Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВЫ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение в агрокомплексах и фермерских хозяйствах для улучшения качества и плодородия почв за счет стимуляции роста азотфиксирующих микроорганизмов и ингибирования фитопатогенных почвенных грибов.

Повышение микробиологических показателей почвы, а именно, микробиологической фиксации азота в почвах является одной из важнейших задач. Решить эту проблему можно или путем внесения в почву штаммов азотфиксирующих микроорганизмов или созданием условий для повышения численности нативных почвенных микроорганизмов и, соответственно, микробиологической азотфиксирующей активности почвы. Применение как одного, так и другого метода с большой эффективностью приводит к накоплению связанного азота в почве.

Другой важной задачей современного сельского хозяйства является борьба с фитопатогенными грибами - возбудителями болезней сельскохозяйственных культур. Как для повышения урожайности, так и для борьбы с патогенными грибами, вызывающими болезни сельскохозяйственных культур применяются препараты и удобрения на основе различных микроорганизмов, фунгициды, пестициды, а также совместно химические и микробиологические препараты.

Известно, что препараты, полученные на основе штаммов Azotobacter vinelandii ИБ1 и ИБ4, подавляли развитие заболеваний растений, вызываемых корневыми гнилями и стимулировали рост растений за счет продуцирования гормонов роста - цитокинов (патент РФ №224791, дата публикации 27.02.2004 г. - [1], патент РФ №2245918, дата публикации 10,02.2005 г. - [2].

Известен способ обработки семенного материала сельскохозяйственных культур препаратами, содержащими фунгициды (патент РФ №2239319,дата публикации 10,11.2004 г. - [3], или пестициды (патент РФ №92003768, дата публикации 20,01.1995 г. - [4] для защиты этих растений от болезней и повышения их урожайности. Для всех перечисленных выше методов характерно применение препаратов азотфиксирующих бактерий или пестицидов или фунгицидов. К недостаткам этих методов относится то, что они или ухудшают качество почвы, и, следовательно, не являются экологически чистыми, или требуют дополнительного внесения в почву бактериальных препаратов, что приводит к значительным затратам.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ повышения содержания азотфиксирующих бактерий рода Azotobacter в ризосфере всходов, сеянцев сосны и ели (патент РФ №2324319,дата публикации 20,05.2008 г. - [5], заключающийся в следующем. Предлагалось в первом варианте проводить предпосевную обработку семян сосны и ели электромагнитными полями крайневысокой частоты (КВЧ) наноуровневой интенсивности (10^-16-10^-10) Вт/см² в диапазоне частот (30-60) ГГц с экспозицией (5-15) минут после стратификации перед посевом для повышения содержания азотфиксирующих бактерий рода Azotobacter в ризосфере всходов, сеянцев сосны и ели. Данный способ выбран в качестве прототипа к предлагаемому способу улучшения микробиологических показателей почвы по его первому варианту. Во втором варианте для достижения той же цели предлагалось проводить предпосевную обработку семян сосны и ели одновременным воздействием на них электромагнитными полями КВЧ наноуровневой интенсивности (10^-16-10^-10) Вт/см² в диапазоне частот (30-60) ГГц с экспозицией (5-15) минут и электромагнитными полями СВЧ интенсивностью (0,1-0,3) Вт/см² в диапазоне частот (1.5-3) ГГц с экспозицией (10-30) секунд. Такой способ предпосевной обработки семян, как показали лабораторные и полевые испытания, позволил стимулировать рост азотфиксирующих бактерий рода Azotobacter в ризосфере всходов, сеянцев сосны и ели. Данный способ выбран в качестве прототипа к предлагаемому способу улучшения микробиологических показателей почвы по его второму варианту.

К недостаткам выбранного прототипа следует отнести его ориентированность только на лесное хозяйство (стимуляция роста бактерий рода Azotobacter в ризосфере хвойных деревьев) и выбор режимов предпосевной обработки, требующих стратификации семян.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение в его двух вариантах, заключается в повышении эффективности способа улучшения микробиологических показателей почвы и расширении области его применения.

Технический результат в способе улучшения микробиологических показателей почвы, по его первому варианту, путем повышения численности азотфиксирующих микроорганизмов и ингибирования фитопатогенных почвенных грибов за счет предпосевной обработки семян электромагнитными полями, достигается тем, что предпосевную обработку семян пшеницы или других злаковых культур осуществляют воздействием электромагнитных полей интенсивностью (10^-18…10^-12) Вт/см² в диапазоне (40…60) ГГц, с экспозицией (10…30) минут.

Авторами опытным путем было установлено, что предпосевная обработка семян пшеницы или других злаковых культур электромагнитными полями с заявленными биотропными параметрами приводит к повышению содержания в почве азотфиксирующих бактерий и ингибированию фитопатогенных почвенных грибов, и, следовательно, улучшает микробиологические показатели почвы. Биотропные параметры воздействующих электромагнитных полей (диапазон частот, интенсивность, поляризация, экспозиция) были определены авторами опытным путем.

Технический результат в способе улучшения микробиологических показателей почвы, по его второму варианту, путем повышения численности азотфиксирующих микроорганизмов и ингибирования фитопатогенных почвенных грибов за счет предпосевной обработки семян электромагнитными полями, достигается тем, что предпосевную обработку семян пшеницы или других злаковых культур осуществляют воздействием электромагнитных полей интенсивностью (0,05…0,2) Вт/см² в диапазоне (1…4) ГГц, с экспозицией (5…40) секунд.

Авторами опытным путем было установлено, что предпосевная обработка семян пшеницы или других злаковых культур электромагнитными полями с заявленными биотропными параметрами приводит к повышению содержания в почве азотфиксирующих бактерий и ингибированию фитопатогенных почвенных грибов, и, следовательно, улучшает микробиологические показатели почвы. Биотропные параметры воздействующих электромагнитных полей (диапазон частот, интенсивность, поляризация, экспозиция) были также определены авторами опытным путем.

Рассмотрим осуществление способа улучшения микробиологических показателей почвы по первому варианту.

Как известно, электромагнитные поля крайневысокой частоты (КВЧ) сверхнизкой интенсивности (0,01-10) мкВт/см² способны управлять процессами жизнедеятельности биологических объектов, (Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкой О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. М.: Радио и связь, 1991 - [6]). Анализ уровня развития, внедрения микроволновых технологий в сельское хозяйство, показал, что улучшение посевных свойств семян является одним из условий повышения урожайности и, следовательно, эффективности сельскохозяйственного производства. Улучшение посевных свойств семян сопоставимо с уменьшением потерь, устойчивости к заболеваниям на ранней стадии развития. Особенно эффективно применение предлагаемых методик микроволновой предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур для почв, обедненных органикой. Предпосевную обработку семян пшеницы или других злаковых культур предложено проводить электромагнитными полями диапазона (40-60) ГГц с интенсивностью (10^-18-10^-12)Вт/см² и экспозицией (10-30) минут. Кроме улучшения посевных свойств семян появляется эффект стимуляции азотфиксирующих бактерий, которые обогащают почву азотом и, следовательно, улучшают ее структуру. Кроме того, азотфиксирующие бактерии являются антагонистами фитопатогенных почвенных грибов. Таким образом, увеличение количества колоний азотфиксирующих бактерий ведет к ингибированию почвенных грибов.

Рассмотрим осуществление способа улучшения микробиологических показателей почвы по второму варианту.

Авторами опытным путем установлено, что воздействие на семена пшеницы или других злаковых культур электромагнитных полей сверхвысокой частоты (СВЧ) приводит к улучшению их посевных свойств (энергия прорастания, полевая всхожесть) и повышению устойчивости к заболеваниям на ранней стадии развития. Анализ уровня развития, внедрения микроволновых технологий в сельское хозяйство, показал, что улучшение посевных свойств семян является одним из условий повышения урожайности и, следовательно, эффективности сельскохозяйственного производства. Особенно эффективно применение предлагаемых методик микроволновой предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур для почв, обедненных органикой. Предпосевную обработку семян пшеницы или других злаковых культур предложено проводить электромагнитными полями диапазона (1-4) ГГц с интенсивностью (0,05-0,2) Вт/см² и экспозицией (5-40) секунд. Кроме улучшения посевных свойств семян появляется эффект стимуляции азотфиксирующих бактерий, которые обогащают почву азотом и, следовательно, улучшают ее структуру. Кроме того, азотфиксирующие бактерии являются антагонистами фитопатогенных почвенных грибов. Таким образом, увеличение количества колоний азотфиксирующих бактерий ведет к ингибированию почвенных грибов.

Изобретение реализуемо и работоспособно. Проведенные лабораторные исследования и полевые испытания показали, что применение предпосевной обработки семян пшеницы и других злаковых культур электромагнитными полями, с заявленными по первому и второму вариантам биотропными параметрами, позволило стимулировать рост почвенных азотфиксирующих микроорганизмов и ингибировать фитопатогенные почвенные грибы.

Предпосевную обработку семян по первому варианту проводили воздействием на них электромагнитных полей интенсивностью (10^-1810^-12) Вт/см² в диапазоне (40-60) ГГц и экспозицией (5-30) минут, а по второму варианту в диапазоне (1-4) ГГц с интенсивностью (0,05-0,2) Вт/см² и экспозицией (5-40) секунд. После чего семена помещались на сутки в небольшое количество стерильной воды для появления проростков. Затем проростки высевались в почву на глубину 1 см. Эксперимент был проведен в динамике, отбор проб проводился на 0, 6, 12 и 18 сутки. Установлено, что предпосевная обработка семян электромагнитными полями с заявленными по первому и второму вариантам биотропными параметрами, способствовала накоплению биомассы азотфиксирующих бактерий в почве. Также было установлено снижение количества грибов, высеваемых из почв. К 18-му дню эксперимента количество грибов в контроле снизилось на 35%, а в пробах, обработанных электромагнитными полями с заявленными по первому и второму вариантам биотропными параметрами, грибы не обнаружены. Следовательно, при внесении в почву семян, обработанных по заявляемому способу, идет как накопление биомассы азотфиксирующих бактерий, так и ингибирование роста почвенных грибов.

В предлагаемых вариантах способа улучшения микробиологических показателей почвы за пределами указанных режимов предпосевной обработки семян технический результат не будет достигнут.

Таким образом, заявляемый способ улучшения микробиологических показателей почвы по его двум вариантам путем предпосевной обработке семян пшеницы или других злаковых культур электромагнитными полями с предлагаемыми биотропными параметрами улучшает ее структуру (микробиологические показатели) за счет увеличения содержания в почве азотфиксирующих микроорганизмов и ингибирования фитопатогенных почвенных грибов.

Кроме того, заявляемый способ является экологически чистым, т.к. опосредственно воздействует на почву, снижает производственные затраты.