Препарат для увеличения урожайности ярового ячменя
PREPARATION FOR INCREASING THE YIELD OF SPRING BARLEY

Изобретения относятся к биотехнологии, микробиологии и сельскому хозяйству и касается получения микробных препаратов на основе смеси штаммов бактерий для улучшения питания растений, оздоровления биоценоза почвы и повышения урожая зерновых культур, обладающих питательными свойствами, фитопротекторной и ростостимулирующей активностью.
Зарегистрированы и внесены в Список Госхимкомиссии Минсельхоза РФ следующие бактериальные фунгициды на основе бактерий рода Bacillus против болезней различных культур: препарат Интеграл - жидкость на основе штамма Bacillus subtilis 24Д, препарат Фитоспорин-М - порошок на основе штамма Bacillus subtilis 24Д (п. РФ №№ 2129375, МПК A01N 63/00, C12N 1/20, опубл. 27.04.1999; 2129004, МПК A61K 35/74, C12N 1/20, опубл. 20.04.1999), препарат Бактофит смачивающийся порошок на основе штамма Bacillus subtilis ИПМ 215 (п. РФ № 2019966, A01N 63/00, опубл. 30.09.1994). Препарат Бактофосфин (на основе Bacillus mucilaginosus), предназначен для обогащения почвы, а также восстановления ее плодородия, повышения всхожести и урожайности многих видов сельскохозяйственных культур в открытом и защищенном грунте.
Известны штаммы бактерий, которые не только проявляют антагонизм по отношению к различным фитопатогенам и защищают растения от болезней, но и достоверно повышают урожайность. В качестве примеров можно привести штаммы Bacillus sp.739 (п. РФ № 1743019, МПК A01N 63/00, C12N 1/20, опубл. 30.05.1994), В. subtilis 4-13 - основа препарата « Экстрасол » (п. РФ № 2259397, МПК C12N 1/20, A01C 1/06, опубл. 27.08.2005), Bacillus mycoides var. В.А. ВНИИСХМ Д138 - основа препарата «Экстрагран» (п. РФ № 2284353, МПК C12N 1/20, A01N 63/00, A01C 1/00, опубл. 27.09.2006), Bacillus spp. KR-083 (п. РФ № 2295562, МПК C12N 1/20, A01N 63/00, опубл. 20.03.2007), Bacillus licheniformis ВКПМ В-10561, В-10562, В-10563, В-10564 (п. РФ № 2440413, МПК C12N 1/20, A01N 63/00, A61K 35/74, опубл. 20.01.2012), В. subtilis 8А (п. РФ № 2495119, МПК C12N 1/20, C12R 1/125, A01N 63/00, опубл. 10.10.2013), Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11475 (п. РФ № 2528058, МПК C12N 1/20, A01N 63/00, C12R 1/07, опубл. 10.09.2014).
Однако в литературе не удалось найти сведений об их способности улучшать азотное, фосфорное и калийное питание растений.
Известен биопрепарат для активного обогащения почвы азотом и фосфатом, содержащий азотфиксирующее эффективное количество Azospirillum sp. M32, количество Bacillus polymixa M7, достаточное для выработки полимиксина, антимикробного пептида, активного против грамотрицательных бактерий, который превращает фосфористые материалы, зафиксированные в почве, на которую он вносится, в фосфат в доступных для растений формах, и питательное вещество для бактерии, содержащие целлюлозный материал, содержащий целлюлозу в качестве интегрального компонента, выбранного из группы, состоящей из соломы, ксилана, гемицеллюлозы и лигнина, а также других органических углеродных или азотных материалов (пат. США № 5147441 А, МПК C05G3/08, опубл. 15.09.1992).
Однако свойства консорциума изучены только в лабораторных условиях, нет данных об эффективности его действия в полевых условиях.
Известно использование биологически активного препарата на основе консорциума молочнокислых бактерий 5842 ВКПМ В-5972, азотфиксирующие и фосфатмобилизующие бактерии с последующей обработкой вегетирующих растений препаратом, полученным на основе консорциума молочнокислых бактерий 3843 ВКПМ В-5974 и Эль-1. Из азотфиксирующих бактерий используют штамм бактерий Azotobacter chroococcum 3064 ВКПМ В-3721 в дозе 0,2-0,4 кг/га, из фосфатмобилизующих Bacillus mucilaginosus ВКПМ В-5987 в дозе 0,1-0,4 кг/га (п. РФ № 2127509, МПК A01G 7/00, опубл. 20.03.1999).
Применение указанного препарата позволяет повысить урожайность, приживаемость растений при одновременном повышении качества стандартного посадочного материала, выхода его, а также повысить зимостойкость культур, в особенности плодовых.
Однако использование данного препарата достаточно трудоемко. Кроме того, он не содержит калий-солюбилизирующих бактерий, обеспечивающих растения важным питательным компонентом.
3
Наиболее близким к заявляемому к заявляемому техническому решению по количеству существенных признаков является препарат для повышения урожайности зерновых культур, обладающий фитопротекторными и ростостимулирующими свойствами, содержащий культуральные жидкости штаммов бактерий Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11986, Bacillus amyloliquefaciens ВКПМ В-11987, Pseudomonas brassicacearum ВКПМ В-11984, Rahnella aquatilis ВКПМ В-11985, Serratia plymuthica ВКПМ В-12008 в соотношении 1:1:1:1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1×109 КОЕ в 1 см (п. РФ № 2595405, МПК C12N 1/20, A01N 63/00, опубл. 27.08.2016).
Несмотря на то, что микробный препарат на основе смеси штаммов бактерий обеспечивает оздоровление биоценоза, ускорение разложения лигноцеллюлозы, повышение урожайности сельскохозяйственных культур и качества получаемой продукции, он имеет недостатки. Так, препарат является многокомпонентным, а это требует дополнительного времени и трудозатрат на получение каждого компонента, входящего в состав известного препарата. Кроме того, в его составе отсутствуют штаммы бактерий, проявляющие азотфиксирующую, фосфат-солюбилизирующую и калий-солюбилизирующую активность.
Потребность в системах для улучшения условий роста растений, в частности, путем увеличения уровней доступного азота, фосфора и калия в почвенных системах, в настоящее время, все еще сохраняется.
Технической проблемой, поставленной перед изобретением, является расширение ассортимента препаратов для восстановления биоценоза почвы и повышения урожая ярового ячменя, за счет создания нового биопрепарата комплексного действия (стимулирующего рост и развитие растений, повышающего урожайность растений и уровень почвенного плодородия) на основе биомассы природных штаммов бактерий, обладающих азотфиксирующей, фосфат-солюбилизирующей, калий-солюбилизирующей, фитопротекторной и ростостимулирующей активностями.
7
3
Поставленная техническая проблема решается тем, что в известном препарате для повышения урожая зерновых культур, обладающим фитопротекторной и ростостимулирующей активностью, улучшающем микробиологическую активность почвы, включающим культуральную жидкость штаммов микроорганизмов, согласно изобретению, в качестве зерновой культуры берут яровой ячмень, а в качестве культуральной жидкости штаммов бактерий он содержит культуральные жидкости штаммов бактерий Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867, Pseudarthrobacter equi S2 ВКПМ В-13868, Pantoea agglomerans Ф19 ВКПМ В-13869 в соотношении 1:1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1х10 КОЕ в 1 см.
Введение в состав препарата нового штамма бактерий Acinetobacter johnsonii A1 ВКПМ В-13867, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-13867 придает препарату азотфиксирующую активность, т.е. способствует лучшему азотному питанию ярового ячменя.
Введение в состав препарата нового штамма бактерий Pseudarthrobacter equi S2, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-13868 придает препарату калий-солюбилизирующую активность, тем самым способствуя лучшему калийному питанию ярового ячменя.
Введение в состав препарата нового штамма бактерий Pantoea agglomerans Ф19, депонированного во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером ВКПМ В-13869 придает препарату фосфат-солюбилизирующую активность, тем самым способствуя лучшему фосфорному питанию ярового ячменя.
7
3
Приготовление культуральной жидкости вышеуказанных штаммы бактерий в соотношении 1:1:1 с титром каждого штамма бактерий не менее 1х10 КОЕ в 1 см обеспечивает препарату комплексное действие, что способствует повышению урожайности ярового ячменя.
Изобретение иллюстрируется следующими таблицами:
В табл. 1. приведены средние значения коэффициентов минерализации, в табл. 2.- урожайность ярового ячменя.
Пример 1. Получение препарата.
Культивирование каждого штамма бактерий Acinetobacter johnsonii А1 ВКПМ В-13867, Pseudarthrobacter equi S2 В-13868, Pantoea agglomerans Ф19 В-13869 осуществляется по отдельности на ГРМ-бульоне (состав гр/л: панкреатический гидролизат рыбной муки- 8,0; пептон ферментативный – 8,0; натрия хлорид – 6,0). Продолжительность культивирования – 72-96 часов при температуре 24-26°С и постоянном перемешивании на встряхивателе орбитального типа со скоростью вращения (180±5) об./мин.
3
7
0
0
Культуральные жидкости бактерий, содержащие живые бактериальные клетки, их метаболиты, полученные при раздельном культивировании штаммов-продуцентов, смешивают в равных соотношениях (1:1:1). Готовый препарат представляет собой жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета с рыхлым осадком, образующимся при хранении, рН – 7-7,2, общее количество жизнеспособных клеток бактерий в 1 см - не менее 1*10. Срок годности препарата при температуре 4-10С – 3 месяца, при температуре 20-25С – не более 8 суток.
Пример 2. Влияние препарата на микробиологическую активность почвы.
Использование препарата для обработки семян и почвы по всходам стимулирует жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, повышая биогенность почвы в 3 раза (780,56 млн. КОЕ/г) по сравнению с контролем (261,52 млн КОЕ/г). Способ применения включает 2 этапа обработки: обработка семян и опрыскивание растений по всходам. На первом этапе обрабатывали семена путем однократного опрыскивания из расчета 10 л рабочей жидкости на 1 т семян, норма препарата – 300 мл. на 100 л. воды. На втором этапе – проводили однократное опрыскивание  растений в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости, норма препарата – 1 л/га. Контролем служила обработка семян и вегетирующих растений водой.
Одним из показателей интенсификации минерализационных процессов в почве, характеризующий начальный этап процесса превращения органического вещества,  может быть соотношение бактерий, усваивающих органический и минеральный азот (коэффициент минерализации Мишустина). В почвах с более энергичным процессом минерализации микроорганизмы, усваивающие минеральный азот, обычно превышают по численности микрофлору, развивающуюся за счет органического азота. Нами установлено, что коэффициент минерализации при использовании заявляемого препарата в 4,5 раза превышает контрольные показатели, коэффициент минерализации эталона в 3  раза превышает контроль (см. табл. 1).
Таким образом, заявляемый препарат при обработке семян и почвы по всходам, положительно влияет на увеличение общего микробного числа почвы и приводит к интенсификации минерализационных процессов.
Пример 3. Ростостимулирующий эффект препаратов при обработке семян ярового ячменя.
Ростостимулирующее действие изучали посредством выявления потенциального эффекта синергизма исследуемых бактерий при воздействии на прорастание семян злаковых растений. Для этого рабочие суспензии микроорганизмов   комбинировали в соотношении 1:1:1. Семена растений, в количестве 100 штук, замачивали в заявляемом препарате, время экспозиции составляло 30 минут. Затем все семена раскладывали по 10 штук на поверхность фильтровальной бумаги, смоченной стерильной водой, в стерильных чашках Петри для прорастания. Семена проращивали при 23° С. На 3-и сутки определяли энергию прорастания, на 7-е – лабораторную всхожесть и оценивали длину побега и длину корней. В результате воздействия препарата наблюдали увеличение энергии прорастания семян пшеницы в среднем на семян ячменя — в среднем на 34,5 % (от 15 до 54 %)(p ≤ 0,05) по сравнению с необработанным контролем; увеличение лабораторной всхожести семян ярового ячменя на 30%,; увеличение длины надземной части ярового ячменя на 36,7 %; увеличение длины корня ярового ячменя на 46,7.
Пример 4. Увеличение урожайности ярового ячменя.
Полевые исследования выполнялись на опытных полях ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки (Приморский край, г. Уссурийск, п. Тимирязевский. В качестве объекта исследований взят районированный сорт ярового ячменя Hordeum vulgare L., сорт Восточный селекции ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки. Площадь делянки 15 м2, расположение рендомизированное, повторность трехкратная. Способ применения включает 2 этапа обработки: обработка семян и опрыскивание растений по всходам. На первом этапе обрабатывали семена путем однократного опрыскивания из расчета 10 л рабочей жидкости на 1 т семян, норма препарата – 300 мл. на 100 л. воды. На втором этапе – проводили однократное опрыскивание  растений в фазу всходов из расчета 300 л/га рабочей жидкости, норма препарата – 1 л/га.  Контролем служила обработка семян и вегетирующих растений водой.
Урожайность по вариантам представлена в таблице 2. Как следует из представленных результатов, применение заявляемого препарата способствует прибавке к урожаю ярового ячменя 0,7 т/га, что превышает контрольные показатели на 25,9 %.
Таким образом, использование заявляемого препарата, включающего новые природные штаммы бактерий, обладающих азотфиксирующей, фосфат-солюбилизирующей, калий-солюбизирующей, фитопротекторной и ростостимулирующей активностями, расширяет ассортимент препаратов для восстановления биоценоза почвы и повышения урожая ярового ячменя.