Способ повышения продуктивности и качества салатных культур

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения продуктивности и качества салатных культур при выращивании в закрытой системе фитотрона включает использование в качестве регулятора роста кремнийорганического соединения, при этом в закрытой системе фитотрона в процессе вегетации на 14-й день после посева семян в условиях гидропонной культуры применяют однократно для некорневой обработки водный раствор 1-этоксисилатрана в концентрации 0,5–50,0 мг на 1 литр воды. Изобретение позволяет повысить качество продукции салатных культур в условиях закрытой агробиотехносистемы – фитотрона. 3 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к овощеводству, и может найти применение при возделывании салатных культур высокого качества в закрытой системе фитотрона.

Известен способ, в котором используют кремнийсодержащее удобрение, в состав которого входит зола рисовых растительных остатков - лузгу в комплексе с макро- и микроэлементами (патент № 2525582, опубл. 20.08.2014, Бюл. №23, МПК С05G 1/00).

Однако в известном удобрении кремниевого компонента в лузге содержится не более 10%, а остальные минеральные компоненты в виде солей и окислов имеют изменчивый состав, что может негативно влиять на рост и развитие растений овощных культур, особенно в закрытой системе фитотрона. Кроме того, кремниевый компонент получают путем обжига растительных остатков риса, в частности рисовой шелухи (лузги). Полученная лузга подвергается измельчению в шаровой мельнице до фракции менее 0,16 мм и просеивается через сито. Всё это усложняет известное техническое решение. Также, кремниевое удобрение вносится в почву в высоких концентрациях и не позволяет его использование в виде некорневой подкормки растений через лист, в связи с использованием фракций частиц препарата, не позволяющих преодолевать защитный барьер мембраны листа.

Известен также кремнийсодержащий препарат Энергия М, состоящий из силатрана 1-хлорметилсилатрана и синтетического аналога фитогормона ауксина – крезацина, что реализовано в способе культивирования салата в закрытой системе фитотрона (патент РФ № 2702086, опубл. 03.10.2019, Бюл. №28, МПК А01G 22/15). Несмотря на положительный эффект применения комбинированного препарата 1-хлометилсилатрана с крезацином для выращивания салатных культур в фитотронах способ реализует некорневую обработку растений рабочим раствором препарата на 18-20 день вегетации салатной культуры в периоде активного фотосинтеза и максимального покрытия поверхности розетками листьев растений. Это снижает эффективность реализации способа при переносе его применения с одного вида салатной культуры или сорта к другому, где может снижаться эффективность попадания действующих начал разнонаправленного действия – фитогормона (крезацин) и адаптогена, которым является 1-хлорметилсилатран. Также, реализация на практике бинарных композиций менее технологична при приготовлении рабочих растворов и более затратна по суммарной стоимости его компонентов по сравнению с монопрепаратом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому объекту является применение в сельском хозяйстве препарата, состоящего только из одного кремнийорганического вещества 1-хлорметилсилатрана, известного больше под товарным названием Мивал-Агро, который используется как универсальный регулятор роста растений, способный увеличить продуктивность на 10-20% (интернет - cekator.ru/mival-agro, forundacha.ru).

Известный препарат широко используется для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В то же время субстанция Мивала-Агро - 1-хлорметилсилатран плохо растворим в воде и гидролизуется как при длительном хранении, так и в процессе контакта с водой при приготовлении рабочих растворов перед обработкой растений.

Данных по времени годности рабочих растворов перед применением препарата авторы не приводят, что сужает применение для закрытых систем в связи с неоднозначностью экологичности его использования для различных конструкций фитотронов. В процессе многократных обработок возможны накопления продуктов гидролиза 1-хлорметилсилатрана, представляющих собой производные вещества от хлорметильного радикала при расщеплении кремний-углеродной связи.

Технический результат - снижение затрат, повышение экологичности реализации способа и повышение качества продукции салатных культур в условиях закрытой агробиотехносистемы – фитотрона.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в закрытой системе фитотрона в процессе вегетации салатной культуры на 14-й день после посева семян в условиях гидропонной культуры, применяют однократно для некорневой обработки водный раствор 1-этоксисилатрана в концентрации 0,5 – 50,0 мг на 1 литр воды.

Предлагаемое техническое решение реализуют следующим образом.

Для испытаний предлагаемого способа для обработки салатных культур использовали контролируемые условия по температуре, влажности и освещению в закрытой системе фитотрона модели ИСР-0.01 (конструкция АНО «Института стратегий развития», Москва) с комбинированным освещением (светодиоды и люминесцентные лампы) суммарной интенсивности 132 мкмоль/м ² *с при продолжительности светового дня 17 ч. Спектр полихромный c преобладанием красного и синего светов.

Для выращивания в условиях фитотрона (конструкция ИСР-0.01, разработчик АНО «Институт стратегий развития, г. Москва) был использован салат листовой (Lactuca sativa) сорта Дубачек МС. В процессе проращивания и вегетации растений салата использовали стандартный питательный раствор следующего состава (в мг/л): N-NН₄ – 5; P – 41; K – 275; Ca – 100; Mg – 24;S – 30; Fe - 0,94; Mn - 0,14; B - 0,16; Cu - 0,03; Zn - 0,13; Mo - 0,03; рН 5,7-6,0; ЕС 1,5-2. Температура 23-25°С. Повторность опытов 4-кратная. Некорневую обработку рабочими растворами 1-этоксисилатрана разных концентраций проводили однократно, методом некорневого мелкокапельного опрыскивания на 14 сутки после посева семян. Использовали 5 вариантов концентраций препарата, мг/л: - 0,5, 1,0, 5,0, 10,0, 50,0. В качестве контроля использовали обработку розеток листьев растений салата дистиллированной водой.

В контрольном варианте (без подкормки, обработка водой) и опытных вариантах (обработка растворами рабочими разных концентраций 1-этоксисилатрана) определяли эффективность предлагаемого способа обработки по совокупности показателей: общее состояние растений, их высота, средняя масса надземной части растения (продуктивность), а также содержание сухих веществ, антиоксидантов, витамина С, фотосинтетических пигментов в листьях салата.

Оценку общего состояния растений (по 5-балльной шкале) проводили по комплексу показателей (внешний вид, учитывающих цвет, размер, форму, развитость листовой системы). Определение сухих веществ проводили методом высушивания до постоянной массы при температуре 105°С; витамина С - методом титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия; суммарной антиоксидантной активности - кулонометрическим методом; фотосинтетических пигментов - спектрофотометрическим методом с предварительной экстракцией пигментов этанолом из образцов сырого салата.

Кремнийсодержащие препараты повышают устойчивость растений к любому стрессу, подавляют отрицательное действие тяжелых металлов, повышают качество продукции. Препараты, содержащие кремний, проникают в клетки растений, изменяют активность физиологических процессов (интенсивность фотосинтеза и дыхания, накопление хлорофилла, активность ферментов) и значительно повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным климатическим условиям. Применяемая доза препарата на основе 1-этоксисилатрана обоснована экспериментально.

При одинаковой силатрановой структуре соединения 1-этоксисилатран и 1-хлорметилсилатран отличаются разными радикалами, связанными с атомом кремния. При многократном применении в закрытой камере фитотрона любой конструкции продуктами распада соединения 1-этоксисилатрана, не попавшего на обрабатываемые листья будут безопасные вещества – триэтаноламин, двуокись кремния и этиловый спирт в низких концентрациях, не влияющие на экологическую обстановку в камере при проведении эксперимента при вегетирующих растениях.

Результаты испытаний способа с применением 1-этоксисилатрана приведены в таблицах 1-3.

Оценка общего состояния растений показала наличие эффекта в исследуемых диапазонах концентраций 1-этоксисилатрана в воде, зависимого от концентрации действующего вещества (табл.1). Аналогичная зависимость наблюдалась при оценке высоты и продуктивности растений.

Таблица 1. Характеристики растений салата в испытаниях способа

Концентрация 1-ЭС, мг/л	Оценка общего состояния растений, балл	Высота растений к моменту уборки урожая, см	Увеличение высоты растений, %	масса, г/ растение	Увеличение продуктивности растений, %
Контроль, 0	4,2	24,6	-	17,3	-
0,5	4,2	24,9	+1,2	18,0	+4,3
1,0	4,6	27,3	+11,0	20,6	+19,2
5,0	5,0	28,3	+15,0	21,0	+21,6
10,0	5,0	29,8	+21,1	22,0	+27,3
50	4,3	25,0	+1,6	18,3	+5,8

Обработка 1-этоксисилатраном (1-ЭС) повышала, как накопление сухих веществ в листьях салата, так и антиоксидантную активность и содержание витамина С по сравнению с контролем (табл.2).

Таблица 2. Содержание сухих веществ, суммарная антиоксидантная активность (САОА) и накопление витамина С в листьях салата

Концентрация 1-ЭС, мг / л	Сухие вещества, % в свежем салате	Увеличение сухих веществ в салате, %	САОА салата, мг рутина/г сырой массы	Увеличение САОА, %	Витамин С, мг на 100 г сырой массы	Увеличение содержания витамина С, %
Контроль 0	7,4	-	3,887	-	4,22	-
0,5	7,8	+5,4	4,556	+10,2	4,24	0,0
1,0	7,9	+6,8	6,283	+64,6	5,01	+18,7
5,0	8,1	+9,5	6,188	+59,2	5,08	+20,4
10,0	8,3	+12,2	6,169	+58,7	5,27	+24,9
50,0	7,7	+4,1	4,775	+22,8	4,90	+16,1

Индикатором физиологического состояния растительных объектов может служить содержание в листьях фотосинтетических пигментов. В оптимальных для растений условиях содержание хлорофилла а превышает содержание хлорофилла b (соотношение а:b выше единицы), в неблагоприятных условиях это соотношение уменьшается, вплоть до значений меньше 1.

Максимальное содержание хлорофиллов и каротиноидов наблюдалось при некорневой обработке 1-этоксилатраном в концентрации 10 мг/л (табл.3). И в опытном и контрольных вариантах содержание хлорофилла a превышало содержание хлорофилла b, что свидетельствует о нормальном течении процессов метаболизма в листьях. Соотношение хлорофиллов a и b после некорневой обработки 1-этоксисилатраном увеличивалось по сравнению с контролем

Характер изменения содержания каротиноидов в целом аналогичен картине изменения содержания хлорофилла a при обработке растений водными растворами разных концентраций 1-этоксисилатрана.

Таблица 3. Содержание фотосинтезирующих пигментов, мг/г сырой массы салатной культуры

Концентрация ЭС, мг/л	Хлорофилл a, мг /г	Хлорофилл b, мг /г	Соотношение а:b	Каротиноиды, мг /г
Контроль, 0	1,117	0,398	2,81	0,456
0,5	1,183	0,387	3,06	0,484
1,0	1,403	0,295	4,76	0.603
5,0	1,423	0,382	3,73	0,617
10,0	1,667	0,459	3,63	0,626
50,0	1,171	0,357	3,28	0,492

Результаты исследований свидетельствуют об эффективности предлагаемого способа, обеспечивающего в закрытой системе фитотрона получение значительной прибавки урожая салата с высокими показателями его качества при снижении затрат на одну обработку.

Даже при однократной некорневой обработке розеток листьев растений салата водными растворами 1-этоксисилатрана в условиях закрытой системы фитотрона реализуются возможности повышения продуктивности, высоты растений, качества растительной салатной продукции по содержанию сухих веществ, фотосинтетических пигментов (хлорофилл, каротиноиды), содержанию антиоксидантов, витамина С.

Способ повышения продуктивности и качества салатных культур при выращивании в закрытой системе фитотрона, включающий использование в качестве регулятора роста кремнийорганического соединения, отличающийся тем, что в закрытой системе фитотрона в процессе вегетации на 14-й день после посева семян в условиях гидропонной культуры применяют однократно для некорневой обработки водный раствор 1-этоксисилатрана в концентрации 0,5–50,0 мг на 1 литр воды.