Биоинсектицидная композиция для защиты сельскохозяйственных культур от почвообитающих вредителей Российский патент 2023 года по МПК A01N63/23 A01N63/30 C05F11/08 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве, а именно в схемах биологической защиты растений от почвообитающих насекомых-вредителей в картофелеводстве и структурирования почвы.

Вредные почвообитающие насекомые, в первую очередь, личинки жуков-щелкунов - проволочники являются опасными, повсеместно распространенными вредителями семян и всходов сельскохозяйственных культур, особенно в культурах Пасленовых, нанося экономический ущерб урожаю.

Известен способ защиты картофеля от проволочника, заключающийся во внесении отпугивающего препарата, в качестве которого используют отгар, полученный после выхода дегтя из березовой коры. Отгар вносят в почву во время посадки вместе с клубнем картофеля в количестве 1-2 столовые ложки.

Известен препарат для борьбы с почвообитающими вредными насекомыми 12%-ный дуст гексахлоран (ГХЦГ), который широко применялся в 50-х годах прошлого века методом сплошного внесения с расходом препарата 120-130 кг/га (Концентрат лизина - экологически безопасный препарат для защиты пропашных культур от вредных почвообитающих насекомых // Рекомендации М.: ЦНТИПР, 1989. С.4).

Недостатком является то, что применение препаратов ведет к уничтожению почвенных организмов и проводящим к экстремальному загрязнению почвы остатками инсектицида на длительное время. Кроме того, наличие горизонтальных и вертикальных миграций насекомых и, прежде всего, проволочников, снижало эффективность химических отработок инсектицидом.

Известен препарат для защиты пропашных и технических культур, включающий в себя энтомопатогенных нематод и аттрактант, вносимый при посадке культур (Добровольский Б.В. и др. Экологически безопасная защита пропашных культур от проволочника // Производство экологически безопасной продукции растениеводства-Пущине: ВНИИБЗР, 1995. С.308-310). Недостатком данного препарата является низкая эффективность при применении и короткие сроки хранения. Кроме того, использование нематод затруднено технологически, так как они относятся к многоклеточным животным и быстро теряют жизнеспособность.

Известна композиция для борьбы с почвенными вредителями, содержащая твердый носитель в виде гранулированного суперфосфата - 50 кг и кормовой концентрат лизина - 2,5 кг, вносимая на гектар (Жданкин Ф.А. Эффективность инсектицидов с добавками концентрата лизина в борьбе с проволочниками на овоще-бахчевых культурах в условиях Молдавской ССР // Применение кормового концентрата лизина в растениеводстве. Изд-во Ростовского университета, 1987. С.64-65). Однако в данном концентрате используется химические носители для аттрактанта, что не всегда оправдано как с экономической точки зрения, так и экономической. При растворении суперфосфата происходит локальное накопление минеральных солей в зоне аттрактантной активности, что может приводить к снижению привлекательности композиции. Кроме того, минеральные удобрения дороги в использовании на больших площадях. Использование в качестве аттрактанта экономически мало оправдано из-за высокой его стоимости.

Известна микробиологическая композиция для борьбы с личинками жуков-щелкунов (RU 2311779; RU 2311029; RU 2311774), содержащая твердый носитель и микробиологический источник лизина. При этом в качестве твердого носителя используют зерно пшеницы, а в качестве источника лизина - белково-витаминный концентрат, причем данная композиция дополнительно содержит маточную культуру энтомопатогенного гриба Beauveria bassiana F-65 и янтарную кислоту.

Известен способ получения биопестицидного препарата, содержащий твердый носитель - пивную дробину и микробный компонент – штамм энтомопатогенных грибов Beauveria bassiana F-145 (RU 2651487).

Наиболее близким является грибная композиция для борьбы с личинками жуков-щелкунов (RU2311031), содержащая твердый носитель и микробиологический источник лизина, при этом в качестве твердого носителя используют зерно пшеницы, а в качестве источника лизина - белково-витаминный концентрат, причем данная композиция дополнительно содержит равнообъемную смесь маточных культур энтомопатогенных грибов Beauveria bassiana F-65 и Metarrhizium anisopliae var. anisopliae F-596.

Известная композиция не позволяет эффективно проводить борьбу с личинками жуков-щелкунов как с использованием химических, так и биологических компонентов, сложность изготовления композиции и отсутствие сведений влияния компонентов на улучшение структуры и качества почвы, а также урожайность культуры растений.

Техническим решением является создание композиции для обеспечения эффективной борьбы с почвообитающими насекомыми-вредителями сельскохозяйственных культур - личинками жуков-щелкунов с использованием био-инсектицидной композиции на основе твердого материала-носителя с иммобилизованным микробиологическим компонентом, включающим бактериально-грибной комплекс, взаимодействие микроорганизмов которого обеспечивает синергетический эффект.

При внесении биокомпозиции за счет приведения в контакт почвы или частей растений с заявленной биокомпозицией, состоящей из компонентов, обеспечивающих широкие функциональные возможности или полифункциональные свойства, способствует снижению популяций вредоносных почвообитающих насекомых в стадии имаго или личинок, а также способствует повышению урожайности растений.

Технический результат достигается тем, что биоинсектицидная композиция для борьбы с почвообитающими насекомыми-вредителями содержит твердый биоразлагаемый материал-носитель и иммобилизованную на нем микробную биомассу, а именно в качестве материала-носителя используют пивную дробину или смесь из вермикулита и пивной дробины, а в качестве биологического компонента используют биомассу бактериально-грибного комплекса, которая включает биомассу бактерий и грибов, а именно энтомопатогенного гриба Beauveria bassiana F-1357 в сочетании с биомассой бактериального штамма: энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis B-6335 или актинобактерий Pseudonocardia carboxydivorans АС-2046, взятых при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Материал-носитель 80-90 Биомасса бактериально-грибного комплекса 1-5 Влага Остальное

Смесь из вермикулита и пивной дробины смешивают в эффективном количестве при объемном соотношении 1:3.

В качестве биологического компонента для биокомпозиции используют концентрированную биомассу бактериально-грибного комплекса, полученного выращиванием биомассы монокультур, и затем составленных в бактериально-грибной комплекс при соотношении биомассы бактерий к биомассе гриба 1–3 :1 для последующей иммобилизации высушиванием на материале-носителе с концентрацией не менее 1х10⁷ КОЕ (колониеобразующих единиц) в 1 г биокомпозиции соответственно.

Заявленная биоинсектицидная композиция для борьбы с вредителями сельхозкультур, включая личинки жуков-щелкунов, отличается от прототипа природой материала-носителя, источниками биокомпонента – микробного бактериально-грибного комплекса, создающего синергический эффект, представляют сложный биологический препарат для защиты растений, включающий в себя энтомопатогенные микроорганизмы, способные заражать насекомое, вызывая болезнь, а затем и гибель последних или микроорганизмы, способствующие ростостимулированию и обладающие лигно-целлюлозолитической активностью; материал-носитель, который обеспечивает структурирование композиции и дополнительную привлекательность для вредителя, а также снабжает питанием иммобилизованную на нем биомассу грибов и бактерий и обеспечивает их жизнеспособность в течение длительного времени, что способствует интенсификации спороношения гриба и ускоренному прорастанию спор, вызывая повышенную инфекционность микробной биомассы препарата и, как следствие, высокую эффективность биокомпозиции в целом.

Использование предлагаемой биокомпозиции обеспечивает высокую эффективность, так как в качестве биоразлагаемого твердого носителя используют пивную дробину или смесь дробины с вермикулитом, которые обеспечивают легкость и равномерность внесения композиции, являясь одновременно биоразлагаемым носителем компонентов композиции, а также обеспечивают высокую сохранность спор, мицелия и клеток энтомопатогенного гриба B. bassiana F-1357 и бактерий Pseudonocardia carboxydivorans АС-2046 или B. bassiana F-1357 и Bacillus thuringiensis B-6335. Бактерии и грибы, входящие в состав композиции, обладают различным механизмом воздействия на насекомых-вредителей, обладают способностью взаимодействия в микробном комплексе, способностью адаптации и существования в почве эндо- ризосферной зоны растений. Энтомопатогенный гриб, попадая на поверхность насекомых, прорастает на них, разрушая поверхностные покровы насекомого за счет ферментов (протеазы, липазы, хитиназы), обеспечивает его гибель. Также как и бактерии, которые вырабатывают специфические энтомотоксины (экзотоксины) и ферменты, способствующие эффективному заражению, инвазии и отравлению различных стадий развития насекомых-вредителей. При этом мертвое насекомое является источником энтомопатогенных агентов (спор и участков мицелия гриба, а также размножение клеток бактерий), и может самостоятельно приводить к заражению других особей популяции.

Штаммы используемых бактерий, мицелиальных грибов депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ВКПМ [БРЦ ВКПМ НИЦ "Курчатовский институт" – ГосНИИгенетика]. Штаммы бактерий и грибов обладают энтомопатогенной и/или лигно-целлюлозолитической активностью (Pseudonocardia carboxydivorans АС-2046 [RU 2685858 С1], Bacillus thuringiensis B-6335, микромицет Beauveria bassiana BKПM F-145) и характеризуются как экологически нетоксичные. В классификации микроорганизмов по группам патогенности Санитарно-эпидемиологических правил СП 1.3.2322-08 от 1 мая 2008 г. «Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней» данный вид (род) не значится.

Пример 1. Приготовление биокомпозиции осуществляют в несколько этапов. Получают биомассу предлагаемого микробного комплекса приготовлением посевного материала штаммов: для грибов Beauveria bassiana на агаризованных питательных средах Чапека и Сабуро, а также для штаммов бактерий Bacillus thuringiensis и актинобактерий Pseudonocardia carboxydivorans - на среде МПА и среде Кустера соответственно. Жидкофазное культивирование грибов и бактерий проводят на средах: бульон Сабуро или Чапека, Мясопептонном бульоне, бульоне Кустера соответственно при температуре Т=25±3°С в течение 2-5 суток.

Материал-носитель - пивную дробину обрабатывают щелочью до нейтрального рН. Смесь из вермикулита и пивной дробины в качестве материала-носителя получают смешиванием в эффективном количестве при объемном соотношении 1:3.

На материал-носитель (пивная дробина или смесь из вермикулита и пивной дробины с фракционным составом не более 0,9 см) вносят биологический компонент - биомассу штаммов бактерий и грибов. Монокультуры или композицию штаммов предварительно выращивают на стандартных питательных средах, и смешивают культуральную жидкость с биомассой бактерий и с биомассой грибов в соотношении 1-3:1 по объему и титром 1х10^7-9 КОЕ/мл с исходным содержанием по сухой биомассе монокультур не менее 5 г/л для бактерий и не менее 10 г/л для грибного штамма. Смешивание с материалом-носителем биомассы микробного комплекса и последующее высушивание для иммобилизации биологического компонента на носителе проводят при Т=60±5 ⁰С. Характеристика биоинсектицидной композиции представлена в таблице 1.

Таблица 1

Наименование показателей Результаты определения, n=3 Титр (содержание иммобилизованной биомассы на материале-носителе: смесь дробина и вермикулита, дробина), КОЕ / г Не менее (1,5±0,5) х10 ⁷ Массовая доля влаги,% 14±5 Внешний вид, форма Воздушно-сухая сыпучая масса или прессованная - гранулированная форма Фракции (размер частиц), см 0,01-0,9 Насыпная плотность, кг/м³ 130-200

Производственная эффективность предлагаемой композиции для борьбы с личинками жуков-щелкунов иллюстрируется примерами.

Полевые опыты по выявлению эффективности указанной композиции против проволочника проводили в течении нескольких лет. Исследования проведены на опытном поле (р-н г. Сыктывкара Республики Коми), согласно Методике проведения сортоиспытаний полевых опытов. Экологические испытания опытных образцов проведены в вегетационный период на экспериментальном поле согласно схеме посадок трех сортов картофеля на учетных делянках-вариантах, где площадь каждого варианта 28 м2 в 4-х кратной повторности, с содержанием в ряду до 40 кустов картофеля. Глубина пахотного слоя 22-25 см. Сорта картофеля различных групп созревания массовой репродукции: раннеспелый - Снегирь, среднеранний - Чародей (Оригинатор ФГБНУ «Ленинградский НИИСХ «Белогорка») и среднеспелый - Церата (Оригинатор - STET HOLLAND B.V.) Из сорняков преобладали: осот, пырей ползучий. Почва участка под опытом – дерново-слабоподзолистая, легкосуглинистая, неоднородная; рН=4,47; гумус - 1,69%; К2O-105 и P2O5-183 мг/кг. Посадку, наблюдения и учет был проведен в соответствии с методиками сортоиспытания картофеля. Проведено выращивание 3-х сортов картофеля массовой репродукции с обработкой опытными образцами, где состав №1 включает Beauveria bassiana F-1357 и Bacillus thuringiensis В-6335, а состав №2 - состав Beauveria bassiana F-1357 и Pseudonocardia carboxydivorans АС-2046, взятых в эффективном качестве при различном соотношении.

Пример 2. Полевой опыт по экологическому испытанию опытных образцов биокомпозиций на основе пивной дробины

Иммобилизованная на носителе форма биопрепаратов – биоинсектицидная композиция была внесена при посадке картофеля в соответствии со схемой опыта. Изучение влияния биоинсектицидной композиции в полевых условиях провели наблюдениями в течение вегетационного периода за 91 день. Испытание опытных образцов с использованием пивной дробиной в качестве носителя с иммобилизованной биомассой микробного комплекса при соотношении 3:1 биомассы бактерий и биомассы грибов. Обработка проводилась однократно при посадке картофеля внесением биокомпозиции в почву из расчета 60 г/м². Учет повреждений проводили в период клубнеобразования, а также учет подвреждений на клубнях после сбора урожая в соответствии с методикой определения. Показатели повреждения проволочником и урожайность товарного картофеля по вариантам представлена в таблице 2.

Таблица 2

Сорт картофеля Учет показателей повреждения проволочником (%);
Контроль (без обработки) №1. B. bassiana + B. thuringiensis №2. B. bassiana + P. carboxydivorans Повреждение проволочником,% Средняя урожайность, % /
Товарная урож-ть, % Повреждение проволочником,% Средняя урожайность,% /
Товарная урож-ть, % Повреждение проволочником,% Средняя урожайность,% /
Товарная урож-ть, % Раннеспелый (Снегирь) 0-5 1 – 3,3 0 – 2 Среднеранний (Чародей) 0,5-7 0 – 6,7 1 – 8 Среднеспелый (Церата) 9 –11 5,5 – 11 1 – 11 НСР_0,5 33,5

Пример 3. Полевой опыт по экологическому испытанию опытных образцов биокомпозиции на основе смеси пивной дробины и вермикулита

В качестве материала-носителя использовали смесь из вермикулита и пивной дробины при объемном соотношении 1:3. Испытание с использованием смеси вермикулита с пивной дробиной в качестве носителя для биомассы проводили с использованием микробного комплекса при соотношении биомассы бактерий и грибной культуры 1:1.

Изучение влияния биоинсектицидных препаратов в опытах провели наблюдениями на одном поле высаживанием картофеля на делянках соответственно вариантам в течение периода – 101 день. Обработка проводилась однократно при посадке картофеля внесением биокомпозиции в почву из расчета 30 г/м². Учет повреждений проводили в период клубнеобразования, а также учет подвреждений на клубнях после сбора урожая в соответствии с методикой определения. Показатели повреждения проволочником и урожайность товарного картофеля по вариантам представлена в таблице 3.

Таблица 3

Сорт картофеля Учет показателей повреждения проволочником (%);
Контроль (без обработки) №1. B. bassiana + B.thuringiensis №2. B.bassiana + P.carboxydivorans Повреждение проволочником, % Средняя урожайность, % /
Товарная урож-ть,% Повреждение проволочником, % Средняя урожайность, % /
Товарная урож-ть,% Повреждение проволочником, % Средняя урожайность, % /
Товарная урожайность, % Раннеспелый (Снегирь) 1,5 – 4,1 1 – 2,7 2 – 4 Среднеранний (Чародей) 2 – 4 0 – 2 1 – 2,5 Среднеспелый (Церата) 1,5 – 2,8 1 – 1,8 1 – 1,6 НСР_0,5 13,5

Биоинсектицидная композиция с обоих вариантах соотношений и состава оказала положительное влияние на увеличение урожайности товарного продукции - картофеля, а также на снижение повреждений клубней картофеля проволочником (личинками жука щелкуна) при различных погодных условиях вегетационного периода. При этом наиболее перспективным является применение биопестицидов, а именно биоинсектицидных препаративных форм - биококомпозиций для выращивания среднеспелых и среднеранних сортов картофеля, что важно для почвенно-климатических условий Республики Коми – зоны рискованного земледелия, особенно для возделывания картофеля.

Таким образом, достигнут технический результат по созданию биоинсектицидной композиции для защиты сельскохозяйственных культур от почвообитающих вредителей, а именно от проволочника - личинок-жука щелкуна.

Изобретение относится к области биотехнологии и сельского хозяйства. Биоинсектицидная композиция содержит твердый материал-носитель и биологический компонент. В качестве твердого материала-носителя используют смесь вермикулита с пивной дробиной или пивную дробину, а в качестве биологического компонента – иммобилизованную биомассу бактериально-грибного комплекса, которая включает биомассу микромицета Beauveria bassiana F-1357 в сочетании с бактериями Bacillus thuringiensis B-6335 или актинобактериями Pseudonocardia carboxydivorans АС-2046, взятых при соотношении 1:1-3 по объему из биомассы грибов и биомассы бактерий для последующей иммобилизации на материале-носителе и содержанием с концентрацией не менее 1×10⁷ КОЕ в 1 г композиции, при следующем соотношении компонентов, масс. %: материал-носитель – 80-90; биомасса бактериально-грибного комплекса – 1-5; влага – остальное. При этом смесь из вермикулита и пивной дробины берут при объемном соотношении 1:3. Композиция способствует снижению популяций вредоносных почвообитающих насекомых в стадии имаго или личинок, а также способствует повышению урожайности растений. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Биоинсектицидная композиция для борьбы с почвообитающими вредителями, личинками жуков-щелкунов, содержащая твердый материал-носитель и биологический компонент, отличающаяся тем, что в качестве твердого материала-носителя используют смесь вермикулита с пивной дробиной или пивную дробину, а в качестве биологического компонента иммобилизованную биомассу бактериально-грибного комплекса, которая включает биомассу микромицета Beauveria bassiana F-1357 в сочетании с бактериями Bacillus thuringiensis B-6335 или актинобактериями Pseudonocardia carboxydivorans АС-2046, взятых при соотношении 1:1-3 по объему из биомассы грибов и биомассы бактерий для последующей иммобилизации на материале-носителе и содержанием с концентрацией не менее 1×10⁷ КОЕ в 1 г композиции, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Материал-носитель 80-90 Биомасса бактериально-грибного комплекса 1-5 Влага Остальное

2. Биоинсектицидная композиция по п.1, отличающаяся тем, что смесь из вермикулита и пивной дробины смешивают при объемном соотношении 1:3.