Способ получения биоминеральных удобрений и мелиорантов (варианты)
Патент 2512277
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Способ получения биоминеральных удобрений и мелиорантов (варианты)
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биоминеральных удобрений и мелиорантов включает совмещение сухих или жидких минеральных удобрений и мелиорантов с микробной биомассой, причем в 1-м варианте в качестве микробной биомассы используют микробиологическое удобрение или препарат, созданный на основе агрономически полезных микроорганизмов в виде сухого мелкодисперсного порошка с титром 102-105 кл/г, который наносят на сухое минеральное удобрение или мелиорант либо вносят в жидкое минеральное удобрение из расчета 2-6 кг/т; а во 2-м варианте в качестве микробной биомассы используют микробиологическое удобрение или препарат, созданный на основе агрономически полезных микроорганизмов в жидком виде с титром 104-107 кл/г, который наносят на сухое минеральное удобрение или мелиорант путем мелкодисперсного распыления либо вносят в жидкое минеральное удобрение из расчета 1-4 кг/т. Изобретение позволяет повысить эффективность использования внесенных в почву минеральных удобрений растениями сельскохозяйственных культур для увеличения их продуктивности. 2 н.п. ф-лы, 15 табл., 4 пр.
Реферат
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве различных типов гранулированных и жидких минеральных удобрений, а также мелиорантов (аммиачная селитра, азофоска, карбамид, аммофоска, фосфоритная, доломитная, известняковая мука и др.) для растениеводства.
Современное промышленное производство минеральных удобрений и мелиорантов основано на использовании различного исходного сырья химической и горнодобывающей промышленности. При микробиологических анализах проб различных типов минеральных удобрений и мелиорантов были получены данные об аборигенной микрофлоре, обитающей на исходном сырье и поселяющейся впоследствии на поверхности гранул минеральных удобрений на заключительном этапе их производства либо при их дальнейшем хранении и транспортировке. Основными представителями аборигенной микрофлоры являлись штаммы бактерий из рода Bacillus. Видовое разнообразие оказалось незначительным и в основном было представлено видами B.subtilis, B.cereus, B.megaterium. На некоторых видах сложных минеральных удобрений, содержащих фосфор, были обнаружены грибы. В настоящее время известен целый ряд микробиологических препаратов для сельского хозяйства различного назначения - ростостимулирующих, подавляющих развитие фитопатогенных бактерий и грибов и способствующих фиксации молекулярного азота.
Известен «Штамм бактерий Bacillus subtilis N11 (ВНИИСХМ), обладающий антагонистическими и стимулирующими свойствами и способ его использования для защиты ячменя от гельминтоспориоза» по патенту РФ №93001490 с приоритетом от 01.11.93 г. автора Поповой Ж.П. Штамм бактерий Bacillus subtilis N11, выделенный из образца почвы, взятого из под хлопчатника в Египте, обладает антагонистическими свойствами в отношении почвенных фитопатогенных микроорганизмов, в частности Helminthosporium sativum; он также стимулирует рост растений ячменя. Предложенный способ использования штамма оптимизирует его действие благодаря одновременному с бактеризацией семян внесению в почву зеленых удобрений (сидератов).
Известно также «Бактериальное удобрение «НИКА» и способ получения бактериальных удобрений» по заявке №99100664 с приоритетом от 21.01.99 г. авторов Виноградова Е.Я., Виноградова А.Е. Гранулированное бактериальное удобрение содержит культуру бактериального штамма Bacillus mucilaginosus (ВКМБ 1451 D), сорбент и остатки культуральной жидкости с метаболитами, при следующем соотношении ингредиентов на 1 г вещества:
1-100 млн клеток Bacillus mucilaginosus; 0,2-0,4 гр структурообразователя;
остальное - остатки культуральной жидкости с водой и метаболитами.
При этом в качестве сорбента это удобрение может содержать измельченную растительную массу, торф, вермикулит.
Способ получения биоудобрений на основе штамма Bacillus mucilaginosus включает в себя культивирование указанного штамма на жидких питательных средах - гидролизатах отходов промышленности и сельского хозяйства, после чего полученный продукт смешивают с сорбентом и гранулируют.
При этом в частном случае культивирование проводят при использовании в качестве питательного субстрата водного экстракта птичьего помета с добавлением 0,5% мелассы при pH 7,5±0,1 и температуре 36-38°С.
Также известен «Способ получения субстрата для выращивания растений» по патенту РФ №1829892 с приоритетом 20.04.90 г. авторов Васюченка И.К., Перебитюка А.Н., Пигулевского B.C., Березко М.Н., Пучко В.Н.
Изобретение относится к способам получения субстратов для выращивания рассады и овощных культур с использованием биомассы бактерий рода Pseudomonas - ингибиторов развития фитопатогенных микроорганизмов.
По данному способу получают субстрат путем внесения в торф известковых, минеральных и бактериальных удобрений с последующим перемешиванием компонентов, а в качестве бактериального удобрения используют биомассу штамма бактерий Pseudomonas putida fluorescens ЦМПМ В-3481.
Известен «Способ получения биоудобрений», патент РФ №2241692, пр. 11.10.2002 г., авторы Чеботарь В.К., Казаков А.Е., Ерофеев С.В. (прототип). Способ заключается в том, что штамм Bacillus subtilis Ч-13 в виде бактериального препарата наносят на гранулы минерального удобрения в виде сухого мелкодисперсного порошка с титром не менее 106 кл/г из расчета 4-15 кг/т или в виде жидкой фракции с титром не менее 108 кл/мл из расчета 1-2 л/т с целью ингибирования роста и развития фитопатогенной микрофлоры в почве.
Известно, что элементы минерального питания растений, содержащиеся в минеральных удобрениях, - азот, фосфор, калий, используются сельскохозяйственными культурами неэффективно. Коэффициент использования удобрений (КИУ) сельскохозяйственными культурами составляет в среднем 15-60% в зависимости от дозы, сроков внесения минеральных удобрений, почвенно-климатических условий, в которых они выращиваются [см. монографию «Оценка эффективности микробных препаратов в земледелии»/ Под общ. ред. А.А.Завалина. М: РАСХН, 2000. - 82 с., Тр. ВИУА, ISSN 0131-3991]. При этом часть азотных удобрений превращается денитрифицирующими микроорганизмами в газообразные соединения (N2, N2O, NO) и попадает в атмосферу, часть удобрений попадает в грунтовые подпочвенные воды, загрязняя их, а часть остается в почве и может быть использована последующими выращиваемыми сельскохозяйственными культурами. Таким образом, сельхозпроизводители, применяя минеральные удобрения, за счет их неэффективного использования несут существенные экономические потери.
В настоящее время отсутствуют способы получения минеральных удобрений, способствующие более эффективному усвоению растениями элементов минерального питания, то есть увеличивающие коэффициент использования питательных веществ из удобрений.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности использования внесенных в почву минеральных удобрений растениями сельскохозяйственных культур для увеличения их продуктивности.
Указанная задача решается за счет того, что в способе получения биоминеральных удобрений и мелиорантов (вариант 1), включающем совмещение сухих или жидких минеральных удобрений и мелиорантов с микробной биомассой, состоящей из живых клеток или спор микроорганизмов, а также с продуктами их метаболизма, согласно изобретению в качестве микробной биомассы используют микробиологическое удобрение или препарат, созданный на основе агрономически полезных микроорганизмов, в виде сухого мелкодисперсного порошка с титром 102-105 кл/г, который наносят на сухое минеральное удобрение или мелиорант, либо вносят в жидкое минеральное удобрение, из расчета 2-6 кг/т.
Указанная задача также решается за счет того, что в способе получения биоминеральных удобрений и мелиорантов (вариант 2), включающем совмещение сухих или жидких минеральных удобрений и мелиорантов с микробной биомассой, состоящей из живых клеток или спор микроорганизмов, а также с продуктами их метаболизма, согласно изобретению в качестве микробной биомассы используют микробиологическое удобрение или препарат, созданный на основе агрономически полезных микроорганизмов, в жидком виде с титром 104-107 кл/г, который наносят на сухое минеральное удобрение или мелиорант путем мелкодисперсного распыления, либо вносят в жидкое минеральное удобрение, из расчета 1-4 кг/т.
То есть на сухие минеральные удобрения и мелиоранты, как правило, гранулированные наносят, или в жидком виде вносят, в виде сухого мелкодисперсного порошка, либо мелкодисперсного распыления жидкой формы микробиологические удобрения или биопрепараты, созданные на основе агрономически полезных микроорганизмов. При этом полезность микробиологических удобрений или биопрепаратов означает, что они не должны быть включены в коллекцию условно патогенных микроорганизмов (http://www.micro.nnov.ru) и должны обладать комплексом полезных свойств для растений, таких как стимуляция роста растений, фунгицидная и бактерицидная активность, антистрессовое действие, фиксация молекулярного азота, фосфатмобилизующая активность. Микробиологические препараты или удобрения с указанными свойствами могут содержать также нетоксичные к сельскохозяйственным культурам добавки.
Увеличение эффективности использования растениями внесенных в почву минеральных удобрений при их обработке микробиологическими препаратами с указанными титрами штамма, т.е. с небольшой концентрацией по сравнению, например, с приведенными титрами в прототипе происходит, вероятно, за счет укрепления и усиления развития корневой системы растений и, соответственно, повышения поглощения ею из почвы минеральных удобрений.
Экспериментально было установлено, что нанесение на гранулированные или внесение в жидкие минеральные удобрения и мелиоранты микробиологических удобрений или препаратов на основе агрономически полезных микроорганизмов в виде сухого мелкодисперсного порошка с титром менее 102 кл/г, а жидкой формы - с титром менее 104 кл/г - не приводит к улучшению минерального питания сельскохозяйственных культур, а внесение сухих биопрепаратов с титром более 105 кл/г, а жидкой формы - с титром более 107 кл/г - не приводит к увеличению эффективности использования растениями сельскохозяйственных культур внесенных в почву минеральных удобрений. Это подтверждают, в частности, следующие опыты.
Опыт 1. На минеральное удобрение - азофоску наносили в виде сухого мелкодисперсного порошка бактерии штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титрами от 101 до 108 кл/г азофоски в дозе 4 г на 1 кг удобрений. Обработанную таким образом азофоску вносили под посеянный в вегетационные сосуды салат и пшеницу в количестве 4 г на сосуд (3 кг) и наблюдали зависимость роста корней проростков от титра штамма бактерий в биопрепарате. Замеры проводили на 5 день после обработки. Результаты опыта приведены в таблице 1.
| Таблица 1. | ||
| Влияние титра штамма бактерий в сухом биопрепарате на ростостимулирующую активность биоминерального удобрения | ||
| Титр штамма бактерий в сухом биопрепарате (кл/г) | Рост корней проростков салата с. Ералаш (% к контролю) | Рост корней проростков пшеницы с. Веда (% к контролю) |
| 101 | 0,7±0 | 1,0±0,1 |
| 102 | 3,2±0,2 | 3,8±0,5 |
| 103 | 8,4±1,0 | 9,5±1,1 |
| 104 | 15,6±2,1 | 14,4±1,9 |
| 105 | 13,9±1,9 | 18,2±2,0 |
| 106 | 13,5±1,7 | 15,8±2,3 |
| 107 | 13,4±1,3 | 15,6±2,1 |
| 108 | 13,3±1,9 | 15,0±2,3 |
Из данных, приведенных в таблице 1, следует, что нанесение на минеральное удобрение - азофоску бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13 в виде сухого мелкодисперсного порошка с титрами от 102 кл/г до 105 кл/г азофоски оказывает положительное действие на растения салата и пшеницы, а увеличение бактериальной нагрузки в дозах выше 105 кл/г не дает экономически оправданного результата.
Опыт 2. На минеральное удобрение - гранулированный карбамид наносили жидкую форму (эмульсию) штамма бактерий Azotobacter chroococcum 12 с титрами от 101 до 108 кл/г карбамида в дозе 2 г на 1 кг удобрений.
При этом штамм Azotobacter chroococcum 12, используемый ранее под наименованием Azonomas agilis 12, за счет применения новейших методов молекулярной биологии был идентифицирован как Azotobacter chroococcum, в связи с чем в 2012 г. он был переклассифицирован в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения Россельхозакадемии в штамм Azotobacter chroococcum 12 под номером RCAM 02145 (Справка о депонировании прилагается). Остальные условия - как в опыте 1. Результаты опыта приведены в таблице 2.
| Таблица 2. | ||
| Влияние титра штамма бактерий в биопрепарате в форме эмульсии на ростостимулирующую активность биоминерального удобрения | ||
| Титр штамма бактерий в эмульсии биопрепарата (кл/г) | Рост корней проростков салата с. Ералаш (% к контролю) | Рост корней проростков пшеницы с. Веда (% к контролю) |
| 101 | 1,8±0 | 1,3±0,1 |
| 102 | 2,9±01 | 2,7±0,2 |
| 103 | 5,5±0,5 | 7,3±0,9 |
| 104 | 12,8±0,8 | 13,1±1,1 |
| 105 | 19,0±1,7 | 15,7±1,7 |
| 106 | 18,3±1,5 | 15,2±1,9 |
| 107 | 18,4±1,9 | 14,5±1,5 |
| 108 | 17,9±1,4 | 14,3±2,0 |
Из приведенных в таблице 2 данных следует, что нанесение на минеральное удобрение - гранулированный карбамид штамма бактерий Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12) в жидкой форме (эмульсии) с титрами от 104 до 107 кл/г карбамида оказывает положительное действие на растения салата и пшеницы, а увеличение бактериальной нагрузки в дозах выше 107 кл/г не дает экономически оправданного результата.
Экспериментально было также установлено, что при нанесении на минеральные удобрения биопрепаратов в виде сухого мелкодисперсного порошка оптимальная доза нанесения составляет 2-6 кг/т удобрений, а при обработке минеральных удобрений жидкой формой биопрепаратов - 1-4 кг/т удобрений, что подтверждают, в частности, следующие опыты.
Опыт 3. На минеральное удобрение - азофоску наносили в виде сухого мелкодисперсного порошка бактерии штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титром 104 кл/г азофоски в дозах 0,5-7 г на 1 кг удобрений. Обработанную так азофоску вносили под посеянный в вегетационные сосуды салат и пшеницу в количестве 4 г на сосуд (3 кг) и наблюдали зависимость роста корней проростков от дозы внесения биопрепарата в минеральное удобрение. Замеры проводили на 5 день после обработки. Результаты опыта приведены в таблице 3.
| Таблица 3. | ||
| Влияние дозы совмещения сухого биопрепарата с минеральным удобрением на ростостимулирующую активность биоминерального удобрения | ||
| Доза совмещения сухого биопрепарата с минер. удобрением (г/кг) | Рост корней проростков салата с. Ералаш (% к контролю) | Рост корней проростков пшеницы с. Веда (% к контролю) |
| 0,5 | 0,9±0,01 | 0,7±0,02 |
| 1,0 | 3,5±0,1 | 4,0±0,3 |
| 2,0 | 7,9±0,7 | 7,1±0,5 |
| 3,0 | 12,1±1,2 | 11,1±1,0 |
| 4,0 | 13,5±1,5 | 15,1±1,3 |
| 5,0 | 13,3±1,3 | 14,8±1,5 |
| 6,0 | 13,1±1,5 | 15,0±1,7 |
| 7,0 | 12,7±1,7 | 14,9±1,5 |
Из приведенных в таблице 3 данных следует, что нанесение на минеральное удобрение - азофоску биопрепарата в виде сухого порошка бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титром 104 кл/г в дозе от 2,0 г/кг оказывает положительное действие на растения салата и пшеницы, а увеличение дозы нанесения биопрепарата выше 6 г/кг минерального удобрения не дает экономически оправданного результата.
Опыт 4. На минеральное удобрение - азофоску наносили в виде сухого порошка получаемое на основе бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13 микробиологическое удобрение БисолбиФит с титром 105 кл/г азофоски в дозах 0,5-7 г на 1 кг удобрения. Обработанную таким образом азофоску вносили под посеянный в вегетационные сосуды салат и пшеницу в количестве 4 г на сосуд (3 кг) и наблюдали зависимость роста корней проростков от дозы внесения биоудобрения БисолбиФит в минеральное удобрение - азофоску. Замеры проводили на 5 день после обработки. Результаты опыта приведены в таблице 4.
| Таблица 4. | ||
| Влияние дозы совмещения сухого биоудобрения с минеральным удобрением на ростостимулирующую активность биоминерального удобрения | ||
| Доза совмещения сухого биоудобрения с минер. удобрением (г/кг) | Рост корней проростков салата с. Ералаш (% к контролю) | Рост корней проростков пшеницы с. Веда (% к контролю) |
| 0,5 | 1,2±0,07 | 0,9±0,03 |
| 1,0 | 2,1±0,2 | 2,3±0,1 |
| 2,0 | 5,8±0,4 | 6,3±0,3 |
| 3,0 | 10,3±0,9 | 9,7±0,7 |
| 4,0 | 12,7±1,0 | 11,3±1,0 |
| 5,0 | 17,1±1,0 | 17,1±1,3 |
| 6,0 | 17,3±1,1 | 16,9±1,1 |
| 7,0 | 15,5±1,3 | 16,1±1,5 |
Из приведенных в таблице 4 данных следует, что нанесение на минеральное удобрение - азофоску микробиологического удобрения БисолбиФит (на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титром 105 кл/г) в виде сухого порошка в дозе от 2 г/кг оказывает положительное действие на растения салата и пшеницы, а увеличение дозы выше 6 г/кг не дает экономически оправданного результата.
Опыт 5. На минеральное удобрение-гранулированный карбамид наносили жидкую форму (эмульсию) бактерий штамма Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12) с титром 105 кл/г в дозах 0,5-7,0 г на 1 кг удобрения. Остальное - как в опыте 3. Результаты опыта - в таблице 5.
| Таблица 5. Влияние дозы совмещения жидкого биопрепарата с минеральным удобрением на ростостимулирующук активность биоминерального удобрения | ||
| Доза совмещения жидкого биопрепарата с минер. удобрением (г/кг) | Рост корней проростков салата с. Ералаш (% к контролю) | Рост корней проростков пшеницы с. Веда (% к контролю) |
| 0,5 | 2,3±0,01 | 1,9±0,01 |
| 1,0 | 4,5±0,03 | 3,8±0,03 |
| 2,0 | 6,1±0,3 | 6,9±0,1 |
| 3,0 | 11,5±0,5 | 10,3±0,7 |
| 4,0 | 17,3±1,1 | 15,9±1,0 |
| 5,0 | 17,0±1,3 | 15,5±1,1 |
| 6,0 | 16,9±1,4 | 14,9±1,0 |
| 7,0 | 16,5±1,7 | 15,5±1,9 |
Из данных, приведенных в таблице 5, следует, что нанесение на минеральное удобрение - гранулированный карбамид биопрепарата в виде эмульсии бактерий штамма Azotobacter chroococcum 12 с титром 105 кл/г в дозе от 1 г/кг оказывает положительное действие на растения салата и пшеницы, а увеличение дозы выше 4 г/кг не дает экономически оправданного результата
Опыт 6. На минеральное удобрение - гранулированный карбамид наносили жидкое микробиологическое удобрение Экстрасол, включающее в себя бактерии штамма Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12) с титром 106 кл/г в дозах 0,5-7,0 г на 1 кг удобрений. Остальные условия - как в опыте 3. Результаты опыта приведены в таблице 6.
| Таблица 6. | ||
| Влияние дозы совмещения жидкого биоудобрения с минеральным удобрением на ростостимулирующую активность биоминерального удобрения | ||
| Доза совмещения жидкого биоудобрения с минер. удобрением (г/кг) | Рост корней проростков салата с. Ералаш (% к контролю) | Рост корней проростков пшеницы с. Веда (% к контролю) |
| 0,5 | 2,0±0,1 | 2,5±0,1 |
| 1,0 | 3,9±0,1 | 4,1±0,2 |
| 2,0 | 6,7±0,2 | 7,6±0,3 |
| 3,0 | 9,7±0,3 | 11,5±0,5 |
| 4,0 | 17,7±1,0 | 17,1±1,2 |
| 5,0 | 17,5±1,7 | 16,9±1,3 |
| 6,0 | 17,1±1,2 | 16,6±1,5 |
| 7,0 | 16,0±1,1 | 15,9±1,3 |
Из данных, приведенных в таблице 6, следует, что нанесение на минеральное удобрение - гранулированный карбамид жидкого микробиологического удобрения Экстрасол, включающего в себя бактерии штамма Azotobacter chroococcum 12 (бывший Azomonas agilis 12) с титром 106 кл/г в дозе от 1 г/кг, оказывает положительное действие на растения салата и пшеницы, а увеличение дозы выше 4 г/кг не дает экономически оправданного результата.
Увеличение эффективности использования питательных веществ из удобрений при совмещении гранулированных или жидких минеральных удобрений и мелиорантов с микробиологическими удобрениями или биопрепаратами на основе агрономически полезных непатогенных микроорганизмов подтверждается экспериментальными данными, приведенными ниже.
Так, например, опытным путем было подтверждено более эффективное использование растениями яровой пшеницы азота, фосфора и калия из удобрений при обработке гранул аммиачной селитры биопрепаратом на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13. В опытах обработку гранул аммиачной селитры проводили сухим порошком бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титром 104 кл/г, из расчета 10 г на 2 кг удобрения.
Для изучения использования растениями азота удобрений и источников азота в формировании урожайности яровой пшеницы в опыте использовали стабильный изотоп азота 15N в форме NH4NO3 (меченый азот) с обогащением 16,252 ат. % в обеих группах. Закладку опыта с изотопом азота, отбор проб растений, определение общего азота в растениях и последующее определение изотопного состава азота выполняли на масс-спектрометре МИ-1301 согласно методике (Особенности применения методов с использованием изотопов азота в агрохимических исследованиях / Под ред. Д.А. Коренькова. - М.: ВАСХНИЛ, 1990 г., 34 с, стр.22-30). Результаты опытов приведены в таблицах 7, 8.
| Таблица 7. | ||||
| Использование пшеницей азота из минеральных и биоминеральных удобрений (среднее за 3 года) | ||||
| Вариант опыта | Вынос урожаем | Коэффициент использования азота из удобрений, % | ||
| Всего | 15N | Разностный | По 15N | |
| Мг/сосуд | ||||
| Без удобрений (контроль) | 580 | - | - | - |
| Мин. удобр. N180 | 741 | 79 | 89 | 44 |
| Мин. удобр. N360 | 790 | 83 | 58 | 23 |
| Биомин. удобр. N180 | 810 | 92 | 128 | 51 |
| Биомин. удобр. N360 | 845 | 99 | 74 | 28 |
| Таблица 8. | ||||
| Влияние биологизации гранул минеральных удобрений на дополнительное использование пшеницей азота (среднее за 3 год) | ||||
| Вариант опыта | Nобщ. | 15N удобрения | ||
| Мг/сосуд | % | Мг/сосуд | % | |
| Биомин. удобр. N180 | 69 | 43 | 15 | 19 |
| Биомин. удобр. N360 | 55 | 26 | 16 | 20 |
Как видно из таблицы 7, вынос азота с урожаем яровой пшеницы в результате увеличения массы зерна и соломы при внесении азотного удобрения - гранулированной аммиачной селитры, обработанной сухим микробным биопрепаратом штамма Bacillus subtilis Ч-13, увеличился с 580 до 845 мг/кг. За счет использования микробного биопрепарата на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13 накопление азота в урожае возросло на 43% по дозе 4,5 кг/м2 и на 26% по дозе 9 кг/м2. Важным результатом нанесения биопрепарата на азотное удобрение является увеличение использования растениями из внесенных удобрений меченого азота, размеры которого при обеих дозах внесения азотного удобрения увеличились на 20%.
Подтверждением лучшего использования растениями азота из удобрений при обработке гранул аммиачной селитры биопрепаратом свидетельствует значение коэффициента использования азота, который подтверждается данными, полученными разностным методом и методом с использованием стабильного изотопа (табл.7). За счет применения биопрепарата коэффициент использования азотного удобрения по дозе 4,5 кг/м2 увеличился в 1,44 раза по разностному методу ив 1,15 раза по изотопному, а по дозе 9 кг/м2 - соответственно в 1,28 и 1,22 раза.
Увеличение коэффициента использования азота из удобрений, определенное разностным методом (Ягодин Б.А. Агрохимия. - М.: Агропромиздат, 1989. - 656 с), связано с дополнительным использованием растениями азота почвы, что подтверждают данные определения источников азота в формировании урожая зерна. Так, при использовании сухой формы микробиологического препарата увеличилась доля «экстра» азота (т.е. не полученного из минеральных удобрений) в урожае яровой пшеницы при внесении обеих доз удобрения (табл.8), но в этом случае, как отмечено ранее, возросла и доля азотного удобрения. «Экстра» азот может быть как дополнительно минерализованным азотом почвы в результате внесения азотного удобрения, а также биологическим азотом, фиксированным микроорганизмами, входящими в состав микробиологического препарата. К сожалению, схема опыта не позволяет вычленить долю биологического азота, однако, можно допустить, что поскольку в результате использования микробиологического препарата накопление меченого азота удобрения при обеих дозах возросло на одинаковое количество (табл.8), то в составе «экстра» азота, количество которого в урожае яровой пшеницы по обеим дозам аммиачной селитры возросло за счет действия микробного препарата, то оно включает как собственный «экстра» азот, так и биологический азот, фиксированный микроорганизмами.
В тех же опытах было подтверждено влияние обработки минерального удобрения - гранулированной аммиачной селитры сухим порошком препарата из бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титром 104 кл/г в дозе 10 г на 2 кг удобрения на степень использования растениями яровой пшеницы питательных веществ фосфора и калия из внесенных удобрений. Состав фосфора и калия определяли согласно указанной выше методики (Ягодин Б.А. Агрохимия. М.: Агропромиздат, 1989 г., 656 с). Результаты опытов приведены в таблице 9.
| Таблица 9. | ||||||
| Вынос фосфора и калия урожаем пшеницы при использовании минеральных и биоминеральных удобрений (ср. за 3 года) | ||||||
| P2O5 | K2O | |||||
| Вариант опыта | Всего, мг/сосуд | за счет биологизации гранул мин. удобрений | Всего, мг/сосуд | за счет биологизации гранул мин. удобрений | ||
| мг/сосуд | % | мг/сосуд | % | |||
| Без удобрений (контроль) | 252 | - | - | 626 | - | - |
| Мин. удоб. N180 | 333 | - | - | 811 | - | - |
| Мин. удобр. N360 | 354 | - | - | 837 | - | - |
| Биомин. удобр. N180 | 364 | 31 | 9,3 | 950 | 139 | 17,1 |
| Биомин. удобр. N360 | 378 | 24 | 6,7 | 999 | 162 | 19,3 |
Из данных, приведенных в таблице 9, видно, что за счет внесения азотного удобрения (аммиачной селитры) в урожае яровой пшеницы возросло накопление фосфора в 1,3-1,5 раза и калия в 1,3-1,6 раза. Увеличение выноса фосфора и калия объясняется улучшением азотного питания растений в результате внесения азотного удобрения и, как следствие, большее накопление этих элементов в урожае. При дополнительном использовании микробного препарата, т.е. обработке гранулированной аммиачной селитры биопрепаратом на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13, вынос фосфора с урожаем яровой пшеницы увеличился еще на 7-9%, а калия на 17-19% по обеим дозам аммиачной селитры. Это связано, вероятно, с возрастанием поглощения корневой системой растений яровой пшеницы почвенных запасов фосфора и калия.
В тех же опытах было подтверждено влияние на урожай яровой пшеницы обработки минерального удобрения - гранулированной аммиачной селитры и мелиоранта - доломитовой муки порошком микробного препарата на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13. Результаты опытов приведены в таблице 10.
| Таблица 10. | ||||
| Влияние минеральных, биоминеральных удобрений, мелиоранта и биомелиоранта на урожай яровой пшеницы | ||||
| Вариант опыта | Урожай зерна, г/сосуд | Прибавка урожая зерна | ||
| к контролю, г/сосуд | за счет биологизации гранул мин. удобрений и мелиорантов | |||
| г/сосуд | % | |||
| Без удобрений (контроль) | 21,9 | - | - | - |
| Мелиорант (доломитовая мука 4 т/га) | 23,5 | 1,6 | - | - |
| Мин. удобр. N180 | 27,7 | 5,8 | - | - |
| Мин. удобр. N360 | 29,7 | 7,8 | - | - |
| Биомелиорант (доломитовая мука 4 т/га) | 27,9 | 6,0 | 4,4 | 18,7 |
| Биомин. удобр. N180 | 30,2 | 8,3 | 2,4 | 9,0 |
| Биомин. удобр. N360 | 32,1 | 10,2 | 2,4 | 8,0 |
Из данных, приведенных в таблице 10, видно, что в микрополевом опыте в среднем за 3 года обработка гранул аммиачной селитры и доломитовой муки сухим микробным препаратом на основе штамма Bacillus subtilis Ч-13 увеличила массу зерна яровой пшеницы на 27-47%.
При внесении минерального азотного удобрения - гранулированной аммиачной селитры в обеих дозах и мелиоранта - доломитовой муки, обработанных порошком микробного препарата бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13, также возросла фитомасса (зерно+солома) яровой пшеницы. Результаты приведены в таблице 11.
| Таблица 11. | ||||
| Влияние минеральных, биоминеральных удобрений, мелиоранта и биомелиоранта на фитомассу яровой пшеницы | ||||
| Вариант опыта | Фитомасса, г/сосуд | Прибавка фитомассы | ||
| к контролю, г/сосуд | за счет биологизации гранул мин. удобрений и мелиорантов | |||
| г/сосуд | % | |||
| Без удобрений (контроль) | 55,5 | - | - | - |
| Мелиорант (доломитовая мука 4 т/га) | 59,7 | 4,2 | - | - |
| Мин. удобр. N180 | 70,1 | 14,6 | - | - |
| Мин. удобр. N360 | 73,5 | 18,0 | - | - |
| Биомелиорант (доломитовая мука 4 т/га) | 68,5 | 13,0 | 8,8 | 14,7 |
| Биомин. удобр. N180 | 75,1 | 19,6 | 5,0 | 7,1 |
| Биомин. удобр. N360 | 78,8 | 23,3 | 5,3 | 7,2 |
Как видно из приведенных в таблице 11 данных, в среднем за 3 года от внесения доломитовой муки и гранулированной аммиачной селитры, обработанных микробным препаратом штамма Bacillus subtilis Ч-13, прибавка фитомассы яровой пшеницы составила 23,5-42%.
Это свидетельствует о том, что при нанесении на аммиачную селитру и доломитовую муку микробного препарата штамма Bacillus subtilis Ч-13 создаются лучшие условия для формирования не только массы зерна, но и общей фитомассы яровой пшеницы.
Таким образом, результаты приведенных опытов экспериментально подтверждают, что обработка минеральных удобрений и мелиорантов агрономически полезными микроорганизмами (биологизация минеральных удобрений и мелиорантов) способствует более эффективному усвоению растениями элементов минерального питания, то есть увеличивает коэффициент использования питательных веществ из удобрений и мелиорантов, что, в свою очередь, приводит к увеличению их продуктивности.
Изобретение иллюстрируются следующими примерами.
Пример 1.
На минеральное удобрение - азофоску наносили различные микроорганизмы либо в виде сухого порошка (Bacillus subtilis Ч-13 с титром 102 кл/г) в дозе 2 г/кг удобрений, либо в виде эмульсии (бактерии штаммов: Pseudomonas fluorescens 2137; Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12); Agrobacterium radiobacter 10, - с титром 104 кл/г) в дозе 1 г/кг удобрения. Полученные таким образом биоминеральные удобрения вносили в вегетационные сосуды с дерново-подзолистой почвой (3 кг) в дозе 10 г на сосуд под пшеницу, редис, кукурузу, после чего через 5 дней наблюдали и фиксировали рост корней проростков растений. Результаты опыта приведены в таблице 12.
| Таблица 12. | |||
| Влияние на различные сельскохозяйственные культуры минерального удобрения - азофоски, обработанной разными агрономически полезными микроорганизмами | |||
| Вариант опыта | Рост корней проростков пшеницы, редиса, кукурузы, мм | ||
| Пшеница | Редис | Кукуруза | |
| Контроль (вода) | 2,3±0,1 | 4,3±0,2 | 8,5±0,7 |
| Азофоска (минер. удобрение) | 5,5±0,3 | 6,5±0,3 | 12,1±1,6 |
| Азофоска, обработанная Bacillus subtilis Ч-13 | 7,9±0,7 | 10,3±1,1 | 16,5±1,7 |
| Азофоска, обработанная Pseudomonas fluorescens 2137 | 8,0±0,9 | 9,3±1,3 | 13,9±1,3 |
| Азофоска, обработанная Azotobacter chroococcum 12 (бывший Azomonas agilis 12) | 9,5±1,0 | 10,2±1,0 | 15,5±1,4 |
| Азофоска, обработанная Agrobacterium radiobacter 10 | 6,7±0,7 | 8,5±1,3 | 14,1±1,8 |
Из данных, приведенных в таблице 12, следует, что использование биоминеральных удобрений, полученных путем обработки азофоски различными микроорганизмами, приводит к увеличению эффективности использования растениями внесенного в почву минерального удобрения - азофоски за счет увеличения длины корней проростков, т.е. увеличения скорости роста и развития растений пшеницы, редиса и кукурузы.
Пример 2.
Жидкое минеральное удобрение - карбамидно-аммиачную смесь (КАС) совмещали с различными микроорганизмами либо в виде сухого порошка {Bacillus subtilis Ч-13 с титром 104 кл/г) в дозе 4 г/кг удобрений, либо в виде эмульсии (бактерии штамов: Pseudomonas fluorescens 2137; Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12); Agrobacterium radiobacter 10, - с титром 106 кл/г) в дозе 3 г/кг удобрения. Полученные таким образом биоминеральные удобрения вносили в вегетационные сосуды с дерново-подзолистой почвой (3 кг) в дозе 4 г на сосуд под пшеницу, редис, кукурузу, после чего на 5 день фиксировали рост корней проростков растений. Результаты опыта приведены в таблице 13.
| Таблица 13. | |||
| Влияние на растения жидкого минерального удобрения - КАС, совмещенного с различными агрономически полезными микроорганизмами | |||
| Вариант опыта | Рост корней проростков пшеницы, редиса, кукурузы, мм | ||
| Пшеница | Редис | Кукуруза | |
| Контроль (вода) | 2,5±0,2 | 5,0±0,3 | 7,1±0,3 |
| Карбамидно-аммиачная смесь (КАС) (минер. удобрение) | 6,9±0,5 | 8,1±0,7 | 13,5±1,3 |
| КАС, совмещенная с Bacillus subtilis Ч-13 | 9,9±1,5 | 13,0±1,3 | 17,7±1,5 |
| КАС, совмещенная с Pseudomonas fluorescens 2137 | 8,5±0,8 | 10,5±1,7 | 15,1±1,7 |
| КАС, совмещенная с Azotobacter chroococcum 12 (бывший Azomonas agilis 12) | 10,5±1,3 | 12,7±1,4 | 18,9±1,7 |
| КАС, совмещенная с Agrobacterium radiobacter 10 | 8,9±0,9 | 11,7±1,6 | 17,5±1,9 |
Из данных, приведенных в таблице 13, следует, что использование биоминеральных удобрений, полученных путем совмещения жидкой карбамидно-аммиачной смеси (КАС) с различными микроорганизмами, приводит к увеличению эффективности использования растениями пшеницы, редиса и кукурузы внесенного в почву минерального удобрения - КАС за счет увеличения длины корней проростков, т.е. увеличения скорости роста и развития растений пшеницы, редиса и кукурузы.
Пример 3.
На минеральное удобрение - гранулированный карбамид наносили различные микроорганизмы либо в виде сухого порошка (Bacillus subtilis Ч-13 с титром 105 кл/г) в дозе 6 г/кг удобрений, либо в виде эмульсии (бактерии штаммов: Pseudomonas fluoresceins 2137; Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12); Agrobacterium radiobacter 10, - с титром 107 кл/г) в дозе 4 г/кг удобрения. Полученные таким образом биоминеральные удобрения вносили в вегетационные сосуды с дерново-подзолистой почвой (3 кг) в дозе 3 г на сосуд под пшеницу, редис, кукурузу, после чего через 5 дней наблюдали и фиксировали рост корней проростков растений. Результаты опыта приведены в таблице 14.
| Таблица 14. | |||
| Влияние на растения минерального удобрения - карбамида, обработанного различными агрономически полезными микроорганизмами | |||
| Вариант опыта | Рост корней проростков пшеницы, редиса, кукурузы, мм | ||
| Пшеница | Редис | Кукуруза | |
| Контроль (вода) | 2,8±0,1 | 5,1±0,2 | 6,5±0,5 |
| Карбамид (минер. удобрение) | 7,5±0,8 | 11,3±0,9 | 10,7±1,0 |
| Карбамид, обработанный Bacillus subtilis Ч-13 | 8,9±1,1 | 15,1±1,5 | 13,3±1,2 |
| Карбамид, обработанный Pseudomonas fluoresceins 2137 | 8,7±0,9 | 14,1±1,2 | 10,9±1,3 |
| Карбамид, обработанный Azotobacter chroococcum 12 (бывший Azomonas agilis 12) | 10,1±1,4 | 16,5±1,7 | 17,7±1,5 |
| Карбамид, обработанный Agrobacterium radiobacter 10 | 7,5±0,5 | 11,9±1,1 | 11,9±1,1 |
Из данных, приведенных в таблице 14, следует, что использование биоминеральных удобрений, полученных путем обработки карбамида различными микроорганизмами, приводит к увеличению эффективности использования растениями пшеницы, редиса и кукурузы внесенного в почву минерального удобрения - карбамида за счет увеличения длины корней проростков, т.е. увеличения скорости роста и развития растений пшеницы, редиса и кукурузы.
Пример 4.
На мелиорант - доломитовую муку наносили различные микроорганизмы либо в виде сухого мелкодисперсного порошка (Bacillus subtilis Ч-13 с титром 103 кл/г) в дозе 3 г/кг мелиоранта, либо в виде эмульсии (бактерии штаммов: Pseudomonas fluorescens 2137; Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12); Agrobacterium radiobacter 10, - с титром 105 кл/г, в дозе 2 г/кг мелиоранта.
На мелиорант - доломитовую муку наносили также микробиологические удобрения на основе агрономически полезных микроорганизмов либо в виде сухого порошка биоудобрения БисолбиФит, получаемого на основе бактерий штамма Bacillus subtilis Ч-13 с титром 105 кл/г в дозе 2 г/кг мелиоранта, либо в виде жидкого микробиологического удобрения Экстрасол, включающего в себя бактерии штамма Azotobacter chroococcum 12 (переклассифицирован из Azomonas agilis 12) с титром 106 кл/г в дозе 2 г/кг мелиоранта.
Полученные таким образом виды биомелиорантов вносили в вегетационные сосуды с дерново-подзолистой почвой (3 кг) в дозе 20 г на сосуд под пшеницу, редис, кукурузу, после чего через 5 дней наблюдали и фиксировали рост корней проростков растений.
Результаты опыта приведены в таблице 15.
| Таблица 15. |