СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНОГО ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ СО СВОЙСТВАМИ ИММУНОМОДУЛЯТОРА И ОБЛАДАЮЩЕГО ЛЕЧАЩИМ ЭФФЕКТОМ ПРИ ПОРАЖЕНИИ РАСТЕНИЙ БАКТЕРИАЛЬНЫМИ БОЛЕЗНЯМИ
METHOD OF PRODUCING MICROBIAL ORGANOMINERAL FERTILISER WITH IMMUNOMODULATOR PROPERTIES AND HAVING CURING EFFECT ON PLANTS INFECTED WITH BACTERIAL DISEASES

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к получению биологических средств защиты и удобрений растений, и может быть использовано в сельском хозяйстве, растениеводстве.
Известно органо-бактериальное удобрение «Биоклад», основой которого является стерилизованный особым способом куриный помет. В состав жидкого «Биоклада», в зависимости его модификации, в различных вариантах входят препараты на основе живых микроорганизмов (микробные препараты «Планриз», «Битоксибациллин», «Восток ЭМ-1»), коммерческий препарат на основе выделенных фитогормонов «Биостим» и комплексный регулятор роста растений «Биодар».
В процессе приготовления жидкого удобрения используется очищенная озоном вода, масса обрабатывается во вращающемся электромагнитном поле (http://www.bioklad.net/bioklad.shtml).
Недостатками известного органо-бактериального удобрения являются отсутствие стабильности состава конечного продукта, нетехнологичность применения, выражающаяся в большой норме расхода на гектар, больших затратах на транспортировку гектарной нормы, наличие неприятного устойчивого запаха. У данного удобрения отсутствует лечащий эффект.
Известен способ получения жидкого биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ, а именно из компостов. В процессе осуществления способа гумусосодержащие вещества подвергают щелочной экстракции с последующей нейтрализацией вытяжки. Предлагается в качестве исходного гумусосодержащего вещества использовать предварительно подготовленные из навозных отходов животноводческих предприятий компосты, из которых дополнительно выделяют водную бактериальную суспензию, которую отделяют от твердой фракции компоста. Твердую фракцию подвергают щелочной экстракции 0,1-1,0 н. раствором щелочи при температуре от 20°С до 50°C с последующим отделением жидкого экстракта, который смешивают с бактериальной суспензией и отстаивают для получения жидкого целевого продукта (Патент РФ №2112763, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, опубл. 10.06.1998 г.).
Недостатками известного жидкого биостимулятора роста являются отсутствие стабильности состава конечного продукта, сложная многоступенчатая технология производства, нетехнологичность применения, выражающаяся в большой норме расхода на гектар, больших затратах на транспортировку гектарной нормы, наличие неприятного устойчивого запаха. У данного средства отсутствует лечащий эффект.
Наиболее близким является способ получения жидкого биостимулятора роста и развития растений из гумусосодержащих веществ, который включает предварительное замачивание гумусосодержащих веществ в воде и перемешивание с последующей щелочной экстракцией, отделением щелочного экстракта и его нейтрализацией. После предварительного замачивания гумусосодержащих веществ в воде и перемешивания осуществляют микробиологическую ферментацию с наращиванием биомассы почвенных микроорганизмов при температуре от 20°С до 35°С в течение от 3 часов до 24 часов при непрерывной аэрации, а затем отстаивают, получая при этом обогащенную водную вытяжку. Полученную водную вытяжку отделяют от осадка гумусосодержащего вещества и добавляют к нейтрализованному щелочному экстракту, полученному из гумусосодержащего осадка. Щелочную экстракцию проводят 0,02-0,3 н. раствором щелочи при температуре от 60°С до 100°С, а затем после отделения щелочного экстракта нейтрализуют его до значения рН, равного 8,0-9,5. После этого добавляют полученную обогащенную водную вытяжку, перемешивают, отстаивают, получая жидкий целевой продукт (Патент РФ 2253641, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, опубл. 10.06.2005 г.).
Недостатками известного биостимулятора роста являются отсутствие стабильности состава конечного продукта, сложная многоступенчатая технология производства, нетехнологичность применения, выражающаяся в большой норме расхода на гектар, больших затратах на транспортировку гектарной нормы, наличие неприятного устойчивого запаха. У данного средства отсутствует лечащий эффект.
Технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является получение нового препарата с повышенными ростостимулирующими, иммуномодулирующими, защитными и лечащими свойствами.
4
10
8
10
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе получения микробного органоминерального удобрения из гумусосодержащих веществ путем предварительного смешивания гумусосодержащих веществ и жидкой среды, перемешивания с последующей экстракцией водной вытяжки согласно предложенному изобретению гумусосодержащие вещества смешивают с жидкой культуральной средой, содержащей живые культуры микроорганизмов в активной форме и их метаболиты, имеющей титр от 1×10 КОЕ до 1×10 КОЕ, гумусосодержащие вещества смешивают с жидкой культуральной средой в процентном соотношении от 0,5% до 99,5% гумусосодержащие вещества, остальное - жидкая культуральная среда, осуществляют ферментацию при перемешивании и/или аэрации до достижения общего титра микроорганизмов 1×10 до 1×10 КОЕ, далее в полученную массу вносят консервант со свойствами бактериостатика в концентрации от 1 г до 500 г сухого препарата или жидкого препарата в пересчете на сухое вещество на литр массы, полученную массу фильтруют, отжимают и полученный раствор нормализуют путем уменьшения или увеличения массовой доли биологически активных веществ до заданных концентраций, обеспечивающих иммуномодулирующий и/или лечащий эффект, и используют в качестве микробного органоминерального удобрения.
Кроме того, способ характеризуется дополнительными существенными признаками, а именно:
9
- гумусосодержащие вещества предварительно стабилизируют путем обработки микробным препаратом, имеющим в составе микроорганизмы из группы: дрожжи, молочнокислые бактерии, фотосинтезирующие бактерии, бактерии-антагонисты патогенной микрофлоры, актиномицеты, микробы, относящиеся к группе агрономически ценных микроорганизмов, их смеси, микробный препарат используют из расчета от 0,1 л до 10 л на одну тонну, соотнесенный с титром 1×10 КОЕ;
- ферментацию при перемешивании и/или аэрации осуществляют при температуре от 10°С до 42°С;
- в качестве консерванта со свойствами бактериостатика выбирают вещество из группы солей гуминовых кислот;
2
3
4
2
3
- в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют молочную сыворотку, предварительно обработанную молочнокислыми бактериями или сложными микробными комплексами, в состав которых входят молочнокислые бактерии, и нейтрализованную щелочными солями (например, сода NаСО, углекислый аммоний (NH)СО, карбамид и др.);
- в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют органические или неорганические соли кремниевой кислоты или их смесь из расчета от 1,5 г до 100 г на литр полученной массы;
- в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют метаболиты арбускулярной микоризы;
- в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют микроэлементы в хелатной форме или в форме неорганических солей до 40 г на литр;
- в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют макроэлементы N, Р, К, а также мезоэлементы (S, Cl и др.);
- к полученному раствору дополнительно добавляют микробную культуру из группы агрономически ценных микроорганизмов, которые не участвуют в ферментировании;
- в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют аминокислоту или группу аминокислот;
- в процессе ферментации добавляют измельченную смесь лекарственных трав и острого красного перца.
Биологическая активность препарата, приготовленного заявляемым способом, обеспечивается совокупным действием всех биологических и минеральных компонентов, входящих в его состав.
Под термином «жидкая культуральная среда» подразумевается питательная среда для микроорганизмов, соответствующая тем микробам и микробным препаратам, которые используются в процессе. Использование культуральной среды снижает расход исходного микробного препарата. В качестве культуральной среды могут быть использованы меласса (патока), дрожжевой экстракт, их смеси, молочная сыворотка и др.
Способ получения микробного органоминерального удобрения из гумусосодержащих веществ осуществляют следующим образом.
В качестве исходного гумусосодержащего вещества используют разные виды компоста, вермикомпост, смесь обоих, отходы пищевого производства, например пивная барда, экскременты домашних животных, например куриный помет, и т.п. с высоким содержанием органического вещества.
9
Исходное гумусосодержащее вещество (компост) предварительно стабилизируют путем обработки микробным препаратом. Микробный препарат представляет собой консорциум микроорганизмов, полученный в результате культивирования в ферментерах на искусственных культуральных средах. Консорциум микроорганизмов включает микроорганизмы из группы: дрожжи, молочнокислые бактерии, фотосинтезирующие бактерии, бактерии-антагонисты патогенной микрофлоры, микробы, относящиеся к группе агрономически ценных микроорганизмов, их смеси. Микробный препарат используют из расчета от 0,1 л до 10,0 л на 1 т, соотнесенный с титром 1×10 КOE.
Для решения определенной задачи, например усиление обеззараживающего эффекта заявляемого удобрения, получения более высокой степени экстракции веществ, состав микробного препарата и процентное соотношение микробных групп может варьироваться.
4
10
Гумусосодержащие вещества смешивают с жидкой культуральной средой, содержащей живые культуры микроорганизмов в активной форме и их метаболиты, имеющей титр от 1×10 КОЕ до 1×10 КОЕ, гумусосодержащие вещества смешивают с жидкой культуральной средой в процентном соотношении от 0,5% до 99,5% гумусосодержащие вещества, остальное - жидкая культуральная среда.
Далее осуществляют ферментацию при перемешивании и/или аэрации.
Ферментация (микробный гидролиз) протекает в мягких условиях с минимальным количеством отходов. В процессе гидролиза органического вещества компоста в жидкости начинают накапливаться продукты гидролиза, а именно вещества, представляющие расщепленную целлюлозу и другие компоненты до простых, пищеварительные ферменты микробов, содержимое лизированных бактерий и т.д. В результате сильного размножения определенных микробных групп происходит направленное микробное обеззараживание исходного сырья с уничтожением патогенных микроорганизмов, которые всегда присутствуют в любом компосте, а также накапливание веществ, которые обладают ярко выраженным фунгицидным действием.
В результате гидролиза в препарате накапливаются также метаболиты микробов, которые являются сильными стимуляторами роста растений. В качестве примера можно привести следующие экспериментальные данные. После двух обработок заявляемым препаратом с интервалом в три дня картофель вырос на 30 см. Огурцы после обработки дали 5 см прироста за час.
Увеличение титра микробного консорциума, выращенного на природной питательной среде, где происходит обеззараживание среды, а также увеличение видового состава консорциума, положительно сказывается на свойствах препарата, приготовленного заявляемым способом. Это увеличивает коэффициент приживаемости микроорганизмов при внесении на растения и дает возможность снизить нормы внесения микробных препаратов, выращенных в ферментерах на искусственных питательных средах.
В процессе ферментации происходит изменение химической структуры субстрата под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами и грибами, содержащимися в исходном субстрате, а также микроорганизмами, которые вносятся в составе микробного препарата с культуральной средой, и сопровождается накоплением первичных или вторичных продуктов метаболизма. В процессе ферментации происходит формирование и рост нового микробного комплекса, в который включены ряд полезных для растений микроорганизмов природного субстрата и микроорганизмов внесенного препарата. В процессе ферментации происходит подавление и полное уничтожение патогенных микроорганизмов, гельминтов и т.д., т.е. происходит биологическое обеззараживание, что позволяет избежать сложных и дорогостоящих операций по обеззараживанию гумусосодержащих веществ.
8
10
Процесс ферментации является управляемым, его осуществляют до достижения общего титра нового комплекса микроорганизмов от 1×10 до 1×10 КОЕ. Процесс является управляемым за счет того, что можно ускорять или замедлять скорость процесса за счет изменения температуры протекания процесса, а также внесения стимуляторов роста микробов, например метаболиты арбускулярной микоризы.
К полученной массе добавляют органические или неорганические соли кремниевой кислоты или их смесь из расчета от 1,5 г до 100 г на литр полученной массы. В качестве таких солей могут быть использованы силикат натрия или силикат калия.
Органические или неорганические соли кремниевой кислоты или их смесь выполняют функцию первичного химического буфера. Они повышают рН массы и тем самым предохраняют от выпадения в осадок части вносимого в последующем консерванта, имеющего щелочную рН.
После чего в полученную массу, представляющую собой раствор с коллоидной взвесью и остатком крупных органических частиц компоста, вносят консервант со свойствами бактериостатика в концентрации от 1 г до 500 г сухого препарата или жидкого препарата в пересчете на сухое вещество на л массы.
В качестве консерванта со свойствами бактериостатика выбирают вещество из группы солей гуминовых кислот.
Существующие на рынке соли гуминовых кислот отличаются различным биологическим действием. Одни из них усиливают дыхание растений, что важно при обработке химическими пестицидами растений, которая угнетает жизненные процессы в растении. К данной группе относятся, например, лигногуматы. Другие усиливают фотосинтез, что позволяет значительно увеличить урожай. К данной группе относятся, например, иркутские гуматы, произведенные из леонардитов. Введение тех или иных гуминовых кислот или их композиций позволяет управлять свойствами заявляемого удобрения, в отличие от прототипа.
Введение консерванта останавливает биологические процессы, на мембране микробов образует квазимембрану, увеличивающую стойкость живых микроорганизмов в предложенном удобрении к ксенобиотикам, что позволяет производить экстракцию солей гуминовых кислот из органической массы, в отличие от прототипа, в рамках одного процесса, т.е. без разделения на два процесса, как в прототипе.
Ксенобиотики - это условная категория для обозначения чужеродных для живых организмов химических веществ, естественно не входящих в биотический круговорот.
Процесс экстрагирования солей гуминовых кислот происходит в процессе нейтрализации избыточной щелочности консерванта-бактериостатика и позволяет получить то же количество экстрагируемых гуминовых соединений, как и в прототипе, с применением сильных щелочей с последующей нейтрализацией, но в рамках одного процесса и без вреда для микробного компонента удобрения.
Кроме того, в заявляемом способе в отличие от прототипа удалось избежать применения в процессе концентрированных химических соединений, опасных для человека, что не требует применения специального химического оборудования, высоких температур и делает производство безопасным для человека.
Полученную массу фильтруют, при необходимости отжимают или центрифугируют.
Полученный раствор нормализуют путем уменьшения или увеличения массовой доли биологически активных веществ до заданных концентраций, обеспечивающих иммуномодулирующий и лечащий эффект.
Нормализацию раствора осуществляют следующим образом. Лабораторным путем определяют содержание массовой доли биологически активных веществ (аминокислот, их состав, количество солей гуминовых кислот, при необходимости их спектральный анализ, количественное и качественное содержание микро- и макроэлементов, параметры биологической активности: азотофиксацию, аммонификацию и т.п., фунгицидную активность и т.д.). В случае превышения заданной концентрации или иного параметра биологически активного вещества полученный раствор разбавляют водой. В случае недостатка заданной концентрации или иного параметра биологически активного вещества необходимое вещество вводится в раствор извне до достижения заданной концентрации. Особенностью заявляемого удобрения является то, что консервант со свойствами бактериостатика, обладающий свойствами химического стабилизатора, обеспечивает сохранение полученных параметров в течение длительного времени. В частности, экспериментальным путем было установлено, что по истечении 10 месяцев хранения увеличился титр препарата и усилились его фунгицидные свойства.
Полученный раствор используют в качестве микробного органоминерального удобрения или базового микробного органоминерального удобрения.
Для повышения ростостимулирующих, иммуномодулирующих, защитных, питающих и лечащих свойств готового препарата в базовое микробное органоминеральное удобрение может быть добавлен ряд компонентов.
В процессе ферментации и/или к полученному раствору могут быть дополнительно добавлены метаболиты арбускулярной микоризы.
Кроме того, в процессе ферментации и/или к полученному раствору могут быть дополнительно добавлены микроэлементы в хелатной форме или неорганической форме до 40 г на литр раствора. В частности, микроэлементы Сu, Zn, Mn, Мо, В, Со в доступной для растений хелатной форме.
В процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют макроэлементы N, Р, К, а также мезоэлементы (S, Cl и др.).
Кроме того, в процессе ферментации и/или к полученному раствору может быть дополнительно добавлена микробная культура агрономически ценных микроорганизмов, например Paenibacillus polymyxa в споровой форме.
Paenibacillus polymyxa - грамположительная спорообразующая палочковидная бактерия рода Paenibacillus, является продуцентом антибиотика полимиксина. Обитает в ризосфере растений и защищает растение от фитопатогенов.
Кроме того, в процессе ферментации и/или к полученному раствору может быть дополнительно добавлена аминокислота или группа аминокислот.
2
3
4
2
3
Кроме того, в процессе ферментации и/или к полученному раствору дополнительно добавляют молочную сыворотку, предварительно обработанную молочнокислыми бактериями или сложными микробными комплексами, в состав которых входят молочнокислые бактерии, и нейтрализованную щелочными солями (например, сода NaСО, углекислый аммоний (NH)CO, карбамид и др.).
Введение в удобрение обработанной предложенным образом молочной сыворотки обеспечивает растение биологически активными веществами, полученными при молочнокислом брожении, солями молочной кислоты, которые растения непосредственно используют в обмене веществ (лактат аммония), микроэлементами, дополнительными аминокислотами, молочной кислотой, которая является биологическим фунгицидом.
Кроме того, в процессе ферментации добавляют измельченную смесь лекарственных трав и острого красного перца, что дополнительно обеспечивает защиту растений от болезней и вредителей.
Полученный предложенным способом препарат имеет высокую концентрацию и проявляет воздействие на растения уже в концентрации 0,5 л на гектар, в то время как известные препараты аналогичного действия используются с теми же целями в концентрациях: Гумисол - 7 л на гектар и Биоклад - 30 л на гектар.
Пример 1. Способ получения микробного органоминерального удобрения со свойствами иммуномодулятора. В качестве исходного гумусосодержащего вещества используют биокомпост с добавлением вермикомпоста в соотношении 9:1.
Исходное гумусосодержащее вещество предварительно стабилизируют путем обработки микробным препаратом «Восток - ЭМ1».
9
Микробный препарат используют из расчета 5 л на 1 т, соотнесенный с титром 1×10 КOE.
9
Гумусосодержащее вещество смешивают с жидкой культуральной средой, содержащей живые культуры микроорганизмов в активной форме и их метаболиты, имеющей титр 5×10 КОЕ.
Гумусосодержащие вещества смешивают с жидкой культуральной средой в процентном соотношении: 40% - гумусосодержащие вещества, 60% - жидкая культуральная среда.
Далее осуществляют ферментацию при перемешивании и/или аэрации. К полученной массе добавляют силикат калия из расчета от 40 г на литр полученной массы.
После чего в полученную массу вносят консервант со свойствами бактериостатика «Гумат 80» в концентрации 50 г сухого препарата. Такая концентрация позволяет получить необходимое количество солей гуминовых кислот на 1 га сельскохозяйственных культур.
Полученную массу фильтруют, отжимают.
В полученное микробное органоминеральное удобрение для повышения иммуномодулирующих свойств добавляют силотраны - соли органических кремниевых кислот в количестве 1,5 кг на 1 т. Они обеспечивают устойчивость растений к перепадам температуры, поддерживают способность растений вегетировать при низких температурах, обеспечивают повышенный процент завязываемости плодов и семян растений.
В 2009 г. полученное вышеописанным способом по примеру 1 удобрение испытывалось на полях холдинга ООО АПК «Новый стиль» в Харьковской области. Были проведены две обработки удобрением озимой пшеницы в период вегетации путем опрыскивания растений баковой смесью, содержащей полученное по примеру 1 удобрение с добавлением гербицидов и фунгицидов. После обработок увеличилась площадь листовой пластинки, что обеспечило увеличение фотосинтеза, увеличилось количество зерен в колоске с трех до пяти. Был получен урожай 54 ц с га, в то же время средний урожай в районе в результате повреждения пшеницы весенними заморозками составил не более 30 ц с га.
Пример 2. Способ получения микробного органоминерального удобрения, обладающего лечащим эффектом при поражении растений бактериальными болезнями, например базальным бактериозом, возбудителем которого является Pseudomonas syringae.
В качестве исходного гумусосодержащего вещества используют биокомпост, полученный путем смешивания отходов жизнедеятельности крупного рогатого скота, птицы и отработанного грибного компоста.
9
Исходное гумусосодержащее вещество предварительно стабилизируют путем обработки микробным препаратом «ФИТОСТИМ». Микробный препарат используют из расчета 2 л на 1 т, соотнесенный с титром 1×10 КOE.
9
Гумусосодержащее вещество смешивают с жидкой культуральной средой, содержащей живые культуры микроорганизмов в активной форме и их метаболиты, имеющей титр 5×10 КОЕ.
Гумусосодержащие вещества смешивают с жидкой культуральной средой в процентном соотношении: 30% - гумусосодержащие вещества, 70% - жидкая культуральная среда.
Далее осуществляют ферментацию при перемешивании и/или аэрации. К полученной массе добавляют силикат калия из расчета от 30 г на литр полученной массы.
После чего в полученную массу вносят консервант со свойствами бактериостатика «ГУМЭЛ» в концентрации 50 г сухого препарата на л массы.
Полученную массу фильтруют, отжимают.
Полученный раствор нормализуют путем увеличения массовой доли аминокислот: 50 г на 1 л натриевой соли глютаминовой кислоты, 50 г на 1 л метионина, 10 г на 1 л аспарагиновой кислоты. Эти концентрации аминокислот обеспечивают достижение лечащего эффекта при обработке удобрением растений, пораженных болезнью. После обработки растений по листовой поверхности в течение 5-7 дней начинается активное отрастание корневой системы, что обеспечивает растение дополнительным питанием и влагой.
В 2010 г. полученное вышеописанным способом по примеру 2 удобрение испытывалось на полях ООО «Темижбекское», Ставропольский край.
Поля, засеянные озимой пшеницей сорта Зустрич, были поражены базальным бактериозом, который проявлялся в прекращении роста вторичной корневой системы и ослаблении роста растений.
Были проведены две обработки удобрением озимой пшеницы в период вегетации путем опрыскивания растений баковой смесью, содержащей полученное по примеру 2 удобрение, одна обработка удобрением с добавлением гербицидов, вторая - удобрением без пестицидов (фунгицидов), но с добавлением микроэлементов.
После обработок увеличилась площадь листовой пластинки, что обеспечило увеличение фотосинтеза, увеличилось количество зерен в колоске с трех до пяти. После пятого дня началось интенсивное отрастание корневой системы. Был получен урожай 80 ц с га, в то же время урожай на полях Ставрополького НИИ сельского хозяйства, где был посеян сорт озимой пшеницы Зустрич, не превысил 40 ц с га.
Предложенный способ позволяет получить совершенно новый препарат, который обладает ярко выраженным фунгицидным действием, является эффективным стимулятором роста растений, а также может быть использован в профилактических целях в борьбе с болезнями растений, сделать их более устойчивыми к болезням, например к фитофторе, а также имеет лечащий эффект при бактериозах (например, базальный бактериоз при поражении злаков), позволяет довольно быстро восстановить эндофитную и эпифитную микрофлору в растении после обработки антибиотиками и химическими пестицидами.
Таким образом, препарат обладает ростостимулирующими, иммуномодулирующими, защитными, лечащими и питающими свойствами. Препарат может применяться для повышения урожайности сельскохозяйственных растений как самостоятельно, так и в баковых смесях с химическими препаратами, растворимыми удобрениями и микробными препаратами.