RU2439880C2

RU2439880C2 - Микробиологический состав для стимуляции роста и развития смешанного бобово-злакового посева

Info

Publication number: RU2439880C2
Application number: RU2009138097/10A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Степанович Кононов (RU); Анатолий Степанович Кононов; Марина Юрьевна Никитушкина (RU); Марина Юрьевна Никитушкина
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2012-01-20
Also published as: RU2009138097A

Abstract

Изобретение относится к микробиологическим удобрениям растений, конкретно - к микробиологическому составу на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium (симбиотического азотфиксатора). Состав содержит бактерии рода Rhizobium lupini и ассоциативные азотфиксирующие бактерии рода Flavobakterium, при весовом соотношении компонентов 1,0-1,5:1,5-2,0. Состав за счет синергического взаимодействия компонентов обладает высокой физиологической активностью и не оказывает фитотоксического воздействия на культурные растения. Изобретение позволяет эффективно увеличивать биомассу растений в смешанных бобово-злаковых посевах, примерно, на 7,1-7,8% по сравнению с инокуляцией семян клубеньковыми бактериями и на 8,9-9,9% по сравнению с инокуляцией семян ассоциативными бактериями. Степень угнетения культурных растений или повреждения снижается по сравнению с контролем в 1,4-8 раз. Микробиологический состав повышает сбор зеленой массы на 87-91 ц/га или 20-23% к контролю - урожаю в смешанных посевах люпина и ячменя без инокуляции семян микробиологическими препаратами. 2 табл.

Description

Изобретение относится к микробиологическим удобрениям растений, конкретно - к микробиологическому составу на основе клубеньковых бактерий рода Rhizobium (симбиотического азотфиксатора).

Известен ряд торговых препаратов - микробиологических удобрений бобовых растений (ризоторфин, нитрагин), используемых для стимуляции роста и развития бобовых растений с нормой расхода препарата 200 г/га (одна гектаропорпия) при содержании в 1 грамме препарата не менее 2,5 млрд. активных клеток клубеньковых бактерий. Эти бактерии представляют собой грамотрицательные, не спорообразующие, аэробные палочки шириной от 0,5 до 0,9 мк и длиной 1,2 до 3,0 мк [1].

Однако для эффективной стимуляции роста и развития бобового растения с использованием ризоторфина, требуется двухкратная обработка семян и растений, так как на всходах выносится 25-27% препарата на семядолях, что восполнить невозможно в посеве.

Известно использование в качестве бактериального удобрения несимбиотических азотфиксаторов бактерий из рода Klebsiella, Pseudomonas и других, а именно ассоциативных азотфиксирующих бактерий, обладающих комплексностью действия, которая основана на способности бактерий как фиксировать азот атмосферы, так и продуцировать ростактивирующие вещества (гормоны, витамины от 15-17 и при благоприятных условиях до 75 кг/га азота в год) [2].

Однако фиксация молекулярного азота этими бактериальными удобрениями на основе несимбиотических азотфиксаторов - бактерий из рода Klebsiella, Pseudomonas недостаточна.

Известны микробиологические составы для обработки семян композицией бактериальных клеток рода Pseudomonas, содержащие комплекс штаммов Pseudomonas Species 7Г, Pseudomonas Species 7Г 2К Pseudomonas Species 17-2 в соотношении 0,7:1,5:0,7-1,5:0,7:1,5 и физиологически активные компоненты, содержащиеся в культуральной жидкости Chlorella Vulgaris [3].

Производные, входящие в этот микробиологический состав штаммы рода Pseudomonas и культуральную жидкость Chlorella Vulgaris, содержащую ферменты, витамины, гормоны, антибиотик и проявляющие синергизм со штаммами рода Pseudomonas, используется в одновидовых посевах озимой пшеницы, кукурузы и картофеля для стимуляции роста и защиты растений от болезней с нормой 2,3-2,7 1010 кл/мл из расчета 10-12 л на 1 тонну семян зерновых и 70-80 л на 1 тонну картофеля [3].

Этот микробиологический состав, включающий граммположительные штаммы рода Pseudomonas непригоден для стимуляции роста и развития гетерогенного агроценоза, например, смешенных посевов люпина и ячменя из-за токсичности для культурных растений люпина.

Для снижения токсичности в состав, содержащий бактерии рода Rhizobium lupini не менее 2,5 млрд. активных клеток клубеньковых бактерий в 1 грамме препарата, дополнительно вводят ассоциативные азотфиксирующие бактерии рода Flavobacterium sp., содержащие не менее 4,0 млрд. активных клеток в 1 грамме при весовом соотношении компонентов 1,0-1,5:1,5-2,0.

Сопоставленный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный состав отличается от известного новым соотношением ингредиентов 1,0-1,5 части клубеньковые бактерии рода Rhizobium lupini и 1,5-2,0 части ассоциативные бактерии рода Flavobacterium sp. в зависимости от механического состава почвы. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Новое техническое решение отличается от известных тем, что новое соотношение компонентов микробной смеси не вызывает угнетения растений люпина, при этом повышает стимулирующее воздействие на люпин и ячмень за счет синергизма. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого микробиологического состава критерию «существенные отличия».

Новое техническое решение воспроизводимо и осуществляется следующим образом. На одну гектарную норму смеси семян бобовых, например люпина и злаковых, например ячменя культур-компонентов, используют механическую смесь, включающую 200-300 г ризоторфина и 300-400 г/га флавобактерина. Пакеты вскрываются в день посева. Основным способом применения ризоторфина и флавобактерина является предпосевная обработка семян. Необходимое количество препарата в день посева разводят в чистой воде из расчета 5-10 литров воды на 1 тонну семян и, не давая суспензии отстаиваться, наносят ее на семена, которые затем тщательно перемешивают до равномерного распределения препарата. Обработанные смесью ризоторфина и флавобактерина семена следует беречь от прямого воздействия солнечных лучей. Нами семена обрабатывались вручную с добавлением прилипателя. В качестве прилипателя использовали натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ) в дозе 0,2 кг на 10 литров воды. Посев производился в тот же день во влажную почву.

Ризоторфин представляет собой препарат высокоэффективных клубеньковых бактерий, выращенных на торфяном субстрате, обогащенном углеводами, минеральными веществами, витаминами и микроэлементами. Сыпучая масса ризоторфина с влажностью 50-55% расфасована в полиэтиленовые пакеты по 200, 400, 600 или 800 граммов. Ризоторфин хранится при температуре 12-14°С в темном сухом помещении, отдельно от ядохимикатов. Замораживание препаратов не допускается. Срок годности - 6 месяцев. Согласно техническим условиям в 1 г препарата содержится не менее 2,5 млрд. активных клубеньковых бактерий ВНИИСХМ (1990).

Флавобактерин - микробиологический препарат, созданный на основе высокоэффективного штамма ассоциативных азотфиксаторов бактерий из рода Flavobacterium sp. Экологически чист. Не требует специальных мер предосторожности. Безопасен для людей и животных. Не имеет аналогов в мире. Отличительной особенностью флавобактерина является мульти-спектр воздействия. Его применяют для: озимой пшеницы и ржи, ячменя, кормовых трав и сорго, капусты, огурцов и томатов, сахарной и кормовой свеклы. Препарат обладает также комплексностью действия, которая основана на способности бактерий фиксировать азот атмосферы и продуцировать ростактивирующие вещества. Стимулируя естественные природные процессы, флавобактерин улучшает минеральное и водное питание растений, повышает устойчивость к болезням, ускоряет получение ранней продукции, повышает урожай, улучшает качество продукции, сокращает в продукции количество нитратов. Доза 300 грамм флавобактерина позволяет дополнительно получать с одного гектара: от 20 до 60 ц высококачественных овощей, 60-70 ц сахарной свеклы, 3-5 ц зерновых (ВНИИСХМ, 1999).

Новый микробиологический состав, включающий клубеньковые симбиотические живущие в симбиозе с корнями бобового растения-хозяина бактерии и ассоциативные не симбиотические живущие в прикорневой зоне (ризосфере) злакового растения бактерии, применяется в смешанных бобово-злаковых посевах и имеет ряд существенных компонентов. В качестве компонентов смеси используют бактериальные препараты ризоторфин, нитрагин смешивают с флавобактерином с учетом содержания действующего вещества, соблюдая рекомендуемые соотношения компонентов. Этот микробиологический состав высокоэффективен при внесении его с семенами в день посева люпино-злаковой смеси. Новый микробиологический состав не угнетает люпин и злаковый компонент.

Концентрация бактерий рода Rhizobium и бактерий рода Flavobacterium sp. в новом микробиологическом составе на 25-50% выше, чем при внесении раздельно каждого из этих бактериальных препаратов, содержащих клубеньковые или ассоциативные бактерии. Кроме того, после обработки семян клеевые вещества закрепляют на прорастающих семенах бактериальные препараты. При прорастании семян апикальная зона корня и корневые волоски растения-хозяина быстро вступают в контакт с микробиологическим составом. Данные по общему потенциалу урожайности и по токсичности нового микробиологического состава по сравнению с известными микробиологическими препаратами приведены в таблице 1.

Для расчета взаимодействия микробиологических препаратов в смеси использовали уравнение, которое позволяет рассчитать теоретический показатель аддитивного действия компонентов смеси по величине прибавки урожая Е:

для двух компонентов смеси Е=(Х·Y):100

для трех компонентов смеси Е=(Х·Y·Z):10000

для n компонентов смеси En=(X·Y·Z·…n):100^n-1

где x - прибавка урожайности после применения микробиологического препарата 1, %;

z - прибавка урожайности после применения микробиологического препарата 3;

n - прибавка урожайности после применения микробиологического препарата n.

Прибавка урожайности после применения микробиологического препарата определяется как разница с контролем без препарата. Если фактически полученное значение ниже рассчитанного по формуле, микробиологические препараты считаются антагонистами, выше - синергистами, при равенстве рассчитанных и полученных величин их действие рассматривается как аддитивное.

Расчет эффекта синергизма в двухкомпонентном составе при добавлении к ризоторфину флавобактерина, проведенный по методу, показал следующую зависимость:

Е=(Х·Y):100

Доза (1)

E_{фактическое}=612-542=70

E_{расчетное}=(29×20):100=5,8

E=E_факт.>E_{расчет.}, можно предположить синергизм, доза (1);

Доза (2)

E_{фактическое}=629-542=87

E_{расчетное}=(41×28):100=11,5

E=Е_факт.>E_{расчет.}, можно предположить синергизм, доза (2);

Доза (3)

E_{фактическое}=633-542=91

E_{расчетное}=(45×34):100=15,3

E=Е_факт.>E_{расчет.}, можно предположить синергизм, доза (3).

Данные свидетельствуют о синергизме действия микробиологических препаратов ризоторфина и флавобактерина, так как фактические показатели прибавки урожайности выше рассчитанных.

Состав за счет синергического взаимодействия компонентов обладает высокой физиологической активностью в смешанном бобово-злаковом агроценозе и не оказывает фитотоксического воздействия на культурные растения.

Предложенная микробиологическая смесь эффективна для стимуляции и роста и развития различных видов бобовых растений, в том числе и для злаковых - ячменя, яровой пшеницы, овса при их совместном выращивании с бобовыми, например люпином. Увеличение биомассы растений в смешанных посевах было, примерно, на 7,1-7,8% выше, чем от инокуляции семян клубеньковыми бактериями, и на 8,9-9,9% выше, чем от инокуляции ассоциативными бактериями. Новый микробиологический состав повышает сбор зеленой массы на 87-91 ц/га, или 20-23% к контролю - урожаю в смешанных посевах люпина и ячменя без инокуляции семян микробиологическими препаратами, что показано в таблице 1. Степень угнетения культурных растений, или повреждения снижается по сравнению с контролем в 1,4-8 раз. Доля затрат на приобретение и внесение нового микробиологического состава составляет 16-18% от стоимости прибавки урожая.

Изучение использования микробиологических препаратов с иной концентрацией клеток на основе указанных в формуле бактерий (Rhizobium lupini и Flavobacterium sp.), а именно препаратов сапронит и препарат №30 в одновидовых и смешанных люпино-ячменных посевах подтверждает достижение технического результата при использовании других препаратов, что представлено в таблице 2. Прибавка урожая зеленой массы у люпина от применения сапронита составила - 11,7%, у ячменя от препарата №30 - 15,7%, а в смешанных посевах от совместного применения сапронита и препарата №30 - 19,7% к контрольным вариантам без обработки (табл.2).

Таблица 1
Компоненты состава		Урожайность в смешанном посеве, ц/га		Степень угнетения культурных растений, или повреждения, %
Бактерии рода Rhizobium lupini - препарат ризоторфин, в г/га	Бактерии рода Flavobakter - препарат флавобактерин, г/га	Урожайность зеленой массы, ц/га	Прибавка к контролю, ц/га	Степень угнетения культурных растений, или повреждения, %
100,0	0	471,0	29,0	0,7
200,0	0	483,0	41,0	0,6
300,0	0	487,0	45,0	0,6
0	200,0	462,0	20,0	0,8
0	300,0	470,0	28,0	0,9
0	400,0	476,0	34,0	0,7
(1) 100,0	200,0	512,0	70,0	0,3
(2) 200,0	300,0	529,0	87,0	0,2
(3) 300,0	400,0	533,0	91,0	0,3
Контроль - без	-
препаратов		442,0	-	1,6

Таблица 2
Вариант	Доза препарата, г/га		Урожайность зеленой массы, ц/га	Прибавка к контролю
Вариант	Сапронит Rhizobium lupini	Препарат №30 Flavobakter sp.	Урожайность зеленой массы, ц/га	ц/га	%
Люпин без обработки - контроль	-		451,0	-	-
Ячмень без обработки - контроль	-	-	230,0	-	-
Люпин + ячмень без обработки - контроль	-	-	442,0	-	-
Люпин + сапронит	200	-	503,7	52,7	11,7
Ячмень + препарат №30	-	200	266,1	36,1	15,7
Люпин + ячмень + сапронит + препарат №30	200	300	529,0	87,0	19,7

Литература.

1. Шумный В.К. Биологический азот и симбиотическая азотфиксация / В.К.Шумный, К.К.Сидорова, М.Н.Гляненко // Главный агроном. - 2004. №10. - С.27-29).

2. Агроэкология / В.А.Черников, Р.М.Алексахин, А.В.Голубев и др. Под ред. В.А.Черникова, А.И.Черкеса. - М.: Колос, 2000. - С.170.

3. Патент RU 2291620 С1. (Прототип).

Claims

Микробиологический состав для стимуляции и развития смешанного бобово-злакового посева, содержащий бактерии рода Rhizobium lupini, отличающийся тем, что дополнительно в микробиологический состав вводят бактерии рода Flavobacterium sp. при массовом соотношении компонентов 1,0-1,5:1,5-2,0.