Способ повышения урожайности овощей нанокремнеземсодержащим составом Российский патент 2022 года по МПК A01N55/10 A01N33/02 A01N39/04 A01P21/00 B82B1/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к овощеводству и может найти применение при некорневой обработке овощей семейства пасленовые в условиях защищенного и открытого грунта.

Известен кремнийорганический препарат Энергия-М, состоящий из 2-х компонентов - синтетического фитогормона роста крезацина и кремнийорганического соединения 1-хлорметилсилатрана (1-ЭС), 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 различных овощей и качество их плодов по химическому составу. Также, известно положительное действие этого нового регулятора роста на повышение урожайности и качество плодов овощей семейства пасленовые: сладкого перца, томата и баклажана при выращивании в теплице по схеме стандартных для этой почвы внесения удобрений под агрофон (Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Логинов С.В. Влияние соединений атрановой и протатрановой структур на урожайность овощей в условиях защищенного грунта. Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: Материалы III международной конференции «Роль физиологии и биохимии в интродукции и селекции овощных, плодово-ягодных и лекарственных растений». – М.: РУДН, 2017. – с.209-212).

Однако, применение препарата Энергия-М, как бинарного состава с соотношением компонентов 1-хлорметилсилатран/крезацин как 1/9, при использовании для пасленовых культур, как в открытом грунте, так и в защищенном, при некорневой обработке растений в фазе первых 4-5 листьев и на стандартном агрофоне удобренной почвы может дать проявиться непредсказуемому результату экологической загрязненности за счет гидролиза 1-хлорметилсилатрана и появления разнообразия производных от радикала хлористого метила за счет его взаимодействия с вторичными метаболитами растениях. Также, не известно действие подобных составов при изменении соотношений силатрана с крезацином для овощных культур семейства пасленовые.

Наиболее близким техническим решением является работа, где в способе обработки овощей семейства пасленовые осуществлена замена 1-хлорметилсилатрана в составе препарата Энергия-М на гидротермальный нанокремнезем, в том же самом соотношении бинарного состава крезацин-силатран (Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В. Испытания препарата на основе гидротермального нанокремнезема с крезацином при некорневой обработке огурцов, томата и перца в открытом грунте в Ростовской области. Актуальная биотехнология. №3 (26), 2018. ООО «Биоактуаль» - с.413-417). Авторы показали принципиальную возможность замены в препарате Энергия-М кремнийорганического компонента 1-ХМС на другой – нанокремнеземсодержащий компонент – гидротермальный нанокремнезем (ГНК), не подверженный гидролизу и полученный из гидротермальных скважин Камчатки. Показано положительное влияние этого бинарного состава на урожайность овощных пасленовых культур томата, перца и качество их плодов по химическому составу. В то же время, прототип с одним массовым соотношением компонентов ГНК и крезацина, равному 1/9 не позволяет оценить диапазон эффективных соотношений крезацина с гидротермальным нанокремнеземом для широкого применения способа для овощей семейства пасленовые при 2-х кратных некорневых обработок с фиксированным массовым и объемным расходом препарата на 1 га площади вегетации овощей.

Технический результат - снижение затрат за счет расширения концентрационного диапазона соотношения компонентов при их фиксированном суммарном массовом содержании в рабочих растворах при некорневой обработке сельскохозяйственных овощных культур семейства пасленовые, расширение возможностей применения способа, увеличения урожайности, повышения их качества плодов и повышения экологичности для питания.

Техническое решение заявленного способа заключается в том, что для некорневой обработки овощных культур семейства пасленовые в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации – цветения применяют препарат, содержащий крезацин и гидротермальный нанокремнезем при фиксированном массовом расходе препарата 15 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов 300 л/га при использовании для этого составов с массовым содержанием крезацина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0% - 95,0% и 95,0 – 5,0%, соответственно, относительно от суммарного их содержания в препарате.

Способ осуществляется следующим образом.

Полевые опыты проведены с овощами семейства пасленовые: перец сорт Златозар и томаты сорт Дональд F1 на полевых делянках агрофирмы СеДеК и Агроцентра «Lagutniki» на обыкновенных черноземах. Органоминеральный агрофон под яблонями составлял 200 кг/га в виде ОМУ универсал. Некорневые обработки проводили по двум фазам роста: в фазу 4-5 листьев и фазу бутонизации-цветения рабочими растворами комплексного состава с содержанием компонентов согласно схеме экспериментов. Расход рабочих растворов при опрыскивании составлял 300 л на 1 га и по массе бинарного препарата в 15 г/га..

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 ГНК 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.

В способе используют водный золь гидротермального нанокремнезема (ГНК), который получают из гидротермальных растворов Мутновского месторождения Камчатки (производство ООО «Наносилика»). Для некорневой обработки растений исходный золь ГНК разводили дистиллированной водой до рабочей концентрации, которая при смешивании с раствором крезацина давала фиксированную общую концентрацию по ГНК и 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 способу более высокую экологичность и биодоступность для вегетирующих растений. Параметры размеров наночастиц преимущественно составляли диапазон 10-20 нм, что достигнуто возможностями ультрафильтрационного оборудования и технологиями проведения поликонденсации ортокремневой кислоты гидротермальных растворов Мутновского месторождения. Известно, что 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 фитогормона и гидротермального нанокремнезема.

Результаты проверки реализации вариантов способа приведены в таблицах 1 и 2.

Как видно из табл.1 проверка расширенного диапазона реализации способа при изменении соотношения компонентов бинарного состава при фиксированном их расходе по суммарной массе состава и объему рабочей жидкости на 1 га, позволяет получить увеличение урожайности перца от 4,3 % до 8,6 % и для томата от 16,1% до 20,0 %. При этом, при таких обработках в исследованном диапазоне соотношений (концентраций) крезацина и ГНК при приготовлении разных вариантов рабочих растворов, возрастает не только урожайность плодов испытанных овощных культур семейства пасленовые но и возрастает их качество по химическим показателям: содержание сухих веществ, общего сахара и витамина С, увеличение которых для перца составило 21,5-29,9%, 17,9-19,4% и 30,0-30,7%, соответственно а для томата – 10,9-21,8%, 35,5-51,6% и 5,7-9,8%, соответственно (расчет на основе табл.2). При этом, значения увеличения показателей экологичности плодов пасленовых культур (диапазон снижения концентрации токсичных веществ и элементов по сравнению с контролем) по оценке полученных экспериментальных данных (табл.2) по показателям содержания нитратов, свинца и кадмия составили для перца – 16,5-22,1%, 45,7-51,4% и 26,7-40,0% а для томата 23,7-27,5%, 40,0-44,0% и 33,3-41,7%, соответственно.

Содержание компонентов в бинарном составе препарата имеет принципиальное значение для управления продукционным процессом выращивания овощей в условиях изменчивости фактора погоды для открытого грунта.

Так, наличие гормонального механизма активации роста растения за счет крезацина при оптимальности освещения для фотосинтетического автотрофного питания позволяет держать планку содержания крезацина в более высоких концентрациях по отношению к ГНК.

Таблица 1 Влияние некорневых обработок перца сорт Златозар и томата сорт Дональд F1 бинарным составом крезацин с ГНК на урожайность плодов для различных вариантов реализации способа. Расход по составу действующих компонентов препарата 15 г/га. Расход по объему рабочей жидкости 300 л/га.

Варианты опытов, Урожайность средняя, т/га Увеличение урожайности, т/га Увеличение урожайности, % относительно контроля Перец, сорт Златозар Фон ОМУ – обработка водой-контроль 51,4 - - Фон ОМУ + состав (5,0% крезацин, 95% ГНК) 54,4 3,0 5,8 Фон ОМУ + состав (50,0% крезацин, 50,0% ГНК) 53,6 2,2 4,3 Фон ОМУ + состав (95,0% крезацин, 5,0% ГНК) 55,8 4,4 8,6 Томат, сорт Дональд F1 Фон ОМУ – обработка водой-контроль 80,9 - - Фон ОМУ + состав (5,0% крезацин, 95% ГНК) 94,9 14,0 17,3 Фон ОМУ + состав (50,0% крезацин, 50,0% ГНК) 93,9 13,0 16,1 Фон ОМУ + состав (95,0% крезацин, 5,0% ГНК) 97,1 16,2 20,0

Таблица 2 Качество плодов перца и томата и их экологичность по содержанию нитратов, свинца и кадмия в вариантах реализации способа

Варианты опытов, Сухое вещество,% Общий сахар,% Витамин С,
мг% Нитраты,
мг/кг Свинец, мг/кг Кадмий, мг/кг Перец сорт Златозар Фон ОМУ – обработка водой-контроль 10,7 6,7 161,2 144,5 0,035 0,015 Фон ОМУ + состав (5,0% крезацин, 95% ГНК) 13,5 7,9 209,6 120,7 0,019 0,009 Фон ОМУ + состав (50,0% крезацин, 50,0% ГНК) 13,0 7,9 210,5 117,7 0,018 0,011 Фон ОМУ + состав (95,0% крезацин, 5,0% ГНК) 13,9 8,0 212,7 112,6 0,017 0,011 Томат сорт Дональд F1 Фон ОМУ – обработка водой-контроль 5,50 3,1 17,4 23,6 0,025 0,012 Фон ОМУ + состав (5,0% крезацин, 95% ГНК) 6,2 4,2 18,6 18,0 0,015 0,008 Фон ОМУ + состав (50,0% крезацин, 50,0% ГНК) 6,1 4,3 18,4 17,8 0,015 0,008 Фон ОМУ + состав (95,0% крезацин, 5,0% ГНК) 6,7 4,7 19,1 17,1 0,014 0,007

При прогнозе экстремальности проявления погодных условий в конкретный сезон выращивания пасленовых овощей при планировании некорневых обработок растений увеличивается значимость фактора автотрофного питания и устойчивости к стрессовым факторами, соответственно, продуктивность можно прогнозировать и регулировать за счет увеличения содержания ГНК в составе бинарного препарата.

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 пасленовых овощей с заданным качеством по химическому составу и экологической безопасностью в условиях открытого грунта.

Для защищенного грунта с задаваемыми и контролируемыми параметрами условий выращивания по температуре, влажности и световой инсоляции с использованием светильников эффективность применения бинарных регуляторов развития растений существенно повышается, урожайность и качество продукции для питания становится более прогнозируемыми.

Предложенный способ в испытанных вариантах его реализации позволяет повысить урожайность пасленовых овощных культур и качество их плодов, как по химическому составу, так и по содержанию в них нитратов, тяжелых металлов и токсичных элементов, что имеет принципиальное значение для экологической составляющей качества продуктов питания на основе овощного сырья.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при некорневой обработке овощей семейства пасленовые в условиях защищенного и открытого грунта. Способ повышения урожайности овощей включает некорневую обработку растений в фазах первых 4-5 листьев и бутонизации-цветения с применением бинарного состава, содержащего крезацин и гидротермальный нанокремнезем, при этом для некорневой обработки овощей семейства пасленовые при фиксированном расходе препарата по массе 15 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов препарата 300 л/га используют составы с массовым содержанием крезацина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0-95,0% и 95,0–5,0%, соответственно, относительно общего содержания компонентов. Предлагаемый способ повышения урожайности позволяет повысить качество плодов овощей по химическому составу с повышением экологичности продукции для питания на основе овощного сырья. 2 табл.

Способ повышения урожайности овощей 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 овощей семейства пасленовые при фиксированном расходе препарата по массе сухих компонентов 15 г/га и объемном расходе водных рабочих растворов препарата 300 л/га используют составы с массовым содержанием крезацина и гидротермального нанокремнезема в диапазонах 5,0-95,0% и 95,0–5,0%, соответственно, относительно общего содержания компонентов.