СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений, в частности картофеля.

В настоящее время во всем мире резко возрос интерес к органическим удобрениям. Это объясняется, прежде всего, влиянием рынка потребления продуктов питания. Все больше внимания потребитель уделяет качеству продуктов питания, их экологичности, в связи с чем, учитывая тенденции рынка, сельхозпроизводителю необходимо уделять внимание качеству производимого продукта и качеству почвы, ее плодородию. Почвы под зерновыми культурами ежегодно теряют 0,5 т - 1 т/га гумуса; под пропашными культурами потери в 1,5-3 раза выше. С потерями гумуса наблюдается ухудшение водно-физических, химических и биологических свойств почвы и снижение урожайности сельскохозяйственных культур.

Традиционно расширенного воспроизводства плодородия почв и систематического роста продуктивности земледелия добивались при использовании органических удобрений: навоза, различных видов компостов, торфа, птичьего помета, зеленого удобрения, излишков соломы, пожнивных остатков (патент РФ №2286666, кл. A01G 1/00, 2005; патент РФ №2044453, кл. A01G 1/00, 1993; патент РФ №2041585, кл. А01В 79/02, A01G 1/00, А01С 1/00, 1993 и др.). Однако применению органических удобрений присущи значительные недостатки, к числу которых можно отнести длительный срок разложения органических веществ в доступную для питания растений форму, потребность в дополнительном количестве азота для эффективного разложения, в противном случае используется доступный азот из почвы, нарушения технологии подготовки навоза и компостирования, а также нарушения технологий внесения, приводящие к потере полезных веществ, к неравномерному внесению на поля. Кроме того, существует возможность поступления в почву опасных патогенных биологических объектов - возбудителей заболеваний и семян сорняков. Большие нормы внесения на 1 га (20-50 тонн на 1 га) вызывают значительные расходы на доставку и внесение органики, потеря полезных элементов при хранении приводит к ухудшению агрономической ценности.

В настоящее время для повышения урожайности сельскохозяйственных культур широкое применение получили удобрения, созданные на основе гуминовых кислот (патент РФ №2402193, кл. A01G 7/00, 2009; патент РФ №2092004, кл. А01С 1/06, 1992; патент РФ №2492612, кл. А01С 1/00, 2012 и др.).

Гуматы - группа естественных высокомолекулярных веществ, которые благодаря особенностям строения и физико-химическим свойствам характеризуются высокой физиологической активностью. Они нетоксичны, неканцерогенны, немутагенны и не обладают эмбриологической активностью. Остаточные количества гуматов в растениях не обнаруживают, так как они быстро включаются в процесс метаболизма. Однако если исходить из известных размеров пор в клеточной стенке корней и листьев растений, которые варьируют в пределах от 3.5 до 5.2 нм, то можно предположить, что при длине молекул 5.3-6.4 нм для фульвокислот и 9.4-10.7 нм для гуминовых кислот перенос этих соединений в клеточных стенках сильно затруднен. Поэтому биологическое действие гуминовых веществ на живые организмы обусловлено тем, что молекулы гуминовых веществ и высокомолекулярные остатки их внутриклеточного переваривания локализуются в клеточных стенках или в слое, непосредственно примыкающем к цитоплазматической мембране. Это дает свой эффект: клетки не расходуют энергию на защитные функции и энергия без потерь идет на процессы деления, что мы и видим - растения с использованием гуминовых веществ лучше растут и развиваются, обеспечивая прибавку урожая. При существующей технологии в клетку попадает слишком малая часть молекул гуминовых веществ - только спонтанное количество низкомолекулярных осколков. Следствием этого и является нестабильность свойств известных удобрений, содержащих гуминовые вещества.

Для достижения высокой эффективности в сельскохозяйственном производстве в последние годы используются новые агробионанотехнологии. В практику сельского хозяйства внедряются многочисленные «безъядные» препараты, способные заменить пестициды. В растениеводстве применение нанопрепаратов в качестве средств защиты растений и микроудобрений обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение урожайности в среднем в 1,5-2 раза почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные), технических (хлопок, лен) и других культур. В защищенном грунте опрыскивание ими растений усиливает их иммунную систему, способствует снижению заболеваемости, увеличению урожайности растений и получению высококачественной продукции. Эффект достигается благодаря более активному проникновению биологически активных веществ, микроудобрений в растение за счет наноразмера частиц, их особой функциональности и комплекса свойств. Так, с использованием нанотехнологий разработан препарат Nano Gro, комплексное минеральное микроудобрение Green Lift для предпосевной обработки семян и внекорневой подкормки растений, наноудобрение НАГРО. (http://www.webagro.net/news.php?id=85488; Нанотехнологии предпосевной обработки семян с использованием (нано)чипов. Опубликовано 15.05.2014 автором admin Voropaeva N., Figovsky O. **Nanotech Industries, Inc. (CA, USA) - figovsky@gmail/com).

При этом доказано, что использование известных соединений в наносостоянии открывает беспрецедентные возможности для их действия на клеточном и субклеточном уровнях в процессе становления и развития растений (Павлов Г.В. Биологическая активность ультрадисперсных порошков: монография / Г.В. Павлов, Г.Э Фолманис. - М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 1999. - 78 с.; Куцкир М.В. Определение экологической безопасности наноматериалов на основе морфофизиологических и биохимических показателей сельскохозяйственных культур: дис. … канд. биол. наук: 03.02.08 / Куцкир Максим Валериевич. - Рязань, 2014. - 133 с.; Усанова З.И. Теория и практика создания высокопродуктивных посевов овса посевного в условиях Верхневолжья: монография / З.И. Усанова, А.С. Васильев. - Тверь: Тверская ГСХА, 2014. - 325 с.). В связи с этим одним из наиболее перспективных направлений применения наноматериалов является использование их в качестве ростостимулирующих веществ при возделывании различных полевых культур, в частности картофеля, занимающего по валовому производству одно из ведущих мест как в мировом, так и отечественном земледелии.

Известно использование нанопрепарата Nano Gro («Нано Гро») для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе и картофеля (Интернет; сайт: nano-gro.com.ua, прототип). Обработку вегетирующих растений картофеля производят путем опрыскивания их раствором препарата Nano Gro «Нано Гро» в поливной воде.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении урожайности и получении высококачественного экологически чистого картофеля путем применения нового эффективного препарата «Нано Гро».

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в надежном обеспечении потребителя высококачественным экологически чистым картофелем.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе повышения урожайности картофеля, включающем опрыскивание надземной части вегетирующих растений картофеля раствором нанопрепарата «Нано Гро» в поливной воде, рабочий раствор готовят путем растворения 25 гранул нанопрепарата «Нано Гро» в 250 л поливной воды, а опрыскивание растений картофеля осуществляют однократно в стадии бутонизации мелкодисперсным орошением при норме его расхода 250 л/га.

Правильный выбор удобрения, способ подкормки им растений направлены на повышение урожайности сельскохозяйственных растений, в частности картофеля, и получение экологически чистой высококачественной продукции.

К наиболее эффективным органическим удобрениям в настоящее время можно отнести нанопрепараты, создание и применение которых направлено на повышение устойчивости растений к неблагоприятным погодным условиям и увеличение урожайности, в связи с чем для обработки растений картофеля при его возделывании выбран нанопрепарат «Нано Гро».

Нанопрепарат «Нано Гро» является органическим регулятором роста и представляет собой жидкое органическое удобрение со следующим содержанием действующих веществ: сахароза 999,999998284 г/кг, сульфаты Al (0,000000286 г в 1 кг готового продукта), Ni (0,000000286 г/кг), Mg (0,000000286 г/кг), Mn (0,000000286 г/кг), Ag (0,000000286 г/кг), сульфид Fe (0,000000286 г/кг). Его активные ингредиенты (сульфаты железа, кобальта, алюминия, магния, марганца, никеля и серебра) в наномолекулярной (10^-9) концентрации скомбинированы в форме водорастворимых гранул сахарозы диаметром 4 мм и весом 0,05 г.

Нанопрепарат «Нано Гро» допущен к использованию в сельском хозяйстве на территории Российской Федерации (свидетельство о регистрации 1439-09-111-339-0-1-0-1 (24.03.2019) и выпускается промышленным способом. Разработчик и производитель - корпорация Agro Nanotechnology, Corp., Headquartes 1022a Park Boulevard Massapequa Park, NY, 11762, USA, Tel.: (516) 769-0202; Fax.: (516) 977-3166, E-mail: info@agronano.com. Регистрант и эксклюзивный дистрибьютер в РФ - ООО «Доминанта», 123001, г. Москва ул. Б. Садовая, д. 5/1. Тел.: +7(495)229-02-49 e-mail: info@dominanta-agro.ru.

Принцип действия нанопрепарата «Нано Гро» обусловлен созданием эффекта «воображаемого стресса», что способствует естественной ответной активации защитных механизмов растения на клеточном уровне. Как следствие, укрепляется иммунитет растения, ускоряется рост и развитие, повышается количество и улучшается качество сельскохозяйственной продукции.

Нанопрепарат «Нано Гро» содержит активные вещества в столь малых концентрациях, что в килограмме готового продукта можно найти только их отдельные молекулы. При последовательном разведении до концентрации 10^-9 вещество как таковое исчезает, остаются лишь следы его присутствия. Но после исчезновения молекулы базового вещества остается информационное поле, содержащее все его компоненты. Такое поле действует гораздо быстрее и эффективнее, чем само вещество. Вода ввиду наличия большого количества водородных связей и образования кластерной структуры является идеальным транспортером информации. Поэтому для равномерного распределения информационных следов между кластерами воды препарат следует развести водой и тщательно перемешать. Растение, обработанное водным раствором гранул «Нано Гро», мгновенно распознает информацию, которую несут следы активных веществ, и трактует ее как предупреждение о предстоящем стрессе (наличие токсичных соединений в почве, аномальные температуры, недостаток влаги, а также различные вирусные, инфекционные и грибковые заболевания и поражения вредителями). Движимое соображениями выживания, растение сразу начинает готовиться к предстоящему (воображаемому) стрессу на клеточном уровне, в результате чего происходят: стимуляция биосинтеза фитогормонов (цитокининов, гиббереллинов, абсцизовой кислоты, брассиностероидов); регуляция экспрессии генов, индуцирование синтеза стрессовых белков, фитоалексинов и других компонентов системы фитоиммунитета, в том числе витаминов; адаптация к новым условиям метаболизма.

Применение нанопрепарата «Нано Гро» позволяет регулировать процессы метаболизма на высоком уровне и активизировать устойчивость к широкому спектру стрессовых факторов с сохранением высокой урожайности культур (табл. 1, 3) и получением качественной продукции (табл. 5).

Рабочий раствор препарата «Нано Гро» получают путем его разбавления в необходимом для опрыскивания растений картофеля количестве воды с последующим осуществлением полученным рабочим раствором некорневой подкормки растений:

1) рабочая жидкость, состоящая из 12,5 гранул в 250 л воды на 1 га;

2) рабочая жидкость, состоящая из 25,0 гранул в 250 л воды на 1 га;

3) рабочая жидкость, состоящая из 37,5 гранул в 250 л воды на 1 га.

Оптимальный расход препарата установлен экспериментально и составляет 25,0 гранул в 250 л на 1 га. Другие исследуемые дозы расхода препарата (12,5 и 37,5 гранул на 1 га) также оказывают положительное действие, однако эффективность раствора заметно снижается.

Обработка растений картофеля в фазу бутонизации наиболее предпочтительна, что было установлено, в частности, экспериментальным путем (табл. 1, 3). Связано это с тем, что в этот период на кончиках столонов формируются почки, которые начинают набухать, что приводит к началу образования клубней, т.е. именно в это период формируется продуктивность будущего клубневого гнезда. Также фаза бутонизации является критическим периодом у картофеля, требующим создания оптимальных условий по обеспеченности растений элементами минерального питания. Именно этот факт делает растения картофеля в фазу бутонизации очень отзывчивыми на внесение любых удобрений и росторегулирующих веществ, каким является нанопрепарат «Нано Гро». Опрыскивание растений в другие фазы развития растений картофеля показало существенно меньшее влияние на формирование урожайности.

Таким образом, применение нанопрепарата «Нано Гро», выбор способа обработки им растений картофеля способствуют получению высокого урожая экологически безопасного и качественного картофеля.

Изобретение поясняется таблицами. В таблицах 1 и 3 показана урожайность картофеля сорта Любава и сорта Никулинский соответственно в зависимости от доз обработки их нанопрепаратом «Нано Гро»; в таблицах 2 и 4 показаны элементы структуры урожая и фотосинтетической деятельности картофеля сорта Любава и сорта Никулинский соответственно при обработке их «Нано Гро» в фазу бутонизации; в таблице 5 приведены показатели качества клубней картофеля сорта Никулинский при применении различных видов органических удобрений.

Пример 1.

Деляночные опыты проводили на опытном поле кафедры общего земледелия и растениеводства Тверской ГСХА в 2014 году на растениях картофеля сорта Любава. Площадь опытной делянки 30,02 кв.м, площадь учетной делянки - 25,2 м². Схема опыта включала 4 варианта, повторность четырехкратная. Контрольный вариант - без обработки растений картофеля нанопрепаратом «Нано Гро». На трех вариантах опыта была проведена внекорневая подкормка путем опрыскивания вегетирующих растений картофеля при полном наступлении фаз: начало ветвления стебля, бутонизация и цветение, нанопрепаратом органического удобрения «Нано Гро» с дозами расхода препарата 12,5; 25,0; 37,5 гранул в 250 л воды на 1 га мелкодисперсным орошением в сухую безветренную погоду. Вес 1 гранулы 0,05 грамма. Визуально на обработанных растениях картофеля наблюдались увеличение листового аппарата по сравнению с контролем, рост продуктивности клубневого гнезда.

Учет урожая проводили сплошным методом вручную в фазу полного отмирания ботвы. Показатели фотосинтетической деятельности и анализ структуры урожая картофеля определяли по методике З.И. Усановой (2013) (Усанова З.И. Методика выполнения научных исследований и курсовой работы по растениеводству: Учебное пособие. / З.И. Усанова. - Тверь: ТГСХА, 2013. - 112 с.). Данные по урожайности, структуре урожая, показателям фотосинтетической деятельности растений картофеля сорта Любава приведены в таблицах 1, 2.

Пример 2.

Аналогичные исследования были проведены на сорте картофеля Никулинский. Данные по урожайности, структуре урожая, показателям фотосинтетической деятельности растений картофеля сорта Никулинский приведены в таблицах 3, 4.

Пример 3.

На опытном поле кафедры общего земледелия и растениеводства Тверской ГСХА в 2014 году на растениях картофеля сорта Никулинский проведен опыт по выявлению зависимости качества полученного урожая картофеля в результате применения различных видов органических удобрений в технологии его возделывания. Схема опыта включала 8 вариантов, повторность четырехкратная. Площадь опытной делянки 30,02 кв.м для каждого опыта, площадь учетной делянки - 25,2 м². Контрольный вариант - без удобрения. Остальные варианты включали применение различных видов органических удобрений: навоз КРС (40 т/га) под вспашку, сидерат - горчица, сидерат - горох, компост навозно-пометно-опилочный (40 т/га) под вспашку, гумат калия (0,1%-ный рабочий раствор), гумат натрия (0,1%-ный рабочий раствор), «Нано Гро», 25 гранул в 250 л поливной воды на 1 га. Удобрения применялись в средних и рекомендованных для возделывания картофеля дозах. Гумат калия, гумат натрия и «Нано Гро» применялись в фазу бутонизации картофеля.

Показатели качества полученной продукции картофеля определяли: крахмал по Эверсу, нитраты - потенциометрическим методом (Кирюхин В.П. Методика физиолого-биохимических исследований картофеля / В.П. Кирюхин, Е.А. Ладыгина, М.М. Чеголина, А.В. Парфенова. - М.: НИИКХ, 1989. - 142 с.) аскорбиновая кислота по Мури (Воскресенская О.Л. Физиология растений: учебное пособие / О.Л. Воскресенская, Н.П. Трошева, Е.А. Скочилов. - Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2008. - 148 с.), тяжелые металлы - атомно-абсорбционным методом (Кузнецов А.В. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства / А.В. Кузнецов, А.П. Фесюн, С.Г. Самохвалов, Э.П. Махонько. - М.: ЦИНАО, 1992).

Показатели качества клубней картофеля сорта Никулинский при применении различных видов органических удобрений приведены в таблице 5.

К основным преимуществам нанопрепарата «Нано Гро» над другими видами органических удобрений можно отнести минимальный расход для обработки 1 га посадок, сопровождающийся получением существенной прибавки урожая клубней высококачественного экологически чистого картофеля. Положительный эффект достигается за счет комплексного действия на растения и улучшения показателей фотосинтетической деятельности и структуры урожая при сохранении экологического равновесия.

Таким образом, данные таблиц 1-4 свидетельствуют о преимуществе вариантов с обработкой удобрением «Нано Гро» над необработанными им вариантами, а данные таблицы 5 - о перспективности использования удобрения «Нано Гро» по сравнению с другими видами органических удобрений при возделывании картофеля, обусловленной получением высококачественного экологически чистого продукта, что полностью отвечает интересам рынка потребления продуктов питания.

Опытным путем установлено, что оптимальной дозой расхода препарата является 25 гранул, растворенных в 250 л поливной воды, при норме расхода 250 л полученного удобрения на 1 га. Лучшим сроком внекорневой обработки является фаза бутонизации растений картофеля.

Исходя из вышеуказанного можно сделать вывод о целесообразности широкого применения нанопрепарата «Нано Гро» в технологии возделывания картофеля.