Способ предпосадочной обработки клубней картофеля
Владельцы патента RU 2767346:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) (RU)
Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ предпосадочной обработки клубней картофеля, включает обработку клубней микробной культурой, при этом для предпосадочной обработки клубней используют в качестве микробной культуры Pseudomonas extremorientalis с титром 0,5×107–1,5×108 кл./мл с добавлением бентонита в указанную микробную культуру в количестве 0,1–3 вес.%, при этом обработку клубней проводят из расчета 100 мл полученного препарата на 10 кг картофеля. Изобретение позволяет увеличить урожайность картофеля. 2 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании картофеля. Изобретение позволяет увеличить урожайность картофеля за счет проявляемых бактериями ростостимулирующего и фунгистатического эффектов.
Картофель является одной из наиболее важных овощных культур отечественной растениеводческой отрасли. Использование микробных препаратов, способных индуцировать реакции неспецифической устойчивости картофеля ко многим болезням грибного, бактериального и вирусного происхождения - одна из наиболее актуальных и своевременных задач современной отечественной биотехнологии, а также перспективный ресурс для увеличения урожайности картофеля. Использование региональных ресурсов глинистых минералов также позволяет решать проблемы нехватки минеральных удобрений и микроэлементов в почвах.
Известен способ предпосевной обработки семян из патента РФ № 2243639, A01C 1/00, A01C 1/06, опубл. 20.02.2005 [1], предусматривающий последовательное нанесение на семена водной суспензии клеящего вещества, тонкоизмельченного торфа в количестве 0,3-0,5 от массовой доли семян, внесение в водную суспензию клеящего вещества макро-, микроудобрений и стимулятора роста, нанесение на покрытые торфом семена путем чередования смеси бентонита с торфом в соотношении их массовых долей 0,14-0,64 и водной суспензии клеящего вещества с макро-микроудобрениями и стимулятором роста с последующей обкаткой их в дражираторе и сушкой.
Недостатком данного способа является сложная технологическая цепочка последовательных нанесений различных реагентов на семена, а также использование клеящего вещества при нанесении их на семена.
Известен биопрепарат Азогран, представляющий из себя компонентный препарат из глинистого минерала бентонит, азотфиксирующего штамма Azotobacter vinelandii ИМВ B-7076 и фосфатмобилизующих бактерий Bacillus subtilis ИМВ B-7023 на ячмене из статьи: Скороход И.А., Улзийжаргал Е., Курдиш И.К., Горго Ю.П. Влияние нанокомпозитного биопрепарата азогран на семена ячменя, подвергнутые оксидативному стрессу // Scientific Light (Wroclaw, Poland) № 36, 2020. С. 10-14. [2]. Численность жизнеспособных клеток в биопрепарате составляла: A. vinelandii ИМВ B-7076 - (3,1±0,1)×107 кл/мл; B. subtilis ИМВ B-7023 - (3,4±0,1)×107 кл/мл. Согласно полученным результатам экспериментов в теплице, установлено, что пост-обработка нанокомпозитным комплексным бактериальным препаратом стрессированных перекисью водорода семян ярого ячменя сорта Вираж, существенно стимулировала рост растений на разных стадиях развития. Показано, что пост-стрессовая обработка посевного материала ячменя сорта Вираж нанокомпозитным комплексным бактериальным биопрепаратом Азогран сопутствовала увеличению количества зерен в колосе на 22,8%, в сравнении с данным показателем для растений выросших из стрессированных семян.
Недостатком данного способа является использование препарата Азогран для стрессированных перекисью водорода семян. Не известно, влияет ли препарат на нормально развивающиеся растения и увеличивает ли количество зерен в колосе.
Известен способ предпосевной обработки семян яровых зерновых (варианты) из патента РФ № 2655789, A01N 63/02, опубл. 29.05.2018 [3].
Способ предпосевной обработки семян яровых зерновых, включающий обработку семян, по крайней мере, одной микробной культурой. В качестве микробной культуры используют: Pseudomonas sp., Bacillus sp., фосфатмобилизующие бактерии, выделенные из копролитов дождевых червей Eisenia fetida. При этом обработку семян проводят раствором микробной культуры с концентрацией 107-108 кл/мл из расчета 100 в.ч. препарата на 10000 в.ч. семян. Данный способ предпосевной обработки семян яровых зерновых способствует уменьшению пораженности яровых зерновых культур возбудителями корневых гнилей, с последующим увеличением урожайности и повышением качества зерна.
Недостатком данного способа является использование двух микробных культур одновременно в составе препарата, что делает его технологически сложным.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ предпосадочной обработки клубней картофеля, известный из патента РФ № 2663335, A01C 1/00, опубл. 03.08.2018 [4].
В способе предпосадочной обработки клубней картофеля, включающем предпосадочную обработку клубней бактериями с фунгистатическими и ростостимулирующими свойствами, используют накопительную культуру штамма Pseudomonas sp. с концентрацией 106-107 кл./мл рабочей суспензии, применяемую из расчета 30 л/т клубней. Для обработки используют штамм Pseudomonas sp., выделенный из копролитов дождевых червей Eisenia fetida. Клубни картофеля после обработки препаратом подсушивают в течение 2-3 часов. Изобретение позволяет увеличить урожайность картофеля за счет уменьшения распространенности и развития заболеваний картофеля.
Недостатком данного способа является большое количество препарата для обработки клубней картофеля (30 л/т клубней), а также не достаточно доказанная жизнеспособность бактерий на клубнях и развитие их в ризосфере картофеля.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа предпосадочной обработки клубней картофеля для защиты от некоторых фитопатогенов и увеличения товарности и урожайности картофеля за счет проявляемых бактериями ростостимулирующего и фунгистатического эффектов, улучшающих морфометрические параметры растений и снижающих пораженность картофеля фитопатогенами в период вегетации, а также улучшением сохранности бактерий на поверхности клубней за счет добавления в состав препарата для обработки клубней бентонита.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе предпосадочной обработки клубней картофеля, включающем обработку клубней микробной культурой, при этом для предпосадочной обработки клубней используют в качестве микробной культуры Pseudomonas extremorientalis с титром 0,5×107-1,5×108 кл/мл с добавлением бентонита в указанную микробную культуру в количестве 0,1-3 вес.%, при этом обработку клубней проводят из расчета 100 мл полученного препарата на 10 кг картофеля.
Для приготовления препарата используют штамм Pseudomonas extremorientalis, выделенный из копролитов дождевых червей Eisenia fetida и бентонит марки ПБМБ
Сущность изобретения заключается в следующем.
Используемая в составе биопрепарата бактерия Pseudomonas extremorientalis относится к группе ризобактерий, являющихся естественными симбионтами сельскохозяйственных растений. Использование биопрепаратов на их основе индуцирует реакции неспецифической устойчивости растений ко многим болезням. Кроме того бактерии Pseudomonas extremorientalis продуцируют вещества ростостимулирующей природы, способствующие улучшению морфометрических параметров растений и тем самым обеспечивают повышение урожайности и качества продукции. Для улучшения сохранности бактерий на поверхности клубней в состав препарата для обработки клубней добавляют бентонит.
Чистые культуры исследуемых микроорганизмов Pseudomonas extremorientalis получали путем выделения из копролитов дождевых червей Eisenia fetida, для чего проводили прямой посев из смешанной усредненной пробы копролита на мясопептонный агар с последующей серией пассажей на эту же среду и окончательного пересева в пробирки на косой агар.
Накопительные культуры бактерий получали путем глубинного периодического культивирования выделенных в чистую культуру бактерий в среде Кинга Б в плоскодонных колбах объемом 250 мл со 100 мл среды в термостатируемом шейкере. Температура культивирования +28…30°С, длительность - 3 суток. Аэрацию осуществляли путем перемешивания среды на качалке (180-200 оборотов в минуту). Культивирование продолжали до достижения титра бактерий 1×109 кл./мл. Контроль численности осуществляли стандартными способами: прямой учет в камере Горяева и учет по методу Коха.
Эффективным носителем для бактериальных клеток P. extremorientalis является бентонит, обеспечивающий, в случае его добавления в микробный препарат, более высокий титр клеток на протяжении периода хранения и, одновременно, отличающийся наилучшей адсорбцией на поверхности клубней картофеля.
Использовали бентонит марки ПБМБ (ООО «Бентонит Хакасии») [www.b-kh.ru] представляющий собой мелкодисперсный порошок светло-серого цвета. Минеральный состав: монтмориллонит, каолинит, гидрослюда, кварц, щелочной полевой шпат, слюда, кальцит. Средний химический состав бентонита в %: SiO2 - 59,68; Al2O3 - 18,63; Fe2O3 - 3,93; СаО - 2,769; MgO - 2,43; K2O - 1,62; Na2O - 0,98; FeO - 0,67; TiO2 - 0,59; SO3 - 0,16; P2O5 - 0,12; MnO - 0,05. Наличие в составе бентонита основных элементов питания (калий, фосфор), макроэлементов (кальций, магний) и микроэлементов (марганец) в водорастворимой форме способствуют стимуляции ростовых процессов растений картофеля.
Пример 1.
Необходимо взять 0,5 мл культуры с титром 1×109 кл./мл Pseudomonas extremorientalis, добавить 99,5 мл дистиллированной воды и 0,1 г бентонита.
Остальные примеры приготовления препарата для обработки клубней картофеля получают в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 Примеры приготовления бактериального препарата с бентонитом для обработки клубней картофеля
| № | Примеры | Объем культуры с титром бактерий 1,0×109 кл./мл, мл | Объем дистил- лирован- ной воды, мл |
Полученный титр бактерий в препарате кл./мл | Количество бентонита, г |
| 1 | Бактерии с бентонитом | 0,5 | 99,5 | 0,5×107 | 0,1 |
| 2 | Бактерии с бентонитом | 1,0 | 99,0 | 1,0×107 | 0,2 |
| 3 | Бактерии с бентонитом | 2,5 | 97,5 | 0,25×108 | 0,5 |
| 4 | Бактерии с бентонитом | 7,5 | 92,5 | 0,75×108 | 1,5 |
| 5 | Бактерии с бентонитом | 10,0 | 90,0 | 1,0×108 | 2,0 |
| 6 | Бактерии с бентонитом | 15,0 | 85,0 | 1,5×108 | 3,0 |
| 7 | Контроль (вариант сравнения) | 0 | 100,0 | 0 | 0 |
| 8 | Бактерии без бентонита (прототип) | 10,0 | 90,0 | 1,0×108 | 0 |
Примеры
1.Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis на твердом носителе (0,1 вес.% бентонита), титр бактерий - 0,5×107 кл. /мл;
2.Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis на твердом носителе (0,2 вес.% бентонита), титр бактерий - 1×107 кл. /мл;
3. Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis на твердом носителе в разбавленной форме (0,5 вес.% бентонита), титр бактерий - 0,25×108 кл./мл.
4. Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis на твердом носителе в разбавленной форме (1,5 вес.% бентонита), титр бактерий - 0,75×108 кл./мл.
5. Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis на твердом носителе в разбавленной форме (2 вес.% бентонита), титр бактерий - 1×108 кл./мл.
6. Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis на твердом носителе в разбавленной форме (3 вес.% бентонита), титр бактерий - 1,5×108 кл./мл.
7. Контроль без обработки препаратом клубней клубней картофеля (опрыскивание дистиллированной водой) (вариант сравнения)
8. Предпосадочная обработка клубней картофеля микробной культурой P. extremorientalis, титр бактерий - 1×108 кл. /мл (обработка по прототипу)
Клубни картофеля сорта Памяти Рогачева перед посадкой опрыскивали с помощью ранцевого опрыскивателя рабочим раствором препарата, действующим веществом которого являются бактерии Pseudomonas extremorientalis и бентонит из расчета 100 мл полученного препарата на 10 кг клубней картофеля.
Далее обработанные клубни картофеля подсушивали в затененном месте (не на прямых лучах солнечного света) в течение 2-3 часов. Схема посадки 70×40см. Густота посадки - 35,7 тыс. клубней на гектар. В контрольном варианте клубни обрабатывали дистиллированной водой.
Опыт проводили на серой лесной средне-оподзоленной почве. Обработка почвы под посадку картофеля включала зяблевую вспашку и весеннюю культивацию. Уборка делянок и учет урожая были проведены при наступлении физиологической зрелости картофеля (отмирание зеленой массы).
Эффективность применения бактериального препарата на основе Pseudomonas extremorientalis оценивали в сентябре по урожайности и клубневому анализу по фракциям. После месяца хранения провели клубневой фитоанализ.
Согласно результатам полевого опыта в фазу активной вегетации картофеля среди грибных возбудителей заболеваний в наибольшей степени проявил себя фитофтороз и ризоктониоз. Анализ распространенности и степени поражения фитофторозом в фазу бутонизации картофеля показал, что предпосевная бактеризация клубней P. extremorientalis с бентонитом во всех примерах обеспечила снижение распространенности и степени поражения фитофторозом. Та же тенденция наблюдается и в отношении ризоктониоза (таблица 2).
Таблица 2 - Фитопатологическая оценка состояния растений картофеля в фазу бутонизации - начало цветения
| Пример | Распространенность, % | Степень поражения, % |
| Фитофтороз | ||
| 1 | 84,0 | 19,6 |
| 2 | 95,0 | 13,4 |
| 3 | 81,2 | 15,0 |
| 4 | 80,0 | 16,4 |
| 5 | 82,5 | 18,8 |
| 6 | 82,3 | 18,6 |
| 7 | 85,0 | 34,4 |
| 8 | 87,5 | 24,6 |
| Ризоктониоз | ||
| 1 | 5,0 | |
| 2 | 5,0 | - |
| 3 | 4,5 | - |
| 4 | 4,5 | - |
| 5 | 5,0 | - |
| 6 | 4,5 | - |
| 7 | 7,5 | - |
| 8 | 2,5 | - |
| Примечание. «-» - расчет таких показателей у данного заболевания не проводится |
Под влиянием бактерий и бентонита, нанесенного на клубни возрастает количество клубней на одном растении на 1,3-2,6 штуки, суммарная масса клубней одного растения на 64,7-127,9 г (таблица 3). Благодаря этому возрастает биологический урожай на 14-30%.
Таблица 3 - Влияние бактеризации и внесения бентонита на урожай и структуру урожая картофеля
| Пример | Общее кол-во клубней, шт./ 1 растение | Суммарная масса клубней на 1-м растении, г | Средняя масса 1-го клубня, г | Биологический урожай, т/га |
| 1 | 10,85 | 519,49 | 47,88 | 19,94 |
| 2 | 10,97 | 526,17 | 47,96 | 20,19 |
| 3 | 11,00 | 534,60 | 48,60 | 20,52 |
| 4 | 11,01 | 535,97 | 48,68 | 20,57 |
| 5 | 9,71 | 472,80 | 48,69 | 18,14 |
| 6 | 9,68 | 468,03 | 48,35 | 17,96 |
| 7 | 8,38 | 408,12 | 48,70 | 15,66 |
| 8 | 10,57 | 522,14 | 49,40 | 20,04 |
Фракционный анализ урожая картофеля показал, что все примеры бактеризации с бентонитом способствуют не только увеличению сбора картофеля, но и возрастанию в его составе фракций семенного, продовольственного и товарного картофеля и, как следствие, повышению товарности картофеля. Валовая урожайность возросла на 15-31%. Урожай семенного картофеля благодаря бактеризации увеличился на 19-43%. Урожай продовольственного картофеля под воздействием исследованных способов обработки клубней бактериями и бентонитом возрос на 15-32%. Урожай товарного картофеля в опытных вариантах возрос на 16-33% (таблица 4).
Таблица 4 - Влияние исследованных способов бактеризации на урожай картофеля по фракциям
| Пример | Урожай | Товарность | |||
| Валовый | Семенной картофель | Продовольственный (от 35 до 80 мм в поперечнике) |
Товарный (валовый за вычетом мелкого) |
||
| т/га | т/га | т/га | т/га | % | |
| 1 | 19,94 | 18,98 | 18,54 | 19,54 | 98,0 |
| 2 | 20,19 | 19,45 | 18,76 | 19,80 | 98,1 |
| 3 | 20,52 | 19,72 | 18,98 | 20,17 | 98,3 |
| 4 | 20,57 | 19,00 | 19,05 | 20,22 | 98,3 |
| 5 | 18,14 | 16,16 | 16,79 | 17,79 | 98,1 |
| 6 | 17,96 | 15,81 | 16,59 | 17,62 | 98,1 |
| 7 | 15,66 | 13,24 | 14,34 | 15,18 | 96,9 |
| 8 | 20,04 | 18,89 | 18,52 | 19,68 | 98,2 |
Клубневой анализ, проведенный спустя месяц после сбора урожая, показал, что на данном этапе картофель отличается невысоким уровнем поражения такими возбудителями болезней как черная ножка, кольцевая гниль и фитофтороз. При этом все исследованные способы обработки клубней обеспечили снижение процента поражения клубней наиболее опасными заболеваниями, такими как фитофтороз, кольцевая гниль и сухая гниль (таблица 5).
Таблица 5 - Результаты фитосанитарного анализа клубней картофеля спустя месяц хранения
| Пример | Всего, % | Зараженность клубней картофеля, % | ||||||
| Фито-фтороз, % | Черная ножка, % | Кольце- вая гниль, % |
Сухая гниль, % | Ризок- тониоз |
Парша обыкно- венная |
Парша поро- шистая, % |
||
| 1 | 41 | 0 | 0 | 0 | 2 | 13 | 13 | 13 |
| 2 | 41 | 0 | 1 | 0 | 3 | 11 | 14 | 12 |
| 3 | 40 | 0 | 0 | 0 | 2 | 12 | 14 | 12 |
| 4 | 42 | 0 | 0 | 0 | 4 | 13 | 14 | 11 |
| 5 | 49 | 2 | 0 | 0 | 4 | 21 | 11 | 11 |
| 6 | 47 | 1 | 1 | 0 | 4 | 20 | 10 | 11 |
| 7 | 44 | 3 | 0 | 1 | 5 | 19 | 6 | 10 |
| 8 | 63 | 0 | 2 | 0 | 0 | 26 | 22 | 13 |
Таким образом, предпосадочная обработка клубней картофеля миикробной культурой Pseudomonas extremorientalis с добавлением бентонита в полевом опыте способствовала 15-31% прибавке урожайности, возрастанию доли товарного картофеля и снижению поражения клубней возбудителями заболеваний.
1. Способ предпосадочной обработки клубней картофеля, включающий обработку клубней микробной культурой, отличающийся тем, что для предпосадочной обработки клубней используют в качестве микробной культуры Pseudomonas extremorientalis с титром 1,0-1,5×108 кл./мл с добавлением бентонита в указанную культуру в количестве от 0,1 до 2,0 вес.%, при этом обработку клубней проводят из расчета 100 мл полученного препарата на 10 кг картофеля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют штамм Pseudomonas extremorientalis, выделенный из копролитов дождевых червей Eisenia fetida.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют бентонит марки ПБМБ.
