СПОСОБ ОБРАБОТКИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ ПЕРЕД ЗАКЛАДКОЙ НА ХРАНЕНИЕ Российский патент 2014 года по МПК A01N63/02 C12N1/20 A23B7/154 C12R1/07 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к экологически безопасным способам предотвращения потерь хранящегося картофеля от бактериальных и грибных болезней, и может быть использовано в технологии хранения картофеля.

Потери продукции во время послеуборочного хранения плодоовощной продукции во многом обусловлены развитием бактериальных и грибных болезней.

Известны способы профилактической обработки клубней картофеля перед закладкой на длительное хранение достаточно ограниченным количеством химических средств защиты от фитопатогенной микрофлоры на основе карбендазима (колфуго супер, колфуго супер колор), флудиоксонила (максим) [см., Зейрук В.Н. Пути снижения потерь картофеля при хранении / В.Н.Зейрук, К.А.Пшеченков, И.И.Сидякина // Защита и карантин растений. - 2001. - №9. - С.40-41] и тиабендазола (фумигационный фунгицид вист) [см., Зейрук В.Н. Вист защитит клубни картофеля при хранении / В.Н.Шалдяева, В.М.Глез, К.А.Пшеченков, P.P.Галимов, Л.М.Левит, ВА.Ф.Мадякин // Защита и карантин растений. - 2006. - №2. - С.61-62]. Ограничение использования токсичных и высокотоксичных химических фунгицидов при обработке хранящейся продовольственной продукции обусловлено экологическими требованиями, связанными со способностью ядохимикатов накапливаться в хранящейся продукции в количествах, превышающих санитарно допустимые нормы.

Известен способ осеннего протравливания клубней баковой смесью, состоящей из уменьшенных доз препаратов максим (50% дозы) и экстрасол (10 л 5%-ного раствора/т клубней) [см., Петров В.Б. Применение микробиологических препаратов - обязательный элемент интенсивных технологий в картофелеводстве / В.Б.Петров, В.К.Чеботарь // Картофель и овощи. - 2011. -№8. - С.18-21]. Необходимость составления баковых смесей существенно усложняет технологическую процедуру протравливания в производственных условиях и требует соблюдения дополнительных мер безопасности при работе с химическим компонентом смеси.

Современные экологически безопасные технологии хранения продукции растениеводства подразумевают использование экологически безопасных бактериальных препаратов и продуктов их жизнедеятельности.

Известен биопрепарат для стимуляции роста и защиты растений от болезней, повышения урожайности и почвенного плодородия на основе Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 [Патент РФ №2478290, МПК A01N 63/02, А01С 1/06, C12N 1/20, C12R 1/07, опубл. 10.04.2013]. Биопрепарат содержит биомассу Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 (титр вегетативных клеток и спор 1,24÷1,30×10¹⁰ КОЕ/мл, содержание спор 94% от общего количества КОЕ (99 об.%) и гуматы (1,0 об.%). Процесс получения биопрепарата заключается в глубинном культивировании штамма-продуцента В.amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 на питательной среде с пшеничными отрубями (состав, г/л: отруби пшеничные - 40,0; кукурузный экстракт - 0,5; MgSO₄ - 0,9; KH₂PO₄ -0,5; СаСО₃ - 1,0; рН 7,0±0,2) с последующим добавлением гуматов. Информация о способе применения биопрепарата для обработки клубней картофеля перед хранением и нормах расхода биопрепарата и рабочей жидкости при обработке картофеля в доступных источниках информации отсутствует.

Наиболее близким изобретением по достигаемому результату, взятым за прототип, является способ обработки клубней картофеля перед хранением биопрепаратом фитоспорин-М в жидкой форме. В соответствии с данными, указанными в списке пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, норма расхода биопрепарата составляет 100 мл/л воды при норме расхода рабочей жидкости 1,0 л/10 кг клубней [см., Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. 2012 год: Справочное издание, приложение к журналу "Защита и карантин растений" №4, 2012. - М., 2012. - С.134], что в пересчете на 1 т клубней картофеля составляет 10 л препарата при норме расхода рабочей жидкости 100 л. Это является одним из наиболее существенных недостатков прототипа, так как высокая доза препарата при обработке клубней картофеля до хранения повышает уровень дополнительных затрат, снижая рентабельность, а обработка овощной продукции значительным объемом рабочего раствора (100 л/т) приводит к необходимости проведения длительного просушивания клубней в производственных условиях. Другим важным недостатком прототипа является узкий спектр подавляемых при хранении клубней болезней, который, в соответствии с регистрационными данными производителя, ограничивается ризоктониозом, сухой фузариозной гнилью, мокрой бактериальной гнилью и фомозом [см., Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. 2012 год: Справочное издание, приложение к журналу "Защита и карантин растений" №4, 2012. - М., 2012. - С.134].

Задачей предлагаемого изобретения является разработка экологически безопасного способа обработки клубней картофеля до закладки на хранение для защиты от грибных и бактериальных болезней с высоким уровнем биологической, хозяйственной и экономической эффективности и малыми нормами расхода.

Техническим результатом изобретения является частичное или полное ингибирование развития болезней клубней картофеля при хранении, повышение рентабельности процесса хранения за счет малых норм расхода биопрепарата и высокого уровня сохраняемости клубней картофеля.

Технический результат в заявляемом изобретении достигается тем, что в способе обработки клубней картофеля перед хранением, предусматривающим его поверхностную обработку биопрепаратом, согласно изобретению, используется биопрепарат, содержащий биомассу Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 с титром вегетативных клеток и спор 1,24÷1,30×10¹⁰ КОЕ/мл (99 об.%) и гуматы (1,0 об.%), в норме расхода 1,0 л/т клубней картофеля при норме расхода рабочей жидкости 10,0 л/т.

Способ реализуется следующим образом.

Биопрепарат на основе Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008, содержащий 1,24÷1,30×10¹⁰ КОЕ/мл вегетативных клеток и спор (99 об.%) и гуматы (1,0 об.%), в объеме 1 л на 1 т клубней смешивают с 9 л водопроводной воды, получая объем рабочей жидкости 10 л/т клубней. Площадь обработанной клубневой поверхности составляет при норме расхода биопрепарата 1 л/т и рабочей жидкости 10 л/т, соответствующих формуле изобретения, не менее 90%. Обработку клубневого материала проводят с использованием стандартной сельскохозяйственной техники, предназначенной для протравливания клубней (ПМК, ПУМ-30 и др.). Перед закладкой картофеля на хранение в овощехранилище клубни при необходимости кратковременно просушивают естественным путем. Хранение обработанных клубней производят навалом (россыпью) в условиях стационарного овощехранилища бессекционного типа или в хранилищах секционного типа. В период хранения в насыпи поддерживают постоянную температуру (+2…+4°С) и влажность (85-90%).

Несомненным преимуществом заявляемого способа обработки клубней картофеля перед закладкой на хранение являются низкие нормы расхода биопрепарата (1,0 л/т клубней) и рабочей жидкости (10 л/т клубней), в отличие от прототипа (100 мл биопрепарата/л воды при норме расхода рабочей жидкости 1,0 л/10 кг клубней). Это приводит к существенному снижению уровня дополнительных затрат на приобретение биопрепарата, упрощению процедуры производственного протравливания клубней и сокращению периода просушивания после обработки, что в конечном итоге, в соответствии с заявляемым изобретением, повышает экономическую эффективность защитного мероприятия. При снижении в заявляемом изобретении норм расхода биопрепарата менее 1 л/т клубней и рабочей жидкости менее 10 л/т технический результат не достигается.

В качестве преимущественной характеристики заявляемого изобретения рассматривается контроль как поверхностной контаминации клубней картофеля фитопатогенными микромицетами, так и численности фитопатогенов внутри хранящихся клубней картофеля. При этом эффективность действия против наружной фитопатогенной микрофлоры сопоставима с действием против инфекции внутри растительных тканей. Это обусловлено необходимым и достаточным количеством жизнеспособных клеток для эффективной и равномерной колонизации клубневой поверхности, которая при обработке биопрепаратом, в соответствии с заявляемым изобретением, в норме расхода биопрепарата 1 л/т клубней и рабочей жидкости 10 л/т составляет не менее 90%.

Следует обратить особое внимание, что обработка клубней картофеля перед хранением в соответствии с заявляемым изобретением приводит к значительному расширению спектра подавляемых болезней, который включает практически полный перечень наиболее вредоносных болезней хранящегося картофеля и их возбудителей:

фитофтороз (Phytophthora infestans); парша обыкновенная (Streptomyces scabies), серебристая (Helmintosporium atrovirens), бугорчатая (Oospora pustulans) и черная (Rhizoctonia solani); гнили сухая (грибы р. Fusarium) и резиновая (Geotrichum candidum); фомоз (Phoma exiqua); бактериальная кольцевая гниль (Clavibacter muchilaginosus subsp.sepedonicum), а также плесени на глазках различной этиологии (грибы родов Penicillium, Aspergillus, Mucor, Aureobasidium, Chaetomium).

Заявляемый способ обработки картофеля перед хранением не включает использование химических ядохимикатов, что предоставляет возможность производителям сельскохозяйственной продукции реализовывать пользующуюся достаточно высоким спросом экологически безопасную продукцию.

Достижение технического результата изобретения демонстрируется следующими примерами.

Пример 1, демонстрирующий высокую биологическую эффективность обработки клубней картофеля заявляемым способом по сравнению с прототипом

Эффективность обработки клубней картофеля в соответствии с формулой изобретения оценивают на среднераннем сорте Невский. В опытах используют клубни, соответствующие требованиям и нормам ГОСТ 7176-85 [см., ГОСТ 7176-85 Картофель свежий, продовольственный, заготовляемый и поставляемый / Изд-во стандартов: М., 2004. - 6 с.].

При определении болезней учитывают основные признаки болезней клубней картофеля [см., Хохряков, М.К. Определитель болезней растений / К.М.Хохряков, Т.Л.Доброзракова, К.М.Степанов, М.Ф.Летова. - СПб: Лань, 2003. - 592 с.] и рассчитывают содержание клубней с каждым видом болезни в процентах от общей анализируемой пробы [см., ГОСТ 7194-81 Картофель свежий. Правила приемки и методы определения качества / Изд-во стандартов, М. - 36 с.]. Для выявления скрытой инфекции поверхность внешне здоровых клубней отмывают, стерилизуют смоченным в спирте тампоном, стерильными инструментами вырезают поверхностные кусочки тканей и глазки с подлежащей тканью и раскладывают в чашки Петри на подкисленную молочной кислотой до рН 5,5 среду Чапека [см., Семенов С.М. Лабораторные среды для актиномицетов и грибов: Справочник / С.М.Семенов. - М.: Агропромиздат, 1990. - с.172] и картофельно-глюкозную среду [см., Семенов, С.М. Лабораторные среды для актиномицетов и грибов: Справочник / С.М.Семенов. - М.: Агропромиздат, 1990. - с.192]. Через 7-10 суток спорулирующие мицелии фитопатогенных грибов выделяют в чистую культуру и идентифицируют в соответствии с определителями [см., Хохряков М.К. Определитель болезней растений / К.М.Хохряков, Т.Л.Доброзракова, К.М.Степанов, М.Ф.Летова. - СПб.: Лань, 2003. - 592 с.; см., Саттон, Д. Определитель патогенных и условно патогенных грибов / Д.Саттон, А.Фотергилл, М.Ринальди. - М.: Мир, 2001. - 468 с.]. По критерию снижения распространенности болезней оценивают биологическую эффективность обработки клубней заявляемым способом (в дозе 1,0 л/т и расходе рабочей жидкости 10 л/т) по сравнению с прототипом (в дозе 100 мл/л воды и расходе рабочей жидкости 1,0 л/10 кг клубней) [см. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. 2012 год: Справочное издание, приложение к журналу "Защита и карантин растений" №4, 2012. - М., 2012. - С.134]. В контрольном варианте клубни обрабатывают водой. Масса клубней в каждом варианте - 6,6 т. Хранение клубней проводят в условиях стационарного овощехранилища секционного типа в течение 180 суток. В период хранения поддерживают постоянную температуру (+2…+4°С) и влажность (85-90%).

Обработка клубней заявляемым способом снижает показатель распространенности болезней клубней картофеля при хранении в условиях овощехранилища по секционному типу в течение 180 суток в 1,8-6,5 раза по сравнению с контролем в зависимости от вида возбудителя и полностью ингибирует развитие парши серебристой (Helmintosporium atrovirens), резиновой гнили (Geotrichum candidum) и фомоза (Phoma exiqua) (таблица 1). Эффективность снижения распространенности болезней в варианте с прототипом достоверно ниже и не превышает в среднем в зависимости от болезни 1,3-2,7 раза по сравнению с контролем.

Таблица 1 Влияние обработки клубней картофеля сорта Невский заявляемым способом по сравнению с прототипом на показатель распространенности болезней картофеля при хранении в течение 90 (в числителе) и 180 (в знаменателе) суток Болезнь и возбудитель Распространенность, % Исходный уровень до хранения Контроль Обработка заявляемым способом Обработка прототипом Фитофтороз (Phytophthora infestans) 11,5 16,8/21,5 12,0/12,2 15,7/16,5 Парша обыкновенная (Streptomyces scabies) 25,0 49,0/64,6 26,5/28,3 31,2/38,0 Парша серебристая (Helmintosporium atrovirens) 1,6 4,0/4,9 но/но 2,7/3,1 Парша бугорчатая (Oospora pustulans) 5,8 15,2/37,5 6,0/6,6 16,0/18,4 Парша черная (Rhizoctonia solani) 15,0 31,0/53,8 15,5/16,2 25,5/26,9 Сухая гниль клубней (грибы р. Fusarium) 10,0 28,5/69,7 10,0/10,7 30,2/34,8 Резиновая гниль (Geotrichum candidum) 1,6 2,9/4,1 но/но 2,4/3,0 Фомоз (Phoma exiqua) 3,5 4,3/7,0 но/но 4,0/4,0 Плесени на глазках (грибы родов Penicillium, Aspergillus, Mucor, Aureobasidium, Chaetomium) 26,6 57,0/95,2 26.8/27,7 33,7/35,4 Кольцевая гниль (Clavibacter muchilaginosus subsp.sepedonicum) 3,3 16,2/21,8 4,1/4,4 8,0/10,9 Примечание: но - не обнаружены.

Согласно результатам учета отобранных в процессе хранения абсолютно загнивших клубней и доли больных клубней в хранящейся картофельной массе, обработка клубней заявляемым способом снижает общие потери от болезней при хранении в условиях овощехранилища навалом по секционному типу в течение 180 суток в 3,5 раза по сравнению с контролем, обеспечивая сохранность клубней на уровне 78,4% против 24% в контроле, и в 1,9 раза по сравнению с обработкой клубней прототипом, превысив уровень сохраняемости клубней на 36,9% (таблица 2).

Таблица 2 Сохранность клубней картофеля, обработанных заявляемым способом по сравнению с обработкой прототипом Вариант опыта Срок хранения, сут Доля загнивших и больных клубней, % Доля здоровых клубней, % Контроль 90 57,9 42,1 Обработка прототипом 42,4 57,6 Обработка заявляемым способом 19,5 80,5 Контроль 180 76,0 24,0 Обработка прототипом 58,5 41,5 Обработка заявляемым способом 21,6 78,4

Пример 2, демонстрирующий действие заявляемого способа обработки клубней картофеля перед хранением на содержание крахмала

Обработку заявляемым способом и прототипом проводят в соответствии с примером 1. Содержание крахмала в клубнях определяют фотоэлектроколориметрическим методом, сущность которого заключается в гидролизе крахмала разбавленной серной кислотой и фотоэлектроколориметрическом определении интенсивности окраски раствора голубовато-зеленого соединения антрона с глюкозой с последующим количественным пересчетом на крахмал [см., ГОСТ 7194-81 Картофель свежий. Правила приемки и методы определения качества / Изд-во стандартов, М. - С.24-30]. Обработка клубней перед хранением заявляемым способом, в отличие от обработки прототипом, способствует сохранению исходного уровня крахмалистости клубней и увеличению содержания крахмала на 180 сутки хранения на 29,4% по сравнению с контрольным вариантом и на 9,1% по сравнению с обработкой прототипом (таблица 3).

Таблица 3 Содержание крахмала в клубнях картофеля при хранении обработанных заявляемым способом клубней по сравнению с обработкой прототипом Вариант опыта Содержание крахмала, % 90 сут 180 сут Контроль 12,1 10,2 Обработка прототипом 13,0 12,1 Обработка заявляемым способом 13,2 13,2

Пример 3, демонстрирующий влияние заявляемого способа обработки клубней картофеля на численность фитопатогенных микромицетов на поверхности клубней

Обработку клубней проводят в соответствии с примером 1. Учет численности микромицетов, заселяющих поверхностные ткани клубней, осуществляют методом прямой микроскопии и посевом кратных разведении суспензий, полученной смывом с поверхности клубней, на питательные среды: среду Чапека [см., Семенов С.М. Лабораторные среды для актиномицетов и грибов: Справочник / С.М.Семенов. - М.: Агропромиздат, 1990. - с.172] и картофельно-глюкозную среду [см., Семенов С.М. Лабораторные среды для актиномицетов и грибов: Справочник / С.М.Семенов. - М.: Агропромиздат, 1990. - С.192].

Как видно из данных, представленных в таблице 4, обработка заявляемым способом клубней картофеля препятствует развитию патогенных микромицетов на клубневой поверхности, что выражается в уменьшении их численности к концу периода хранения (180-е сутки) в 15,7 раз по сравнению с контролем и в 3,7 раза по сравнению с обработкой прототипом при исходном уровне поверхностной контаминации клубней фитопатогенными грибами до закладки на хранение - 0,17×10⁵ КОЕ/г.

Таблица 4 Численность микромицетов на поверхности клубней картофеля сорта Невский в период хранения длительностью 180 сут Вариант Численность микромицетов, ×10⁵ КОЕ/г 30 сут 60 сут 90 сут 180 сут Контроль 0,5 1,35 3,6 26,7 Обработка заявляемым способом 0,3 0,3 0,8 1,7 Обработка прототипом 0,35 0,8 2,57 6,4

Пример 4, демонстрирующий влияние заявляемого способа обработки клубней картофеля на численность фитопатогенных микромицетов во внутренних тканях клубней

Обработку клубней проводят в соответствии с примером 1. Для учета численности микромицетов, заселяющих внутренние ткани клубней, готовят среднюю навеску измельченного в фарфоровой чашке до пюреобразного состояния клубневого материала весом 5 г, разводят водой и проводят посев кратных разведений суспензии на питательные среды с последующей идентификацией и микробиологическим подсчетом числа выросших колоний микромицетов с пересчетом на коэффициент разведения суспензии [см., Методы почвенной микробиологии и биохимии: Учебное пособие / Ред. Д.Г.Звягинцев. - М.: Изд-во МГУ, 1991. - 310 с.].

Как видно из данных таблицы 5, обработка клубней картофеля перед хранением заявляемым способом приводит к снижению численности микромицетов к концу периода хранения (180-е сутки) в 13,4 раза по сравнению с контролем и в 5,3 раза по сравнению с обработкой прототипом.

Таблица 5 Численность микромицетов во внутренних тканях клубней картофеля сорта Невский в период хранения длительностью 180 сут Вариант Численность микромицетов, ×10 КОЕ/г 30 сут 60 сут 90 сут 180 сут Контроль 0,26 0,81 2,3 18,3 Обработка заявляемым способом 0,09 0,17 0,79 1,37 Обработка прототипом 0,15 0,34 1,12 7,3 Примечание: исходный уровень внутренней инфицированности клубней фитопатогенными грибами до закладки на хранение - 0,08×10³ КОЕ/г

Таким образом, исходя из количественных характеристик численности микромицетов на наружной поверхности и во внутренних тканях, можно утверждать, что происходящее под влиянием биопрепарата уменьшение поверхностной контаминации по сравнению с контролем в период хранения происходит не за счет проникновения фитопатогенов вглубь тканей и усиления внутренней инфицированности, а путем полного или частичного подавления экзо- и эндопатогенной грибной микрофлоры.

Пример 5, свидетельствующий о высокой экономической эффективности заявляемого способа обработки клубней при закладке на хранение по сравнению с обработкой прототипом

Обработку клубней проводят в соответствии с примером 1. Экономическую эффективность рассчитывают как стоимостную разницу сохраненного клубневого материала между вариантами с учетом средней цены реализации 1 т картофеля по данным на 2013 год (13 тыс.руб./т) и массы картофеля в каждом варианте - 6,6 т.

Обработка клубней картофеля заявляемым способом картофеля в норме 1,0 л/т с последующим хранением в условиях овощехранилища навалом по секционному типу в течение 180 суток обеспечивает получение условно чистого дохода в размере 6,87 тыс.руб./т, что превышает экономическую эффективность обработки клубней прототипом в 3,29 раза (таблица 6).

Таблица 6 Экономическая эффективность обработки клубней картофеля сорта Невский заявляемым способом по сравнению с обработкой прототипом Вариант Сохранность картофеля, % Дополнительная сохранность картофеля, т/тыс.руб. Условный чистый доход, руб./т Окупаемость дополнительных затрат, раз Контроль 24,0 - - - Обработка прототипом 41,5 1,16/15,08 2085 10,4 Обработка заявляемым способом 78,4 3,59/46,67 6870 34,4

Таким образом, заявляемый способ обработки клубней картофеля перед закладкой на хранение обеспечивает существенное снижение или полное ингибирование развития болезней клубней картофеля при хранении, повышение рентабельности процесса хранения за счет малых норм расхода биопрепарата и высокого уровня сохраняемости клубней картофеля.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при хранении картофеля. Способ предусматривает обработку клубней картофеля перед закладкой на хранение биопрепаратом, содержащим биомассу Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 с титром вегетативных клеток и спор 1,24÷1,30×10¹⁰ КОЕ/мл и гуматы. При этом содержание компонентов биопрепарата составляет соответственно 99 об.% и 1,0 об.%. Биопрепарат берут в норме расхода 1,0 л/т клубней картофеля при норме расхода рабочей жидкости 10,0 л/т. Изобретение обеспечивает ингибирование развития грибных и бактериальных болезней клубней картофеля при хранении. 6 табл., 5 пр.

Способ обработки клубней картофеля перед закладкой на хранение, заключающийся в поверхностной обработке клубней картофеля биопрепаратом, отличающийся тем, что для обработки используют биопрепарат, содержащий биомассу Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11008 с титром вегетативных клеток и спор 1,24÷1,30×10¹⁰ КОЕ/мл (99 об.%) и гуматы (1,0 об.%), взятый в норме расхода 1,0 л/т клубней картофеля при норме расхода рабочей жидкости 10,0 л/т.