Средства, повышающие качество урожая растений

Средства, повышающие качество урожая растений

Реферат

 

Использование: в сельском хозяйстве, а именно в растениеводстве, и касается веществ, оказывающих регулирующее воздействие на биохимические процессы в клетках растений, ведущее к повышению качества конечной продукции процесса выращивания растений. Сущность изобретения: с целью изыскания новых веществ, обладающих способностью повышать качество урожая, применяют арахидоновую кислоту или этиловый эфир арахидоновой кислоты. Данное средство обладает способностью влиять на физиолого-биохимические процессы, протекающие в растении и завершающиеся формированием урожая и накоплением в нем веществ, ценных для питания человека. 4 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а точнее к растениеводству, и касается веществ, оказывающих регулирующее воздействие на биохимические процессы в клетках растений, ведущие к повышению качества конечной продукции процесса выращивания растений, определяемого биологической ценностью накопленных в нем соединений, необходимых для питания человека.

Проблема повышения качества урожая сельскохозяйственных растений вызвана истощением природного плодородного слоя земли (гумуса) в связи с интенсивными методами землепользования.

В настоящее время наиболее распространены два метода повышения качества урожая. Первый традиционный метод заключается во внесении в почву органических и минеральных удобрений, а второй в ведении селекционной работы или за счет приемов генетической инженерии.

Однако оба эти метода не лишены ряда серьезных недостатков. Так при внесении удобрений очень сложно учесть истинные потребности растений в тех или иных питательных веществах, а их передозировка может привести к нарушению природных биогеоценозов или накоплению в растениях, в том числе и плодах, вредных канцерогенных веществ, например нитратов и нитритов. А селекция новых видов растений встречает затруднения при практической реализации, так как придать таким путем новые урожайные качества можно отдельным наиболее ценным сортам, в то время, как на практике используются десятки районированных сортов культурных растений и создать гибридные формы для всех них просто невозможно.

Существуют еще два новых подхода к вопросу повышения качества урожая растений, заключающиеся в применении физических методов воздействия и синтезируемых физиологически активных веществ.

Так известен способ повышения качества урожая картофеля путем воздействия на клубни картофеля перед их посадкой физическим фактором, в качестве которого используют обжиг поверхности клубней при температуре 500 850^oС в течение 4 8 с.

Главными недостатками физического метода являются большие энергозатраты для его осуществления и необходимость применения специальных мер защиты персонала.

Из научно-технической литературы известно применение эфира арахидоновой кислоты в качестве средства для снижения содержания холестерина в крови человека [1] Известны также способы улучшения качества урожая растений при помощи физиологически активных веществ, согласно которым в первом способе осуществляют предпосевную обработку семян ржи смесью 1-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы с микробиологической суспензией Azospirillum brusislense 26, а во втором способе (наиболее близком по технической сущности прототип) семена кукурузы и бобовых перед посадкой замачивают в растворе на основе пленкообразователя из обезжиренного молока и микроэлементов [3] Общим недостатком вышеупомянутых способов использования физиологически активных веществ, впрочем как и способа физического воздействия, является ограниченная область их применения, как с точки зрения применимости к узкому кругу сельскохозяйственных культур, так и сложности их осуществления, в частности из-за проблемы долговременной сохранности активности микробиологической суспензии.

Упомянутые выше вещества, способы и приемы, повышающие в той или иной степени качество урожая, представляют довольно ограниченный выбор для высокоэффективного растениеводства.

Очевидно, что расширение номенклатуры веществ, способных влиять на качество урожая самых различных видов культурных растений, представляет значительный практический интерес, в частности, из-за перспективы оптимизации процессов выращивания растений.

Цель изобретения изыскание новых веществ, обладающих способностью повышать качество урожая у широкого круга различных растений.

Исследованиями впервые показано, что арахидоновая кислота и этиловый спирт арахидоновой кислоты С₂₂H₃₆O₂ обладают способностью повышать качество урожая культурных сельскохозяйственных растений.

Арахидоновая (эйкозатетраеновая) кислота относится к классу жирных ненасыщенных кислот с двойными связями. Формула арахидоновой кислоты С₂OH₃₂O₂. Она является природным высоко биологически активным соединением, в частности, она была выделена по оригинальной технологии из поджелудочной железы крупного рогатого скота и свиней.

До настоящего момента было установлено и достаточно хорошо изучено влияние ряда жирных ненасыщенных кислот, в том числе и арахидоновой кислоты, на защитные функции растений. В результате применения этих кислот повышается устойчивость растений к биологическим повреждениям, вызываемым бактериями и грибами [2] Однако на основании экспериментально-опытных данных был впервые установлен факт влияния арахидоновой кислоты и этилового эфира арахидоновой кислоты на накопление растением основных веществ, определяющих качество урожая. Т. е. эффект воздействия совершенно иной, таким образом вещество используется по новому назначению и данное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Качество пищевого продукта определяется главным образом биологической ценностью накопленных в нем веществ, ценных для питания человека. Однако на жизнедеятельность и здоровье человека оказывают влияние не только полезные, но и вредные вещества, в том числе и нитраты. Поэтому при оценке качества урожая нескольких культур были осуществлены замеры содержания нитратов в плодах контрольных и опытных партий урожая с целью повышения вескости доводов о существенности влияния заявляемых веществ на качество урожая.

Предлагаемое техническое решение отвечает критериям новизны, изобретательского уровня и технического результата.

Кроме этого, при проведении испытаний на картофеле и томатах, помимо контрольных опытов с водой, были добавлены эталонные опыты с крезацином (триэтаноламиновая соль крезуксусной кислоты), являющимся одним из распространенных в настоящее время в сельском хозяйстве препаратом широкого спектра воздействия на растения. Цель введения эталонных опытов была в том, чтобы оценить перспективы применения арахидоновой кислоты и ее эфира в растениеводстве на фоне известного препарата. Для пшеницы (C₅H₁₃Cl₂N) в качестве эталонного препарата использовался протравитель ССС, а для сахарной свеклы янтарная кислота.

Примеры. Рабочий раствор для предпосадочной обработки семян или клубней и опрыскивания вегетирующий растений готовят методом последовательных разведений арахидоновой кислоты или этилового эфира арахидоновой кислоты в чистой воде. При этом навеску кислоты или эфира смешивают с 96 эталоном, полученный раствор переносят в 2 л воды и после тщательного перемешивания добавляют в 200 л воды и также тщательно перемешивают. В опытах исследовались две концентрации арахидоновой кислоты и ее эфира 0,03 и 0,03 мг/л.

Пример 1. Клубни картофеля "Невский" перед посадкой были разделены на десять равных частей, соответственно, по одной части для контроля и эталона, а восемь частей для опыта.

Схема приведения опытов.

Контроль двухкратная обработка водой (предпосадочная клубней + вегетирующих растений в фазу бутонизации).

Эталон крезацин двухкратная обработка (предпосадочная клубней, 40 мг/л + вегетирующих растений в фазу бутонизации, 10 мг/л).

Опыт однократная предпосадочная обработка клубней рабочим раствором арахидоновой кислоты, 0,03 и 0,03 мг/л: однократная предпосадочная обработка клубней рабочим раствором эфира арахидоновой кислоты 0,03 и 0,003 мг/л; однократная обработка вегетирующих растений в фазу бутонизации, 0,03 и 0,003 мг/л рабочим раствором арахидоновой кислоты; однократная обработка вегетирующих растений в фазу бутонизации, 0,03 и 0,003 мг/л рабочим раствором этилового эфира арахидоновой кислоты.

Предпосадочная обработка проводилась путем напрыскивания растворов на поверхность клубней, а обработка вегетирующих растений опрыскиванием листьев, т. е. наземной части растений.

Размер учетных делянок для посадки 25 м², повторность опытов четырехкратная.

Результаты опытов представлены в табл. 1. Для опытных показаний заявляемых веществ в числителе указаны данные для рабочих растворов с арахидоновой кислотой, а в знаменателе с эфиром арахидоновой кислоты.

Как видно из данных табл. 1, применение арахидоновой кислоты и эфира арахидоновой кислоты достоверно ведет к увеличению качественных показателей клубней картофеля по сравнению с контролем и эталоном. Особенно отметим повышение на 1,2 по сравнению с контролем и на 0,5 по сравнению с эталоном содержания в клубнях такого основного показателя качества картофеля как крахмал (важнейшего углевода в клубнях), а также увеличение соответственно на 2,9 и 1,5 еще одного важного показателя, определяющего пищевые достоинства клубней аскорбиновой кислоты (витамина С).

В то же время во всех опытных случаях в клубнях картофеля уменьшается по сравнению с контролем на 13,2 и эталоном на 8,4 содержание нитратов, что также говорит в пользу повышения качества урожая.

Пример 2. Семена томатов сорта "Новинка Кубани" перед посадкой были разделены на десять равных частей аналогично как в примере 1.

Схема проведения опытов.

Контроль двухкратная обработка водой (предпосевное замачивание семян + опрыскивание вегетирующих растений в фазу бутонизации).

Эталон крезацин двухкратная обработка (предпосевное замачивание семян 0,05 + опрыскивание вегетирующих растений в фазу бутонизации 0,03).

Опыт аналогично примеру 1.

Время замачивания семян томатов во всех случаях составляло 1 ч. После замачивания семена подсушивали и высевали.

Размер учетных делянок для посадки 20 м², повторность опытов четырехкратная.

Результаты опытов представлены в табл. 2.

Аналогично примеру 1 для опытных показаний заявляемых веществ в числителе указаны данные для рабочих растворов с арахидоновой кислотой, а в знаменателе с эфиром арахидоновой кислоты.

Как видно из табл. 2 обработка семян или растений томатов арахидоновой кислоты и ее этиловым эфиром улучшает по сравнению с контролем и эталоном все качественные показатели плодов урожая, в том числе такие важные для томатов показатели как сахара на 0,5 и 0,6 относительно контроля и эталона и соответственно аскорбиновой кислоты на 0,6 и 1,0 и каротина на 0,5 и 0,3 В то же время, как и в примере 1 с клубнями картофеля, в плодах томатов снижается содержание нитратов на 8,5 по сравнению с контролем и на 18,2 - с эталоном.

Пример 3. Семена яровой пшеницы сорта "Харьковская" перед посадкой были разделены на десять равных частей аналогично как в примере 1.

Схема проведения опытов.

Контроль двухкратная обработка водой (предпосевное замачивание семян + опрыскивание вегетирующих растений в фазу колошения).

Эталон хлорхолинхлорид (ССС) двухкратная обработка (предпосевное замачивание семян 15 г/л + опрыскивание вегетирующих растений в фазу колошения, 1,5 г/л).

Опыт аналогично как в примере 1, с учетом опрыскивания вегетирующих растений в фазу положения. Время замачивания семян пшеницы во всех случаях составляло 30 мин. После замачивания семена подсушивали и высевали.

Размер учетных делянок для посадки 2 га, повторность опытов трехкратная.

Результаты опытов представлены в табл. 3.

Известно, что качество урожая зерна пшеницы обычно рассматривают с точки зрения пищевой полноценности, зависящей в первую очередь от количества и качества белка в зерне, определяющего его пригодность для производства хлеба. Хороший хлеб можно получить только из зерна с высоким количеством и качеством клейковины. В тоже время существует положительная корреляция между количеством белка в зерне и физико-химическими свойствами клейковины.

Как видно из табл. 3, обработка зерна или колосьев пшеницы предлагаемыми веществами ведет к повышению содержания в зерне урожая как белка (на 1,6 по сравнению с контролем и на 1,3 с эталоном), так и количества (соответственно на 5,1 и 2,8) и качества (соответственно на 2,3 и 20 ед.) клейковины.

Также выше контрольных и эталонных другие важные показатели (стекловидность, натура) качества зерна опытного урожая.

Пример 4. Семена сахарной свеклы сорта "Рамонская односемянная 47" перед посадкой были разделены на десять равных частей аналогично примеру 1.

Схема проведения опытов.

Контроль двухкратная обработка водой (предпосевное замачивание семян + опрыскивание вегетирующих растений в фазу 3-й пары листьев). Эталон янтаря кислоты двухкратная обработка (предпосевное замачивание семян 100 г/л + опрыскивание вегетирующих растений в фазу 3-й пары листьев).

Опыт аналогично как в примере 1, с учетом опрыскивания вегетирующих растений в фазу 3-й пары листьев.

Время замачивания семян сахарной свеклы во всех случаях составляло 30 мин. После замачивания семена подсушивали и высевали.

Размер учетных делянок для посадки 30 м², повторность опытов четырехкратная.

Результаты опытов представлены в табл. 4.

Основным питательным веществом, определяющим качество урожая сахарной свеклы, является сахар в корнеплодах. Из табл. 4 хорошо видно, что применение арахидоновой кислоты и ее этилового эфира ведет к увеличению сахара в корнеплодах опытного урожая на 1,6 по сравнению с контролем и на 1,1 с эталоном, что в конечном итоге обеспечивает увеличение выхода сахара в процентном соотношении относительно контроля на 1,7 а эталона на 1,0 и в весовом соотношении соответственно на 0,9 и 0,7 т/га.

Кроме сахара улучшаются и другие качественные параметры урожая корнеплодов сахарной свеклы, например увеличивается содержание сухого вещества на 1,6 (контроль) и 0,6 (эталон), но в то же время уменьшается содержание зольных элементов (K₂O, Na₂O).

Таким образом, все вышеизложенное свидетельствует о том, что арахидоновая кислота и этиловый эфир арахидоновой кислоты обладают способностью влиять на физиолого-биохимические процессы, протекающие в растении и завершающиеся формированием урожая и накоплением в нем веществ, ценных для питания человека. Поэтому заявляемые вещества представляют практический интерес для сельскохозяйственного производства как вещества, повышающие качество урожая широкого круга культурных растений, причем как показывают полученные результаты, независимо от способа их применения, т. е. предпосевной обработки или опрыскивания в стадии вегетации.

Практический же интерес к заявляемым веществам подкрепляется еще тем, что их применение, как явствует из табл. 1 4, не только более эффективно по сравнению с применяемыми в настоящее время (эталоны) с точки зрения повышения качества урожая, но и во всех случаях ведет к увеличению урожайности растений.

Даже в большей степени можно говорить о новизне использования этилового эфира арахидоновой кислоты, поскольку в отличие от арахидоновой кислоты нет никаких данных об исследованиях этого эфира в качестве стимулятора защитных свойств растений.

Принципиально в качестве активно действующего вещества может использоваться не только этиловый эфир арахидоновой кислоты (т. е. на этиловом спирте), но и эфиры арахидоновой кислоты на основе других спиртов, например изопропилового или метилового. Однако использование этих спиртов в практике сельского хозяйства и при производстве может быть нежелательным вследствие токсичности или взрывоопасности.

Формула изобретения

Применение арахидоновой кислоты или этилового эфира арахидоновой кислоты в качестве средства, повышающего качество урожая растений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3