Биопрепарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества продукции

Изобретение относится к биотехнологии, в частности, к биопрепаратам эффективных микроорганизмов (ЭМ) для растениеводства и которые могут быть использованы для осенней, весенней и летней обработок почвы, корневой и внекорневой подкормок в период вегетации растений, а также предпосевной обработки семян. Биопрепарат состоит из смеси суспензий следующих штаммов, депонированных в ВКПМ: Agrobacterium tumefaciens B-4116, Agrobacterium radiobacter B-956, Azotobacter chroococcum B-2375, Bacillus thurengiensis B-2918, Bacillus subtillis B-6554, Bacillus subtillis B-4419, Bacillus megaterium B-4440, Bacillus megaterium B-200, Bradyrhizobium japonicum B-1978, Ervinia ananas B-5292, Lactobacillus casei B-3961, Pseudomonas fluorescens B-1138, Rhodopseudomonas palustris B-1620. Изобретение позволяет восстановить плодородие почвы и улучшить ее структуру; увеличить всхожесть семян; укрепить иммунную систему растений, повысить сопротивляемость болезням и вредителям, что значительно увеличивает урожайность и высокое качество получаемого продовольствия.

 

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии, в частности к биопрепаратам эффективных микроорганизмов (ЭМ) для растениеводства, и может быть использовано для осенней, весенней и летней обработок почвы, корневой и внекорневой подкормок в период вегетации растений, а также предпосевной обработки семян, при этом происходит оздоровление, восстановление плодородия почвы и улучшение ее структуры; увеличение всхожести семян; укрепление иммунной системы растений, повышение сопротивляемости болезням и вредителям, что значительно увеличивает урожайность и высокое качество получаемого продовольствия.

Известен биологический стимулятор роста растений «Биостим» (Регистрационный номер Госстандарта России ПТУ и Ростовской ЦСМ №007658, ТУ 2180-001-51599205-2003, производитель ООО «Взгляд», г.Ростов-на-Дону), который представляет собой фитогормон, проявляющий свое действие через ДНК клеток растений. Используется для увеличения урожая овощных, зернобобовых культур, картофеля, плодов, ягод и цветов.

Существенным недостатком данного биопрепарата является его действие на генетический аппарат растений, и в связи с этим при систематическом применении отдаленные последствия не ясны. Полученный маточный и приготовленный из него рабочий растворы без холодильника сохраняются всего 4-6 часов.

Известны препараты для растениеводства, выпускаемые предприятием «ЭМ-технология» при ВНИИ Сельскохозяйственной Микробиологии (г.Санкт-Петербург): «Азотобактерин» (препарат стимулирующего действия; основа препарата - штаммы Azotobacter chroococcum); «Флоритан» (препарат защитного и стимулирующего действия; основа препарата - штаммы Pseudomonas fluorescens); «Экстрасол» (препарат фунгицидно-стимулирующего действия; основа препарата - штаммы Bacillus различных видов). Недостатком указанных биопрепаратов является ограниченный видовой состав.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятый авторами за прототип, является ЭМ-препарат «Байкал-ЭМ1» (Номер Государственной регистрации 05-9395 (9796-9799)-0369(0386)-1, ТУ 9291-001-50710575-00, изготовитель ПО «ЭМ-Кооперация», г.Москва). Этот препарат содержит молочнокислые, фотосинтезирующие, азотфиксирующие бактерии, дрожжевые грибки. Он предназначен для восстановления плодородия почвы, а также в качестве биодобавки в корм животным и птицы.

Существенным недостатком указанного биопрепарата является значительная монотонность состава. Кроме этого, разработчики предлагают применять один и тот же препарат в растениеводстве, животноводстве, птицеводстве, для компостирования органических отходов, санации помещений при содержании животных и птицы (Материал II Международной научно-практич. конфер. «ЭМ-технология. Реальность и перспективы»; 15-19 ноября 2001 г., Улан-Удэ). В связи с этим следует отметить, что организмы растительного и животного происхождения имеют совершенно различные типы физиологической организации и питательные потребности, а физиология крупного рогатого скота и свиньи значительно отличается от птицы. И как следствие, для нормального функционирования их систем требуется разный набор полезных (эффективных) микроорганизмов.

Целью изобретения является разработка биопрепарата из эффективных микроорганизмов для растениеводства, представляющего многовидовую, полифункциональную композицию, в состав которой входит смесь суспензий живых эффективных микроорганизмов, относящихся к различным родам и видам, соответствующих нормальному микробиоценозу плодородной почвы, обладающих защитно-стимулирующим действием на растения, повышающих урожайность и улучшающих качество продукции.

Технический результат достигается тем, что биопрепарат из эффективных почвенных микроорганизмов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества продукции состоит из молочнокислых, фотосинтезирующих, азотсодержащих бактерий, и он дополнительно содержит штаммы родов Agrobacterium, Bacillus, Bradyrhizobium, Ervinia, Rhodopseudomonas при следующем эффективном составе и соотношении компонентов (мас.%):

Agrobacterium tumefaciens B-4116 - 9%

Agrobacterium radiobacter B-956 - 9%

Azotobacter chroococcum B-2375 - 9%

Bacillus thurengiensis B-2918 - 9%

Bacillus subtillis B-6554 - 9%

Bacillus subtillis B-4419 - 9%

Bacillus megaterium B-4440 - 9%

Bacillus megaterium B-200 - 9%

Bradyrhizobium japonicum B-1978 - 8%

Ervinia ananas B-5292 - 6%

Lactobacillus casei B-3961 - 6%

Pseudomonas fluorescens B-1138 - 6%

Rhodopseudomonas palustris B-1620 - 2%.

Микробиологический состав почвы является точным показателем того, в каком состоянии находится плодородный слой почвы. При преобладании в почве болезнетворных бактерий и грибков рост и развитие растений замедленный и сами растения ослаблены, вследствие чего мы получаем низкие урожаи, растения не могут сопротивляться болезням и вредителям. И наоборот, если в почве присутствуют полезные бактерии, то улучшаются биологические показатели почвы, что способствует ее физическому и химическому оздоровлению, идет восстановление гумуса, почвы становятся более рыхлыми, накапливаются азот, фосфор, калий, микроэлементы и другие вещества, необходимые для роста и развития растений. Биопрепарат, в состав которого входят живые клетки высокоэффективных азотофиксирующих микроорганизмов, выделенных из почвы плодородных лугов, а также синтезированные ими биологически активные соединения: витамины групп В, Р, РР, стимуляторы роста растений (фитогормоны), антибиотики, иммуномодуляторы, типа рибофлавина, оказывают благоприятное действие на растение. Хорошо приживаясь в ризосфере растений, бактерии, входящие в состав ЭМ-препарата, активно фиксируют азот атмосферы и улучшают азотное питание растений. Однако, более важным свойством этих бактерий является способность вырабатывать биологически активные вещества: никотиновую и пантотеновую кислоты, пиродоксин, биотин, гетероауксины, гиббереллины и ряд других. Комплекс ростовых веществ, а также макро- и микроэлементов, содержащихся в таком препарате, усиливают процессы обмена веществ в растениях. Это способствует укреплению иммунитета растений, стимулирует отрастание побегов, завязей и развитие корневой системы; повышает тургор листьев; ускоряет созревание плодов. Кроме того, стимуляция обменных процессов в растениях приводит к увеличению в 1,5 раза использования растениями минеральных удобрений, снижая при этом содержание нитратов на 25-30%.

Благодаря своей ферментативной активности, ЭМ-препарат способствует развитию в почве (и особенно в ризосфере) других групп микроорганизмов, а именно аммонификаторов, денитрофекаторов, аэробных целлюлозоразлагающих и фосфорных бактерий. Стимуляция развития жизнедеятельности данных микроорганизмов вызывает энергичную минерализацию органических веществ и снабжение растений элементами зольной и азотной пищи. Иными словами, действие эффективных микроорганизмов заключается в том, что они способствуют увеличению корневой массы растений, вследствие чего увеличивается поглотительная способность корней, что ведет к мощному росту здорового растения, дающего значительно больший урожай.

В составе предлагаемого консорциума - эффективные микроорганизмы из штаммов, относящихся к нескольким родам и видам. В биологический препарат входят живые клетки и споры непатогенных штаммов почвенных бактерий, обладающие высокой антагонистической активностью по отношению к фитопатогенам грибного и бактериального происхождения. Эти микроорганизмы являются наиболее активными среди бактерий продуцентами антибиотиков полипептидной природы, синтезируя различные антибиотики, обладающие высокой антагонистической активностью и подавляющих развитие болезнетворных бактерий и грибов, как в ризосфере, так и в филосфере растений. Они имеют широкий спектр бактерицидного и фунгицидного действия и подавляют развитие болезнетворных микроорганизмов. Кроме того, эти штаммы связывают тяжелые металлы, выводя их из обмена веществ. Бациллы, входящие в консорциум, устойчивы к нитратам и низкой рН. Бактерии консорциума обладают свойством вступать в конкурентную борьбу за элементы питания, в частности, железа, которое находится в почве в виде труднодоступного нерастворимого гидрооксидного комплекса. Они вырабатывают сидерофоры - соединения, связывающие ионы железа. Сидерофоры могут усваивать только бактерии консорциума, но не другие микроорганизмы, при этом болезнетворные бактерии вынуждены мигрировать в поисках свободного железа в окружающую почву. Другим способом подавления развития грибов является синтез этими бактериями различных ферментов, расщепляющих липиды, белки и, главное - хитин, входящий в состав клеточной стенки грибов. Их губительное влияние на болезнетворные микроорганизмы связано, главным образом, с подавлением процесса размножения патогенных микроорганизмов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в составлении биопрепарата для растениеводства из смеси суспензий живых штаммов эффективных почвенных микроорганизмов в определенном их видовом составе и соотношении. Штаммы, входящие в состав единой биокультуры, относятся к различным родам и видам, отличаются между собой по биологическим свойствам и направленности действия, что позволяет при применении в открытом и закрытом грунте при обработке почвы, предпосевной обработке и опрыскивании растений в определенных дозах стимулировать рост и развитие сельскохозяйственных культур и их защиту.

Возможность практического использования предлагаемого ЭМ-препарата иллюстрируется примерами его изготовления с использованием полной совокупности заявляемых признаков изобретения.

Пример 1. Готовят серию биопрепарата следующего состава и количественного соотношения (мас.%): 1) Azotobacter chroococcum В-2375 - 15%; 2) Agrobacterium tumefaciens В-4116 - 15%; 3) Pseudomonas B-3482 - 15%; 4) Bacillus thurengiensis В-2918 - 15%; 5) Bacillus subtilis В-6554 - 15%; 6) Bacillus megaterium В-4440 - 15%; 7) Pseudomonas fluorescens В-1138 - 10%. Для этого штаммы бактерий выращивают раздельно на питательной среде, оптимальной для каждого штамма, в течение (36±2) часов при температуре 37°С. Смывают выросшие бактериальные культуры 9% раствором хлорида натрия, рассчитывают по оптическому стандарту мутности (ОСО 45-28-59-85-П) количество микробных клеток в 1 мл суспензии. Затем готовят суспензию каждого штамма в защитной среде, например, в сахарозожелатиновой смеси, доводя концентрацию микробных клеток каждой культуры до 1,0-1,5×10⁹ м.к./мл этой защитной средой. После чего готовят смесь суспензий штаммов в определенном соотношении.

В посевных опытах на делянках площадью 100 м² проводилась весенняя обработка почвы (полив раствором ЭМ-препарата при разведении 1:200), предпосевная обработка семян (замачивание семян при разведении препарата 1:100 в течение 1-2 часов), четырехкратное опрыскивание по вегетации растений (разведение препарата 1:1000) на среднеспелой белокочанной капусте сорта «Грибовская-231», картофеле сорта «Симфония», озимой пшенице сорта «Одесская 267». Контроль - культуры без обработки.

По результатам проводимых исследований установлено, что при средней урожайности капусты в контроле 474 ц/га по ЭМ-препарату получена прибавка урожая на 5,9% (28 ц/га). Использование ЭМ-препарата дало увеличение массы кочана на 242 г к контролю. Содержание сахара в кочанах отмечено на 3,2% больше по сравнению с контролем, витамина С по препарату увеличилось на 2,2 мг %.

Полевые опыты на картофеле показали, что урожайность была выше при обработке биопрепаратом на 20 ц/га при среднем урожае в контроле 182 ц/га. Содержание крахмала увеличилось на 4,8%, а витамина С - на 8,7 мг %.

Полевая всхожесть пшеницы по препарату составила 86,3% (контроль - 84,8%), энергия прорастания - 86,5% (контроль - 85%), при этом отмечено повышение урожайности на 2,6 ц/га.

Пример 2. Готовят серию биопрепарата следующего состава и количественного соотношения (мас.%): 1) Rhodopseudomonas palustris В-1620 - 10%; 2) Azotobacter chroococcum В-2375 - 10%; 3) Agrobacterium radiobacter В-956 - 10%; 4) Agrobacterium tumefaciens В-4116 - 10%; 5) Bacillus megaterium В-200 - 10%; 6) Bacillus thurengiensis В-2918 - 10%; 7) Bacillus subtillis В-6554 - 10%; 8) Bacillus subtillis В-4419 - 10%; 9) Lactobacillus casei B-3961 - 10%; 10) Pseudomonas fluorescens В-1138 - 10%, применяя манипуляции, изложенные в примере 1.

По ЭМ-препарату получена прибавка урожая капусты на 7,2% (34 ц/га); увеличение массы кочана - на 345 г по отношению к контролю; содержание сахара - на 3,4%; витамина С по биопрепарату увеличилось на 2,4%.

Урожайность картофеля при обработке ЭМ-препаратом выше на 26 ц/га, содержание крахмала увеличилось на 4,8%, а витамина С - на 9,8 мг%.

Полевая всхожесть пшеницы по биопрепарату составила 86,5%, энергия прорастания - 86,7%, повышение урожайности - на 2,8 ц/га.

Пример 3. Готовят серию биопрепарата следующего состава и количественного соотношения (мас.%): 1) Agrobacterium tumefaciens B-4116 - 9%; 2) Agrobacterium radiobacter B-956 - 9%; 3) Azotobacter chroococcum B-2375 - 9%; 4) Bacillus thurengiensis B-2918 - 9%; 5) Bacillus subtillis B-6554 - 9%; 6) Bacillus subtillis B-4419 - 9%; 7) Bacillus megaterium B-4440 - 9%; 8) Bacillus megaterium B-200 - 9%; 9) Bradyrhizobiumjaponicum B-1978 - 8%; 10) Ervinia ananas B-5292 - 6%; 11) Lactobacillus casei B-3961 - 6%; 12) Pseudomonas fluoresccns B-1138 - 6%; 13) Rhodopseudomonas palustris B-1620 - 2%.

По ЭМ-препарату получена прибавка урожая капусты на 18,7% (89 ц/га); увеличение массы кочана - на 886 г по отношению к контролю; содержание сахара - на 6,3%; витамина С по биопрепарату увеличилось на 4,8% мг %.

Урожайность картофеля при обработке ЭМ-препаратом выше на 43 ц/га, содержание крахмала увеличилось на 10,1%, витамина С - на 14,8 мг %. Кроме этого, результаты анализа показали, что ЭМ-препарат снизил поражение картофеля белой ножкой и макроспориозом в 2 раза, фитофтороз и черная ножка на растениях не обнаружены.

При использовании ЭМ-препарата отмечена более ранняя дружная всхожесть пшеницы, которая составила 89,2%, энергия прорастания - 88,9%, повышение урожайности - на 4,6-4,8 ц/га.

Как показали экспериментальные испытания биопрепаратов на овощных и злаковых сельскохозяйственных растениях, оптимальной по составу и процентному соотношению является композиция из смеси суспензий штаммов следующих эффективных микроорганизмов, депонированных до даты подачи заявки в ВКПМ:

Agrobacterium tumefaciens B-4116 - 9%

Agrobacterium radiobacter B-956 - 9%

Azotobacter chroococcum B-2375 - 9%

Bacillus thurengiensis B-2918 - 9%

Bacillus subtillis B-6554 - 9%

Bacillus subtillis B-4419 - 9%

Bacillus megaterium B-4440 - 9%

Bacillus megaterium B-200 - 9%

Bradyrhizobium japonicum B-1978 - 8%

Ervinia ananas B-5292 - 6%

Lactobacillus casei B-3961 - 6%

Pseudomonas fluorescens B-1138 - 6%

Rhodopseudomonas palustris B-1620 - 2%.

Преимущество и положительный эффект объясняется тем, что, в отличие от прототипа, предлагаемый биопрепарат для растениеводства, благодаря своему определенному составу эффективных почвенных микроорганизмов направленного, многофункционального действия, обеспечивает их заселение в почве, на корнях (или ризосфере), вегетативных частях культивируемых растений, которые вытесняют микроорганизмы - ингибиторы роста растений и болезнетворные микроорганизмы, структурируют почву, синтезируют гормоны роста, витамины, ферменты, антибиотики и другие биологически активные вещества, фиксируют атмосферный азот, что благоприятным образом сказывается на положительной активности корней, устойчивости к заболеваниям и общей продуктивности сельскохозяйственных культур.

Биопрепарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качества продукции, содержащий молочнокислые, фотосинтезирующие, азотсодержащие бактерии, отличающийся тем, что он дополнительно содержит штаммы родов Agrobacterium, Bacillus, Bradyrhizobium, Ervinia, Rhodopseudomonas при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Agrobacterium tumefaciens B-4116	9
Agrobacterium radiobacter B-956	9
Azotobacter chroococcum B-2375	9
Bacillus thurengiensis B-2918	9
Bacillus subtillis B-6554	9
Bacillus subtillis B-4419	9
Bacillus megaterium B-4440	9
Bacillus megaterium B-200	9
Bradyrhizobium japonicum В-1978	8
Ervinia ananas B-5292	6
Lactobacillus casei B-3961	6
Pseudomonas fluorescens B-1138	6
Rhodopseudomonas palustris B-1620	2