Бионический способ активации субстратов, используемых для выращивания растений

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Осуществляют активацию субстратов посредством воспроизведения в субстрате, предназначенном для выращивания растений, ассоциативного симбиоза композиции микробиологических инокулянтов и живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей, обеспечивающего воспроизведение в субстрате процесса кислородно-углеродного цикла аналогично происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза. Производят внесение в субстрат композиции микробиологических инокулянтов, питание которых осуществляют за счет внесения в субстрат живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей. Обеспечивается образование, накопление и разложение органических веществ до легкоусваиваемых корневой системой форм. 6 з.п. ф-лы.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к области бионической активации субстратов, используемых для выращивания растений. Бионический способ активации субстрата использует механизмы и принципы ассоциативного симбиоза между бактериями, грибами и микроводорослями, происходящие в условиях естественного почвенного биоценоза, для образования, накопления и разложения питательных веществ до легкоусваиваемых корневой системой растения форм в произвольно выбранных субстратах, в т.ч. обедненных полезными микроорганизмами, минеральными и органическими веществами.

Уровень техники

Плодородие почв в значительной мере связано с жизнедеятельностью микробиоты, минерализующей растительные и животные остатки с образованием соединений, усваиваемых растениями.

Ближайшим аналогом описываемого изобретения является один из процессов, происходящих в условиях естественного почвенного биоценоза, в ходе которого почвенные микроорганизмы вступают в ассоциативный симбиоз с микроводорослями. Сущность такого симбиоза, с одной стороны, состоит в том, что водоросли снабжают гетеротрофные организмы энергетическим материалом, содержащимся в слизи и внеклеточных выделениях. Среди выделений микроводорослей обнаружены витамины, ауксины и многие внеклеточные ферменты, влияющие также на развитие бактерий (Лукьянов В.А., Стифеев А.И. Прикладные аспекты применения микроводорослей в агроценозе. Курск, издательство Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2014, стр. 71-72). Помимо этого поверхность отдельных клеток водорослей представляет собой идеальную экологическую среду для многих микроорганизмов, которые находят здесь оптимальные условия для своего существования (М.Е. Игнатенко, Н.В. Немцева. Механизмы взаимодействия автотрофного и гетеротрофного компонентов в альгобактериальных сообществах. Бюллетень Оренбургского научного центра Уро РАН (электронный журнал) №3, 2012, стр. 2).

С другой стороны, стимулирующее влияние бактерий на водоросли заключается в том, что, осуществляя минерализацию, бактерии превращают высокомолекулярные (органические) соединения в низкомолекулярные (неорганические), доступные для водоросли. Кроме того, бактерии-симбионты способны синтезировать биологически активные вещества - витамины, ауксины и прочие соединения, влияющие на жизнедеятельность водорослевой культуры (М.Е. Игнатенко, Н.В. Немцева. Механизмы взаимодействия автотрофного и гетеротрофного компонентов в альгобакетриальных сообществах. Бюллетень Оренбургского научного центра Уро РАН (электронный журнал) №3, 2012. стр. 6-7).

Важным результатом такого взаимодействия является обеспечение активной жизнедеятельности полезных почвенных микроорганизмов и преобразование ими питательных веществ, получаемых от водорослей, в простые легкоусваиваемые формы, способные удовлетворить потребности корневой системы растения в минеральном питании.

В настоящее время разработаны методики, улучшающие состояние почвенной микрофлоры. Например, при альголизации почв микроводорослями и цианобактериями происходит бурное развитие микробиологических и биохимических процессов. В результате образуются легкодоступные гумусовые вещества, легкоусваивающиеся микроорганизмами, а также образующие питательные вещества для высших растений. (Лукьянов В.А. Диссертация «Агроэкологическая оценка применения одноклеточных фотосинтезирующих организмов на темно-серых лесных почвах Центрального Черноземья», Курск - 2015, стр. 78 - стр. 81; патент RU 2562544).

Заявляемое изобретение отлично тем, что оно воспроизводит и усиливает в произвольно выбранном субстрате, в т.ч. обедненном полезными микроорганизмами, органическими и минеральными веществами, механизм ассоциативного симбиоза микроводорослей и микроорганизмов аналогично природному почвенному биоценозу. В результате происходит образование и накопление питательных веществ в субстрате, влияющее на активное развитие микробиоты, которая в свою очередь, преобразовывая сложные вещества в легкоусваиваемые растением формы, насыщает субстрат элементами минерального питания растений, что делает субстрат плодородным. Применение способа позволяет производить бионическую активацию широкого спектра субстратов, в т.ч. обеденных полезными микроорганизмами, органическими и минеральными веществами, в т.ч. искусственных, инертных и стерильных субстратов.

Раскрытие сущности изобретения

Заявляемым изобретением решается задача обеспечения плодородия субстратов различного типа, в т.ч. обедненных полезными микроорганизмами, органическими и минеральными веществами, в т.ч. изначально стерильных субстратов, за счет воспроизведения в субстрате ассоциативного симбиоза или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации и композиции микробиологических инокулянтов, аналогичного происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза.

Для решения заявленной задачи в процессе осуществления способа используют субстрат. Субстрат представляет собой среду, предназначенную для выращивания растений. Субстрат может состоять из одного компонента либо смеси компонентов. Состав субстрата по возможности приспосабливают к требованиям растения, которое будет высажено в него, и к условиям окружающей среды.

В субстрат вносят композицию микробиологических инокулянтов, которая представляет собой совокупность биопрепаратов, содержащих не менее одной живой культуры микроорганизмов, и может быть или бактериальной, или грибной, или комбинированной. В качестве живых культур микроорганизмов могут выступать азотфиксирующие штаммы бактерий (такие как Azotobacter или др.), фосфатомобилизирующие штаммы бактерий (такие как Bacillus mucilaginosus или др.), фитостимуляторы (такие как бактерии Azospirillum brasiliense или др.) или другие штаммы полезных для растения микроорганизмов, либо микоризные инокулянты (такие как грибы рода Trichoderma или др.), либо их комбинации. Требования к составу композиции микробиологических инокулянтов, используемой в способе, зависят от исходного микробиологического состава субстрата и особенностей растения, для высадки которого предназначен активируемый субстрат.

Затем в субстрат в виде суспензии либо ее раствора вносится живая биомасса или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации. В качестве зеленых микроводорослей может быть использована такая микроводоросль как Chlorella vulgaris либо др. В качестве сине-зеленых микроводорослей может быть использована такая цианобактерия, как Anabaena sphaerica или др. Использование в способе живой биомассы или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации обеспечивает существование трех вариантов исполнения заявленного изобретения с равнозначным техническим результатом. При необходимости внесение в субстрат живой биомассы или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации может быть неоднократным.

Выполнение вышеуказанных действий может осуществляться как последовательно, так и одновременно, при этом для реализации изобретения по возможности должны быть обеспечены соответствующие условия внешней среды: освещенность, влажность, воздухообмен, температура и т.п.

В целях положительной реализации изобретения в качестве исходных материальных веществ должны использоваться такие микробиологические инокулянты и такие зеленые микроводоросли, или сине-зеленые микроводоросли, или их комбинация, которые в процессе своей жизнедеятельности будут находиться в ассоциативном симбиозе, не причиняя в последующем вред корневой системе растения, для выращивания которого предназначен активируемый субстрат.

В результате осуществления способа путем указанных действий в субстрате воспроизводится ассоциативный симбиоз между микробиологическими инокулянтами и зелеными микроводорослями, или сине-зелеными микроводорослями, или их комбинацией, характерный множеством ассоциативных связей. Например, зеленые микроводоросли, или сине-зеленые микроводоросли, или их комбинация, вносимые в субстрат, становятся источником питательного вещества, липидов, полипептидов, органические кислот, аминокислот и витаминов для микробиологических инокулянтов, внесенных в субстрат. Живая биомасса микроводорослей, продуцируя в процессе своей жизнедеятельности кислород, усваиваемый микробиологическими инокулянтами, способствует их интенсивному размножению. Микробиологические инокулянты в свою очередь перерабатывают метаболиты и органическое вещество микроводорослей, превращают высокомолекулярные (органические) соединения в низкомолекулярные (неорганические), легкоусваиваемые корневой системой растения и самими микроводорослями.

Дополнительно микроводоросли усваивают выделяемый микроорганизмами в процессе своей жизнедеятельности углекислый газ, не позволяя ему накапливаться в субстрате, что препятствует возникновению и развитию нежелательных анаэробных процессов в субстрате.

В итоге технический результат заявляемого изобретения проявляется в образовании и накоплении в субстрате органических веществ, активной жизнедеятельности микробиологических инокулянтов, разлагающих и минерализующих сложные вещества до простых форм, необходимых для последующего усваивания корневой системой растения, а также в формировании первоначального гумуса и увеличении концентрации гуминовых веществ, изначально содержащихся в субстрате. Вследствие этого технический эффект изобретения проявляется в обеспечении и усилении плодородных свойств субстрата.

Осуществление изобретения

В заявляемом способе используются субстраты, в т.ч. обедненные полезными микроорганизмами, органическими и минеральными веществами. Для того чтобы минеральные вещества образовались в субстрате и приумножились, а в дальнейшем смогли стать доступными растениям, для высадки которых предназначается субстрат, необходимо обеспечить присутствие и активную жизнедеятельность полезных микроорганизмов, перерабатывающих сложные вещества в легкоусвояемые растением формы, обеспечив их полноценное питание. Данную задачу помогает решить процесс воспроизведения в субстрате ассоциативного симбиоза зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации и микробиологических инокулянтов, аналогичного происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза.

От активной жизнедеятельности микробиологических инокулянтов в субстрате зависит плодородие субстрата, а в дальнейшем и урожайность растений, которые будут высажены в него. Микробиологические инокулянты в описываемом способе являются потребителями органических веществ - органических кислот, слизи и растворимых полисахаридов, жирных кислот и веществ липоидного характера, растворимых полипептидов, аминокислот, источником которых являются или зеленые микроводоросли, или сине-зеленые микроводоросли, или их комбинация, превращая такие вещества путем разложения в легкоусваиваемые корневой системой растения минеральные соединения. Например, бактериальная композиция микробиологических инокулянтов, содержащая азотфиксирующие штаммы, способствует накоплению соединений азота в субстрате. Фосфатомобилизирующие бактерии способствуют высвобождению фосфора и калия из сложных соединений, переводя их в доступные для растений формы.

Использование в композиции микробиологических инокулянтов препаратов микоризы позволяет расширить многообразие ассоциативных симбиотических связей в субстрате. Препараты микоризы способны вырабатывать ферменты, преобразующие практически любые труднорастворимые соединения в доступные элементы. Благодаря микоризе высаженное в субстрат растение сможет получить больше воды и минералов (особенно фосфора), а также защиту от заболеваний и вредителей.

Использование комбинации микробиологических инокулянтов, содержащей комплекс различных полезных микроорганизмов, позволит ускорить процесс разложения органики в субстрате, тем самым улучшив в будущем питание корневой системы растения.

В связи с тем что у различного типа микроводорослей образуются различные виды симбиотических связей с микробиологическими инокулянтами, использование в способе разных видов микроводорослей и их комбинаций в качестве источника питательных веществ для микробиологических инокулянтов расширяет многообразие симбиотических связей. В первом варианте изобретения источником питания микробиологических инокулянтов являются зеленые микроводоросли, во втором варианте изобретения сине-зеленые микроводоросли, в третьем варианте изобретения комбинация зеленых и сине-зеленых водорослей.

За счет процесса размножения и возможности повторного внесения живой биомассы или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации в субстрат такие микроводоросли становятся постоянным производителем свежего органического вещества. Продуктами их метаболизма, а также отмирающими или ослабленными клетками питаются микробиологические инокулянты, что стимулирует размножение и развитие последних. Также или зеленые микроводоросли, или сине-зеленые микроводоросли, или их комбинация выступают как накопители гумуса в субстрате, усиливая его плодородность, что особенно важно для неорганических субстратов, не имеющих в своем составе первичной органики.

С целью осуществления заявленного изобретения в субстрат вносят композицию микробиологических инокулянтов. Поскольку микробиологические инокулянты являются живыми существами, то в субстрате возникает необходимость обеспечения их питательными веществами. Таким источником питания в первом варианте осуществления изобретения становится живая биомасса зеленых микроводорослей, во втором варианте живая биомасса сине-зеленых микроводорослей, в третьем варианте их комбинация, подаваемая в субстрат. Продукты метаболизма микроводорослей содержат разнообразные органические вещества: органические кислоты, слизи и растворимые полисахариды, жирные кислоты и вещества липидного характера, растворимые полипептиды, аминокислоты, вещества высокой биологической активности. Постепенно разлагаясь, органическое вещество или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации становится и энергетическим материалом, и питательным веществом для микробиологических инокулянтов, разлагающих его в итоге до минеральных веществ, усваиваемых корневой системой растения.

Кроме этого живая биомасса или зеленых микроводорослей, или сине-зеленых микроводорослей, или их комбинации, внесенная в субстрат, периодически обновляется как естественным способом, размножаясь внутри субстрата, так и путем повторного внесения (в частных вариантах осуществления изобретения), что позволяет снабжать субстрат свежим органическим веществом и поддерживать активную жизнедеятельность микробиологических инокулянтов.

Дополнительно за счет кислорода, выделяемого при фотосинтезе микроводорослей, обеспечивается аэрация субстрата, что также положительно влияет на развитие микробиологических инокулянтов, находящихся в нем.

Таким образом, в процессе осуществления изобретения в субстрате воспроизводится ассоциативный симбиоз микроводорослей и композиции микробиологических инокулянтов, аналогичный происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза, результатом которого является эффективное разложение органики до свободно усваиваемых веществ.

1. Бионический способ активации субстратов, используемых для выращивания растений, заключающийся в воспроизведении в субстрате, предназначенном для выращивания растений, ассоциативного симбиоза композиции микробиологических инокулянтов и живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей, обеспечивающего воспроизведение в субстрате, предназначенном для выращивания растений, процесса кислородно-углеродного цикла аналогично происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза, путем внесения в субстрат композиции микробиологических инокулянтов, питание которых осуществляют за счет внесения в субстрат живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей.

2. Способ по п. 1, в котором композицию микробиологических инокулянтов и живую биомассу зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей вносят в субстрат одновременно.

3. Способ по п. 1, в котором сначала в субстрат вносят композицию микробиологических инокулянтов, а затем живую биомассу зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей.

4. Способ по п. 1, в котором сначала в субстрат вносят живую биомассу зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей, а затем композицию микробиологических инокулянтов.

5. Способ по п. 1, в котором композиция микробиологических инокулянтов содержит бактериальные удобрения.

6. Способ по п. 1, в котором композиция микробиологических инокулянтов содержит микоризные инокулянты.

7. Способ по п. 1, в котором композиция микробиологических инокулянтов содержит комбинированные инокулянты.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся в целом к микробным инокулянтам. Микробный инокулянт для использования в увеличении роста растений, продуктивности растений и/или качества почвы содержит штаммы двух или более видов бактерий, выбранных из Lactobacillus parafarraginis, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus rapi и Lactobacillus zeae.

Изобретение относится к области биотехнологии, конкретно к молекулярной биологии и генетике. Заявлен набор последовательностей нуклеотидов, который может быть использован для диагностики частых у жителей РФ делеций гена DMD, ответственного за мышечную дистрофию Дюшена/Беккера, исходя из частот мутаций среди пациентов - жителей Российской Федерации.

Изобретение относится к биохимии и области медицинской микробиологии. Описан способ подвидовой дифференциации штаммов возбудителя чумы Yersinia pestis.
Изобретение относится к биохимии. Описан способ выявления контаминации вирусами культуры клеток иммунопероксидазным методом, включающий взаимодействие антигена с мечеными антителами в неинфицированной культуре клеток и учет результатов реакции по интенсивности окрашивания образовавшегося комплекса под микроскопом.

Изобретение относится к биохимии. Описан способ диагностики рака толстой кишки путем определения уровня метилирования промоторной области гена COL1A2, посредством проведения пиросеквенирования, отличающийся тем, что исследуют уровень метилирования CpG динуклеотидов в промоторной области гена COL1A2, и при обнаружении снижения метилирования в опухолевой ткани на 10% и более по сравнению с нормальной тканью, делают вывод о высокой вероятности рака толстой кишки.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ увеличения срока годности биоудобрения на основе клубеньковых бактерий основан на использовании технологии лиофилизации бактериальных культур и возможности их последующей регенерации и наращивания на питательных средах непосредственно перед обработкой ими посевного материала, при котором 125 мл вновь наращенной культуры будет достаточно для обработки 20-25 кг посевного материала.

Изобретение относится к области молекулярной биологии и биотехнологии. Изобретение представляет собой набор 5'-фосфорилированных олигонуклеотидных праймеров для амплификации методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) полной кодирующей последовательности гена мембранного протеина системы секреции III типа (TTSS) HrcV возбудителя мелиоидоза.

Изобретение относится к области молекулярной биологии и биотехнологии. Изобретение представляет собой набор 5'-фосфорилированных олигонуклеотидных праймеров для амплификации методом полимеразной цепной реакции гена ompA/motB, кодирующего поверхностный протеин OmpA/MotB возбудителя мелиоидоза.

Предлагаемый способ относится к фотобиотехнологии, промышленной микробиологии, аквакультуре, экологии, альгологии, биохимии, может быть также использован в пищевой промышленности, животноводстве при производстве кормов, в медицинской и ветеринарной микробиологии.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к овощеводству. Способ включает обработку растений биопрепаратом.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к земледелию, и может быть использовано при обработке почвы. Способ повышения плодородия почвы включает внесение в почву гранулированной смеси птичьего помета и золошлакового материала от сжигания каменного угля в соотношении 1:1 в количестве 5-10 т на 1 га.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам внесения удобрений, и может быть использовано для получения корнеплодов сахарной свеклы с высоким содержанием сахара в Центрально-Черноземном регионе.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к автоматизированным оптико-электронным системам определения содержания питательных веществ в почве.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения плодородия почвы заключается во внесении в нее фосфогипса, при этом в почву дополнительно вносят концентрат цинковой руды, причем внесение мелиорантов производят дробно, половину дозы фосфогипса и концентрата цинковой руды вносят на стерню, боронуют на глубину 10-12 см с последующей отвальной пахотой на глубину 20-25 см, затем вносят вторую половину дозы мелиоранта и проводят повторное боронование на глубину 10-12 см.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способу обработки почвы с одновременным внесением удобрений перед посадкой картофеля и устройству для его осуществления.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии возделывания зернобобовых культур. Способ включает обработку посевов и внесение цеолитсодержащей глины аланит, растворенной в воде.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию, и может найти применение при снижении эрозионных процессов на склоновых землях. Способ снижения эрозийных процессов заключается в том, что формируют буферные полосы естественной растительности шириной 2,5-3 м, а между ними располагают культивируемые участки шириной 10-12 м, на которых высевают озимую злаково-бобовую травосмесь и в фазе максимального развития осуществляют укос зеленой массы на высоте 6-8 см.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам повышения плодородия почвы. Способ предусматривает применение севооборотов и восстановление структуры пахотного слоя почвы за счет повышения содержания в нем гумуса.
Изобретение относится к области виноградарства. Способ включает внесение питательных компостов, выращивание растений на зеленое удобрение и использование виноградной лозы для повышения плодородия почвы.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Осуществляют обеспечение питания корневой системы растения посредством воспроизведения в субстрате, предназначенном для выращивания растений, ассоциативного симбиоза композиции микробиологических инокулянтов и живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей, обеспечивающего воспроизведение в субстрате процесса кислородно-углеродного цикла аналогично происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза. Производят внесение в субстрат композиции микробиологических инокулянтов, питание которых осуществляют за счет внесения в субстрат живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей. Обеспечивается образование, накопление и разложение органических веществ до легкоусваиваемых корневой системой форм. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Осуществляют активацию субстратов посредством воспроизведения в субстрате, предназначенном для выращивания растений, ассоциативного симбиоза композиции микробиологических инокулянтов и живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей, обеспечивающего воспроизведение в субстрате процесса кислородно-углеродного цикла аналогично происходящему в условиях естественного почвенного биоценоза. Производят внесение в субстрат композиции микробиологических инокулянтов, питание которых осуществляют за счет внесения в субстрат живой биомассы зеленых микроводорослей, либо сине-зеленых микроводорослей, либо комбинации зеленых и сине-зеленых микроводорослей. Обеспечивается образование, накопление и разложение органических веществ до легкоусваиваемых корневой системой форм. 6 з.п. ф-лы.

Наверх