Способ применения консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 совместно с минеральными удобрениями и мелиорантами для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур Российский патент 2024 года по МПК C12N1/20 C05G1/00 C05G5/10 C05G5/20 

Область техники

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии и микробиологии, в частности к биомодификации минеральных удобрений и мелиорантов и к получению биомодификаторов и биомодифицированных минеральных удобрений и мелиорантов для применения в растениеводстве с целью стимуляции роста растений, улучшения питания и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Уровень техники

Бактерии Bacillus megaterium живут в почве, разлагают органические вещества и высвобождают содержащийся в них калий и фосфор, переводя его в растворимые соли. Образуемые в дальнейшем соединения становятся доступны для усвоения растениями. Установлено, что использование бактериальных препаратов особенно эффективно на плодородных почвах. Поскольку таких почв на нашей планете осталось немного, особенно важно выделить штаммы микроорганизмов, потенциально активные в мобилизации биогенных элементов не только из органической, но и из неорганической составляющей почвы, например вторичных минералов.

Известен биопрепарат Фосфоробактерин для повышения плодородия почвы и способ его получения (SU97943). В указанном способе бактерии выращивают на картофельной среде, высушивают и смешивают с порошкообразным каолином, служащим субстратом для сохранения спор высушенных бактерий. При использовании Фосфоробактерина происходит минерализация сложных фосфороорганических соединений, что приводит к повышению плодородия почвы.

Известно использование бактерий вида Bacillus megaterium в качестве средства стимуляции роста растений и/или их корней (например, известен документ US20130014434, в котором питательная композиция для корней пересаживаемого растения содержит в числе других микроорганизмов бактерии Bacillus megaterium) или в качестве средства для борьбы с болезнями растений.

Известен также штамм бактерий Bacillus megaterium, мобилизующий фосфор и кремний из объектов литосферы и устойчивый к полигексаметиленгуанидину (RU2327737). Штамм Bacillus megaterium var. phosphaticum BKM В-2357Д способен выщелачивать фосфор и кремний из объектов литосферы и устойчив к полигексаметиленгуанидину. Штамм может быть использован для получения бактериального препарата, повышающего приживаемость в почве и урожайность сельскохозяйственных культур, для рекультивации техногенно загрязненных земель, а также в биотехнологических работах в области геохимии.

Известен штамм бактерий Bacillus megaterium V3, депонированный в ФГБНУ ВНИИСХМ под номером RCAM 04324 в качестве средства для ускорения роста и увеличения продуктивности зерновых, овощных и древесных культур (RU2649359). Штамм Bacillus megaterium V3 обладает фитостимулирующим эффектом по отношению к различным сельскохозяйственным культурам, в частности, к овсу, кресс-салату, редису, томатам, винограду, а также древесным культурам, в частности к ели и сосне.

Известен штамм микроорганизмов Bacillus megaterium 2-06-TS1, депонированный во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов ФГУПГосНИИГенетика под номером ВКПМ В-12402 в качестве активатора фотосинтеза и энергии прорастания растений (RU2627608). Документ RU2627608 раскрывает использование штамма Bacillus megaterium 2-06-TS1 для разработки биопрепаратов с целью повышения продуктивности растений (повышения энергии прорастания семян, их всхожести, стимуляции развития корневой системы и работы фотосинтетического аппарата).

Известно полифункциональное средство для растениеводства на основе штамма бактерий Bacillus megaterium 501 GR (RU2558291). Указанный штамм споровых бактерий Bacillus megaterium 501 GR обладает ростостимулирующим эффектом, улучшает фосфорное питание растений, а также способствует биоремедиации загрязненных пестицидами почв. Использование штамма Bacillus megaterium 501 GR позволяет повысить продуктивность растений, а также защитить их от фитопатогенных грибов и микроорганизмов, вызывающих заболевания корней.

Бактерия Paenibacillus mucilaginosus является типичной силикатной бактерией, и зарекомендовала себя как эффективное биоудобрение в сельском хозяйстве. Paenibacillus mucilaginosus способны разлагать нерастворимые минералы почвы с образованием ионов калия и водорастворимового фосфора необходимых для растений [4-6]. Штаммы P. mucilaginosus также способствуют увеличению урожайности растений благодаря способности синтезировать ауксины. Обзорный ретроспективный анализ использования бактерий рода Paenibacillus в промышленной биотехнологии как продуцента биопрепаратов сельскохозяйственного назначения приведен в статье авторов Ха Т.З., Канарский А.В., Канарская З.А., Щербаков А.В., Щербакова Е.Н. «Перспектива применения бактерий рода Paenibacillus в промышленной биотехнологии для получения биопрепаратов сельскохозяйственного назначения» // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2020. № 3 (47). С. 74-84.

Известно удобрение на основе штамма бактерий Bacillus mucilaginosus - Вас 1208, способного производить экзополисахарид, который создает полезную микрофлору ризосферы (патент РФ 2081867), и удобрение на основе штамма бактерий Bacillus mucilaginosus, способного трансформировать малорастворимые соединения фосфора и калия в доступную для растений форму, обладающего фитопатогенной активностью (патент РФ Ν 2408722).

Также известен штамм Paenibacillus mucilaginosus В-12259, стимулирующий рост растений и обладающий повышенной способностью к синтезу бактерицинов с широким спектром подавления фитопатогенной микрофлоры, депонированный во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-12259. Штамм Paenibacillus mucilaginosus В-12259 применяется в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур и для профилактики и лечения грибковых заболеваний растений.

В патенте RU2626543, 28.07.2017, «Штамм Paenibacillus mucilaginosus, используемый в качестве удобрения и для стимуляции роста и защиты растений от грибковых болезней» описан штамм бактерий Paenibacillus mucilaginosus Pm 2906, депонированный в ВКПМ под № В-12259, выделенный из окультуренных почв методом многоступенчатой селекции, и удобрение на его основе. Удобрение для выращивания сельскохозяйственных культур получают путем ступенчатой ферментации указанного штамма на питательной среде Эшби. Применение удобрения позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур и снизить дозы внесения азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений при их выращивании. Штамм Paenibacillus mucilaginosus Pm 2906 также может быть использован в качестве противофитопатогенного средства в профилактике и/или лечении заболеваний растений.

Проблема повышения урожайности сельскохозяйственных культур по-прежнему остается острой и актуальной, поэтому важно разрабатывать и находить новые подходы и средства для решения этого вопроса.

Несмотря на многолетние исследования различных ризобактерий, способствующих росту растений, в том числе различных штаммов бактерий Bacillus megaterium и Paenibacillus sp., не было исследовано их совместное действие, которое усиливает и расширяет потенциал полезного использования данных бактерий, что позволяет решать актуальные опросы повышения урожайности сельскохозяйственных культур и их устойчивости к различным заболеваниям.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является получение высокого эффекта по повышению эффективности минеральных удобрений и мелиорантов, направленного на повышение усвояемости минеральных удобрений, усиление роста и продуктивности растений, а также повышения их устойчивости к заболеваниям, обеспечиваемого за счет нанесения на поверхность минеральных удобрений и мелиорантов бактериальной культуры, состоящей из консорциума штаммов бактерий, взаимно усиливающих друг друга в полезном воздействии на растения. Также задачей настоящего изобретения является разработка и создание биомодифицированных минеральных (биоминеральных) удобрений и мелиорантов.

Поставленная задача решается путем разработки консорциума бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189, предназначенного для биомодификации минеральных удобрений и мелиорантов.

Поставленная задача также решается путем применения консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 для биомодификации минеральных удобрений и мелиорантов.

Для этого консорциум штаммов наносят на мелиоранты или на минеральные удобрения, используемые как в твердой, так и в жидкой форме. В некоторых вариантах изобретения минеральное удобрение в твердой форме представляет собой удобрение в гранулированной, приллированной, микрогранулированной, порошкообразной форме или в форме водорастворимого минерального удобрения.

В различных вариантах изобретения бактерии наносят непосредственно на минеральное удобрение или мелиорант, или с использованием носителя. В некоторых вариантах изобретения носитель представляет собой минеральное или органическое природное или синтетическое вещество, приемлемое в сельском хозяйстве. В некоторых частных вариантах изобретения носитель представляет собой природное или неприродное вещество на основе кремнийсодержащих пород.

В некоторых вариантах изобретения при иммобилизации бактерий используют средство, увеличивающее (повышающее) адгезию бактерий на минеральном удобрении и/или носителе. В некоторых частных вариантах изобретения в качестве средства, увеличивающего адгезию бактерий, используют крахмал катионный, коллагеновый клей, костно-желатиновый клей, альбуминовый клей, рыбный клей, вишневый клей, декстрин, патоку, гуммиарабик или жидкое стекло.

В некоторых вариантах изобретения минеральное удобрение представляет собой азотное, фосфорное, калийное, борное, молибденовое, комплексное, сложно-смешанное, водорастворимое или микроудобрение, или смесь одного из удобрений с микроэлементами. В некоторых частных вариантах изобретения минеральное удобрение представляет собой карбамид, нитрат аммония, сернокислый аммоний, кальциевую селитру, аммофос, натриевую селитру, диаммонийфосфат, нитроаммофоску, фосфоритную муку, сульфат калия, калийную соль, сульфоаммофос, диаммофос, азофоску, нитрофос, нитрофоску, калиевую селитру, хлористый калий или калимагнезию.

В некоторых вариантах изобретения мелиорант представляет собой мелиорант-сорбент, мелиорант-структурообразователь, удобрение-мелиорант, в том числе, например, фосфогипс, фосфоритную муку.

В различных вариантах изобретения бактерии используют в споровой или вегетативной форме. В более предпочтительных вариантах изобретения бактерии используют в покоящейся (споровой) форме, поскольку она обеспечивает более длительное хранение и выживаемость бактерий.

Поставленная задача также решается путем разработки биомодификатора минеральных удобрений и мелиорантов (бактериального препарата для модификации минеральных удобрений и мелиорантов), включающего штаммы бактерий Bacillus megaterium КУК2А, Paenibacillus sp. 02189 и, опционально, по меньшей мере одно вспомогательное вещество.

В некоторых частных вариантах изобретения вспомогательное вещество представляет собой носитель и/или средство, увеличивающее адгезию бактерий на минеральном удобрении и/или мелиоранте и/или носителе. В частных вариантах изобретения концентрация каждого из штаммов бактерий на носителе составляет не менее 10⁴ КОЕ/г носителя.

В частных вариантах изобретения концентрация каждого из штаммов бактерий в жидком биомодификаторе составляет не менее 10⁵ КОЕ/мл бактериальной суспензии.

Поставленная задача также решается путем разработки биомодифицированного минерального (биоминерального) удобрения и мелиоранта для улучшенного питания и стимуляции роста растений, включающего минеральное удобрение и консорциум бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189.

В различных вариантах изобретения минеральное удобрение используют в твердой или жидкой форме. В некоторых вариантах изобретения минеральное удобрение в твердой форме представляет собой удобрение в гранулированной, приллированной, микрогранулированной или порошкообразной форме.

В частных вариантах воплощения консорциум бактерий нанесен на минеральное удобрение или мелиорант непосредственно, или с использованием носителя. В некоторых вариантах изобретения концентрация каждого из штаммов консорциума бактерий в биомодифицированном минеральном (биоминеральном) удобрении (или, соответственно, мелиоранте) составляет не менее 10³ КОЕ на 1г твердого минерального удобрения. В частных вариантах - не менее 10⁴ КОЕ на 1г твердого минерального удобрения (мелиоранта).

В некоторых вариантах изобретения консорциум бактерий смешан с жидким минеральным удобрением. В частных вариантах воплощения изобретения концентрация каждого из штаммов консорциума бактерий составляет не менее 10³ КОЕ на 1 мл жидкого минерального удобрения.

Настоящее изобретение также включает применение консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 для получения биомодификатора минеральных удобрений и мелиорантов.

Настоящее изобретение также включает применение биомодификатора на основе консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 для получения биомодифицированного минерального (биоминерального) удобрения или мелиоранта для улучшения питания и стимуляции роста растений.

Также поставленная задача решается путем разработки способа биомодификации минеральных удобрений и мелиорантов, включающего смешивание бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 (биомодификатора по изобретению) с минеральным удобрением или мелиорантом, соответственно. В некоторых вариантах воплощения изобретения указанный способ включает иммобилизацию бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 непосредственно на минеральном удобрении или мелиоранте, а также с использованием носителя.

В некоторых частных вариантах изобретения бактериальную суспензию (или суспензию бактерий, в которую предварительно добавлены вспомогательные вещества) смешивают с жидким минеральным удобрением или прямо наносят на поверхность твердого минерального удобрения или мелиоранта.

В других частных вариантах воплощения изобретения бактериальную суспензию (консорциум штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189) сначала наносят на носитель, после чего полученный биомодификатор наносят на минеральное удобрение (или мелиорант) путем перемешивания. Поскольку содержание КОЕ микроорганизмов в бактериальной суспензии влияет на количество КОЕ микроорганизмов, осажденных в конечном итоге на носителях и минеральном удобрении и мелиоранте, их концентрацию выбирают исходя из количества, являющегося целевым для содержания в биомодифицированном минеральном (биоминеральном) удобрении/мелиоранте. Чем больше КОЕ в бактериальной суспензии, тем большее количество агрономически полезных микроорганизмов осаждается на носитель и минеральное удобрение/мелиорант. В частных вариантах воплощения изобретения консорциум бактерий наносят на носитель до достижения концентрации каждого из штаммов на носителе не менее 10⁴ КОЕ на 1г носителя. Полученный биомодификатор в частных вариантах изобретения наносят на минеральное удобрение/мелиорант в соотношении не менее 1 кг на тонну минерального удобрения/мелиоранта.

В результате осуществления изобретения достигаются следующие технические результаты:

- разработан новый эффективный способ биомодификации минеральных удобрений и мелиорантов путем применения консорциума штаммов бактерий Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189;

- консорциум штаммов бактерий Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 способен обеспечивать повышение усвояемости труднорастворимых соединений фосфора и калия, прямым образом воздействуя на солюбилизацию (растворение) минеральных удобрений и повышение их усвояемости растениями за счет продукции бактериями различных органических и неорганических кислот, в связи с чем применение консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 в составе биоминеральных удобрений и биомодификаторов обеспечивает повышение усвояемости минеральных удобрений растениями; при этом, благодаря тому, что механизм солюбилизации минералов калия и фосфора у штаммов, входящих в консорциум, различается, их совместное применение обеспечивает высокую активность в мобилизации соединений фосфора и калия, а также пролонгированное действие;

- способность консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 стимулировать рост растений обеспечивает повышение продуктивности, урожайности и качества сельскохозяйственной продукции при применении консорциума в составе биоминеральных удобрений и биомодификаторов;

- применение консорциума бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 в составе биоминеральных удобрений и биомодификаторов сглаживает негативное воздействие от контакта с минеральными удобрениями растений путём подкисления ризосферы, индукции устойчивости растений к стрессу, что в целом также обеспечивает дополнительное положительно влияние на растения;

- биомодифицированные минеральные (биоминеральные) удобрения и мелиоранты по изобретению эффективны для применения при выращивании различных растений - овощных, зерновых и технических культур в сельском хозяйстве, растений, используемых в цветоводстве, лесоводстве, и других, без ограничений;

- биомодификатор минеральных удобрений на основе консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 позволяет уменьшить потери минеральных удобрений путём вымывания и связывания с комплексообразующими элементами;

- биомодифицированное минеральное (биоминеральное) удобрение/мелиорант по изобретению характеризуется длительной жизнеспособностью бактерий в его составе, как минимум, в течение 3-х месяцев (а в большинстве случаев намного дольше), в концентрациях, обеспечивающих эффективность биоминеральных удобрений/мелиорантов;

- предлагаемые новые биоминеральные удобрения/мелиоранты и биомодификаторы на основе консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 расширяют ассортимент средств для повышения урожайности и улучшения роста сельскохозяйственных культур и других растений и их устойчивости к различным заболеваниям.

Термины и определения

Если иное не оговаривается, все технические и научные термины, используемые в данной заявке, имеют то же самое значение, которое понятно для специалистов в данной области. Ссылки на методики, используемые при описании данного изобретения, относятся к хорошо известным методам, включая изменения этих методов и замену их эквивалентными методами, известными специалистам.

Термин «консорциум» предполагает использование двух и более штаммов микроорганизмов в составе одной композиции. Между микроорганизмами в составе консорциума существуют различные формы взаимоотношений, которые позволяют сохранять на протяжении определенного времени устойчивый симбиоз и равновесие в составе этого консорциума. В состав консорциума по изобретению входят штаммы бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189. При этом соотношение штаммов в консорциуме по изобретению при проведении биомодификации минеральных удобрений и/или мелиорантов может быть любым (т.е. количество одного из штаммов может варьировать от 1 до 99%, более предпочтительно, от 10 до 90%, от 20 до 80%, от 30 до 70%, от 40 до 60%) и выбирается исходя из потребностей растений, почвенных условий и других факторов. В некоторых неограничивающих вариантах штаммы внутри консорциума могут содержаться в равных количествах. Такое соотношение позволяет в полной мере использовать полезные свойства каждого штамма. Каждый из штаммов обладает своими уникальными механизмами обеспечения положительного воздействия на растения, поэтому использование данных штаммов в пропорции 1:1 позволяет создать одинаковые условия для обоих штаммов. Смещение соотношения в одну или другую сторону приведёт к смещению преобладания действия одного из штаммов, хотя это и не означает обязательного снижения эффективности. Более того, в ряде случаев именно преобладание одного из штаммов в биомодифицированном минеральном (биоминеральном) удобрении/мелиоранте обеспечивает максимальную усвояемость минеральных удобрений/мелиорантов, а значит и максимальную эффективность положительного воздействия на растения. Выбор соотношения определяется при проведении биомодификации (или подготовке биомодификатора).

В документах данного изобретения термины «включает», «включающий» и т.п., а также «содержит», «содержащий» и т.п. интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего» (или «содержит, помимо всего прочего»). Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».

Термин «и/или» означает один, несколько или все перечисленные элементы.

Также здесь перечисление числовых диапазонов по конечным точкам включает все числа, входящие в этот диапазон.

Термин «необязательный» или «необязательно» или «опциональный» или «опционально», используемый в данном документе, означает, что описываемое впоследствии событие или обстоятельство может, но не обязательно, произойти, и что описание включает случаи, когда событие или обстоятельство происходит, и случаи, в которых оно не происходит.

«Носитель» согласно изобретению представляет собой любое вещество, не запрещенное к применению в сельском хозяйстве. Это может быть, не ограничиваясь, как минеральное, так и органическое вещество, как природное, так и синтетическое. Основными требованиями, предъявляемыми к носителям по изобретению, являются большая удельная поверхность, приемлемая для нанесения штамма бактерий согласно изобретению, и безопасность для применения в растениеводстве, в частности, в сельском хозяйстве. Прежде всего, такие носители не должны содержать катионов тяжелых металлов и радиоактивных веществ. В некоторых неограничивающих вариантах изобретения носитель представляет собой природное или неприродное вещество на основе кремнийсодержащих пород. Неограничивающими примерами носителей могут быть диатомит (кизельгур), цеолит, опока, трепел, каолин, глауконит, кремнезем, перлит, метакаолин, волластонит, бентонит, микрокремнезем неорганический, белит, сажа белая, вермикулит (вспученный), тальк, диабазит.

Под «бактериальной суспензией» согласно изобретению понимается сложная смесь, получаемая при культивировании in vitro агрономически полезных микроорганизмов и содержащая культивируемые микроорганизмы, остаточные питательные вещества и продукты метаболизма этих микроорганизмов. Бактериальная суспензия получается как результат ферментации - совокупности последовательных операций от внесения в заранее приготовленную и нагретую до требуемой температуры питательную среду посевного материала бактерий штамма агрономически полезных микроорганизмов и до завершения процесса роста клеток. Состав питательной среды для культивирования (содержание в легко усваиваемом виде веществ, необходимых для удовлетворения пищевых и энергетических потребностей), ее температура, время культивирования и другие необходимые условия (в том числе, например, рН, наличие факторов роста, витаминов, буферность и др.) выбираются оптимальными в зависимости от конкретного штамма культивируемых агрономически полезных микроорганизмов.

«Культуральная жидкость» - термин, обозначающий питательную среду, в которой выращивали микроорганизмы, которая содержит их метаболиты и другие целевые вещества, продуцируемые микроорганизмами, а также остаточные питательные вещества, в отличие от «бактериальной суспензии», которая помимо культуральной жидкости содержит клетки агрономически полезных микроорганизмов.

Под «биомодификатором» («бактериальным препаратом для модификации минеральных удобрений») в настоящем изобретении понимают состав, включающий консорциум бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189 и, опционально, вспомогательное вещество. В частных вариантах воплощения изобретения биомодификатор по изобретению представляет собой состав, включающий комплекс носителя с иммобилизованными на нем агрономически полезными микроорганизмами штаммов Bacillus megaterium КУК2 и Paenibacillus sp. 02189. Указанный биомодификатор предназначен для модификации минеральных удобрений и мелиорантов, в частности, путем смешения с минеральным удобрением (жидким или твердым) и мелиорантом. В частных вариантах воплощения изобретения биомодификатор включает, по меньшей мере, одно вспомогательное вещество.

Термин «вспомогательное вещество» при использовании в настоящем описании относится к веществам, которые не нарушают биологической активности и свойств бактерий и являются приемлемыми для использования в сельском хозяйстве (безопасность для применения в растениеводстве, в частности, в сельском хозяйстве). Частные варианты вспомогательных веществ включают сухие носители или жидкие разбавители, например, воду. В некоторых частных вариантах изобретения вспомогательное вещество представляет собой средство, увеличивающее адгезию бактерий на минеральном удобрении и/или мелиоранте и/или носителе.

Под «минеральным удобрением» согласно изобретению понимают соединения неорганической природы, которые содержат необходимые элементы питания растений, т.е. удобрение промышленного или ископаемого происхождения, содержащее питательные элементы в минеральной форме. Согласно изобретению, могут быть использованы, без ограничения, любые минеральные удобрения в твердой (сухой) форме (например, в виде гранул, порошка, кристаллов в таблетированной форме и др.), в том числе водорастворимые удобрения (удобрения в твердой форме, которые перед применением полностью растворяют в воде; они в основном предназначены для использования через систему полива растений) и удобрения в жидкой форме. В том числе могут быть использованы простые минеральные удобрения - с гарантированным содержанием только одного основного питательного элемента (например азотные, фосфорные, калийные, магниевые, борные, молибденовые), комплексные (в том числе сложно-смешанные) минеральные удобрения - содержащие не менее двух основных питательных элементов (например, азотно-калиевые, азотно-фосфорно-калиевые (NPK), азотно-фосфорно-калиевые удобрения с добавлением серы (NPKS)), микроудобрения - в которых питательными элементами являются микроэлементы в доступной для растений форме. При этом в любое минеральное удобрение могут быть дополнительно добавлены микроэлементы. В некоторых частных вариантах для получения биоминеральных удобрений по изобретению могут быть использованы, например, карбамид, нитрат аммония (аммиачная селитра), сернокислый аммоний, кальциевая селитра, аммофос, натриевая селитра, диаммонийфосфат, нитроаммофоска, фосфоритовая (фосфоритная) мука, сульфат калия, калийная соль, сульфоаммофос, диаммофос, азофоска, нитрофос, нитрофоска, калиевая селитра, хлористый калий, калимагнезия и др.

Под «мелиорантом» согласно изобретению понимают вещество промышленного или ископаемого происхождения, предназначенное для улучшения физико-химических свойств и повышения плодородия кислых, солонцеватых и других почв. Согласно изобретению, биомодификации могут быть подвергнуты любые мелиоранты, в том числе, например, мелиоранты-сорбенты, мелиоранты-структурообразователи, удобрения-мелиоранты (см., например, Петрова Т.А. и др. Виды мелиорантов для рекультивации техногенно нарушенных территорий горной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2021, № 4, с.100-112). В некоторых случаях мелиорантом по изобретению может быть, например фосфогипс, фосфоритная мука и др.

Термин «питательный элемент» («действующее вещество») означает химический элемент удобрения, необходимый для роста и развития растений. Питательные элементы подразделяются на три группы: главные (основные) питательные элементы - N, Р, К, макроэлементы - N, Р, К, Са, Mg, S, микроэлементы - В, Мn, Сu, Zn, Co, Mo, Fe и др.

Термин «биомодифицированное минеральное удобрение» («биоминеральное удобрение») означает минеральное удобрение, гранулы которого покрыты бактериями, улучшающими их свойства. Также под этот термин подпадают жидкие минеральные удобрения (например, карбамидно-аммиачная смесь (КАС), но не только), в которые с целью улучшения их свойств вводятся бактерии.

Термин «биомодифицированный мелиорант» означает мелиорант, гранулы или частицы которого покрыты бактериями, улучшающими его свойства. Также под этот термин подпадают жидкие мелиоранты, в которые с целью улучшения их свойств вводятся бактерии.

Концентрации бактерий в биоминеральном удобрении, в биомодифицированном мелиоранте, а также в биомодификаторе относятся к таковым в начале хранения (т.е. сразу после нанесения или не более чем через месяц после нанесения), если не указано иное, или не менее указанных на определенный срок.

Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.

Подробное раскрытие изобретения

Штамм Bacillus megaterium КУК2А (может также идентифицироваться как Bacillus pumilus или как Bacillus safensis) (EBC/22 AR5) депонирован 20.10.2022 в Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (RCAM) ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) под номером RCAM 05941.

Происхождение штамма

Штамм выделен из образцов почв Самарской области.

Морфолого-культуральные и биохимические признаки

Колонии светло-бежевые, гладкие, блестящие. Палочки, образуют споры. Длинна клеток 3-4 мкм и диаметр 1-1,5 мкм. Клетки часто встречаются цепочками. Способен растворять силикаты калия.

Способ, условия и состав сред для длительного хранения штамма

Для повседневной лабораторной работы культура хранится на МПА в холодильнике при +4°C, с пересевом 3 раза в год. Длительное хранение осуществляется в криоконсервированном состоянии при -80°С.

Характеристика штамма

Штамм Bacillus megaterium КУК2А является активным продуцентом органических кислот, мобилизатором труднорастворимых соединений калия и фосфора. Может быть рекомендован при создании бактериального препарата для использования в растениеводстве.

Штамм Bacillus megaterium КУК2А не токсичен, не токсигенен, не обладает диссеминацией во внутренних органах человека, не является патогенным.

Бактерии штамма Bacillus megaterium КУК2А относятся к группе PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) - ризобактерии, способствующие росту растений. Обладают широким кругом хозяев, способны образовывать эндоспоры, растворять фосфат кальция и фитат кальция, а также минерал флогопит.

Ключевыми особенностями штамма Bacillus megaterium КУК2А, обеспечивающими его высокую эффективность при модификации минеральных удобрений, являются механизмы положительного воздействия на растения: штамм Bacillus megaterium КУК2А прямым образом воздействует на солюбилизацию (растворение) минеральных удобрений и повышение их усвояемости растениями путем продукции бактериями различных органических и неорганических кислот, обладает фосфатмобилизующей активностью. Кроме того, способность штамма бактерий Bacillus megaterium КУК2А к мобилизации труднорастворимых соединений калия позволяет повысить продуктивность и урожайность растений, а также уменьшить потери калия путём вымывания и связывания.

Штамм Paenibacillus sp. (может идентифицироваться как Paenibacillus mucilaginosus или как Paenibacillus barengoltzii) 02189 депонирован 06.06.2022 в Сетевой биоресурсной коллекции в области генетических технологий для сельского хозяйства (RCAM) ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) под номером RCAM02189.

Происхождение штамма

Выделен из дерново-подзолистой почвы в Ленинградской области. ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ).

Морфолого-культуральные и биохимические признаки

Подвижные, одиночные и двойные крупные клетки. На среде МПА колонии бесцветные, слизистые, гладкие, растекающиеся. Хорошо растет на синтетических средах с минеральным азотом. Желатин не разжижает, крахмал не разлагает, сбраживает сахара. Аэроб. Оптимальная культура культивирования +25°C.

Способ, условия и состав сред для длительного хранения штамма

Для повседневной лабораторной работы культура хранится на МПА или среде Эшби в холодильнике при +4°C, с пересевом 3 раза в год. Длительное хранение осуществляется в криоконсервированном состоянии при -80°С.

Характеристика штамма

Штамм Paenibacillus sp. 02189 является активным продуцентом полисахаридов, мобилизатором труднорастворимых соединений калия и фосфора. Может быть рекомендован при создании бактериального препарата для использования в растениеводстве.

Штамм Paenibacillus sp. 02189 не токсичен, не токсигенен, не обладает диссеминацией во внутренних органах человека, не является патогенным.

Бактерии штамма Paenibacillus sp. 02189 относятся к группе PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) - ризобактерии, способствующие росту растений. Обладают широким кругом хозяев, способны образовывать эндоспоры, растворять фосфат кальция и фитат кальция, а также минерал флогопит.

Ключевыми особенностями штамма Paenibacillus sp. 02189, обеспечивающими его высокую эффективность при модификации минеральных удобрений, являются механизмы положительного воздействия на растения: штамм Paenibacillus sp. 02189 прямым образом воздействует на солюбилизацию (растворение) минеральных удобрений и повышение их усвояемости растениями путем продукции бактериями различных органических и неорганических кислот. Кроме того, способность штамма бактерий Paenibacillus sp. 02189 к мобилизации труднорастворимых соединений калия позволяет повысить продуктивность и урожайность растений, а также уменьшить потери калия путём вымывания и связывания.

Вышеуказанные свойства бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 оказывать прямое влияние на повышение усвояемости растениями минералов обеспечивают принципиальные отличия их применения от существующей технологии биологической модификации удобрений на основе штамма Bacillus Subtilis Ч-13, который, являясь эффективным ростостимулирующим агентом, воздействует на усвояемость элементов питания из гранул удобрений лишь косвенно, а именно, за счет стимуляции роста корневой системы растения, в том числе увеличения количества корневых волосков. Использование консорциума штаммов по изобретению позволяет повысить эффективность удобрений за счёт перекрёстного действия: если внешние условия неблагоприятно влияют на развитие одного штамма, второй штамм обеспечивает полезное действие. При этом входящие в консорциум штаммы имеют разные механизмы полезного воздействия на растения. Так, штамм Bacillus megaterium КУК2А отвечает за пролонгированное действие консорциума: попадая в почву бактерии в споровой форме способны сохранять свою жизнеспособность на протяжении длительного времени, до того момента, пока не окажутся в зоне действия корня, и корневые экссудаты растения не обеспечат активацию этих бактерий («выход из спор»). Данное свойство позволяет продлить время полезного воздействия на растение. Кроме того, у штамма Bacillus megaterium КУК2А преобладает механизм солюбилизации минералов калия и фосфора путём подкисления среды, обеспечивая тем самым доступность указанных элементов для растения. В свою очередь, штамм Paenibacillus sp. 02189 характеризуется активной продукцией полисахаридных оболочек, которые обеспечивают сохранность бактерий. Установлено, что полисахариды играют важную роль в мобилизации фосфора, они позволяют удерживать свободные анионы фосфора (PO4^3-), что в результате приводит к высвобождению фосфора (HPO₄^2-, H₂PO₄^-) из нерастворимого фосфата. Поэтому полисахариды штамма Paenibacillus sp. 02189 служат дополнительным фактором в растворении нерастворимых минеральных фосфатов бактериями, помимо органических кислот и ионов Н⁺. Штамм Paenibacillus sp. 02189 обеспечивает «мгновенное» положительное влияние на растение: в отличие от штамма Bacillus megaterium КУК2а, штамм Paenibacillus sp. 02189 не нуждается в «пробуждении», полисахаридная оболочка содержит необходимые питательные компоненты. Благодаря вышеуказанным свойствам, использование штаммов в консорциуме обеспечивает высокую активность в мобилизации соединений фосфора и калия, расширяя их эффективность, а также обеспечивает пролонгированное воздействие на растения.

Возможность объективного проявления технического результата при осуществлении изобретения подтверждена достоверными данными, приведенными ниже в примерах, содержащих сведения экспериментального характера, полученные в процессе проведения исследований по методикам, принятым в данной области.

Следует понимать, что приведенные в материалах заявки примеры не являются ограничивающими и приведены только для иллюстрации настоящего изобретения.

Пример 1. Определение способности штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 растворять малорастворимые неорганические соединения калия

В эксперименте определяли активность использования калия почвенных минералов. Способность исследуемых микроорганизмов растворять малорастворимые неорганические соединения калия определяли по активности роста на субстратах силикатов калия: флогопите, бентоните, вермикулите и цеолите. В качестве базовой среды использовали среду Александрова следующего состава (г/л):

Глюкоза - 5,0

MgSO₄ - 0,5

CaCO₃ - 0,1

FeCl₃ - 0,006

Ca₃(PO₄)₂ - 2,0

Калийный минерал - 3,0

Агар - 20,0

В эксперименте единственным источником калия выступали именно эти минералы, что позволило судить о способности микроорганизмов потреблять соединения калия из исследуемых источников. Штаммы изучаемых бактерий засевали уколом на поверхность твердой среды Александрова, посевы инкубировали 5-7 суток при температуре 28°С. По активности роста и диаметру зон просветления минералов, судили о способности изучаемых бактерий мобилизовать труднорастворимые соединения калия.

Для количественного определения способности штаммов высвобождать соединения калия из неорганических минералов проводили исследование содержания химических элементов в культуральной жидкости исследуемых образцов с добавлением флогопита, определение методом атомно-эмиссионной спектроскопии на АЭС ИСП iCAP 6300 DUO.

В результате эксперимента установлено, что штамм Bacillus megaterium КУК2А обладает способностью использовать в качестве единственного источника калия субстраты силикатов. Скорость роста на вермикулите оценена как 5 из 5 баллов. Штамм Paenibacillus sp. 02189 также обладает способностью использовать в качестве единственного источника калия все 4 субстрата силикатов. Скорость роста на данных субстратах оценена как 4 из 5 баллов.

Появление в растворе полуторных окислов и кремния, является критерием глубокой трансформации силикатных минералов. Результаты многих исследований позволяют считать доказанной способность микроорганизмов использовать калий и другие элементы из алюмосиликатов. Поэтому второй частью исследования способности микроорганизмов мобилизовать калий было исследование содержания химических элементов в культуральной жидкости исследуемых образцов, определение методом атомно-эмиссионной спектроскопии на АЭС ИСП iCAP 6300 DUO.

В результате эксперимента установлено, что содержание элементов калия в культуральной жидкости Bacillus megaterium КУК2А составляет 1,24 мг/л, тогда как значение контрольного варианта (питательная среда без заселения бактериями) - 0,63 мг/л. Количество других элементов в культуральной среде также увеличивались: Са - на 17,4 % больше контрольного варианта, Na - на 17% больше контрольного варианта. Определение соединений Mg показало увеличение на 16,5 %, в сравнении с контрольным вариантом. Содержание элементов калия в культуральной жидкости Paenibacillus sp. 02189 составляет 1,06 мг/л. Также было обнаружено повышение содержания Са - на 14,7 % больше контрольного варианта. Похожая тенденция наблюдалась и при обнаружении соединений Na: увеличение - на 14,4% больше контрольного варианта. Определение соединений Mg показало увеличение на 17,6 % больше, чем в контрольном варианте. Это свидетельствует о высвобождении данных элементов штаммом в питательный раствор.

Таким образом, как показал проведенный эксперимент, исследуемые бактерии способны обеспечивать мобилизацию калия и других химических элементов из труднорастворимых неорганических соединений в почве.

Пример 2. Нанесение бактериальных культур на гранулы минеральных удобрений с использованием носителя и средства, увеличивающего адгезию бактерий на минеральном удобрении

Подготовка компонентов:

- культуры бактерий штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 выращивают по отдельности в жидкой питательной среде при 34°С в течение 2-5 суток на качалке при 180 об/мин до получения бактериального титра 10⁷-10⁸ КОЕ/мл суспензии;

- наработанные бактериальные культуры смешивают в равных пропорциях (1:1) и используют для нанесения;

- средство, увеличивающее адгезию бактерий (кукурузный декстрин), смешивают с физиологическим раствором в соотношении 1:5. Смесь клейстеризуют на водяной бане 10 минут и далее стерилизуют при 120°С в течение 60 минут;

- носитель (цеолит) стерилизуют в сушильном шкафу при 200°С в течение 8 часов;

- гранулы минерального удобрения нитроаммофоски стерилизуют в сушильном шкафу при 100°С в течение 10 часов.

Подготовка смеси для биомодификации (биомодификатора):

- к 2 мл бактериальной суспензии (смесь штаммов 1:1) добавляют кукурузный декстрин в соотношении 1:3 (1 часть декстрина на 3 части суспензии). Смесь тщательно перемешивают на вортексе в течение 10 с;

- в отдельный стерильный фалькон объемом 50 мл вносят 5 г цеолита. В него добавляют 5 мл полученной смеси. Полученную композицию тщательно перемешивают стерильной стеклянной палочкой.

Нанесение бактерий и определение титра:

- в стерильные фальконы объемом 50 мл вносят 15 г минерального удобрения. К удобрению добавляют 0,06 г полученного биомодификатора. Смесь тщательно перемешивают на вортексе в течение 30 с;

- титр бактерий на гранулах минеральных удобрений определяют через 24 часа после нанесения методом серийных разведений с высевом на твердые питательные среды и культивированием при 28°С в течение 72-120 часов, после чего проводят подсчет выросших колоний. Установленный титр на гранулах минеральных удобрений составил 1,86*10⁴ КОЕ/г удобрений штамма Bacillus megaterium КУК2А, и 1,82*10⁴ КОЕ/г штамма Paenibacillus sp. 02189.

Пример 3. Нанесение бактериальных культур на гранулы минеральных удобрений и определение численности

Поскольку штаммы микроорганизмов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 предназначены для повышения эффективности применения минеральных удобрений, была определена способность бактериальных клеток сохранять свою жизнеспособность на поверхности гранул нитроаммофоски и влиять на показатели роста и продуктивности растений.

Для обработки гранул минеральных удобрений нитроаммофоски использовали бактериальную смесь штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189, содержащую бактерии в титре не менее 2,5*10⁸ КОЕ/мл каждого штамма. Обработку гранул минеральных удобрений бактериальной суспензией проводили методом нанесения на поверхность гранул из расчета 1 литр на тонну (или 1 мл на кг). Через 24 часа определяли численность бактерий на гранулах методом серийных разведений с высевом на твердые питательные среды и культивированием при 28°С в течение 72-120 часов, после чего проводили подсчет выросших колоний. Повторное определение численности колониеобразующих единиц (КОЕ) бактерий на поверхности минеральных удобрений проводили через 3 и 12 месяцев после нанесения.

Определение титра бактерий Bacillus megaterium КУК2А на поверхности гранул минеральных удобрений позволило установить способность бактерий сохранять свою жизнедеятельность после их нанесения на минеральные удобрения. Установленный титр штамма Bacillus megaterium КУК2А на поверхности гранул, при прямом нанесении, в начале хранения (через 24 часа после нанесения) составил - 7,5*10⁶ КОЕ/г, после 12 месяцев хранения бактериальный титр составил - 1,2*10⁵ КОЕ/г.

Установленный титр штамма Paenibacillus sp. 02189 на поверхности гранул, при прямом нанесении, в начале хранения (через 24 часа после нанесения) составил - 2,7*10⁶ КОЕ/г, после 3 месяцев хранения бактериальный титр составил - 2,2*10⁴ КОЕ/г. Таким образом, было показано, что штамм Paenibacillus sp. 02189 способен сохранять свою жизнедеятельность на поверхности гранул минеральных удобрений в концентрациях, обеспечивающих эффективность биоминеральных удобрений на протяжении более 3 месяцев. В свою очередь штамм Bacillus megaterium КУК2А способен сохранять свою жизнедеятельность на поверхности гранул минеральных удобрений в концентрациях, обеспечивающих эффективность биоминеральных удобрений на протяжении более 12 месяцев.

Как показал проведенный эксперимент, при совместном культивировании штаммы не проявляют антагонизма друг к другу и способны сохранять равновесие в составе консорциума. При этом, благодаря различиям в жизненном цикле и механизме солюбилизации минералов калия и фосфора у штаммов, входящих в консорциум, их совместное применение способно обеспечить высокую активность в мобилизации соединений фосфора и калия, а также пролонгированное действие.

Пример 4. Определение фитостимулирующей активности штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 при внесении с гранулами минеральных удобрений

Экспериментально установлено, что штаммы Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 обладают фитостимулирующим эффектом по отношению к различным сельскохозяйственным культурам. Для этого был проведен вегетационный опыт.

В лабораторных исследованиях была определена численность микроорганизмов на гранулах минеральных удобрений нитроаммофоски. Количественное определение микроорганизмов на гранулах проводили методом серийных разведений с последующим высевом на плотные питательные среды. В исследовании использовали биомодифицированные минеральные удобрения с оптимальным содержанием бактериальных клеток на поверхности - 10⁴ КОЕ/г удобрений.

В работе использовали семена растений:

1. Кукуруза, гибрид П8521

2. Подсолнечник, гибрид ЕС АГОРА

3. Картофель, сорт «Гусар».

Сосуды объемом 3000 мл наполняли почвой на ¾ объема и уравновешивают по весу. Норма внесения минеральных удобрений во всех вариантах, кроме контроля без удобрений, составляла - 30 г/м² (0,72 г на сосуд объемом 3 л). Норма высева семян согласно виду культуры и общепринятых рекомендациях по норме высева. Повторность опыта 3-х кратная. Растения выращивали в условиях поликарбонатной теплицы с автоматической вентиляцией в течение 5 месяцев. У растений учитывались следующие биометрические показатели: число растений и стеблей, высота растений, параметры корневой части растений.

Анализ данных исследования растений кукурузы показал, что штамм Bacillus megaterium КУК2А увеличивал вес растений на 14,1%, высоту растений на 18,6%, площадь листьев на 9,1% в сравнении с контрольным вариантом (нитроаммофоска).

Анализ растений подсолнечника показал также способность штамма Bacillus megaterium КУК2А стимулировать рост растений, так вес растений увеличился на на 8,7%, площадь листьев на 6,2% в сравнении с контрольным вариантом.

В варианте с исследованием влияния биоминерального удобрения (БМУ) нитроаммофоски с штаммом Bacillus megaterium КУК2А на картофеле, установлено достоверное влияние на увеличение количества клубней +66,4% к контрольному варианту, а также на вес клубней + 258,2% к контрольному варианту нитроаммофоска.

Штамм Paenibacillus sp. 02189 увеличивал вес растений на 22%, количество листов - на 11,3%, площадь листьев - на 15,1% в сравнении с контрольным вариантом (нитроаммофоска).

Анализ растений подсолнечника показал также способность штамма Paenibacillus sp. 02189 стимулировать рост растений: так, вес растений увеличился на 12,6%, количество листов - на 5,9%, площадь листьев - на 20,1% в сравнении с контрольным вариантом. В варианте с исследованием влияния БМУ нитроаммофоски с штаммом Paenibacillus sp. 02189 на картофеле установлено достоверное влияние на увеличение количества клубней: +18,9% к контрольному варианту.

Данные свидетельствуют о том, что штаммы микроорганизмов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 могут успешно использоваться для биомодификации минеральных удобрений с целью ускорения роста и созревания растений, повышения урожайности, а также повышения эффективности усвояемости минеральных удобрений.

Пример 5. Исследование эффективности консорциума штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 при совместном внесении для биомодификации минеральных удобрений в полевых опытах

С целью исследования влияния консорциума штаммов бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 на урожайность сельскохозяйственных культур были проведены полевые испытания биомодифицированных удобрений на основе данного консорциума. География испытаний включала условия Ленинградской и Волгоградской области. Для испытаний использовали минеральные удобрения ПАО «Акрон» NPK 16:16:16 (азот общий (N)* 16%, фосфор (Р₂О₅) 16%, калий (К₂О) 16%). Исследования проводили на культурах пшеницы яровой, картофеля, перца и томата.

Изучение влияния БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 на пшенице яровой проводили на базе НИИСХ «Белогорка», Ленинградская область. Удобрения вносили под основную культивацию в норме 100 кг/га. В результате исследований установлено, что применение БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 способствует получению урожайности пшеницы яровой на 35% больше, чем в контрольном варианте, где применяли те же минеральные удобрения в той же норме без модификации. Так, урожайность на варианте с применением консорциума составила 2,93 т/га, тогда как в контроле - 2,17 т/га.

Исследование влияния БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 на картофель также проводили на базе НИИСХ «Белогорка», Ленинградская область. Удобрения вносили под основную культивацию в норме 300 кг/га. В результате установлено, что применение БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 способствует получению урожайности картофеля на 13,5% больше, чем в контрольном варианте, где применяли те же минеральные удобрения в той же норме без модификации. Так, урожайность на варианте с применением консорциума составила 41,6 т/га (товарная урожайность (выход картофеля, имеющего товарный вид) - 37,94 т/га), тогда как в контроле 36,64 т/га (товарная урожайность - 33,48 т/га). Также отмечено увеличение аскорбиновой кислоты на 17%.

Изучение влияния БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 на перце проводили на базе Быковской бахчевой селекционной опытной станции, Волгоградская область. Удобрения вносили под основную культивацию в норме 300 кг/га. В результате исследований установлено, что применение БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 способствует получению урожайности перца на 118,8 % больше, чем в контрольном варианте, где применяли те же минеральные удобрения в той же норме без биомодификации. Так, урожайность на варианте с применением консорциума составила 10,13 кг/м², тогда как в контроле 4,63 кг/м². Также повышается товарность перца - 91%, тогда как в контроле - 72%.

Изучение влияния БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 на томате также проводили на базе Быковской бахчевой селекционной опытной станции, Волгоградская область. Удобрения вносили под основную культивацию в норме 300кг/га. В результате исследований установлено, что применение БМУ на основе консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 способствует получению урожайности томата на 12 % больше, чем в контрольном варианте, где применяли те же минеральные удобрения в той же норме без модификации. Так, урожайность на варианте с применением консорциума составила 8,2 кг/м², тогда как в контроле - 7,3 кг/м².

Анализируя проведенные исследования, установлено, что применение штаммов Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 в консорциуме позволяет максимально раскрыть потенциал обоих штаммов.

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные случаи приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть, понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к биомодификации минеральных удобрений и мелиорантов путем применения консорциума бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189, а также к получению биомодификаторов и биомодифицированных минеральных удобрений и мелиорантов для применения в растениеводстве. Изобретение позволяет стимулировать рост растений, улучшить питание и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 пр.

1. Консорциум бактерий, включающий штаммы бактерий Bacillus megaterium КУК2А (RCAM 05941) и Paenibacillus sp. 02189 (RCAM02189), предназначенный для биомодификации минеральных удобрений и/или мелиорантов.

2. Применение консорциума штаммов бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 для биомодификации минеральных удобрений и/или мелиорантов.

3. Применение по п.2, в котором биомодификация обеспечивает улучшение питания и/или стимуляцию роста растений, повышение их устойчивости к заболеваниям, повышение эффективности усвояемости, соответственно, минеральных удобрений и/или мелиорантов.

4. Применение по любому из пп.2 или 3, в котором минеральное удобрение или мелиорант используют в твердой или жидкой форме.

5. Применение по п.4, в котором минеральное удобрение в твердой форме представляет собой удобрение в гранулированной, приллированной, микрогранулированной, порошкообразной форме или в форме водорастворимого минерального удобрения.

6. Применение по любому из пп.2-5, в котором консорциум бактерий наносят непосредственно на минеральное удобрение или мелиорант путем прямого нанесения бактериальной суспензии или с использованием носителя и/или средства, увеличивающего адгезию бактерий на минеральном удобрении, и/или мелиоранте, и/или носителе.

7. Применение по п.6, в котором носитель представляет собой минеральное или органическое природное или синтетическое вещество, приемлемое в сельском хозяйстве.

8. Применение по п.7, в котором носитель представляет собой диатомит, цеолит, опоку, трепел, каолин, глауконит, кремнезем, перлит, метакаолин, волластонит, бентонит, микрокремнезем неорганический, белит, сажу белую, вермикулит (вспученный), тальк или диабазит.

9. Применение по п.6, в котором в качестве средства, увеличивающего адгезию бактерий, используют крахмал катионный, декстрин, коллагеновый клей, костно-желатиновый клей, альбуминовый клей, рыбный клей, вишневый клей, патоку, гуммиарабик или жидкое стекло.

10. Применение по любому из пп.2-9, в котором минеральное удобрение представляет собой азотное, фосфорное, калийное, борное, молибденовое, комплексное, сложно-смешанное или микроудобрение, или смесь одного из удобрений с микроэлементами.

11. Применение по п.10, в котором минеральное удобрение представляет собой карбамид, нитрат аммония, сернокислый аммоний, кальциевую селитру, аммофос, натриевую селитру, диаммонийфосфат, нитроаммофоску, фосфоритную муку, сульфат калия, калийную соль, сульфоаммофос, диаммофос, азофоску, нитрофос, нитрофоску, калиевую селитру, хлористый калий или калимагнезию.

12. Применение по любому из пп.2-4, 6-9, в котором мелиорант представляет собой мелиорант-сорбент, мелиорант-структурообразователь, удобрение-мелиорант, в том числе фосфогипс или фосфоритную муку.

13. Применение по любому из пп.2-12, в котором бактерии используют в споровой и/или вегетативной форме.

14. Биомодификатор минеральных удобрений или мелиорантов, включающий консорциум бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189 и, опционально, по меньшей мере одно вспомогательное вещество.

15. Биомодификатор по п.14, в котором вспомогательное вещество представляет собой носитель и/или средство, увеличивающее адгезию бактерий на минеральном удобрении, и/или мелиоранте, и/или носителе.

16. Биомодификатор минеральных удобрений по п.15, в котором носитель представляет собой диатомит, цеолит, опоку, трепел, каолин, глауконит, кремнезем, перлит, метакаолин, волластонит, бентонит, микрокремнезем неорганический, белит, сажа белая, вермикулит (вспученный), тальк или диабазит.

17. Биомодифицированное минеральное удобрение или биомодифицированный мелиорант, включающее(-ий), соответственно, минеральное удобрение или мелиорант, и консорциум бактерий Bacillus megaterium КУК2А и Paenibacillus sp. 02189.

18. Биомодифицированное минеральное удобрение или биомодифицированный мелиорант по п.17, полученное(-ый) путем биомодификации, соответственно, минерального удобрения или мелиоранта с использованием для этого биомодификатора по любому из пп.14-16.

19. Биомодифицированное минеральное удобрение или биомодифицированный мелиорант по любому из пп.17, 18, в котором, соответственно, минеральное удобрение или мелиорант используют в твердой или жидкой форме.

20. Биомодифицированное минеральное удобрение или биомодифицированный мелиорант по п.19, в котором минеральное удобрение в твердой форме представляет собой удобрение в гранулированной, приллированной, микрогранулированной, порошкообразной форме или водорастворимое минеральное удобрение.

21. Биомодифицированное минеральное удобрение или биомодифицированный мелиорант по любому из пп.17-20, в котором минеральное удобрение представляет собой азотное, фосфорное, калийное, борное, молибденовое, комплексное, сложно-смешанное или микроудобрение, или смесь одного из удобрений с микроэлементами, а мелиорант представляет собой мелиорант-сорбент, мелиорант-структурообразователь, удобрение-мелиорант.