БАКТЕРИЗИРОВАННОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2012 года по МПК C05F11/08 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве почвогрунтов и удобрений на основе биогумуса.

В последние годы возрос интерес к различным биопрепаратам, поиску приемов их эффективного использования через и изучению механизма их действия, основная задача современного земледелия - создание оптимальных условий для выращивания сельскохозяйственных растений с применением агрономически полезных микроорганизмов и биопрепаратов, что способствует уменьшению химизации сельского хозяйства и, как следствие, уменьшению себестоимости продукции. Кроме этого - использование биологических технологий способствует получению здоровой продукции.

Известно бактеризированное удобрение (авт. свид. СССР №655694, МКИ С05F 11/08, опубл. 08.04.1979), включающее в качестве гуминосодержащей основы торф и бактериальные культуры (Азотобактерин и маточную культуру АМБ). Недостаток этого удобрения заключается в том, что компонент (Азотобактерин) находится в неоптимальных условиях кислотности, предопределяющих слабый рост бактерий, что неизбежно ведет к большой потере жизнеспособности клеток при длительном хранении удобрения, кроме того, этот процесс усугубляется тем, что предлагаемая к использованию бактериальная культура вносится в естественные компосты, содержащие множество разнообразной микрофлоры, в том числе токсичной, и компост не подвергается стерилизации (пастеризации). Таким образом, описанный состав является удобрительной смесью, но не обладает антигрибной активностью и не снижает поражения растений почвенными фитопатагенами, так как бактериальная маточная культура АМБ используется для ускорения процесса компостирования инокулированного торфа, а препарат Азотобактерин выступает только как стимулятор роста растений и слабый фиксатор атмосферного азота.

Известно также бактеризированное удобрение (патент РФ №2125549, МКИ С05F 11/08, опубл. 27.01.1999), удобрение включает гуминосодержащую основу и микроорганизмы, обладающие фунгицидной активностью, в гуминосодержащую основу вносится бактериальная культура Bacillus subtilis, к недостаткам удобрения следует отнести то, что гуминосодержащая основа содержит случайный и обильный набор микрофлоры, и поэтому антифунгальная активность интродуцируемого штамма мала и в силу ингибирования набором этой микрофлоры. В процессе хранения при большой населенности удобрения разнородной микрофлорой происходит интенсивный расход питательных веществ, содержащихся в нем, что приводит к большим потерям индуцируемого штамма. Кроме того, потери жизнеспособных клеток штамма происходят из-за затрудненной аэрации препарата, обусловленной увеличением плотности влажной гуминосодержащей основы в процессе хранения препарата (от нескольких недель до 12 месяцев). При длительном хранении 8-10 месяцев содержание жизнеспособных клеток интродуцируемого штамма снижается столь существенно, что удобрение теряет свое первоначальное предназначение.

Из уровня техники известно близкое техническое решение, это - бактериальное удобрение (патент РФ №2180649, МКИ С05F 11/08, опубл. 27.07.2002),однако описанному составу присущи следующие недостатки, одним из его основных составляющих является аммиачная вода, представлющая собой жидкую субстанцию, что накладывает ограничения на использование и приготовление удобрения, так как требует специальной тары и специального оборудования и строгого соблюдения температурных и технологических норм, в противном случае жизнеспособность бактерий резко падает,

Кроме того, использование аммиачной воды создает вредные условия производства. При длительном хранении содержание жизнеспособных клеток резко падает. Таким образом, у описанного состава ограничена область применения и недостаточно высокая стабильность. Задачей настоящего изобретения является создание бактеризированного удобрения, с практически неограниченным сроком хранения, при удобстве хранения, фасовки, транспортировки при сохранении и улучшении полезных характеристик удобрений (повышение урожайности, сокращение сроков вызревания и устойчивости к поражению гнилостных поражений).

Поставленная задача решается предлагаемым составом бактеризированного удобрения, которое включает гуминосодержащую основу и бактериальную добавку, при этом оно дополнительно содержит сухую щелочь, в качестве гуминосодержащей основы содержит торф, или бурый уголь, или смесь торфа и бурого угля, а бактериальная добавка представляет собой сухую культуру бактерий Bacillus subtilis или смесь бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Гуминосодержащая основа - 4-8

Сухая щелочь 4-8

Сухая бактериальная добавка - 10⁶-10⁹ КОЕ/г

От прототипа заявляемое техническое решение отличается тем, что дополнительно содержит сухую щелочь, в качестве гуминосодержащей основы использован торф, или бурый уголь, или смесь торфа и бурого угля, а бактериальная добавка представляет собой сухую культуру бактерий Bacillus subtilis или смесь бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis. Bacillus subtilis продуцирует питательные вещества для растений и азотобактерий и лишь частично подавляет гнилостную микрофлору, а Bacillus licheniformis выполняет роль мощного дезинфектанта.

Щелочь представляет собой гидроокись металла, хорошо растворяется в воде и создает в водном растворе большую концентрацию гидроксильных ОН^- (чем и обусловлена щелочная реакция раствора). Использование в составе сухой щелочи позволяет высвободить из гуминосодержащей основы гуминовые кислоты для питания бактерий и стимуляции развития растений.

Бактерия Bacillus subtilis - грамположительная, спорообразующая аэробная почвенная бактерия, является важным продуцентом протеаз, амилаз, аминокислот и некоторых полисахаридов,ввиду наличия антагонистических свойств против фитопатогенов бактерия может быть успешно использоваться в биозащите растений, продукты жизнедеятельности бактерии являются природными стимуляторами для Azotobactera и Fostobaktera, что ведет за собой увеличение содержания в почве легкодоступных для растений форм азота и фосфора.

Bacillus licheniformis относится к разряду полезных почвенных бактерий, которые образуют гумус из животных и растительных остатков (является бактерией сапрофитом, то есть извлекает питательные вещества из разлагающегося материала, при недостатке споролизуется, что делает ее устойчивой к нагреванию, охлаждению, что позволяет выживать в неблагоприятных условиях, этот организм является близкородственным к Bacillus subtilis исходя из типа рРНК). Она выполняет роль дезинфектанта в почве, растениях. Именно это дало возможность растениям приспособится к жизни на Земле и занять свою экологическую нишу, не будь этой бактерии, высшие организмы погибли бы от инфекций, не успев сформироваться как вид, препараты с живыми бактериями подавляют патогенную, условно патогенную и гнилостную микрофлору и обеспечивают возможность роста и развития нормальной микрофлоры.

Предлагаемый состав бактеризированного удобрения позволяет расширить область применения. Обработка семян и клубней перед посевом (высадкой), обработка корневой системы при пересадке растений, обработка вегетирующих растений, снятие стресса при обработке пестицидами, например внекорневое внесение удобрений, можно осуществлять как самостоятельный агротехнический процесс, так и совмещать с гербецидной обработкой, так как удобрение совместимо с химическими фунгицидами и гербицидами, предпосевную обработку семян можно проводить как самостоятельно, так и в баковой смеси с химическими протравителями в зависимости от результатов фитоанализа семян.

Препарат безвреден для человека, животных и окружающей среды, в отличие от большинства биопрепаратов не стимулирует развитие болезней, нет резистенций.

В 1996-1999 гг. в лаборатории защиты растений и иммунитета было изучено защитное и стимулирующее действие предлагаемого удобрения, испытания проводились в лабораторных и полевых условиях, в опытах использовалась ранняя капуста.

Фитоанализ проводили в лаборатории защиты растений и иммунитета по методу проращивания семян во влажной камере. Повторность опыта 4-кратная. В каждом варианте использовали по 100 семян капусты. Обработку семян осуществляли в колбах после предварительного замачивания в стерильной воде в течение 10 часов. Далее семена раскладывали в чашки Петри и оставляли на 7-10 дней при постоянном увлажнении и температуре 18-20°С, по истечении указанного срока учитывали число проросших и больных семян, определяли возбудителя заболевания, измеряли длину главного корня. Опыт по определению защитно-стимулирующего действия удобрения заложен в зимних теплицах и продолжен после высадки рассады в поле. Обработка препаратами однократная по ранее описанной методике. При сухом способе обработки семена высевали сразу, при замачивании - после подсушивания до сыпучего состояния. Рассаду выращивают в кассетах на 64 ячейки.

Проведены фенологические наблюдения и биометрические измерения на рассаде и после высадки растений в поле. Повторность опыта 4-кратная. Делянки размещены методом рандомизированных повторений, площадь делянки - 20 м. Подготовка почвы и уход за растениями - по общепринятой технологии выращивания данной культуры.

Получены следующие результаты.

В лабораторных опытах применение удобрения повышает всхожесть семян на 5-9%, в среднем за два года - 7,9%, повышение всхожести семян капусты на 11,6% к контролю, стимулирует рост корневой системы и развитие вегетативной массы растений по среднегодовым показателям, длина главного корня при обработке семян увеличилась на 0,9 см по сравнению с контролем, высота растений - на 3,7 см (достоверные развития получены в оба года их исследований), вес зеленой массы - на 1,4 г. Обработка семян и рассады обеспечили максимальный по сравнению с другими препаратами выход рассады соответственно + 7,8% и + 11,8% к контролю, не отмечено существенной зараженности семян при обработке, в среднем за два года она составила 16,6% в опыте и 17,7% в контроле. Сравнение с действием других биопрепаратов показало преимущество данного препарата по показателю выхода рассады, а при дополнительном внесении препарата в почву в рассадный период на 11,8% по сравнению с контролем.

Была проведена обработка при завозе и посадке в питомнике хвойных растений в количестве 1700 шт. - сеянцы ели голубой, в возрасте 8-12 лет. В контрольной группе 8-12 лет, в контрольной группе без обработки, выпады составили 12%, в опытной партии (пролитой удобрением) выпады отсутствовали - приживаемость составила 100%. При этом объем корневой системы обработанных растений через 2 года после посадки увеличился в 2,5 раза по сравнению с контролем. Во время подготовки растений к зиме проводились контрольные подкормки препаратом с целью выявления влияния препарата на повышение морозоустойчивости декоративных растений. Опыт заложен на хвойных растениях - ель голубая, туя западная, сосна горная, кедр, барбарисы, дейция а также вариегатные формы различных лиственных растений.

1 год: контроль, морозоустойчивость - 87%, группа обработанная, морозоустойчивость - 92%, 2 год: контроль, морозоустойчивость - 84,5%, группа обработанная, морозоустойчивость - 96,6%, 3 год: контроль, морозоустойчивость - 89,2%, группа обработанная, морозоустойчивость - 100%. В результате проведенных исследований выявлено, что обработанные растения лучше подготовлены к зиме и выходят из неблагоприятных климатических условий с наименьшими потерями. А также при постоянных обработках стабильно повышается морозоустойчивость последних. Объем корневой массы нарастает, что способствует увеличению объема зеленой массы, то есть декоративная ценность растений увеличивается. Также были опробованы внекорневые подкормки по зеленому конусу растений при летних пересадках. В результате 100% приживаемость, плюс усиление цвета хвои, хорошие результаты дает подкормка по газону - полностью отсутствуют грибковые заболевания, формируется устойчивая плотная зеленая масса, из зимы газоны выходят без пятен вымокания.

В ходе опытов было установлено, что хранение готового удобрения в течение 3-х лет не отражается на его эффективности, так как при опытах применялись свежеприготовленные составы и составы со сроком хранения 1, 2, 3 года. Используется удобрение следующим образом: перед применением сухое удобрение разводится теплой водой при температуре 40-60°С и настаивается в течение 12 часов при регулярном помешивании, это время необходимо для пробуждения и активации бактерий. 1 кг удобрения, приготовленного способом, описанным выше, разводится в 15 литрах теплой воды, после настаивания получается 16 кг маточного раствора, из которого получается 2400 литров удобрения для корневой обработки на площади 90-100 соток или 5400 литров удобрения для внекорневой обработки (опрыскивания) на 5,5 га засеянной площади.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Гуминосодержащую основу (торф, или бурый уголь, или смесь бурого угля и торфа) измельчают в молотковой мельнице в течение 20 минут, затем в нее добавляется щелочь, и все снова перемешивают в течение 15 минут, потом смесь высушивают на открытом воздухе или в печи при температуре не более 80°С до влажности не более 20%, с тем чтобы штамм бактерии не стал развиваться преждевременно, в полученную смесь вводится сухой штамм бактерий, и все еще раз перемешивается в течение 10 минут, затем препарат фасуют во влагонепроницаемую тару. Пред применением разводится теплой водой, температура воды 40-60°С и настаивается в течение 12 часов при регулярном помешивании, это время необходимо для пробуждения и активизации бактерий. Берется 1 кг удобрения, приготовленного способом, описанным выше, разводится в 15 литрах теплой воды, после настаивания получается 16 кг маточного раствора, из которого получается 2400 литров удобрения для корневой обработки, на площади 90-100 соток или 5400 литров удобрения для внекорневой обработки (опрыскивания) на 5,5 га засеянной площади.

Пример 2.

Для определения влияния количественного содержания гуминосодержащей основы был приготовлен следующий состав, мас. ч.:

Гуминосодержащая основа 2-10

Щелочь 2

Бактериальная добавка 10⁷ КОЕ/г

Данные приведены в табл.1, удобрение готовилось способом, описанным выше.

Таблица 1 Содержание гуминосодержащей основы, мас. ч. 2 4 6 8 10 Количество гумата в растворе, г/л 2,6 10,0 23 23 23 Урожайность, % к контролю (без удобрения) 1,08 1,14 1,52 1,52 1,52

Для оптимального использования предлагается интервал 4-8, при уменьшении нижней границы бактериям будет мало питательной среды для полного раскрывания, что приведет к снижению эффективности препарата, если же выйти за верхний предлагаемый предел, то ввиду избыточного питания в составе удобрения колонии на растениях не образуются (они находятся в неактивном состоянии и не вовлекаются в обмен веществ растениями).Таким образом, из таблицы следует, что оптимальным является интервал 4-8, содержание торфа менее 4 приводит к низкой урожайности, содержание выше 8 не оказывает существенного влияния на результат.

Пример 3.

Для определения влияния количественного содержания щелочи был приготовлен следующий состав, мас. ч.:

Торф - 6

Щелочь - 0,3-4,0

Бактериальная добавка - 10⁷

Данные приведены в табл.2, удобрение приготовлено способом, аналогичным примеру 1.

Таблица 2 Щелочь 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Количество гуматов в растворе, г/л 0,9 7,3 12,0 16,0 22,0 22,0 24,0 30,0 31,0 Урожайность, % к контролю (без удобрений) 1,03 1,07 1,14 1,21 1,32 1,40 1,40 1,60 1,60

Из анализа таблицы следует, что оптимальным является интервал 0,5-3,5, уменьшение количества щелочи приводит к снижению урожайности, так как в торфе остается много невысвобожденных гуматов, увеличение количества выше 3,5 практически не влияет на урожайность, так как при данном количестве щелочи высвобождаются практически все содержащиеся в торфе гуматы, дальнейшее расщелачивание не имеет смысла.

Пример 4

Для определения влияния количественного содержания был приготовлен следующий состав, мас. ч.:

Торф - 5,4

Щелочь - 2,41

Бактериальная добавка - 10⁵-10¹⁰ КОЕ/г

Данные приведены в таблице 3.

Таблица 3 Бактериальная добавка, КОЕ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 10⁸ 10⁹ 10¹⁰ Заболеваемость, % 0,06 0,023 0,011 0,007 Не выявлено Не выявлено

Из данных таблицы следует, что оптимальным является интервал 10⁶-10⁹, уменьшение количества приведет к росту заболеваний, а увеличение нецелесообразно из-за напрасного расхода запасов штамма бактерий.

Начиная с показателя 10⁶ заболеваемость практически ничтожна, а начиная с показателя 10⁹ заболеваний не выявлено вообще.

Пример 5.

Для определения влияния количественного содержания был приготовлен следующий состав, мас. ч.:

Торф - 5,4

Щелочь - 2,41

Бактериальная добавка - 10⁹ КОЕ/г, и обработаны участки посадок пасленовых, пораженных фитофторой.

Данные приведены в таблице 4, удобрение готовилось способом, описанным в примере 1

Таблица 4 Состав бактериальной добавки Bacillus subtilis Bacillus subtilis + Bacillus licheniformis Процент выздоровления 98,3 100

Из данных таблицы следует, что при незначительном количестве заболевших растений достаточно применения штамма бактерии Bacillus subtilis, добавление же штамма Bacillus licheniformis позволяет добиться выздоровления при большой площади заражения или при очень неблагоприятных погодных условиях.

Предлагаемый состав бактеризированного удобрения успешно прошел лабораторные испытания и успешно применяется в различных областях растениеводства.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве почвогрунтов и удобрений на основе биогумуса. Бактеризованное удобрение включает гуминсодержащую основу, бактериальную добавку и сухую щелочь. В качестве гуминсодержащей основы используют торф или бурый уголь, или смесь торфа и бурого угля. Бактериальная добавка представляет собой сухую культуру бактерий Bacillus subtilis или смесь бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis. Компоненты взяты в определенном соотношении. Осуществление изобретения позволяет увеличить срок хранения удобрения, обеспечивает удобство хранения, фасовки и транспортировки удобрения при сохранении и улучшении полезных характеристик удобрений. 4 табл., 5 пр.

Бактеризированное удобрение, включающее гуминсодержащую основу и бактериальную добавку, отличающееся тем, что дополнительно содержит сухую щелочь, в качестве гуминсодержащей основы содержит торф, или бурый уголь, или смесь торфа и бурого угля, а бактериальная добавка представляет собой сухую культуру бактерий Bacillus subtilis или смесь бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
гуминсодержащая основа 4-8 сухая щелочь 0,5 - 3,5 сухая бактериальная добавка 10⁶-10⁹ КОЕ/г