ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Применение микроудобрения «Аквамикс-т» для предпосевной обработки семян многолетних бобовых трав»

Рекомендуемая область пременения

Растениеводство, полевое и луговое кормопроизводство, агрохимия
- использование микроудобрения «Аквамикс-т» для предпосевной обработки семян бобовых трав:
- козлятник восточный;
- люцерна изменчивая;
- клевер луговой;
- лядвенец рогатый и др.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – увеличение урожайности и питательной ценности заготавливаемых кормов, создание оптимальных условий для симбиоза клубеньковых бактерий с бобовыми растениями и интенсификации процесса биологической азотфиксации и, как следствие, увеличение урожайности и питательной ценности заготавливаемых кормов.

Оптимизация питания растений макро- и микроэлементами является неотъемлемой частью в современных адаптивно-ландшафтных системах земледелия.Научно-обоснованная система применения микроудобрений позволяет решать ряд важных задач земледелия: обеспечения воспроизводства плодородия почв, получения высококачественной продукции, сбалансированной по химическому составу и питательной ценности, повышения рентабельности растениеводства и т.д.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время,  ведущее место в структуре посевных площадей кормовых культур отводится многолетним бобовым травам, имеющим высокую урожайность и белковую продуктивность. Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями они фиксируют азот из воздуха и не нуждаются в азотных удобрениях. В то же время, для обеспечения продуктивного симбиоза между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями необходимы следующие условия: оптимальная реакция почвенного раствора, достаточная обеспеченность фосфором, калием, микроэлементами. Если определённый вид бобовых трав в первый раз выращивается на данном поле, то рекомендуется проводить инокуляцию семенного материала соответствующими бактериальными препаратами (Посыпанов Г.С., 1983).

Особое значение в активизации процесса биологической азотфиксации, а также в повышении урожайности бобовых трав и содержания в нём белка играет обеспеченность почв подвижными формами микроэлементов.

К настоящему времени накоплено много данных по действию отдельных микроудобрений на урожайность многолетних бобовых трав. Большинство исследователей рекомендуют использовать наиболее экономичные способы внесения микроудобрений – при предпосевной обработке семян и внекорневой подкормки. При этом указывается, что одновременно применять более 2-3-х солей при обработке семян нецелесообразно. В то же время, во многих почвах одновременно отмечается недостаток не одного, а нескольких микроэлементов. На этих почвах при внесении отдельных микроэлементов без учета их содержания невозможно получить устойчивые урожаи, т. к. ни один микроэлемент нельзя заменить другим. В таких случаях совместное внесение двух или трех микроэлементов значительно больше повышает урожай многих культур, чем раздельное; иногда применение одного микроэлемента не дает повышения урожая или повышает его очень незначительно. Так, по данным П.И. Анспока (1990), комбинированное внесение бора, меди и молибдена обеспечило прибавку в урожае  143-173 ц/га по сравнению с контролем (без микроэлементов).

В связи с вышеизложенным, для оптимизации питания бобовых трав, необходимо использовать микроудобрения, содержащие необходимый набор микроэлементов. В результате проведённых полевых, вегетационнно-полевых и лабораторных опытов сотрудниками кафедры земледелия и агрохимии ВГМХА им. Н.В. Верещагина разработан микроэлементный комплекс «Аквамикс-т», предназначенный для предпосевной обработки семян бобовых трав.  В своём составе он содержит такие микроэлементы как Мо, В, Со, Сu, Zn.

Включение указанных микроэлементов в «Аквамикс-т» обусловлено их  специфическими функциями. Они принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, углеводном и азотном обмене, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным погодным условиям. Под влиянием микроэлементов в листьях увеличивается содержание хлорофилла, улучшается фотосинтез, усиливается ассимилирующая деятельность всего растения. Многие из них  входят в активные центры ферментов и витаминов (Ягодин Б.А., 2002).  Так, например, молибден входит в состав ферментного комплекса нитрогеназы, способствует интенсификации азотфиксации, бор улучшает развитие сосудисто-проводящей системы, доставляющей углеводы (энергетический материал)  из листьев в клубеньки. Кобальт является составной частью витамина В12, который синтезируется в клубеньках. Работами академика Б.А. Ягодина показано его влияние на изменение ультраструктуры азотфиксирующего аппарата, бактероиды при этом активнее функционируют. Кобальт участвует в синтезе леггемоглобина и тем самым повышает количество фиксированного азота.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

В полевых опытах (2005-2006 гг.) была изучена эффективность микроудобрения «Аквамикс-т» и его сочетание с ризоторфином при предпосевной обработке семян козлятника восточного.

Методика исследований. Почва опытного участка дерново-слабоподзолистая, среднесуглинистая. Содержание гумуса (по Тюрину) - 2,5 %, рН(КСl) - 5,8, гидролитическая кислотность (по Каппену) - 1,74 мг-экв /100 г почвы, сумма поглощённых оснований (по Каппену-Гильковицу) - 13,5 мг-экв/100г, степень насыщенности основаниями - 88,58 %, содержание Р2О5 (по Кирсанову) - 256 мг/кг, К2О (по Кирсанову) - 217 мг/кг.  Содержание подвижных форм микроэлементов в почве (по методу Пейве-Ринькиса)  составляло: бора - 0,23 мг/кг (низкая обеспеченность), меди - 2,3 мг/кг (средняя), цинка - 2,3 мг/кг (средняя).

Козлятник восточный (сорт Ялгинский) высевали беспокровно весной. Норма высева – 20 кг/га. Фосфорно-калийные удобрения (Р100К140)  в виде Рсд  и Кс вносили весной под вспашку. Перед посевом семена обрабатывали микроудобрением «Аквамикс-т» (40 г.) и ризоторфином  (300 г. на гектарную норму семян). Схема опыта представлена в таблице 1. Повторность опыта – трёхкратная. Количество фиксированного азота козлятником восточным определено методом сравнения с овсяницой тростниковидной. Обогащение почвы биологическим азотом рассчитывали по методике Е.П. Трепачёва (1989).

Метеорологические условия. Метеорологические условия в год закладки травостоя (2005) были благоприятными для роста и развития козлятника восточного (ГТК составил 1,38). В  2006 году накопление эффективных температур (>50С)  с начала вегетационного периода шло ускоренными темпами, что при достаточном увлажнении способствовало формированию высокой урожайности в 1-м укосе. В последующем, сочетание высоких среднесуточных температур с недостатком осадков создали неблагоприятные условия для формирования 2-го укоса. Причём дефицит осадков отмечался со 2-й декады июня по 3-ю декаду августа (56-67 % от среднемноголетних наблюдений), в результате чего урожайность козлятника во 2-м укосе была в 3-3,5 раза меньше, чем в первом. К концу вегетационного периода (с начала сентября) прошли интенсивные осадки, что позволило компенсировать недостаток влаги с начала вегетационного периода (ГТК за май – сентябрь составил 1,48).

Результаты исследований.

Как показали исследования, при использовании ризоторфина (препарата, содержащего активные, специфичные, вирулентные штаммы клубеньковых

бактерий) и микроэлементного комплекса «Аквамикс-т» (содержащего Мо, В, Со, Сu, Zn) в 1-й год жизни козлятника восточного (2005), значительно ускоряется формирование симбиотического аппарата (табл. 1, диагр. 1). Число клубеньков на 1 растение в данном варианте через месяц после всходов (28.06), было в 4 раза больше, чем в варианте с инокуляцией семян ризоторфином без микроэлементов (вар. 3). К концу вегетации (на 15.09) различия были также существенные: 103,6 шт/1 растение в вар. №5 и 80,6 шт/растение в вар. №3.   

1. Динамика формирования симбиотического аппарата козлятника восточного в  год посева (количество клубеньков на 1 растение)

Примечание: посев проведён 18.05.05

                      появление всходов 26.05.05

Диаграмма 1. Динамика формирования симбиотического аппарата козлятника восточного 1-го года жизни

Анализ представленных в таблице 1 экспериментальных данных показывает, что в контрольных вариантах  № 1 (без удобрений) и №2  (фоновый контроль) в первые три месяца после появления всходов развитие симбиотического аппарата шло крайне медленно и к середине августа на корнях одного растения козлятника в этих вариантах насчитывалось всего по 12 – 15 клубеньков.

На корнях растений в опытных вариантах к этому сроку уже было от 39 до 51 клубенька.

Следует отметить, что в варианте 3, где семена  были обработаны ризоторфином и в варианте 4 с обработкой семян «Аквамиксом» количество клубеньков на корнях было практически одинаковым. По – видимому, это связано  с тем, что микроэлементный комплекс обеспечил благоприятные условия для симбиоза с находящимися в почве неспецифичными для козлятника штаммами микроорганизмов.        

Количество клубеньков во всех вариантах опыта постепенно увеличивалось по мере роста и развития растений и к концу вегетации достигало максимальных значений. Сравнивая динамику формирования клубеньков в различных вариантах можно отметить, что если в 3 - 5 вариантах к 1 августа формируется примерно 50% клубеньков от максимального их количества к концу вегетации, то во  2 вар. только 25 %, а на контроле – лишь 14%. Основное количество клубеньков в последних двух вариантах формируется лишь в самый последний период вегетации, и не оказывает значительного влияния на обеспеченность растений симбиотически фиксированным азотом.

Таким образом, при совместном применении ризоторфина и «Аквамикса» в  начальный период роста растений формируется мощный симбиотический аппарат, который в последующем начинает активно функционировать и снабжать растения козлятника восточного в достаточном количестве биологическим азотом. Всё это благоприятно сказывается на росте и развитии растений, обеспечивает их конкурентноспособность по отношению к сорной растительности.

Взаимоотношения между макро- и микросимбионтом (клубеньковыми бактериями) в течение вегетации постепенно изменяются. На первых этапах инфицирования, когда клубеньковые бактерии проникают в клетки растения-хозяина, бактерии питаются за счёт высшего растения, что ведёт к торможению первоначального роста инокулированных растений. Так, например, масса 1 растения в 5 варианте (через месяц после всходов), где сформировалось наибольшее количество клубеньков на 1 растение, была на 20-30% ниже, чем в вариантах с меньшим количеством клубеньков. В последующие периоды вегетации сформированный мощный симбиотический аппарат (в варианте с совместным применением микроэлементов и ризоторфина) начинает интенсивно снабжать растения фиксированным азотом. В результате, в последующие периоды вегетации наблюдается интенсивный прирост зелёной массы в данном варианте (табл. 2, диагр. 2).

2. Динамика нарастания фитомассы растений в период вегетации козлятника восточного в 1-й год после посева.

Диаграмма 2.  Динамика нарастания сырой массы растений козлятника восточного в 1-й год жизни

Даты наблюдений:

1 – 28.06

2 – 14.07

3 – 1.08

4 –  16.08

Рис. 1. Влияние микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на формирование надземной массы и корневой системы козлятника восточного

Слева – направо: контроль; Р100К140 (фон); Фон  +  ризоторфин; Фон + «Аквамикс - т»; Фон + ризоторфин + «Аквамикс - т».

Уже на 14.07 сырая масса 1 растения в 5 варианте практически не отличалась от других вариантов, а к 16 августа она была на 28% выше, чем при использовании одного ризоторфина. К концу вегетации урожайность сухой массы козлятника восточного в варианте ризоторфин + «Аквамикс-т» была в 1,5 раза больше, чем в варианте с ризоторфином и в 1,4 раза больше по сравнению с обработкой семян одними микроэлементами.

Таким образом, в последующие периоды вегетации наблюдается тесный симбиоз между растением и клубеньковыми бактериями.  Сформированные клубеньки интенсивно снабжают азотистыми веществами растение и получают от него фотоассимиляты.

Приведённые данные красноречиво указывают на то, что  оптимизация  питания растений козлятника восточного (при внесении фосфорно-калийных удобрений, совместной обработке семян ризоторфином и «Аквамиксом – т»), способствует значительному (в 3,28 раза) увеличению его урожайности в год посева. Это создаёт хорошие предпосылки для получения высокой и устойчивой урожайности козлятника восточного в последующие годы использования посевов. При этом, как показали результаты исследований, около 40% прироста урожайности приходится на микроэлементный комплекс «Аквамикс – т».

Козлятник восточный формирует невысокую урожайность в год посева (2005 г). Тем не менее, сравнивая опытные варианты с контролем, прослеживается устойчивая тенденция к увеличению урожайности сухой массы. Наивысший сбор сухого вещества (за 2 укоса) во 2-й год жизни получен в вар. № 5 с совместной обработкой семян козлятника ризоторфином и микроудобрением «Аквамикс-т» - 128,9% к фону и 112,9 % к варианту с инокуляцией ризоторфином без микроудобрения (табл. 3).

3.Урожайность сухой массы козлятника восточного (2005-2006 гг.), т/га

Как следствие, в данном варианте за два года получена наивысшая прибавка урожайности сухой массы: 6,55 т/га к контролю и 3,99 т/га к фону. Применение ризоторфина и микроэлементного комплекса в отдельности было менее эффективным, чем их совместное использование. Тем не менее, в данных вариантах получена достоверная прибавка в урожайности как по сравнению с контролем (вар. 1), так и вар. 2 (Р100К140).

По полученным данным можно судить о том, что максимальное количество азота, фиксируемого из атмосферы,  наблюдается в вар. 3, 4, 5, а доля биологического азота составляет от 67 до 70% от общего (табл. 4). Без внесения удобрений наблюдается отрицательный баланс по азоту, что является следствием его высокого выноса и низкой азотфиксацией (Кф 0,48).

4. Влияние микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина  на азотфиксацию козлятника восточного (2005-2006 гг.)

Наибольшее обогащение почвы биологическим азотом наблюдается при комплексной предпосевной обработке семян ризоторфином и микроудобрением «Аквамикс» (на фоне Р100К140), где дополнительно накопилось 163,1 кг/га N.

Сбор сырого протеина за два года в варианте № 5 (Фон + ризоторфин + «Аквамикс - т») составил 38,05 ц/га, что на 17,20 ц/га больше, чем в контроле и на 8,91 ц/га вар 2 (фон). По сравнению с традиционной обработкой семян козлятника восточного одним ризоторфином (вар. 3), без микроэлементов, дополнительное увеличение сбора сырого протеина составило 4,33 ц/га или 112 % (диагр. 3).

Диаграмма 3. Сбор сырого протеина козлятника восточного за 2005-2006 г

Влияние микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина на химический состав козлятника восточного. Химический анализ растительных образцов осуществлялся в лабораторно-аналитическом центре Вологодской ГМХА на французском ИК анализаторе кормов Nirlab - N200. Как видно из таблицы 5, при уборке козлятника восточного 27 июня (1-й укос) наибольшее содержание сырого протеина отмечено в 2-5 вариантах (от 20,57 до 21,19%), при этом разница с контролем составила от 2,82 % в варианте Р100К140 до 3,44 % при обработке семян микроудобрением «Аквамикс-т». Содержание сырого жира по вариантам изменялось от 2,80 до 3,88%. Максимальным оно было в 2-5 вариантах, где фосфорно-калийные удобрения вносились как фоновые.

5. Химический состав козлятника восточного в 1-м укосе

(% сухого вещества в 2006 г.)

Содержание клетчатки в зависимости от вносимых удобрений менялось незначительно. Наибольшая концентрация безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) отмечено в контрольном варианте – 42,72 % сухого вещества, что обусловлено более низким содержанием протеина и жира. Наблюдается тенденция увеличения содержания  каротина с 274,23 мг/кг на фоне до 283,18-285,08 мг/кг сухой массы  при использовании для обработки семян микроудобрения «Аквамикс-т» и его сочетание с ризоторфином (вар. 4-5). Зольность, как правило, отражает содержание в растениях минеральных веществ и степень загрязнённостями корма посторонними примесями. Максимальное содержание зольных элементов отмечено в вар. 2-4. Несмотря на значительное увеличение урожая зелёной массы, и сбора сухого вещества в варианте с совместным применением ризоторфина и микроудобрения «Аквамикс-т» содержание сырого протеина, сырого жира, сырой клетчатки и сырой золы не уменьшается, что говорит о высокой интенсивности азотфиксации и фотосинтеза в данном варианте. В результате чего при повышении урожайности «эффекта ростового разбавления» не происходит.

Предпосевная обработка ризоторфином и микроэлементами (на фоне Р100К140) существенно отразилась на содержании макро – и микроэлементов в козлятнике восточном (табл. 6). В данном варианте концентрация калия увеличилась на 0,18%, меди – 1,1%, цинка – 3,7%. Содержание фосфора  и кобальта осталось на прежнем уровне.

6. Содержание макро- и микроэлементов в сухом веществе  козлятника восточного за 2006 год (1-й укос)

Таким образом, на  фоне фосфорно-калийных удобрений предпосевная обработка семян козлятника ризоторфином и микроудобрением «Аквамикс-т» способствует получению корма, отличающегося высоким содержанием протеина и питательной ценностью.

Технология применения микроудобрения «Аквамикс-т» и ризоторфина при предпосевной обработке семян многолетних бобовых трав

Оптимальная доза внесения «Аквамикса-т»  – 40 г на гектарную норму высева семян (клевера лугового, козлятника восточного, люцерны изменчивой, лядвенца рогатого и других многолетних  бобовых трав).

Для увеличения эффективности предпосевной обработки семян бобовых трав микроэлементным комплексом «Аквамикс-т» рекомендуется совместное использование бактериального препарата ризоторфин (содержащим специфичные штаммы клубеньковых бактерий) и прилипателя.

Технология предпосевной обработки семян бобовых трав

1. При ручной обработке семян сначала в тёплой воде растворяют прилипатель NaKМЦ (0,2 кг полимера на 10 л воды), затем добавляют «Аквамикс-т» (400г/10 л), тщательно перемешивают и смачивают приготовленным раствором ворох семян (рассыпанных на брезенте) из расчёта 1 литр рабочего раствора на гектарную норму высева семян. Вместо указанного прилипателя можно использовать обезжиренное молоко или молочную сыворотку из расчёта 0,5-1 л на 100 кг семян.

2. Затем на ворох высыпают ризоторфин (300г на гектарную норму семян) и тщательно перемешивают. При этом торф с клубеньковыми бактериями прилипает к семенам.

ВНИМАНИЕ! Инокуляцию проводят в крытом помещении, исключая прямое попадание солнечных лучей, от которых гибнут клубеньковые бактерии.

При посеве  обработанных семян ящик сеялки должен быть постоянно закрыт, чтобы на семена не падал солнечный свет.

Необходимо помнить, что инокуляцию семян проводят в день посева.

Механизированную обработку семян осуществляют машинами для протравливания семян по такой же технологии, как протравливание. Для этой цели используют машины ПСШ-3, ПС-10, «Мобитокс» и др. Перед работой машины для протравливания следует тщательно очистить от остатков пестицидов, промыть и обезвредить согласно санитарным правилам.

Примечание: Можно использовать более концентрированный раствор «Аквамикса-т» - 800г/10 л воды, расходуя при этом 0,5л рабочего раствора на гектарную норму высева семян. В данном случае не наблюдается значительного увеличения влажности семян, они быстрее подсыхают и готовы к посеву.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Снижение себестоимости 1 корм. ед. при применении данного микроудобрения и технологии на 15-20% по сравнению с традиционной технологией инокуляции семян ризоторфином без микроэлементного комплекса.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Применение микроудобрения «Аквамикс-т» способствует интенсификации процесса биологической азотфиксации, что обеспечивает повышение урожайности многолетних бобовых трав на 20 – 25 %.

 При этом    увеличивается сбор сухого вещества и  сырого протеина, повышается питательность кормов. Одновременно увеличивается доля поукосно-корневых остатков, содержание в них азота, что ведёт к обогащению почвы биологическим азотом (до 160 кг/га) и органическим веществом.

В результате повышается плодородие почв, уменьшается потребность культур севооборота  в минеральном азоте за счёт последействия биологического азота, накопленного многолетними травами.

Таким образом, применение микроудобрения «Аквамикс-т» в комплексе предпосевной обработки семян бобовых трав способствует не только повышению продуктивности агроценозов, но и является одним из факторов  биологизации земледелия.

Новые потребительские свойства продукции

-«Аквамикс-т» - комбинированное водорастворимое микроудобрение, содержащее целый набор микроэлементов (Мо, В, Со, Сu, Zn);
-возможность инокуляции семян бобовых трав бактериальным препаратом «ризоторфин» с одновременной их обработкой микроудобрением;
-высокая эффективность, технологичность;

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Данное микроудобрение прошло испытание в серии полевых и производственных опытах на различных бобовых культурах.

Предлагаемые инвестиции

2 млн. руб.
Реализация готовой продукции.

Рынки сбыта

Микроудобрение «Аквамикс-т» предназначено для хозяйств, возделывающих многолетние бобовые травы. Его возможно использовать в различных почвенно-климатических зонах на дерново-подзолистых почвах. Поставки по заказам сельхозтоваропроизводителей. Применение микроэлементного комплекса «Аквамикс-т» в комплексе предпосевной обработки семян является низкозатратным приемом, обеспечивающим высокий экономический эффект.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемое в проекте микроудобрение и технология его применения не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

36

Дата поступления материала

09.03.2007