Комплексный гранулированный почвенный биопрепарат
COMPLEX GRANULAR SOIL BIO-PREPARATION

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии и может применяться для обработки пожнивных остатков и внесения в почву.
Как правило, микробиологические препараты, используемые в защите растений, чувствительны ко многим факторам окружающей среды, которые прямо или косвенно влияют на их эффективность. Так, например, солнечный свет губителен для грибов и бактерий, используемых в качестве деструкторов стерни, протравителей семян и фунгицидов/инсектицидов, применяемых в период вегетации. Также микробиологические препараты зачастую не могут использоваться в баковых смесях с химическими средствами защиты растений без потери эффективности. Кроме того, не стоит забывать про конкуренцию между микроорганизмами в почве, что способствует снижению численности полезной микрофлоры в почве. Указанных недостатков можно избежать путем применения комплексных капсулированных препаратов длительного действия, в которых питательные вещества и полезные микроорганизмы собраны в гранулы (капсулы), покрытые водорастворимой оболочкой, благодаря которой они постепенно поступают в почву под действием воды и тепла.
Известна многофункциональная капсула для семян (патент DE 102005059371 (А1), A01N 25/00, опубл. 2006.10.05). Стандартная многофункциональная капсула включает в себя множество растворяющихся в контролируемое и заранее определенное время экологически безопасных капсул, каждая из которых, в свою очередь, содержит семена, удобрения, а также необходимые химические вещества. В частном случае многофункциональная капсула выполнена для семенного картофеля. Штамм клеток картофеля, выращенных в лабораторных условиях, вводят в содержащую нейтральное вещество или жидкость капсулу. Капсулы помещают в землю биологически приемлемым способом за один проход в почве. Недостатком многофункциональной капсулы является то, что она содержит химические вещества и, кроме того, обеспечивает питание только для одного конкретного вида растений.
Известен биоорганоминеральный комплекс (БОМК) (патент РФ №2571634, С09K 17/32, опубл. 20.12.2015), включающий отходы животноводства, штаммы микроорганизмов-деструкторов органического вещества и природный цеолит - вулканический пепел. БОМК получают смешением отходов, обработанных принудительной аэрацией и штаммом микроорганизмов при деструкции до 30% разложения, с природным цеолитом. Смешанную однородную массу подают в гранулятор для образования гранул заданного диаметра. Использование БОМК в качестве удобрения обеспечивает повышение плодородия почвы без его ущерба за счет исключения минеральных синтетических удобрений, а также снижение потерь урожая от засухи и повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к стрессовым факторам. Основной недостаток данного комплекса заключается в том, что все компоненты, входящие в состав комплекса, попадают в почву одновременно, что исключает пролонгированное действие данного препарата.
2
Известно наиболее близкое к предлагаемому биопрепарату (прототип) гранулированное удобрение с управляемым выводом питательных компонентов (патент РФ №2088556, C05G 3/00, опубл. 27.08.1997), включающее водорастворимые питательные вещества, выбранные из группы, содержащей соединения азота, фосфора, калия или их смесь, микроэлементы, биостимуляторы и полимеры или композиции на их основе с проницаемостью от 0,0001 до 0,0000001 мл⋅см/см⋅ч при следующем соотношении компонентов, мас. ч: полимеры или полимерные композиции 0,5-3,5, водорастворимые вещества 96,5-99,5. В качестве полимера или полимерной композиции удобрение содержит эфиры целлюлозы или полиамида, или полиолефины, или их сополимеры, или полиэфируретаны. Указанное решение позволяет управлять выходом полезных веществ за счет различной проницаемости по воде полимера или полимерной композиции. Однако данное удобрение сдержит компоненты, обеспечивающие только питание для растений. Удобрения при внесении в почву обеспечивают элементами питания не только растения, но и почвенные, в том числе фитопатогенные микроорганизмы, вследствие чего их количество в почве может значительно возрастать. Данное удобрение обладает низкой эффективностью защиты растений от заболеваний, вызванных патогенной флорой, что обусловлено отсутствием в его составе компонентов с фунгицидными и бактерицидными свойствами, в частности микроорганизмов. Кроме того, нерастворимое полимерное покрытие может накапливаться в почве и оказывать негативное влияние на полезные почвенные компоненты, а также ухудшать структуру почвы.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка почвенного биопрепарата пролонгированного действия, совмещающего в себе функции фунгицида, бактерицида и стимулятора роста растений.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является расширение функциональных возможностей препарата и повышение эффективности защиты растений от заболеваний, вызванных патогенной микрофлорой, за счет использования в его составе компонентов, обладающих фунгицидными и бактерицидными свойствами: штаммов грибов и бактерий, а также повышение эффективности биопрепарата и улучшение структуры почвы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что комплексный гранулированный почвенный биопрепарат, включающий микроэлементы, содержит эффективные в отношении патогенов микроорганизмы, иммобилизованные на гранулированный инертный носитель. Часть иммобилизованных микроорганизмами гранул обработана водорастворимым полимером с образованием покрытых полимерной оболочкой быстрорастворимых и медленнорастворимых капсул, имеющих разную толщину полимерной оболочки.
В качестве микроорганизмов предлагаемый почвенный биопрепарат содержит штаммы грибов и/или бактерий, обладающих различными свойствами, что обеспечивает его широкий спектр действия:
- грибы рода Trichoderma, бактерии рода Bacillus и Pseudomonas - фунгицидные/бактерицидные свойства;
- грибы рода Beauveria, бактерии рода Bacillus - инсектицидные свойства;
- грибы рода Glomus, бактерии рода Azospirillum, Agrobacterium и Bacillus - инокулянты, которые способствуют улучшению минерального питания растений и стимулируют их рост.
Кроме того, гранулы и капсулы содержат микроэлементы в хелатной и минеральной форме: Mg, K, B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn, S.
9
В качестве инертного носителя для иммобилизации микроорганизмов используют бентонитовые гранулы с размером гранул до 3 мм, предварительно калиброванные на ситах соответствующего размера. Бентонитовые гранулы - природный, экологически чистый глинистый материал, представляющий собой сформированные гранулированные частицы. Бентонит не содержит токсичных веществ, не подвержен гниению и обладает химической стойкостью. Кроме того, бентонит может использоваться в качестве кондиционера почвы. Иммобилизация эффективного в отношении патогенов количества микроорганизмов (титр каждого микроорганизма на бентонитовой грануле не менее 1⋅10 КОЕ/г) на инертный носитель осуществляется за счет высоких адсорбционных свойств бентонита путем перемешивания и принудительной аэрации с использованием типового промышленного оборудования. Полученные гранулы высушивают. Благодаря высокопористой микроструктуре гранулы, выполняющие функцию биофунгицида, обладают длительным действием и могут применяться как при посеве семян, так и при внесении в почву для предотвращения заражения растений почвенными патогенами в процессе всего вегетативного роста, а также для ингибирования роста и развития фитопатогенной микрофлоры, сохраняющейся в почве и на пожнивных остатках.
Часть высушенных гранул обрабатывают путем нанесения на них раствора водорастворимого полимера, в качестве которого используют либо полиокс, либо полиакриламид, либо поливинилпирролидон, либо полиэтиленгликоль, либо карбоксиметилцеллюлозу. Например, используют высокомолекулярный полиоксиэтилен, представляющий собой полимер окиси этилена, с температурой плавления 65-67°С, в частности PolyoxWSRN-10 или Polyox WSR N-205. Для нанесения полимерного покрытия используют типовое промышленное оборудование, например инкрустатор-дражиратор семян ИД-10 (производства ОАО ГСКБ «Зерноочистка») или мультидражиратор «СМ» (компании PETKUS/ROEBER). После просушивания образуются капсулы с водорастворимой полимерной оболочкой разной толщины. Быстрорастворимые капсулы имеют более тонкую оболочку, но не менее 5 мкм, медленнорастворимые - более толстую, но не более 10 мкм. Разная длительность растворения капсул обеспечивается разной толщиной полимерной оболочки. Гранулы, не покрытые полимерной оболочкой, растворяются в течение нескольких дней, быстрорастворимые капсулы - в течение 1-1,5 месяцев, медленнорастворимые капсулы - в течение 1,5-2 месяцев, что подтверждено лабораторными испытаниями.
Предлагаемый почвенный биопрепарат представляет собой комплекс гранул и капсул с различной длительностью растворения и различного состава, содержащихся, как правило, в соотношении 1:1:1, включающий все компоненты, необходимые для каждой стадии периода развития растений. Некапсулированные гранулы содержат фунгицидные/бактерицидные компоненты и инокулянты, быстрорастворимые капсулы - фунгицидные/бактерицидные, инсектицидные компоненты и микроэлементы. В состав медленнорастворимых капсул входят фунгицидные/бактерицидные и инсектицидные компоненты. Соотношение гранул и капсул в составе биопрепарата и норма расхода препарата могут меняться в зависимости от вида растений и условий применения.
Некапсулированные гранулы начинают действовать сразу после применения, обеспечивая деструкцию пожнивных остатков и насыщение почвы полезной микрофлорой до посева/посадки культуры и способствуя снижению численности патогенной микрофлоры. Капсулы, постепенно растворяясь, увеличивают количество полезных микроорганизмов в фазах интенсивного роста растений, обеспечивая защиту корневой системы путем поддержания постоянной численности полезной микрофлоры в прикорневой зоне, что обусловливает повышение эффективности биопрепарата. Кроме того, улучшается питание растений за счет входящих в состав биопрепарата ассоциативных азотофиксаторов и микоризных грибов. Водорастворимые капсулы наряду с бентонитом являются кондиционером почвы, что способствует улучшению ее структуры.
Эффективность предлагаемого препарата подтверждена полевыми испытаниями.
Биопрепарат, содержащий гранулы, быстрорастворимые и медленнорастворимые капсулы в соотношении 1:1:1, вносили разбрасыванием на пожнивные остатки предшественника (озимая пшеница). При этом норма расхода составляла от 1 до 10 кг/га. Наблюдение за действием препарата осуществляли в течение всего вегетационного периода, фиксируя при этом скорость разложения пожнивных остатков предшествующей культуры, распространение и развитие корневых и прикорневых гнилей, а также наличие и развитие листостебельных инфекций в ранние фазы развития культуры. Кроме того, оценивали качество перезимовки и физиологическое состояние растений. По результатам наблюдений было установлено, что применение препарата ускоряет разложение пожнивных остатков предшествующей культуры и улучшает свойства почвы, что приводит к усилению гумусового слоя. Также было отмечено существенное снижение пораженности посевов корневыми и прикорневыми гнилями по сравнению с контрольным участком, на котором этот показатель увеличился на 20%. В то же время на делянках с внесенным биопрепаратом корневые гнили в осенний и весенний период отсутствовали. Наряду с этим было отмечено лучшее физиологическое состояние растений перед зимовкой и в весенний период при возобновлении кущения. Применение предлагаемого биопрепарата обеспечило увеличение урожайности культуры на 20% по сравнению с контрольным участком.