Спосіб обробки сільськогосподарських культур

Реферат: Спосіб обробки сільськогосподарських культур для підвищення їх морозостійкості шляхом проведення їх позакореневого підживлення водним розчином KH 2PO4 та додатково для підживлення використовують гліцерин, диметилсульфоксид, ендофіт L1, гумат натрію, гумат калію, ПЕО 400 і ПЕО 1500. UA 98399 C2 (12) UA 98399 C2 UA 98399 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до сільського господарства і стосується агрохімічних препаратів, що використовуються для підвищення морозостійкості сільськогосподарських культур в осінньозимовий період. Озимі сільськогосподарські культури ефективніше використовують вологу осінньо-зимового періоду і забезпечують в більшості випадків стійке виробництво зерна. Наочним підтвердженням цьому служить урожайність озимих та ярих культур в умовах посухи. За відсутності дощу в період вегетації рослин, що спостерігалося влітку в 2010 році протягом 2,5 місяців, озимі зернові культури, там де дотримувалась належна агротехніка, зуміли сформувати врожайність зерна в 40-50 ц/га, в той час, як ярові колосові культури, в кращому випадку, дали врожайність 15-25 ц/га, тобто в половину меншу в порівнянні з озимими. Однак, не дивлячись на значні переваги озимих культур в порівнянні з ярими, озимі культури в період зимівлі підлягають впливу цілого ряду несприятливих факторів, серед яких домінуюче положення займають низькі температури. Якщо агротехніка їх вирощування порушується, то після зимівлі їх посіви стають зрідженими, а іноді навіть гинуть зовсім. В результаті господарства несуть додаткові витрати по пересіву на площах, де загинули озимі культури, що в кінцевому підсумку погіршує фінансове становище господарств. Отже, врожай озимих культур істотно залежить від умов перезимівлі. Часті пошкодження і загибель цих культур від вимерзання в суворі зими є головною перешкодою для розширення їх посівних площ. Ушкодження та загибель зимуючих рослин зумовлені замерзанням води в міжклітинниках і клітинах, яке супроводжується дегідратацією, осмотичним шоком, механічним травмуванням мембран. Найчутливішими до низьких температур є ліпідні компоненти біологічних мембран. В процесі дії морозу, в клітинах меристематичних тканин рослин відбувається порушення нормального обміну речовин та функціональної активності мембран унаслідок переходу їхніх насичених жирних кислот із рідинно-кристалічного в стан гелю, а у міжклітинному просторі та в судинах ксилеми, проходить формування кристалів льоду. Інтенсивність, із якою лід розповсюджується по тканинах, а також розмір його кристалів, визначають ступінь пошкодження не тільки меристематичних, а й інших тканин. У цих умовах руйнується оптимальна структура пігментліпопротеїдного комплексу, гальмуються функції запасу енергії, спостерігаються зміни водного балансу рослинної клітини. Під впливом низьких температур клітина гине від порушення цілісності мембрани в процесі замерзання і розморожування. Виживання заморожених тканин рослин залежить від здатності запобігати росту внутрішньоклітинних кристалів льоду. Формування морозостійкості зимуючих рослин в онтогенезі пов'язане з адаптивною перебудовою вуглеводного, амінокислотного, білкового, ліпідного обмінів, а також з змінами окисно-відновних, енергетичних та інших функцій. Зменшення чутливості до морозів пояснюється передусім тими складними змінами, які виникають у хімічному складі речовин, що містяться в клітині, появі так званих кріопротекторів. До них належать, насамперед, полімери, здатні зв'язувати воду - гідрофільні білки, моносахариди, молекули геміцелюлоз, тощо. Відомі різні способи підвищення інтенсивності проходження загартування озимих культур і зростання морозостійкості рослин. [1]. На проходження загартування озимих культур можна вплинути агротехнічними заходами і хімічними речовинами. З цією метою селекціонери виводять адаптовані до низьких температур сорти озимих культур. Зимостійкість озимих культур залежить від інтенсивності витрат цукрів за зимівлі. Зимостійкі сорти характеризуються ощадливим витрачанням цукрів. Чим менше витрачається за зимівлю цукрів, тим вища маса рослин, які перезимували [4, 5]. Сильний вплив на морозостійкість рослин мають агротехнічні заходи: строки сівби, система обробітку ґрунту та попередники. Найменшу зимо- та морозостійкість мають перерослі рослини ранніх строків сівби, та слаборозвинуті пізніх строків, а найвищу стійкість до низьких температур - найбільш адаптовані рослини до низьких температур оптимальних строків сівби. Глибиною заробки насіння коригують глибину залягання вузла кущення, так як з більшою глибиною залягання вузла кущення підвищувалася і температура ґрунту. Для сприятливої перезимівлі поряд з правильним обробітком ґрунту, оптимальними строками і способами посіву велике значення мають і умови живлення рослин. Встановлено, що на перезимівлю озимих позитивно впливає внесення добрив, особливо фосфорно-калійних. Надлишок азотного живлення в початковий період росту озимини знижує їх стійкість до низьких температур і інших несприятливих умов зимового періоду [2, 3]. Найбільш сильне підвищення морозостійкості озимих культур викликають фосфорні добрива. Н.М. Карманенко експериментально встановила фізіологічну роль фосфору і калію в підвищенні морозостійкості озимих культур [6, 7]. Проведені дослідження показали, що забезпечення рослин достатньою кількістю фосфору позитивно впливає на вуглеводний обмін, 1 UA 98399 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 гідрофільність біоколоїдів і тим самим активізує розвиток кореневої системи, проникнення її в ґрунт і посилює поглинальну здатність, особливо, в початкові фази розвитку. Нестача ж калію порушує вуглеводний обмін рослин і обумовлює інтенсивніше використання запасів вуглеводів, а дефіцит фосфору порушує синтез сахарози, тоді як тривале азотне голодування, навпаки, сприяє нагромадженню водорозчинних цукрів у рослині. Однак коефіцієнт використання з внесених в ґрунт фосфорно-калійних добрив кореневою системою озимих культур невисокий і становить для фосфорних 20 % і калійних близько 45 %, а фосфор і калій майже у всіх ґрунтах знаходяться в важкорозчинних сполуках і кореневі системи рослин не в змозі їх поглинути в повному обсязі. Це пояснюється тим, що фосфат-аніон в ґрунті утворює з бікарбонатом кальцію ґрунтового розчину сіль трифосфат кальцію, що знижує доступність фосфору для рослин. В чорноземних ґрунтах, поглинальний комплекс, яких насичений кальцієм і магнієм, відносно велика кількість калію закріплюється в необмінній формі, що також знижує коефіцієнт використання його рослинами. Калій з внесених добрив в ґрунті обмінно поглинається. Поряд з фосфорно-калійними добривами отримали поширення й різні препарати кріопротектори, які використовують для передпосівного обробітку насіннєвого матеріалу і під час проведення позакореневого підживлення перед входженням рослин в зиму, але майже жоден з них за низької ефективності або високої вартості не отримав широкого використання в виробничих умовах. [10, 11]. З різних причин всі вище перелічені способи підвищення морозостійкості озимих культур не в змозі в повній мірі створити оптимальні умови для проходження процесу загартування рослин. Одні з них високо затратні, оскільки потребують внесення великих доз фосфорно-калійних добрив під основний обробіток ґрунту, а інші потребують постійного уточнення й удосконалення, що характерно для строків проведення посівних робіт в зв'язку з глобальним потеплінням клімату. Поряд з цим для підвищення морозостійкості рослин використовують препарати з ріст регулюючою активністю: епін, циркон, ампіон і кризонцин [8, 9]. Але їх ефективність суттєво нижча в порівнянні з використанням водного розчину КН2РО4. Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого рішення є спосіб підвищення морозостійкості озимих сільськогосподарських культур (озимої пшениці і озимого ячменю в фазі 2-3 пагонів, озимого ріпаку в фазу 4-6 справжніх листків) водним розчином КН2РО4, описаний Юмашевим Н. П. в [12] та вибраний авторами за прототип. Однак використання згаданого способу не забезпечує ефективної морозостійкості сільськогосподарських культур завдяки наступним недолікам: 1) слабка проникність катіонів калію та гідро-фосфат аніонів крізь біологічну мембрану клітин листків озимих культур; 2) після висихання КН2РО4 на поверхні листків проходить його кристалізація і відбувається здування вітром утворених кристаликів, що, в свою чергу, знижує коефіцієнт використання рослинами калію та фосфору. Задачею винаходу є усунення вищезгаданих недоліків, а саме - створення способу, використання якого забезпечує підвищену кріопротекторну і адаптогенну дію для проведення інтенсифікації процесу загартування сільськогосподарських культур перед входженням їх в стан анабіозу в зимовий період розвитку. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі підвищення морозостійкості сільськогосподарських культур шляхом проведення їх позакореневого підживлення водним розчином КН2РО4, відповідно до винаходу, підживлення здійснюють з додатковим використанням гліцерину, диметилсульфоксиду, Ендофіту L1, гумату натрію, гумату калію, ПЕО 400 і ПЕО 1500 при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Ендофіт L1 0,588-1,471 гумат натрію 0,1-0,2 гумат калію 0,2-04 ПЕО 400 4,872-8,118 ПЕО 1500 11,44-19,059 гліцерин 3,0-3,8 диметилсульфоксид 2,0-2,003 КН2РО4 35,308-58,824. Суттєвою ознакою заявленого технічного рішення в порівнянні з відомими і з прототипом, зокрема, є додаткове використання для позакореневого підживлення сільськогосподарських культур гліцерину, диметилсульфоксиду, Ендофіту L1, гумату натрію, гумату калію, ПЕО 400 і ПЕО 1500. Запропонований авторами препарат (під торговою маркою «Антистрес»), до складу 2 UA 98399 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 якого входять заявлені компоненти, а саме: 1) плівкоутворювач, продукти метаболізму симбіотичного гриба - ендофіта: ауксини, цитокініни, гібереліни, ненасичені жирні кислоти та гумат калію та натрію; 2) гліцерин; 3) диметилсульфоксид; 4) КН 2РО4, має підвищену кріопротекторну і адаптогенну дію, що пояснюється наступним чином. Заявлені межі компонентів є оптимальними і визначені дослідним шляхом. Вихід складових за заявлені межі негативно впливає на ефективність застосування способу підвищення морозостійкості сільськогосподарських культур. Кожен з вище зазначених компонентів після нанесення препарату на поверхню рослин виконує свою відповідну функцію: Вище згадані компоненти, а саме: ендофіт, гумат калію, гумат натрію та ненасичені жирні кислоти виключають осипання, здування з листостеблової маси нанесеного компонентів препарату "Антистрес" та сприяє за рахунок гумінових складових інтенсивному поділу клітин меристематичних тканин молодих рослин. Завдяки КН2РО4 проходить нагромадження в клітинах вузла кущення водорозчинних вуглеводів, що викликає підвищення концентрації клітинного соку і запобігає внутрішньоклітинному замерзанню, в рослинах розвивається дрібні клітини, що підвищує їх адаптивні властивості, проходить інтенсивний розвиток кореневої системи, яка проникає в більш глибокі шари ґрунту, глибше залягає вузол кущення. Гліцерин зменшує кількість вільної води за рахунок зростання гідрофільності колоїдів. Диметилсульфоксид затримує руйнування біооксидантів в умовах низькотемпературного стресу, підвищує гнучкість та еластичність мембран, тим самим сприяє зростанню проникнення в цитоплазму клітин через плазмолему компонентів "Антистресу", особливо катіонів калію та фосфат-аніонів. В результаті комплексної дії на рослину компонентів препарату "Антистрес" відбувається підвищення морозостійкості озимих сільськогосподарських культур за рахунок зростання сирої та сухої маси рослин, кількості зв'язаної води і накопичення в вузлах кущення вуглеводів. Заявлений спосіб підвищення морозостійкості озимих сільськогосподарських культур здійснюють наступним чином. Озимі сільськогосподарські культури: озима пшениця, озимий ячмінь в фазі розвитку 2-3 стебел, а озимий ріпак в фазі 4-5 листочків обробляють водним розчином препарату «Антистрес» дозою 1,7 л/га у вигляді бакової суміші з розрахунку 300 л/га. Дослідженнями виконаними на Ерастівській дослідній станції Інституту зернового господарства НААН України 2007-2008 pp. в дрібно ділянкових, а в (2009-2010 pp.) в польових дослідах встановлено, що під впливом цього препарату зростає вміст водорозчинних цукрів в вузлах кущення озимої пшениці в кінці вересня з 14,0 до 15,8 %, в листопаді - з 16,2 % на контролі до 17,3 %, а в січні кількість цукрів була вищою чим контролі на 2,1 % за вмісту на контролі 19,3 % (табл. 1. рис. 1). Наведені дані свідчать про те, що даний препарат слід віднести до кріопротекторів, так як з його допомогою через відповідні зміни вуглевод-синтезуючих систем відбувається підвищення морозостійкості озимих культур. Таким чином, під впливом позакореневого підживлення озимих зернових культур перед входженням їх в зиму "Антистрес" в них інтенсивніше проходить загартування і вони краще адаптуються до несприятливих факторів середовища, про що свідчать результати проморожування відібраних ґрунтових монолітів в січні місяці (відростало після проморожування на 30 % більше оброблених рослин препаратом "Антистрес" в порівнянні з контролем). Виживання рослин після зимівлі вище в порівнянні з контролем на 12-20 %, що в кінцевому підсумку впливає на врожайність, особливо в несприятливі роки, в які вона підвищувалась майже на 2,3-3,0 %. За рахунок цього агрозаходу відбувалося зростання врожайності озимих зернових колосових культур на всіх трьох фонах удобрення, яке варіюваловід 3,3 до 3,5 ц/га про що свідчать врожайні дані наведені в таблиці 2). 3 UA 98399 C2 Таблиця 1 Вміст розчинних вуглеводів (цукрів) у вузлах кущіння озимої пшениці № Варіант Еталон: Вітавакс 200 ФФ, 3 л/т ((ендофіт L1+ гумат калію+ гумат натрію + ПЕО 400 + ПЕО 2 1500) 0,2 л/т + Антистрес 0,34 кг/т + Вітавакс 200 ФФ, 1,5 л/т (ЕМ-1)) 1 Вміст розчинних вуглеводів, % до сухої маси 03.12.08 29.01.09 12.03.09 07.04.09 Моно- Дицу- сума Моно- Дицу- сума Моно- Дицу- сума Моно- Дицу- сума цукри кри цукрів цукри кри цукрів цукри кри цукрів цукри кри цукрів 5,37 100% 34,97 100% 40,34 100% 9,37 100% 22,56 100% 31,93 100% 7,00 100% 21,85 100% 28,85 100% 3,12 100% 19,60 100% 22,72 100% 6,50 121% 33,90 97% 40,40 100% 10,12 108% 18,89 84% 29,01 91% 6,25 89% 23,75 109% 30,00 104% 4,15 133% 21 41 , 109% 25,56 126% Примітка: 1) вміст водорозчинних цукрів в рослинах вар. 1 (еталон); 2) 2-5 вміст водорозчинних цукрів в рослинах вар. 2 в аналітичних пробах відібраних на ділянках варіанту в чотирьох повтореннях польового досліду. Таблиця 2 Вплив позакореневого підживлення препаратом «Антистрес» на продуктивність озимого ячменю (сорт Розсада) та озимої пшениці (сорт Куяльник) 2009-2010 pp. Роки 2010 № Вар. Сільськогосподарські культури 1 Озима пшениця 2 1 2 Озимий ячмінь 1 Озима пшениця 2 1 2 Озимий ячмінь 1 Озима пшениця 2 1 2 Озимий ячмінь середнє Приріст 45,7 49,0 3,3 38,4 42,2 38,9 42,3 3,4 46,6 48,9 48,9 51,1 2,2 42,2 44,9 42,4 45,0 2,6 52,3 54,4 52,8 55,8 3,0 45,8 48,5 45,7 49,2 3,5 2009 Фон 1. Без добрив 48,0 43,4 52,3 45,7 39,3 42,3 Фон.2 N30P30K30 51,5 53,2 42,6 45,1 Фон.3. N60P60K30 53,2 57,1 45,7 49,8 Примітка 1-2 варіанти польового досліду: вар. 1 - без обробки; вар. 2 - обробка рослин перед закінченням осінньої вегетації препаратом "Антистрес". 4 UA 98399 C2 5 10 15 20 25 30 Джерела інформації: 1. Бондаренко В.И. Зимостойкость и технология возделывания озимой пшеницы в степной зоне Украины// Методы и приемы повышения зимостойкости озимых зерновых культур. - М.: Колос, 1975, - С. 232-240. 2. Васильев И.М. Зимовка растений. - М: Изд-во АН СССР, 1956. - 308 с. 3. Власюк П.А., Проценко Д.Ф., Колоша Л.И. Содержание макроэргического фосфора и морозостойкость озимой пшеницы / П.А. Власюк, Д.Ф. Проценко, Л.И. Колоша // Физиология растений. - 1966. - № 6. - С. 1463-1464. 4. Задонцев А.И. Влияние основных элементов минерального питания на морозостойкость озимой пшеницы / А.И. Задонцев // Итоги работ Украинского НИИ зернового хозяйства за 1939 год.- вып. 3. - Ч.3. - Днепропетровск, 1941. - С. 10-15. 6. Карманенко Н.М., Остапенко Н.В. Поглощение и использование растениями озимой пшеницы элементов минерального питания в условиях низких температур и адаптация к ним / Н.М. Карманенко. Н.В. Остапенко // Агрохимия. - 2002. - № 1. - С. 31-36. 7. Карманенко Н.М, Платонова Л.С. исследование накопления и траты углеводов растениями озимой пшеницы в процессе перезимовки // Агрохимия. - 1997. - № 9. - С. 34-37. 8. Макаренко М.В., Бордюжа Н.П. Вплив органічних та мінеральних добрив на зимостійкість та врожай зерна пшениці озимої сорту Миронівська 61 на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті / М.В. Макаренко, Н.П. Бордюжа / Науковий вісник Національного аграрного університету .- К.. 2007. - Вип.., 116. - С. 189-195. 9. Трунова Т.Н. Влияние 2,4-динитрофенола на морозостойкость озимой пшеницы сорта Ульянова /Т.И. Трунова // Физиология растений. - 1969. - № 2. - С. 237-240. 10. Шуряков Ю.В. Влияние регуляторов роста на накопление криозащитных соединений в осенне-зимний период / Использование инновационных технологий при решении проблем АПК в современных условиях // Сб. науч. тр. Волгоградской с.-х. академии. - Волгоград, 2009. - Т. 2. С. 46-51. 11. Фатеев А.И., Полянчиков С.П. влияние микроудобрений «Реаком» на засухо- и морозостойкость растений, их устойчивость к болезням / А. И. Фатеев, С.П. Полянчиков // Агроном. - 2008 - № 1. - С. 54-56. 12. Юмашев Н.П. Влияние фосфора на зимостойкость и продуктивность озимой пшеницы в условиях ЦЧО / Н.П. Юмашев // Агрохимия. - 2007. - № 12. - С. 27-35. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Спосіб обробки сільськогосподарських культур шляхом проведення їх позакореневого підживлення водним розчином КH2PO4, який відрізняється тим, що під час підживлення додатково використовують гліцерин, диметилсульфоксид, ендофіт L1, гумат натрію, гумат калію, ПЕО 400 і ПЕО 1500, при наступному співвідношенні компонентів, мас. % : ендофіт L1 0,588-1,471 гумат натрію 0,1-0,2 гумат калію 0,2-0,4 ПЕО 400 4,872-8,118 ПЕО 1500 11,44-19,059 гліцерин 3,0-3,8 диметилсульфоксид 2,0-2,003 КН2РО4 35,308-58,824 вода решта. 5 UA 98399 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6