close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11943

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
BY 11943 C1 2009.06.30
(54)
BY (11) 11943
(13) C1
(19)
G 21F 9/00
A 01B 79/00
A 01C 21/00
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ АККУМУЛЯЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ
В МНОГОЛЕТНИХ ЗЛАКОВЫХ ТРАВАХ
(21) Номер заявки: a 20080035
(22) 2008.01.10
(71) Заявитель: Республиканское научное
дочернее унитарное предприятие
"Институт почвоведения и агрохимии" (BY)
(72) Авторы: Михайловская Наталья Алексеевна; Богдевич Иосиф Михайлович; Шкуринов Петр Иванович (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
научное дочернее унитарное предприятие "Институт почвоведения и
агрохимии" (BY)
(56) МИХАЙЛОВСКАЯ Н.А. Проблемы
питания растений и использование
удобрений в современных условиях.
Материалы конференции. - Мн.:
Белорусское издательское товарищество "Хата", 2000. - С. 328-332.
БОГДЕВИЧ И.М. и др. Проблемы
питания растений и использование
удобрений в современных условиях.
Материалы конференции. - Мн.:
Белорусское издательское товарищество "Хата", 2000. - С. 50-53.
БОГДЕВИЧ И.М. и др. Проблемы питания растений и использование удобрений в современных условиях. Материалы конференции. - Мн.: Белорусское
издательское товарищество "Хата",
2000. - С. 54-57.
BY 1080 C1, 1996.
BY 1228 C1, 1996.
Рекомендации по ведению агропромышленного производства в условиях
радиоактивного загрязнения земель
Республики Беларусь. - Мн., 2003. С. 9, 16-20.
БОГДЕВИЧ И.М. Современные проблемы повышения плодородия почв Беларуси и пути их решения. Материалы
конференции. - Мн., 1998. - С. 13-22.
РОМАНЮК М.Д. Современные проблемы повышения плодородия почв Беларуси и пути их решения. Материалы
конференции. - Мн., 1998. - С. 75-79.
RU 2004136870 A, 2006.
RU 2003110459 A, 2004.
(57)
Способ снижения аккумуляции радионуклидов в многолетних злаковых травах, включающий внесение в почву минеральных фосфорных, калийных и азотных удобрений,
предпосевную бактеризацию семян бактериальным препаратом на основе азотфиксирующих бактерий Azospirillum brasilense и ежегодную поддерживающую обработку травостоя
тем же препаратом, отличающийся тем, что фосфорные и калийные удобрения вносят до
достижения оптимального содержания в почве подвижных форм фосфора и калия, составляющего 200-300 мг/кг и 170-250 мг/кг, соответственно, азотные удобрения вносят в дозах, не превышающих 30-60 кг/га, в качестве азотфиксирующих бактерий используют
штамм Azospirillum brasilense B-4485, а обработку травостоя проводят в начале вегетации
и/или после первого укоса.
BY 11943 C1 2009.06.30
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к приемам снижения содержания радионуклидов в кормовой продукции, получаемой на почвах, загрязненных радионуклидами. Изобретение может быть использовано при ведении кормопроизводства на
территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению.
Биологические особенности растений обусловливают межвидовые различия по накоплению радионуклидов. Многолетние травы в значительно большей степени аккумулируют
радионуклиды, чем другие сельскохозяйственные культуры, иногда в 10-30 раз. Наиболее
загрязненным бывает пастбищный корм, сено, сенаж, силос. Загрязнение кормов представляет особую опасность, так как радионуклиды по пищевой цепочке поступают в
молоко [1, 2]. В зоне радиоактивного загрязнения почв проблема снижения загрязнения
кормов актуальна.
Известными способами снижения содержания радионуклидов в растениеводческой
продукции является применение минеральных удобрений - калийных, фосфорных, азотных [1, 2], которые повышают урожайность и тем самым способствуют разбавлению содержания радионуклидов в продукции.
Калийные удобрения, наряду с прибавкой урожайности, ограничивают поступление
радиоцезия в растения за счет антагонизма катионов цезия и калия в почвенном растворе.
Особенно эффективны повышенные дозы калийных удобрений. Нормативы внесения
калийных удобрений определяются из расчета обеспечения потребности растений и
повышения содержания калия в почве до оптимального уровня. Для предотвращения
избыточных доз калийных удобрений и ухудшения качества продукции введены соответствующие ограничения. Оптимальное содержание калия в почве способствует снижению
перехода радионуклидов в продукцию [1, 2].
Внесение фосфорных удобрений также снижает содержание радионуклидов в продукции, так как фосфорные удобрения способствуют закреплению радионуклидов в почве,
что уменьшает их переход в растения. При ведении сельскохозяйственного производства
на загрязненных территориях предусматривается постепенное повышение содержания
фосфора в почве до оптимального уровня. Оптимальное содержание фосфора в почве
также способствует снижению перехода радионуклидов в продукцию [1, 2].
В отношении азота, который играет решающую роль в формировании урожая, складывается особая ситуация. С одной стороны, недостаток азота в почве приводит к снижению
урожайности и, соответственно, к увеличению концентрации радионуклидов в продукции.
С другой стороны повышенные дозы азотных удобрений могут способствовать аккумуляции радионуклидов в урожае [1, 3].
Поэтому приемы ограничения доз азота при одновременном поддержании оптимального режима азотного питания представляют значительный практический интерес. В зоне
радиоактивного загрязнения необходимы экологически безопасные и эффективные заменители минеральных азотных удобрений. Связывание атмосферного азота почвенными
микроорганизмами - единственный экологически безопасный и дешевый путь снабжения
растений азотом. Альтернативой азотным удобрениям являются ризосферные азотфиксирующие бактерии Azospirillum brasilense B-4485, внесение которых обеспечивает оптимизацию азотного питания и позволяет снижать дозы минерального азота в среднем на 30
кг/га, а также повышает продуктивность многолетних трав и улучшает питательную ценность кормов [4, 5, 6]. Применение препаратов азотфиксирующих бактерий в зоне радиоактивного загрязнения дает возможность снижать уровень аккумуляции радионуклидов в
урожае многолетних злаковых трав и получать более чистые корма.
Наиболее близким техническим решением является "Способ повышения продуктивности многолетних злаковых трав" (Патент РБ № 8239 от 2001.08.28) [7]. Однако данное
техническое решение было направлено только на повышение урожайности многолетних
злаковых трав. Не решалась задача оптимизации питания растений за счет сочетания
азотных и бактериальных удобрений, не учитывалось повышение качества травяных кор2
BY 11943 C1 2009.06.30
мов при достижении оптимального содержания подвижных форм фосфора и калия в почве, не рассматривалось совместное влияние перечисленных факторов на аккумуляцию радионуклидов в урожае многолетних злаковых трав.
Указанные недостатки не позволяют в полной мере использовать потенциал минеральных и бактериальных удобрений для достижения максимального снижения накопления радионуклидов в многолетних злаковых травах.
Техническая задача решается тем, что предложен способ снижения аккумуляции радионуклидов в многолетних злаковых травах. Способ включает применение минеральных
и бактериальных удобрений. Минеральные фосфорные и калийные удобрения вносят в
почву до достижения оптимального содержания подвижных форм фосфора в почве - 200300 мг/кг (Р2О5), калия - 170-250 мг/кг (К2О), оптимизацию азотного питания осуществляют за счет сочетания азотных и бактериальных удобрений, при этом дозы азотных
удобрений не должны превышать 30-60 кг/га, а в качестве бактериального удобрения используют препараты азотфиксирующих бактерий Azospirillum brasilense B-4485 как для
бактеризации семян, так и для ежегодной поддерживающей обработки травостоя в начале
вегетации и (или) после первого укоса.
Основная цель изобретения - снижение аккумуляции радионуклидов в многолетних
злаковых травах за счет применения природного штамма ассоциативных азотфиксирующих бактерий Azospirillum brasilense B-4485, что оптимизирует режим азотного питания,
стимулирует рост и повышает урожайность трав. Использование природных штаммов
микроорганизмов экологически обосновано и не представляет опасности для окружающей
среды, позволяет снижать дозы азотных удобрений, которые могут усиливать переход радионуклидов в корма.
Сущность изобретения.
При возделывании многолетних злаковых трав на почвах легкого гранулометрического состава, загрязненных радионуклидами, предлагается наряду с обязательными
мероприятиями по оптимизации содержания калия и фосфора в почве путем внесения
К- и Р-удобрений проводить предпосевную бактеризацию семян ассоциативными азотфиксирующими бактериями Azospirillum brasilense B-4485. При последующем использовании травостоя рекомендуется ежегодно проводить поддерживающее внесение бактерий
путем обработки посевов в начале вегетации и (или) после первого укоса.
Пример 1.
Эффективность бактеризации четырех видов многолетних злаковых трав Azospirillum
brasilense B-4485 изучали в полевом опыте на дерново-подзолистой супесчаной почве.
Дерново-подзолистые супесчаные почвы преобладают в зоне радиоактивного загрязнения.
Агрохимические свойства почвы: гумус 1,2 % (по Тюрину); pH (КСl) 6,0-6,2; Р2О5 250-280
мг/кг, К2О 180-200 мг/кг (по Кирсанову). Содержание фосфора и калия в почве доведено
до оптимального для минимизации перехода радионуклидов в продукцию. Учетная площадь делянки - 6,4 м2. Повторность в опыте четырехкратная. Расположение делянок рендомизированное. Плотность загрязнения почвы радиоцезием - в пределах 180-185 кБк/м2,
радиостронцием - 12 кБк/м2.
Тимофеевку луговую (Phleum pratense), овсяницу луговую (Festuca pratensis), кострец
безостый (Bromus inermis) и ежу сборную (Dactylis glomerata) выращивали в одновидовых
посевах при равных условиях минерального питания (N30Р60К90). Для предпосевной бактеризации семян трав при закладке полевого эксперимента использован торфяной препарат
A. brasilense B-4485 (титр 3-4×109 клеток/г). В последующие 3 года посевы ежегодно обрабатывали водной суспензией торфяного бактериального препарата в начале вегетации
трав и после первого укоса.
Установлено, что бактеризация достоверно повышала урожайность всех четырех видов трав. Наиболее отзывчивыми на инокуляцию в среднем за 4 года были кострец безостый и ежа сборная - средний уровень прибавок урожайности составил 10 и 9 ц/га сухой
3
BY 11943 C1 2009.06.30
массы соответственно. Бактеризация тимофеевки луговой и овсяницы луговой обеспечила
прибавки 7 и 5 ц/га сухой массы соответственно (фиг. 1).
Многолетние злаковые травы различались по способности к аккумуляции радиоцезия.
Наиболее высокой удельной активностью отличалась фитомасса костреца (60 Бк/кг), далее в
убывающем порядке - тимофеевки (50 Бк/кг), ежи (43,3 Бк/кг) и овсяницы (36,7 Бк/кг)
(фиг. 2). Бактеризация A. brasilense B-4485 обеспечивала снижение удельной активности
всех видов испытуемых злаковых трав. Степень снижения перехода 137Cs из почвы в фитомассу коррелировала с величиной прибавки урожайности от инокуляции (фиг. 2).
Полевой эксперимент показал, что применение A. brasilense B-4485 в сочетании с невысокой дозой азота (N30) оптимизирует азотное питание и снижает аккумуляцию 137Cs в
многолетних злаковых травах. Снижение удельной активности фитомассы по 137Cs при
бактеризации обусловлено повышением продуктивности трав и соответствующим разбавлением радионуклида в урожае.
Установлены различия по способности многолетних злаковых трав к аккумуляции 90Sr.
Наиболее высокой удельной активностью отличалась фитомасса ежи сборной (37 Бк/кг),
далее в убывающем порядке - костреца (28 Бк/кг), тимофеевки (20 Бк/кг) и овсяницы
(16 Бк/кг) (фиг. 3). Бактеризация A. brasilense B-4485 также обеспечивала снижение удельной активности четырех испытуемых видов злаковых трав. В среднем за счет бактеризации удельная активность всех видов трав снижалась примерно в два раза. Так как степень
снижения перехода 90Sr из почвы в фитомассу практически не зависела от величины прибавки урожайности, эффект разбавления радионуклида в данном случае нельзя считать
единственным действующим фактором. Ассоциированные с корнями многолетних трав
азотфиксирующие бактерии A. brasilense B-4485 способны оказывать влияние на переход
90
Sr из почвы в растения. В этом случае наиболее вероятно сочетание эффекта разбавления с биосорбцией радионуклида.
Пример 2.
В полевом эксперименте изучено также действие бактеризации семян Azospirillum brasilense B-4485 на показатели аккумуляции 137Cs в урожае ежи сборной. Бактерии были
внесены однократно путем предпосевной обработки семян торфяным препаратом, поддерживающее внесение бактерий в последующие годы использования травостоя не проводили. Опыт заложен на дерново-подзолистой супесчаной почве, характеризующейся
следующими агрохимическими свойствами: гумус 1,0-1,2 %, pHKCl - 6,0-6,1, содержание
P2О5 и К2О соответственно 200 и 170 мг/кг. Содержание калия и фосфора оптимально для
минимизации перехода радионуклидов в растения. Плотность загрязнения радиоцезием
5-7 Ки/км2. Повторность в опыте четырехкратная. Учетная площадь делянки 25 м2. Схема
полевого опыта включала два блока: 1) без бактеризации, 2) бактеризация семян A. brasilense B-4485. На каждом блоке опыта изучали следующие варианты: N0PK, N30PK, N60РК.
Дозы фосфора и калия - Р60, К90.
Показано, что бактеризация семян ежи сборной A. brasilense B-4485 была эффективным приемом оптимизации азотного питания и повышения продуктивности.
Урожайность сухой массы ежи сборной увеличивалась в среднем на 6,5 ц/га (17 %) на
фонах РК-удобрений и на 13-14 ц/га при внесении 30 и 60 кг/га азота (16-19 %) при урожайности без бактеризации 36,4, 72,0 и 91,2 ц/га (фиг. 4).
В среднем за 3 года бактеризация семян также обеспечивала снижение удельной активности сухой массы ежи сборной на 16-24 %. Степень снижения перехода 137Cs из почвы
в фитомассу также коррелировала с величиной урожайности и прибавкой от бактеризации
(фиг. 4, 5). Эта зависимость указывает на эффект разбавления радионуклида за счет повышения урожайности.
Наибольший процент снижения содержания 137Cs, в пределах 18-32 %, под действием
инокуляции семян A. brasilense B-4485 отмечали, как правило, в первый год жизни травостоя. При дальнейшем использовании травостоя эффективность бактеризации снижалась.
4
BY 11943 C1 2009.06.30
В первый год жизни снижение содержания 137Cs составляло 15-28 %, во второй год - 1225 %, в третий год жизни - 5-10 % (фиг. 6). Одной из причин снижения эффективности
биопрепарата по мере увеличения возраста трав, очевидно, является естественное уменьшение численности ассоциативных бактерий в зоне корня [5]. Данные, приведенные в
примере 1, показывают, что поддерживающее внесение водной суспензии бактериального
препарата в начале вегетации и после первого укоса позволяет повысить эффективность
бактеризации, в том числе как средства минимизации содержания радионуклида в продукции.
Учитывая зависимость степени снижения перехода 137Cs из почвы в фитомассу от величины урожайности и прибавки от бактеризации, наиболее очевидным механизмом действия
Azospirillum brasilense B-4485 является повышение продуктивности и соответствующее
разбавление радионуклида. Однако в ряде случаев корреляция с величиной урожая и прибавкой от инокуляции отсутствовала. Следует принять во внимание и другие возможные
факторы действия бактерий, тесно связанных с корнями растений трав. Одним из возможных факторов может быть биосорбция радионуклида.
Таким образом, бактеризация семян и посевов Azospirillum brasilense B-4485 в сочетании
с агрохимическими мерами может быть использована для минимизации перехода радионуклидов из почвы в урожай многолетних злаковых трав на почвах легкого гранулометрического состава, которые широко распространены в зоне радиоактивного загрязнения.
Источники информации:
1. Руководство по ведению агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 1997-2000. - Мн., 1997. - 76 с.
2. The Chernobyl Catastrophe Consequences in the Republic of Belarus. National report. Minsk, 1996. - P. 55-58.
3. Алексахин Р.М., Моисеев М.Т., Тихомиров Ф.А. Поведение цезия-137 в системе почварастение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклида в урожае // Агрохимия. - 1992. - № 8. - С. 127-128.
4. Михайловская Н.А., Жила Г.В., Юрко Л.А. Эффективность бактеризации ежи сборной Azospirillum brasilense B-4485 на дерново-подзолистой супесчаной почве // Почвенные исследования и применение удобрений, 2004. Вып. 28. - С. 217-222.
5. Михайловская Н.А., Юрко Л.А. Влияние минерального питания на эффективность
бактеризации овсяницы луговой Azospirillum brasilense B-4485 // Земляробства i ахова
раслiн, № 6, 2005. - С. 15-17.
6. Патент РБ 4632, 2002.
7. Патент РБ 8239, 2006.
Влияние A. brasilense B-4485 на урожайность многолетних злаковых трав
Фиг. 1
5
BY 11943 C1 2009.06.30
Влияние A. brasilense B-4485 на удельную активность сухой массы трав по 137Cs
Фиг. 2
Влияние A. brasilense B-4485 на удельную активность сухой массы трав по 90Sr
Фиг. 3
Эффективность бактеризации семян ежи сборной A. brasilense B-4485
Фиг. 4
Содержание 137Cs в урожае ежи сборной
Фиг. 5
6
BY 11943 C1 2009.06.30
Влияние возраста ежи сборной на уровень снижения содержания
под действием бактеризации
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
137
Cs
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
769 Кб
Теги
патент, by11943
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа