Способ диагностики потребности растений в элементах питания с учетом физиологического состояния растений
Патент 2511311
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Способ диагностики потребности растений в элементах питания с учетом физиологического состояния растений
Иллюстрации
Изобретение относится к области сельского хозяйства, преимущественно к агрохимии. Способ включает листовую диагностику на потребность в минеральных элементах путем отбора проб листьев, определения отклика в виде разницы фотохимической активности суспензии хлоропластов из средней пробы свежих листьев при добавлении в нее диагностируемого элемента в концентрации 10-4-10-10 М и без добавления элемента. Потребность в элементах питания растений устанавливают в зависимости от значения уровня активности хлоропластов, рассчитанного как разница значений оптической плотности суспензии хлоропластов контрольной пробы листьев до и после засветки источником света. При уровне активности хлоропластов, имеющем отрицательное значение, растения обрабатывают препаратами, содержащими в своем составе свободные L-аминокислоты растительного происхождения, полученными путем гидролиза растительного белка. При уровне активности хлоропластов, равном 0-10 единиц, растения обрабатывают стимуляторами роста, содержащими в своем составе фитогормоны. При уровне активности хлоропластов, равном 11-70 единиц, растения обрабатывают комплексными удобрениями, содержащими в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры совместно с препаратами, содержащими аминокислоты растительного происхождения для хелатирующего эффекта. При уровне активности хлоропластов более 70 единиц растения обрабатывают комплексными удобрениями, содержащими в своем составе макро- и микроэлементы и хелатные корректоры. Последующие определения значения уровня активности хлоропластов и обработку соответствующим питательным препаратом осуществляют через 10-14 дней. Может проводиться некорневая обработка растений. Способ позволяет повысить эффективность диагностики потребности растений в элементах питания до проявления визуальных признаков стресса и потери продуктивности растениями.
2 з.п. ф-лы, 20 ил., 5 табл., 4 пр.
Реферат
Изобретение относится к сельскому хозяйству, преимущественно к агрономической химии, и может быть использовано для диагностики потребности растений в элементах питания.
Известен способ экспресс-диагностики азотного питания растений (патент РФ №2381644, МПК A01G 7/00 (2006.01), опубл. 20.02.2010). Способ осуществляют в производственных условиях с использованием портативного устройства для определения потребности растений в азотной подкормке. Потребность в азотном питании растений устанавливают в зависимости от соотношения флуоресценции хлорофилла листа растения к его светопроницаемости, которую определяют по фотометрической характеристике листа. Измерение, регистрируемое прибором, проводят на не менее чем 40 растениях. При регистрировании прибором величины пропускания менее 1±0,01 необходима азотная подкормка растений, при пропускании равном 1±0,01 и более подкормки не требуется. Способ позволяет в полевых условиях экспрессно проводить диагностику азотного питания растений и корректировать дозы внесения азотного удобрения. Недостатком известного способа является узкий диапазон диагностируемых элементов питания - только азот, а продуктивность растений и качество урожая зависят не только от содержания азота в элементах питания растений. Данным методом определяют фотометрическую характеристику листа, но на цвет листа влияет не только азот. На содержание хлорофилла влияет также содержание магния, марганца, железа и др. микроэлементов, также большое значение имеет активность физиологических процессов.
Известен способ диагностики потребности растений в минеральных элементах питания (патент РФ №2417576, МПК A01G 7/00 (2006.01), опубл 10.05.2011). В способе оценивают потребность растений в минеральных элементах питания с листовой диагностикой путем определения отклика в виде разницы фотохимической активности суспензии хлоропластов из средней пробы свежих листьев при добавлении в нее диагностируемого элемента в концентрации 10-4-10-10 M и без добавления элемента. Диагностируемые элементы добавляют в суспензию на уровнях их отсутствия и наличия смесями, составленными по матрице планирования метода случайного баланса. Выделяют необходимые для питания растений элементы по скорректированному отклику и включают эти элементы в питательную среду в соотношении, пропорциональном вкладу в отклик. Недостатком способа является следующее: перед внесением элементов питания не учитывается физиологическое состояние растений, а ведь если растение находится в стрессовом состоянии - активность фотосинтеза снижена, для усвоение минеральных форм элементов питания растению понадобится большое количество энергии для переработки минеральных форм в органические. Эта потеря энергии пойдет в ущерб формированию урожая. Таким образом, ожидаемого эффекта прибавки урожайности от применяемых элементов не произойдет.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ функциональной диагностики потребности растений в минеральных элементах питания по изменению фотохимической активности хлоропластов (а.с. СССР №952168 М. Кл.3 A01G 31/02, опубл. 23.08.82) Для реализации способа из средней пробы свежих листьев диагностируемого растения готовят суспензию хлоропластов. Вначале проводят контрольное измерение фотохимической активности хлоропластов без добавления элементов. Затем в суспензию добавляют исследуемый элемент в концентрации 10-4-10-10 M и устанавливают потребность растения в нем по увеличению, а избыток - по уменьшению фотохимической активности в сравнении с данными контрольного измерения. Активность, одинаковая с контролем, свидетельствует об оптимальной концентрации элемента. После проведения анализов готовят питательную среду, содержание элементов в которой устанавливают по соотношению, пропорциональному изменению фотохимической активности хлоропластов. Недостатком способа является недостаточная эффективность, т.к. не учитывается физиологическое состояние растений: находится ли растение в стрессовом состоянии, а визуальные признаки еще не проявились, и не способно усвоить минеральные элементы питания, или растение способно усвоить внесенные минеральные удобрения и это приведет в итоге к повышению урожайности.
Недостатком, присущим всем известных методам, является то, что диагностика потребности растений в элементах питания осуществляется без учета физиологического состояния растений, и тогда, когда уже проявились визуальные признаки потери урожайности. При проведении патентно-информационных исследований не было выявлено ни одного способа диагностики потребности растений в элементах питания, в котором учитывалось бы физиологическое состояние растений, в том числе до проявления визуальных признаков стресса.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности диагностики потребности растений в элементах питания путем предварительного определения (перед внесением питательной среды) физиологического состояния растений до проявления визуальных признаков стресса и потери продуктивности растениями.
Технический результат достигается следующим образом. По известной методике (а.с. СССР №952168, М. Кл.3 A01G 31/02, опубл. 23.08.82) готовят суспензию хлоропластов, измеряют фотохимическую активность хлоропластов предварительно только на контрольных пробах (без добавления элементов питания). Измерение активности хлоропластов производят следующим образом: на фотоколориметре при длине волны 620 нм измеряют оптическую плотность суспензии хлоропластов. Затем кювету с суспензией 20-30 секунд освещают источником света и вторично измеряют оптическую плотность. Разность между первым и вторым измерениями составляет значение активности хлоропластов. По среднему (из шести контрольных измерений) значению активности хлоропластов определяют физиологическое состояние растений, а затем выбирают вид питательной среды: если плотность суспензии хлоропластов после засветки источником света выше, чем до засветки (активность хлоропластов имеет отрицательное значение), - это свидетельствует о выработке этилена, который окисляет среду, обрабатывают растения антистрессовыми препаратами, содержащими в своем составе свободные L-аминокислоты растительного происхождения, полученными путем гидролиза растительного белка (дозировка препарата подбирается в зависимости от агрофона, вида растения, сортовых особенностей, фазы развития, погодных условий), проводят некорневую обработку растений выбранным препаратом на исследуемом участке, и через 10-14 дней проводят измерение активности хлоропластов. Если активность хлоропластов от 0 до 10 единиц, подбирают препараты, содержащие в своем составе фитогормоны (цитокинин), восстанавливающие гормональный баланс, проводят некорневую обработку растений, выбранным препаратом и через 10-14 дней проводят измерение активности хлоропластов. При получении активности хлоропластов более 10 единиц проводят диагностику потребности растения в минеральных элементах питания по известной методике (а.с. СССР №952168, М. Кл.3 A01G 31/02, опубл. 23.08.82): в суспензию добавляют исследуемый элемент в концентрации 10-4-10-10 М и устанавливают потребность растения в нем по увеличению, а избыток - по уменьшению фотохимической активности в сравнении с данными контрольного измерения. Активность, одинаковая с контролем, свидетельствует об оптимальной концентрации элемента. После проведения анализов готовят питательную среду, содержание элементов в которой устанавливают по соотношению, пропорциональному изменению фотохимической активности хлоропластов. При получении активности хлоропластов от 11 до 70 единиц с учетом полученной гистограммы по избыткам и недостаткам элементов питания в растениях подбирают комплексные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры совместно с препаратами, содержащими аминокислоты растительного происхождения для наилучшего усвоения элементов питания (для получения хелатирующего эффекта).
При получении активности хлоропластов более 70 единиц с учетом полученной гистограммы по избыткам и недостаткам элементов питания в растениях подбирают комплексные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры, которые после усвоения должны пройти цикл превращений до аминокислот и в конечном итоге фитогормонов. При активности хлоропластов более 70 единиц интенсивность процесса фотосинтеза достаточна для усвоения растением минеральных элементов питания. В процессе исследований установлено, что минеральные элементы питания без органических стимуляторов, внесенные посредством некорневой обработки, усваиваются растением только при активности хлоропластов более 70 единиц. Данный процесс прослеживался путем определения прибавки урожайности на опытных участках.
При засветке источником света суспензии хлоропластов хлоропласты поглощают кванты света. Главную реакцию фотосинтеза, идущего с выделением кислорода, можно записать в следующем виде:
Вода + Неорганические вещества + Свет →
→ Органические вещества + Кислород
Если хлоропласты находятся в активном состоянии, - процесс фотосинтеза протекает интенсивно и идет более активное выделение кислорода, которое приводит к обесцвечиванию раствора красителя, добавленного в суспензию хлоропластов. Определение активности хлоропластов позволяет установить насколько интенсивно протекает процесс фотосинтеза, или определить состояние растений, когда они находятся в стрессе, т.е. процесс фотосинтеза приостановлен.
Приостановление процесса фотосинтеза и снижение поглотительной способности хлоропластов или полное отсутствие активности хлоропластов свидетельствует о стрессовом состоянии растений, что неоднократно подтверждалось методом визуальной диагностики стресса растений (приостановка роста, хлороз листьев, снижение тургора растений и т.д.).
В процессе испытаний велись наблюдения за разными сельскохозяйственными культурами, на которые в той или иной степени влияли стрессовые факторы:
- негативное влияние факторов внешней среды: жара, засуха, переувлажнение, заморозки и др.;
- интоксикация средствами защиты растений;
- инфицирование грибными, бактериальными и вирусными инфекциями;
- механические повреждения.
В результате наблюдений было установлено, что чем сильнее стрессовые факторы влияют на растение, тем ниже активность хлоропластов. Эта закономерность прослеживалась всегда и подтверждалась методами визуального определения стресса растений (таблица 1).
| Таблица 1 - Зависимость значений активности хлоропластов и урожайности различных сельскохозяйственных культур при разных уровнях стресса. | ||
| Культура | Активность хлоропластов, единицы | Потеря урожайности, % |
| 1 | 2 | 3 |
| Озимая пшеница | Отрицательные значения | 40-45 |
| 0-10 | 20-22 | |
| 11-70 | 7-12 | |
| >70 | 0 | |
| Кукуруза | Отрицательные значения | 35-40 |
| 0-10 | 18-20 | |
| 11-70 | 5-7 | |
| >70 | 0 |
| 1 | 2 | 3 |
| Подсолнечник | Отрицательные значения | 40-50 |
| 0-10 | 17-25 | |
| 11-70 | 5-15 | |
| >70 | 0 | |
| Соя | Отрицательные значения | 45-55 |
| 0-10 | 22-35 | |
| 11-70 | 15-18 | |
| >70 | 0 | |
| Рис | Отрицательные значения | 35-40 |
| 0-10 | 17-20 | |
| 11-70 | 8-10 | |
| >70 | 0 | |
| Сахарная свекла | Отрицательные значения | 55-60 |
| 0-10 | 30-38 | |
| 11-70 | 15-20 | |
| >70 | 0 | |
| Картофель | Отрицательные значения | 35-45 |
| 0-10 | 15-25 | |
| 11-70 | 7-12 | |
| >70 | 0 | |
| Томаты | Отрицательные значения | 45-50 |
| 0-10 | 20-30 | |
| 11-70 | 10-15 | |
| >70 | 0 |
| 1 | 2 | 3 |
| Бахчевые | Отрицательные значения | 45-50 |
| 0-10 | 15-30 | |
| 11-70 | 8-10 | |
| >70 | 0 | |
| Виноград | Отрицательные значения | 35-45 |
| 0-10 | 17-25 | |
| 11-70 | 5-15 | |
| >70 | 0 | |
| Плодовые | Отрицательные значения | 35-40 |
| 0-10 | 17-20 | |
| 11-70 | 5-15 | |
| >70 | 0 |
На основании данных, представленных в таблице 1, нами выделены уровни активности хлоропластов, при которых растения в той или иной степени находятся в стрессе и процесс фотосинтеза приостановлен, или процесс фотосинтеза протекает активно. В таблице 2 приведены значения уровней активности хлоропластов, соответствующие им характеристики физиологического состояния растений и вид питательной среды, которую необходимо внести для обработки растений, чтобы повысить урожайность.
| Таблица 2 - Рекомендации по виду питательной среды в зависимости от активности хлоропластов и физиологического состояния растений | ||
| Уровень активности хлоропластов, единицы | Физиологическое состояние растений (потенциал продуктивности) | Вид питательной среды |
| Отрицательные | Очень сильный стресс растений (потеря продуктивности до 50%) (выработка этилена) | Препараты, содержащие в своем составе свободные L-аминокислоты растительного происхождения, полученные путем гидролиза растительного белка |
| 0-10 единиц | Стрессовое состояние растений (потеря продуктивности 20-30% (начало гидролиза белка) | Стимуляторы роста, содержащие в своем составе фитогормоны, восстанавливающие гормональный баланс |
| 11-70 единиц | Средний уровень фотосинтеза (растения способны усваивать элементы питания) (снижение интенсивности фотосинтеза) | Комплексные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры совместно с препаратами, содержащими аминокислоты растительного происхождения для наилучшего усвоения элементов питания (для получения хелатирующего эффекта). |
| >70 единиц | Высокая интенсивность фотосинтеза (растения активно усваивают элементы питания) | Комплексные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры, которые после усвоения должны пройти цикл превращений до аминокислот и в конечном итоге фитогормонов. |
В заявляемом способе для коррекции физиологического состояния растений возможно применение как корневой, так и некорневой обработки растений выбранными препаратами, однако, для быстрой коррекции применима некорневая обработка, тем более что аминокислоты гораздо лучше проникают через лист. Опытным путем нами было установлено, что для усвоения растением элементов питания через лист необходимо 10-14 дней в зависимости от температурных условий и фазы развития растений.
На фиг.1 приведен график активности хлоропластов листьев озимой пшенцы, сорт Иришка, фаза развития - выход в трубку; на фиг.2 - потребность растений озимой пшеницы в элементах питания, сорт Иришка, фаза развития - выход в трубку; на фиг.3 - график активности хлоропластов листьев озимой пшеницы, сорт Иришка, фаза развития - колошение; на фиг.4 - потребность растений озимой пшеницы в элементах питания, сорт Иришка, фаза развития - колошение; на фиг.5 - график активности хлоропластов листьев сахарной свеклы, гибрид Леопард, фаза развития - начало смыкания рядков; на фиг.6 - потребность растений сахарной свеклы в элементах питания, гибрид Леопард, фаза развития - начало смыкания рядков; на фиг.7 - график активности хлоропластов листьев сахарной свеклы, гибрид Леопард, фаза развития - после смыкания рядков; на фиг.8 - потребность растений сахарной свеклы в элементах питания, гибрид Леопард, фаза развития - после смыкания рядков; на фиг.9 - график активности хлоропластов листьев сахарной свеклы, гибрид Леопард, фаза развития - после смыкания рядков; на фиг.10 - потребность растений сахарной свеклы в элементах питания, гибрид Леопард, фаза развития -после смыкания рядков; на фиг.11 - график активности хлоропластов листьев томатов, гибрид Макарена, фаза развития - формирование первой кисти; на фиг.12 - потребность растений томатов в элементах питания, гибрид Макарена, фаза развития - формирование первой кисти; на фиг.13 - график активности хлоропластов листьев томатов, гибрид Макарена, фаза развития - формирование второй кисти; на фиг.14 - потребность растений томатов в элементах питания, гибрид Макарена, фаза развития - формирование второй кисти; на фиг.15 - график активности хлоропластов листьев томатов, гибрид Макарена, фаза развития - налив третьей кисти; на фиг.16 - потребность растений томатов в элементах питания, гибрид Макарена, фаза развития - налив третьей кисти; на фиг.17 - график активности хлоропластов листьев яблони, сорт Гала, фаза развия - бутонизация; на фиг.18 - потребность растений яблони в элементах питания, сорт Гала, фаза развития - бутонизация; на фиг.19 - график активности хлоропластов листьев яблони, сорт Гала, фаза развития - после цветения; на фиг.20 - потребность растений яблони в элементах питания, сорт Гала, фаза развития - после цветения.
Способ реализуется следующим образом. По известной методике готовят смешанную пробу листьев (а.с. СССР №952168, М. Кл.3 A01G 31/02, опубл. 23.08.82) - по диагонали поля через каждые 100 метров отбирают 1 смешанную пробу, которая включает не менее 100 точек отбора. Для отбора используют 3-4 лист сверху хорошо освещаемых растений. Из смешанной пробы листьев готовят суспензию хлоропластов и определяют фотохимическую активность хлоропластов следующим образом: готовят 6 пробирок по 10 мл с раствором соли NaCl (2 г/л). В каждую пробирку добавляется по 0,2 мл суспензии хлоропластов и 0,1 мл красителя (который имеет свойство обесцвечиваться при выделении кислорода). Плотность приготовленного раствора измеряют на фотоколориметре при длине волны 620 нм. Затем кювету с раствором засвечивают источником света в течение 20-30 секунд и вновь определяют плотность. Разность между первым и вторым измерениями составляет значение активности хлоропластов. После проведения 6 измерений высчитывают среднее значение активности хлоропластов. Например, получили отрицательные значения (показания после засветки были выше, чем показания до засветки) - выбирают препарат для восстановления процесса фотосинтеза, содержащий в своем составе свободные L-аминокислоты растительного происхождения, полученный путем гидролиза растительного белка. После проведения некорневой обработки выбранным препаратом через 10-14 дней на исследуемом участке проводят измерение активности хлоропластов.
При получении активности от 0 до 10 единиц подбирают препараты, содержащие в своем составе фитогормоны (цитокинин), восстанавливающие гормональный баланс. Проводят этим препаратом на данном участке некорневую обработку растений и через 10-14 дней проводят измерение активности хлоропластов смешанной пробы листьев с данного участка. При получении активности хлоропластов от 11 до 70 единиц с учетом полученной гистограммы по избыткам и недостаткам элементов питания в растениях подбирают комплексные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры совместно с препаратами, содержащими аминокислоты растительного происхождения для наилучшего усвоения элементов питания (для получения хелатирующего эффекта).
Определение избытков и недостатков производится следующим образом. В суспензию добавляют исследуемый элемент в концентрации 10-4-10-10 М и устанавливают потребность растения в нем по увеличению, а избыток - по уменьшению фотохимической активности в сравнении с данными контрольного измерения. Активность, одинаковая с контролем, свидетельствует об оптимальной концентрации элемента. После проведения анализов готовят питательную среду, содержание элементов в которой устанавливают по соотношению, пропорциональному изменению фотохимической активности хлоропластов. При получении активности хлоропластов более 70 единиц с учетом полученной гистограммы по избыткам и недостаткам элементов питания в растениях подбирают комплексные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы, а также хелатные корректоры (без препаратов, содержащих аминокислоты).
Примеры конкретного выполнения заявляемого способа.
Пример 1. Культура Озимая пшеница, сорт Иришка, поле 50 га
По диагонали поля через каждые 100 метров отбирают 1 смешанную пробу, которая включает не менее 100 точек отбора. Для отбора используют 3-4 лист сверху хорошо освещаемых растений. Из смешанной пробы свежих листьев берут навеску 0,5 г и готовят суспензию хлоропластов.
Затем готовят 6 пробирок по 10 мл с раствором соли NaCl (2 г/л). В каждую пробирку добавляют по 0,2 мл суспензии хлоропластов и 0,1 мл красителя (который имеет свойство обесцвечиваться при выделении кислорода). Плотность приготовленного раствора измеряют на фотоколориметре при длине волны 620 нм. Затем кювету с раствором засвечивают источником света в течение 20-30 секунд и вновь определяют плотность. Разность между первым и вторым измерениями является активностью хлоропластов. После проведения 6 измерений высчитывают среднее значение активности хлоропластов. Среднее значение активности хлоропластов 2 единицы. Проводят некорневую обработку растений препаратом для восстановления процесса фотосинтеза, содержащим в своем составе свободные L-аминокислоты растительного происхождения. Через 10 дней измеряют активность хлоропластов смешанной пробы листьев. Среднее значение активности хлоропластов 8 единиц. Проводят некорневую обработку растений препаратом, содержащим в своем составе фитогормоны. Через 10 дней измеряют активность хлоропластов смешанной пробы листьев. На фиг.1 представлен график активности хлоропластов листьев озимой пшеницы, сорт Иришка, фаза развития - выход в трубку. В результате проведения анализа установлено, что средняя активность хлоропластов составляет 56 единиц, что свидетельствует о среднем уровне фотосинтеза, растения способны усваивать элементы минерального питания через лист, однако для того чтобы элементы минераль, содержащими макро- и микроэлементы, необходимо добавить препарат, содержащий аминокислоты растительного происхождения для наилучшего усвоения.
По полученной гистограмме (фиг.2) подбирают комплексные удобрения или корректоры минерального питания для некорневой подкормки, содержащие в своем составе фосфор (Р), кальций (Са), бор (В), медь (Cu), цинк (Zn), молибден (Мо), железо (Fe), кобальт (Со), в которых растения испытывают потребность. Через 10 дней после некорневой обработки измеряют активность хлоропластов. На фиг.3 приведен график активности хлоропластов листьев озимой пшеницы, сорт Иришка, фаза развития - колошение. Результат анализа, проведенный через 10 дней после некорневой обработки удобрениями, содержащими минеральные элементы питания, подобранные по результатам предыдущей диагностики, совместно с препаратом, содержащим свободные аминокислоты, свидетельствует о том, что средняя активность хлоропластов повысилась и составила 108,6 ед. Гистограмма потребности в элементах минерального питания (фиг.4) свидетельствует о том, что растения в полной мере обеспечены элементами питания и не испытывают в них потребность. В результате уборки урожая опытного участка и контрольного (на котором не проводились вышеуказанные обработки) установлено, что урожайность на опытном участке составила 70 ц/га, а на контрольном - 42 ц/га. Прибавка урожайности при подборе препаратов по результатам диагностики с учетом физиологического состояния растений (активности хлоропластов) составила 40%.
В таблице 3 отражены результаты применения заявляемого способа в полевых условиях. По данным таблицы 3 видно, что урожайность озимой пшеницы (сорт Иришка) повысилась на 40%.
| Таблица 3 - Результаты применения заявляемого способа в полевых условиях на примере озимой пшеницы (сорт Иришка) | ||||||
| Культура, сорт | Активность хлоропластов, единицы | Урожайность ц/га | Надбавка к контролю | |||
| ц/га | % | |||||
| Озимая пшеница, сорт Иришка | Контроль (без обработки) | Вид препарата | ||||
| Антистрессовый препарат, содержащий в своем составе свободные L-аминокислоты растительного происхождения, полученные путем гидролиза растительного белка | Препарат, содержащий в своем составе фитогормоны для восстановления гормонального баланса в растении в период стресса | Минеральные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы совместно с препаратом,содержащим аминокислоты для наилучшего усвоения минеральных элементов | ||||
| -2 | 42 | 0 | 0 | |||
| 8 | ||||||
| 56 | ||||||
| 108,6 | 70 | 28 | 40 |
Пример 2. Сахарная свекла (гибрид Леопард), поле 80 га
Аналогично примеру 1 отбирают смешанную пробу листьев сахарной свеклы в фазу 6 пар настоящих листьев, готовят суспензию хлоропластов, высчитывают среднее значение активности хлоропластов. Получили среднюю активность хлоропластов 6,6 единиц. В фазу 6 пар настоящих листьев у растений сахарной свеклы происходит формирование вторичных камбиальных колец. Активность хлоропластов 6,6 единиц свидетельствует о том, что интенсивность фотосинтеза низкая, растения находятся в стрессовом состоянии, что значительно ухудшает процесс формирования камбиальных колец и без повышения активности хлоропластов произойдет существенное снижение потенциала урожайности. В данную фазу при данной активности хлоропластов проводят некорневую обработку растений стимулятором, содержащим фитогормоны для восстановления гормонального баланса в растении. Через 14 дней измеряют активность хлоропластов смешанной пробы листьев. На фиг.5 представлен график активности хлоропластов листьев сахарной свеклы, гибрид Леопард, фаза развития - начало смыкания рядков.
Результат диагностики растений сахарной свеклы в фазу начала смыкания рядков показал, что средняя активность хлоропластов составляет 18,2 единиц, что свидетельствует о том, что активность хлоропластов повысилась в 2,8 раз, растения способны усваивать минеральные элементы питания, которые подбираются по результатам полученной гистограммы (фиг.6). Некорневая подкормка проводится удобрениями, содержащими азот, фосфор, кальций, медь и цинк совместно с препаратом, содержащим аминокислоты для наилучшего усвоения минеральных элементов.
Через 14 дней проводится диагностика. Активность хлоропластов увеличилась в 6,5 раз и составила 117,4 единиц. На фиг.7 приведен график активности хлоропластов листьев сахарной свеклы, гибрид Леопард, фаза развития - после смыкания рядков.
Результат диагностики свидетельствует о том, что средняя активность хлоропластов составляет 117,4 единиц. (более 70 единиц), интенсивность фотосинтеза высокая, растения не находятся в стрессе и способны усваивать и перерабатывать минеральные элементы питания. Удобрения для некорневой подкормки подбираются по результатам полученной гистограммы по потребностям (фиг.8). Проводится некорневая подкормка удобрениями, содержащими калий, бор и молибден. Через 12 дней проводится диагностика - измеряют активность хлоропластов. На фиг.9 представлен график активности хлоропластов листьев сахарной свеклы, гибрид Леопард, фаза развития - после смыкания рядков.
Результат диагностики растений сахарной свеклы после применения минеральных элементов питания свидетельствует о том, что активность хлоропластов осталась высокой 117,4 единиц, растения не испытывают потребность в элементах минерального питания (фиг.10). Уборка урожая была проведена отдельно на опытном участке и на контрольном (вторая половина поля - однородная по функциональной значимости: агрофон, сорт, срок сева), на котором была проведена некорневая подкормка минеральными удобрениями без учета физиологического состояния растений. Урожайность на опытном участке, на котором применение препаратов подбиралось с учетом физиологического состояния растений (активности хлоропластов) составила 675 ц/га, на контрольном 500 ц/га, прибавка урожайности составила 25,9% (таблица 4).
| Таблица 4 - Результаты применения заявляемого способа в полевых условиях на примере сахарной свеклы (гибрид Леопард) | ||||||
| Культура, сорт | Активность хлоропластов, единицы | Урожайность ц/га | Надбавка к контролю | |||
| ц/га | % | |||||
| Сахарная свекла, гибрид Леопард | Контроль (без обработки) | Вид препарата | ||||
| Препарат, содержащий в своем составе фитогормоны для восстановления гормонального баланса в растении в период стресса | Минеральные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы совместно с препаратом, содержащим аминокислоты для наилучшего усвоения минеральных элементов. | Минеральные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы (без препарата, содержащего аминокислоты) | ||||
| 6,6 | 500 | 0 | 0 | |||
| 18,2 | ||||||
| 117,4 | ||||||
| 117,4 | 675 | 175 | 25,9 |
Пример 3.Томаты (гибрид Макарена), теплица, гидропоника
С одного участка, однородного по функциональной значимости (сорт, срок посева, система питания), аналогично примеру 1 отбирают смешанную пробу листьев, готовят суспензию хлоропластов, высчитывают среднее значение активности хлоропластов. Среднее значение активности хлоропластов составило 36,8 единиц. На фиг.11 приведен график активности хлоропластов листьев томатов, гибрид Макарена, фаза развития - формирование первой кисти.
Результат измерения свидетельствует о том, что растения готовы усваивать минеральные элементы питания (фосфор, калий, магний марганец) (фиг.12), однако для наилучшего их усвоения необходимо совместное внесение с препаратом, содержащим аминокислоты. Через 10 дней после обработки проведено измерение активности хлоропластов средней пробы листьев. На фиг.13 приведен график активности хлоропластов листьев томатов, гибрид Макарена, фаза развития - формирование второй кисти.
Результат диагностики свидетельствует о том, что активность хлоропластов увеличилась в 4 раза и составила 148 единиц. Растения испытывают потребность в кальции, меди, цинке, железе и молибдене (фиг.14). Высокая активность хлоропластов (148 единиц) и визуальная диагностика подтверждают, что растения не находятся в стрессе и способны усваивать минеральные элементы питания через лист без препаратов, содержащих аминокислоты, поэтому некорневая подкормка проведена удобрениями для некорневой подкормки, содержащими кальций, медь, цинк, железо, молибден. Через 14 дней проведено измерение активности хлоропластов. Активность хлоропластов составила 160 единиц. Фиг.15 - график активности хлоропластов листьев томатов, гибрид Макарена, фаза развития - налив третьей кисти.
Результат диагностики свидетельствует о том, что в критический период начала активного плодоношения некорневые обработки по потребности растений совместно с препаратом, содержащим аминокислоты (при активности 36,8 единиц), и применение удобрений по потребности растений без препарата содержащего аминокислоты (при активности хлоропластов 148 единиц), позволили удержать активность хлоропластов на уровне 160 единиц, потребность во всех элементах питания была удовлетворена (фиг.16). Прибавка урожайности по отношению к контрольному варианту (без обработки) составила 13,8% (таблица 5).
| Таблица 5 - Результаты применения заявляемого способа в полевых условиях на примере томатов (гибрид Макарена) | ||||||
| Культура, сорт | Активность хлоропластов, единицы | Урожайность, кг/м2 | Надбавка к контролю | |||
| кг/м2 | % | |||||
| Томат, гибрид Макарена | Контроль (без обработки) | Вид препарата | ||||
| Минеральные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы совместно с препаратом содержащим аминокислоты для наилучшего усвоения минеральных элементов. | Минеральные удобрения, содержащие в своем составе макро- и микроэлементы (без препарата, содержащего аминокислоты) | |||||
| 36,8 | 31 | 0 | 0 | |||
| 148 | ||||||
| 160 | 36 | 5 | 13,8 |
Пример 4. Яблоня (сорт Гала), сад 1 га
С одного участка, однородного по функциональной значимости (сорт, срок посадки, система питания), аналогично примеру 1 отбирают смешанную пробу листьев, готовят суспензию хлоропластов, высчитывают среднее значение активности хлоропластов. Среднее значение активности хлоропластов составило 79,8 ед. На фиг.17 - график активности хлоропластов листьев яблони сорт Гала, фаза развия - бутонизация.
Результат диагностики свидетельствует о том, что активность хлоропластов более 70 единиц и составляет 79,8 ед. Растения способны усваивать минеральные элементы питания, испытывают потребность в фосфоре (для обеспечения энергетических процессов в период цветения), кальции (для создания сильных клеточных стенок в процессе клеточного деления), боре (для формирования пыльцевых трубок) и железе (для обеспечения фотосинтетических процессов) (фиг.18). ПроводИтся некорневАЯ обработкА удобрениями, содержащими в своем составе перечисленные макро- и микроэлементы. Через 14 дней проводят повторную диагностику - измеряют активность хлоропластов. Средняя активность хлоропластов 80 единиц. На фиг.19 приведен график активности хлоропластов листьев яблони, сорт Гала, фаза развия - после цветения.
При высоком уровне активности хлоропластов (79,8 единиц) была проведена однократная обработка в фазу бутонизации минеральными элементами питания, подобранными по гистограмме потребности (фиг.20), что позволило поддержать высокую активность хлоропластов на уровне 80 единиц и баланс элементов минерального питания в растении, благодаря чему благополучно пошло цветение и завязь плодов. Дальнейшие некорневые обработки проводились в фазу налива плодов по результатам диагностики с целью раскрытия максимального потенциала сорта.
Применение заявляемого способа позволяет повысить эффективность диагностики потребности растений в элементах питания, сохранять генетический потенциал растений при рациональном использовании удобрений и антистрессовых препаратов, что значительно повышает урожайность и рентабельность при выращивании сельскохозяйственных культур.
Проведенные патентно-информационные исследования показали, что совокупность существенных признаков заявляемого «Способа диагностики потребности растений в элементах питания с учетом физиологического состояния растений» в доступных источниках информации не выявлена.
Таким образом, заявляемое техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо и, следовательно, соответствует условиям патентоспособности изобретения.
1. Способ диагностики потребности растений в элементах питания с учетом физиологического состояния растений, включающий листовую диагностику на потребность в минеральных элементах путем отбора проб листьев, определения отклика в виде разницы фотохимической активности суспензии хлоропластов из средней пробы свежих листьев при добавлении в нее диагностируемого элемента в концентрации 10-4-10-10 М и без добавления элемента, отличающийся тем, что потребность в элементах питания растений устанавливают в зависимости от значения уровня активности хлоропластов, рассчитанного как разница значений оптической плотности суспензии хлоропластов контрольной пробы листьев до и после засветки источником света, при уровне активности хлоропластов, имеющем отрицательное значение, растен