Микробиологический препарат для повышения урожайности сельскохозяйственных культур

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, а именно к препарату «Микобакт марки РФ», на основе штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамма микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 для использования в сельскохозяйственном производстве и личном подсобном хозяйстве в качестве микробиологического удобрения для повышения продуктивности агроэкосистемы и для ускорения разложения органических остатков природного происхождения.

Известен биологический препарат Стернифаг СП на основе гриба рода Trichoderma (Триходерма), обладающий фитозащитными и ростостимулирующими свойствами и разлагающий даже высокополимерные компоненты растительных остатков, Стернифаг technologistics.ru/products/…

Известен Триходермин - экологически безопасный биологический препарат, созданный на основе грибов рода (триходерма) Trichoderma lignorum, антагонистические свойства которого проявляются двояко: во-первых, гриб при размножении продуцирует антибиотики, которые уничтожают возбудителей заболеваний растений, во-вторых, гриб, используя чужие грибницы как питательную среду, уничтожает грибы-патогены, обогащая почву питательными веществами, стимулируя рост и развитие растений, Триходермин (Trichoderma lignorum) agrocounsel.ru/trihodermin…

Известен биопрепарат для рекультивации нарушенных объектов окружающей среды и восстановления плодородия почв, включающий пористый носитель на основе стеклообразных метафосфатов и физиологически активные микроорганизмы, в том числе рода Micrococcus, RU №2248255 C1, В09С 1/10, А01B 79/00, 20.03.2005.

Известен штамм гриба Penicillium vermiculatum Dang. ВИЗР-24 для получения препарата против фитопатогенных грибов, RU №2322490 С1, C12N 1/14, A01N 63/00, 20.04.2008.

Известен штамм Penicillium funiculosum КМ МГУ 433 - продукт глюкозооксидазы, RU №2170762 С2, C12N 1/14, C12N 9/04, 20.07.2000.

Известен штамм гриба Penicillium chrysogenum BKMF-3330Д, используемый для получения биомассы, извлекающей радионуклиды и тяжелые металлы из жидкостей, RU №2024078 C1, C02F 3/34, 30.11.1994.

Известен штамм Micrococcus luteus, обладающий каталазной активностью, осуществляющий трансформации органических остатков природного происхождения и повышающий продуктивность агроэкосистемы, депонированный в Ведомственной Коллекции Полезных Микроорганизмов Сельскохозяйственного Назначения «Россельхозакадемии (RCAM) (ГНУ ВНИИСХМ) под регистрационным номером RCAM 01016, RU №2488630 C1, C12N 1/26, C02F 3/34, В09С 1/10, C12R 1/265, 27.07.2013.

Известен штамм Penicillium sp., обладающий полифункциональными свойствами, осуществляющий трансформации органических остатков природного происхождения и повышающий продуктивность агроэкосистемы, депонированный в Ведомственной Коллекции Полезных Микроорганизмов Сельскохозяйственного Назначения Россельхозакадемии (RCAM) (ГНУ ВНИИСХМ) под регистрационным номером RCAM 01017, RU №2487933 C1, C12N 1/26, C02F 3/34, В09С 1/10, C12R 1/38, 20.07.2013.

Известные микробиологические препараты и штаммы рода Micrococcus и рода Penicillium индивидуальны и совместное использование штаммов бактерий Micrococcus luteus и микроскопического гриба Penicillium sp. не обнаружено.

Известен биопрепарат для очистки почвы, включающий консорциум штаммов микроорганизмов, культивированных на питательной среде с получением суспензий, с дальнейшей их обработкой и получением жидкой формы микробиологического препарата, RU №2535978 C1, C12N 1/20, C02F 3/34, В09С 1/10, C12R 1/01, 20.12.2014.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.

Биопрепарат ближайшего аналога используют совместно с комплексным минеральным удобрением.

Биопрепарат ближайшего аналога содержит консорциум штаммов бактерий: Rhodococcus qingshengii БАК-ПАУ-1 ВКПМ АС-1946, Pusillimonas ginsegisoli БАК-ПАУ-2 ВКПМ В-11370, Shinella granuli БАК-ПАУ-3 ВКПМ В-11371.

Консорциум штаммов бактерий ближайшего аналога включает штаммы бактерий родов Rhodococcus, Pusillimonas и Shinella и иного в нем не предусмотрено.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей получить новый микробиологический препарат «Микобакт марки РФ», сократить время его получения, повысить и расширить возможности при использовании.

Технический результат настоящего изобретения заключается в осуществлении совместного культивирования штаммов бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2, в обеспечении оптимального времени культивирования штаммов при оптимальном использовании исходных материалов, в трансформации органических остатков и увеличении урожайности последующей культуры, в расширении возможности использования его как в сельскохозяйственном производстве, так и личном подсобном хозяйстве.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что микробиологический препарат используют в качестве микробиологического удобрения для ускорения биологической трансформации органических остатков природного происхождения и для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Микробиологический препарат состоит из консорциума штаммов микроорганизмов. Консорциум штаммов микроорганизмов включает штамм бактерий. Микробиологический препарат имеет жидкую форму, содержащую бактериальную суспензию, полученную при глубинном культивировании штаммов бактерий консорциума.

В микробиологическом препарате в качестве консорциума штаммов микроорганизмов взяты два штамма: штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамм микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2.

Штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 состоит из биомассы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 с титром 5,0×10⁶ КОЕ/мл - 7,0×10⁶ КОЕ/мл.

Штамм микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 состоит из биомассы микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 с титром 5,0×10³ КОЕ/мл - 7,0×10³ КОЕ/мл.

Жидкая форма микробиологического препарата состоит из смеси концентрата бактериальной суспензии штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии микроскопического гриба штамма микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2, продуктов метаболизма и стерильной питательной среды, при достижении титра жизнеспособных клеток в жидкой форме штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 не меньше 20,0×10⁶ КОЕ/мл и штамма микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 не меньше 10,0×10³ КОЕ/мл.

Заявителями не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Микробиологический препарат «Микобакт марки КФ» является новым микробиологическим препаратом, полученным при совместном культивировании двух штаммов: штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамм микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2.

Микробиологический препарат «Микобакт марки КФ» имеет высокую концентрацию и получен при проведении максимального режима культивирования.

Микробиологический препарат «Микобакт марки КФ» имеет возможность проведения и ускорения трансформации органических остатков и увеличения урожайности последующей культуры.

Микробиологический препарат «Микобакт марки КФ» имеет возможность использования в сельскохозяйственном производстве.

Микробиологический препарат «Микобакт марки КФ» имеет возможность использования в личном подсобном хозяйстве.

Заявителям не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».

Настоящее изобретение осуществляют следующим образом.

В микробиологическом препарате «Микобакт марки РФ» в качестве консорциума штаммов микроорганизмов взяты штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамм микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2.

Штаммы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 депонированы в Ведомственной Коллекции Полезных Микроорганизмов Сельскохозяйственного Назначения «Россельхозакадемии (RCAM) (ГНУ ВНИИСХМ).

Штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 депонирован под регистрационным номером RCAM 01016.

Штамм микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 депонирован под регистрационным номером RCAM 01017.

Штаммы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 хранятся в коллекции ООО «Петербургские Биотехнологии».

Штаммы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 состоят из биомассы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 с титром 2,0×10⁶ КОЕ/мл - 4,0×10⁶ КОЕ/мл и биомассы микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 с титром 1,0×10³ КОЕ/мл - 3,0×10³ КОЕ/мл соответственно.

Штаммы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 совместно культивированы в стерильной питательной среде с получением концентрата бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 с достижением титров 20,0×10⁶ КОЕ/мл - 40,0×10⁶ КОЕ/мл и 10,0×10³ КОЕ/мл - 30,0×10³ КОЕ /мл соответственно.

Микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» имеет жидкую форму, состоящую из смеси концентрата бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2, продуктов метаболизма и стерильной питательной среды, при достижении конечного титра жизнеспособных клеток в жидкой форме Micrococcus luteus ПБТ-1 не меньше 2,0×10⁶ КОЕ/мл и Penicillium sp. ПБТ-2 не меньше 1,0×10³ КОЕ/мл.

Получение микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» осуществляют следующим образом.

В состав микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» входит:

- биомасса бактерий Micrococcus luteus штамм ПБТ-1, RCAM 01016 (RU №2488630 C1, C12N 1/26, C02F 3/34, В09С 1/10, C12R 1/265, 27.07.2013);

- биомасса микроскопического гриба Penicillium sp. штамм ПБТ-2, RCAM 01017 (RU №2487933 C1, C12N 1/26, C02F 3/34, В09С 1/10, C12R 1/38, 20.07.2013);

- метаболиты, образующиеся при культивировании;

- остатки питательной среды.

По органолептическим, физико-химическим и биологическим показателям микробиологический препарат должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.

Для хранения штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 используют мясо-пептонный агар с глицерином.

Для штамма микроскопических грибов Penicillium sp. ПБТ-2 используют среду Чапека.

Получение штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамма микроскопических грибов Penicillium sp. ПБТ-2 осуществляют следующим образом.

Штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамм микроскопических грибов Penicillium sp. ПБТ-2 получают в колбах.

Готовят жидкую питательную среду следующего состава, г/л очищенной воды (1 л): KН₂РO₄ - 1,0; СаСO₃ - 0,3; MgSO₄ - 0,3; NaCl - 0,1; NaNO₃ - 2,0; целлюлоза - 5,0. До стерилизации рН питательной среды подводят до 6,0-6,5. Питательную среду стерилизуют при 1 атм 30 минут.

Засев колб производят по 10 мл суспензий штамма бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамма микроскопических грибов Penicillium sp. ПБТ-2 соответственно.

Выращивают культуры до достижения титров биомассы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 до 2,0×10⁶ КОЕ/мл - 4,0×10⁶ КОЕ/мл и биомассы микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 до 1,0×10³ КОЕ/мл - 3,0×10³ КОЕ/мл соответственно.

Штамм бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и штамм микроскопических грибов Penicillium sp. ПБТ-2 хранят в холодильнике до 3 месяцев при температуре +4°С и используют для получения концентрата бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2.

Получение концентрата бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 осуществляют следующим образом.

Концентрат бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрат суспензии микроскопического гриба Penicillium sp.ПБТ-2 получают в бутылях или ферментерах на аналогичных средах (допускается разбавление питательной среды в 2 раза).

Продолжительность оптимального времени культивирования - 7 суток при температуре 28°С.

Получают концентрат бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрат суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 с достижением титров 20,0×10⁶ КОЕ/мл - 40,0×10⁶ КОЕ/мл и 10,0×10³ КОЕ/мл - 30,0×10³ КОЕ/мл, которые используют для получения жидкой формы микробиологического препарата «Микобакт марки РФ».

Получение жидкой формы микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» осуществляют следующим образом.

Концентрат бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрат суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 вносят в стерильную питательную среду с целлюлозой.

Состав стерильной питательной среды (г/л): KН₂РО₄ - 1,0; СаСО₃ - 0,3; MgSO₄ - 0,3; NaCl - 0,1; NaNO₃ - 2,0; целлюлоза - 5,0. До стерилизации рН питательной среды подводят до 6,0-6,5. Питательную среду стерилизуют при 1 атм 30 минут.

Для смешивания используют емкости из нержавеющей стали, объемом 200-400 л, предварительно стерилизованные паром. Смешивание концентрата бактериальной суспензии Micrococcus luteus ПБТ-1 и концентрата суспензии микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 со стерильной питательной средой ведут при соотношении 1:20, соответственно, для достижения конечного титра в жидкой форме Micrococcus luteus ПБТ-1 не меньше 2,0×10⁶ КОЕ/мл и Penicillium sp. ПБТ-2 не меньше 1,0×10³ КОЕ/мл.

Через 10 дней хранения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» отбирают единицы фасовки и передают в лабораторию для анализа качества. При соответствии препарата ТУ от каждой партии отбирают дополнительно не менее двух единиц фасовки и хранят до истечения гарантийного срока.

Разовую пробу для анализа берут от каждой единицы фасовки после тщательного перемешивания. Масса разовой пробы должна составлять не менее 30 мл.

Внешний вид и цвет микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» определяют визуально по каждой единице фасовки в момент отбора пробы.

Оценку физических и биологических показателей проводят на основании лабораторного анализа разовой пробы каждой единицы фасовки.

Определяют влажность исследуемого микробиологического препарата «Микобакт марки РФ», помещенного в сушильный шкаф, по способности отдавать влагу при нагревании до температуры 105°С.

Определение числа клеток бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1, микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2 и посторонних микроорганизмов проводят известными методами, основанными на приготовлении ряда последовательных разведений микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» в стерильной воде и высевом в чашки Петри с последующим внесением соответствующей агаровой питательной среды и подсчетом выросших бактерий или микроскопических грибов.

Готовый микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» разливают в емкости. Хранение микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» обеспечивается в специально предназначенных для этих целей помещениях.

На каждую единицу упаковки в потребительской таре должна быть нанесена маркировка в виде тарной этикетки, которая должна содержать рекомендации о транспортировке, применении и хранении.

Микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» содержит в своем составе консорциум штаммов микроорганизмов, запрограммированный на выполнение конкретных задач по трансформации растительных остатков.

В результате совместная организованная деятельность этого консорциума штаммов микроорганизмов в виде бактерий и микроскопических грибов позволяет эффективно трансформировать растительные остатки до гумусовых форм.

Микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» позволяет осуществлять и ускорять биологическую трансформацию органических остатков после уборки урожая или перед посевом (посадкой) следующей культуры не позднее, чем за сутки до посева (посадки), и не ранее, чем через сутки после посева (посадки). Микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» увеличивает урожайность последующей культуры.

Микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» используют как в сельскохозяйственном производстве, так и личном подсобном хозяйстве для повышения плодородия почвы.

Регламенты применения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» представлены в таблице 2.

Экспериментальные исследования по использованию микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» подтверждают примеры 1-2.

Пример 1

В лаборатории технологий возделывания полевых культур и агро-экологической оценки земель Курского НИИ агропромышленного производства Россельхозакадемии был заложен модельно-полевой опыт по изучению влияния препарата «Микобакт марки РФ» на степень разложения пшеничной соломы и урожайность последующей культуры (сахарной свеклы). Исследования проводились в условиях 2013 г. (разложение пшеничной соломы) и 2014 г. (влияние на урожайность сахарной свеклы) в севообороте при чередовании культур как чистый пар, озимая пшеница, сахарная свекла, яровой ячмень.

Почва опытного участка была представлена черноземом типичным мощным тяжелосуглинистым почвам.

Обработка почвы микробиологическим препаратом «Микобакт марки РФ» проводилась сразу же после уборки озимой пшеницы и измельчения соломы (20 июля 2013 г.) ранцевым опрыскивателем. Норма внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» составляла 3 л/га, норма расхода рабочего раствора - 250 л/га.

При определении нормы внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» исходили из того, что в почву поступило 7,5 т/га соломы (Урожайность зерна озимой пшеницы на данном поле составила 50 ц/га, при соотношении зерно: солома как 1:1,5, количество соломы составило 7,5 т/га). Доза внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» при количестве соломы зерновых культур 3-4 т/га составляла 2 л/га, при количестве соломы больше 4 т/га - 3 л/га. После внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» растительные остатки заделывали в почву на глубину 10-12 см.

Разложение соломы наблюдали через 90 дней после ее обработки - 29 октября.

Влияние микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» на степень разложения пшеничной соломы представлено в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что в условиях 2013 года в контрольном варианте за 90 дней экспозиции пшеничная солома разложилась на 44,5%.

Обработка соломы микробиологическим препаратом «Микобакт марки РФ» в дозе 2 л/га повышала степень разложения пшеничной соломы до 61,4% или на 16,9% выше в сравнении с контролем. С увеличением дозы внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» до 3 л/га степень разложения пшеничной соломы увеличивалась до 83,4%.

Эффективность влияния пшеничной соломы, обработанной микробиологическим препаратом «Микобакт марки РФ», на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы (следующей культуры севооборота) определялась в 2014 г.

После наступления физической спелости почвы и ее рыхления осуществляли посев сахарной свеклы (семена гибрид Шанон).

Для оценки эффективности микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» в течение всего периода вегетации сахарной свеклы проводились наблюдения за ростом и развитием растений, динамикой нарастания корнеплодов, урожайностью и качеством корнеплодов.

Влияние микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» на урожайность сахарной свеклы представлено в таблице 4.

Из таблицы 4 видно, что обработка пшеничной соломы микробиологическим препаратом «Микобакт марки РФ» в дозе 2 л/га повышала урожайность корнеплодов сахарной свеклы на 23 ц/га или 5,5%, а при урожайности в контрольном варианте - 415 ц/га. С увеличением дозы внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» до 3 л/га прибавка урожайности сахарной свеклы увеличивалась и составила 36 ц/га или 8,7%. Использование микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» для обработки пшеничной соломы окупалось урожайностью сахарной свеклы.

Пример 2

На опытном поле кафедры растениеводства СПбГАУ проводилось испытание по использованию микробиологического препарата «Микобакт марки РФ».

Для проведения исследований был заложен посевной опыт по изучению влияния микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» на степень разложения ржаной соломы и урожайность последующей культуры - гречихи сорта Казанская крупноплодная. У этой культуры продолжительность вегетационного периода составляет от 64 до 82 дней.

В августе месяце, после того как убрали озимую рожь, на солому ржи внесли водный раствор микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» из расчета 4 л/га при массе соломы не меньше 3.0-4.0 т/га. Норма расхода рабочего раствора составила 200,0 л/га.

По истечении трех месяцев (октябрь) определяли степень разложения соломы озимой ржи. Установлено, что в контрольном варианте без микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» (обработка соломы водой) за 79 дней ржаная солома разложилась на 40,2%, а при внесении микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» этот показатель составил 86.4%.

Эффективность влияния ржаной соломы, обработанной микробиологическим препаратом «Микобакт марки РФ», на урожайность, рост и развитие гречихи сорта Казанская крупноплодная определяли в следующем году.

Рост и развитие гречихи сорта Казанская крупноплодная проходил более интенсивно, урожайность плодов составила 1.29 т/га, что на 0.77 т/га выше, чем на контроле без обработки микробиологическим препаратом «Микобакт марки РФ» (обработка соломы водой).

Доза внесения микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» 4 л/га является предпочтительной для ускорения степени разложения соломы озимой ржи перед закладкой ее в почву.

Примеры 1-2 подтверждают целесообразность использования микробиологического препарата «Микобакт марки РФ» для осуществления биологической трансформации органических остатков природного происхождения и для повышения урожайности последующих культур (сахарной свеклы и гречихи, соответственно).

Предложенный микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» относится к микробиологической промышленности, включает известные штаммы бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2, способы их культивирования, технологию получения и ее внедрение, подтвержденные проведенными опытными работами и исследованиями ООО «Петербургские Биотехнологии», что обусловливает, по мнению заявителей, соответствие его критерию «промышленная применимость».

Микробиологический препарат «Микобакт марки РФ» позволяет:

- осуществлять совместное культивирование штаммов бактерий Micrococcus luteus ПБТ-1 и микроскопического гриба Penicillium sp. ПБТ-2;

- обеспечить оптимальное время для культивирования штаммов;

- сократить время получения микробиологического препарата;

- трансформировать органические остатки природного происхождения;

- увеличить урожайность последующей культуры;

- использовать его как в сельскохозяйственном производстве, так и личном подсобном хозяйстве.