WO2017010962A1 - Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве - Google Patents
Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017010962A1 WO2017010962A1 PCT/UA2015/000062 UA2015000062W WO2017010962A1 WO 2017010962 A1 WO2017010962 A1 WO 2017010962A1 UA 2015000062 W UA2015000062 W UA 2015000062W WO 2017010962 A1 WO2017010962 A1 WO 2017010962A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- preparation
- molybdenum
- cobalt
- organic acid
- edible organic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C1/00—Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
Definitions
- the present invention relates to the field of agriculture, namely, preparations intended to increase the efficiency of nitrogen fixation in crop production, and containing the main nutrition elements (macroelements): nitrogen, phosphorus and potassium, as well as trace elements necessary for normal plant growth and development.
- main nutrition elements macroelements: nitrogen, phosphorus and potassium, as well as trace elements necessary for normal plant growth and development.
- Wuxal CoMo microfertilizer is intended for the treatment of leguminous seeds and contains microelements of cobalt chelated with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and molybdenum in the form of sodium molybdate.
- EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
- the manufacturing company indicates the use of trace elements Co and Mo to stimulate the activity of microorganisms and fixation of atmospheric nitrogen. But the form in which the trace elements are located is especially important, since mineral salts and synthetic chelate complexes can have a toxic effect on the plant.
- the use of synthetic organic acids, such as EDTA is prohibited or limited due to the ability of the chelating agent to form strong chemical bonds with metal ions, which reduces their biodegradability.
- the EU rules on degenergens stipulate that their complete biodegradation must take place by 301 days, which implies complete mineralization (biodegradation) and a minimal negative ecological footprint.
- sodium molybdate is not effective enough, since it is found that soluble mineral salts are absorbed by only 20-30%, therefore, to obtain a positive effect, it is necessary to use high concentrations of sodium molybdate solutions from 150 g / dm 3 , which, on the one hand , is toxic to a number of cereal crops and leads to general inhibition of germinating plants, and on the other hand, increases the cost of treating plants with Wuxal CoMo, which significantly limits the possibility of using bound drug.
- the basis of the invention is the task of creating such a drug to increase the efficiency of nitrogen fixation in crop production, which would be less toxic, could be used effectively in small quantities and, as a result, would reduce the cost of processing plants.
- the problem is solved by using complexes of aqueous solutions of carboxylates of trace elements based on food acids, in which natural food acids are used as a chelating agent - citric, succinic, tartaric, malic, ascorbic and others.
- the obtained microelement complexes are close to organometallic compounds that are synthesized by plant cells, and therefore, after they enter the soil, they undergo complete biological decomposition, which eliminates the presence of any negative ecological trace.
- Nitrogen fixation in crop production is the ability of some microorganisms to absorb the atmospheric molecular nitrogen and convert it to organic compounds.
- nitrogen fixers are symbiotically connected with plants by relationships such as mutualism. They form nodules on the roots of plants (bacteria in legumes, actinomycetes in alders).
- nitrogen fixers live on the leaves of plants (cyanobacteria in the leaves of the water azoll fern) or in the soil around the root (in the rhizosphere) and use the root secretions of organic substances [Information from the site: http://vvwvv.ecosystema.ru/].
- composition proposed by the authors is converted into a preparation in the process of mixing the ingredients.
- Such a technology for the production of trace elements carboxylates is based on nanotechnological methods that practically eliminate the contamination of microfertilizers obtained by-products of chemical reactions [see Utility Model Patent of Ukraine> 38391, IPC (2006): ⁇ 07 ⁇ 5 1/41, C07F 5/00, C07F 1 5/00, ⁇ 07 ⁇ 53/126 (2008.01), ⁇ 07 ⁇ 53/10 (2008.01), A23L 1/00 , B82B 3/00. Publ. 01/12/2009, bull.
- microelements based on natural organic acids do not require large energy expenditures from the plant for transport, since they are able to freely penetrate the membrane of intracellular organelles and participate in the synthesis of proteins - enzymes necessary for catalysis (acceleration) of all metabolic processes in the plant.
- metal carboxylates have a lower molecular weight than chelates based on synthetic chelating agents. Therefore, to achieve a high effect, a much smaller number of trace elements in the form of carboxylates is required, since their ability to penetrate into cells is hundreds of times higher than that of ions and synthetic chelates.
- an aqueous solution of a food-grade organic acid containing a complex of carboxylates chelated with natural food-grade organic acids obtained by the interaction of micro- and nanoparticles of molybdenum, cobalt, nickel, vanadium, iron, titanium, chromium, manganese, zinc and food-grade organic acid in a colloidal solution micro- and nanoparticles of these microelements, the ability of the complexes to actively participate in the reactions of electronic and ligand exchange, to form polynuclear compounds, which AET conditions for the emergence of a large number of different chemical durability of metal-ligand and metal-to-metal.
- molybdenum Since molybdenum exhibits various oxidation states in the complexes, it acts as an effective electron carrier from one ligand to another within the internal coordination sphere.
- the possibility of reversible electron transfer combined with the possibility of replacing the ligand determines the ability of complex compounds of molybdenum to catalyze many chemical reactions and biochemical processes, where the substrate (oxidized or reduced organic fragment) acts as the ligand, and the metal atom is the active center of the enzyme [Lichtenstein G. I. Multi-core redox metal offers. - M .: Science. 1979, 84.].
- carboxylates based on food acids of microelements such as nickel, vanadium, iron, titanium, chromium and manganese in optimal concentrations stimulate the activity of microorganisms and the fixation of atmospheric nitrogen in plant cells. This fact is confirmed experimentally on several varieties of wheat.
- the proposed drug consisting of a complex of citrates (carboxylates based on citric acid) stimulated the activity of microorganisms, among which in particular, the associative diazotroph Rhizohium radiobacter 204, representatives of Arhtrobacter, Acidovorax dominated, which, as a result, allowed to increase the yield of a number of cereal crops.
- the technical result obtained as a result of the implementation of the present invention consists in the possibility of creating such complexes of aqueous solutions of carboxylates of trace elements based on food acids, which, after they enter the soil, undergo complete biodegradation, which eliminates the occurrence of negative ecological traces after their use.
- the proposed drug to improve the efficiency of nitrogen fixation in crop production includes well-known ingredients, to obtain which use currently known technological methods, devices and materials.
- the proposed drug can be used in various industries, in particular in agriculture in scientific research, and therefore we can conclude that the proposed solution meets the patentability criterion of the invention "industrial applicability".
- the object of research is the associative diazotroph Rhizohium radiobacter 204 [Patent ⁇ “ 1621433], obtained from the National collection of beneficial microorganisms of the 1st Institute of Agricultural Microbiology and Agro-Industrial Production of the National Academy of Sciences of Ukraine, trace elements carboxylates, namely citrates, were obtained from Panomaterials and Nanotechnologies LLC in accordance with technical specifications TU U 15.8- 35291 1 16-014: 201 1 "Carboxylates of food acids”.
- the bacterial strain R. radiobacter 204 (the bioagent of the drug Diazofit) was cultivated on a microbiological shaker at 220 rpm at a temperature of (28.0 + 2.0) ° C for 72 hours in pea liquid [Tepper E.Z. et al., 2004].
- the obtained data indicate a high degree of resistance of the bacterial strain R. radiobacter 204 to high concentrations of citrates obtained using nanotechnology, although some of them (Zn, Mo, Fe) in VELOC concentrations inhibit the development of microorganisms.
- a change in growth activity in a positive direction is achieved with a mixture of citrates Zn, Cu, Mn, Fe and Mo.
- the nitrogen-fixing activity of the strain increased by more than 500% compared with the control, namely, with the addition of Mo citrate (0.3 mg / dm of the nutrient medium).
- natural acids which are part of the proposed drug, are natural components of the plant’s mineral nutrition system, are components of the reactions of the Krebs reduction cycle and the Calvin cycle; 2) the results of field trials of the proposed drug containing natural organic acids, showed higher efficiency compared to analogues that do not contain natural organic acids;
- organic natural acids which are part of the proposed drug, are used by plants as a source of energy and have a stimulating effect on the plant body;
- the proposed drug is not toxic to plants, soil microorganisms and insect pollinators and, after it enters the soil, undergoes complete biodegradation, which virtually eliminates the occurrence of a negative ecological footprint after its use.
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к препаратам, предназначенным для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, и содержащим основные элементы питания (макроэлементы): азот, фосфор и калий, а также микроэлементы, необходимые для нормального роста и развития растений. Предлагаемый П., как и известный препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, содержит кобальт и молибден в виде химических соединений, а, согласно изобретению, препарат представляет собой водный раствор пищевой органической кислоты, содержащий комплекс карбоксилатов микроэлементов на основе пищевых органических кислот, полученных взаимодействием микро- и наночастиц молибдена, кобальта, никеля, ванадия, железа, титана, хрома, марганца, цинка с пищевой органической кислотой, при таком соотношении исходных ингредиентов в мг на 1000 дм3 раствора: молибден - 0,001 - 10, кобальт - 0,001 - 10, никель - 0,001 - 10, ванадий - 0,001 - 10, железо - 0,001 - 10, титан - 0,001 - 10, хром - 0,001 - 10, марганец - 0,001 - 10, цинк - 0,001 - 10, пищевая органическая кислота - 5,0 - 1000, вода - остальное. В основу изобретения поставлена задача создания такого П., который был бы менее токсичным, мог бы эффективно использоваться в небольших количествах и, как следствие, позволил бы снизить затраты на обработку растений.
Description
Препарат для повышения эффективности
азотофиксации в растениеводстве.
Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к препаратам, предназначенным для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, и содержащим основные элементы питания (макроэлементы): азот, фосфор и калий, а также микроэлементы, необходимые для нормального роста и развития растений.
Наиболее близким к предлагаемому по количеству существенных признаков является препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, содержащий кобальт (Со) и молибден (Мо) в виде химических соединений [см. сайт http://www.tdn. kiev.ua/uk/wuxal?page= shop. product details&flypage=flypage.tpl&category id=88&produc d=677]. Упомянутый препарат - микроудобретение Wuxal СоМо производства Aglukon GmbH (Германия). Микроудобрение Wuxal СоМо предназначено для обработки семян бобовых и содержит в своем составе микроэлементы кобальта, хелатированного этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) и молибдена в виде молибдата натрия.
В упомянутом документе компания-производитель указывает на применение микроэлементов Со и Мо для стимулирования деятельности микроорганизмов и фиксации атмосферного азота. Но особо важным является форма, в которой находятся микроэлементы, поскольку минеральные соли и синтетические хелатные комплексы могут иметь токсическое влияние на растение.
В некоторых странах ЕС использование синтетических органических кислот, таких как ЭДТА, запрещено или ограничено из-за способности хелатирующего агента образовывать с ионами металла прочные химические связи, что приводит к снижению их способности к биологическому разложению. Так, правилами ЕС о де герген гах предписано, что на 301 день должно пройти их полное биологическое разложение, которое подразумевает полную минерализацию (биодеградацию) и минимальный негативный экологический след. В Германии существует соглашение о значительном снижении поступления ЭДТА в окружающую среду ( 1991 г.), введены ограничения и в Великобритании, Франции, Швеции, Австрии, Италии. Швейцарии. Регуляция использования детергентов (2004 г.) привела к появлению маркировки ЭДТА < 0,2%. Во многих странах Европы существует маркировка "не содержит ЭДТА": "Зеленая метка", "Евроцветок", "'Нордический лебедь", "Голубой ангел", "Экологический знак". Кроме недостаточной способности к минерализации, ЭДТА разлагается рядом микроорганизмов почвы, что приводит к образованию в грунте токсичных продуктов.
Кроме того, применение молибдата натрия является недостаточно эффективным, поскольку установлено, что растворимые минеральные соли усваиваются всего на 20-30%, поэтому для получения положительного эффекта необходимо применение завышенных - от 150 г/дм3 концентраций растворов молибдата натрия, что, с одной стороны, является токсичными для ряда злаковых культур и приводит к общему угнетению прорастающих растений, а с другой - увеличивает стоимость обработки растений препаратом Wuxal СоМо, что существенно ограничивает возможности применение указанного препарата.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания такого препарата для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, который был бы менее токсичным, мог бы эффективно использоваться в небольших количествах и, как следствие, позволил бы снизить затраты на
обработку растений. Поставленная задача решается путем применения комплексов водных растворов карбоксилатов микроэлементов на основе пищевых кислот, в которых в качестве хелатирующего агента используются природные пищевые кислоты - лимонная, янтарная, винная, яблочная, аскорбиновая и другие. По своей биохимической структуре и химической чистоте полученные микроэлементные комплексы близки к биометаллоорганическим соединениям, которые синтезируются клетками растений, а потому после попадания в почву происходит их полное биологическое разложение, что исключает наличие какого-либо негативного экологического следа.
Предлагаемый, как и известный препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, содержит кобальт и молибден в виде химических соединений, а, согласно изобретению, препарат представляет собой водный раствор пищевой органической кислоты, содержащий комплекс карбоксилатов микроэлементов на основе пищевых органических кислот, полученных взаимодействием микро- и наночастиц молибдена, кобальта, никеля, ванадия, железа, титана, хрома, марганца, цинка с пищевой органической кислотой, при таком соотношении исходных ингредиентов в мг на 1000 дм ' раствора:
молибден - 0,001 - 10
кобальт - 0,001 - 10
никель - 0,001 - 10
ванадий - 0,001 - 10
железо - 0,001 - 10
титан - 0,001 - 10
хром - 0,001 - 10
марганец - 0,001 - 10
цинк - 0,001 - 10
пищевая органическая кислота - 5,0 - 1000
вода остальное.
Азотофиксация в растениеводстве - это способность усваивания некоторыми микроорганизмами молекулярного азота атмосферы и перевод его в органические соединения. При симбиотической азотфиксации азотфиксаторы симбиотически связаны с растениями отношениями типа мутуализма. Они образуют клубеньки на корнях растений (бактерии у бобовых, актиномицеты у ольхи). При ассоциативной азотфиксации азотфиксаторы живут на листьях растений (цианобактерии в листьях водного папоротника азолла) или же в почве вокруг корня (в ризосфере) и используют корневые выделения органических веществ [Информация с сайта: http://vvwvv.ecosystema.ru/].
В предлагаемом препарате использованы металлы в комплексах карбоксилатов, хелатированных, исключительно, природными органическими кислотами (лимонной, янтарной, винной, яблочной, аскорбиновой и другими), которые принимают участие в биохимических процессах растения, катализируют реакции циклов ребса и Кальвина, оказывают влияние на поглощение и транспорт элементов питания [см., например, сайты http://studopedia.org/l -23523.html и https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A6% D0%B 8%D0%B A%D0%BB_%D0%9 A%D0%B0%D0%BB%D 1 %8C%D0%B2% D 1 %96%D0%BD%D0%B0] .
Предлагаемый авторами состав преобразуется в препарат в процессе смешивания ингредиентов. Такая технология получения карбоксилатов микроэлементов основана на нанотехнологических методах, которые, практически исключают загрязнение получаемых препаратов- микроудобрений побочными продуктами химических реакций [см. Патент Украины на полезную модель > 38391 , МПК (2006): С07С 5 1 /41 , C07F 5/00, C07F 1 5/00, С07С 53/126 (2008.01 ), С07С 53/10 (2008.01 ), A23L 1 /00, В82В 3/00. Опубл. 12.01.2009, бюл. 1/2009]; [Патент Украины на полезную модель jVa 39392, МПК (2009): С07С 51/41 , C07F 5/00, C07F 15/00, С07С 53/126 (2008.01 ), С07С 53/10 (2008.01 ), A23L 1/00, В82В 3/00. Опубл. 25.02.2009, бюл. JNTe 4/2009].
Ионы солевых и хелатных микроудобрений для того, чтобы проникнуть в растительную клетку, должны преодолеть защитную липидную мембрану, которая свободно пропускает лишь жировые и белковые соединения. В растениях действует механизм транспорта ионов через мембрану с помощью специальных белков - переносчиков. Но ресурс такого транспорта ограничен. В предлагаемом препарате микроэлементы на основе природных органических кислот (цитраты, сукцинаты, малаты, аскорбаты и другие) не требуют от растения больших затрат энергии на транспорт, так как они способны свободно проникать через мембрану внутриклеточных органелл и участвовать в синтезе белков - ферментов, необходимых для катализа (ускорения) всех обменных процессов в растении. Кроме того, карбоксилаты металлов имеют более низкую молекулярную массу, чем хелаты на основе синтетических хелатирующих агентов. Поэтому, для достижения высокого эффекта требуется гораздо меньшее количество микроэлементов в виде карбоксилатов, поскольку их способность проникать в клетки в сотни раз выше, чем у ионов и синтетических хелатов.
Авторами экспериментально найдены оптимальный состав и соотношение ингредиентов предлагаемого препарата.
Так, при наличии в препарате комплексов карбоксилатов, хелатированных природными пищевыми органическими кислотами и полученных взаимодействием микро- и ианочастиц молибдена, кобальта, никеля, ванадия, железа, титана, хрома, марганца, цинка с пищевой органической кислотой в коллоидном растворе микро- и ианочастиц указаных микроэлементов, при концентрации каждого из перечисленных микроэлементов менее 0,001 мг на 1000 дм" раствора эффективность препарата практически не ощущается. Наличие в препарате комплексов карбоксилатов, хелатированных природными пищевыми органическими кислотами, полученных взаимодействием микро- и ианочастиц молибдена, кобальта, никеля, ванадия, железа, титана, хрома, марганца с пищевой органической кислотой в коллоидном растворе микро- и ианочастиц указаных
микроэлементов, при концентрации любого из указанных микроэлементов более 10 мг на 1000 дм"' раствора может приводить к угнетению процесса азотофиксации и существенно удорожает продукт, что экономически нецелесообразно.
В предлагаемом препарате - водном растворе пищевой органической кислоты, содержащем комплекс карбоксилатов, хелатированных природными пищевыми органическими кислотами, полученных взаимодействием микро- и наночастиц молибдена, кобальта, никеля, ванадия, железа, титана, хрома, марганца, цинка с пищевой органической кислотой в коллоидном растворе микро- и наночастиц указанных микроэлементов, использована способность комплексов активно участвовать в реакциях электронного и лигандного обмена, образовывать полиядерные соединения, что создает условия для возникновения большого числа разных по прочности химических связей металл-лиганд и металл-металл. Поскольку молибден проявляет в составе комплексов различные степени окисления, он выступает эффективным переносчиком электрона с одного лиганда на другой в пределах внутренней координационной сферы. Возможность обратимого электронного переноса в сочетании с возможностью замены лиганда предопределяет способность комплексных соединений молибдена катализировать многие химические реакции и биохимические процессы, где в роли лиганда выступает субстрат (окисляемый или восстанавливаемый органический фрагмент), а атом металла является активным центром фермента [Лихтенштейн Г. И. Многоядерные окислительно-восстановительные металл оферменты. - М.: Наука. 1979, 84.]. Кроме того, карбоксилаты на основе пищевых кислот таких микроэлементов, как никель, ванадий, железо, титан, хром и марганец в оптимальных концентрациях стимулируют деятельность микроорганизмов и фиксацию атмосферного азота в клетках растений. Этот факт подтвержден экспериментально на нескольких сортах пшеницы. Предлагаемый препарат, состоящий из комплекса цитратов (карбоксилатов на основе лимонной кислоты) стимулировал деятельность микроорганизмов, среди которых
доминировали, в частности, ассоциативный диазотроф Rhizohium radiobacter 204, представители Arhtrobacter, Acidovorax, что, как следствие, позволило повысить урожайность ряда злаковых культур.
Во время проведения патентно-информационных исследований при подготовке настоящей заявки авторами не обнаружены препараты для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве с указанной выше совокупностью существенных признаков, что доказывает соответствие заявляемого технического решения критерию патентоспособности изобретения "новизна".
Технический результат, полученный в результате осуществления предлагаемого изобретения, состоит в возможности создания таких комплексов водных растворов карбоксилатов микроэлементов на основе пищевых кислот, которые после их попадания в почву подвергаются полному биологическому разложению, что исключает после их использования возникновение негативного экологического следа. Указанный технический результат в известных технических решениях, которые вошли в уровень техники, авторами не выявлен, поэтому предлагаемая система может быть признана соответствующей критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень".
Предлагаемый препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве включает известные ингредиенты, для получения которых используют известные на сегодняшний день технологические приемы, устройства и материалы. Предлагаемый препарат может быть использован в различных отраслях промышленности, в частности, в сельском хозяйстве в научных исследованиях, а потому можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения «промышленная применимость».
Пример.
Материалы и методы.
Объект исследований - ассоциативный диазотроф Rhizohium radiobacter 204 [Патент Ν« 1621433], полученный из Национальной коллекции полезных г рунтовых микроорганизмов 1нститута сельскохозяйственной микробиологии и агропромышенного производства НААН Украины, карбоксилаты микроэлементов, а именно цитраты, получены в ООО «Паноматериалы и нанотехнологии» в соответствии с техническими условиями ТУ У 15.8- 35291 1 16-014:201 1 «Карбоксилаты пищевых кислот».
Штамм бактерий R. radiobacter 204 (биоагент препарата Диазофит) культивировали на микробиологической качалке при 220 оборотах в минуту при температуре (28,0 + 2,0)°С в течение 72 часов в гороховой жидкой среде [Теппер Е.З. и др., 2004].
Определение количества клеток бактерий R radiobacter 204 проводили в камере Горяева [Егоров Н.С., 1995]. Смесь микроэлементов компоновали в соответствии с матрицей планирования эксперимента при 5 уровнях и 5 факторах [Бирюков В. В., Канторе В.М., 1985] .
Определение потенциальной нитрогеназной активности осуществляли ацетиленовим методом на полужидкой среде Эшби со следующим составом (в г/дм3): сахароза - 20,0; К2НР04хЗН20 - 0,2; КН2РО4 - 0,2; MgSO4 х7Н2О - 0,2; NaCl - 0,2; K2SO4- 0, 1 ; СаСО3 - 5,0; агар-агар - 2 (рН 7,2 - 7,3) [Волкогон В. В. и др., 2010].
Статистическую обработку данных проводили в соответствии с общепринятой методикой [Доспехов Б. А., 1985].
Вегетативный опыт проведен в соответствии с общепринятой методикой [Ерматраунт Е.Р., 2010; Ещенко О. В., 2005], в течение 30 суток с пшеницей озимой, сорта "Полиська 90" по следующей схеме:
1 ) Контроль.
2) R. raclhhacfcr 204
3) R. radiobacter 204, культивированный в среде с цитратами Zn, Си, Мп, Мо, Fe, полученными с примененим нанотехнологий.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
В процессе исследований установлено, что штамм бактерий R. radlobacter 204 способен выдерживать более высокие концентрации цитратов, полученных с применением нанотехпологий, чем другие бактерии, что ранее описано в литературе [Патент на полезную модель Ν» 4341 5, Украина, МПК А61 Р 3/02 (2006.01 ), А23 1/16 (2006.01 ), А61 3 1/205 (2006.01 ), В82В 3/00; опубликовано 10.08.2009, бюл. Ν» 15/2009; Патент на полезную модель 44662, Украина, МПК C 12N 1/20 (2006.01 ), C 12R 1 /32 (2006.01 ), В82В 3/00, опубликовано 12.10.2009, бюл. N« 19/2009]. Выявлено, что данный штамм выдерживает нагрузки в среде цитратов, полученных с применением нанотехнологий, с такой концентрацией: Zn - 100 мг/дм"\ Мп - 10 мг/дм3, Си - 100 мг/дм3, Ре - 100 мг/дм3, Мо - 10 мг/дм3, Со - 100 мг/дм3, Mg - 100 мг/дм3. Однако, следует отметить, что численность микроорганизмов уменьшается при более высоком содержании в среде цитратов, полученных с применением нанотехнологий: Zn - 1000 мг/дм^ на 2,32 млрд/см3, Мп - 50 мг/дм3 на 1 ,32 млрд/дм3, Fe - 1000 мг/дм'' на 0,81 млрд/см''.
Таблица 1. Влияние цитратов, полученных с применением нанотехнологий, на ростовую активность R. radiobacter 204
9 0,05 0,3 5 0,5 0,3 7, 19 0,72
10 0,0005 0,3 0,2 10 0,01 7,46 0,99
Поскольку активное участие в метаболических процессах бактерий принимают Zn, Си, Mn, Fe, Mo, именно на их основе моделировали ряд комбинаций концентраций микроэлементов. Моделирование комбинаций цитратов Zn, Си, Mn, Fe, Mo, полученных с применением нанотехнологий, показало, что соединение между собой ряда концентраций в диапазонах Zn 0,0005 - 0,5 мг/ дм3, Си 0,03 - 3 мг/дм3, Мп 0,002 - 5 мг/дм3 , Fe 0, 1 - 10 мг/ дм3, Мо 0,001 - 1 мг/ дм3 позволило увеличить количество микроорганизмов от начального титра на 0,57 - 1 млрд/см (табл. 1 ).
Исследование функциональной активности показало, что наивысшие показатели потенциальной нитрогеназной активности (ПНА) штамма R. radiobacler 204 достигаются при концентрации цитрата Мо - 0,3 мг/дм'' питательной среды и концентрации цитрата Fe - 1 мг/дм3 питательной среды. Таблица 2. Потенциальная нитрогеназная активность (ГО1А) R. radiobacter 204 при действии цитрата Мо и цитрата Fe, полученных с применением нанотехнологий
Вариант Концентрация в ПНА
питательной среде нмоль этилена/1 см" cp./V флак.
Контроль-среда без 0 1 ,0
добавления цитратов,
полученных с применением
нанотехнологий
Среда с цитратом Mo, 0, 1 мг/ дм"" 1 ,4
полученным с применением
нанотехнологий
Среда с цитратом Мо, 0,3 мг/ дм"' 5,4
полученным с применением
нанотехнологий
Среда с цитратом Мо, 1 мг/ дм"' 5,3
полученным с применением
нанотехнологий
Среда с цитратом Fe, 1 мг/дм3 4,6
полученным с применением
нанотехнологий
Среда с цитратом Ре, 5 мг/дм3 4,0
полученным с применением
нанотехнологий
Среда с цитратом Fe, 10 мг/дм3 4,4
полученным с применением
нанотехнологий
Таблица 3. Влияние R. radidbacter 204, культивированного в среде с цитратами микроэлементов, полученными с применением нанотехнологий, на потенциальную нитрогеназную активность в ризосфере, листковый индекс, площадь листковой пластинки и сухую массу растений пшеницы озимой сорта Полиська 90 (вегетационный опыт).
Вариант ПНА, Листковый Площадь S Сухая нмоль индекс, листковой масса 10 этилен/ 1 г Ли пластинки, расте- грунта/ 1 час см2 ний, г
Контроль 6,53 0,0210 2,9 0,28
R. radiohacter 204 12,59 0,0307 4,2 0,32
R. radiobacter 204 14, 12 0,0439 6, 1 0,35 культивированный в среде с
цитратами Zn, Си, Мп, Мо,
Fe, полученным с
применением
нанотехнологий
На основе данных, полученных после проведения вегетационного опыта (табл. 3), установлено, что общая бактеризация и обработка семенного материала предлагаемым препаратом приводит к повышению активности фиксации атмосферного азота, образуется суспензия бактерий, которая при обработке семян более положительно влияет на растения, чем общая бактеризация.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о высокой степени стойкости штамма бактерий R. radiobacter 204 к высоким концентрациям цитратов, полученных с применением нанотехнологий, хотя некторые из них (Zn, Mo, Fe) в ВЕЛСОКИХ концентрациях угнетают развитие микроорганизмов. При этом изменение ростовой активности в положительную сторону достигается при смеси цитратов Zn, Си, Мп, Fe та Мо.
Что касается функциональной активности, можно отметить, что в оптимальных условиях азотфиксирующая активность штамма повысилась более чем на 500% по сравнению с контролем, а именно при добавлении цитрата Мо (0,3 мг/дм питательной среды).
Таким образом, можно сделать такие выводы:
1 ) натуральные кислоты, которые входят в состав предлагаемого препарата, являются естественными компонентами системы минерального питания растений, являются составляющими реакций восстановительного цикла Кребса и цикла Кальвина;
2) результаты полевых испытаний предлагаемого препарата, содержащего натуральные органические кислоты, показали более высокую эффективность по сравнению с аналогами, не содержащим натуральных органических кислот;
3) органические натуральные кислоты, которые входят в состав предлагаемого препарата, используются растениями в качестве источника энергии и оказывают стимулирующее действие на растительный организм;
4) натуральные хелатные комплексы, которые входят в состав предлагаемого препарата, лучше усваиваются в клетках растений, так как легко преодолевают восковую кутикулу растений;
5) предлагаемый препарат не является токсичным для растений, почвенных микроорганизмов и насекомых опылителей и после его попадания в почву подвергается полному биологическому разложению, что практически исключает после его использования возникновение негативного экологического следа.
Значительно более низкие нормы применения карбоксилатов молибдена и кобальта на основе органических пищевых кислот, полученных с применением нанотехнологий, в десятки и сотни раз в зависимости от культуры, по сравнению с удобрением Wuxal СоМо дает возможность снизить затраты на обработку семян и повысить рентабельность выращивания, в частности, бобовых культур.
Ряд преимуществ таких, как высокая экологичность и биодоступность, низкие нормы расхода, практичность внесения и хранения позволяют сделать вывод о том, что предлагаемый препарат на сегодняшний день наиболее полно отвечает требованиям современной агротехники выращивания сельскохозяйственных культур и обеспечивает максимальную эффективность их производства.
Claims
Формула изобретения.
Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве, содержащий кобальт и молибден в виде химических соединений, отличающийся тем, что препарат представляет собой водный раствор пищевой органической кислоты, содержащий комплекс карбоксилатов микроэлементов на основе пищевых органических кислот, полученных взаимодействием микро- и наночастиц молибдена, кобальта, никеля, ванадия, железа, титана, хрома, марганца, цинка с пищевой органической кислотой, при таком соотношении исходных ингредиентов в мг на 1000 дм' раствора: молибден - 0,001 - 10
кобальт - 0,001 - 10
никель - 0,001 - 10
ванадий - 0,001 - 10
железо - 0,001 - 10
титан - 0,001 - 10
хром - 0,001 - 10
марганец - 0,001 - 10
цинк - 0,001 - 10
пищевая органическая кислота - 5,0 - 1000
вода - остальное.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/UA2015/000062 WO2017010962A1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/UA2015/000062 WO2017010962A1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017010962A1 true WO2017010962A1 (ru) | 2017-01-19 |
Family
ID=57758007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/UA2015/000062 WO2017010962A1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017010962A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108218619A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-29 | 佛山市所能网络有限公司 | 一种富含多种微量元素的榴莲种植方法 |
| CN113924935A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-14 | 中国农业大学 | 一种促进结瘤固氮和生长的新型大豆专用纳米肥料 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA39199C2 (ru) * | 1995-10-10 | 2001-06-15 | ||
| EP1121852B1 (en) * | 2000-01-31 | 2003-08-06 | Naohiko Sato | Methods of enhancing vitality of plants, trees, and crops with stevia |
| US20080307845A1 (en) * | 2005-06-17 | 2008-12-18 | Plant Impact Plc | Agricultural Composition |
| UA54950U (ru) * | 2010-06-18 | 2010-11-25 | Николай Васильевич Косинов | Средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур |
-
2015
- 2015-07-16 WO PCT/UA2015/000062 patent/WO2017010962A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA39199C2 (ru) * | 1995-10-10 | 2001-06-15 | ||
| EP1121852B1 (en) * | 2000-01-31 | 2003-08-06 | Naohiko Sato | Methods of enhancing vitality of plants, trees, and crops with stevia |
| US20080307845A1 (en) * | 2005-06-17 | 2008-12-18 | Plant Impact Plc | Agricultural Composition |
| UA54950U (ru) * | 2010-06-18 | 2010-11-25 | Николай Васильевич Косинов | Средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108218619A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-06-29 | 佛山市所能网络有限公司 | 一种富含多种微量元素的榴莲种植方法 |
| CN113924935A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-14 | 中国农业大学 | 一种促进结瘤固氮和生长的新型大豆专用纳米肥料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Elhaissoufi et al. | Phosphate bacterial solubilization: a key rhizosphere driving force enabling higher P use efficiency and crop productivity | |
| CN102701844B (zh) | 富硒锗蔬菜瓜果无土栽培微量元素纳米营养肥 | |
| Cavagnaro et al. | The role of arbuscular mycorrhizas in reducing soil nutrient loss | |
| Toksha et al. | Nanofertilizers: A review on synthesis and impact of their use on crop yield and environment | |
| CN102030594B (zh) | 硅钙铁钾生物磁化肥 | |
| CN103069958B (zh) | 一种提高胡麻籽硒含量的施肥方法及其胡麻籽生产方法 | |
| CN102358710A (zh) | 一种生态肥料及其制备方法和在农业或林业生产中的应用 | |
| Kalenska et al. | Nanopreparations in technologies of plants growing | |
| CN103420743A (zh) | 一种用于土壤调理的复合微生物菌剂 | |
| Devi et al. | Production of biofertilizer from fruit waste | |
| WO2017010962A1 (ru) | Препарат для повышения эффективности азотофиксации в растениеводстве | |
| CN106007915A (zh) | 一种含矿物质生物肥料及其制备方法 | |
| CN105367307A (zh) | 一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂及制备方法 | |
| EP3696154A1 (en) | Foliar fertiliser and use of same | |
| CN104926457B (zh) | 一种马铃薯富硒锌铁微生物发酵肥料及其制备方法和应用 | |
| Yadav et al. | Zinc nano-fertilization enhances wheat productivity and biofortification | |
| Kumar et al. | Soil fertility and mineral nutrition of plants | |
| CN108409432A (zh) | 富硒锗多元素腐植酸微肥 | |
| CN103109632A (zh) | 一种提高胡麻籽硒含量的施肥方法及其胡麻籽生产方法 | |
| Abd-Elsalam et al. | Nanofertilizers for Sustainable Agroecosystems: Recent Advances and Future Trends | |
| CN105565963A (zh) | 培育含天然元素平衡保健食物玉米的肥粉 | |
| Nazir et al. | Zinc biofortification of cereals through fertilizers: Recent advances and future perspectives | |
| Vinod et al. | Nano-based biofertilizers for horticulture | |
| CN109400364A (zh) | 一种降解水果药残的酵素氨基酸纳米硒微素、制法和应用 | |
| Shahi et al. | Nanotechnology in rice farming: Optimizing nutrient management with nanofertilizers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15898418 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15898418 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |