Препарат для увеличения урожайности гречихи посевной Российский патент 2023 года по МПК A01N63/20 A01N63/00 

Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии и сельскому хозяйству и касается получения микробных препаратов на основе смеси штаммов бактерий для повышения урожая гречихи посевной.

Белки гречихи превосходят белки злаковых культур по питательности и легче перевариваются. При этом белок гречихи близок к белку животных продуктов, в нем много лизина, жира, кальция, магния, фосфора, а железа в ней столько же, сколько в мясе или рыбе. По аминокислотному составу гречневая крупа является наиболее полноценной среди других круп, а по содержанию жира она уступает только овсянке и пшену. Благодаря хорошей усваиваемости белка и углеводов, значительному содержанию жира, а также минеральных солей, органических кислот и витаминов В1 и В2 гречневая крупа используется как диетический продукт, в частности в больницах и детских учреждениях. Зерно, крупу, а также отходы крупяного производства, используют на корм животным. Солома гречихи вследствие грубости не представляет большой кормовой ценности, но широко используется для подстилки, на топливо, а в садовой практике для дымового окуривания плодовых деревьев при защите их от весенних заморозков. Зола гречихи, получаемая при сжигании соломы и лузги, богата углекислым калием (32-40% окиси калия) и поэтому является очень ценным калийным удобрением. Гречиха пользуется широкой известностью как одно из лучших медоносных растений. В нашей стране 25% всего меда собирается с посевов гречихи. Гречишный мед отличается лечебными свойствами, хорошими вкусовыми качествами и приятным запахом. Гречиха является ценной страховой, парозанимающей, пожнивной и поукосной культурой. В настоящее время основным фактором, влияющим на объем производства гречихи, остается резкое колебание посевных площадей при невысокой урожайности. По урожайности гречиха уступает многим зерновым культурам, так как сохраняет высокую зависимость от складывающихся погодных условий в течение всей вегетации. В связи с этим необходимо не только совершенствование агротехники ее возделывания с учетом биологических особенностей сортов, но и создание новых препаратов, обеспечивающих хороший доступ легкоусваиваемых питательных веществ, поскольку гречиха посевная имеет слабую корневую систему.

В настоящее время в сельском хозяйстве применяются различные способы, использующие препараты для повышения урожайности и качества зерна гречихи обыкновенной.

Одним из таких способов является стимуляция роста гречихи с использованием препарата на основе штамма бактерий Pseudomonas putida ВКПМ-4308 (патент РФ №2051586, МПК А01N 63/00, опубл. 12.07.91). Стимулирующий эффект достигается путем замачивания семян растений в суспензии штамма в концентрации 1,5·10⁶-1,5·10⁷ клеток на 1 грамм семян. Штамм не снижает всхожести семян, хорошо сохраняется в почве и ризосфере растений, может размножаться в этих условиях. Штамм оказывает стимулирующее действие, как на рост корневой системы, так и на рост надземной части растений, однако не выявлено его влияние на обогащение почвы доступными элементами питания растений.

Известны препараты «Экстрасол» (п. РФ № 2259397, МПК C12N 1/20, A01C 1/06, опубл. 27.08.2005) и «Экстрагран» (п. РФ № 2284353, МПК C12N 1/20, A01N 63/00, A01C 1/00, опубл. 27.09.2006), основу которых составляют штаммы бактерий В. subtilis 4-13 и Bacillus mycoides var. В.А. ВНИИСХМ Д138, соответственно. Применение этих препаратов повышает урожайность сельскохозяйственных культур за счет того, что бактерии, входящие в их состав проявляют антагонизм по отношению к различным фитопатогенам и защищают растения от болезней.

Однако в литературе не удалось найти сведений об их способности улучшать азотное и калийное питание растений. Кроме того, не описано их влияние на увеличение урожайности гречихи посевной и морфометрических параметров генеративных органов (и, в частности, соцветий).

Известен комплекс бактериальных препаратов, которые предлагается применять в несколько этапов: 1) семена перед посевом обрабатывали водными тремя растворами биопрепаратов и биологически активных веществ (препарат на основе Azotobacter chroococcum ВКПМ N B-3721, препарат на основе Bac. mucilaginosus ВКПМ N B-5987, препарат Эль; 2)внесение препарата в почву перед вспашкой за 7-5 дней (препарат на основе специфического консорциума молочнокислых бактерий 5842, ВКПМ N B-5972 и включающего Streptococcus thermophil us, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius, var. salicinicus, Lactobacillus salivarius, var. salibarius, Lactobacillus acidophilus из расчета 1 кг/га); 3) непосредственно перед посевом или при посеве в грунт вносили водный раствор, состоящий из смеси препаратов на основе Az. chroococcum, ВКПМ N B-3721 и Bac. mucilaginosus, ВКПМ N B-5987; 4) через 7-15 дней после посева вносили вновь водный раствор, состоящий из этих же препаратов (п.3); 5)через 2 недели в фазу начала выхода в трубку проводили обработку вегетирующих растений препаратом на основе специфического консорциума молочнокислых бактерий 3843, ВКПМ N B-5974 (патент РФ № 2127509, МПК A01G 7/00, опубл. 20.03.1999).

Применение указанного препарата позволяет повысить урожайность, приживаемость растений при одновременном повышении качества стандартного посадочного материала, выхода его, а также повысить зимостойкость культур, в особенности плодовых. Однако использование данного способа препарата достаточно трудоемко, подразумевает приготовление нескольких препаратов на основе большого разнообразия микроорганизмов, что значительно увеличивает окончательную стоимость продукта. Кроме того, не описана его эффективность в отношении гречихи.

Известен микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, состоящий из смеси концентрата бактериальной суспензии штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии штамма микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2, продуктов метаболизма и стерильной питательной среды при конечном титре жизнеспособных клеток в жидкой форме штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 не меньше 2,0×10⁶ КОЕ/мл и штамма микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 не меньше 1,0×10³ КОЕ/мл (патент РФ № 2623156, МПК A01N 63, B09C 1/10, C12R 1/265, C12R 1/80, опубл. 22.06.2017).

Изобретение позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе и гречихи посевной. Однако применение данного препарата предполагает его использование не на прямую (обработка семян, почвы или всходов) а косвенно, для ускорения разложения органических остатков природного происхождения, в частности, соломы перед закладкой ее в почву. Посев культур осуществляется в следующий вегетационный период. Это затрудняет и усложняет использование данного препарата, снижает его экономическую эффективность.

Известны препараты для увеличения урожайности ячменя и пшеницы (патент РФ № 2760336, МПК A01N 63/20, опубл. 24.11.2021; патент РФ № 2760337, МПК A01N 63/20, опубл. 24.11.2021), которые содержат культуральные жидкости штаммов бактерий Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867, Pseudarthrobacter equi S2 ВКПМ В-13868 и Pantoea agglomerans Ф19 ВКПМ В-13869 в соотношении 1:1:1 (для ячменя) и A. johnsonii A1 ВКПМ В-13867 и P. agglomerans Ф19 ВКПМ В-13869 в соотношении 1:1 (для пшеницы) с титром каждого штамма бактерий не менее 1×10⁷ КОЕ/см³.

Эффективность этих препаратов в отношении гречихи посевной не установлена.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по назначению и достигаемому результату является препарат для повышения урожайности гречихи посевной на основе штамма бактерий Bacillus mucilaginosus, обладающий антагонистической активностью по отношению к фитопатогенным микроорганизмам (патент РФ № 2409660, МПК C12N 1/20, опубл. 21.07.2009). Штамм обладает антагонистической активностью по отношению к фитопатогенным микроорганизмам и способностью трансформировать труднодоступный для растений фосфор. Потребность в системах улучшения условий роста растений, в частности, путем увеличения уровней доступного азота и калия в почвенных системах, в настоящее время, все еще сохраняется. К недостаткам данного технического решения следует отнести:

- недостаточно высокую урожайность гречихи при использовании данного препарата (на 14,1%);

- неспособность штамма к фиксации азота и солюбилизации калия;

- в техническом решении отсутствуют данные по влиянию препарата на морфометрические показатели гречихи (масса корней и количество соцветий, которые важнейшими условиями повышения урожайности и адаптивности гречихи;

- не отмечено влияние используемого штамма на микробиоценоз почвы, её микробиологическую активность и интенсификацию минерализационных процессов.

Таким образом, в настоящее время создано достаточно много бактериальных препаратов для стимулирования роста растений и увеличения урожайности. Однако создание новых, высокоэффективных препаратов является актуальной задачей, т.к. позволяет получить препараты с новыми свойствами, упростить процесс применения препарата, расширив, при этом, спектр и направленность влияния, значительно снизить затраты на производство.

Технической проблемой, поставленной перед изобретением, является расширение ассортимента препаратов для восстановления биоценоза почвы и повышения урожая гречихи посевной за счет восстановления микробиоценоза почвы, интенсификации минерализационных процессов и стимуляции развития корневой системы и соцветий.

Поставленная проблема решается тем, что в известном препарате для повышения урожайности гречихи посевной на основе культуральной жидкости штаммов бактерий, согласно изобретению, в качестве культуральной жидкости штамма бактерий он содержит смесь культуральной жидкости штаммов бактерий Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867 и Pseudarthrobacter equi S2 ВКПМ В-13868 в соотношении 1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1х10⁷ КОЕ в 1 см³.

Введение в состав препарата штамма бактерий Acinetobacter johnsonii A1, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-13867, стимулирует развитие корневой системы и соцветий, а обладая азотфиксирующей активностью, способствует лучшему азотному питанию гречихи посевной, что, в конечном результате, приводит к повышению урожайности гречихи посевной.

Установлено, что введение в состав препарата штамма бактерий Pseudarthrobacter equi S2, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных также микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-13868 также стимулирует развитие корневой системы и соцветий. Кроме того, штамм придает препарату калийсолюбилизирующую активность, тем самым способствуя лучшему калийному питанию гречихи посевной, и, как следствие, приводит к повышению урожайности гречихи посевной.

Экспериментально установлено, что совместное использование вышеуказанных штаммов бактерий в соотношении 1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1х10⁷ КОЕ в 1 см³ обеспечивает препарату повышенное комплексное действие, основанное на явлении синергизма: восстанавливает микробиоценоз почвы, приводит к интенсификации минерализационных процессов и стимуляции развития корневой системы и соцветий, что, в конечном результате, способствует увеличению урожайности гречихи посевной. Результаты экспериментов представлены в примерах.

Изобретение иллюстрируется следующими таблицами:

В табл. 1. приведены средние значения коэффициентов минерализации, в табл. 2- урожайность гречихи посевной и её морфометрические параметры.

Пример 1. Получение препарата.

Культивирование каждого штамма бактерий Acinetobacter johnsonii А1 ВКПМ В-13867, Pseudarthrobacter equi S2 ВКПМ В-13868 осуществляется по отдельности на ГРМ-бульоне (состав г/л: панкреатический гидролизат рыбной муки- 8,0; пептон ферментативный - 8,0; натрия хлорид - 6,0). Продолжительность культивирования - 72-96 часов при температуре 24-26°С и постоянном перемешивании на встряхивателе орбитального типа со скоростью вращения (180±5) об/мин.

Культуральные жидкости бактерий, содержащие живые бактериальные клетки, их метаболиты, полученные при раздельном культивировании штаммов-продуцентов, смешивают в равных соотношениях (1:1). Готовый препарат представляет собой жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета с рыхлым осадком, образующимся при хранении, рН - 7-7,2, общее количество жизнеспособных клеток бактерий в 1 см³ - не менее 1*10⁷. Срок годности препарата при температуре 4-100°C - 3 месяца, при температуре 20-250°С - не более 8 суток.

Пример 2. Влияние препарата на микробиологическую активность почвы.

Использование препарата для обработки семян гречихи посевной и почвы по всходам стимулирует жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, повышая биогенность почвы в 2 раза (581,34 млн КОЕ/г) по сравнению с контролем (293,12 млн КОЕ/г). Способ применения включает 2 этапа обработки: обработка семян гречихи посевной и опрыскивание растений гречихи посевной по всходам. На первом этапе обрабатывали семена гречихи посевной путем однократного опрыскивания из расчета 10 л рабочей жидкости на 1 т семян гречихи посевной, норма препарата - 300 мл на 100 л воды. На втором этапе - проводили однократное опрыскивание растений гречихи посевной в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости, норма препарата - 1 л/га. Контролем служила обработка семян гречихи посевной и вегетирующих растений гречихи посевной водой.

Одним из показателей интенсификации минерализационных процессов в почве, характеризующий начальный этап процесса превращения органического вещества, может быть соотношение бактерий, усваивающих органический и минеральный азот (коэффициент минерализации Мишустина). В почвах с более энергичным процессом минерализации микроорганизмы, усваивающие минеральный азот, обычно превышают по численности микрофлору, развивающуюся за счет органического азота. Нами установлено, что коэффициент минерализации при использовании заявляемого препарата в 5 раза превышает контрольные показатели, коэффициент минерализации эталона в 3 раза превышает контроль (см. табл. 1).

Таким образом, заявляемый препарат при обработке семян и почвы по всходам, положительно влияет на увеличение общего микробного числа почвы и приводит к интенсификации минерализационных процессов.

Пример 3. Ростостимулирующий эффект препаратов при обработке семян гречихи посевной.

Ростостимулирующее действие изучали посредством выявления потенциального эффекта синергизма исследуемых бактерий при воздействии на прорастание семян. Для этого рабочие суспензии микроорганизмов комбинировали в соотношении 1:1. Семена гречихи посевной, в количестве 100 штук каждого сорта, замачивали в заявляемом препарате, время экспозиции составляло 30 минут. Затем все семена раскладывали по 10 штук на поверхность фильтровальной бумаги, смоченной стерильной водой, в стерильных чашках Петри для прорастания. Семена проращивали при 23°С. На 3-и сутки определяли энергию прорастания, на 7-е - лабораторную всхожесть и оценивали длину побега и длину корней. Контролем служила обработка семян и вегетирующих растений водой. Для сравнения действия использовали известные препараты для увеличения урожая ярового ячменя и яровой пшеницы, включающие штаммы бактерий, используемые в предлагаемом препарате. В результате воздействия препарата наблюдали увеличение энергии прорастания семян гречихи в среднем на 48% (от 25 до 72 %) (p ≤ 0,05) по сравнению с необработанным контролем; увеличение лабораторной всхожести семян гречихи - на 52%; увеличение длины надземной части проростков гречихи - на 31%; увеличение длины корня проростков гречихи - на 97%.

Пример 4. Увеличение урожайности гречихи посевной.

Полевые исследования выполнялись на опытных полях ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки (Приморский край, г. Уссурийск, п. Тимирязевский. В качестве объекта исследований взяты два сорта гречихи: Изумруд и Уссурочка. Площадь делянки 15 м², расположение рендомизированное, повторность трехкратная. Способ применения включает 2 этапа обработки: обработка семян и опрыскивание растений по всходам. На первом этапе обрабатывали семена путем однократного опрыскивания из расчета 10л рабочей жидкости на 1 т семян, норма препарата - 300 мл на 100 л воды. На втором этапе - проводили однократное опрыскивание растений в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости, норма препарата - 1л/га. Контролем служила обработка семян и вегетирующих растений водой. Для сравнения действия использовали известные препараты для увеличения урожая ярового ячменя и яровой пшеницы, включающие штаммы бактерий, используемые в предлагаемом препарате.

Результаты эксперимента по урожайности представлены в табл. 2. Как следует из полученных результатов, применение заявляемого препарата способствует прибавке к урожаю гречихи посевной 0,7 т/га, что превышает контрольные показатели на 58,3%.

Пример 5. Увеличение массы корней гречихи посевной.

Особенностью корневой системы гречихи является ее слабое развитие по сравнению с надземной частью, которая нарастает и при созревании зерна.

Использование препарата для обработки семян и почвы по всходам стимулирует нарастание корневой системы, повышая массу корней (табл. 2). Способ применения включает 2 этапа обработки: обработка семян и опрыскивание растений по всходам. На первом этапе обрабатывали семена путем однократного опрыскивания из расчета 10 л рабочей жидкости на 1 т семян, норма препарата - 300 мл на 100 л воды. На втором этапе - проводили однократное опрыскивание растений в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости, норма препарата - 1 л/га. Контролем служила обработка семян и вегетирующих растений водой. Для сравнения действия использовали известные препараты для увеличения урожая ярового ячменя и яровой пшеницы, включающие штаммы бактерий, используемые в предлагаемом препарате.

Пример 6. Увеличение количества соцветий на одном растении.

Крупное соцветие является важнейшим условием повышения урожайности и адаптивности гречихи посевной. Использование препарата для обработки семян и почвы по всходам стимулирует образование соцветий, повышая количество соцветий с плодами на 35% (табл.2). Способ применения включает 2 этапа обработки: обработка семян и опрыскивание растений по всходам. На первом этапе обрабатывали семена путем однократного опрыскивания из расчета 10 л рабочей жидкости на 1 т семян, норма препарата - 300 мл на 100 л воды. На втором этапе - проводили однократное опрыскивание растений в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости, норма препарата - 1 л/га. Контролем служила обработка семян и вегетирующих растений водой. Для сравнения действия использовали известные препараты для увеличения урожая ярового ячменя и яровой пшеницы, включающие штаммы бактерий, используемые в предлагаемом препарате.

Таким образом, использование заявляемого препарата, включающего природные штаммы бактерий, обладающих азотфиксирующей, калийсолюбилизирующей, фитопротекторной и ростостимулирующей активностями, расширяет ассортимент препаратов повышения урожая гречихи посевной за счет восстановления микробиоценоза почвы, интенсификации минерализационных процессов и стимуляции развития корневой системы и соцветий.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Препарат для повышения урожайности гречихи посевной на основе культуральной жидкости штамма бактерий, причем в качестве культуральной жидкости штамма бактерий он содержит смесь культуральной жидкости штаммов бактерий Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867 и Pseudarthrobacter equi S2 ВКПМ В-13868 в соотношении 1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1×10⁷ КОЕ в 1 см³. Изобретение позволяет расширить ассортимент препаратов для восстановления биоценоза почвы и повысить урожай гречихи посевной. 2 табл., 6 пр.

Препарат для повышения урожайности гречихи посевной на основе культуральной жидкости штамма бактерий, отличающийся тем, что в качестве культуральной жидкости штамма бактерий он содержит смесь культуральной жидкости штаммов бактерий Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867 и Pseudarthrobacter equi S2 ВКПМ В-13868 в соотношении 1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1×10⁷ КОЕ в 1 см³.