Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ СОИ НА ФОНЕ УКОРОЧЕННЫХ ДЛИН ДНЯ

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть применено при выращивании сои при летних повторных посевах (после уборки озимых колосовых культур) в южной части умеренного климатического пояса, а также на короткодневных широтах субтропического и тропического климатических поясов.

Известно, что соя является высокочувствительной к длинам дня, короткодневной культурой, наиболее адаптированной к длинам дня 15-16 часов. При сокращении продолжительности светового периода она быстрее переходит от вегетативной к репродуктивной стадии, формирует низкие растения и малое количество семян. Мировой опыт показывает, что для каждого сорта сои имеется своя оптимальная географическая широта возделывания, где формируются оптимальный вегетационный период и максимальный урожай семян. Выращивание выведенных на конкретных широтах и при определенных длинах дня сортов, в более короткодневных условиях влечет за собой существенное сокращение вегетационного периода, высоты и биомассы растений и семенной урожайности. Для увеличения высоты и биомассы отдельных видов растений известно использование гиббереллина - эндогенного ростового фитогормона. Однако, эффект от применения растворов гиббереллина в короткодневных субтропических условиях низок и нестабилен. Так, обработка семян сои растворами гиббереллина в г. Квебек (Канада) перед посевом на широте 47° и максимальной длине дня 15 ч 50 мин не влияла на высоту растений и урожайность сои (Zhangetal, 1997). Было установлено, что применение гиббереллина на сое в фазы бутонизации и бобообразования на широте 45° и максимальной длине дня 15 ч 37 мин (г. Сент-Пол, шт. Миннесота, США) не только не влияло, но даже снижало в 1,5-3,0 раза семенную продуктивность растений сои (Bimberg, Brenner, 1987). В Аргентине (г. Ла-Плата, пров. Буэнос-Айрес) в субтропических условиях на широте 35° и максимальной длине дня 14 ч 30 мин, внесение растворов гиббереллина в фазе полного цветения сои привело к частичному увеличение высоты растений сои за счет растяжения междоузлий, однако оказалась заблокирована способность формирования азотфиксирующих клубеньков, что повлекло за собой снижение урожайности по сравнению с необработанными гиббереллином контрольными растениями (Guiametetal, 1987; Balattietal, 1990).

Во Флориде (США) на широте 28° и максимальной длине дня 13 ч 55 мин, применение растворов гиббереллина в фазу всходов сои также привело к растяжению нижних междоузлий, однако средние и верхние междоузлия оказались укороченными. При этом общее количество междоузлий на обработанных растениях, по сравнению с необработанными, не изменилось. В целом, применение гиббереллина на сое во Флориде практически не повлияло на высоту растений и их продуктивность (Mislevyetal., 1989).

Известны способы повышения урожайности сои, предусматривающие обработку вегетирующих растений сои другими регуляторами роста растений сои (Патент РФ №1486049, 1637652, 2601816).

Недостатком известных способов повышения урожайности сои состоит в том, что они не эффективны для выращивания сои на фоне укороченных длин дня.

Известен также способ стимулирования роста и развития масличных культур (для повышения урожайности в ядрах семян масличных агрокультур, в частности, подсолнечника и рапса), заключающийся в нанесении на вегетирующие растения подсолнечника и рапса, полигиббереллинового регулятора роста Гибберсиба в дозе 10-40 г/га по препарату, содержащему 50% натриевых солей различных гиббереллинов методом наземного опрыскивания (0,005-0,1% водный раствор, 400 л/га) или с помощью аэрозольного генератора с регулируемой дисперсностью частиц (ГРД), используя 2-4%-ный раствор (0,5-1,5 л/га), патент РФ №2099948, A01N 63/04, A01G 7/00), принятый нами за прототип. Наиболее благоприятными сроками обработки вегетирующих растений Гибберсибом являются для подсолнечника - фаза образования корзинок (розеток), начало цветения, а для рапса - начиная с фазы 5-7 листьев.

Недостатком прототипа является тот факт, что не определены сроки и дозы гиббереллина для обработки вегетирующих растений сои для повышения ее урожайности вообще и тем более при выращивании ее в условиях укороченных длин дня.

Задача изобретения - получение более продуктивных растений сои в условиях укороченных длин дня, например, при посеве сои в более южных регионах относительно пункта выведения сорта, или летних сроках посева на оптимальных для сорта широтах.

Цель изобретения - отодвинуть преждевременную инициацию начала массового цветения сорта на фоне укороченных длин дня (при летних посевах или на более южных географических широтах) на более поздний срок, чем естественное начало цветения, и этим вызвать дополнительный прирост биомассы, высоты растений, количества узлов, бобов и семян.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем нанесение на вегетирующие растения сои раствора гиббереллинового препарата, согласно изобретению вегетирующие растения сои высокочувствительного к укороченному дню сорта опрыскивают раствором гиббереллина концентрацией 0,003% (30 мг/л) в фазе «начало цветения» с нормой расхода рабочей жидкости из расчета 20 мл/м (200 л/га) площади, покрытой листьями растений сои, при этом, площадь, покрытую листьями растений сои, определяют путем измерения суммарной площади их проекции на почву, а началом цветения считают фазу, когда появился первый цветок на 10% растений.

Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы не выявили технических решений, имеющих существенные признаки заявляемого способа, касающиеся условий осуществления действий, а именно режимов их осуществления: фазы, метода обработки растений сои гиббереллином, концентрации обрабатывающего раствора и нормы его расхода.

Было выявлено средство для повышения урожайности сои, содержащее гиббереллиновую кислоту (GA₃) в композиции с салициловой кислотой в приготовлении с обычными вспомогательными веществами или добавками. Этим средством обрабатывают растения сои ПЕРЕД, в ПРОЦЕССЕ, или ПОСЛЕ цветения (Экон. Патент ГДР (DD) №259341, A01N 43/12, 45/00, 37/40, опубл. 24.08.1988 г.). Однако в нем не определены дозы средства для обработки растений сои перед цветением и нормы расхода указанного средства при выращивании сои в условиях укороченных длин дня.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критериям патентоспособности «НОВИЗНА» и «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ». Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ», т.к. оно может быть использовано в сельском хозяйстве, а сущность заявляемого технического решения достаточно раскрыта в описании изобретения.

В основу наших исследований по вопросу повышения урожайности высокочувствительных к укороченному дню сортов сои было положено предположение о возможности использования гиббереллинов не просто как веществ для увеличения высоты растений сои, а как временных блокираторов преждевременной короткодневной инициации цветения.

Мы пришли к такой гипотезе, что если инициация цветения у сои, в том числе при модифицирующем влиянии длины дня, начинается только при определенном балансе эндогенно синтезированных фитогормональных компонентов флоригенного (инициирующего формирование цветков) комплекса, то любое нарушение их баланса полностью или частично заблокирует инициацию формирования из пазушных недифференцированных меристем цветочных почек до тех пор, пока флоригенный баланс фитогормонов опять не восстановится.

В наших исследованиях было замечено следующее: временный дисбаланс компонентного состава флоригенного комплекса достигается экзогенным внесением на вегетирующие растения сои дополнительных доз отдельных фитогормонов, например гиббереллинов, гетероауксинов или цитокининов. В результате, инициация формирования цветочных почек и переход к стадии цветения сои откладывается на период, необходимый растениям для дополнительного синтеза остальных компонентов флоригена и восстановления баланса между ними. При этом, в течение периода дисбаланса флоригенного комплекса растения сои продолжают вегетировать, формируя дополнительные узлы с листьями и увеличивая общую высоту побегов. После восстановления флоригенного баланса, растения сои переходят к массовому цветению, в том числе на дополнительно сформировавшихся узлах, где формируется дополнительный урожай семян.

В результате мы пришли к такой мысли: чтобы получить более высокие и более продуктивные растения сои в условиях укороченных длин дня, например, при посеве сои в более южных регионах относительно пункта выведения сорта, или летних сроках посева на оптимальных для сорта широтах, надо установить стадию онтогенетического развития растений сои для эффективного нарушения баланса флоригенных фитогормонов, внести на растения раствор одного из компонентов флоригена, например гиббереллина, в оптимальной для достижения заданного эффекта концентрации. Кроме этого подобрать наиболее отзывчивые на экзогенное применение фитогормонов флоригенного комплекса генотипы сои с их минимальным эндогенным содержанием.

Изобретение поясняется следующими фотографиями.

На фиг. 1 показана реакция двух разных генотипов сои на укороченные длины дня по высоте растений на дату 9 августа при длине дня 14 ч 20 мин: а - менее чувствительный сорт ВИТА; б - высокочувствительный к укороченному дню сорт ПУМА.

На фиг. 2 показаны посевы сои сорта ПУМА обработанных раствором гиббереллина растений сои (а) и не обработанных (б) в условиях укороченных световых периодов при длине дня ≈14 ч (2-я декада августа).

На фиг. 3 показаны высота на не обработанных раствором гиббереллина созревших растениях сои (а) сорта ПУМА и на обработанных (б) в условиях укороченных световых периодов на дату 23 сентября при длине дня 12 ч.

Для выявления эффективной концентрации раствора гиббереллина и эффективной фазы онтогенеза, обеспечивающих наиболее выраженную временную задержку начала цветения, т.е. для практического решения поставленной задачи, мы, прежде всего, осуществили подбор сортов на повышенную чувствительность к укороченным длинам дня. Для чего провели летний посев сортов-кандидатов сои в короткодневных условиях с целью естественной инициации цветения при длинах дня 13-14 ч и выявлению высокочувствительных к указанным длинам дня сортов.

Реакция разных генотипов сои на укороченные длины дня была визуально видна по высоте растений (фиг. 1): высокорослые растения менее чувствительного к укороченному дню на начальных этапах онтогенеза сорта сои ВИТА (а); низкорослые растения высокочувствительного на начальных этапах онтогенеза к укороченному дню сорта сои ПУМА (б).

Выделенные генотипы с максимальной реакцией на укороченные длины дня (максимальная низкорослость и быстрое начало цветения) высевали в короткодневных условиях (13-14 ч) и по листьям обрабатывали растворами гиббереллина. При оценке эффективности растворов гиббереллина брали концентрации 0,001%, 0,003%) и 0,005% или в весовом отношении - 10 мг/л, 30 мг/л и 50 мг/л соответственно. Двулетняя оценка показала, что наиболее эффективной концентрацией гиббереллина является 0,003%) (30 мг/л), обеспечивающей наиболее выраженную временную задержку начала цветения на 1-2 недели. Растворы гиббереллина наносили на растения сои на отдельных делянках в следующие фазы онтогенеза: 1-й настоящий (тройчатосложный) лист, 3-й настоящий лист, начало цветения (1-й цветок на 10% растений), полное цветение 100% растений).

Выделенные по признаку максимальной низкорослости и быстрому началу цветения в условиях укороченного дня при летнем (июль) посеве, с учетом подобранной эффективной концентрации гиббереллина (0,003%), высевали сорта сои в поле, также при летнем посеве - в 1-й декаде июля после уборки ячменя. После уборки предшествующей культуры (озимый ячмень) поле обрабатывали дисковой бороной на глубину 8-12 см. После дискования проводили предпосевную культивацию на глубину 4-5 см и проводили посев сортов сои. Посев проводили пневматической сеялкой на глубину 5-6 см на делянках площадью 100 м² (0,01 га) в 3-кратной повторности. Норма высева семян 50 шт/м² (500 тыс. шт./га).

Рабочая концентрация раствора гиббереллина - 0,003% (30 мг/л). Внесение раствора гиббереллина на листья сои осуществляли прицепным опрыскивателем с нормой расхода рабочей жидкости из расчета 20 мл/м² (200 л/га) на площадь, покрытую листьями сои. Фаза растений сои при внесении раствора гиббереллина - начало зацветания (1-й цветок на 10% растений). Для последующей оценки увеличения урожайности сои за счет искусственного дисбаланса флоригенного комплекса фитогормонов экзогенным внесением раствора гиббереллина на фоне укороченных длин дня, оставляли необработанными контрольные участки, также высеянные в 3-кратной повторности на той же площади и с той же нормой высева, как и обрабатываемые делянки.

Уже через 2 недели после внесения гиббереллина, к концу 1-й декады августа, при сокращении длины дня до 14 ч 20 мин, обработанные растения сои отличались повышенной высотой растений по сравнению с необработанным вариантом (фиг. 2).

Перед внесением гиббереллина, на 5 равноудаленных участках посева, площадью 1 м² каждый, определяли площадь покрытия листьями поверхности почвы путем измерения площади проекции листьев на почву. Рассчитанную площадь покрытия в процентах от общей площади посева использовали для корректировки рабочей концентрации раствора гиббереллина таким образом, чтобы на площадь поверхности поля, покрытую листьями, наносилась необходимая массовая доля фитогормона с учетом объема вносимого на 1 м² объема раствора. Например, при площади покрытия почвы листьями сои 50%, 50% раствора автоматически попадут на поверхность почвы и будут безвозвратно утеряны. Поэтому рабочая концентрация раствора удваивается для нанесения на листья необходимой массовой доли гиббереллина.

В фазу полного созревания в середине 3-й декады сентября при длине дня около 12 ч на всех делянках проводили измерения высоты растений, количества узлов, бобов и семян с 50 растений по каждой повторности. Общая высота обработанных растений гиббереллином сои возросла более чем в полтора раза. Количество узлов на обработанных растениях также увеличилось в полтора раза (фиг. 3).

Обработанные гиббереллином и контрольные (необработанные) делянки сои созрели практически одновременно. После полного созревания растений все делянки в конце сентября убирали комбайном и определяли урожайность контрольного (необработанного) и обработанных гиббереллином вариантов (таблица).

Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков способа повышения урожайности сои на фоне укороченных длин дня необходима и достаточна для достижения поставленной цели и решения поставленной задачи.