Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений

Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам управления адаптивностью и продуктивностью растений.

Известен способ управления адаптивностью и продуктивностью растений, включающий нанесение сухих порошкообразных ядохимикатов на агрофитобиоценоз потоком воздуха (Опыливатель широкозахватный универсальный ОШУ-50 в кн. Карпенко А.Н. и др. Сельскохозяйственные машины. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: “Колос”, 1975, с.196-198).

Недостатками известного способа является трудоемкость и ограниченность во времени внесения биологически активных компонентов. Это обусловлено тем, что нанесение биологически активных компонентов в сухом порошкообразном виде требует предварительного нанесения последних на адсорбенты и высушивания. Вносить биологически активные компоненты в сухом порошкообразном виде можно только на почву и перед дождем или в поливном земледелии. На поверхности растений сухой порошок не фиксируется, поэтому воздействие биологически активных компонентов в сухом порошкообразном виде не эффективно.

Известен способ управления адаптивностью и продуктивностью растений, включающий внесение в почву водного аммиака и других жидких минеральных удобрений при сплошной и междурядной культивации, а также на агрофитобиоценоз лугов и пастбищ (см. Подкормщик-опрыскиватель универсальный ПОУ в кн. Карпенко А.Н. и др. Сельскохозяйственные машины. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: “Колос”, 1975, с.183-188).

Недостатком известного способа является невозможность использования его для внесения в агрофитобиоценоз растворов с биологически активными компонентами. Обусловлено это наличием в магистрали опрыскивателя, реализующего данный способ, насоса и фильтров. Фильтры удаляют из раствора вносимого в агрофитобиоценоз микроорганизмы, а насос создает в гидропроводах давление. Величина этого давления чрезмерна для клеток микроорганизмов и вызывает гибель всех или части микроорганизмов. Кроме этого, перепад давления в растворе на выходе из распылителей опрыскивателя вызывает гибель клеток микроорганизмов за счет осматического давления внутри клеток более высокого, чем атмосферное.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ управления адаптивностью и продуктивностью растений, включающий нанесение водных растворов с биологически активными компонентами на почву и агрофитобиоценоз (Т.Хиги. Концепция и теория эффективных микроорганизмов. Журнал “Надежда планеты”, январь 2002, с.3-7 - прототип).

Недостатками известного способа, принятого за прототип, являются диспергирование взвеси микроорганизмов на отдельные клетки. Создаются условия, когда каждая отдельная особь микроорганизмов, относящаяся к эубиотикам оказывается в окружении группы клеток - патогенов, с которыми вынуждена вести борьбу за выживание в неравных условиях.

Кроме этого, происходит быстрое обезвоживание водного раствора с биологически активными компонентами, нанесенного на почву или на агрофитобиоценоз. Обусловлено это отсутствием в растворе аккумуляторов влаги. Это снижает активность микроорганизмов.

Отсутствие в растворе питательных веществ активных микроорганизмов приводит к использованию последними ресурсов растений, на поверхность которых нанесены, что приводит к снижению жизнеспособности растений.

Техническим решением задачи является повышение эффективности управления адаптивностью и продуктивностью растений.

Задача достигается тем, что в способе управления адаптивностью и продуктивностью растений, включающем нанесение водных растворов с биологически активными компонентами на почву и агрофитобиоценоз плоской струей воздуха, согласно изобретению в биологически активные компоненты добавляют отруби, предварительно измельчив их до размера фракции 0,01±0,005 мм, смешивают с водой в соотношении соответственно 10:1 и сахаром в соотношении 100:1, выдерживают раствор в течение 24 часов, затем подают в ядро плоской струи воздуха, задавая скорость последней в интервале 20...150 м/с.

В предпочтительном варианте выполнения в ядро плоской струи воздуха подают минеральные адсорбенты в дозах до 15 кг/га.

В другом предпочтительном варианте выполнения в ядро плоской струи воздуха подают гормоны в дозах от 200 мг/га до 200 г/га.

В следующем предпочтительном варианте выполнения в ядро плоской струи воздуха подают микроэлементы общим количеством до 5 кг/га по элементам.

В другом предпочтительном варианте выполнения в ядро плоской струи воздуха подают элиситоры в дозах от 0,01 г/га до 15 г/га.

В следующем предпочтительном варианте выполнения в ядро плоской струи воздуха подают протектанты в дозах от 0,01 кг/га до 15 кг/га.

В следующем предпочтительном варианте выполнения в ядро плоской струи воздуха подают красители в дозах от 0,2 до 5,0 кг/га.

Благодаря отличительным признакам способа, т.е. добавлению отрубей в биологически активные компоненты, появляется возможность использовать адсорбирующую способность отрубей для сбора клеток микроорганизмов в ассоциации и одновременно использовать отруби как питательный субстрат для микрофлоры. Нанесение на растение или почву микроорганизмов, собранных группами на частицах отрубей, обеспечивает их в первоначальный период питанием и увеличивает их сопротивляемость патогенным микроорганизмам.

Предпочтительно использовать отруби, являющиеся семенной оболочкой и кожурой семян с алейроновым слоем злаковых растений, из пшеницы, ячменя, ржи, овса и др.

Предварительное измельчение отрубей до размеров фракции 0,01±0,005 мм обеспечивает увеличение адсорбирующей поверхности частиц отрубей.

Смешивание биологически активных компонентов и предварительно измельченных отрубей в соотношении 10:1 разбавляет концентрацию микроорганизмов до состояния около 10⁶ штук клеток на миллилитр, что улучшает процесс жизнедеятельности микроорганизмов и снижает ингибирующие (угнетающие) эффекты биологически активных веществ.

Смешивание водного раствора биологически активных компонентов с измельченными отрубями с сахаром в соотношении 100:1 позволяет обеспечить дополнительное питание биологически активных компонентов в оптимальном режиме. Уменьшение доли сахара в растворе приводит к падению активности жизнедеятельности микрофлоры, а увеличение доли сахара в растворе - угнетает жизнедеятельность микрофлоры, так как сахар в больших дозах является ингибитором. Выдерживание раствора в течение 24 часов обеспечивает “заселение” частиц адсорбента микроорганизмами и их максимальное размножение, т.е. до момента самоограничения процесса размножения консорций микроорганизмов, находящихся на каждой частице адсорбента.

Подача водного раствора биологически активных компонентов в ядро плоской струи воздуха, имеющей скорость в интервале 20...150 м/с, обеспечивает равномерность и достаточную дальность нанесения биологически активных компонентов.

Плоская струя, формируемая щелевым соплом распылителя, обеспечивает более равномерное покрытие обрабатываемых поверхностей раствором, что обусловлено высокой равномерностью эпюры скоростей воздушного потока в поперечном сечении струи. Кроме этого, увеличивается дальность нанесения воздушно-капельной смеси.

Подача раствора в плоскую струю самоистечением сохраняет жизнеспособность микроорганизмов в процессе нанесения на обрабатываемую поверхность.

Подача в ядро плоской струи воздуха минеральных адсорбентов (углерода, например, каменного угля, силикатного геля, например кварца, гомогенизатов минералов - мергелы, глина и др.) обеспечивает удержание влаги в зоне нанесения в агрофитобиоценозе биологически активных компонентов смеси. Кроме этого, обеспечивается привлечение воды из окружающего воздуха, т.е. реализуется эффект росообразования.

Подача в ядро плоской струи воздуха гормонов (алексинов, ауксинов, гетероуксинов, гибберрелинов, гидразида маленовой кислоты, гидразида уксусной кислоты, алерина, биостима и др.) позволяет влиять на обмен веществ, деление клеток и нуклеиновых кислот, активность клеточных мембран. Это позволяет в случае необходимости стимулировать разрыв в темпах роста культурных и сорных растений, для повышения устойчивости культурных растений против сорных, ускорить вступление растений в гиперактивную фазу или продлить период формирования семян с целью увеличения биомассы семян.

Подача в ядро плоской струи воздуха микроэлементов (ртути, кобальта, никеля, йода, брома, серебра, золота, меди, титана, селена, стронция и др. катализаторов ферментов) позволяет влиять на активность обменных процессов в растениях. Если необходимо повысить активность фотосинтеза, то наносим соли меди. Для повышения гидролизирующей активности ферментов прорастающего зерна вносим кобальт, для усиления иммунитета применяем марганец, йод, титан, ртуть.

Микроэлементы по элементам: расчет доз ведется по атомной массе микроэлементов в их солях, масса препарата (соли) не учитывается. Например, в молекуле CuSO₄ учитывается только масса меди (Сu), а масса серы (S) и кислорода (О₄) - не учитывается. Масса молекулы совместно с массой наполнителей составляет массу препарата. Например, в суперфосфате содержание фосфора может составлять 22% от массы суперфосфата. При нанесении на посев 22 кг/га фосфора наносят 100 кг суперфосфата.

Подача в ядро плоской струи воздуха элиситоров (антиоксидантов иммуноцитофитов, фуролана, силка, амбиола и др. расо- и не расоспецифических элиситоров) влияет на состояние растений, т.е. устойчивость против болезней растений и факторов стресса ингредиентов среды (недостатка влаги, повышенной и пониженной солнечной инсоляции и т.д.).

Подача в ядро плоской струи воздуха протектантов (гумата натрия, гумата калия, биостима и др.) снимает действие ингибиторов алелохимического характера в агрофитобиоценозах, например гумат калия активирует ферменты растения, разлагающие токсины органического происхождения и повышает обменные процессы в растениях, и, как следствие, ускоряет рост растения.

Подача в ядро плоской струи воздуха красителей (мел, известь, сажа, растительные красители типа антоцианы, кумарин, розмарин и др.) в дозах от 0,2 до 2-5 кг/га подача в ядро красителя позволяет изменять окраску органов растений ценоза. Окраска ценозов (листьев, колосьев, остей, плодов) придает ценозу маскирующее его свойство, изменяет светопроницаемость ценоза, уровень освещенности внутри ценоза. Неравномерный нагрев частей растений приводит к изменению их положения в пространстве. За счет перемещения органов растений ценоз получает возможность управлять температурой почвы, листьев, других органов, скоростно-обменных процессов в клетках и, в итоге, коэффициентом транспирации.

Биостим повышает все биологические процессы угнетенного растения за счет стимулирования деления ДНК и синтеза РНК всех типов, что интенсифицирует синтез ферментов и обмен веществ в целом.

Взаимодействие биологически активных компонентов с другими химическими веществами позволяет расширить возможности управления трофической системой растения. Например, совместное использование элиситоров с фуроланом защищает растения от патогенов, против которых в отдельности компоненты не эффективны. Так, эффективные микроорганизмы (ЭМ), не подавляют развитие патогенных грибов (ржавчины бурой, стеблевой, желтой), но повышают выносливость растения от их воздействия.

Фуролан не убивает ржавчину, но стимулирует процессы роста, накопления мелких покровных клеток и лигнизацию клеток растения.

При совместном использовании фуролан активизирует эубиотики (часть микроорганизмов молочно-кислых бактерий - биологически активный компонент), которые полностью подавляют развитие и рост этих патогенных грибов.

Против фомопсиса подсолнечника в отдельности элиситор фуролан и биологический активный компонент ЕМ-1МБТС (микробиологическая трофическая система) не эффективны, а в сочетании исключают поражение растений подсолнечника.

Сочетание биологически активных компонентов с химическими веществами увеличивает продолжительность жизнедеятельности их в агрофитобиоценозе, повышает активность микроорганизмов. В сочетании с использованием отрубей в растворе увеличивается выживаемость микроорганизмов на растениях и в почве за счет коллективного “ответа” на воздействия факторов окружающей среды (патогенные микроорганизмы, недостаток влаги, высокие температуры и т.д.). Это позволяет повысить эффективность управления процессами обмена веществ в растениях, гипертрофируя процессы роста массы элементов продуктивности растений. В результате усиливается адаптация растений к условиям внешней среды и, как следствие, повышение реализации потенциала продуктивности агрофитобиоценозов.

Анализ свойств совокупности признаков заявленного способа и свойств совокупности признаков обнаруженного прототипа и аналогов показал, что совокупность признаков заявленного способа проявляет усиленное свойство прототипа - обеспечивает повышение эффективности управлением адаптивностью и продуктивностью растений.

На чертеже схематично изображен вариант выполнения, реализующий предлагаемый способ.

Пример конкретного выполнения предложенного способа управления адаптивностью и продуктивностью растений.

Опрыскиватель, реализующий предлагаемый способ управления адаптивностью и продуктивностью растений, включает бак 1, гидропроводы 2, кран 3, уравнительную емкость 4, коллектор жидкости 5, компрессор 6, ресивер 7, пневмопроводы 8, коллектор воздушный 9, щелевой пневматический распылитель 10, включающий сопло 11, и соединенный с гидропроводом 2 через питательный патрубок 12 и пневмопроводом 8 через воздушный патрубок 13.

В случае, когда технология включает предпосевную обработку почвы, по результатам диагностики состояния возделываемых культур готовится суспензия живых вегетирующих микроорганизмов. При необходимости в нее вводят твердые мелкие частицы - адсорбенты и микроэлементы, а также гормоны, элиситоры, протектанты и красители.

Приготовление суспензии живых вегетирующих микроорганизмов включает добавление в концентрированный раствор биологически активных компонентов отрубей. Предпочтительно использовать отруби зерновых злаковых культур. Предварительно их измельчают до размеров фракции 0,01±0,005 мм.

Опрыскиватель, бак 1 которого предварительно заправлен водным раствором с биологически активными компонентами и другими необходимыми составляющими, перемещается по полю, на поверхности почвы которого необходимо нанести раствор. Кран 3 открывается и раствор по гидропроводу 2 и коллектору жидкости 5 поступает к распылителям 10. Уравнительная емкость 4 поддерживает постоянное давление в гидропроводе 2 независимо от уровня рабочей жидкости в баке 1. От компрессора 6 через ресивер 7, коллектор воздушный 9 и пневмопроводы 8 к распределителям 10 подается воздух. Сопло 11 распылителя 10 формирует струю воздуха, в которую подается рабочая жидкость, смешивается с ней, диспергируется и поступает на поверхность почвы или растений посева.

Пример управления адаптивностью сорта озимой пшеницы Победа 50, восприимчивого к листовым пятнистостям, бурой желтой и стеблевой ржавчинам, с ограниченной засухоустойчивостью, склонного к полеганию, с коротким периодом “молочная - восковая спелость зерна”, поражающегося красногрудой пьявицей, стеблевыми пилильщиками, клопом вредной черепашки, хлебными блошками, гессенской и шведской мухами, хлебной жужелицей, с ограниченной морозоустойчивостью.

Для придания растениям устойчивости к перечисленным выше патогенам и стрессовым ингредиентам среды на семена наносят из расчета на 1 т семян 1 л ЕМ-1 МБТС, 1 кг диспергированных отрубей, предварительно в смеси с 0,1 кг сахара растворенные в 8 л воды и выдержанные в течение одних суток, 1 л препарата Ксенема (производство ООО “Редкие Растения”, г.Краснодар), 10 мл гумата калия (или Бигуса) за 1-6 суток до нанесения на посев. Эта обработка ведется распылителями предлагаемого способа. Защита семян от патогенов и растений от всех факторов стресса работает до выхода растений в трубку - начало фазы колошения, после чего на основе объективной информации о состоянии агрофитобиоценоза пшеницы указанного сорта проводится корректировка адаптивности растений и их продуктивности.

Для этого, в зависимости от условий года, применяют 1 л ЕМ-1 МБТС с 1 кг отрубей и 100 г сахара в качестве основного биологически активного средства в расчете на 1 га с разведенными в воде до целесообразных доз (25-500 л/га) и в качестве адсорбентов берется 10 кг на принятую дозу воды селикатного геля, 200 г/га гумата калия, 4 г/га Фуролана, 1 л/га Ксенемы (Ксенорабдус нематофилус) против тлей, клещей, совок, клопа вредной черепашки и другие физиологические активные вещества и элиситоры в зависимости от состояния физиологических процессов в растениях и в почве.

В качестве руководства для принятия решения по итогам оценки реакции растений и ценозов на их обработку как эталон используются модели идеальных агрофитобиоценозов, примеры которых приведены в таблице.

Использование предполагаемого способа управления адаптивностью и продуктивностью растений в сравнении с известными способами позволит повышать на 10-20% уровень реализации потенциала продуктивности агрофитобиоценозов, повысить на 1-2% содержание белка в зерне и на 2-2,5% содержание клейковины в зерне пшеницы, снизить развитие болезней сельскохозяйственных растений, оздоровить агрофитобиоценозы, получить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию.

1. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений, включающий нанесение водных растворов с биологически активными компонентами на почву и агрофитобиоценоз плоской струей воздуха и инструментально-визуально-органолептический контроль за изменениями в агрофитобиоценозе, отличающийся тем, что в биологически активные компоненты добавляют отруби, предварительно измельчив их до размеров фракции 0,01±0,005 мм, смешивают с водой в соотношении соответственно 10:1 и сахаром в соотношении 100:1, выдерживают раствор в течение 24 ч, затем подают в ядро плоской струи воздуха, задавая скорость последней в интервале 20...150 м/с и по результатам инструментально-визуально-органолептического контроля за изменениями в агрофитобиоценозе принимают решение.

2. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений по п.1, отличающийся тем, что в ядро плоской струи воздуха подают минеральные адсорбенты в дозах до 154 кг/га.

3. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений по п.1, отличающийся тем, что в ядро плоской струи подают гормоны в дозах от 200 мг/га до 200 г/га.

4. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений по п.1, отличающийся тем, что в ядро плоской струи подают микроэлементы общим количеством до 5 кг/га по элементам.

5. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений по п.1, отличающийся тем, что в ядро плоской струи воздуха подают элиситоры в дозах от 0,01 до 10-15 г/га.

6. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений по п.1, отличающийся тем, что в ядро плоской струи воздуха подают протектанты в дозах от 0,001 до 2-3 кг/га.

7. Способ управления адаптивностью и продуктивностью растений по п.1, отличающийся тем, что в ядро плоской струи воздуха подают красители в дозах от 0,2 до 5,0 кг/га.