Препарат комплексної дії для використання у сільському господарстві та рекультивації техногенно змінених ґрунтів

Реферат: Біопрепарат комплексної дії для використання в сільському господарстві, який одержаний з культуральної рідини Pseudomonas sp. PS-17, вирощеної на оптимізованому поживному середовищі, з подальшою стерилізацією отриманої культурної рідини і видаленням осаду клітин. UA 77228 U (12) UA 77228 U UA 77228 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до галузі біотехнології, сільського господарства і відновлення довкілля (або захисту довкілля), зокрема до поверхнево-активних біопрепаратів широкого спектра дії, та може бути використана для стимуляції росту рослин і при фіторекультивації техногенно забруднених та збіднених ґрунтів. В наш час велика увага приділяється створенню високоефективних екологічно безпечних біопрепаратів з поверхневою та емульгуючою активністю комплексного призначення. У зв'язку з високими вимогами до регуляторів росту рослин, їх ефективності та екологічної безпечності, у світі ведеться інтенсивний пошук агропрепаратів, альтернативних синтетичним. Крім того, оскільки значні території, які б могли використовуватися у сільському господарстві, є забрудненими різноманітними відходами, зокрема нафтою, пестицидами, важкими металами, актуальним є розроблення біопрепаратів, які сприяють очищенню ґрунту та одночасно мають властивості стимуляції росту рослин та ін. Серед препаратів сільськогосподарського призначення особливим попитом користуються екологічно безпечні препарати біологічного походження, зокрема продукти мікробного синтезу. Так, відомий препарат Емістим-С - регулятор росту рослин природного походження, який виробляють шляхом глибинного культивування на штучному поживному середовищі грибів епіфітів (Регулятори росту рослин у землеробстві. К.: - 1998. - С. 97). Препарат містить збалансований комплекс гормонів ауксинової, цитокінінової, гіберелінової природи, амінокислоти. Недоліком відомого препарату є нестабільність його дії. В патенті UA 54965, опублікованому 15.02.2003 р., представлено регулятор росту рослин мікробного походження, що містить комплекс фітогормонів, вітамінів, амінокислот, вуглеводнів, жирних кислот, мікроелементів та залишок поживного середовища, але недоліком цього препарату є складний технологічний процес його виробництва. Відомо біопрепарат (UA 36704), призначений для бобових та злакових рослин, на основі азотфіксувальних бактерій, наприклад, Rhizobium leguminosarum bv vicial та інших і біогенних ПАР. Препарат дозволяє значно підвищити зелену масу вказаних рослин. Недоліком вказаного технічного рішення є те, що препарат, який містить культуру живих мікроорганізмів, потребує спеціальних умов при обробці насіння (нанесення на насіння за 2-3 год. до посіву) та має обмежену сферу дії. Найбільш близьким до рішення, що заявляється, є патент UA 71792 А, опублікований 15.12 2004 р. Відомий поверхнево-активний біопрепарат включає в себе продукт культивування штаму Pseudomonas sp. PS-17 на мінеральному поживному середовищі, до складу якого входять: NaNO3, К2НРО4×ЗН2О, КНРО4, MgSO4×7H2O, цитрат Na, а також гліцерин, маніт, етанол як субстрати росту або суміш субстратів росту, при певних умовах. Препарат призначений в основному для процесів очищення ґрунту від нафти, підвищення нафтовитіснення пластів, для виробництва мийних засобів. Недоліком вказаного препарату є обмеження галузей застосування, відсутність інформації відносно інших його властивостей, зокрема, стимулюючих ріст рослин. Задачею цієї корисної моделі є створення поверхнево-активного препарату комплексної дії шляхом модифікації умов його одержання та підбору оптимального складу його компонентів, що забезпечує ефективну стимуляцію росту сільськогосподарських рослин, а також високу ефективність при фіторекультивації техногенно забруднених та збіднених ґрунтів. Поставлена задача вирішується тим, що біопрепарат комплексної дії для використання у сільському господарстві та рекультивації техногенно змінених ґрунтів, згідно з корисною моделлю, одержано з культуральної рідини Pseudomonas sp. PS-17, вирощеної на оптимізованому поживному середовищі наступного складу, г/л: NaNO3 2,0-4,0 К2НРО4 3Н2О 1,5-2,5 К2НРО4 1,0-1,5 MgSO4 7H2O 0,2-0,7 Цитрат натрію 2,0-5,0 Дріжджовий екстракт 0,7-2,0 Гліцерин або рослинна олія, або гліцерин та рослинна олія у співвідношенні 2:1 або гліцерин та фуз олійний у співвідношенні 2:1 25-30 з подальшою стерилізацією отриманої культуральної рідини протягом 20 хв. при 0,75 атм., 120 °C і видаленням осаду клітин. 1 UA 77228 U 5 10 15 20 25 30 Авторами корисної моделі, що пропонується, встановлено склад поживного середовища, який характеризується оптимальним співвідношенням мінеральних солей, джерел вуглецю і енергії, а також введенням до нього дріжджового екстракту. Як джерело вуглецю у поживному середовищі використовують гліцерин або рослинну олію, або фуз олійний, або їх суміші, наприклад, суміш гліцерину та рослинної олії в співвідношенні 2:1, або суміш гліцерину та фузу олійного в співвідношенні 2:1. На властивості одержаного біопрепарату, крім складу поживного середовища, мають певний вплив дії, що стосуються отримання культуральної рідини шляхом відділення осаду клітин при стерилізації. Біопрепарат, що заявляється, забезпечує зниження поверхневого натягу водних розчинів (27,5-29,8 мН/м), високу емульгувальну та піноутворювальну здатність: індекс емульгування складає Е24=65-85 %, а кратність піни - 6-7. Біопрепарат, що заявляється, є водним розчином поверхнево-активних речовин і може бути у двох формах: культуральної рідини і концентрату поверхнево-активних речовин. Біопрепарат характеризується високим вмістом поверхнево-активних рамноліпідів та рамноліпідного біокомплексу PS (рамноліпіди та полісахарид у співвідношенні 4:1). Корисна модель пояснюється прикладами конкретного виконання. В прикладах вказані біопрепарати 1 та 2 певних складів, взятих в рамках тих, що заявляються. Але, всі інші кількісні співвідношення компонентів препаратів, що заявляються, готують так само, а тому вони не потребують окремого опису. Приклад 1. Препарат 1 одержували із культуральної рідини Pseudomonas sp. PS-17, вирощеної на оптимізованому поживному середовищі (г/л): NaNO3 3,0 К2НРО4·3Н2O 2,0 КНРО4 1,2 MgSO4·7H2O 0,5 Цитрат Na 5,0 Дріжджовий екстракт 1,0. Джерело вуглецю - гліцерин або рослинна олія, або гліцерин і рослинна олія у співвідношенні (2:1)-25,0. Отриману культуру стерилізували 20 хв. при 0,75 атм., 120 °C; осад клітин відділяли (препарат 1). Для обробки насіння використовували культуральну рідину у розведеннях від 1:50 до 1:100. Досліджували дію препарату 1 на насіння пшениці озимої сорту Миронівська 65, люцерни сорту Роксолана та райграсу пасовищного сорту Дрогобицький, вирощених на світлі у водній рулонній культурі. Насіння замочували у робочих розчинах препарату впродовж 1 год. та пророщували у термостаті (22 °C). Морфометричні показники проростків різних рослин визначали згідно з ДСТУ 4138-2002 (табл. 1). Таблиця Вплив препарату 1 на морфометричні показники проростків рослин Розведення препарату 1 Контроль Препарат 1 (1:50) Препарат 1 (1:100) Контроль Препарат 1 (1:50) Препарат 1 (1:100) Контроль Препарат 1(1:50) Препарат 1 (1:100) Довжина кореня, Довжина Маса пагона мм проростка, мм г/рослину Пшениця озима сорту Миронівська 65 62,45±2,60 81,3±3,51 0,069±0,003 98,29±4,18 96,8±2,84 0,074±0,003 102,16±5,35 100,1±3,94 0,077±0,004 Люцерна сорту Роксолана 50,81±0,32 60,04±0,31 0,040±0,003 70,12±0,37 70,88±0,40 0,049±0,003 70,34±0,39 80,55±0,43 0,052±0,004 Райграс пасовищний сорту Дрогобицький 40,83±0,52 48,04±0,91 0,022±0,001 54,12±0,71 55,88±1,30 0,039±0,002 55,34±0,82 58,55±1,43 0,041±0,003 35 Приклад 2. 0,01-0,05 г/л (рН 6,8-7,2). 2 Маса кореня, г/рослину 0,052±0,002 0,060±0,003 0,064±0,004 0,041±0,004 0,052±0,005 0,055±0,003 0,011±0,001 0,013±0,002 0,015±0,002 UA 77228 U 5 Досліджували дію препарату 2 на насіння жита озимого сорту Харківське 98, ріпаку озимого сорту Ант, огірків сорту Конкурент, вики озимої сорту Львів'янка. Препарат 2 готували як описано у прикладі 1; далі з культуральної рідини отримували концентрат поверхнево-активних речовин шляхом осадження 10 % розчином соляної кислоти (або сірчаної кислоти) за рН 3,0; осад відділяли шляхом центрифугування. Для обробки насіння використовували водний розчин концентрату за концентрацій сорту Львів'янка, вирощених на світлі у водній рулонній культурі. Насіння замочували у робочих розчинах препарату впродовж 1 год. та пророщували у термостаті (22 °C). Морфометричні показники проростків різних рослин визначали згідно з ДСТУ 4138-2002 (табл. 2). 10 Таблиця 2 Вплив препарату 2 на морфометричні показники проростків рослин Концентрація препарату 2 Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Препарат 2 (0,05 г/л) Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Препарат 2 (0,05 г/л) Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Препарат 2 (0,05 г/л) Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Препарат 2 (0,05 г/л) 15 20 Довжина кореня, Довжина мм проростка, мм Ріпак озимий сорту Ант 23,75±1,15 32,01±1,48 37,44±1,25 35,55±1,77 42,61±2,56 39,17±1,75 Огірки сорту Конкурент 43,89±2,58 27,05±1,32 59,10±2,65 37,13±1,96 55,35±2,68 35,54±1,40 Жито озиме сорту Харківське 98 52,32±3,64 83,4±5,47 96,24±7,20 95,6±5,88 106,11±7,40 99,0±5,98 Вика озима сорту Львів'янка 31,81±1,12 22,04±0,97 36,12±1,34 27,88±1,20 34,34±1,51 26,55±1,35 Маса пагона г/рослину Маса кореня, г/рослину 0,024±0,001 0,030±0,002 0,032±0,002 0,027±0,002 0,029±0,002 0,027±0,001 0,016±0,002 0,018±0,003 0,018±0,003 0,012±0,001 0,014±0,002 0,014±0,002 0,071±0,004 0,075±0,003 0,078±0,004 0,053±0,002 0,059±0,003 0,063±0,004 1,350±0,073 1,391±0,061 1,412±0,078 1,761±0,08 1,862±0,09 1,895±0,08 Обробка насіння препаратом 2 найбільше впливала на ріст кореня рослин: довжина та маса кореня ріпаку зросла на 58 та 80 % відповідно, жита озимого - на 26 та 84 % відповідно, залежно від концентрації препарату. Препарат 2 за концентрації 0,01 г/л найбільше впливав на морфометричні показники проростків огірків: довжина пагона збільшилася на 18 %, кореня - на 37 %, крім того, коріння було більш розгалуженим, ніж у контролі. Приклад 3. Препарат 2 готували та використовували як описано у прикладі 2. Вегетаційні досліди проводили з ячменем ярим сорту Княжий і пшеницею озимою сорту Миронівська 65 у поліетиленових ємностях (900 мл) в умовах піщаної культури на поживному середовищі Гельрігеля (100 %) впродовж 35 діб у тепличних умовах (табл. 3). Таблиця 3 Вплив передпосівної обробки насіння препаратом 1 на ріст злакових рослин (вегетаційний дослід) Варіанти експерименту Контроль (обробка водою) Препарат 2 (0,05 г/л) Препарат 2 (0,01 г/л) Контроль (обробка водою) Препарат 2 (0,05 г/л) Препарат 2 (0,01 г/л) Суха надземна маса, г/рослина Ячмінь ярий сорту Княжий 0,104±0,004 0,141±0,005 0,135±0,004 Пшениця озима Миронівська 65 0,128±0,007 0,136±0,007 0,148±0,009 3 Суха коренева маса, г/рослина 0,090±0,004 0,122±0,007 0,113±0,006 0,115±0,006 0,138±0,008 0,155±0,010 UA 77228 U 5 10 Обробка насіння пшениці озимої препаратом 2 (0,01 г/л) найбільше сприяла розвитку рослин: суха надземна маса збільшилася на 16 %, коренева маса - на 36 %. При обробці насіння ячменю ярого препаратом 2 найкращий ефект отримано за його концентрації 0,05 г/л: надземна та коренева маса рослин збільшилися на 33 та 40 % відповідно. Приклад 4. Препарат 2 готували та використовували як описано у прикладі 2. Польовий дослід проводили згідно з існуючими рекомендаціями на полях дослідного господарства Інституту землеробства і тваринництва Західного регіону НААН України (с. Оброшино, Пустомитівського р-ну Львівської обл.), на темно-сірому лісовому легкосуглинковому ґрунті, рН 5,4-5,7. Мінеральні 2 добрива вносили в нормі N30Р60К60. Площа дослідних ділянок становила 10 м . Таблиця 4 Вплив препарату 2 на вегетативну масу ячменю ярого сорту Княжий (польовий дослід) Варіанти експерименту (модифікація препаратів) Контроль (обробка водою) Препарат 2 (0,05 г/л) 15 20 Повітряно-суха надземна маса, 10 рослин г % 53,8±3,2 100 72,4±3,6 134 Повітряно-суха коренева маса, 10 рослин г % 6,1±0,4 100 8,1±0,5 133 Рослини аналізували у фазі початку виходу в трубку. Обробка насіння ячменю препаратом 2 (0,05 г/л) забезпечила приріст надземної та кореневої маси рослин на 34 та 33 % відповідно. Приклад 5. Препарат 2 готували та використовували так, як описано у прикладі 2. Насіння пророщували у чашках Петрі з 10 мл води та 0,2 мл нафти на фільтрувальному папері. Обробка насіння ріпаку озимого, райграсу сорту Дрогобицький, суріпиці, редьки олійної даним препаратом за концентрацій 0,01 або 0,05 г/л сприяла збільшенню стійкості рослин до нафтових забруднень (табл. 5). Таблиця 5 Вплив препарату 2 на морфометричні показники проростків при вирощуванні рослин на середовищі з нафтою (2 %) Варіант Контроль (без нафти) Контроль (з нафтою) Препарат 2 (0,01 г/л) Препарат 2 (0,05 г/л) 25 30 ріпак озимий Довжина пагону, мм редька суріпиця олійна райграс ріпак озимий Довжина кореня, мм редька суріпиця олійна райграс 46,1±2,2 36,3±1,8 47,5±2,1 53,3±2,9 58,8±2,9 55,4±2,9 38,2±2,1 44,3±2,5 33,4±1,6 19,6±1,1 43,7±2,4 32,6±1,6 63,9±3,2 29,3±1,5 24,3±1,1 36,8±1,9 37,0±1,7 26,1±1,1 46,9±2,8 42,4±2,2 65,4±2,7 41,7±2,0 27,5±1,5 39,6±2,1 37,4±1,8 23,7±0,9 48,9±3,0 45,3±2,5 79,7±4,0 31,9±1,5 27,0±1,5 38,3±2,0 Заявлений препарат 2 більшою мірою сприяв зростанню пагона рослин: довжина пагона редьки олійної збільшилася на 7-13 %; ріпаку озимого - на 11-22 %, суріпиці - 21-33 %, райграсу - 30-38 %. Відповідно зростала довжина кореня рослин. Приклад 6. Препарат 2 готували та використовували як описано у прикладі 2. Вегетаційні досліди проводили у ємностях з 1 кг субстрату - відвалів вугільного виробництва (чорна та червона порода) впродовж 21 доби. Біометричні показники проростків вимірювали на 14 та 21 добу після проростання рослин (табл. 6). Як контроль застосовували торф і глину як порівняльні субстрати для росту рослин, оскільки вони використовуються для рекультивації відвалів вугільних шахт (чорна та червона порода) та нафтозабруднених ґрунтів. 4 UA 77228 U Таблиця 6 Вплив препарату 2 на показники довжини пагона та кореня проростків бобів кінських, вирощених на забруднених ґрунтах Морфометричні показники Доба Варіанти обробки Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Висота погона, см 14 21 10,28±0,51 18,11±0,72 Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) 13,63±0,75 11,63±0,49 Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) 14,12±0,79 9,05±0,49 Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) 5,48±0,38 6,26±0,30 Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) 3,55±0,20 4,66±0,30 Довжина кореня, см 14 21 Торф 19,77±1,08 8,51±0,36 21,92±1,21 16,74±1,10 Глина 18,87±0,70 6,85±0,25 18,13±0,65 16,75±1,05 Чорна порода 20,14±1,23 8,11±0,43 17,16±1,22 6,05±0,28 Червона порода 14,75±0,81 5,78±0,31 17,18±1,15 5,19±0,39 Нафта, 100 г/кг 4,01±0,03 9,46±0,48 10,14±0,63 9,09±0,40 8,66±0,39 17,45±0,91 9,81±0,45 10,26±0,45 8,23±0,52 9,06±0,44 6,19±0,45 12,83±1,15 3,16±0,27 8,69±0,57 Таблиця 7 Вплив препарату 2 на показники маси пагона та кореня проростків бобів кінських, вирощених на забруднених ґрунтах Морфометричні показники Доба Варіанти обробки Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Маса пагона, г/рослина 14 21 0,41±0,03 0,83±0,04 0,47±0,02 0,49±0,03 Чорна порода 0,55±0,0З 0,31±0,02 Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) Контроль Препарат 2 (0,01 г/л) 5 0,39±0,11 0,57±0,16 0,090±0,005 0,321±0,019 Маса кореня, г/рослина 14 21 Торф 1,99±0,08 0,45±0,02 2,18±0,11 0,99±0,07 Глина 1,46±0,07 0,42±0,03 2,17±0,12 0,45±0,02 0,78±0,04 0,45±0,02 1,14±0,07 0,34±0,02 Червона порода 0,91±0,06 0,40±0,02 1,26±0,08 0,36±0,02 Нафта, 100г/кг 0,17±0,01 0,32±0,01 0,36±0,02 0,34±0,02 1,56±0,07 2,37±0,15 1,11±0,55 1,27±0,65 0,43±0,03 0,92±0,06 0,51±0,03 0,99±0,06 0,16±0,05 0,35±0,06 При застосуванні заявленого препарату 2 збільшувалися морфометричні показники рослин, зокрема довжина і маса кореневої системи (табл. 7). Такий ефект має велике значення, оскільки добре сформована коренева система сприяє кращому розвитку та стійкості рослин при вирощуванні на техногенно порушених ґрунтах протягом всього онтогенезу. Таким чином, заявлені препарати є комплексними регуляторами росту рослин і можуть бути застосовані у сільському господарстві, а також при фіторекультивації антропогенно порушених ґрунтів (з різним типом забруднення) для покращення росту рослин. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 1. Біопрепарат комплексної дії для використання в сільському господарстві, який відрізняється тим, що він одержаний з культуральної рідини Pseudomonas sp. PS-17, вирощеної на оптимізованому поживному середовищі складу, г/л: 5 UA 77228 U 5 10 NaNO3 2,0-4,0 К2НРО4 3Н2О 1,5-2,5 К2НРО4 1,0-1,5 MgSO4 7H2O 0,2-0,7 цитрат натрію 2,0-5,0 дріжджовий екстракт 0,7-2,0 гліцерин або рослинна олія або гліцерин та рослинна олія у співвідношенні 2:1 або гліцерин 25-30 та фуз олійний у співвідношенні 2:1 з подальшою стерилізацією отриманої культурної рідини протягом 20 хв при 0,75 атм., 120 °C і видаленні осаду клітин. 2. Біопрепарат комплексної дії за п. 1, який відрізняється тим, що він може бути використаний у вигляді концентрату після додаткового відділення з культуральної рідини дією 10 %-ного розчину соляної або сірчаної кислоти. 3. Біопрепарат комплексної дії за п. 1, який відрізняється тим, що для обробки насіння препарат має бути розведений від 1:50 до 1:100. 4. Біопрепарат комплексної дії за п. 2, який відрізняється тим, що розчин для обробки рослин має концентрацію 0,01-0,05 г/л. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6