Бактериальное удобрение

Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии и биотехнологии, а именно к новым бактериальным удобрениям, оказывающим стимулирующее воздействие на рост растений в неблагоприятных агроэкологических условиях Предлагается бактериальное удобрение, содержащее клетки бактерий и остатки питательной среды с метаболитами, причем в качестве бактерий оно содержит штамм бактерий Pseudomonas oryzihabitans B3S, депонированный в Коллекции ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под №RCAM 04752 и штамм бактерий Variovorax paradoxus AV-10, депонированный в Коллекции ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под №RCAM 04753. Соотношение клеток бактерий указанных штаммов от 2:1 до 1:2 с титром 1,5-3 млрд КОЕ/мл в количестве от 0,5 до 2,0% от объема удобрения, остатки питательной среды с метаболитами – остальное. Удобрение обеспечивает рост растений и повышение урожайности сельскохозяйственных культур в неблагоприятных экологических условиях. 1 з.п. ф-лы, 3табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии и биотехнологии, а именно к новым бактериальным удобрениям, оказывающим стимулирующее воздействие на рост растений в неблагоприятных агроэкологических условиях.

Известно использование в сельском хозяйстве различных, в первую очередь минеральных удобрений, которые вводят в почву в виде растворов, порошка или гранул. (US 33244500, 1966, RU 2043320, 1992, RU 2076866, 1997; RU 2138164, 1999; http://agronomiy.ru/udobreniya.html). Общим недостатком таких удобрений является относительно небольшой срок действия в связи с их разрушением почвенными водами, наличие экологических проблем.

В условиях сложных агроэкологических условий России важное значение приобретает повышение адаптивных свойств сельскохозяйственных культур. При этом важным фактором повышения урожайности (продуктивности) растений может быть ускоренная энергия прорастания семян, увеличение их всхожести, ускоренное развитие корневой системы, обеспечивающей улучшение их питания и, как следствие, возрастание массы растения. Для решения данной задачи постоянно ведется поиск эффективных и экологически безопасных биологически активных средств, стабильно влияющих на рост и развитие растений. Для интенсификации производства без использования химических средств современное растениеводство заинтересовано в поиске препаратов биологического и, в частности, микробиологического происхождения для создания на их основе препаратов, повышающих адаптивные способности растений к стрессовым факторам.

Известно применение бактериальных удобрений на основе различных штаммов микроорганизмов или их метаболитов, таких как (SU 1473345, 1989, RU 1806123, 1991, RU 2041867, 1992 и т.д.).

При этом в большинстве случаев используют моноштаммы, что ограничивает спектр применения таких удобрений.

Одним из перспективных микроорганизмов для бактериальных удобрений являются штаммы Pseudomonas. В частности, известны штамм микроорганизмов Pseudomonas species, предназначенный для получения бактериального удобрения (RU 2051586,1996) и штамм Pseudomonas putida, депонированный в ЦМПМ ВНИИГенетики №ВКПМВ-4308 (RU 2130264, 1999). Недостатком данных штаммов является относительно малый эффект в повышении урожайности как зерновых и овощных, так и кормовых культур.

Известен штамм Pseudomonas brassicacearum 26W (RU 2453596, 2012), депонированный ВКПМ под номером В-10388. В результате использования данного штамма в качестве удобрения удается в среднем на 15-20% повысить урожайность ряда зерновых, овощных и кормовых культур, в частности пшеницы, ржи, проса, огурцов, томатов, кукурузы, амаранта и рапса. Однако применение данного удобрения в условиях засушливых районов оказалось недостаточно эффективным.

Более перспективно использование в качестве удобрений ряда микроорганизмов, образующих ассоциацию. Так, предлагается (RU 2552064, 2015) использование бактериальной ассоциации, включающую штаммы микроорганизмов Bacillus mycoides var. В.А. ВНИИСХМ №Д138 и Azotobacter vinelandii var. НП ВНИИСХМ №Д24 и композитный состав компонентов лигногумат калия, микроэлементы, янтарная и щавелевая кислоты).

Однако эффективность данной ассоциации недостаточно эффективна для применения в неблагоприятных агроэкологических условиях, в частности, в случае засухи, наличия в почве тяжелых металлов или углеводородов нефти.

Часть указанных проблем удается решить путем использования в составе удобрения метаболитов.

Наиболее близким к заявляемому составу является удобрение (RU 2157798, 2000), содержащее клетки Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 1451D, сорбент и остатки культуральной жидкости с метаболитами. Ингредиенты содержатся в удобрении в следующем соотношении на 1 г вещества: клетки Bacillus mucilaginosus штамм ВКМБ 145ID 1-100 млн, сорбент 0,2-0,4 г, остатки культуральной жидкости с метаболитами -остальное.

Однако применение данного удобрения в условиях засушливых районов оказалось недостаточно эффективным.

Технической задачей, решаемой авторами, являлось получения бактериального удобрения, обеспечивающего более высокий урожай растений в неблагоприятных агроэкологических условиях.

Технический результат достигается созданием бактериального препарата на основе штаммов бактерий Pseudomonas oryzihabitans B3S и Variovorax paradoxus AV-10.

Штамм бактерий Pseudomonas oryzihabitans B3S, депонирован в Коллекции ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии 15.12.2012 под №RCAM 04752. Штамм бактерий Variovorax paradoxus AV-10, депонирован в Коллекции ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии 15.12.2012 под №RCAM 04753. (Справки о депонировании прилагаются).

Удобрение содержит клетки бактерий в соотношении от 2:1 до 1:2 (оптимально при соотношении 1:1) при содержании клеток с титром 1,5-3 млрд КОЕ/мл в количестве от 0,5 до 2,0% от объема, остатки питательной среды с метаболитами - остальное.

Использование удобрения с иным соотношением бактериальных клеток и меньшим титром не позволяет добиться необходимого воздействия на рост растений. Получение препарата с более высоким титром экономически нецелесообразно.

Препарат используется следующим образом. Семена растения обрабатывали суспензией удобрения из расчета 600 грамм препарата на 1 тонну семян за - 7 дней до посева.

Проведенные испытания показали, что заявляемый штамм обеспечивает более высокую эффективность по сравнению с аналогами в различных агроклиматических условиях. Промышленная применимость штамма иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Штаммы Pseudomonas oryzihabitans B3S (ШТАММ 1) и Variovorax paradoxus AV-10 (ШТАММ 2) выращивали в ферментере до концентрации 10⁹ клеток на 1 мл раствора. Затем полученную суспензию смешивали в соотношениях 2:1 (препарат 1), 1:1 (препарат 2) 1:2 (препарат 3) и проводили бактеризацию семян из расчета 1 мл препарата на 1 кг семян. Результаты испытаний приведены в примерах 2-3.

Пример 2. Результаты испытания бактериального удобрения по примеру 1 в вегетационных опытах. Растения выращивали в сосудах, содержащих 5 кг дерново-подзолистой почвы: гумус - 1,5-1,9%; азот общий - 0,16-0,22%; подвижный фосфор - 50-68 мг Р₂О₅/100 г; подвижный калий - 43-69 мг K₂O/100 г; рН 5,9-6,2. Удобрения в почву вносили в количестве (мг/кг): NH₄NO₃ - 200; KCl - 200; MgSO₄ - 60; Н₃ВО₃ - 3; MnSO₄ - 3; ZnSO₄ - 3; Na₂MoO₄ - 1,5. Семена ячменя стерилизовали смесью перекиси водорода и этилового спирта (1:1) в течение 3 мин, сеяли в почву и одновременно инокулировали водными суспензиями бактерий (10⁷ клеток/мл) в количестве 1 мл на семя. Для приготовления суспензий использовали биомассу бактерий, выращенных на агаризованной питательной среде. Вегетационные опыты проводили в летний период в теплице с естественным световым и температурным режимами. В фазу появления всходов в каждом сосуде оставляли по 6 одинаково развитых растений. Влажность почвы поддерживали на уровне 60% (оптимальное увлажнение почвы) и 30% (недостаточное увлажнение почвы - имитация засухи) от полной полевой влагоемкости регулярным поливом сосудов по весу. При определении урожая растений повторность во всех опытах была 4-кратной.

Установлено, что в условиях оптимального увлажнения почвы штамм достоверно повысил надземную массу гороха и масса клубней картофеля (Таблица 1). Инокуляция ячменя была более эффективной по сравнению с контролем и аналогом. В условиях недостаточного увлажнения почвы штамм оказывали положительное действие на рост и урожай испытуемых растений.

Положительный эффект от инокуляции, выраженный в процентах к контролю, был выражен существенно сильнее в условиях недостаточного увлажнения почвы. Это свидетельствовало об антистрессовом действии изучаемых штаммов, которое может проявляться в условиях засухи. Комплементарность полезных свойств у изучаемых штаммов будет способствовать усилению антистрессового эффекта и повышению стабильности положительного действия штаммов на рост инокулированных растений. Полученные результаты показали, что заявляемая композиция способствует стимулированию роста растений, особенно в условиях недостатки влаги. Лучшие результаты были получены при использовании препарата 2.

Пример 3. Полевые испытания. Испытания проводились на полях ООО «МТС АГРО», Новохоперского района Воронежской области в 2015 году. Климатическая зона - степная с использованием семян яровой пшеницы, сорт Тризо, 2-ая репродукция. Разновидность Лютесценс. Используемый сорт раннеспелый, устойчив к бурой ржавчине, слабо поражается мучнистой росой и гельминтоспориозом; устойчив к полеганию, осыпанию и прорастанию на корню. Условия проведения опытов - почва: чернозем, выщелоченный среднемощный среднесуглинистый, среднегумусный, гумус по Тюрину - 3,24%, нитратный азот - 8,3 мг/кг, фосфор - 64 мг/кг, калий - 150 мг/кг, РН водная 6,46. Предшественник - пар. Фон удобрения - 100 кг/га аммиачная селитра. Предпосевная обработка - культивация на глубину 5-7 см, норма высева яровой пшеницы 5,0 млн. всхожих зерен на гектар, ярового ячменя -4 млн.

Использовали препарат 2 при соотношении штаммов Pseudomonas oryzihabitans B3S (ШТАММ 1) и Variovorax paradoxus AV-10 1:1, концентрации клеток 3,0 млрд КОЕ/мл доля клеток 0,7% от объема, содержание остатков питательной среды и метаболитов - 99,3%.

Ообработка семян яровой пшеницы проводилась заблаговременно на складе за 5-7 дней до посева (28 апреля). Контрольные партии зерна обрабатывали смесью: Стингер Трио-0,5 л/т+Тиара-0,5 л/т+Полидон комплекс-0,1 л/т+Полидон биопрофи-1,0 л/т+Памер 0,05 л/т с расходом рабочего раствора 10 л/т.

В опытном варианте к используемой рабочей смеси добавляли препарат 2 в количестве -1,0 л/т. Проводили также некорневую подкормку растений в фазу конца кущения начала выхода в трубку - 18 июня в дозе 1 л/га (расход рабочего раствора 300 л/га).

Учеты и наблюдения осуществляли по методикам Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1983.

Учет урожая сплошной, произведен комбайном Дон. Урожай приведен к 100% чистоте и 14% влажности. Статистическая оценка достоверности полученных результатов проведена на основе дисперсионного анализа при 95% уровне значимости.

Таблица 2. Урожайность и качество яровой пшеницы с. Тризо при применении микробиологического препарата на основе щтаммов Pseudomonas oryzihabitans B3S и Variovorax paradoxus AV-10 (поле Б-017, 14 га, без подкормки аммиачной селитрой)

Полученные результаты показали перспективность заявляемого удобрения особенно в условиях недостачи влаги.

1. Бактериальное удобрение, содержащее клетки бактерий и остатки питательной среды с метаболитами, отличающееся тем, что в качестве бактерий оно содержит штамм бактерий Pseudomonas oryzihabitans B3S, депонированный в Коллекции ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под №RCAM 04752, и штамм бактерий Variovorax paradoxus AV-10, депонированный в Коллекции ФГБНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии под №RCAM 04753, при соотношении клеток от 2:1 до 1:2 с титром 1,5-3 млрд KOE/мл в количестве от 0,5 до 2,0% от объема удобрения, остатки питательной среды с метаболитами - остальное.

2. Бактериальное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что соотношение клеток бактерий в удобрении составляет 1:1.