоциации содержание микроорганизмов составляет Arthrobacter simplex: Erwinia spezies: Syncephalastrum racemosum, при приблизительном соотношении культур, как указано ранее. В качестве источника макроэлементов использованы нитрат калия, двухзамещеный фосфат натрия, фосфат кальция, сульфат магния при приблизительном соотношении элементов, указанном ранее. В качестве источника микроэлементов использованы двухзамещенный фосфорно-кислый аммоний, двухзамещенный фосфорно-кислый калий, хлорид натрия, углекислый кальций, сульфат марганца, бура и молибденово-кислый натрий при приблизительном соотношении элементов, указанном ранее. Ассоциация микроорганизмов была использована в виде 7,5%-ной водной суспензии. Количество традиционно вносимого минерального удобрения (по контрольному опыту) было уменьшено на 12,5%, т. е. внесено всего 315 кг/га при внесении предложенной добавки в количестве 5 кг/га.

При выращивании риса с применением указанной добавки урожайность составила 72 кг/га, т.е. увеличилaсь на 20%.

3. Во втором контрольном опыте при выращивании капусты (сорт Московская поздняя) дополнительно к основному минеральному удобрению, содержащему (в расчете на 1 га почвы), кг: N - 90, Р₂О₅ - 90, К₂О - 120 (всего - 300 кг/га) с использованием биодобавки по патенту РФ 2148571 (см. пример 1), взятой в том же количестве, была получена урожайность капусты 510 ц/га.

4. При выращивании этого же сорта капусты (Московская поздняя) с внесением основного минерального удобрения в количестве 250 кг на 1 га с пропорциональным уменьшением компонентов на 16,5% была внесена предлагаемая минерально-биоорганическая добавка в количестве 15 кг/га, содержащая, мас.% к сухому веществу добавки:
Макроэлементы - 10
Микроэлементы - 0,05
Биомасса микроорганизмов (в пересчете на сухую биомассу) - 5,0
Наполнитель - Oстальное
Причем в качестве наполнителя был использован двойной суперфосфат. Содержание активных клеток в биомассе микроорганизмов составляло 10¹⁰ кл/г при том же составе консорциума. В качестве источника макроэлементов использованы аммофоска, оксид кальция, трехзамещенный фосфат натрия, сульфат магния при приблизительном соотношении элементов, указанном ранее. В качестве источника микроэлементов использованы хлорид железа (II), сульфат цинка, сульфат марганца, борная кислота и молибденово-кислый аммоний при приблизительном соотношении элементов, указанном ранее. Микроорганизмы, входящие в состав ассоциации, были использованы в виде водной суспензии. Удобрение вносили в почву в виде 5% водной суспензии. Урожайность капусты составила 590 ц/га, т.е. увеличилась на 15,5%.

5. В следующем контрольном опыте выращивали газонную траву, с применением в качестве удобрения торфа в смеси с переспевшим навозом в соотношении 1:1 и общем количестве 1 т/га. Дополнительно использовали биодобавку по патенту РФ 2148571 согласно условиям по примеру 1. Урожайность зеленой массы составила 140 ц/га.

6. В опыте с выращиванием такой же газонной травы при применении основного удобрения в виде смеси торфа с переспевшим навозом в соотношении 1:1 и общем количестве 0,5 т/га была использована предлагаемая минерально-биоорганическая добавка в количестве 2 кг/га, содержащая, мас.% к сухому веществу добавки:
Макроэлементы - 20
Микроэлементы - 0,1
Биомасса микроорганизмов (в пересчете на сухую биомассу) - 10,0
Наполнитель - Остальное
причем в качестве наполнителя была использована фосфоритная мука. Содержание активных клеток в биомассе микроорганизмов составляет 10¹² кл/г при том же составе ассоциации. В качестве источника макроэлементов использованы нитроаммофос, хлорид калия, фосфат магния, нитрат натрия, фосфат кальция при приблизительном соотношении элементов, указанном ранее, в качестве источника микроэлементов использованы хлорид железа (II), хлорид цинка, сульфат марганца, бура и молибденово-кислый натрий при приблизительном соотношении элементов, указанном ранее. Микроорганизмы, входящие в состав ассоциации, были использованы в виде активной сухой биомассы. Минерально-биоорганическую добавку вносили в почву вместе с основным минеральным удобрением. При внесении были получены следующие результаты: газонная трава достигла контрольной высоты на 6 дней раньше, а окончанию контрольного срока 30 дней ее зеленая масса составила 165 ц/га, т.е. на 18% больше контроля.

Таким образом, использование предлагаемой минерально-биоорганической добавки для роста растений позволяет повысить эффективность усвоения растениями питательных веществ, что приводит к ускорению их развития и роста, повышению урожайности и уменьшению расхода вносимого минеральных и органических удобрений.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к производству удобрений на основе минеральных солей, в частности минерально-биоорганических добавок, и может быть использовано при производстве удобрений и добавок для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Добавка содержит ассоциацию микроорганизмов Syncephalastrum racemosum, Arthrobacter simplex, Erwinia species, а также макро- и микроэлементы минерального питания растений и наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. % к сухому веществу добавки: макро- и микроэлементы - 5-30; ассоциация микроорганизмов (в пересчете на сухую биомассу) - 0,1-10,0; наполнитель - остальное, при этом в качестве наполнителя используют растворимые минеральные соли, торф, переспевший навоз, сапропель, фосфоритовую муку или доломитовую муку. Добавка способствует достижению сбалансированного питания растений, эффективному усвоению растениями питательных веществ и соответственно повышению урожайности. 12 з.п.ф-лы.

1. Минерально-биоорганическая добавка для роста и развития растений, содержащая азотфиксирующие и фосфор- и калийразлагающие микроорганизмы, а также макро- и микроэлементы минерального питания растений, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит наполнитель и в качестве дополнительно введенных микроэлементов - кремний, ванадий, бор и селен, а в качестве микроорганизмов - ассоциацию микроорганизмов Syncephalastrum racemosum, Arthrobacter simplex, Erwinia species при следующем соотношении компонентов, мас.% к сухому веществу добавки:
Макро- и микроэлементы - 5-30
Ассоциация микроорганизмов (в пересчете на сухую биомассу) - 0,1-10,0
Наполнитель - Остальное
2. Добавка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использованы растворимые минеральные соли. 3. Добавка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован торф, переспевший навоз. 4. Добавка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использован сапропель. 5. Добавка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использована фосфоритная мука, доломитовая мука. 6. Добавка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что содержание активных клеток микроорганизмов составляет 10⁹-10¹² кл/г добавки. 7. Добавка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что в качестве макроэлементов используют соли азота, фосфора, калия, кальция, магния и натрия в соотношении 6:4:2:0,5:0,5:0,2 соответственно. 8. Добавка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что содержание микроэлементов составляет, мас.% к сухому веществу добавки:
Железо - 0,005-5,0
Цинк - 0,005-5,0
Марганец - 0,005-5,0
Бор - 0,001-1,0
Молибден - 0,001-1,0
Кремний - 0,001-1,0
Ванадий - 0,0005-0,5
Селен - 0,0005-0,5
9. Добавка по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что в ассоциации микроорганизмов, соотношение культур Syncephalastrum racemosum, Arthrobacter simplex, Erwinia species=4:2:1. 10. Добавка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что она представляет собой водную суспензию, содержащую 2-20% сухих веществ. 11. Добавка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что она представляет собой порошок или гранулы. 12. Добавка по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что она содержит штаммы: Syncephalastrum racemosum, депонированный под номером ВКПМ В-826, Arthrobacter simplex, депонированный под номером ВКПМ Ас-1633, Erwinia species, депонированный под номером ВКПМ В-7005. 13. Добавка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что ее расход составляет 0,1-1,0 дм³ на 1 т вносимых в почву удобрений.