Способ повышения продуктивности и устойчивости растений к фитопатогенам при использовании элиситоров животного происхождения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ повышения продуктивности и устойчивости растений к фитопатогенам, предусматривающий получение биологически активной композиции из биомассы компостных олигохет и обработку семян или вегетирующих растений. В качестве биопродуцентов данных веществ используют биомассу смешанной популяции отселектированного вида Eisenia fetida и аборигенных видов рода Eisenia: E. andrei, E. nordenskioldi и Eisenia spp. При этом для получения биологически активной композиции биомассу олигохет смешивают с кристаллическим хлористым калием при соотношении частей 20:1. Изобретение позволяет повышать продуктивность сельскохозяйственных культур, а также устойчивость растений к комплексу заболеваний. 8 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно растениеводству и защите растений и предназначено для усиления устойчивости к фитопатогенам и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур.

Известны способы повышения урожайности сельскохозяйственных культур, состоящие в использовании средств, различного происхождения (Рябчинская Т.А., Зимина Т.В. Средства, регулирующие рост и развитие растений, в агротехнологиях современного растениеводства // Агрохимия. 2017. №12. С. 62-90). Особое место среди них занимают биологические полифункциональные препараты, принцип действия которых заключается в использовании физиологически активных веществ-элиситоров, выделенных из культуральных сред бактерий, животных или растительных материалов. Так, препараты Эпин Экстра, Циркон и Домоцвет, на основе гидроксикоричных кислот, содержащихся в некоторых растениях, обладают широким спектром действия и способствуют усилению ростовых процессов, иммунитета и продуктивности сельскохозяйственных культур. При обработке данными препаратами растения меньше поражаются заболеваниями и отличаются мощной корневой системой и хорошей облиственностью, при этом повышается устойчивость растений к пестицидным стрессам. Повышение урожайности зерновых культур при их применении составляет 8-16% (Попов М.И., Завадская А.И. Фитооздоровительный и ростстимулирующий эффект эпина на капусте // Биологизация. Состояние и перспективы: матер. докл. Междунар. науч-практич. конф., Краснодар, 18-22 сентября 2000 г. Краснодар, 2001. С 41-42; Вакуленко В.В. Регуляторы роста и микроудобрения - факторы повышения продуктивности культур // Защита и карантин растений. 2015. №2. С. 13-14; Малеванная Н.Н. Препарат Циркон - иммуномодулятор нового типа // Применение препарата Циркон в производстве сельскохозяйственной продукции. Тез. докл. науч.-практич. конф. М., 2004. С. 18-20).

Элиситорным полифункциональным действием на растения обладают олигосахариды животного происхождения - хитозаны. На их основе разработаны препараты: Нарцисс, Фитохит, Фитохит Т, Хитозар, Эко-гель. Хитин (поли-N-ацетилглюкозамин) и продукт его деацетилирования (хитозан) широко распространены в природе и входят в состав клеточных стенок грибов и покровов членистоногих. Различные хитозаны способны регулировать экспрессию многих генов растительной клетки, контролируя образование антипатогенных веществ, обладающих прямым иммунизирующим действием (Тютерев С.Л. Индуцированный фитоиммунитет, молекулярные механизмы и возможность использования в растениеводстве // Проблемы экспериментальной ботаники // Купревичские чтения VI. Минск: Тэхнологiя, 2007. С. 5-54).

Другим способом повышения продуктивности и устойчивости растений к болезням, является обработка семенного материала или вегетирующих растений средством на основе солевой вытяжки биологически активных веществ из биомассы почвенных олигохет вида Nicodrilus caliginosus. Средство получается путем обработки биомассы хлористым калием в кристаллической форме в пропорции 30:1 (Патент RU №2438283. Способ повышения продуктивности и устойчивости растений к болезням. Рябчинская Т.А., Харченко Г.Л., Бобрешова И.Ю., Саранцева Н.А. Опубл. 10.01.2012 г., Бюл. №1). Из данного вида червя извлекается достаточное количество биологически активных веществ, однако, из-за характерных биологических особенностей вермикультивирование его очень затруднено.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ повышения продуктивности и устойчивости растений к фитопатогенам при обработке семян и растений средством, полученным на основе биологически активных веществ, экстрагированных из биомассы популяции олигохета Eisenia fetida (Патент RU №2515635. Способ повышения продуктивности и устойчивости растений к фитопатогенам. Рябчинская Т.А., Алехин В.Т., Харченко Г.Л., Бобрешова И.Ю, Саранцева Н.А. Опубл. 20.05.2014 г. Бюлл. №14). Недостатком данного прототипа является использование отселектированного компостного червя конкретного вида Eisenia fetida, поддержание чистой культуры которого очень сложно, поскольку с вносимым кормом в биоматериал попадают различные виды аборигенных олигохет. Кроме того, извлекаемое количество биологически активных веществ из биомассы червей недостаточно высоко, вследствие чего иммунизирующее действие средства недостаточно сильное.

Цель настоящего изобретения состоит в усилении устойчивости растений к фитопатогенам и повышении их продуктивности при обработке средством, полученным на основе биомассы червя неоднородной по видовому составу.

Задачей настоящего изобретения является индукция иммунных реакций растений по отношению к фитопатогенам и стимуляция ростовых процессов при использовании средства, полученного из биомассы компостных червей смешанной популяции.

Техническим результатом является способ повышения устойчивости растений к фитопатогенам и их продуктивности при использовании нового средства на основе биомассы смешанной популяции олигохет нескольких видов, которое получают при высокой степени извлечения биологически активных веществ с помощью повышенной концентрации хлористого калия.

Результат достигается тем, что в качестве биопродуцентов биологически активных веществ используется смешанная популяция поверхностно-обитающих видов олигохет рода Eisenia, где, помимо основного культивируемого вид. Eisenia fetida, присутствуют представители данного рода аборигенной фауны олигохет Е. andrei, Е. nordenskioldi и Eisenia spp. в количестве до 40% от общей биомассы. Для получения биологически активной композиции биомассу олигохет смешивают с кристаллическим хлористым калием при соотношении частей 20:1.

Способ реализуется в осуществлении последовательных этапов:

1. Трех-четырехкратная промывка биомассы компостных олигохет смешанной популяции от мусора под проточной водой с температурой не выше 20°С.

2. Смешивание данной биомассы олигохет с кристаллическим хлористым калием при соотношении частей 20:1 при экспозиции 30 минут.

3. Отжим образовавшегося солевого экстракта биологически активных веществ из биомассы олигохет.

4. Фильтрация состава через плотный фильтр.

5. Смешивание полученного экстракта, содержащего комплекс биологически активных веществ, включая минеральный компонент калий, с этанолом, который служит консервантом-стабилизатором, в пропорции 3:1.

6. Изготовление 0,1% коллоидного раствора-гидрогеля полиакриламида (ПААГ) в качестве поверхностно активного вещества и прилипателя путем смешивания 1 части сухого полиакриламида в 99 частях дистиллированной воды и настаивания его в течение 4 часов.

7. Смешивание полученной композиции с ПААГ в пропорции 1:9.

8. Предпосевная обработка семян или опрыскивание вегетирующих растений.

Сравнительные химико-аналитические исследования экстрактов нового средства и прототипа показали, что содержание в них основных действующих веществ, обладающих элиситорным действием (аминокислоты, амины карбоновых кислот), сходное, причем доля отдельных веществ в новом средстве превышает их количественное наличие в прототипе (таблица 1).

Это является доказательством правомочности использования популяций разных видов олигохет в качестве биопродуцентов биологически активных веществ для получения полифункциональных средств и практического применения их в растениеводстве.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Опыт 1. Цель опыта состояла в сравнительной оценке иммунизирующего и рострегулирующего действия прототипа и нового средства при обработке семян ярового ячменя в лабораторных условиях.

Эксперимент показал, что использование нового средства вызывает индукцию иммунных реакций проростков ячменя, эффект от которой превышает иммунизирующую активность прототипа - средства на основе Е. fetida на 6,1 абс. % или в относительных значениях - на 21,2%. Таким образом, защитное действие нового средства при одинаковой дозировке превышает показатели прототипа. При этом отмечено и значительное ростактивирующее действие нового средства, которое по разным показателям превышало значения прототипа на 2,5-7,3% (таблица 2).

Опыт 2. В полевом опыте оценили биологическую эффективность нового средства в сравнении со средством на основе Е. fetida при обработке вегетирующих растений озимой пшеницы весной в фазу кущения.

Через две недели после обработки растений была отмечена более высокая ростстимулирующая активность нового средства по сравнению с прототипом (на 7,5%). В отношении корневых гнилей был достигнут значительный фунгистатический эффект - до 44,8%, что выше эффективности прототипа на 5,1% (таблица 3).

Пролонгированное системное иммунизирующее действие нового средства по отношению к заболеваниям листового аппарата также превышало показатели контроля и прототипа. При этом данное действие сохранялось до начала созревания зерна в фазу молочно-восковой спелости, когда снижение пораженности флагового листа септориозом в варианте с использованием нового средства было на 8,2% выше, чем при использовании прототипа (таблица 4).

В итоге, благодаря более высокому полифункциональному действию нового средства (на 2-6%), заключающемуся в активизации ростовых и фотосинтетических процессов, а также пролонгированном иммунизирующем действии, было достигнуто более значимое увеличение урожайности зерна озимой пшеницы - на 1,2 ц/га (таблица 5).

Опыт 3. В полевом опыте оценили биологическую эффективность нового средства в сравнении со средством на основе Е. fetida при обработке вегетирующих растений сои.

Оценка фотосинтетической активности растений с помощью N-тестера показала, что новое средство по сравнению с прототипом более эффективно активизировало процесс накопления хлорофилла в листьях растений (продуктивность фотосинтеза увеличилась на 27 единиц), при этом площадь ассимиляционной поверхности листьев также была выше - на 4,3% относительно прототипа (таблица 6). Обработка растений проводилась в фазу двух настоящих листьев.

Иммунизирующее действие при использовании как прототипа, так и нового средства, было достаточно высоким и сохранялось в течение 3 месяцев, до пожелтения листьев. Биологическая эффективность нового средства при оценке в различные период вегетации, как правило, превосходила иммунизирующее действие прототипа на 7-18% (таблица 7).

В результате полифункционального действия испытываемых средств была получена высокая продуктивность культуры, причем при использовании нового средства она на 1,2 ц/га или 6,5% превосходила эффективность прототипа. Данный эффект был достигнут за счет более существенного положительного влияния нового средства на продуктивность фотосинтеза в листовом аппарате, процессы формирования и роста генеративных органов (таблица 8).

Таким образом, в результате лабораторных и полевых исследований, установлена более высокая по сравнению с прототипом (средство на основе популяции одного вида олигохет - Eisenia fetida) эффективность нового средства на основе олигохет смешанной популяции отселектированного вида Eisenia fetida и аборигенных местных форм, получаемого при более высокой степени экстрагирования действующих веществ путем повышения концентрации хлористого калия. При всех сравнительных испытаниях прототипа и нового средства отмечались более высокие показатели ростовой и фотосинтетической активности, иммунизирующего действия и положительного влияния на структуру урожайности и продуктивность сельскохозяйственных культур. Защитное действие нового средства возросло до 7-18% относительно прототипа, урожайность зерновых культур и сои увеличивалась на 6-10%.

Способ повышения продуктивности и устойчивости растений к фитопатогенам, предусматривающий получение биологически активной композиции из биомассы компостных олигохет и обработку семян или вегетирующих растений, отличающийся тем, что в качестве биопродуцентов данных веществ используется биомасса смешанной популяции отселектированного вида Eisenia fetida и аборигенных видов рода Eisenia: E. andrei, E. nordenskioldi и Eisenia spp. в количестве до 40%, при этом для получения биологически активной композиции биомассу олигохет смешивают с кристаллическим хлористым калием при соотношении частей 20:1.