Результат интеллектуальной деятельности: КОМПЛЕКСНЫЙ ПРЕПАРАТ ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ОСНОВЕ ГИББЕРЕЛЛИНОВ И БРАССИНОСТЕРОИДОВ

Область техники

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к разработке препаратов-стимуляторов роста растений для предпосевной обработки семян яровой пшеницы. Предпосевная обработка семян - один из важнейших элементов технологии выращивания агрокультур, позволяющий повышать их всхожесть и защищать от вредителей. Кроме того, она предупреждает появление и распространение ряда заболеваний в период роста и развития растений.

Уровень техники

Одним из важнейших элементов современных агрономических технологий в растениеводстве является применение регуляторов (стимуляторов) роста. В настоящее время идет активный поиск безопасных для человека и окружающей среды препаратов - стимуляторов. Например, стимулируют рост растений и повышают их устойчивости к засухе и другим неблагоприятным условиям уксусная, щавелевая, малеиновая, фумаровая, лимонная, муравьиная кислоты.

Брассиностероиды (стероидные гормоны растений) представляют собой группу природных регуляторов роста растений, производные ненасыщенных оксистероидов с лактонной группой в кольце В. Они действуют на ускорение роста растений, при этом механизм действия их отличен от прочих фитогормонов. Брассиностероид усиливает реакцию геотропизма, способствуют дифференциации ксилемы, ведет к повышению жизнеспособности пыльцы, задерживает старение листьев, регулирует угол наклона листьев, приводит к повышению устойчивости растений к стрессам (https://rododendrons.ru/stimuljatsija-rosta-i-brassinosteroidy/).

Брассиностероиды оказывают всестороннее влияние на развитие растений в процессе их онтогенеза от активации прорастания семян до задержки старения. Известно, что брассиностероиды изменяют активность ферментов, мембранный потенциал, активируют синтез белков и нуклеиновых кислот, изменяют состав аминокислот и жирных кислот, вызывают сдвиги в гормональном балансе других эндогенных гормонов, тем самым стимулируя удлинение и деление клеток (Clouse S.D., Sasse J.M., 1998; Khripach V.A., Zhabinskii V.N., Karnachuk R.A., 2004).

В уровне техники выявлены сведения, касающиеся использования брассиностероидов для стимуляции роста тех или иных культур (рапс, фасоль, яровой ячмень и др.).

Из патента РФ №2515726 известно применение брассиноидов (синтетических брассиностероидов) для обработки семян рапса посредством однократного замачивания с последующим просушиванием перед посадкой в почву.

Из публикации (https://www.dissercat.com/content/vliyanie-brassinosteroidov-na-formirovanie-steblya-i-ustoichivost-k-poleganiyu-yarovogo-yach) следует известность полусухой предпосевной обработки семян ярового ячменя Носовский 9, Московский 2, Зазерский 85 эпибрассинолидом и гомобрассинолидом в концентрации 10~5 мг/л, доказано повышение всхожести семян до 20%.

Вместе с тем, в качестве препаратов-стимуляторов для предпосевной обработки семян известны растворы гуматов (Христева Л.А., Галушка A.M. Эффективность применения физиологически активных гумусовых веществ для предпосевной обработки семян / Теория и практика предпосевной обработки семян. Сборник научных трудов. К.: ЮО ВАСХНИЛ, 1984. - с. 16-20.), а также препараты на основе автолизата пивных дрожжей (АПД) (УДК 631.811; 631.417.1 РАЗРАБОТКА СТИМУЛЯТОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН НА ОСНОВЕ АВТОЛИЗАТА ДРОЖЖЕЙ* Г.Н. Федотов, С.А. Шоба, М.Ф. Федотова).

Основным недостатком перечисленных препаратов - стимуляторов роста является низкая эффективность стимуляции, связанная с использованием одного действующего вещества в составе, а также невоспроизводимость получаемых положительных результатов в промышленных масштабах.

Из публикации Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985. - 506 с. известен способ предпосевной обработки семян растворами гиббереллинов.

Известен также комплексный препарат, раскрытый в патенте РФ №2625957, и включающий в свой состав соли гиббереллиновых кислот (гиббереллины), гумат калия (натрия) и неочищенный автолизат пивных дрожжей (АПД), содержащий живые дрожжевые клетки, при дозе автолизата пивных дрожжей 1,5-3 кг на тонну семян, дозе гиббереллинов 6,4-9,6 г на тонну семян и дозе гумата калия (натрия) 50-200 г на тонну семян.

Основным недостатком описанного выше препарата также является низкая эффективность действия стимулятора и невоспроизводимость получаемых положительных результатов при применении на реальных почвах в промышленных масштабах. Связано это с тем, что при создании комплексного препарата необходимо не просто учитывать суммарный эффект от каждого из стимулирующих компонентов, а обеспечить наличие в препарате компонентов в определенных концентрациях, обеспечивающих определенный компонентный баланс, что способствует кратному увеличению стимулирующей способности в реальных почвах.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет создания комплексного препарата, обеспечивающего повышение стимулирующего действия гиббереллинов при предпосевной обработке семян яровой пшеницы за счет снижения поступления аллелотоксинов из почв в семена, уменьшения ингибирования почвенными аллелотоксинами прорастания семян и активации действия гиббереллинов брассиностероидами.

С одной стороны, известно влияние гиббереллинов и брассиностероидов на рост семян, с другой стороны, использование указанных активных веществ в качестве стимуляторов роста при обработке семян в промышленных масштабах (полусухим способом) не дает ожидаемого эффекта. Таким образом, для промышленного использования полусухим способом известные препараты на основе гиббереллинов и брассиностероидов не применимы, что и представляет собой проблему, решаемую посредством заявляемого изобретения.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении стимулирующей способности препаратов для предпосевной обработки семян полусухим способом, что находит свое отражение в ускорении прорастания семян яровой пшеницы и развития их проростков.

Технический результат достигается тем, что комплексный препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы полусухим способом, включающий гумат калия или натрия и автолизат пивных дрожжей, согласно техническому решению, дополнительно содержит кальциевый бентонит, соли гиббереллиновых кислот и брассинолид, и представляет собой бентонито-гуматовый комплекс в виде водной суспензии, включающей указанные компоненты в следующей концентрации:

Класс брассиностероидов насчитывает около 60 соединений, среди которых наиболее известны брассинолид, 24-эпибрассинолид и 28-гомобрассинолид.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что препарат, характеризующийся заявленными диапазонами концентраций компонентов, обеспечивает активацию гиббереллинов брассиностероидом при снижении поступления аллелотоксинов из почв в семена за счет формирования бентонито-гуматового комплекса. Это приводит к уменьшению ингибирования почвенными аллелотоксинами прорастания семян. Для этого при создании препарата к гиббереллинам добавляют кальциевый бентонит с гуматом, и дополнительно вводят АПД в заявленных концентрациях и добавляют брассинолид. При взаимодействии гумусовых веществ (гуматы) с бентонитом образуются бентонито-гуматовые комплексы, обладающие значительно большей сорбционной способностью по отношению к органическим веществам (например, пестицидам), которые закрепляют аллелотоксины из почв, не позволяя им поступать в семена и ингибировать их развитие. То есть, введение в состав препарата кальциевого бентонита значительно усиливает поглощение препаратом аллелотоксинов из почв, снижая их количество, поступающее в семена. Это снижает ингибирующее действие аллелотоксинов на семена и позволяет лучше проявиться стимулирующей способности гибберелинов. Вводя в препарат АПД, блокируют активные центры гумусово-бентонитного (бентонито-гуматового) комплекса, способные поглощать из почв биологически активные вещества, оказывающие положительное влияние на развитие семян. Это позволяет получать высокую эффективность стимуляции развития семян яровой пшеницы при их обработке полусухим способом, что недостижимо при известных применениях гиббереллинов. В реальных же производственных условиях применения стимуляторов развития семян зерновых культур альтернативы полусухой обработке семян не существует из-за высокой производительности данного способа, позволяющего за короткий посевной период провести обработку семян для посева на больших площадях реальных хозяйств.

Подобраны интервалы концентраций, в которых препарат действует наиболее эффективно. Выявлено, что при определенных соотношениях «бентонит кальция - гумат», возникает бентонито-гуматовый комплекс, обладающий максимальной сорбционной способностью по отношению к органическим веществам (аллелотоксинам).

Для обеспечения сбалансированного количества бентонито-гуматового комплекса в препарате эмпирическим путем определены и проверены границы интервала его концентрации. Значение нижних границ интервалов кальциевого бентонита и гумата обусловлены способностью бентонито-гуматового комплекса эффективно поглощать и закреплять аллелотоксины, поступающие в семена из почв, а верхняя граница обусловлена тем, что количество биологически активных веществ из почв, способных стимулировать развитие семян, закрепляется на сорбенте в минимальной степени.

Для АПД выбранная нижняя граница интервала концентраций связана с необходимостью дополнительного блокирования активных центров сорбента, способных закреплять стимулирующие биологически активные вещества из почв, а верхняя граница обусловлена вытеснением стимулирующими биологически активными веществами из почв аллелотоксинов и увеличением их количества, поступающего в семена, что приводит к усилению ингибирования развития семян. Вместе с тем, следует учитывать, что на этот процесс накладывается поступление из АПД в семена веществ, стимулирующих развитие семян (например, витаминов).

Для гиббереллина, который является гормоном роста растений, выбранные границы значений обусловлены наличием оптимальных концентраций гиббереллина в семенах (растениях), при которых биохимические реакции проходят с максимальной скоростью с учетом того, что часть гиббереллина закрепится на бентонито-гуматовом комплексе при приготовлении заявляемого препарата. Брассинолид в этих условиях усиливает действие гиббереллина, что было обнаружено эмпирическим путем. Введение в препарат брассинолида усиливает стимулирующее действие гиббереллинов.

Осуществление изобретения

Дальнейшее описание сущности изобретения выполнено с использованием примеров конкретного выполнения.

Опыты проводили на семенах яровой пшеницы сорт «Любава» на дерново-подзолистой почве из окрестностей поймы реки Яхрома влажностью 18,1%.

Для оценки эффективности того или иного препарата использовали методику, основанную на существовании линейной зависимости между длиной проростков больших массивов семян и их насыпным объемом в воде, раскрытую, например, в патенте РФ №2683504. Известный способ оценки стимулирующей активности препаратов-стимуляторов позволяет обрабатывать большие партии семян за короткое время, что делает его применимым в промышленных масштабах. Суммарная длина проростков семян определяет их насыпной объем. Чем больше длина проростков, тем больше насыпной объем проросших семян. Таким образом, изменение насыпного объема проросших семян характеризует общую длину их проростков и дает возможность сравнивать проросшие семена, обработанные стимулятором с контрольными необработанными образцами.

Для оценки длины проростков для каждой опытной партии семян выполняли следующие действия. На дно чашки диаметром 95 мм помещали 30 г почвы, затем ровным слоем размещали 7,5 г семян (необработанных, контрольных, или обработанных с использованием модифицированного препарата), а сверху - 30 г почвы. После этого в чашку равномерно добавляли из мерной пипетки воду. Использовали шестикратную повторность с последующей статистической обработкой результатов.

Проросшие в почве семена отмывали от субстрата и помещали порциями в мерный цилиндр на 100 мл с водой, размещенный на вибростоле, колеблющемся с частотой 50 Гц. После помещения каждой порции проросших семян в цилиндр, которые создавали ажурную пористую структуру на них на 15-20 секунд помещали небольшой грузик массой 8 г в виде резиновой пробки, что приводило к уплотнению структуры. После помещения всех проросших семян в цилиндр на них ставили грузик и проводили дополнительное уплотнение структуры легкими постукиваниями (30-40) цилиндра с семенами о стол. Эти операции позволяли создать достаточно однородную структуру, а нижняя граница груза позволяла определять насыпной объем с точностью до 0,5 мл.

Перед проведением опытов по определению стимуляции развития семян препаратами определяли оптимальную исходную влажность почвы, при которой и проводили испытания. Для этого по описанной выше методике определяли количество добавляемой к почве воды, которое обеспечит максимальную суммарную длину проростков необработанных семян за 2 суток. Оптимальная величина навески добавляемой к почве воды составила 9 г.

Для подтверждения эффективности заявляемого препарата подготовили несколько групп контрольных и исследуемых образцов препаратов, которыми обрабатывали соответствующие навески семян и определяли в каждом случае длину проростков указанным выше методом. Проращивание семян во всех случаях вели в течение 2 суток при идентичных условиях.

Группа 1 - семена без обработки (за двое суток суммарная длина проростков составляла 6000 мм).

Группа 2 - семена, обработанные водным раствором препарата «Бутон», произведенного ООО «ПСК Техноэкспорт» (Россия), содержащего натриевые соли гиббереллиновых кислот в количестве 20 г/кг. Концентрация раствор составила 35 мг/л. Обрабатывали семена раствором препарата полусухим способом с расходом раствора 40 л на тонну семян. Эффект стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян вырастающих в дерново-подзолистой почве не превысил 5%.

Группа 3 - семена, обработанные комплексным препаратом, изготовленным в соответствии с патентом №2625957. Состав раствора: автолизат пивных дрожжей - 100 г/л; гумат - 10 г/л; гиббереллины - 320 мг/л. Расход раствора 20 литров на тонну семян. Эффект стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян, вырастающих в дерново-подзолистой почве, не превысил 7%.

Группа 4 - семена, обработанные раствором концентрации 300 мг/л препарата «Брассинолид» (например, производства Китай), содержащего 0,15% брассиностероидов. Расход раствора 40 л на тонну семян. Эффекта стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян, вырастающих в дерново-подзолистой почве, обнаружено не было.

Группа 5 - семена, обработанные препаратами заявляемого препарата.

Для получения заявляемого состава использовали:

гумат калия (натрия), произведенный ООО НВЦ «Агротехнологии» из бурого угля;

кальциевый бентонит по ОСТ 18-49-71;

автолизат пивных дрожжей (АПД), выпускаемый промышленностью для применения в качестве добавки к корму скота, произведенный ООО «Биотех плюс» (Россия);

препарат «Бутон», произведенный ООО «ПСК Техноэкспорт» (Россия), содержащий гиббереллины (натриевые соли гиббереллиновых кислот) в количестве 20 г/кг;

препарат «Брассинолид» (Китай), содержащий 0,15% брассиностероидов.

Из этих компонентов готовили водные суспензии необходимых концентраций, добавляя к необходимым навескам сухим препаратов воду и раствор Брассинолида концентрацией 700 мг/л и проводя простое перемешивание. Затем обрабатывали приготовленными растворами (суспензиями) семена пшеницы полусухим способом с расходом раствора препарата 40 л на тонну семян.

Величину стимуляции при обработке семян препаратами также определяли по длине проростков семян, выросших за 2 суток, в сравнении с необработанными семенами, выражая увеличение длины проростков в процентах.

Из полученных данных видно, что оптимальными параметрами обработки являются: суспензия с концентрациями гумата 8-12 г/л, бентонита 35-45 г/л, автолизата пивных дрожжей 10-14 г/л, гиббереллина 35-45 мг/л, брассинолида 250-350 мг/л. Из таблицы следует, что состав с приведенными концентрациями входящих компонентов (с учетом их вариативности в рамках заявленных концентраций) обеспечивает кратное увеличение длины проростков семян по отношению к необработанным семенам группы 1, что свидетельствует об эффективности стимуляции в соответствии с выбранной методикой оценки. Выход за границы заявленных концентрационных интервалов компонентов суспензии приводит к снижению эффективности применения препаратов.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить эффективность стимулирующей обработки семян яровой пшеницы препаратом на основе гиббереллинов и брассинолидов с 5-7 до 47%.