Бактериальные удобрения и их применение. Бактериальные удобрения

Нитрагин - бактериальное удобрение, препарат, имеющий вид землистой массы. Он содержит огромное количество клубеньковых бактерий, которые вызывают обильное образование клубеньков у бобовых растений. Эти бактерии, усваивая газообразный азот из воздуха в почве, перерабатывают его в белковые и другие азотистые вещества, которые после отмирания бактерий используются растением. Клубеньковые бактерии не могут проникать в корни небобовых растений. Поэтому нитрагин применяется только под бобовые культуры. Для каждого вида бобового растения изготовляется нитрагин различного типа. Он продается в банках или бутылках с указанием на них способа применения.

Хранить нитрагин надо в сухом, прохладном, темном месте при температуре от 0 до 10 градусов тепла. Нельзя держать в этом же помещении летучие ядохимикаты. Нитрагин годен для применения только в течение 9 месяцев со дня изготовления. Вносят его в почву вместе с семенами из расчета 4-5 г на 100 м² площади. Обрабатывать семена нитрагином надо в день посева, так как при длительном хранении обработанных семян действенность этого удобрения понижается. Семена, протравленные формалином, необходимо хорошо проветрить и просушить и лишь после этого, в день посева, обработать нитрагином. Высевать обработанные семена лучше утром, вечером или в пасмурный день. На кислых почвах клубеньковые бактерии развиваются очень плохо, поэтому без известкования таких почв нитрагин вносить бесполезно.

Азотобактерин , или азотоген ,- препарат, содержащий большое количество бактерий, которые при внесении в почву усваивают азот из воздуха и этим увеличивают количество азота в почве. Азотобактерин применяют под все сельскохозяйственные культуры, особенно хорошие результаты он дает при внесении под овощные культуры и картофель. Азотобактерин вносят в почву с семенами, клубнями и рассадой, так как бактерии лучше всего развиваются около корней растения. В продаже он имеется в виде порошка в пакетах, банках с указанием на них способа применения. На 100 м² площади огорода требуется всего 30-50 г препарата.

Техника его применения очень проста. При посадке картофеля под клубень кладут одну-две щепотки азотобактерина. При посадке рассады его насыпают в болтушку, в которую окунают корни растений. Болтушка приготовляется из земли, разведенной водой до густоты сметаны. Перед посевом семян, который лучше производить утром или вечером, в намеченный рядок насыпают азотобактерин, затем сеют семена и немедленно их заделывают, так как от действия солнечных лучей бактерии погибают.

Азотоген до употребления надо хранить в чистом, сухом, темном помещении. Так же как и нитрагин, семена, протравленные формалином, можно обрабатывать азотобактерином только после их проветривания до полного удаления паров формалина.
Положительное влияние на урожай растений азотобактерин оказывает при внесении его в компосты, а также при изготовлении торфоперегнойных горшочков.

Фосфоробактерин содержит бактерии, разлагающие трудно-растворимые фосфоросодержащие органические соединения в легко усвояемые. При внесении фосфоробактерина лучше развивается корневая система растений, кроме того, и это очень важно, фосфорные бактерии способны подавлять развитие в почве некоторых микробов, вызывающих заболевание растений. Фосфоробактерин выпускается в жидком виде, в бутылках емкостью 0,5 и 0,25 л, и в сухом виде (порошок).
Жидкий фосфоробактерин очень неудобен для перевозок, особенно в зимнее время, когда жидкость замерзает. Срок годности его невелик - до 3 месяцев.
Сухой фосфоробактерин значительно удобнее, он не боится резких изменений температуры и может храниться более года.

Применять фосфоробактерин можно под все культуры, но только на некислых почвах, богатых органическими веществами (на черноземных, огородных и подзолистых, хорошо удобренных навозом), при вспашке дернины и при заделке в почву торфа или зеленого удобрения. На кислых почвах применять это удобрение полезно только при известковании. Вносится удобрение в почву вместе с семенами, клубнями и рассадой. На 100 кг картофеля берут 15 г жидкого фосфоробактерина, размешивают его в 10 л воды, смачивают клубни и высаживают без просушивания. Сухого фосфоробактерина на 200 кг картофеля берут 1,5 кг. Его разводят водой за 2-4 часа до применения. Вода берется из того же расчета, что и для жидкого фосфоробактерина, таким же образом ведется и обработка посадочного,материала.

Задержка с высевом бактеризованных семян на сутки не снижает полезного действия фосфоробактерина. Фосфоробактерин, как и азотобактерин, полезно вносить в органо-минеральные смеси, в смесь для изготовления торфоперегнойных горшочков и питательных кубиков и для бактеризации компостов.

Протравливать семена гранозаном и другими веществами можно не только заблаговременно, но и непосредственно перед бактеризацией, так как протравители не оказывают вредного действия на споры фосфорных удобрений.

Бактериальное удобрение АМБ (аутохтоиная микрофлора Б). Это комплексное бактериальное удобрение, применяется оно для дерново-подзолистых почв. В отличие от нитрагина, азотобактерина и фосфоробактерина, действие которых основано на жизнедеятельности одного какого-либо вида микробов, в АМБ входит несколько видов бактерий, Способных разлагать перегной.

Удобрение АМБ - торфяная масса, в которой размножены в больших количествах очень важные для плодородия почвы группы микробов, улучшающих корневое питание растений. Это удобрение сравнительно легко может изготовить из местных материалов каждый огородник. Для этого нужно иметь торф, известь или фосфоритную муку и торфяную бактериальную закваску (маточной культуры), приготовленную на заводе бактериальных удобрений.

Для изготовления АМБ берут кислый, хорошо разложившийся торф, без очеса, измельчают и просеивают через грохот. На 100 кг торфа берут 10 кг известняка, или фосфоритной муки, или другого нейтрализующего вещества и 100 г маточной культуры, все это тщательно перемешивают (перелопачивают). Заготовленная масса должна иметь влажность спелой почвы. Чтобы в этой массе хорошо размножались бактерии, необходимо поместить ее на три недели в отапливаемое помещение. Время от времени удобрение перемешивают, а в случае подсыхания увлажняют чистой водой. Через три недели бактерии размножатся в торфе в огромном количестве, и удобрение готово для применения. Норма внесения АМБ - 2,5-5 кг на 100 м² площади (для картофеля - 5 кг).

При внесении АМБ в почву его необходимо предварительно смешать с четырехкратным количеством почвы с того же участка, на который это удобрение будет вноситься. Полученную массу незадолго до предпосевной обработки почвы равномерно рассеивают по участку и сразу же заделывают. Лучше вносить это удобрение непосредственно под растение в лунку, гнездо, рядки.

Бактериальные удобрения

Бактериальные удобрения обеспечивают повышение урожайности и качества растениеводческой продукции за счет биологической (микробной) мобилизации основных элементов минерального питания, стимуляции роста, а также выполняют фитосанитарные функции, обеспечивая восстановление микробных ценозов почв, нарушенных вследствие антропогенного воздействия. Применение бактериальных удобрений создает также условия для экономии минеральных удобрений.

Наиболее широко в нашей стране представлены бактериальные удобрения на основе азотфиксирующих бактерий для бобовых и небобовых культур, что обусловлено перспективностью биологической азотфиксации в качестве источника связанного азота для обеспечения потребностей культурных растений (бобовые культуры – Сапронит, Вогал, СояРиз, Ризофил, Клеверин; небобовые культуры – Азобактерин, Ризобактерин, Ризобактерин-С).

Повышение доступности труднорастворимых фосфатов почвы для растений обеспечивает биологическая фосфатмобилизация и использование бактериальных удобрений на основе фосфатмобилизующих бактерий (Фитостимофос). Некоторые бактериальные препараты одновременно обладают азотфиксирующим и фосфатмобилизующим действием (Ризофос, Биолинум, Гордебак). Альтернативным источником калия для питания растений может служить биологическая мобилизация – повышение доступности почвенного калия за счет бактериальных удобрений на основе калиймобилизующих бактерий (Калиплант).

Основной способ применения бактериальных удобрений – предпосевная обработка семян (инокуляция). Основополагающим условием успешного применения микробных удобрений является их сочетание с минеральными и органическими удобрениями.

2.4.5 Органические удобрения и их применение

Важнейшая роль в повышении плодородия почв, увеличении урожайности сельскохозяйственных культур и улучшении их качества принадлежит органическим удобрениям. Органические удобрения содержат элементы питания растений преимущественно в форме органических соединений. Они состоят из веществ животного и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные вещества, при этом в приземный слой выделяется диоксид углерода, необходимый для фотосинтеза растений.

В общем балансе элементов питания, вносимых ежегодно под сельскохозяйственные культуры, на долю органических удобрений в Республике Беларусь приходится от 30 до 40%. Около 75% органических удобрений от внесенного количества минерализуется и участвует в питании растений, а 25% гумифицируется и идет на восполнение потерь гумуса при возделывании сельскохозяйственных культур.

К наиболее распространенным органическим удобрениям в Республике Беларусь относятся подстилочный и бесподстилочный навоз, птичий помет, сапропель, торф, солома, зеленое удобрение, а также различные компосты (торфонавозные, торфопометные, вермикомпосты, с использованием соломы, костры льна, лигнина, растительных, древесных и бытовых отходов и т.д.). Средний состав различных видов органических удобрений представлен в таблице 2.6

Таблица 2.6. Средний состав различных видов органических удобрений

Подстилочный навозсостоит из твердых и жидких выделений животных, подстилки и остатков корма. Состав и удобрительная ценность его зависят от вида животных, состава кормов и подстилки, способа хранения. Подстилка (солома в виде резки длинной 10-15 см, торф и др.) поглощает жидкие выделения животных и образующийся аммиачный азот, улучшает свойства навоза, делает его более рыхлым, менее влажным, способствует лучшему разложению при хранении.

Качество подстилочного навоза зависит от вида животных, типа кормления, количества и вида подстилки, способов хранения (рис. 2.10).

Лучшим подстилочным материалом является солома злаковых культур и верховой торф. Значение подстилки заключается в том, что она создает мягкое сухое ложе для животных, увеличивает выход навоза, поглощает жидкие выделения животных и образующийся аммиачный азот. Одна часть соломенной подстилки может поглощать две-три части жидкости, верхового торфа – 10-15 частей.

Рис. 2.10 Оценка качества подстилочного навоза

В свежем подстилочном навозе сохраняются семена сорных растений, вредоносное и инфекционное начало. Его использование ведет к засорению полей сорняками, развитию болезнетворных микроорганизмов, загрязнению окружающей среды.

Для хранения подстилочного навоза используют горячий (рыхлый), холодный и горячепресованный способы.

При горячем хранении навоз укладывают в штабеля шириной около 3 м без уплотнения.

При холодном – навоз складируют в штабель шириной около 5–6 м и высотой около 1 м, сразу же утрамбовывают. Затем настилают новые слои навоза и опять утрамбовывают, пока высота уплотненного штабеля не достигнет 2,5–3 м. Готовый штабель укрывают резанной соломой или торфом.

При горячепресованном способе хранения навоз вначале укладывают рыхло слоями 80–100 см, и дождавшись повышения температуры до 60–70ºС, сильно уплотняют и накрывают соломой или торфом.

Бесподстилочный навоз представляет собой смесь жидких и твердых экскрементов животных с примесями воды и корма. Образуется бесподстилочный навоз на животноводческих фермах и комплексах, где технологией не предусмотрено использование подстилки. В общей структуре органических удобрений в Республике Беларусь бесподстилочный навоз занимает более 40%.

Бесподстилочный навоз в зависимости от соотношения жидкой и твердой фракций подразделяют на полужидкий (более 8% сухого вещества), жидкий (3–8% сухого вещества) и навозные стоки (менее 3% сухого вещества).

Наиболее эффективно использование бесподстилочного навоза для компостирования. После компостирования он обладает высоким удобрительным действием. Свежий бесподстилочный навоз содержит элементы питания в легкодоступной форме: около половины азота находится в аммиачной форме, треть фосфора и весь калий растворимы. Но применение высоких доз бесподстилочного навоза приводит к загрязнению окружающей среды, в частности – грунтовых вод нитратами.

Жидкий навоз и навозные стоки содержат патогенную микрофлору. При применении бесподстилочного навоза на одних и тех же участках ведет к ухудшению качества растительной продукции: в кормах повышается содержание нитратов, в корнеплодах сахарной свеклы уменьшается содержание сахара, в клубнях картофеля – крахмала.

Птичий помет – быстродействующее самое концентрированное органическое удобрение. В основном он является азотно-фосфорным удобрением. В зависимости от технологии выращивания птицы помет может быть подстилочным и бесподстилочным. Для снижения потерь азота при хранении птичий помет компостируют с торфом, опилками, кострой, соломой.

Для улучшения технологических качеств куриного помета применяется его термическая сушка (температура 600–800°С), которая превращает в сыпучее (влажность – 17%) гранулированное высококонцентрированное органическое удобрение.

Сапропель – озерный ил. Образуется в пресноводных водоемах из отмерших растительных и животных организмов, минеральных веществ биогеохимического происхождения и принесенных минеральных компонентов, имеющие зольность не более 85%. Сапропель обогащен кальцием, фосфором, серой, микроэлементами и другими биологически активными веществами.

Свежедобытые сапропели не применяют как удобрение, так как азот в нем находится в органической форме, содержится много закисных токсичных соединений, снижена активность микрофлоры. Приготовление органических удобрений из сапропеля предусматривает проветривание и промораживание, что приводит к активизации микробиологической деятельности, детоксикации и улучшению структуры.

Торф чаще всего используется при компостировании. Он может быть использован на подстилку и изготовление специальных удобрительных смесей, а также в качестве мульчи. Непосредственное использование торфа на удобрение без предварительного компостирования не допускается.

Солома. Использование соломы в качестве органических удобрений без отчуждения из агроценоза повышает плодородие пахотных земель и позволяет сформировать бездефицитный баланс гумуса и питательных элементов. Солома содержит такие ценные компоненты, как целлюлозу, лигнин и др., которые являются энергетическим материалом для почвенных микроорганизмов, активизируют гумусообразование. При минерализации соломы высвобождаются почти все необходимые растениям питательные вещества, включая микроэлементы (табл. 2.7).

Таблица 2.7 Состав соломы сельскохозяйственных культур.

Для удобрения рекомендуется солома озимой и яровой пшеницы, озимого и ярового тритикале, озимой ржи, а также излишки соломы других яровых (ячмень, просо, овес) и зернобобовых (горох, вика, пелюшка) культур. Во время уборки озимых культур солому измельчают, равномерно распределяют по поверхности почвы, вносят жидкий или полужидкий навоз, затем поле дискуют или запахивают. Необходимо учитывать, что недостаток азота в злаковой соломе приводит к закреплению в биологической форме подвижных форм азота почвы и растения испытывают его недостаток. Чтобы не снизить урожайность последующей культуры, необходимо дополнительно внести 10-12 кг минерального азота на каждую тонну заделанной в почву соломы. После заделки соломы злаков рекомендуется высевать на данном поле зернобобовые.

Можно применять солому в сочетании с зеленым удобрением, что позволяет исключить дополнительное внесение минерального азота, а также создает благоприятные условия для образования гумуса в почве.

Также используется солома рапса и других крестоцветных культур (горчица, сурепица, редька масличная); солома гречихи, кукурузы, люпина, кормовых бобов, сои. Солома этих культур в чистом виде практически не используются на корм и подстилку.

Солома служит одним из компонентов компостов, так как является хорошим влагопоглощающим материалом для бесподстилочного навоза и помета.

Зеленое удобрение – это свежая растительная масса, которую заделывают в почву для обогащения ее органическим веществом, азотом и другими элементами питания. Этот прием называют сидерацией, а растения, выращиваемые на удобрение, – сидератами.

Ассортимент сельскохозяйственных культур, пригодных для возделывания на зеленое удобрение достаточно широк (рис.2.11)

Рис. 2.11 Сельскохозяйственные культуры на зеленое удобрение

Широко практикуется также использование сидеральных смесей, когда высевается не один из сидератов, а несколько разнообразном соотношении.

Различают следующие три основные формы зеленого удобрения: полное, укосное и отавное (рис.2.12).

В крупнотоварном производстве целесообразно отавное применение зеленого удобрения; зеленая масса в этом случае используется на корм животным.

Рис. 2.12 Формы зеленого удобрения

На зеленое удобрение используются также две формы сидератов – в качестве самостоятельной и промежуточной культуры. Как самостоятельная культура, сидераты занимают поле весь вегетационный период. При промежуточном использовании сидеральные культуры высеваются в промежутке между основными культурами. Промежуточные культуры в свою очередь подразделяются на следующие группы: подсевные , пожнивные , поукосные и озимые .

Подсевные сидераты высеваются ранней весной под однолетние травы, озимые и яровые зерновые (донник белый и желтый, сераделла, райграс однолетний, клевер, люцерна, лядвенец, галега восточная). После уборки основной культуры и отрастания сидерата, его заделывают в почву.

Пожнивные сидераты высеваются после уборки раносозревающих зерновых и зернобобовых культур в срок до 15 августа. Это быстрорастущие культуры с коротким вегетационным периодом: узколистный сидеральный люпин, вика, пелюшка и их смеси, горчица белая, редька масличная, рапс яровой, фацелия.

Поукосные сидераты высеваются после озимой ржи на зеленый корм или после первого укоса многолетних трав, после скашивания однолетних бобово-злаковых смесей на зеленую массу и других культур, убираемых на силос и сенаж.

Озимые сидеральные культуры (озимый рапс, озимая сурепица и их смеси, озимая рожь + вика мохнатая) высеваются после уборки ранних и среднеранних культур для использования в качестве зеленого удобрения весной будущего года.

При хорошем наращивании надземной растительной массы и корней сидератов в почву может быть заделано от 6–7 до 25–50 т/га надземной зеленой массы и от 5 до 20 т/га корней.

При заделке сидерата в почву вся надземная и корневая масса равномерно распределяется по полю, чего очень трудно добиться при внесении других видов органических удобрений. В среднем отавная форма зеленого удобрения с учетом запашки пожнивных и корневых остатков эквивалентна 4 т/га навоза, полная форма зеленого удобрения при урожайности сидератов 150–250 ц/га – 15 т/га, 250–350 т/га – 20 т/га подстилочного навоза.

Ценными органическими удобрениями являются компосты Высококачественный компост представляет собой однородную, темную, рассыпчатую массу влажностью не более 75%, с реакцией, близкой к нейтральной, и содержанием элементов питания в доступных для растений соединениях. При приготовлении компостов в результате биотермических процессов погибают патогенные микроорганизмы и теряют жизнеспособность семена сорных растений, а само удобрение становиться более концентрированным и биологически активным.

Торфонавозныекомпостыв отношении навоза и торфа от 1:1 до 1:2 и выше. При компостировании активизируется минерализация органического вещества торфа, в результате увеличивается содержание более доступного дня растений азота, уменьшается кислотность торфа. Торф, обладая высокой влагоемкостью и поглотительной способностью, хорошо удерживает жижу и поглощает аммиачный азот навоза, предохраняя его от улетучивания. При компостировании гибнет основная масса жизнеспособных семян сорных растений и болезнетворных микроорганизмов.

Чаще всего применяется послойный способ компостирования. В торфо-навозный компост добавляется фосфоритная мука в дозе 10-30 кг/т. При зимнем компостировании на одну часть навоза берут 1 часть торфа, а при весенне-летней закладке - 2-3 части. Срок созревания компоста 3-4 месяца.

Торфожижевые компосты готовят в поле. В корытовидное углубление из торфа заливается навозная жижа. После впитывания жижи всю массу бульдозером сгребают в штабеля и не уплотняют. Торфожижевые компосты можно вносить через 1-1,5 месяца после закладки. По эффективности они не уступают навозу.

Аналогично готовятся компосты из торфа и жидкого навоза.

Торфопометные компосты готовят из одной части помета и двух частей торфа. Можно к одной части помета добавлять полторы части минеральной почвы и складывать на краях удобряемых полей. Хорошо компостируется птичий помет с опилками (3:1)

Навозно-сапропелевые компосты получают при добавлении к апропелевым удобрениям бесподстилочного навоза или птичьего помета в соотношении по массе 1:1. Такие компосты являются быстродействующими, их рекомендуется вносить не более 20-30 т/га.

Вермикомпосты (биогумус) – продукты переработки органических субстратов красным калифорнийским червем. Технология вермикомпостирования основана на способности червей преобразовывать в процессе своей жизнедеятельности растительные остатки и почву. В организме червей они измельчаются, химически трансформируются, обогащаются некоторыми питательными элементами, ферментами и микроорганизмами.

Для приготовления вермикомпостов используют различные органические отходы: навоз, бытовой мусор, осадки сточных вод, растительные остатки.

Процесс вермикомпостирования по сравнению с обычными способами происходит значительно быстрее (в 2-5 раз в зависимости от свойств исходного сырья), уменьшается объем отходов, происходит более глубокое обеззараживание компостов, подавляется деятельность патогенных микроорганизмов.

Органические удобрения в системе удобрения применяют в первую очередь при возделывании картофеля, кукурузы, сахарной свеклы, кормовых корнеплодов, овощных и плодово-ягодных культур, озимых зерновых культур, однолетних и многолетних трав, на луговых землях (табл. 2.8).

Таблица 2.8. Средние дозы органических удобрений

под сельскохозяйственные культуры

Основным сроком применения подстилочного навоза и компостов на связных почвах при возделывании пропашных культур является осеннее внесение под зяблевую вспашку.

В системе удобрения озимых зерновых культур органические удобрения вносят под вспашку непосредственно под озимые зерновые или под предшественник в занятом пару.

Жидкие органические удобрения применяют в основное внесение под вспашку или культивацию осенью, под культивацию весной, а также для подкормок по фазам роста и развития растений. Доза жидкого удобрения устанавливается исходя из содержания в нем азота.

Зеленое удобрение в зависимости от типа использования (полное, отавное, укосное) запахивается осенью до наступления заморозков. Озимые сидеральные культуры запахиваются весной следующего года. При использовании на зеленое удобрение промежуточных культур их посев после уборки основных зерновых и зернобобовых культур производится в срок до 15 августа.

При использовании соломы на удобрение ее измельчение нужно проводить во время уборки зерновых, крестоцветных, крупяных и зернобобовых культур навесными приставками к комбайнам. Сразу же после измельчение соломы дополнительно следует внести 20–30 т/га жидкого навоза или минеральные азотные удобрения из расчета 8–10 кг азота на 1 тонну соломы зерновых, крупяных и крестоцветных культур, заделать полученную массу дисковыми боронами и запахать.

Для учета внесения различных видов органических удобрений используют следующие коэффициенты перевода в условный навоз: все виды подстилочного навоза, торфонавозные и сборные компосты – 1,0; полужидкий бесподстилочный навоз – 0,5; жидкий навоз – 0,2; навозные стоки – 0,06; куриный помет – 1,7; подстилочный помет – 2,0; торфопометный компост – 1,3; сапропелевые удобрения органического типа – 0,5; сапропелевые удобрения смешанного типа – 0,3; солома зерновых, крупяных и крестоцветных культур – 3,5 (с учетом дополнительного внесения азота); солома зернобобовых культур и кукурузы – 3,8 (с учетом дополнительного внесения азота); ботва – 0,5.

Отавная форма зеленого удобрения с учетом запашки пожнивных и корневых остатков эквивалентна 4 т/га навоза, полная форма зеленого удобрения при урожайности сидератов 150–250 ц/га – 15 т/га, 250–350 т/га – 20 т/га навоза.

Введение

Присутствующая в почве микрофлора оказывает непосредственное влияние на ее плодородие, и как следствие, на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Почвенные микроорганизмы в процессе роста и развития улучшают структуру почв, накапливают в них питательные вещества, минерализуя различные органические и неорганические соединения, например, азота и фосфора, превращая их в итоге в легкоусвояемые растением продукты питания.

С целью стимулирования деятельности почвенной микрофлоры применяют различные бактериальные удобрения, которые обогащают ризосферу растений полезными микроорганизмами.

Растения синтезируют ряд соединений, регулирующих их рост и развитие (фитогормоны, биорегуляторы). К их числу принадлежат ауксины, гиббереллины, цитокинины. Созревание плодов стимулирует этилен. Эти биорегуляторы находят применение в сельском хозяйстве. К числу новых, обнаруженных в последние годы биорегуляторов относят пептиды, имеются перспективы их применения в сельском хозяйстве.

Биологические (бактериальные) удобрения применяют для обогащения почвы связанным азотом. Большое распространение получили препараты нитрагин и азотобактерин - клетки клубеньковых бактерий и азотобактера, к которым добавляют стабилизаторы (мелассу, тиомочевину) и наполнитель (бентонит, почву). Азотобактерин обогащает почву не только азотом, но и витаминами и фитогормонами, гиббереллинами и гетероауксинами. Препарат фосфобактерин из Bacillusmegaterium превращает сложные органические соединения фосфора в простые, легко усвояемые растениями. Фосфобактерин также обогащает почву витаминами и улучшает азотное питание растений.

1 Бактериальные удобрения

Бактериальные удобрения - это препараты, способствующие улучшению питания растений. Питательных веществ они не содержат. Препараты, в которых содержатся полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы. При внесении этих удобрений в почве усиливаются биохимические процессы и улучшается корневое питание растений.

Самыми распространенными бактериальными удобрениями являются:

✓ нитрагин - препарат, содержащий клубеньковые бактерии, которые поставляют к растениям азот. Используется только для бобовых растений, причем для каждого вида культуры разный тип бактерий;

✓ азотобактерин - препарат, содержащий азотобактерии, которые также поставляют азот. Однако эти существа универсальны и могут применяться на разных культурах;

✓ фосфобактерин - препарат, содержащий фосфобактерии, соответственно, переносят к корням растений фосфор;

✓ ЭМ-препарат (эффективные микроорганизмы) - содержит несколько видов микроорганизмов, которые вместе комплексно воздействуют на растения.

Все бактериальные удобрения вносятся в почву в очень малых количествах (несколько капель на 1 л дождевой воды).

Вносить такие удобрения следует, соблюдая ряд правил:

✓ почва должна быть влажной;

✓ раствор не должен попадать на побеги растений;

✓ микроорганизмы не любят много света, поэтому препараты лучше вносить поздно вечером или в пасмурную погоду;

✓ ослабленные по различным причинам растения (от вредителей, болезней) либо посаженные недавно не стоит удобрять таким образом, потому что они слишком слабы.

Так как бактериальные удобрения содержат живых существ, то хранение их должно быть особым: от заморозки и слишком высокой температуры бактерии погибнут. Данный вид удобрений не выдерживают длительного хранения, поэтому готовят их в количестве, необходимом лишь для одного сезона. Хранят в заводской таре в сухом помещении при температуре от 0 до 10 °C; нельзя хранить на складе, где находятся летучие ядохимикаты.

1.1 Получение фосфобактерина

Фосфобактерин - бактериальное удобрение, содержащее споры микроорганизма Bacillus megaterium var. phosphaticum. Представляет собой порошок светло-серого или желтоватого цвета.

Бактерии обладают способностью превращать сложные фосфорорганические соединения (нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды и т.д.) и трудноусвояемые минеральные фосфаты в доступную для растений форму. Кроме этого бактерии вырабатывают биологически активные вещества (тиамин, пиридоксин, биотин, пантотеновую и никотиновую кислоты и др.), стимулирующие рост растения. Фосфобактерин относится к числу препаратов со стимулирующим эффектом.

Bacillus megaterium var. phosphaticum представляют собой мелкие, грамположительные аэробные спорообразующие палочки размером 2*6 мкм. Клетки содержат значительное количество соединений фосфора. В ранней стадии развития это подвижные одиночные палочки, при старении образуют эндоспоры, локализующиеся в одном из концов клетки. В силу вышеизложенного технология выращивания сводится к получению спор.

В целом производство фосфобактерина похоже на производство азотобактерина и препаратов клубеньковых бактерий. Состав питательной среды в процентах: кукурузный экстракт -1.8, меласса - 1.5, сульфат аммония - 0.1, мел - 1, остальное - вода. Культивирование ведется глубинным методом в строго асептических условиях при постоянном перемешивании и принудительной аэрации до стадии образования спор. Основные параметры проведения процесса: температура 28-30оС, рН 6.5-7.5, длительность культивирования 1.5-2 суток.

Полученную в ходе культивирования биомассу клеток отделяют центрифугированием и высушивают в распылительной сушилке при температуре 65-75оС до остаточной влажности 2-3%. Высушенные споры смешивают с наполнителем. Готовый препарат должен содержать не менее 8 млрд. клеток в 1 г. Расфасовывают препарат в полиэтиленовые пакеты по 50-500 г. В отличие от нитрагина и азотобактерина фосфобактерин обладает большей устойчивостью при хранении.

Фосфобактерин рекомендуют применять на черноземных почвах, которые содержат наиболее значительное количество фосфороорганических соединений. Необходим для повышения урожайности зерновых, картофеля, сахарной свеклы и др. сельскохозяйственных растений. Семена обрабатывают смесью сухого фосфобактерина с наполнителем (золой, почвой и др.) в соотношении 1:40. На 1 гектарную порцию требуется 5 г препарата и 200 г наполнителя. Клубни картофеля равномерно увлажняют суспензией спор, приготовленной из расчета 15 г препарата на 15 л воды. Урожай при этом повышается на 10%.перспективы их применения в сельском хозяйстве.

1.2 Получение азотобактерина

Азотобактерин - бактериальное удобрение, содержащее свободноживущий почвенный микроорганизм Azotobacter chroococcum, способный фиксировать до 20 мг атмосферного азота на 1 г использованного сахара. Внесенные в качестве удобрения в почву бактерии также выделяют биологически активные вещества (никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин и др.). Эти вещества стимулируют рост растений. Кроме того, продуцируемые Azotobacter фунгицидные вещества из группы анисомицина угнетают развитие некоторых нежелательных микроскопических грибов в ризосфере растения.

Все виды Azotobacter строгие аэробы. Чувствительны к содержанию в среде фосфора и развиваются лишь при высоком его содержании в питательной среде. Азотфиксирующая способность культуры подавляется аммиаком (вообще содержание в среде связанного азота угнетает азотфиксацию). Стимулируют процесс фиксации азота соединения молибдена.

Установлено, что при фиксации азота процесс его восстановления протекает на одном и том же синтезируемом азотобактером ферментном комплексе и лишь конечный продукт (аммиак) отделяется от фермента. Нитрогеназная азотфиксирующая система представляет собой мультиферментный комплекс, содержащий не связанное с геном железо, молибден и SH-группы.

Микробиологическая промышленность выпускает несколько видов азотобактерина: сухой, почвенный и торфяной. Технология получения сухого азотобактерина имеет много общего с технологией производства сухого нитрагина. Сухой азотобактерин - активная культура высушенных клеток азотобактера с наполнителем. В 1 г препарата содержится не менее 0.5 млрд. жизнеспособных клеток. Культуру микроорганизма выращивают методом глубинного культивирования на среде, содержащей те же компоненты, что и при культивировании клеток Rhizobium. Дополнительно вводят только сульфаты железа и марганца, а также сложную соль молибденовой кислоты, рН 5.7-6.5.

Процесс ферментации проводят до стационарной фазы развития культуры, так как в этой фазе биологически активные вещества выделяются из клетки и остаются в культуральной жидкости. Биологически активные вещества могут также полностью или частично теряться при высушивании, однако жизнеспособные клетки быстро восстанавливают способность их продуцировать. Высушенную культуру стандартизируют, фасуют в полиэтиленовые пакеты по 0.4-2 кг и хранят при температуре 15оС не более 3 месяцев.

Почвенный и торфяной азотобактерин представляют собой активную культуру азотобактера, размноженную на твердой питательной среде, и содержат в 1 г не менее 50 млн. жизнеспособных клеток. Для их приготовления берут плодородную почву или разлагающийся торф с нейтральной реакцией среды. К просеянному субстрату добавляют 2% извести и 0.1% суперфосфата. По 500 г полученной смеси переносят в бутыли емкостью по 0.5 л, увлажняют на 40-60% по объему водой, закрывают ватными пробками и стерилизуют. Посевной материал готовят на агаровых средах, содержащих 2% сахарозы и минеральные соли. Когда агар полностью покрывается слизистой массой коричневого цвета, полученный материал стерильно смывается дистиллированной водой и переносится на приготовленный субстрат. Содержимое бутылок тщательно перемешивают и термостатируют при 25-27оС. Культивирование продолжают до тех пор, пока бактерии не размножатся до необходимого количества. Полученный препарат сохраняет свою активность в течение 2-3 месяцев.

Использовать азотобактерин рекомендуется только на почвах, содержащих фосфор и микроэлементы. Азотобактерин применяют для бактеризации семян, рассады, компостов. При этом урожайность увеличивается на 10-15%. Семена зерновых опудривают сухим азотобактерином из расчета 100 млрд. клеток на 1 гектарную порцию семян. Картофель и корневую систему рассады равномерно смачивают водной суспензией бактерий. Для получения суспензии 1 гектарную норму (300 млрд. клеток) разводят в 15 литрах воды. При обработке почвенным или торфяным азотобактерином семена перемешивают с увлажненным препаратом и для равномерного высева подсушивают. Корневую систему рассады смачивают приготовленной суспензией.

1.3 Производство бактериальных удобрений на основе клубеньковых бактерий

Микрофлора почвы оказывает непосредственное влияние на её плодородие и, как следствие, на урожайность растений. Почвенные микроорганизмы в процессе роста и развития улучшают структуру почвы, накапливают в ней питательные вещества, минерализуют различные органические соединения, превращая их в легко усвояемые растением компоненты питания. Для стимуляции этих процессов применяют различные бактериальные удобрения, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами. Микроорганизмы, используемые для производства бактериальных препаратов, способствуют снабжению растений не только элементами минерального питания, но и физиологически активными веществами (фитогормонами, витаминами и др.).

В настоящее время выпускают такие бактериальные удобрения, как нитрагин, ризоторфин, азотобактерин, фосфобактерин, экстрасол. Отечественная промышленность выпускает два вида препаратов клубеньковых бактерий: нитрагин и ризоторфин. Оба препарата производятся на основе активных жизнеспособных клубеньковых бактерий из рода Rhizobium. Эти бактерии в симбиозе с бобовыми культурами способны фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением.

Бактерии рода Rhizobium - строгие аэробы. Среди них различают активные, малоактивные и неактивные культуры. Критерием активности клубеньковых бактерий служит их способность в симбиозе с бобовым растением фиксировать атмосферный азот и использовать его в виде соединений для корневого питания растений.

Фиксация атмосферного азота возможна только в клубеньках, образующихся на корнях растений. Возникают они при инфицировании корневой системы бактериями из рода Rhizobium. Заражение корневой системы происходит через молодые корневые волоски. После внедрения бактерии прорастают внутри них до самого основания в виде инфекционной нити. Выросшие нити проникают сквозь стенки эпидермиса в кору корня, разветвляются и распределяются по клетками коры. При этом индуцируется деление клеток хозяина и разрастание тканей. В месте локализации бактерий на корне растения-хозяина образуются клубеньки, в которых бактерии быстро размножаются и располагаются по отдельности или группами в цитоплазме растительных клеток. Сами бактериальные клетки увеличиваются в несколько раз и меняют окраску. Если клубеньки имеют красноватую или розовую окраску, обусловленную наличием пигмента леггемоглобина - аналог гемоглобина крови животных, то они способны фиксировать молекулярный азот. Неокрашенные ("пустые") или имеющие зеленоватую окраску клубеньки не фиксируют азот.

Бактерии, находящиеся в клубеньках, синтезируют ферментную систему с нитрогеназной активностью, восстанавливающую молекулярный азот до аммиака. Ассимиляция аммиака происходит, в основном, путем вовлечения его в ряд ферментативных превращений, приводящих к образованию глутамина и глутаминовой кислоты, идущих в дальнейшем на биосинтез белка.

Помимо критерия активности в характеристике клубеньковых бактерий используют критерий вирулентности. Он характеризует способность микроорганизма вступать в симбиоз с бобовым растением, то есть проникать через корневые волоски внутрь корня и вызывать образование клубеньков. Большое значение имеет скорость такого проникновения. В симбиотическом комплексе растение - Rhizobium бактерии обеспечиваются питательными веществами, а сами снабжают растение азотистым питанием. С вирулентностью связана и видовая избирательность, которая характеризует способность данного вида бактерий к симбиозу с определенным видом бобового растения. Классификация различных видов Rhizobium учитывает растение-хозяина, например: Rhizobium phaseoli - для фасоли, Rhizobium lupini - для люпина, сараделлы и т.д. Вирулентность и видоспецифичность взаимосвязаны и не являются постоянными свойствами штамма.

Задачей производства бактериальных удобрения является максимальное накопление жизнеспособных клеток, сохранение их жизнеспособности на всех стадиях технологического процесса, приготовление на их основе готовых форм препарата с сохранением активности в течение гарантийного срока хранения.

1.3.1 Нитрагин

Отечественная промышленность выпускает два вида нитрагина: почвенный и сухой. Впервые культура клубеньковых бактерий на почвенном субстрате была приготовлена в 1911 году на бактериально-агрономической станции в Москве. В настоящее время его производство имеет ограниченное значение, так как технология довольно сложна и трудоёмка при выполнении отдельных операций. Более перспективна технология производства сухого нитрагина.

Сухой нитрагин - порошок светло-серого цвета, содержащий в 1 г не менее 9 млрд. жизнеспособных бактерий в смеси с наполнителем. Влажность не превышает 5-7%. Промышленное производство имеет типичную схему. Необходимо отметить, что важно подбирать штаммы, устойчивые к высушиванию. Для производства посевного материала исходную культуру клубеньковых бактерий выращивают на агаризованной среде, содержащей отвар бобовых семян, 2% агара и 1% сахарозы, затем культуру размножают в колбах на жидкой питательной среде в течение 1-2 суток при 28-30оС и рН 6.5-7.5. На всех этапах промышленного культивирования применяют питательную среду, включающую такие компоненты, как меласса, кукурузный экстракт, минеральные соли в виде сульфатов аммония и магния, мел, хлорид натрия и двузамещенный фосфат калия. Основная ферментация идет при тех же условиях в течение 2-3 суток. Готовую культуральную жидкость сепарируют, получается биомасса в виде пасты с влажностью 70-80%. Пасту смешивают с защитной средой, содержащей тиомочевину и мелассу (1:20) и направляют на высушивание. Сушат путем сублимации (в вакуум-сушильных шкафах). Высушенную биомассу размалывают. Производительнее высушивание в распылительных сушках, но при этом 75% клеток теряют жизнеспособность. Препараты сухого нитрагина фасуют и герметизируют в полиэтиленовые пакеты по 0.2 - 1 кг, хранят при температуре 15оС не более 6 месяцев. Семена опудривают перед посевом. Внесение нитрагина повышает урожайность в среднем на 15-25%.

1.3.2 Ризоторфин

Препарат клубеньковых бактерий может выпускаться и в виде ризоторфина. Впервые торфяной препарат клубеньковых бактерий был приготовлен в 30-х годах, но технология была создана в 1973-77 гг. Для приготовления ризоторфина торф сушат при температуре не выше 100оС и размалывают в порошок. Наиболее эффективным способом стерилизации является облучение его гамма-лучами. Перед стерилизацией размолотый, нейтрализованный мелом и увлажненный до 30-40% торф расфасовывают в полиэтиленовые пакеты. Затем его облучают и заражают клубеньковыми бактериями, используя шприц, с помощью которого впрыскивается питательная среда, содержащая клубеньковые бактерии. Прокол после внесения бактерий заклеивается липкой лентой. Каждый грамм ризоторфина должен содержать не менее 2.5 млрд. жизнеспособных клеток с высокой конкурентоспособностью и интенсивной азотфиксацией. Препарат хранят при температуре 5-6оС и влажности воздуха 40-55%. Пакеты могут быть весом от 0.2 до 1.0 кг. Доза препарата составляет 200 г на га. Заражение семян производят следующем образом: ризоторфин разбавляют водой и процеживают через двойной слой марли. Полученной суспензией обрабатывают семена. Семена высевают в день обработки или на следующий день.

1.4 Эффективные микроорганизмы - EM (effective microorganisms)

Линия биопрепаратов серии ЭМ - это живое сообщество 86 тщательно подобранных полезных почвенных микроорганизмов, известных в мире как «ЕМ» (effective microorganisms). Препараты серии «ЭМ» были созданы в конце 80-х годов японским учёным Teruo Higa и стали широко применяться во всём мире с середины 90-х годов. Сфера применения препаратов этой серии весьма широка: от возрождения плодородия почвы и утилизации органических отходов до снижения падежа молодняка на животноводческих фермах.

Вот неполный перечень результатов использования ЭМ-технологии:

1. Повышает урожайность практически всех культур в 2 раза, огурцов – в три, томатов в 4,5 – 5 раз.

2. Ускоряет сроки созревания на 10-15 дней;

3. Повышает содержание витаминов и каротина в плодах;

4. Снижает содержание нитратов в плодах;

5. Ускоряет образование гумуса;

6. Переводит почвенные микро- и макроэлементы в легкоусвояемые формы;

7. Преобразует органические отходы за две недели в эффективные удобрения в виде компоста;

8. Устраняет неприятные запахи, возникающие при гниении органики;

9. При использовании безотвальной технологии обработки почвы обеспечивает естественную пористость и проницаемость плодородного слоя до глубины 60-80 см;

10. При использовании в качестве биодобавки в корм животных и птицы уменьшает падёж молодняка в 2,5-3 раза за счёт нормализации кишечной микрофлоры. По этой же причине на 35-40% возрастает усвояемость кормов и суточные привесы.

Спецификой применения ЭМ препаратов в России следует признать их особую эффективность. Чем меньше вносилось в почву химических удобрений, тем быстрее ЭМ восстанавливают естественное плодородие почвы и тем выше, соответственно, урожай. Количество требуемых для внесения органических удобрений сокращается в 5-7 раз.

Чем меньше в рацион животных добавлялось гормонов и антибиотиков, тем меньше отход молодняка после начала применения ЭМ, так как этот препарат является сильным иммуномодулятором. Другими словами, если у животных сохранился какой-то иммунитет, он быстро усилится с помощью ЭМ-препарата. Если корма не хватает и он невысокого качества, а привесы малы или их почти нет, то, после начала применения ЭМ, нормализованная микрофлора кишечника поможет животному усваивать вместо 30-40% корма 70% при таком же рационе.

Одним из главных достоинств ЭМ-технологии является дешевизна её внедрения в существующие технологические циклы. Сочетание простоты использования, умеренной стоимости препаратов и большого экономического эффекта от применения ЭМ-технологий определяют причину её быстрого распространения по миру. Бедные и богатые страны находят свою выгоду в её применении: кто в увеличении привесов и сокращении падежа молодняка, кто в решении экологических проблем загрязнения окружающей среды крупными животноводческими комплексами и устранении социальных конфликтов из-за распространяющихся на многие километры от них трудно переносимых запахов.

Для российского аграрного сектора в его нынешнем тяжелом состоянии применение ЭМ-технологии является хорошим шансом поправить свои дела достаточно быстро и малыми средствами.

Выпуск этих препаратов под торговыми марками «Байкал ЭМ1» и «Тамир» уже налажен в России.

2 Процесс приготовления бактериального удобрения

Рассмотрим процесс приготовления бактериального удобрения более подробно. Весь цикл состоит из 5 этапов, каждый из которых, в свою очередь, подразделяется на несколько шагов.

Схема процесса производства бактериальных удобрений в общем виде

I) Приготовление инокулята:

1) Подбор штамма бактерий, обладающего требуемыми свойствами (достаточная скорость роста, обязательно устойчивость к сухим условиям, и ряд свойств, необходимых для конечного продукта)

2) Засев на твердую питательную среду. Производится в лабораторных условиях при соблюдении стерильности. Требуется для первоначального наращивания биомассы.

3) Пересев на жидкую питательную среду. Также проводится в лабораторных условиях. Необходим для получения количества биомассы, достаточного для помещения в ферментер большого объема.

II) Приготовление среды:

Этот процесс идет параллельно с приготовлением инокулята, питательная среда также используется для предварительного наращивания биомассы бактерий. Состав среды подбирается индивидуально для каждого вида бактерий. Для увеличения эффективности процесса ферментации зачастую требуется достаточно трудоемкий предварительный этап подбора оптимального состава питательной среды.

1) Подбор оптимального состава питательной среды, если требуется (при модернизации производства, при использовании нового штамма бактерий и т.д.).

2) Приготовление требуемого количества среды.

3) Стерилизация среды.

III) Ферментация:

Процесс ферментации проводится, как правило, глубинными методами в таре, предназначенной для конечного продукта, в помещениях, обеспеченных оптимальными для процесса условиями; реже - в ферментерах. Условия культивирования строго асептические, температурный режим как правило 26-30 °С, pH среды нейтральная (6,5 - 7,5). Продолжительность культивирования зависит от требуемого количества биомассы, вида микроорганизма и других условий, в общем подбирается экспериментальным путем.

Существует несколько методов сушки, применяемых в производстве бактериальных удобрений - сублимационная сушка, применение распылительных, ленточных и др. сушилок. Выбор метода сушки и условий процесса (температурный режим, требуемая остаточная влажность) определяются, исходя из эксплуатационных требований получаемого удобрения и того, какие микроорганизмы взяты для производства.

V) Фасовка и выпуск продукта:

Зачастую, стадия фасовки готового удобрения мало выделяется среди предшествующих стадий производства. Это связано с тем, что во многих случаях культивирование микроорганизмов производится непосредственно в товарной упаковке (например, ризоторфин - в ПЭ пакетах (предварительно в них расфасована подготовленная среда - торф), азотобактерин - в стеклянных бутылях и т.д.). Во многом это связано с тем, что срок хранения готового продукта очень недолог, поэтому экономически наиболее приемлема скорейшая его реализация. В других случаях производится сортировка, отбор, фасовка и упаковка готового продукта, для чего может потребоваться введение отдельной производственной линии.

Заключение

В заключение рассмотрим более подробно экономическую целесообразность и обоснованность внедрения производства бактериальных удобрений. По результатам их работы было установлено, что при применении азотфиксирующих бактериальных препаратов рост продуктивности картофеля за 2 года составил от 7% до 43% в зависимости от разведения препарата и сочетания его с другими бакудобрениями (конкретно были исследования силикатные бактерии). Кроме того, была обнаружена зависимость эффективности препарата от типа почвы, в которую он был внесен и глубины заделки саженцев. Немаловажным экономическим фактором так же является и то, что наибольшую эффективность препарат продемонстрировал при среднем разведении (эксперимент проводился при разведениях от 1:200 до 1:1000, при этом наивысший результат был достигнут при разведении 1:400, далее происходило снижение эффективности). Судя по всему, это связано со значительным накоплением в почве продуктов жизнедеятельности бактерий, которые нейтрализуют положительный эффект от их применения.

Из описанных результатов работы можно сделать вывод о том, что при соблюдении ряда условий, либо путем подбора более эффективных биопрепаратов, применение бактериальных удобрений в общем позволяет получать плоды, обладающие большей массой, экологичностью, безвредностью для человека и животных, и содержащие больше витаминов по сравнению с аналогами, выращенными без применения таких удобрений. Все это в итоге повышает экономичность и эффективность сельского хозяйства в целом.

В заключение рассмотрим достоинства и недостатки бактериальных удобрений как таковых. К их плюсам можно отнести следующее:

Представляют собой 100% экологически чистые препараты

Относительно простой производственный цикл

Доступные штаммы микроорганизмов

Существенная эффективность использования по сравнению с минеральными удобрениями

К недостаткам биопрепаратов можно отнести:

Зависимость эффективности их действия от состава и свойств почвы, и ряда других факторов

Расчет товарной упаковки на применение на больших площадях, затруднено использование на малых садовых участках

Малый срок хранения, некоторая "сезонность" производства

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

В повышении плодородия почвы большая роль принадлежит различным почвенным микроорганизмам, которые в процессе своего роста и развития улучшают структуру почвы, накапливают питательные вещества для растений, способствуют повышению коэффициента использования минеральных и органических удобрений, и тем самым повышению урожая. Деятельность почвенных микроорганизмов стимулирует применение различных бактериальных удобрений, которые обогащают почву и особенно ризосферу растений полезной микрофлорой. В почве связанный азот представлен в основном четырьмя видами соединений: азотом аммонийных солей азотом нитратов (NO3-), органическим азотом белков и продуктов их расщепления - аминокислот, пептидов, аминов и амидов, а также азотом гумуса.

Аммонийный и нитратный азот лучше усваиваются растениями, чем его органические соединения, за исключением мочевины, аспарагина и глутамина, т. е. соединений, от которых легко отщепляется аммонийный азот. Поэтому в природных условиях большое значение для питания растений азотом имеют почвенные микроорганизмы, которые минерализуют содержащийся в почве органический азот, превращая его в конечном счете в аммиак, являющийся тем исходным соединением, которое используют растения для синтеза аминокислот и белков.

С. Н. Виноградский в 1893 г. впервые выделил почвенную анаэробную спороносную бактерию, способную фиксировать молекулярный азот, и назвал ее в честь великого естествоиспытателя Л. Пастера - Clostridium pasteurianum. Позднее, в 1901 г., Бейеринк открыл вторую свободноживущую азот-фиксирующую бактерию Azotobacter. Аэробный характер обмена Azotobacter обусловливает более высокую продуктивность азотофиксации, чем у Cl. pasteurianum, поэтому практическое применение нашли представители рода Azotobacter.

Практическое применение нашли также симбиотические бактерии рода Rhizobium, поселяющиеся в клубеньках корней некоторых растений. Способность бобовых растений усваивать азот атмосферы обусловлена именно жизнедеятельностью этих симбиотических азотофиксаторов.

В практике сельского хозяйства широкое распространение получили следующие бактериальные удобрения: нитрагин, азотобактерин, фосфоробактерин.

Нитрагин

Представляет собой препарат клубеньковых бактерий рода Rhizobium, которые в симбиозе с бобовыми растениями фиксируют азот атмосферы, обеспечивая тем самым азотное питание растений. Чистая культура клубеньковых бактерий была выделена Бейеринком в 1888 г. Клубеньковые бактерии - аэробные, мелкие иногда подвижные, бесспоровые, грамотрицательные палочки, размером (0,5-0,9)х1,2х3,0 мкм. При старении они теряют подвижность и приобретают вздутые, грушевидные или ветвистые изогнутые формы, называемые бактероидами. Существует связь между наличием бактероидов в клубеньках растений и интенсивностью фиксации азота. По скорости роста на питательных средах клубеньковые бактерии делят на быстрорастущие и медленнорастущие.

Различают активные, малоактивные и неактивные культуры клубеньковых бактерий. Под активностью клубеньковых бактерий понимают способность их в симбиозе с бобовым растением усваивать атмосферный азот и снабжать этим азотом растение. Необходимо подчеркнуть, что активность клубеньковых бактерий непосредственно связана со специфичностью. По ряду признаков клубеньки, образованные активными культурами Rhizobium, отличаются от клубеньков, сформированных неэффективными штаммами. В частности, активные формы окрашены в розовый тон благодаря наличию в них пигмента леггемоглобина, близкого по составу к гемоглобину крови животных. Неэффективные клубеньки имеют зеленоватую окраску.

Процесс азотофиксации протекает только в клубеньках на корневой системе бобовых растений, образуемых под влиянием проникающих в корень бактерий. Как правило, проникновение клубеньковых бактерий в корни бобовых происходит через корневые волоски. Взаимоотношения бобовых растений с клубеньковыми бактериями зависят от условий роста растений и их физиологического состояния, а также определяются основными свойствами бактерий - вирулентностью и активностью. Под вирулентностью понимают способность бактерий проникать через корневые волоски внутрь корня бобового растения и вызывать образование клубеньков. Большое значение имеет скорость этого проникновения. Клубеньковые бактерии обладают избирательной способностью в отношении инфицирования растений, которая положена в основу классификации этих бактерий внутри рода Rhizobium. Эта классификация бактерий представлена ниже.

Согласно современным представлениям процесс азотофиксации - это восстановительный процесс превращения газообразного азота в аммиак и дальнейшая его ассимиляция. Микроорганизмы, фиксирующие азот, синтезируют специальный фермент нитрогеназу, в активном центре которого и происходит активирование чрезвычайно инертной молекулы N=N и восстановление ее в NH3.

У большинства азотофиксаторов главную роль в ассимиляции образовавшегося аммиака играют ферменты (глютаминсинтетаза, глютаматсинтаза, глютаматдегидрогеназа). Результатом их действия является образование из аммиака глутамина и глутаминовой кислоты, которые в дальнейшем используются клеткой для биосинтеза белка.

Для роста и развития клубеньковые бактерии требуют наличия в питательной среде различных источников углерода (сахароза, декстрины, мальтоза, левулеза и др.), органических и минеральных форм азота, в том числе аминокислот (пролин, аланин, цистин, цистеин, глицин, аспарагиновая). Клубеньковые бактерии хорошо растут на средах, содержащих отвар семян бобовых растений, а также кукурузный и пшеничный экстракты. Большое значение в питании клубеньковых бактерий имеют калий, кальций, фосфор, магний и некоторые микроэлементы (железо, марганец, молибден и др.).

Оптимальные температуры для развития клубеньковых бактерий 26-28 °С, pH в интервале 6,5-7,5.

Микробиологическая промышленность Советского Союза выпускает нитрагин двух видов: почвенный и сухой. Почвенный нитрагин-культура клубеньковых бактерий, размноженная в стерильной почве. В 1 г препарата содержится не менее 300 млн. клубеньковых бактерий. Технология производства почвенного нитрагина недостаточно совершенна, а поэтому не всегда обеспечивается высокое качество препарата. Такие процессы, как приготовление и дозировка среды, инокуляция субстрата, не механизированы. Много осложнений вызывают заготовка плодородной почвы, ее стерилизация, транспортировка препарата. При длительных перевозках резко снижается количество клубеньковых бактерий, необходимых для эффективной инокуляции. Почвенный препарат также неудобен в применении. При влажной нитрагинизации увлажняется, перелопачивается и подсушивается большое количество семенного материала.

Сухой нитрагин представляет собой порошок клубеньковых бактерий с наполнителем (бентонит, торф). Влажность препарата 5-7%. В 1 г его содержится в среднем не менее 9 млрд. жизнеспособных клубеньковых бактерий. По эффективности действия сухой нитрагин не уступает почвенному, а в ряде случаев превосходит его. После обработки семян гороха сухим нитрагином в 3-4 раза увеличивались число клубеньков на корнях и одновременно количество азота в растениях, а также повышалось содержание белка в зерне, что способствовало получению полноценного урожая.

Следует отметить, что если одна гектарная порция (500 г почвы, засеянной клубеньковыми бактериями) почвенного нитрагина вместе с бутылкой весит 1 кг, то одна гектарная порция сухого нитрагина в 2,5 раза меньше по массе. Сухим нитрагином семена опыляют, причем этот процесс можно механизировать. При получении сухого препарата в промышленном масштабе применяют лиофильный способ высушивания клубеньковых бактерий, что позволяет длительное время сохранять жизнеспособность клеток.

Для получения в промышленных условиях сухого нитрагина высокого качества (основной показатель - число жизнеспособных клеток в 1 г препарата) проводится предварительная оценка штаммов на их продуктивность и устойчивость к высушиванию. Для каждой культуры бобовых растений нитрагин готовят из проверенных соответствующих культур группы клубеньковых бактерий, которые микробиологи получают в результате тщательного отбора, исходя из способности фиксировать азот и интенсивности проникновения в корневую систему растений. Например, семена фасоли обрабатывают нитрагином для этой культуры, семена гороха - нитрагином для гороха. Ниже приведена технология производства сухого нитрагина.

Для получения посевного материала исходную культуру клубеньковых бактерий, выращенную на агаризованных средах (отвар семян бобовых, 1% сахарозы, 2% агара), культивируют в жидкой питательной среде в течение 24-48 ч при температуре 28-30 °С и pH 6,5-7,5. На всех этапах производства сухого нитрагина жидкие питательные среды содержат вещества минеральные – NaHCO3, (NH4)2SO4, MgSO4, К2НРО4, NaCl и др. - и органические - мелассу, кукурузный экстракт. Выросшей культурой, содержащей до 8-10 млрд. клеток в 1 мл, засевают 100-250-литровые посевные инокуляторы. Культивирование при температуре 30 °С продолжается 18-24 ч, титр клеток возрастает до 2 млрд./мл. Из инокулятора готовая посевная культура клубеньковых бактерий передается для засева производственных ферментаторов. Культивирование продолжается при температуре 28-30 °С в течение 48-72 ч при pH 6,5-7,2, а также интенсивном перемешивании и аэрации (1:0,8). После стадии ферментации титр клеток возрастает до 10 млрд./мл. Биомассу от культуральной жидкости отделяют на сепараторах (частота вращения 4500-10000 об/мин). Получаемую пасту 70-80%-ной влажности смешивают с защитной средой, содержащей 20% мелассы и 1% тиомочевины. Обезвоживание или сублимация клубеньковых бактерий (до 2-5% остаточной влажности) проводится под вакуумом (остаточное давление 10-13 кПа) при 30-35 °С. Высушенную биомассу размалывают на шаровых мельницах и смешивают с наполнителем (каолин, торф, бентонит) до получения препаратов, содержащих в среднем не менее 9-10 млрд. клубеньковых бактерий. Препарат сухого нитрагина фасуют и герметизируют в полиэтиленовых мешках, хранят при температуре не выше 15 С.

Азотобактерин

Представляет собой препарат аэробной бесспоровой культуры свободноживущего почвенного микроорганизма Azotobacter chroococcum, способного фиксировать (до 20 мг/г использованного сахара) атмосферный азот.

Молодые клетки Azotobacter имеют вид коротких палочек с закругленными концами размером (2,0-7,0)x1,0x2,5 мкм. При старении клетки становятся округлыми, покрываются слизью, которая уплотняется и превращается в защитную капсулу.

Для роста и развития культуры в качестве источника углерода применяются спирты, в частности маннит, кислоты, лактоза и др. При наличии в питательной среде нескольких источников углерода они используются азотобактером в порядке доступности. Среди источников азота микроорганизм ассимилирует соли аммония, азотистой и азотной кислот, мочевину и не усваивает монокарбоновые аминокислоты (лизин, аргинин, гистидин, аланин, глицин), производные пурина и пиримидина. Азотобактер особенно чувствителен к содержанию в среде фосфора, источником которого могут быть органические и неорганические фосфорсодержащие соединения. Отсутствие его резко замедляет развитие бактерий и снижает азотофиксацию. Стимулирующее действие на азотофиксирующую активность микроорганизма оказывают соединения молибдена, поэтому его соли всегда добавляют в питательную среду.

Технология производства сухого азотобактерина аналогична таковой сухого нитрагина. Готовый препарат фасуют в полиэтиленовые мешки, которые герметизируют в связи с гигроскопичностью препарата. Сухой азотобактерин хранят при температуре не выше 15 °С.

В практике встречаются и другие виды азотобактерина, например почвенный и торфяной. Для их приготовления используют богатую перегноем почву или разлагающийся торф с нейтральной реакцией среды. К просеянной почве или торфу добавляют 1-2% извести и 0,1% суперфосфата. Затем по 500 г этой смеси переносят в бутылки на 0,5 л, увлажняют водой до 40-60% (по объему), закрывают ватными пробками и стерилизуют. На агаровых средах, содержащих 1-2% сахарозы и минеральные соли, выращивают посевной материал. Культуру выращивают при температуре 26-27 °С около 72-120 ч до тех пор, пока поверхность агара не покроется слизистой массой. Массу клеток стерильно смывают водой и переносят в стерильную почву или торф. Содержимое тщательно перемешивают, а затем термостатируют при 25-27 °С. В каждом грамме почвы или торфа должно быть не менее 50 млн. клеток. Длительность хранения препарата 2-3 мес. На обработку семян для засева 1 га пашни требуется 3-6 кг почвенного азотобактерина.

С начала 30-х годов азотобактерин применяли как аналог азотных удобрений. Позднее выяснилась способность Azotobacter продуцировать биологически активные вещества, и его действие на растение стали связывать не только с процессом азотофиксации и улучшения азотного питания растений, но и с поступлением в растения вырабатываемых им биологически активных соединений. Азот, фиксируемый Azotobacter, существенно повлиять на величину урожая не может. Вместе с тем он несомненно в определенных условиях улучшает рост растений. Последнее объясняется еще и тем, что данный микроорганизм синтезирует комплекс биологически активных веществ: никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин и, возможно, другие соединения. Комплекс этих соединений способен стимулировать прорастание семян растений и ускорять их рост. Установлено, что Azotobacter способен выделять фунгицидные вещества, относящиеся к группе анисомицина. Поэтому при бактеризации в ризосфере угнетается развитие микроскопических грибов, многие из которых задерживают рост растений. Эти бактерии весьма требовательны к условиям среды и активно развиваются лишь в плодородных почвах. Эффект азотобактерина определяется численностью клеток даже в плодородной почве.

Фосфоробактерин

Препарат содержит споры культуры Bacillus megaterium var. phosphaticum, которые превращают сложные фосфорорганические соединения (нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды и др.) и трудноусвояемые минеральные фосфаты в доступную для растений форму. По морфологическим и культуральным признакам Bac. megaterium представляет собой мелкие, аэробные, спорообразующие палочки размером (5-6)x(1,8-2) мкм. Бактерии размножаются на питательных средах с глюкозой, сахарозой, мальтозой, которые служат источником углерода. В качестве источника азота используют аспарагин, пептон, сульфат аммония. На средах с нитратами растут хуже, восстанавливая нитратный азот до нитритов и аммиака. В присутствии серосодержащих аминокислот бактерии выделяют сероводород.

Фосфоробактерин - бактериальное удобрение, широко применяемое в сельском хозяйстве Советского Союза. Считается, что фосфоробактерин более эффективен при использовании на черноземных почвах, где запас фосфороорганических соединений особенно велик.

Фосфоробактерин нельзя сопоставить по эффективности с минеральными фосфорными удобрениями. Он не может заменить фосфорные удобрения и не действует без них. Эффективность фосфоробактерина на почвах, удобренных суперфосфатом, повышается, что до известной степени зависит от дозы нанесенного на семена фосфоробактерина. Это, видимо, связано с биологически активными веществами вырабатываемыми Bac. megaterium, - тиамином, пиридоксином, биотином, пантотеновой и никотиновой кислотами, витамином В12 и др.

Биологически активные вещества при бактеризации попадают на семя растения, а затем и в его ткани, они благоприятно действуют на первых этапах роста и развития растений. Это способствует улучшению не только фосфорного, но и азотного питания растений, т. е. усиливается усвоение всех питательных элементов.

В целом можно считать, что фосфоробактерин является препаратом стимулирующего действия. Технология производства фосфоробактерина существенно не отличается от таковой, применяемой для получения сухого нитрагина и азотобактерина.

Лиофилизированная культура Bac. megaterium размножается в глубинных условиях на среде следующего состава (в %): кукурузный экстракт 1,8, меласса 1,5, сульфат аммония 0,1, мел 1,0. Выращивание проводят в ферментаторах при температуре 28-30 °С в течение 30-48 ч при pH 6,5-7,5 на той же среде в аэробных условиях до стадии образования спор. Многие штаммы Bac. megaterium чувствительны к действию бактериофагов поэтому на стадии ферментации может возникнуть фаголизис. В одних случаях лизируется вся бактериальная масса, в других снижается число бактериальных клеток. Причина фаголизиса - инфицирование культуры извне или образование специфических форм бактериофагов на различных этапах производства. В комплексе мероприятий по борьбе с фаголизисом особое внимание уделяется стерильности процесса на всех этапах производства бактериальных препаратов, а также селекции и отбору устойчивых к фагам производственных культур. От культуральной жидкости выросшую биомассу отделяют центрифугированием. Затем ее высушивают при 65-75 °С в сушилках распылительного типа. Остаточная влажность препарата 2-3%. При высушивании он относительно стабилен в отличие от сухого нитрагина и азотобактерина. Сухой фосфоробактерин хранят при комнатной температуре, в течение года жизнеспособность теряют не более 20% клеток. В 1 г препарата должно быть не менее 8 млрд. жизнеспособных клеток.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Я посвятил свою курсовую работу плодородию почв, а именно, бактериальным удобрениям. Считаю эту тему актуальной, потому что сейчас повсеместно наблюдается спрос на экологически чистые продукты. Экологически чистые продукты питания остаются в большом дефиците, поэтому развитие направления на производство таких продуктов является одним из факторов улучшения положения сельхозпроизводителей, в связи с этим, агропроизводство основано на биологических методах ведения сельского хозяйства. Следовательно, в мире необычайно высок спрос на качественные бактериальные удобрения, который ежегодно продолжает расти.

Цель исследования заключается в изучении бактериальных удобрений.

Для достижения указанной цели в курсовой работе решаются следующие исследовательские задачи:

Определить виды, свойства и правила применения бактериальных удобрений;

Рассмотреть способы их получения;

Выявить преимущества и недостатки способов получения бактериальных удобрений.

Объектом и предметом исследования являются свойства, и производство бактериальных удобрений.

Методы исследования. В курсовой работе применяются такие общенаучные методы исследования, как описание, сравнение, анализ, синтез, индукция, дедукция, аналогия и некоторые другие.

Структура исследования. Курсовая работа включает в себя введение, 2 раздела, 4 подраздела в первом и 3 во втором разделе, заключение, список использованной литературы.

РАЗДЕЛ 1. ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

бактериальный удобрение промышленный производство

Бактериальные удобрения - это препараты, относящиеся к микробиологическими нокулянтам, способствующие улучшению питания растений. Питательных веществ они не содержат; препараты, в которых содержатся полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы .

Преимущества бактериальных удобрений

Большая «простота» организации генома (обеспечивает лучшие возможности для изменения и перестроек наследственного материала).

Достаточно легкая приспособляемость к среде обитания в естественных и искусственных условиях (облегчает культивирование микроорганизмов, причем можно подобрать микроорганизмы для сред с почти любыми характеристиками).

Большие скорости протекания ферментативных реакций и нарастание клеточной массы в единицу времени (облегчает и ускоряет обмен веществ с окружающей средой и темпы роста биомассы) .

Описание наиболее распространенных видов бактериальных удобрений.

Нитрагин и ризоторфин

Растениями лучше усваиваются аммонийный и нитратный азот, чем азот органических соединений, за исключением аспарагина, глутамина и мочевины - соединений, дающих аммонийный азот. Поэтому большое значения для питания растению имеют почвенные микроорганизмы, которые минерализуют содержащийся в почве органический азот, превращая его аммиак, который используется растениями для синтеза аминокислот и белков.

Нитрагин представляет собой бактериальное удобрение, основой которого являются жизнеспособные клетки клубеньковых бактерий рода Rhizobium. Нитрагин применяют для повышения урожая различных бобовых растений - фасоли, гороха, сои и др.

Чистая культура клубеньковых бактерий была выделена М. Бейреником в 1888 г. Клубеньковые бактерии - это грамм отрицательные аэробные подвижные палочки размером 0,5-0,9Х1,2-3,0 мкм. При росте в жидкой среде с перемешиванием культуры достигают стационарной фазы роста через 2-3 суток инкубации. Среду с минеральными солями и маннитом или другими углеводами при росте эти бактерии подкисляют. Их рост на среде с углеводами обычно сопровождается обильным образованием внеклеточной слизи полисахаридной природы. Источниками азота могут служить соли аммония, нитрат, нитрит и большинство аминокислот.

Характерной особенностью клубеньковых бактерий является их способность проникать в корневые волоски бобовых растений семейства Leguminosae умеренного пояса, вызывая образование корневых клубеньков, внутри которых эти бактерии присутствуют как внутриклеточные симбионты. В корневых волосках бактерии образуют бактероиды - специфические формы бактерий рода Rhizobium, окруженные мембранами растительного происхождения. Живущие в почве бактерии рода Rhizobium прикрепляются к корневым волоскам растения-хозяина, вызывают их деформацию, скручивание и формирование инфекционной нити. Оболочка, образовавшаяся из инфекционной нити и окружающая цитоплазму клетки Rhizobium, называется перибактероидной мембраной. Именно такие формы ризобий называют бактероидами. Дальнейший рост и дифференциация бактероидов приводят к развитию крупных клеток неправильной формы - симбиосом, которые окружены симбиосомной мембраной. Они отличаются от клубеньковых бактерий, развивающихся вне растений, более крупными размерами, высоким содержанием гликогена и жира, большим количеством волютиновых гранул (внутриклеточный резерв фосфата) и активной фиксацией молекулярного азота. Бактероиды и симбиосомы теряют способность к существованию в форме свободноживущих клеток Rhizobium из-за нарушения у них «генетического пула». Клубеньковые бактерии в форме бактероидов образуют нитрогеназный ферментный комплекс, который восстанавливает молекулярный азот до аммиака. Аммиак вовлекается в ряд ферментативных реакций, приводящих к образованию аминокислот, идущих на биосинтез белка.

Различают активные и неактивные культуры клубеньковых бактерий. Под активностью бактерий понимают способность их в симбиозе с бобовыми растениями фиксировать атмосферный азот.

Кроме критерия активности в характеристике штаммов клубеньковых бактерий применяют критерий вирулентности - способность вступать в симбиоз с бобовым растением путем быстрого проникновения в корень через корневые волоски и вызывать образование клубеньков. В симбиотическом комплексе растение - бактерии растение обеспечивает бактерий необходимыми питательными веществами и создает оптимальные условия для роста. Бактерии, находящиеся в клубеньках, снабжают растение азотом. Накопление азота в почве при участии клубеньковых бактерий может достигать до 300 кг на 1 га в год. Следует отметить, что бактерии без участия растения invivo практически не способны фиксировать азот.

Клубеньковые бактерии различных видов обладают индивидуальной избирательной способностью в отношении инфицирования бобовых растений. Эта способность связана с их вирулентностью. Так, для типового вида R. Leguminosarum растениями-хозяевами являются горох, чина, чечевица, клевер, фасоль, для R. Meliloti - люцерна, донник, тригонелла, а для R.loti - только лядвенец. Важно, что вирулентность и видовая избирательность взаимосвязаны и не являются устойчивыми признаками штаммов клубеньковых бактерий. Промышленную селекцию ризобий осуществляют по обоим этим признакам. Самыми распространенными видами нитрагина являются почвенный, сухой и торфяной (ризоторфин).

Азотобактерин

Бактерии рода Azotobacterшироко распространены в природе. Наиболее известенAzotobacterchroococcum, повсеместно встречающийся в богатых органическим веществом, хорошо дренированных и увлажненных почвах. Азотобактер - строгий аэроб, в несимбиотическом состоянии фиксирует не менее 10 мг N2 в расчете на 1г потребленного углевода (глюкозы). Клетки азотобактера грамотрицательные, овальной формы, диаметром 1,5-2,0 мкм, плейморфные, от палочковидных до кокковидных. Для азотфиксации азотобактер нуждается в молибдене, который может быть частично заменен ванадием. В качестве источников азота используют соли аммония, азотной кислоты, мочевину, некоторые аминокислоты. Азотобактер фиксирует азот только в среде, обедненной или вообще лишенной связанного азота. Эта бактерия требует наличия в среде высокого содержания фосфора в виде органических и неорганических соединений. Недостаток фосфора замедляет рост бактерий и замедляет азотфиксирующую способность. Показано, что нитрогеназная система, осуществляющая фиксацию азота, представляет собой сложный мультиферментный комплекс, содержащий не связанное с геном железо, молибден и SH- группы.

Азотобактер уже с начала 1920-х годов используется для изготовления на его основе бактериального удобрения - азотобактерина. При выращивании овощных культур - томатов, салата, огурцов удавалось получить значительный эффект. Однако, позднее было показано, что действие азотобактера на растения обусловлено его способностью синтезировать биологически активные вещества - никотиновую и пантотеновую кислоты, пиродоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин, фунгицидные вещества и др. Этот комплекс соединений стимулирует прорастание семян растений, ускоряет их рост, защищает от микроскопических грибов, многие из которых угнетают рост растений. В то же время азот, фиксируемый азотобактером, существенно не влияет на урожайность растений. Распространен сухой и торфяной азотобактерии.

Фосфобактерин

Фосфобактерин - это препарат в виде порошка, содержащий в 1 гне менее 8-10 млрд. жизнеспособных спор культуры Bacillusmegateriumvar. Phosphaticumспособных превращать фосфорорганические соединения и минеральные фосфаты в доступную для растений форму .

Флавобактерин

Биофунгицид для защиты основных сельскохозяйственных культур от комплекса грибных и бактериальных болезней. Наиболее эффективен против возбудителей болезней зерновых культур (мучнистая роса, корневая гниль), картофеля (ризоктониоз, парша обыкновенная, фузариоз), винограда (оидиум), подсолнечника (прикорневая склеротиния). Входящие в состав препарата бактерии (относящиеся к роду Flavobacterium) продуцируют высокоактивный антибиотик «флавоцин» с широким спектром действия на фитопатогенные грибы и бактерии.

Снижает развитие корневых гнилей от 3 до 20 раз, антракноза в 1,5 - 3 раза, мучнистой росы (у зерновых) - в 3 - 5 раз, фитофтороза и парши в 2 - 6 раз.

Стимулирует рост и развитие растений за счет продуцирования физиологически активных веществ.

Повышает урожай на 10-25%.

Улучшает качество продукции, повышая содержание сахара на 1-1,5%, крахмала на 0,8-2,5%, протеина на 0,5-1,2%.

Ризоагрин

Ростостимулирующий биопрепарат на основе штамма Agrobacteriumradiobacter, рекомендуется для предпосевной обработки семян зерновых. Обладает мощным стимулирующим действием на растения за счёт усиления минерального питания. В первую очередь происходит усиление фосфорного питания за счёт мобилизации органофосфатов почвы. Также микроорганизмы, входящие в состав биопрепарата обладают высокой конкурентоспособностью к фитопатогенным грибам,

Применение препарата увеличивает урожаи зерновых на 3-6ц/га; повышает содержание сырого белка в зерне на 0,5-1%; экономит применение 40-60кг азотных удобрений на 1 га.

Особенности действия препарата:

Увеличивает урожаи зерновых на 3-6 ц/га.

Экономит применение азотных удобрений до 40-60 кг/га.

Повышает устойчивость растений к болезням.

Обладает высокой конкурентоспособностью к фитопатогенным грибам. Повышает устойчивость к стрессам (засуха, критические положительные и отрицательные температуры).

Азоризин

Предназначен для обработки семян и рассады цветов, декоративных растений и кустарников. Препарат создан на основе штаммов, относящихся к роду Azospirillum, которые заселяют прикорневую зону растений (ризосферу) и поверхность корней, вытесняют болезнетворные бактерии, лишая их пространства и пищи. Выделяют для растений ростостимулирующие вещества и витамины. Дополнительно питают растения азотом, калием и другими элементами питания, переводя их из труднодоступных форм.

Особенности действия препарата:

Ускоряет созревание бутонов растений на 7-10 дней.

Повышает устойчивость растений к болезням.

Подавляет развитие болезней.

Повышает усвоение труднодоступных соединений из почвы.

Повышает устойчивость к стрессам.

Способствует становлению корневой системы растений и улучшению их приживаемости.

Усиливает устойчивость растений к недостатку влаги, повышенным температурам, заморозкам.

Микроорганизмы рода Agrobacterium, входящие в состав препарата, заселяют прикорневую зону растений, выделяют ростостимулирующие вещества (природные аналоги ауксинов и гетероауксинов), витамины, а также вырабатывают антибиотики против фитопатогенных грибов и бактерий. Благодаря данным свойствам бактерий улучшается всхожесть семян, стимулируется рост и развитие растений, повышается устойчивость к болезням, улучшается минеральное и водное питание растений, ускоряется выход ранней качественной продукции.

Предназначен для обработки посевного материала и рассады овощных культур открытого и закрытого грунта, а также плодово-ягодных растений и кустарников с целью повышения урожая и качества получаемой продукции.

Особенности действия препарата:

Увеличивает содержание витаминов, каротина в продукции на 10-30%.

Повышает урожайность и качество продукции (увеличивает содержание сахаров и снижает содержание нитратов и тяжёлых металлов).

Ускоряет созревание продукции на 7-10 дней.

Заменяет внесение 100-150кг/га аммиачной селитры или 20-30т/га навоза крупного рогатого скота (KPC), а также 50-80 кг/га суперфосфата.

Биопрепарат создан на основе штамма ассоциативных азотфиксаторов Arthrobactermysorens, служит для повышения урожайности и улучшения качества сельскохозяйственной продукции при неблагоприятных погодных условиях (повышенные температуры, засуха, заморозки). Обладает широким спектром воздействия на фитопатогенные микроорганизмы, практически на всех сельскохозяйственных культурах.Предназначен как для обработки семенного материала перед посевом, так и для обработки растений по вегетации.

Особенности действия препарата:

Оказывает мощное стимулирующее действие на растения.

Ускоряет созревание растениеводческой продукции на 12-15 дней.

Подавляет развитие болезней: корневой гнили, склеротинии, фитофтороза - улучшает качество продукции и ее кормовую ценность;

Ограничивает поступление и накопление в растениях нитратов, радионуклидов и тяжелых металлов.

Существенно стимулирует развитие симбиотического аппарата при совместном использовании с ризоторфином (повышает эффективность ризоторфина на 40-60%).

Увеличивает урожай зерновых культур на 3-5 ц/га, кормовых трав на 10-15 ц/га, сахарной свёклы на 30-60 ц/га, картофеля на 40-60 ц/га;

Увеличивает содержание клейковины.

Таким образом, в данном подразделе выяснено, что бактериальные удобрения могут обладать широким и узким спектром действия. Это связано со специфичностью действия бактерий на растения, например, Rhizobium фиксирует азот только в симбиозе с бобовыми растениями, Flavobacterium синтезирует антибиотик «флавоцин» для всех растений, именно благодаря этому фактору и заключается разнообразие бактериальных удобрений.

Бактерии способны фиксировать и превращать химические вещества, содержащиеся в почве, воздухе в доступную для растений форму, синтезировать антибиотики, ростостимулирующие вещества и витамины. Благодаря этому данные удобрения способны повысить урожай, скорость его созревания, устойчивость к болезням и стрессам, конкурентоспособность к фитопатогенным грибам. Но необходимо учитывать, что бактериальные удобрения зависят от различных факторов почвы, например, кислотности почвы (при рН=4,0 у люпина желтого уровень фиксации азота 60% от потенциальной возможности, а у гороха - не более 5-6%).

Общая схема и некоторые примеры производства бактериальных удобрений

Производство нитрагина и ризоторфина

Почвенный нитрагин представляет собой культуру клубеньковых бактерий, выращенную в стерильной садовой почве. Стерильную почву, обычно в стеклянных сосудах, инокулируют жидкой культурой клубеньковых бактерий и выращивают в термостате при 280С. В 1г такого препарата должно содержаться не менее 300 млн. клеток. Препаратом обрабатывают семена бобовых перед посевом. Однако такая технология производства препарата очень трудоемкая и дорогостоящая, а сам он неудобен в применении.

Более совершенна технология производства сухого нитрагина (ризобина) - светло-серого порошка высушенных клеток бактерий рода Rhizobium в смеси с наполнителем (каолин, бентонит, мел). В 1г такого порошка при влажности 5-7% содержится не менее 10 млрд. жизнеспособных клеток бактерий. Исходную культуру клубеньковых бактерий выращивают на одной из агаризованных сред, например, содержащей (г/л): отвар гороха - 100, сахароза - 15, агар - 20, рН 6,8-7,0. На этапах промышленного производства бактерии выращивают в ферментерах на жидкой среде с кукурузным экстрактом или мелассой, (NH4)2SO4, KH2PO4, K2HPO4, MgSO4 и CaCO3. Значение pH поддерживается в диапазоне 6,5-7,0 при интенсивности аэрации в соотношении - 1 объем воздуха на 1 объем среды в 1 мин. Суспензию клеток из ферментера, содержащую около 10 млрд клеток в 1 мл, сепарируют. Биомассу в виде пасты с влажностью 70-80% смешивают с защитной средой, содержащей, например, 20% мелассы и 1% мочевины, и высушивают в выкуум-сушильных установках или в распылительных сушилках. В порошке определяют количество жизнеспособных бактерий в 1г, смешивают с наполнителями, фасуют и герметизируют в полиэтиленовые пакеты по 0,2-1,0 кг, которые хранят при температуре 8-120С в течение 6 мес.

Клетки клубеньковых бактерий, как и других неспоровых микроорганизмов, очень чувствительны к потере воды, поэтому даже при строгом соблюдении технологических параметров большая часть клеток в процессе высушивания погибает. Это удается избежать в торфяном нитрагине - ризоторфине.

Для получения ризоторфина торф освобождают от корней, высушивают до 25-30% влажности и размалывают так, чтобы размер частиц не превышал 0,1 мл. Размолотый торф увлажняют до 35-40%, прибавляют CaCO3 в таком количестве, чтобы довести рН до 6,8-7,0, и расфасовывают в тонкие полиэтиленовые мешки по 100-500 г. Запаянные пакеты с торфом стерилизуют радиационным способом с использованием мощных гамма-установок. В пакеты со стерильным торфом в стерильном автоматизированным боксе специальной иглой вносят жидкую посевную культуру определенного вида клубеньковых бактерий в количестве 80 мл на каждые 250 г торфа. Норму засевы выбирают так, чтобы исходный титр бактерий в инокулированном торфе составлял около 1 млрд клеток на 1г препарата влажностью 50-60%. До инокуляции в жидкую культуру вносят стерильные растворы мелассы, декстрина или молочной сыворотки в таком количестве, чтобы их количество составляло в итоге около 3% к массе сухого торфа. Если необходимо быстро получить готовый препарат и исследовать его, инокулированные пакеты помещают на 5-7 суток в термостат при 20-220С. Для длительного хранения в течении 6 мес. пакеты же сразу ставят на хранение при 12-150С. Содержание клеток клубеньковых бактерий в ризоторфине через 6 месяцев после его изготовления должно быть не нижу 3-4 млрд. в 1г препарата.

Производство азотобактерина

Сухой азотобактерин производят по технологии, во многом сходной технологией производства сухого нитрагина. Культуру бактерий выращивают методом глубинного культивирования на среде, содержащей практически те же компоненты, что и при культивировании клеток Rhizobium, но с добавлением сульфата железа и сложной соли молибденовой кислоты. Значение рН поддерживается в диапазоне 6,1-6,5 при интенсивности аэрации в соотношении - 1 объем среды в 1 мин. Для того чтобы клетки не теряли способности фиксировать азот и сохраняли биологически активные вещества, их выращивание ведут до середины логарифмической фазы роста. После сепарации и высушивания клеток в вукуум-сушильных установках или в распылительных сушилках вместе с защитными средами в порошке определяют количество жизнеспособных бактерий в 1г, стандартизируют смешиванием с наполнителями (каолин, бентонит, мел), фасуют в полиэтиленовые пакеты по 0,2-1,0 кг и хранят при температуре до 120С не более 3 мес. В 1г такого порошка при влажности 5-6% в конце срока хранения должно содержаться не менее 0,5 млрд жизнеспособных клеток азотобактера.

Торфяной азотобактеринпредставляет собой торф с нейтральной реакцией среды, содержащий в 1г не менее 50 млн жизнеспособных клеток. Для его приготовления размолотый торф увлажняют до 40%, прибавляют 0,1% суперфосфата, минеральные соли, 3% мелассы и СаСО3 в таком количестве, чтобы довести рН до 6,5-7,0, и расфасовывают в тонкие полиэтиленовые мешки по 100-500г. Запаянные пакеты с торфом стерилизуют радиационным способом. Культуру азотобактера выращивают методом глубинного культивирования и добавляют в пакет со стерильным торфом с таким расчетом, чтобы 1г препарата содержал 40-50 млн. жизнеспособных клеток. Мешки помещают в термостат и подращивают в них культуру азотобактера при 25-270С в течении 4-6 суток до содержания не менее 180-200 млн. клеток азотобактера в 1г препарата. Затем мешки герметично запаивают и хранят в холодильнике при 7-120С Получены препараты сохраняют свою активность в течении 3-4 мес. .

Производство фосфобактерина

Промышленное производство бактерий осуществляют в ферментерах в строго асептических условиях на одной из сред, например, содержащей (г/л): кукурузный экстракт - 20, мелассу - 15, фосфат калия двухзамещенный - 0,1, сульфат аммония - 1, мел - 10 при температуре при 300С и рН 6,8-7,3.

Полученную биомассу клеток отделяют центрифугированием и высушивают в распылительной сушилке при 65-750С до влажности 3-4%. Полученые высушенные споры B.megateriumсмешивают с наполнением (каолин, бентонит, мел) и расфасовывают в герметические полиэтиленовые пакеты. В 1г препарата должно содержаться 8-10 млрд жизнеспособных спор. Препарат стабилен не менее 1 года при комнатной температуре.

Основными проблемами производства фосфобактерина являются фаголизис культуры и непрорастаемость спор. Фаголизис связан с тем, что промышленные штаммы бацилл чувствительны к действию бактериофагов, попадающих в виде инфекций извне, а также сами содержат в себе профаг, который в определенных условиях активизируется. В целях борьбы с фаголизисом поддерживают асептические условия на всех стадиях производства, проводят селекцию устойчивых к фагам штаммов, вводят в среду для культивирования бацилл соли органических кислот в количестве до 0,1%. Непрорастаемость спор связана с нарушением соотношения в среде культивирования фосфатов и сульфатов из-за возможных нестандартных источников сырья.

Таким образом, можно выделить основные пять этапов производства бактериальных удобрений, каждый из которых, в свою очередь, подразделяется на несколько шагов:

Приготовление инокулянта:

Подбор штамма бактерий, обладающего требуемыми свойствами (достаточная скорость роста, обязательно устойчивость к сухим условиям, и ряд свойств, необходимых для конечного продукта);

Засев на твердую питательную среду. Производится в лабораторных условиях при соблюдении стерильности. Требуется для первоначального наращивания биомассы.

Пересев на жидкую питательную среду. Также проводится в лабораторных условиях. Необходим для получения количества биомассы, достаточного для помещения в ферментер большого объема.

Приготовление среды.Этот процесс идет параллельно с приготовлением инокулянта, питательная среда также используется для предварительного наращивания биомассы бактерий. Состав среды подбирается индивидуально для каждого вида бактерий. Для увеличения эффективности процесса ферментации зачастую требуется достаточно трудоемкий предварительный этап подбора оптимального состава питательной среды:

Подбор оптимального состава питательной среды, если требуется (при модернизации производства, при использовании нового штамма бактерий и т.д.).

Приготовление требуемого количества среды.

Стерилизация среды.

Ферментация. Процесс ферментации проводится, как правило, глубинными методами в таре, предназначенной для конечного продукта, в помещениях, обеспеченных оптимальными для процесса условиями; реже в ферментерах. Условия культивирования строго асептические, температурный режим как правило 26-30°С, pH среды близка к нейтральной (6,5 - 7,5). Продолжительность культивирования зависит от требуемого количества биомассы, вида микроорганизма и других условий, в общем, подбирается экспериментальным путем.

Сушка. Существует несколько методов сушки, применяемых в производстве бактериальных удобрений: сублимационная сушка, применение распылительных, ленточных и др. сушилок. Выбор метода сушки и условий процесса (температурный режим, требуемая остаточная влажность) определяются, исходя из эксплуатационных требований получаемого удобрения и того, какие микроорганизмы взяты для производства.

Фасовка и выпуск продукта. Зачастую, стадия фасовки готового удобрения мало выделяется среди предшествующих стадий производства. Это связано с тем, что во многих случаях культивирование микроорганизмов производится непосредственно в товарной упаковке (например, ризоторфин - в полиэтиленовых пакетах (предварительно в них расфасована подготовленная среда - торф), азотобактерин - в стеклянных бутылях и т.д.). Во многом это связано с тем, что срок хранения готового продукта очень недолог, поэтому экономически наиболее приемлема скорейшая его реализация.

В других случаях производится сортировка, отбор, фасовка и упаковка готового продукта, для чего может потребоваться введение отдельной производственной линии.

Использование препаратов микроорганизмов

В растениеводстве используют как микробную массу, так и метаболиты. В редких случаях культуральную жидкость не разделяют и употребляют оба компонента совместно.

Препараты микроорганизмов в растениеводстве:

Микробная масса:

Землеудобрительные препараты.

Препараты для борьбы с микроорганизмами вредителями сельского хозяйства.

Антагонисты фитопатогенов.

Микробная масса+метаболиты:

Регуляторы для жизнедеятельности растений.

Метаболиты:

Регуляторы жизнедеятельности растений.

Препараты для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Пленки для защиты корней.

Применение микробной массы в растениеводстве

Применение землеудобрительных препаратов

Использование нитрагина и ризоторфина

Практическое использование клубеньковых бактерий фактически началось еще в середине XIX в., когда почву, на которой до того выращивали бобовые культуры, в количестве 3-5 т/га разбрасывали по полям, где также планировали посевы бобовых и где они раньше не выращивались.

Однако в конце XIX- начале XX в. стали применять более эффективный метод клубеньки с корней бобовых подсушивали, тонко измельчали и размешивали с наполнителями (тальк, бентонит).

Такими препаратами, получившими название нитрагин, обрабатывали семена бобовых перед посевом в США (1986), Германии (1896), Венгрии (1898), Англии (1906), России (1907). В настоящее время препараты клубеньковых бактерий производят и применяют во многих странах.

Наиболее распространенный метод применения нитрагина и ризоторфина - это предпосевная обработка семян в день их посева из расчета 200г сухого нитрагина и 500г ризоторфина на 1 га.

Применение фосфорно-калиевых и органических удобрений повышает эффективность препаратов клубеньковых бактерий. Нитрагин и ризоторфин увеличивают урожайность бобовых на полях, где они выращиваются впервые .

Применение азотобактерина

Препараты на основе азотобактера целесообразно использовать лишь в плодородных почвах, содержащих фосфор и микроэлементы, особенно молибден, ванадий и бор, в сочетании с внесением органических и минеральных удобрений. Способ применения зависит от особенностей обрабатываемого посевного материала. Семена зерновых обрабатывают сухим азотобактерином механизированным способом из расчета 100 млрд. жизнеспособных клеток на одну гектарную порцию смеси. Клубни картофеля, предназначенные для посадки на 1га, смачивают водной суспензией бактерий из расчета 300 млрд. на 15 л воды .

Применение фосфобактерина

Фосфобактерин применяют для повышения урожайности картофеля, сахарной свеклы, зерновых на черноземных почвах, отличающихся большим количеством фосфорорганических соединений. На гектарную порцию зерновых требуется 100 млрд. спор B.megaterium, а на 1 га посадочного материала картофеля - 150-120 млрд. спор бактерий.

Применение флавобактерина

Обработка рабочим раствором посадочный материал перед посевом (посадкой) - норма расхода биопрепарата от 300 мл до 1 л в зависимости от культуры.

Обработка растений в период вегетации. Норма расхода биопрепарата 250-500 мл на 1 гектар. При необходимости можно проводить повторные обработки через 2 недели.

Обработка сельскохозяйственной продукции перед закладкой на хранение путем опрыскивания или обмакивания в растворе биопрепарата.

Применение ризоагрина

Предпосевная обработка семенного материала.

Применение азоризина

При посадке в условиях открытого грунта семена равномерно обрабатываются суспензией препарата и высеваются;

При посадке в условиях закрытого грунта рассадой, корневую систему растений погружают в суспензию препарата и высаживают;

При посеве семян (саженцев) непосредственно в лунку (1-2г твердого или 1-2мл жидкого препарата);

2-х кратная обработка в период вегетации с интервалом 15-20 дней.

Применение агрофила

Замачивание посадочного материала;

Обработка при посадке путём полива;

Замачивание черенков перед посадкой;

Внекорневые обработки в период вегетации.

Применение мизорина

Обработка рабочим раствором посадочного материала перед посевом (посадкой) - норма расхода биопрепарата от 250 мл до 1 л в зависимости от культуры.

Обработка растений в период вегетации. Норма расхода биопрепарата 250-500 мл.на 1 гектар. При необходимости можно проводить повторные обработки через 2 недели.

Применение препаратов для борьбы с вредителями сельского хозяйства

Бактериальные препараты для борьбы с насекомыми-вредителями сельского хозяйства и леса включают чаще всего энтомопатогенную тюрингскую бациллу Bacillusthuringiensis. Данный ид образует два токсина - ви д. в-экзотоксин имеет широкий спектр действия на насекомых, но губителен и для млекопитающих. д-эндотоксин при попадании в кишечник насекомого модифицируется и взаимодействует со стенкой кишки, изменяя ее так, что содержимое кишечника попадает в гемолимфу, вызываю общий паралич .

Применение препаратов микроорганизмов - антагонистов фитопатогенов

Между растениями и населяющими их поверхность эпифитными микроорганизмами складываются самые разнообразные симбиотические взаимоотношения. При этом между эпифитными микроорганизмами возникает конкуренция за источник питания, причем у здорового развитого растения нормальная микрофлора подавляет патогенную. Поэтому встает задача как можно раньше занять места для на растении для нормальной полезной микрофлоры. Этого можно достичь путем инокуляции семян, опрыскивания проростков или растений или обработкой корней при пересадке суспензией нужных микроорганизмов, а также внесения их в почву. В России применяют бактериальные и грибные препараты - антагонисты фитопатогенов: фитоспорин (Bacillussubtilis, на пшенице и картофеле), псевдобактерин-2 (Pseudomonasaureofaciens, на пшенице и овощах закрытого грунта), планриз (Pseudomonasfluorescens, на зерновых, картофеле, капусте), триходермин (Trichodermalignorum, на овощах и цветах защищенного грунта) и др. .

Применение метаболитов микроорганизмов

Регуляторы жизнедеятельности растений

С помощью фиторегуляторов удается значительно повысить устойчивость растений к неблагоприятным внешним воздействиям, увеличить продуктивность, устранить некоторые недостатки высокоурожайных сортов. На первом месте по масштабам применения стоит гибберелловая кислота (продукт «Завязь») - продукт гриба Gibberellafujikuroi, фитогормон, активирующий рост растительных клеток и применяющийся на овощах для стимуляции образования завязей и ускорения созревания, а также для получения бессемянных сортов винограда .

Микробные метаболиты для борьбы с вредителями сельского хозяйства

В России для борьбы с фитопатогенными микроорганизмами очищенные антибиотики в настоящее время не используют, хотя в мире эта практика существует.

Пленки для защиты корней

Многие бактерии имеют слизистую капсулу, причем микробные слизи синтезируются больших количествах. В растворе эти слизи образуют гели, при высыхании тонкие пленки, проницаемые для кислорода, но непроницаемые для воды. Микробные слизи в растениеводстве для сохранения корней рассады до высыхания.

В этом разделе выяснилось, что землеудобрительные препараты, это всего лишь частный случай, когда микробную массу можно использовать как удобрение. Возможно использование метаболитов микроорганизмов, которые являются не менее эффективными.

Так же выяснилось, что чаще всего бактериальное удобрение применяют путем предпосевной обработки посадочного материала, а также применяют полив растений в период вегетации, замачивание черенков, полив при посадке. Применяя удобрение необходимо учитывать количество бактерий на гектар, состав и кислотность почвы.

Изучив бактериальные удобрения промышленного производства, следует изучить бактериальные удобрения, которые получают путем переработки навоза.

РАЗДЕЛ 2. ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ НАПРИМЕРЕ «РОСПОЧВА»

По данным экспертов 2011 года за один год выход навоза одной коровы составляет 20 000 кг, свиньи - 4000 кг, курицы - 200 кг помета; от одной фермы объем навозных стоков составляет 2000м3 , которые по уровню химического загрязнения в 10 раз опаснее коммунально-бытовых отходов; площадь загрязненных полей в РФ 2,5 млн. га. Повысить уровень экологической безопасности атмосферы и земельных угодий путем переработки отходов животноводства и птицеводства сможет биогазовая установка.

2.1 Производство бактериального удобрения «РосПочва» (Патент РФ № 2248955)

Это удобрение производится на единственной в Удмуртии биогазовой установке для переработки навоза крупнорогатого скота. В результате анаэробного (без доступа воздуха) разложения навоза, при температуре 52-55 0С, в биогазовой установке, производится два основных продукта: биогаз и удобрение. Биогаз используется для поддержания температуры в реакторе биогазовой установки, а удобрение - экологически чистый, готовый к применению жидкий концентрированным продуктом. Это позволяет решить важные экологические задачи: утилизацию отходов и поддержание плодородия почв.

Структура биогазовой установки (смотри рис. 1)

Приемная емкость.

Биореактор (внутренний).

Биореактор (внешний, V=1300м3, со встроенным газгольдером V=217 м3).

Газгольдер наружный (V=5м3).

Когенерационная станция (тепловая энергия 180кВт/ч, электроэнергия 125 кВт/ч).

Емкость для биоудобрения (наружная, V= 50м3).

Емкость для хранения биоудобреня (внутренняя, V=25 м3).

Лагуна для хранения биоудобрения.

Газовый котел.

Контроллер.

Рис. 1 - Структура действующего биогазового комплекса

Описание процесса

Ежедневно субстрат собирается в яме (приемной емкости) и перед подачей в биореактор при необходимости измельчается и смешивается с водой до состояния, способного перекачиваться насосом.

Субстрат попадает в анаэробный биореактор. Биореактор работает по принципу расхода. Это значит, что в него с помощью насоса, без доступа воздуха поступает (6-12 раз в день) свежая порция подготовленного субстрата. Такое же количество переработанного субстрата вытесняется из биореактора в резервуар - хранилище.

Биореактор работает в мезофильном диапазоне температур 38-400С. Система обогрева обеспечивает необходимую для процесса температуру и управляется автоматически.

Существующие типы ферментации:

Мезофильный тип

Положительные факторы:

Производительность газа практически не снижается при отклонении температуры на 1-20С от оптимума.

Требуется меньше энергетических затрат на поддержание температуры.

Отрицательные факторы:

Выделение газа менее интенсивно.

Требуется больше времени до полного разложения субстрата -25 дней.

Биошламполученный при данном режиме не является полностью стерильным.

Термофильный тип

Положительные факторы:

Выделение газа интенсивнее.

Требуется меньше времени до полного разложения субстрата - 12 дней.

Биошламполученый при данном режиме является полностью стерильным и поэтому его можно применять в качестве кормовых добавок животным.

Отрицательные факторы:

Производительность газа значительно снижается при отклонении температуры на 1-20С от оптимума;

Требуется больше энергетических затрат на поддержание температуры .

Содержимое биореактора регулярно перемешивается с помощью встроенного устройства гомогенизации.

Образующийся при ферментации газ скапливается в газгольдер. Давление газа регулируется с помощью встроенного предохранительного клапана.

Полученный биогаз после осушки поступает в блочную когенерационную установку, производящую тепло- и электроэнергию. Около 10% электроэнергии и 30% теплоэнергии (в зимний период) необходимы для работы самой установки.

Переработанный субстрат после биогазовой установки (БГУ) возможно сепарировать. Система механического разделения разделяет остатки брожения на твердые и жидкие фракции. Твердые фракции составляют 3-3,5% субстрата и представляют собой биогумус.

В установке BiogasEnergyв качестве опции предлагается модуль LANDСO, перерабатывающей жидкую фракцию в жидкие удобрения и чистую (дистиллированную) воду. Чистая вода составляет 85% от объема жидкой фракции. Оставшиеся 15% занимают жидкие удобрения.

Работа БГУ непрерывна, т.е. постоянно в реактор поступает свежий субстрат, сливается переброженный, сразу же разделяясь на воду, био- и минеральные удобрения. Цикл образования биогаза в зависимости от типа ферментора и типа субстрата составляет от нескольких часов до месяца.

Исследовав структуру и процесс работы БГУ можно сделать вывод, что основным продуктом является биогаз, а удобрение как дополнительный продукт, который в дальнейшем возможно сепарировать. Основные процессы происходят в биореакторе в мезофильном диапазоне температур, хочу это подчеркнуть, так как данный диапазон является не губительным для бактерий, благодаря чему в образовавшемся биошламе возможно содержание активной микрофлоры.

2.2 Характеристика удобрения «РосПочва»

Органические отходы животноводческих комплексов и перерабатывающей промышленности сами по себе уже являются удобрениями.

Однако коэффициент полезного действия таких удобрений составляет всего 10-15% от возможного. При переработке же этих отходов на биогазовой установке происходит значительное улучшение их свойств.

Биоудобрение «РосПочва» по многим показателям в несколько раз лучше других органических удобрений (навоз, помет, торф). Вот некоторые из них:

отсутствие семян сорняков, отсутствие адаптационного периода, стойкость к вымыванию из почвы питательных элементов, максимальное сохранение и накопление азота, но важнейшими показателями являются:

Отсутствие патогенной микрофлоры. Через органические удобрения часто распространяется много возбудителей заболеваний растений. Например, в навозе могут содержаться свыше 100 опасных для животных и человека болезней: сибирская язва, туберкулез, бруцеллез, паратиф, паратуберкулез, ящур, сальмонеллез, аскаридоз, кишечные инфекции, - это лишь некоторые из них. Биоудобрение «РосПочва», благодаря специальной технологии переработки в биогазовой установке, полностью обеззаражено от патогенной микрофлоры.

Наличие активной микрофлоры, которое способствуют интенсивному росту растений.

Органические отходы, которые используют в качестве удобрения, не имеют или содержат небольшое количество микрофлоры. В навозе содержится 109 колоний/гр. разной микрофлоры, в том числе и патогенной.

В биоудобрении «РосПочва» содержится 1012 - 1014 колоний/гр. микрофлоры.

Гиббереллины;

Витамины.

Эффективность использования:

Ускоряет наступление периода плодоношения.

Продлевает период продуктивной вегетации растений.

Позволяет значительно повысить урожайность.

Увеличивает энергию прорастания семян.

Значительно снижает содержание нитратов в плодах.

Является универсальным и может быть использовано под любые культуры, на любых почвах.

Высокая эффективность удобрения «РосПочва» объясняется изменением микробиологических процессов в самой почве, которые способствуют преобразованию и накоплению питательных веществ в доступной для растений форме.

Основные показатели:

Массовая доля влаги - 90±5 %.

Кислотность среды - рН= 7ч8.

Азот общий - 4,2.

Калий - 3,7.

Фосфор - 1,7.

Кобальт - 1.

Виды продукции:

Универсальное.

Томат-перец-баклажан.

Плодово-ягодное и др. .

2.3 Практическое применение удобрения

Проведены исследования действия биоудобрения «РосПочва» на содержание нефтепродуктов в загрязненной почве, на состояние растительности для получения практических данных его эффективности. Выявлено увеличение прироста биомассы надземнойчасти растений .

В течение 2006-2008 гг. изучалось влияние удобрения «РосПочва» на урожайность и качество продукции овощных культур. Основные исследования были проведены в д. Якшур Завьяловского района Удмуртской республики на дерново-подзолистой среднеокультуренной супесчаной почве, близкой к нейтральной, с очень высокообеспеченной подвижным фосфором и обменным калием, с содержанием 1,44% гумуса.

Результаты исследований:

При сравнении с несброженным (нативным) навозом, удобрение «РосПочва» дало достоверную прибавку урожайности 5,1 т/га. Действие нативного навоза было близко к поливу водой и значительно уступало удобрению.

Удобрение в больших дозах не оказало положительного влияния на урожайность моркови (угнетался рост растений, появлялись уродливые корнеплоды). Выход товарной продукции с большой концентрацией составил 75%, а при внесении с водой - 81-82%, это связано с присутствием в метанизированном шламе биологически активных веществ (фитогормонов). При разбавлении удобрения в 20 раз, «РосПочва» оказалась эффективна: прибавка урожайности лука репчатого и моркови столовой составили 3,9 т/га и 4,6т/га, белокочанной капусты - 10,9-17,8%, причем в луке репчатом повысилось содержание аскорбиновой кислоты на 2,8-4,8 мг/100г и водорастворимых сахаров на 0,7-1,2%; снизилось содержание нитратов в луке репчатом на 2,0-3,0 мг/кг, в моркови столовой на 13,21 мг/кг, в капусте белокочанной повысилось содержание сухого вещества на 2,0% и водорастворимых сахаров на 0,2-0,7%.

Подробный анализ почвенных образцов, отобранных, как до посева, так и после уборки культур, показал, что применение удобрения в изучаемых дозах не оказывает существенного влияния на агрохимические показатели почв. «РосПочва» играет роль биостимулятора.

От внесения удобрения интенсивность выделения углекислого газа составила 82,9 мг CO2/м2 час.

Можно сделать заключение о том, что исследование удобрения «РосПочва» на дерново-подзолистых почвах Удмуртской Республики в качестве органического удобрения способствует получению высокой урожайности экологически чистой овощной продукции, а так же указывает положительное влияние на биологические свойства почвы. Таким образом, продукт анаэробной переработки навоза крупного рогатого скота является перспективным биоорганическим удобрением и может быть использован в овощеводстве открытого грунта в условиях Среднего Предуралья.

Удобрение «РосПочва» рассматривается как биоорганическое (наличие в нем активной микрофлоры и органических веществ), но в большей степени производитель относит его к органическому удобрению, так как основой удобрения являются ауксины, гиббереллины и фитогормоны. Необходимо исследовать состав микрофлоры и ее роль при внесении в почву.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы я изучил теоретический материал по бактериальным удобрениям. Проанализировав литературу, я выяснил, что специфичность действия данных удобрений связана с процессами метаболизма бактерий. Бактерии способны фиксировать и превращать химические вещества, содержащиеся в почве, воздухе в доступную для растений форму, синтезировать антибиотики, ростостимулирующие вещества и витамины. Благодаря этому биоудобрения способны повысить урожай, скорость его созревания, устойчивость к болезням и стрессам, конкурентоспособность к фитопатогенным грибам. При этом производство и применение относительно простое. К недостаткам биопрепаратов можно отнести зависимость эффективности их действия от состава и свойств почвы, условий производства, условий хранения и ряда других факторов, расчет товарной упаковки на применение на больших площадях, затруднено использование на малых садовых участках, малый срок хранения, некоторая "сезонность" производства. Также в ходе работы было исследовано удобрение, полученное путем переработки навоза в биогазовой установке «РосПочва». Данное биоорганическое удобрение можно отнести по эффективности к бактериальным удобрениям промышленного производства, но необходимо учитывать, что функциональную основу выполняют гиббереллины и ауксины, а не бактерии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Академик [Электронный ресурс] / Словари и энциклопедии на Академике. - 2000-2013. - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/519056.

2. Дятлова К.Д. Микробные препараты в растениеводстве / К.Д. Дятлова // Соросовский образовательный журнал - 2001. - Т. 7, вып. 5. - С. 17-22.

3. Практикум по микробиологии: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб.заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 453-459 с.

4. Биоудобрения на основе микроорганизмов: Учебное пособие/Н.Н. Терещенко. - Томск:Томский государственный университет, 2003. - 60c.

5. Профессия фермер [Электронный ресурс]/Полезная информация. Форум. - Алексей Рагузин: 2007. - Режим доступа к журн.: http://www.profermer.ru

6. Основы биотехнологии: Для студентов, аспирантов и практ. работников / Елинов Н.П. - СПб.: Наука, 1995. - 600 с.

7. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных применению в Российской Федерации в 2000 году. - М.: Агрорус, 2000. - 277 с.

8. Сельскохозяйственная биотехнология: Учебник/ Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярев С.В. и др.; Под. ред. В.С. Шевелухи. - М.: Высш.шк., 1998. - 416с.

9. Биогазовая установка [Электронный ресурс]: 2011. - Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=AfO-3lDB44A

10. РосПочва [Электронный ресурс]: Электрон. дан. - компания «Picom».2008-Режим доступа: http://rospochva.ru

11. ТБО (твердые бытовые отходы) [Электронный ресурс]:Основы производства биогаза - Издательский дом "Отраслевые ведомости".2007.-Режим доступа: http://www.solidwaste.ru/publ/view/34.html

12. BiodasEnergy [Электронный ресурс]: Электрон. дан. - AEnergy.ru.2007-2013-Режим доступа: http://biogas-energy.ru

13. Биотехнология: свершения и надежды: Пер. с англ./Под ред., с предисл. и дополн. В.Г. Дебабова. - М.:Мир, 1987.-411с., ил.

14. Ижевск. форум [Электронный ресурс]: Элитное удобрение «РосПочва» - ООО "Марк" 2014. - Режим доступа: http://izhevsk.ru/forummessage/51/750512.html

15. Натуральное удобрение «Роспочва» [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://ground.grossbuilding.ru/#benefits

16. Тезисы докладов «Первой региональной экологической конференции»//Вестник КИГИТ - 2011. - 28 апреля.

17. Колодкин В.М., Бухарина И.Л. Безопасность в техносфере / Бортник Т.Ю., Лекомцева Е.В., Иванова Т.Е. // Использование продукта анаэробной переработки навоза в качестве удобрения на легких дерново-подзолистых почвах Удмуртской Республики: статья - Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2010. - С. 110-117.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Классификация удобрений на минеральные, органические и бактериальные, отрицательные последствия их чрезмерного внесения для сельского хозяйства. Применение гранулированного суперфосфата. Известкование и гипсование почвы. Система удобрений в севообороте.

реферат , добавлен 12.07.2015


Характеристика производимой продукции, сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов. Значение производства минеральных удобрений в экономике страны. Технологический процесс производства. Охрана окружающей среды.

курсовая работа , добавлен 24.10.2004


Необходимость перехода от удобрения отдельных культур к всесторонне обоснованным системам удобрения каждого севооборота в любом хозяйстве. Взаимоотношения растений, почвы и удобрений. Определение средневзвешенного плодородия почв. Система удобрений сои.

реферат , добавлен 12.11.2011


Выбор севооборота для составления системы удобрения. План производства и применения органических удобрений. Система удобрения отдельных культур в севообороте, расчет доз, планирование внесения. Расчет потребности в навозохранилищах и складских помещениях.

курсовая работа , добавлен 16.04.2012


Применение биотехнологий в сельскохозяйственной отрасли для производства различных бактериальных удобрений. Выпуск нитрагина и ризоторфина, азотобактерина и фосфобактерина в отечественной промышленности. Аппаратное оснащение изготовления биопрепаратов.

курсовая работа , добавлен 19.12.2010


Минеральные удобрения - источник различных питательных элементов для растений. Особенности использования минеральных удобрений в сельском хозяйстве в зависимости от физиологического действия и химического состава. Аммиачные, калийные, фосфорные удобрения.

курсовая работа , добавлен 28.02.2010


Агроклиматическая характеристика области и почвы полей севооборота. Схема внесения удобрений в севообороте, особенности питания и удобрения культур. Расчет доз удобрений капусты тремя методами. Разработка системы удобрения многолетнего насаждения яблони.

курсовая работа , добавлен 27.12.2011


Классификация удобрений на неорганические (минеральные), органические, органо-минеральные и бактериальные, отрицательные последствия их чрезмерного внесения для сельского хозяйства. Прямые и косвенные удобрения. Условия для получения хороших результатов.

презентация , добавлен 25.06.2012


Современное состояние сельскохозяйственной биотехнологии. Достоинства и недостатки бактериальных удобрений. Характеристика регуляторов роста растений. Использование фитогормонов и физиологически активных веществ. Способы компостирования и силосования.

дипломная работа , добавлен 28.05.2014


Анализ экономической эффективности применения комплексного гранулированное бесхлорного удобрения ОМУ "Пшеничное" и удобрения для внекорневой подкормки Акварин 5. Оценка воздействия комплексных удобрений на заболеваемость растений корневой гнилью.