Способ стимулирования роста и развития моркови

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при выращивании моркови.

Актуальной задачей при выращивании моркови является повышение ее продуктивности и получение экологически чистой товарной продукции. Для решения этой задачи в сельскохозяйственном производстве применяют разнообразные регуляторы роста растений.

Важнейшие физиологические процессы растений определяются системой гормональной регуляции. Однако синтез и производство фитогормонов является экономически малоэффективным. Это привело к созданию их природных аналогов - регуляторов роста растений.

Известен способ защиты картофеля и овощных культур от болезней (патент РФ №2083111), включающий обработку картофеля, фасоли, лука, капусты и томата биологически активным веществом СИЛК в дозе 4-10 г/га по активному веществу.

Известен способ стимулирования роста и развития овощных культур (патент RU 2480977, МПК A01C 1/06, A01C 1/08, A01G7/00, опубл. 27.12.2012), включающий обработку семян перед посевом и/или вегетирующих растений биологически активным веществом, при этом в качестве биологически активного вещества применяют 0,00002-0,2%-ный водный раствор пектина, выделенного из ряски малой Lemna minor L., или рдеста плавающего Potamogeton natans L., или сабельника болотного Comarum palustre L., или каллусной ткани смолевки обыкновенной Silene vulgaris (Moench) Garcke.

Наиболее близким аналогом является способ стимулирования роста и развития моркови столовой (патент РФ 2346421, МПК A01C 1/00, опубл. 10.07.2008), включающий обработку семян перед посевом путем замачивания, обработку вегетирующих растений в период развития путем опрыскивания биологически активным веществом, при этом в качестве биологически активного вещества используют препарат Вэрва, извлеченный из древесной зелени пихты способом эмульсионной экстракции, содержащий кислые и нейтральные компоненты хвои, отличающийся тем, что обработку семян перед посевом осуществляют с концентрацией препарата 0,2-2,0 мг/л в течение 24 ч за двое суток до посева, обработку вегетирующих растений осуществляют с концентрацией препарата 20-40 мг/л в фазу 3-4 настоящих листьев и в фазу начала формирования корнеплодов при норме расхода 400 л/га.

Указанные способы позволяют стимулировать рост и развитие растения, сокращают период появления всходов, повышают продуктивность и качество овощной культуры, пои этом сохраняется эффективность зашиты от болезней. Недостатком аналогов является отсутствие экспериментально подобранной оптимальной дозы биологически активного вещества в виде водного раствора пектина, выделенного из борщевика Сосновского, для обработки семян и посевов моркови.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение арсенала средств биологически активных веществ в виде водного раствора пектина, выделенного из борщевика Сосновского, применяемого в сельском хозяйстве для эффективного стимулирования роста и развития моркови, при этом применяют специально подобранную и экспериментально обоснованную оптимальную дозу для моркови, выращиваемой в условиях Крайнего Севера. Подобранная доза и норма расхода биологически активного препарата обеспечивает повышение всхожести, скорости прорастания семян, повышение урожайности и качества плодов, повышение жизнестойкости растений, повышение сохранности корнеплодов в период зимнего хранения.

Технический результат достигается тем, что в способе стимулирования роста и развития моркови, включающем обработку семян перед посевом путем замачивания и обработку вегетирующих растений в период развития путем опрыскивания биологически активным веществом, обработку растений проводят не менее двух раз: первую - в фазу 3-4 листьев: вторую - начало созревания корнеплодов, согласно изобретению в качестве биологически активного вещества применяют 0,003% водный раствор пектина, выделенного из борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi), при этом норма расхода препарата составляет 400 л/га.

Выращивание моркови в Республике Коми сосредоточено в хозяйствах центральной и южной зонах республики. Для получения стабильных качественных урожаев актуальным является повышение адаптивных возможностей растений в экстремальных условиях, в том числе при сохранении плодов в зимний период, которые могут создаваться климатическими факторами. Известно, что на начальном этапе развития растения моркови в большей степени подвержены стрессовым ситуациям (Колмыкова Т.С., Лукаткин А.С. Эффективность регуляторов роста растений при действии абиотических стрессовых факторов // Агрохимия. 2012. №1. С.83-94). Так, на тяжелых дерново-подзолистых почвах Республики Коми из-за недостатка влаги в почве и низкой температуры период набухания семян моркови затягивается и наблюдается неравномерность всходов. Поэтому для повышения адаптации растений нужно воздействовать на их начальную фазу развития. Наиболее перспективным приемом активизации биологических процессов, происходящих в семени, является их обработка растворами биологически активных веществ (Лудилов В.А., Алексеева К.Л. и др. Способы предпосевной подготовки семян овощных культур (рекомендации). - М., 2000. - С.5-10). Биологически активные вещества способны при своем ничтожном количестве оказывать стимулирующее влияние на ход физиологических процессов, влияют на жизненные процессы растений, фотосинтез. Воздействуя на обмен веществ, регуляторы роста способствуют росту и развитию растений, стимулированию иммунитета, устойчивости ко многим болезням грибного, бактериального и вирусного происхождения (Прусакова Л.Д., Малеванная Н.Н. и др. Регуляторы роста растений с антистрессовыми и иммунопротекторными свойствами // Агрохимия. 2005. №11. С.76-86).

Активными регуляторами роста и развития растений признаны и растительные полисахариды (Оводова Р.Г., Головченко В.В., Попов С.В., Оводов Ю.С. Новейшие сведения о пектиновых полисахаридах // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2010. №3. С.37-45). Они входят в состав растительных клеток в виде частично метилэтерифицированных по карбоксилу биополимеров, часто в виде солей натрия, кальция и магния. Вместе с другими компонентами клеточных стенок растений они обеспечивают их прочность и растяжимость, предохраняют растения от высыхания, обеспечивая засухоустойчивость и морозостойкость, выполняют защитную роль во взаимоотношениях растений с фитопатогенами, способствуют ликвидации повреждений и выходу растения из состояния стресса. Их макромолекулы являются определяющими в прорастании семян и роста растений, в созревании и хранении овощей и фруктов, а структура может существенно меняться в процессе роста и развития растения. В этой связи представляется весьма перспективным выяснение роли пектинов в регуляции роста и развития моркови столовой. Особый интерес для исследования представляет борщевик Сосновского Heracleum sosnowskyi, который является потенциальным источником пектиновых полисахаридов (содержание до 17%). Изучение структурных особенностей компонентов борщевика, их химических характеристик и получение ценных продуктов могут помочь разработать научные основы его переработки, что в свою очередь может способствовать решению проблемы по ограничению распространения и вредоносности борщевика как агрессивного инвазионного вида. Пектины, выделенные из растительного сырья, с различным строением углеводных цепей получают известным способом (патент РФ 2149642, МПК A61K 35/78, опубл. 27.05.2000 г.), в частности, из борщевика Сосновского выделен Гераклеуман, обладающий биологически активным действием (Пономарева С.А., Головченко В.В., Патова О.А., Витязев Ф.В., Оводов Ю.С. Определение оптимального способа экстракции пектинов из борщевика Сосновского Heracleum sosnowskyi // Материалы докл. II Всерос. конф. «Фундаментальная гликобиология» (7-11 июля 2014 г., Саратов). Саратов. 2014. С.78). Биологическая активность пектинов, выделенных из растительного сырья с различным строением углеводных цепей, описана в известных работах (например, Головченко В.В. Структурно-химическая характеристика физиологически активных пектиновых полисахаридов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук, 2013 г.).

Способ осуществляется следующим образом.

Исследования проведены на опытном поле ФГБНУ НИИСХ Республики Коми в соответствии с «Методикой полевого опыта в овощеводстве» (2011), «Методикой физиологических исследований в овощеводстве» (1970). Энергетическая оценка приемов проведена в соответствии с «Методическим пособием по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока Европейской части Российской Федерации» (1997).

Лабораторные исследования выполнены в агрохимлаборатории института: содержание сухих веществ, общих сахаров, каротина, нитратов - с помощью нитратного анализатора жидкости Экотест-2000; посевные качества семян по ГОСТ 12038-84, Р 52171-2003.

Элементами технологии возделывания моркови столовой районированного сорта Шантенэ 2461 в условиях Республики Коми было использование регуляторов роста: Гераклеуман - пектин из борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi); Вэрва (для сравнительного анализа) - препарат из пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.), активная часть которого представляет собой смесь натриевых солей тритерпеновых кислот.

Перед посевом проверяли посевные качества семян моркови (энергию прорастания и всхожесть) и их общую зараженность болезнями. Для этого семена выдерживали в течение 12 часов в водных растворах регуляторов роста. Затем семена проращивали в чашках Петри при комнатной температуре в 4 повторностях по 100 штук. Контролем служили семена, обработанные водой.

Полевой опыт проводили на опытном поле ФГБНУ НИИСХ Республики Коми с использованием районированного сорта Шантенэ 2461. Площадь учетной делянки 5 м². Повторность четырехкратная. Посев двухстрочный, норма высева семян 800 тыс. шт./га. Обработку растений с концентрацией биопрепаратов, приведенных в таблице 1, проводили путем опрыскивания в фазу 3-4 листьев и начала созревания корнеплодов. Расход рабочей жидкости 400 л на гектар.

Биометрические измерения и отбор растительных проб для анализов проводили с каждого повторения (10 растений). Оценку качества товарной моркови проводили путем учета массы и определения химического состава: содержание сухих веществ термостатным методом (Корма растительные. Методы определения содержания влаги. ГОСТ 27 548-97); общих Сахаров (Метод определения растворимых углеводов по Бертрану. ГОСТ 26 176-84); каротина - по И.К. Мурри (А.В. Петербургский. "Практикум по агрономической химии"), нитратов - ионометрически (ГОСТ 13496.19 - 86) с помощью нитратного анализатора жидкости Экотест-2000.

В среднем по годам исследований 2013-2015 гг., обработка семян моркови биопрепаратами значительно повысила энергию прорастания (HCP₀₅ - 1,7%) по сравнению с семенами, замоченными в воде (контроль), на 9,9-14,5% (F_ф.э>F_ф.т). Лабораторная всхожесть колебалась от 72,2 (контроль) до 84,2%. Всхожесть существенно повысилась (НСР₀₅ - 5,2%), по сравнению с намачиванием семян в воде, на 10,8% (Вэрва); на 12,0% (Гераклеуман). Зараженность обработанных биопрепаратами семян снизилась до 0,3-1,8% (в контроле 11,8%).

В результате исследований, проведенных в 2015 г., было установлено, что у обработанных биопрепаратами семян наблюдалась тенденция повышения посевных до 91,0% (Heracleum sosnowskyi) и полное обеззараживание семян от грибной и бактериальной инфекции.

Посев моркови проводили 22-26 мая. В среднем по годам по прохождению фаз развития варианты практически не различались. В таблице 2 приведены фенологические наблюдения, 2013-2015 гг. Начало всходов на делянках, где проводили посев семян, обработанных препаратами, отмечали на 8-11-е сутки, на 3-4 дня раньше замоченных в воде семян. Массовые всходы в контрольном варианте появлялись позже опытных вариантов на 3 дня.

В 2013 году на развитие растений моркови и накопление массы корнеплодов большое влияние оказал длительный засушливый период, в результате чего наступление пучковой и технической зрелости затянулось. Пучковая зрелость наступала на 79-87 день, причем обработка растений растворами биопрепаратов Гераклеуман и Вэрва ускорила наступление пучковой зрелости на 4-5 дней. В вегетационные периоды 2014-2015 гг. недостаточное накопление тепла в июле отрицательно влияли на развитие растений моркови и накопление массы корнеплодов. Пучковая зрелость наступала на 68-71 день, и обработки растений биопрепаратами ускорили наступление пучковой зрелости на 3 дня.

Продолжительность периода от массовых всходов до начала технической зрелости по вариантам составила 84-90 дней.

В таблице 3 приведены биометрические показатели растений моркови в фазу пучковой зрелости, 2013-2015 гг.

Наблюдения за особенностями роста корнеплодов показали, что к моменту получения пучковой продукции (таблица 3) растения, обработанные биопрепаратами, по сравнению с контрольным посевом имели существенные изменения в сторону увеличения числа листьев с 7,6 до 8,4 шт.; высоты растения с 46,4 до 51,5 см и массы корнеплода с 78,5 до 93,8 г.

Исследования, проведенные в 2015 году, показали, что разница по числу листьев составила от 0,7 до 1,0 шт. при НСР₀₅ - 0,7. Высота растений значительно повысилась по всем опытным вариантам по сравнению с контролем. Обработки биопрепаратами положительно влияли на накопление массы корнеплода. По этому показателю увеличение составило 13,7 (Вэрва) - 26,2 г (Гераклеуман) к контролю.

На период учета пучковой зрелости в среднем по годам густота стояния растений по вариантам изменялась от 70,0 до 77,5 шт./м².

В таблице 4 представлены биометрические показатели растений моркови в фазу технической зрелости, 2013-2015 гг. В фазу технической зрелости (таблица 4) высота растений значительно увеличивалась по сравнению с контролем с 50,2 до 54,5 см; диаметр корнеплода - с 3,0 до 3,3 см; длина корнеплода - с 11,5 до 12,7 см; площадь наибольшего листа - с 271,4 до 345,2 см²; надземная масса - с 40,8 до 53,2 см. Обработка семян и посевов влияла на увеличение массы корнеплода. Масса корнеплода повысилась на 10,6-27,1 г (значительное повышение отмечено в варианте с Гераклеуманом).

Показателем продуктивности листьев является величина отношения массы корнеплода к надземной массе. Наиболее эффективно работали листья у растений, обработанных препаратом Гераклеуман, где на единицу массы листьев получено по 3,3 единицы биологического урожая и по 2,3 единицы корнеплодов.

В 2015 году масса корнеплода увеличилась в опытных вариантах на 2,9 (Вэрва) - 26,7 г (Гераклеуман); диаметр корнеплода увеличился на 0,1-0,3 см (F_ф.э<F_ф.т). От посева замоченными в воде семенами (контроль) длина корнеплода составила 10,4 см. После обработки растений биопрепаратами этот показатель увеличился на 0,6-1,3 см. Все разности между парами этих значений находились в пределах ошибки опыта.

Поражений болезнями по годам вегетационного периода не обнаружено. В 2015 году отмечали повреждения корнеплодов моркови морковной мухой (Chamaepsila rosae - насекомое семейства Psilidae) в вариантах с обработками препаратами Вэрва и Гераклеуман, повреждения во время уборки корнеплодов были незначительные.

В таблице 5 приведена урожайность корнеплодов моркови столовой, 2015 г.

В 2015 году к моменту получения ранней продукции (на 70 день после массовых всходов) урожайность по вариантам составила 34,7- 42,0 т/га и была самой высокой в варианте с Гераклеуманом (таблица 5). Опытные варианты дали прибавку в сравнении с контрольным как по величине ранней, так и по общей урожайности. По этим показателям между выборочными средними нет существенных различий.

По величине общей урожайности в варианте с Гераклеуманом получен самый высокий показатель - 46,9 т/га. Использование этого препарата способствовало не только повышению урожайности моркови, но и товарности корнеплодов (80,2%).

В таблице 6 представлена средняя урожайность корнеплодов моркови столовой в 2013-2015 гг. Результаты исследований 2013-2015 гг. показали, что к моменту получения пучковой продукции (таблица 3) масса корнеплода увеличилась по сравнению с контролем на 16,3-19,5%. Урожайность повысилась соответственно на 13,4-18,7% (таблица 6). Достоверное увеличение урожайности отмечено по всем опытным вариантам.

В фазу технической зрелости тенденция увеличения массы корнеплода (таблица 4) после применения биопрепаратов сохранилась. По этому показателю увеличение составило 11,0-28,9%. Общая урожайность (таблица 6) повысилась соответственно на 14,5-30,7%. Достоверная прибавка урожая по этому варианту составила 9,3 т/га или 30,7%.

В таблице 7 представлен химический состав корнеплодов, 2013-2015 гг. В среднем за 2013-2015 гг. содержание сухого вещества в корнеплодах (таблица 7) колебалось от 11,8 (контроль) до 12,7% (Вэрва). Химический анализ корнеплодов показал, что применение биопрепаратов значительно повышало содержание в корнеплодах моркови каротина. Существенное повышение сахаров отмечено только в варианте с Гераклеуманом. Содержание каротина во всех опытных вариантах составило в среднем 10,8 мг %, в контроле - 8,1 мг %; содержание сахаров - 6,7%, в контроле - 6,3%.

После обработок биопрепаратами количество нитратов колебалось от 94,8 до 157,8 мг/кг и было в пределах ПДК. Наблюдалась тенденция к снижению нитратов в продукции, что ярко проявилось в варианте с Гераклеуманом: их было 94,8 мг/кг при 189,7 мг/кг в контроле.

Результаты исследований 2015 г. показали, что опытные варианты с обработкой Гераклеуманом по содержанию сухих веществ существенно превосходили контрольный вариант. Значительно повысилось содержание каротина во всех опытных вариантах.

В таблице 8 приведены результаты хранения корнеплодов моркови в зимний период, в среднем за 3 года.

Корнеплоды хранили с сентября по апрель (период хранения составил 200-232 дня). Температура хранения 12-10±1°C, влажность воздуха 93-95%. Размер пробы - 5 кг стандартных корнеплодов каждого варианта в двух повторностях. Хранили в мешках из нетканого полотна. Учитывали: естественную убыль, общую убыль массы и виды болезней.

В апреле, при выходе корнеплодов из состояния покоя, отмечали поражение черной гнилью (возбудитель - Altemaria radicina M.Dr. et E.) Пораженные ткани верхушки корнеплода имели черный цвет. Потери от возбудителя составили от 1,3 до 8,2% (таблица 8).

Поражений корнеплодов болезнями в вариантах с обработками препаратом Гераклеуман не обнаружено. Потери обусловлены в основном за счет естественной убыли.

Естественная убыль корнеплодов в период хранения колебалась от 4,7 до 5,9%. Обработки биопрепаратами положительно влияли на сохраняемость корнеплодов. Выход товарной продукции по вариантам существенно увеличился, по сравнению с контролем на 6,9-9,8%.

Таким образом, использование биостимулятора в виде водного раствора пектина, выделенного из борщевика Сосновского, в сравнении с контролем способствовало увеличению урожая и улучшению качества корнеплодов моркови. Обработка растений биопрепаратом положительно влияла на накопление в корнеплодах каротина и сахаров, на снижение в них содержания нитратов, обеспечивала лучшую сохранность корнеплодов в период зимнего хранения.