Способ повышения урожайности картофеля нанокремнеземсодержащим составом

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при выращивании картофеля в открытом грунте. Способ включает некорневую обработку растений в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации – цветения с применением препарата, содержащего крезацин и гидротермальный нанокремнезем. Для некорневой обработки растений при фиксированном расходе препарата по массе 20 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов 300 л/га, используют составы с массовым содержанием крезацина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0-95,0 % и 95,0-5,0 %, соответственно. Способ позволяет повысить урожайность и качество клубней картофеля по химическому составу с повышением экологичности картофеля для питания. 2 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к картофелеводству и может найти применение при использовании в открытом грунте для повышения урожайности и качества клубней картофеля.

Известны способы, в которых в качестве стимуляции используют препараты, имеющие в составе крезацин (патенты: №2133792 от 27.06.1996, 2116728 от 10.08.1998, 2358428 от 20.06.2009, 2370936 от 27.10. 2009, 2422227134 от 17.08.2011).

В известных технических решениях используют в качестве основного компонента крезацин, являющийся синтетическим аналогом фитогормона ауксина и к которому добавляют различные биопрепараты или удобрения, что значительно увеличивает затраты на осуществление известных способов.

Известен кремнийорганический препарат Энергия-М, состоящий из 2-х компонентов синтетического фитогормона роста крезацина и кремнийорганического соединения 1-хлорметилсилатрана, который известен в сельском хозяйстве как монопрепарат-регулятор роста мивал (Логинов С.В., Петриченко В.Н. Изучение кремнийорганического препарата Энергия-М. Агрохимический вестник №2 – 2010, с.22-24). Авторами показано положительное влияние этого бинарного состава на урожайность картофеля и качество его клубней по химическому составу. Авторы применили данный препарат Энергия-М как бинарный состав с соотношением компонентов мивал/крезацин как 1/9с используя его в некорневой обработке картофеля в фазе бутонизации и массового цветения в сравнении с другими регуляторами роста и контролем (на стандартном агрофоне удобренной почвы). Ими показана зависимость рострегулирующего эффекта от сорта, погодных условий а также от применения конкретного регулятора роста. Однако, задание единственного значения соотношения крезацина и мивала в бинарном составе препарата ограничивает перспективы его использования для картофеля. Также, использование хлорпроизводного соединения, которым является мивал может привести к неконтролируемым результатам экологической чистоты продукции и предлагаемой технологии применения с учетом подверженности таких кремнийорганических соединений гидролизу, продуктами которого могут быть различные производные от радикала хлористого метила.

Наиболее близким техническим решением является работа, в которой в способе обработки картофеля осуществлена замена 1-хлорметилсилатрана в составе препарата Энергия-М на гидротермальный нанокремнезем в том же самом соотношении в бинарном составе препарата (Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В. Эффективность применения комплексного препарата нового поколения крезацина с гидротермальным нанокремнеземом при некорневой обработке картофеля в условиях Ростовской области. / Проблемы и перспективы развития сельского хозяйства юга России: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) 27-28 сентября 2018 года. – Майкоп: ООО «Качество», 2018. С. 90-94). Прототип показывает принципиальную возможность замены в препарате Энергия-М для кремнийорганического компонента состава – 1-ХМС на другой гидротермальный нанокремнезем, не подверженный гидролизу и полученный из природных источникова. Авторами показано положительное влияние этого бинарного состава на урожайность картофеля и качество его клубней по химическому составу. В то же время, прототип с одним весовым соотношением компонентов гидротермального нанокремнезема (ГНК) и крезацина, равному 1/9 не позволяет оценить диапазон эффективных соотношений крезацина с гидротермальным нанокремнеземом для применения способа на открытом грунте для картофеля даже при фиксированном его расходе в 20 г/га при объемном расходе рабочего водного раствора 300 литров на 1 гектар при некорневой обработке растений.

Технический результат - снижение затрат за счет расширения концентрационного диапазона соотношения компонентов при их фиксированном суммарном массовом содержании в рабочих растворах при некорневой обработке растений, что дает расширение возможностей увеличения урожайности клубней картофеля, повышения их качества и экологичности для питания.

Техническое решение заявленного способа заключается в том, что для некорневой обработки растений в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации – цветения применяют препарат, содержащий крезацин и гидротермальный нанокремнезем при фиксированном массовом расходе препарата 20 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов 300 л/га при использовании для этого бинарных составов с массовым содержанием крезацина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0 % - 95,0 % и 95,0 – 5,0 %, соответственно.

Способ осуществляется следующим образом.

Комплексный препарат, в состав которого входит кремнийсодержащее соединение гидротермальный нанокремнезем и крезацин испытан в условиях открытого грунта на опытных делянках при разных соотношениях крезацина с ГНК при двукратной некорневой обработке растений картофеля по первым 4-5 листьяи и в фазу бутонизации - цветения.

В способе используют водный золь гидротермального нанокремнезема (ГНК), который получают из природных гидротермальных растворов Мутновского месторождения Камчатки (производство ООО «Наносилика»). В испытаниях использовали исходный водный золь ГНК с концентрацией по кремнезему 2,5 %, Для обработки семян исходный золь ГНК разводили дистиллированной водой до рабочей концентрации, которая при смешении с раствором крезацина давала бы соответствующую концентрацию по ГНК и по крезацину в бинарном водном растворе в соответствии с вариантом схемы испытаний способа. Гидротермальный нанокремнезем обладает высокой биохимической активностью, высокой скоростью проникновения в семена растений, высокой сорбционную емкостью за счет размеров частиц кремнезема и их площади поверхности до 500 см²/г. В использованном водном золе ГНК отсутствуют токсические вещества, что придает предлагаемому решению более высокую экологичность и биодоступность для растений картофеля. Параметры размеров наночастиц преимущественно диапазона 10-20 нм достигаются возможностями ультрафильтрационного оборудования и технологиями проведения поликонденсации ортокремневой кислоты гидротермальных растворов Мутновского месторождения Камчатки. Кремнийсодержащие препараты повышают устойчивость растений к любому стрессу, подавляют действие тяжелых металлов, повышают качество. Препараты, содержащие кремний, проникают в клетки растения, 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 комплексного препарата обоснована экспериментально при разных соотношениях компонентов крезацина и гидротермального нанокремнезема.

Полевые опыты проведены с картофелем сорт Гала на поле агрофирмы СеДеК и Агроцентра «Lagutniki» на обыкновенных черноземах. Органоминеральный агрофон под культуру картофеля составлял 300 кг/га в виде ОМУ универсал, вносимый под перепашку, согласно схеме экспериментальных проверок способа. Некорневые обработки проводили по двум фазам роста культуры: в фазу 4-5 листьев и фазу бутонизации-цветения рабочими водными растворами комплексного состава с их содержанием согласно схеме экспериментов. Расход рабочих растворов при опрыскивании составлял 300 л на 1 га и по массе бинарного препарата в 20 г/га (из расчета на сухую массу компонентов препарата).

Работа проведена на делянках в 100 м² в 4-х кратной повторности для контроля (обработка водой) так и для каждого варианта в различных соотношениях крезацина к наноразмерному нанокремнезему в диапазоне их концентраций в бинарной смеси от 5,0 % до 95,0 % и от 95,0 до 5,0 %, соответственно, при фиксированной их общей концентрации во всех испытанных рабочих растворах при некорневой обработке в поле. Растения обрабатывали с использованием ручного опрыскивателя марки FIT. Закладку опытов и проведение наблюдений и обработку полученных данных осуществляли по общепринятым методикам проведения полевого эксперимента.

Результаты проверки реализации вариантов способа сведены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1 Влияние некорневых обработок картофеля бинарным составом крезацин с гидротермальным нанокремнеземом в различных вариантов реализации способа на урожайность клубней картофеля сорта Гала. Расход по составу действующих компонентов препарата 20 г/га. Расход по объему рабочей жидкости 300 л/га.

Варианты опытов,	Урожайность средняя, т/га	Увеличение урожайности, т/га	Увеличение урожайности, % относительно контроля
Фон ОМУ – обработка водой-контроль	13,3	-	--
Фон ОМУ + состав (5,0% крезацин, 95% ГНК)	14,2	0,9	6,8
Фон ОМУ + состав (50,0% крезацин, 50,0% ГНК)	14,7	1,4	10,5
Фон ОМУ + состав (95,0% крезацин, 5,0% ГНК)	15,4	2,1	15,8

Таблица 2 Качество клубней картофеля сорт Гала, экологичность по содержанию нитратов, токсичных и тяжелых элементов в вариантах реализации способа

Варианты опытов,	Сухое вещество,%	Общий сахар,%	Крахмал,%	Нитраты,мг/кг	Свинец,мг/кг	Кадмий, мг/кг
Фон ОМУ – обработка водой-контроль	21,3	0,67	12,6	62,1	0,047	0,022
Фон ОМУ + состав (5,0% крезацин, 95% ГНК)	24,7	0,78	14,0	50,6	0,024	0,006
Фон ОМУ + состав (50,0% крезацин, 50,0% ГНК)	25,2	0,81	14,3	50,1	0,028	0,007
Фон ОМУ + состав (95,0% крезацин, 5,0% ГНК)	26,8	0,91	15,9	48,1	0,021	0,005

Как видно из табл.1 проверка расширенного диапазона реализации способа при изменении соотношения компонентов бинарного состава при фиксированном расходе как по суммарной массе состава так и по объему рабочей жидкости на 1 га позволяет получить увеличение урожайности картофеля от 6,8 % до 15,8 %. Управляемая регуляция содержанием компонентов в бинарном составе препарата имеет принципиальное значение для управления продукционным процессом выращивания картофеля в условиях изменчивости фактора погоды в конкретный год. Так наличие гормонального механизма активации роста растения за счет крезацина при умеренности освещения для фотосинтетического автотрофного питания позволяет держать уровень содержания крезацина в более высоких концентрациях по отношению к нанокомпоненту ГНК. При прогнозе экстремальности проявления погодных условий в конкретный год при планировании обработок увеличивается значимость фактора автотрофного питания и повышения адаптивной стресс устойчивости, где требуется увеличение содержания компонента ГНК и, соответственно, регуляция продуктивности ведется за счет снижения в составе препарата содержания крезацина и увеличения содержания ГНК.

Как видно из табл.2 качество продукции и ее экологичность также, как и урожайность, изменяется в результате изменения содержания крезацина и ГНК в составе бинарного препарата, что дополнительно подтверждает возможности управления продукционным процессом выращивания картофеля с заданным качеством по химическому составу и экологической безопасностью в условиях открытого грунта.

Полученные экспериментальные данные проверки предложенного способа позволяют заключить, что предложенный способ в испытанных вариантах его реализации позволяет повысить урожайность картофеля и качество его клубней, как по химическому составу, так и по содержанию в них нитратов, токсичных и тяжелых элементов, что является важным фактором для экологической составляющей качества продуктов питания на основе картофеля.

Способ повышения урожайности картофеля нанокремнеземсодержащим составом, включающий некорневую обработку растений в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации – цветения с применением препарата, содержащего крезацин и гидротермальный нанокремнезем, отличающийся тем, что для некорневой обработки растений при фиксированном расходе препарата по массе 20 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов 300 л/га, используют составы с массовым содержанием крезацина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0-95,0 % и 95,0-5,0 %, соответственно.