Способ повышения урожайности культур

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биологии и может быть использовано для стимуляции процессов жизнедеятельности растений. Способ включает обработку почвы и предпосевную обработку семян с использованием веществ-активаторов. Используют органические соединения, стимулирующие образование активных форм кислорода под действием оптического излучения, в виде производных ряда хинонов и флавоноидов в концентрации 5·10^-5-10^-8 моль. Поливную воду обрабатывают оптическим излучением в диапазоне длин волн 0,29-0,6 мкм с интенсивностью 0,1-1 Вт/м² при дозе 30-100 Дж/м². При предпосевной обработке семян проводят их замачивание в водном растворе, содержащем упомянутые вещества. Способ способствует повышению урожайности культур при обеспечении оптимального уровня активных форм кислорода в почве, гидропонике, поливной воде, в воде в период замачивания семян. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биологии и может быть использовано для стимуляции процессов жизнедеятельности растений.

Известны методы воздействия различными факторами на процессы, имеющие место в сельскохозяйственном производстве, а именно, предпосевная обработка семян минеральными удобрениями, электромагнитными полями широкого спектра частот, а также оптическим излучением. Полив проводят с использованием соответствующим образом подготовленной воды.

Известен метод одновременного полива и питания растений, путем введения в поливную воду микроэлементов и удобрений посредством корнепитателя (RU 2142699 С1, A 01 G 25/00, А 01 С 21/00, 20.12.1998), который целесообразен в тепличном хозяйстве. Известны способ и устройство для насыщения поливного потока добавками редких металлов в виде ионов с использованием электролиза (RU 2071245 С1, A 01 G 25/00, 10.01.1997), требующий достаточно мощного источника энергии. Известен также сельскохозяйственный инвентарь для проведения энергетической обработки почвы посредством различных электрических и магнитных эффектов: ионизации увлажненного воздуха с добавками легкоионизирующихся удобрений, ионизацией почвы, боронованием всходов зерновых и других растений. Приспособления для генерации размещаются непосредственно на бороне (RU 95100166/13 A1, A 01 B 19/00, 49/06, A 01 G 7/04, 20.11.1996).

Известны также физические методы стимуляции растений. Так, например, известен способ обработки черенков роз, включающий обработку оптическим излучением, а именно лазером зеленого цвета с длиной волны 500-530 нм и интенсивностью 50-60 мВт/см² в течение нескольких минут. Показано повышение количества укоренившихся саженцев и возрастание объема корневой системы (RU 2171028 С1, A 01 G 7/04, 27.07.2001).

Известен способ повышения урожайности различных растений и других биообъектов растительного происхождения путем воздействия электромагнитным излучением на сами объекты, а также на воду, в которой замачивают семена культур, производят полив и опрыскивание растений (RU 2090053 C1, A 01 G 7/00, 7/04, 20.09.1997). Амплитудные параметры импульсов электромагнитного излучения выбирают в зависимости от вида растения и фазы развития.

Известен способ повышения полевой всхожести семян бобовых трав, в котором в качестве минеральных удобрений используют цеолитсодержащие глины, предварительно обработанные пероксидом водорода, которые вносят при посеве в рядки (RU 2152705 С2, А 01 С 21/00, 20.07.2000). Указанное агротехническое мероприятие, как указывается в описании изобретения, позволяет повысить всхожесть, урожайность и азотфиксацию, в частности, из-за наличия значительного количества активного кислорода, которое и повышает проницаемость мембран и стимулирует дыхание прорастающих семян. Однако использование пероксида водорода, даже в рекомендуемых низких разведениях (1%), при обработке значительных объемов глин технологически сложно и небезопасно. Указанный способ является наиболее близким по технической сущности к изобретению.

Задачей изобретения является создание способа воздействия на систему “вода-почва-растения”, оказывающего влияние на гормональный фон растений.

Технический результат изобретения - повышение урожайности культур при обеспечении оптимального уровня активных форм кислорода в почве, гидропонике, поливной воде, в воде в период замачивания семян.

Технический результат достигается тем, что способ повышения урожайности культур включает обработку почвы с применением веществ-активаторов, в котором производят предпосевную обработку семян с использованием веществ-активаторов, в качестве которых используют органические соединения, стимулирующие образование активных форм кислорода под действием оптического излучения, в виде производных ряда хинонов или флавоноидов в концентрации 5·10^-5-10^-8 моль, а при обработке почвы используют поливную воду, содержащую упомянутые вещества, и обработанную оптическим излучением в диапазоне длин волн 0,29-0,6 мкм с интенсивностью 0,1-1 Вт/м² при дозе 30-100 Дж/м².

Способ может характеризоваться тем, что в качестве производных ряда хинонов используют ди-, три- и тетраметилбензохиноны и/или моно- и диоксиметилбензохиноны и/или 2-метилнафтохинон и/или 1,2-диметилнафтохинон.

Способ может характеризоваться и тем, что в качестве производных ряда флавоноидов используют нафтофлавон.

Способ может характеризоваться, кроме того, тем, что при предпосевной обработке семян злаковых культур проводят их замачивание в водном растворе, содержащем упомянутые вещества и предварительно обработанном упомянутым оптическим излучением.

Способ может характеризоваться и тем, что при предпосевной обработке семян проводят их замачивание в водном растворе, содержащем упомянутые вещества, а затем обрабатывают упомянутым оптическим излучением по меньшей мере четырехкратно экспозициями по 20-30 мин с интервалом 4-6 ч.

Способ может характеризоваться также тем, что обработку почвы проводят в процессе развития растений путем полива водным раствором упомянутых веществ по меньшей мере двукратно.

Способ может характеризоваться, кроме того, тем, что обработку почвы проводят после посадки растений путем внесения упомянутых веществ на поверхность почвы в сухом виде на сорбенте, преимущественно на зернистом песке, выполненном с возможностью высвобождения упомянутых веществ при поливе, при этом полив осуществляют ежедневно в течение 4-6 дней из расчета 0,8-1,2 л/м².

В основе патентуемого способа лежат следующие предпосылки и положения.

Сравнительно недавно установлено, что активные формы кислорода (АФК) - супероксид-радикал , гидроксид-радикал и другие в определенных концентрациях являются клеточными медиаторами - гормонами высокого ранга. Они включены в сигнальные каскады биохимических реакций, запускающих процессы деления клеток (митоз) и программируемую смерть клетки (апоптоз). Особенность этих медиаторов состоит в том, что в отличие от большинства гормонов они синтезируются не только внутри организма, но и во внешней среде, в частности в почве, точнее в почвенных водах. Уровень этого типа медиаторов во внешней среде может, таким образом, оказывать влияние на развитие организма. Особенно существенное влияние эти медиаторы могут оказывать на развитие растений через почвенные воды.

Известно (см. статью Б.Ю.Шорнинга, Е.Г.Смирновой, Л.С.Ягужинского и Б.Ф.Ванюшина, Биохимия, том 65, № 12, 2000, с.1612-1617), что снижение уровня супероксид-радикала в воде, омывающей корни проростков пшеницы, резко тормозит развитие растений, нарушает нормальный процесс морфогенеза. Из этого следует вывод, что для повышения урожайности существенным является обеспечение в почве, поливной воде и вблизи корневой системы растений оптимальных количеств АФК: упомянутых радикалов , .

В патентуемом изобретении в качестве веществ - активаторов роста используют органические соединения, стимулирующие образование АФК под действием оптического излучения, преимущественно производные ряда хинонов и/или флавоноидов в концентрации 5·10^-5-10^-8 моль.

Производные ряда хинонов включают: ди-, три- и тетраметилбензохиноны; соответствующие оксиметильные производные: моно и диоксиметилбензохиноны; соединения ряда нафтохинонов: 2-метилнафтохинон, 1, 2-диметилнафтохинон. Эти соединения можно использовать как порознь, так и в смеси.

Производные ряда флавоноидов включают нафтофлавон.

Поливную воду, содержащую упомянутые вещества, обрабатывают оптическим излучением в диапазоне длин волн 0,29-0,6 мкм с интенсивностью 0,1-1 Вт/м² при дозе 30-100 Дж/м². Для этой цели могут быть использованы устройства для облучения жидкости либо проточного, либо погружного типа, конструкция которых известна. В качестве источников излучения удобно использовать ртутно-кварцевые лампы, например, типа ПРК, максимум излучения которых лежит в ультрафиолетовой области. Поскольку время жизни АФК после облучения достаточно мало, процесс полива необходимо осуществлять непосредственно после облучения. Одним из предпочтительных вариантов реализации является использование облучающей насадки непосредственно в зоне выходной форсунки поливной магистрали.

В том случае, если проводится предпосевная активизация семян злаковых культур, их замачивают в водном растворе, содержащем указанные вещества, и затем обрабатывают оптическим излучением. Такую обработку проводят по меньшей мере трижды в течение суток перед посевом. Время замачивания составляет 24 ч. После указанной активизации семена высеивают в грунт.

Активизация семян других культур может быть выполнена и иным образом. Семена сначала замачивают в водном растворе, содержащем указанные вещества, а затем сухие семена обрабатывают оптическим излучением по меньшей мере четырехкратно экспозициями по 20-30 мин с интервалом 4-6 ч.

В процессе развития растений полив растений водным раствором упомянутых веществ-активаторов роста проводят по меньшей мере двукратно. Это связано с тем, что однократный полив недостаточен из-за непродолжительного времени жизни АФК.

Эффективность способа может быть повышена, если после посадки растений упомянутые вещества вносят на поверхность почвы в сухом виде на сорбенте. Такими сорбентами могут являться различные соединения, преимущественно природного происхождения, такие как карбонаты, фосфориты, на поверхности которых созданы слои используемых органических соединений. Из числа таких веществ удобно использовать природный зернистый кварцевый песок различных фракций, поверхность частиц которого представляет собой адсорбент для используемых органических веществ. После внесения в поверхностные слои почвы активаторы АФК (хиноны, флавоноиды) высвобождаются при поливе и попадают на поверхность влажной почвы, где облучаются солнечньм светом. Образующиеся медиаторы могут оказывать влияние на развитие растений через почвенные воды. Полив осуществляют ежедневно в течение 4-6 дней из расчета 0,8-1,2 л/м².

Пример 1

Предварительно готовится раствор производных ряда хинонов, а именно: 3-6 г реактива - тетраметилбензохинона в 1000 л литров воды, что обеспечивает приблизительную концентрацию ·10^-5 моль. Затем поливную воду, содержащую упомянутые вещества, обрабатывают оптическим излучением в диапазоне 0,29-0,365 мкм с интенсивностью 0,5 Вт/м² при дозе 50 Дж/м². Подготовленный водный раствор пропускают через прозрачную спираль, вдоль оси которой расположена ртутно-кварцевая лампа, снабженная фильтром, обеспечивающим максимум излучения в указанном диапазоне ультрафиолетового излучения, и используют непосредственно после облучения.

Семена пшеницы сорта “Московская-39” замачивались в подготовленном активирующем растворе в течение 45 мин, затем осушивались и высевались. Обработанными семенами засевались экспериментальные делянки размером 1,3×3 м. В процессе роста и формирования растений трижды проводился полив растений водным раствором упомянутых веществ.

Регистрировалось число зерен в колосе и вес зерен на стадии полного созревания. В результате эксперимента установлено увеличение веса зерен в расчете на одно растение, по отношению к контролю (см. таблицу).

Пример 2

Аналогично примеру 1, предварительно готовится раствор производных ряда хинонов, а именно: 3 г тетраметилбензохинона на 1000 л воды, что обеспечивает концентрацию примерно 5·10^-5 моль. Семена пшеницы сорта “Московская-39” замачивают в подготовленном водном растворе. Затем обработанные семена экспонируют оптическим излучением в диапазоне 0,29-0,365 мкм с интенсивностью 0,5 Вт/м² четырехкратно экспозициями по 30 мин с интервалом 4-6 ч.

Обработанными семенами засевались экспериментальные делянки размером 1,3×3 м. В процессе развития растений осуществляли трехкратный полив растений водным раствором упомянутых веществ-активаторов аналогично примеру 1.

Регистрировалось число зерен в колосе и вес зерен на стадии полного созревания. В результате эксперимента установлено увеличение числа зерен в колосе и вес зерен в расчете на одно растение по отношению к контролю (см. таблицу).

Пример 3

То же, что в примере 1, но с использованием в качестве стимулятора производного ряда флавоноидов - нафтофлавона в расчете 5 г на 1000 л воды, что обеспечивает приблизительную концентрацию 4·10^-5 моль. Результаты представлены в таблице.

Пример 4

Подготовка и обработка семян аналогична описанной в примере 1. Предварительно подготавливается сухой носитель на основе зернистого речного песка, который смачивают насыщенным раствором (при 20°С) - тетраметилбензохинона, после чего песок высушивают. После посадки растений упомянутый препарат наносится на поверхность почвы в сухом виде. Полив водой осуществляют ежедневно в течение 4-6 дней из расчета 0,8-1,2 л/м². Полученные результаты сведены в таблицу.

Пример 5

То же, что в примере 3, но для нафтофлавона, а также с использованием сухого носителя на основе зернистого песка (пример 4). Полученные результаты представлены в таблице.

Формула изобретения

1. Способ повышения урожайности культур, включающий обработку почвы с применением веществ-активаторов, отличающийся тем, что производят предпосевную обработку семян с использованием веществ-активаторов, в качестве которых используют органические соединения, стимулирующие образование активных форм кислорода под действием оптического излучения, в виде производных ряда хинонов или флавоноидов в концентрации 5·10^-5-10^-8 моль, а при обработке почвы используют поливную воду, содержащую упомянутые вещества и обработанную оптическим излучением в диапазоне длин волн 0,29-0,6 мкм с интенсивностью 0,1-1 Вт/м² при дозе 30-100 Дж/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве производных ряда хинонов используют ди-, три- и тетраметилбензохиноны, и/или моно- и диоксиметилбензохиноны, и/или 2-метилнафтохинон, и/или 1,2-диметилнафтохинон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве производных ряда флавоноидов используют нафтофлавон.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при предпосевной обработке семян злаковых культур проводят их замачивание в водном растворе, содержащем упомянутые вещества и предварительно обработанном упомянутым оптическим излучением.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при предпосевной обработке семян проводят их замачивание в водном растворе, содержащем упомянутые вещества, а затем обрабатывают упомянутым оптическим излучением по меньшей мере четырехкратно экспозициями по 20-30 мин с интервалом 4-6 ч.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что обработку почвы проводят в процессе развития растений путем полива водным раствором упомянутых веществ по меньшей мере двукратно.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что обработку почвы проводят после посадки растений путем внесения упомянутых веществ на поверхность почвы в сухом виде на сорбенте, преимущественно на зернистом песке, выполненном с возможностью высвобождения упомянутых веществ при поливе, при этом полив осуществляют ежедневно в течение 4-6 дней из расчета 0,8-1,2 л/м².