способ стимуляции роста и развития картофеля ранних, среднеспелых и поздних сортов и озимых и яровых зерновых культур
Классы МПК: | A01N61/00 Биоциды, репелленты или аттрактанты, или регуляторы роста растений, содержащие вещества неизвестной или неустановленной структуры, например вещества, отличающиеся только видом их действия A01N37/44 содержащие по меньшей мере одну карбоксильную группу или ее тиоаналог, или их производное, и присоединенный простой или двойной связью к тому же самому углеродному скелету атом азота, не являющийся членом производного или тиоаналога карбоксильной группы, например аминокислоты |
Автор(ы): | Куцакова Валентина Еремеевна[RU], Чечеткин Павел Иванович[RU], Зденек Прохазка[CZ], Уткин Юрий Владимирович[RU], Бурова Татьяна Евгеньевна[RU], Кононов Александр Николаевич[RU] |
Патентообладатель(и): | Санкт-Петербургская государственная академия холода и пищевых технологий (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-03-14 публикация патента:
27.11.1997 |
Изобретение относится к способу стимуляции роста и развития растений. Сущность изобретения: способ стимуляции роста и развития растений заключается в обработке растений белковыми стимуляторами, в качестве которых используют белкозы - продукт гидролиза коллагенсодержащего сырья, включающий 8 аминокислот и низкомолекулярные пептиды, ранее использовавшийся в парфюмерии, время обработки и дозы зависят от вида культуры. Для обработки картофеля используют растворы концентрацией 445-455 мг/л для обработки клубней и всходов и 355-405 мг/л - для обработки растений в фазу бутонизации. Зерновые культуры обрабатывают раствором стимулятора концентрацией 195-205 мг/л в фазы всходов, кущения и трубкования. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 10 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11
Формула изобретения
1. Способ стимуляции роста и развития картофеля ранних, среднеспелых и поздних сортов и озимых и яровых зерновых культур, включающий обработку их белковыми стимуляторами, отличающийся тем, что в качестве белковых стимуляторов используют белкозы "Белкозин А" БКА, "Белкозин М" БКМ), являющиеся продуктами гидролиза недубленых и дубленых коллагенсодержащих животных отходов, содержащих, мкм/мг:Аспарагиновая кислота 0,155 0,260
Глицин 1,11 1,20
Валин 0,120 0,140
Лизин 0,215 0,230
Пролин 0,57 0,63
Глутаминовую кислоту 0,37 0,41
Аланин 0,58 0,60
Лейцин 0,115 0,120
и пептиды с мол. м. 200 1000, причем эффективные количества белков зависят от вида сельскохозяйственных культур и стадии развития растения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку клубней и ботвы картофеля ранних, среднеспелых и поздних сортов в процессе вегетации проводят препаратом БКМ, причем обработку клубней перед посадкой и ботвы в фазу дружных всходов проводят водным раствором стимулятора концентрацией 445 455 мг/л, в эффективном количестве, а в фазу бутонизации водным раствором стимулятора концентрацией 355 405 мг/л в эффективном количестве. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку озимых и яровых зерновых культур проводят препаратом БКА при переходе растений от фазы всходов к фазе кущения в фазы кущения и трубкования и обработку проводят водным раствором стимулятора в эффективном количестве концентрацией 195 205 мг/л.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам применения белковых стимуляторов роста растений, и может быть использовано при предпосевной обработке семенного материала и обработке растений в период формирования вегетативной и продуктивной частей. Известен препарат для борьбы с прорастанием растений при хранении, который содержит в качестве действующего вещества полимеры L-лизина с молекулярной массой 50000-5000000 и/или сополимеры L-лизина и
Однако, несмотря на то, что в качестве действующего вещества выступают аминокислоты (L-лизин и L-аланин), применение данного препарата ограничивается лишь областью борьбы с прорастанием картофеля и овощных культур при хранении. Известен способ регулирования роста растений винограда, заключающийся в опрыскивании кустов при образовании на побегах 17-19, 23-25 листьев и за 3-4 дн до уборки водным раствором биологически активного вещества, в качестве которого используют

Недостатком способа является возможность использования его только в одной области сельского хозяйства в виноградарстве. Прототипом данного способа является способ применения в качестве регулятора роста растений высококачественных белковых отходов (кровь, различные органы, кожа, перья и т.д.), образующиеся на бойнях. Возможно применение смеси предварительно ферментативно гидролизованных отходов, например, водных растворов, содержащих 10-15% гидролизованных в аминокислоты белков. Обработка препаратом приводит к увеличению скорости роста, повышению урожая и сокращению сроков развития растений. Норма расхода препарата зависит от стадии развития растения [3]
Однако следует отметить, что несмотря на эффективность предлагаемого регулятора роста растений, лишь 10-15% белков под воздействием ферментов гидролизуются до аминокислот, причем неизвестен их качественный и количественный состав. Кроме того, в заявке не указывается, на чем основывается стимулирующая способность препарата. Также в заявке указывается, что норма расхода зависит от стадии развития растения. С этим нельзя согласиться, так как эта зависимость несущественна, что будет показано дальше. При использовании препарата для выращивания различных культур нормы расхода (или эффективные количества) стимулятора, в первую очередь, определяются видом сельскохозяйственной культуры и только потом стадией развития растения. В этом мы видим весьма существенный недостаток анализируемой заявки. Так, исходя из наших исследований, при обработке озимых и яровых зерновых культур эффективное количество стимулятора составляет 195-205 мг/л, тогда как при обработке картофеля эффективное количество стимулятора 355-455 мг/л, что на 80-120% выше по сравнению с зерновыми. А если взять такую культуру, как белокочанная капуста, при обработке которой эффективное количество белкоз составляет 50 мг/л, то это в 4 раза меньше по сравнению с зерновыми культурами и в 7-9 раз меньше по сравнению с картофелем. Если провести обработку зерновых культур белкозами в эффективных количествах, рекомендуемых для картофеля, то вместо увеличения урожайности будет наблюдаться торможение роста и развития растений (см. чертеж). Таким образом, эффективные количества препарата, а также нормы расхода главным образом определяются видом сельскохозяйственной культуры, что совершенно не отражено в анализируемой заявке. Норма расхода (эффективное количество) препарата от стадии развития растения зависит мало или не зависит совсем (озимые и яровые зерновые культуры независимо от стадии развития растений обрабатываются препаратом в эффективном количестве 195-205 мг/л). При обработке картофеля в зависимости от стадии развития растений используются эффективные количества белкоз 445-455 и 355-405 мг/л, причем разница между эффективными количествами на разных стадиях обработки составляет 5-10% что несущественно по сравнению с отличием эффективных количеств стимулятора для разных сельскохозяйственных культур. Целью изобретения является повышение эффективности прорастания семенного материала, роста и развития растений, ускорение плодоношения, повышение устойчивости к фитозаболеваниям (фитофторе, мучнистой росе) и неблагоприятным условиям внешней среды, увеличение общего выхода урожая ряда сельскохозяйственных культур в 1,6-2,0 раза, а также расширение ассортимента эффективных, доступных стимуляторов. Указанная цель достигается применением в качестве стимуляторов роста сельскохозяйственных культур белкоз (БКА, БКМ), которые являются растворами белка, гидролизованного до аминокислот в различных сочетаниях. Препараты БКА и БКМ, являясь источниками аминокислот, способствуют эпителизации и регенерации кожи, оказывают на нее противовоспалительное и противогнойничковое действие. Благодаря этому они широко используются в качестве биологически активной добавки при производстве парфюмерно-косметических изделий: кремов, лосьонов, шампуней, бальзамов и др. Кроме того, их применяют в микробиологической промышленности, при производстве моющих средств и искусственного каучука. Из просмотренной научно-технической литературы авторами не обнаружено использование БКА и БКМ в качестве стимуляторов роста сельскохозяйственных растений. Белковый гидролизат для нужд сельского хозяйства, а также для производства моющих средств и парфюмерно-косметических изделий выпускают в соответствии с [4]
Для выработки БКА используют коллагенсодержащие недубленые отходы производства белковой колбасной оболочки "Белкозин"- спилковую обрезь. По органолептическим и физико-химическим показателям БКА должен соответствовать требованиям, указанным в табл.1. Для выработки БКМ используют коллагенсодержащие дубленые и недубленые отходы производства колбасной оболочки и отходы гемостатической губки, в том числе:
отходы белковой оболочки;
спилковую обрезь;
отходы коллагеновой массы;
раствор коллагена;
отходы гемостатической губки;
отходы коллагенового волокна. По органолептическим и физико-химическим показателям БКМ должен соответствовать требованиям, приведенным в табл.2. Препараты БКА и БКМ экологически чистые, безвредные для человека и животных, негорючие, хорошо растворимые в воде, гигроскопичные. Белковые стимуляторы роста и развития растений БКА и БКМ получают путем химического гидролиза коллагенсодержащих животных отходов, что вызывает гидролиз 80-90% белков до свободных аминокислот. Стимулирующий эффект белкоз, обусловленный наличием большой группы свободных аминокислот в различных сочетаниях, подтверждается рядом экспериментов по обработке растений белковыми соединениями, содержащими свободные аминокислоты. Экспериментально установлено, что обработка такими препаратами положительно сказывается на росте и развитии растений. Оказалось, что на определенных фазах развития растение может поглотить строго определенное количество аминокислот. Если концентрация аминокислот ниже оптимальной, то влияние на рост и развитие растений отсутствует, либо весьма незначительно. Превышение оптимальной дозы отрицательно сказывается на росте и развитии растений. Экспериментальная работа по применению БКА и БКМ при обработке разных растений проводилась в лабораторных условиях, модельные опыты в сосудах и на микроделянках, полевые опыты в совхозах Ленинградской области. Проведенные исследования позволили установить оптимальные концентрации белкоз и разработать технологию их применения для следующих культур:
озимые и яровые зерновые (пшеница, ячмень, овес, кукуруза),
картофель. Результаты исследований
Многочисленные эксперименты позволили установить возможность применения и БКА, и БКМ для стимуляции роста и развития картофеля, так и зерновых культур. Так, в акционерном объединении "Сяглицы" Волосовского района Ленинградской области была проведена предпосевная обработка клубней картофеля и семян ячменя растворами белкоз (БКА, БКМ) согласно методике, принятой Главрастениеводством Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 15.04.93 г. Обработанные клубни были высажены на площади 18,27 га, контролем служили клубни, не подвергшиеся обработке. Обработанные семена ячменя были высеяны на площади 18,27 га, контроль семена, не подвергшиеся обработке. Результаты производственных испытаний приведены в табл.3 и 4. Приведенные в табл.3,4 данные свидетельствуют о стимулирующем действии белкоз на рост и развитие растений, что выражается в увеличении урожайности по сравнению с контролем. Причем применение БКМ по сравнению с БКА значительно эффективнее и объясняется таким соотношением аминокислот, которое приводит к более интенсивному синтезу ферментов, способствующих оттоку пластических веществ в клубни. Результаты показали, что применение белкоз (БКА, БКМ) оказывает стимулирующее действие на культуру ячменя и вызывает увеличение урожайности по сравнению с контролем. Наилучший эффект достигается при использовании препарата БКА, который благодаря определенному соотношению аминокислот способствует развитию вегетативной массы и увеличению урожайности. Таким образом, по результатам испытаний было установлено, что при выращивании картофеля приоритет принадлежит препарату БКМ, а при выращивании зерновых культур препарату БКА. В совхозах Ленинградской области проводились полевые испытания по выяснению влияния белкоз на урожайность сельскохозяйственных культур. В ОПХ "Каложицы" проводилось выращивание зерновых культур и многолетних трав с применением белкоз по разработанной технологии. Площади под обработкой: овес яровой 20 га, ячмень яровой 47 га, многолетние травы 30 га. Были получены следующие результаты (табл.5). В АОЗТ "Ударник" выращивались картофель и зерновые культуры с применением белкоз по разработанной технологии. Площади под обработкой: картофель 115 га, ячмень яровой 105 га, овес яровой 80 га, пшеница яровая -30 га. Результаты представлены в табл.6. Данные табл. 5 и 6 свидетельствуют об увеличении урожайности картофеля, зерновых и многолетних трав, выращенных с использованием белкоз в качестве стимуляторов роста по разработанной технологии. С целью возможности прогнозирования на начальных этапах развития будущей продуктивности растений, выявления степени воздействия различных факторов, в том числе БКА и БКМ, проводился анализ стеблевых апексов методом морфогенеза (препарирования). Проведение морфологического анализа на молодых растениях или проростках задолго до завершения полного цикла выращивания культуры позволяет определить скорость и взаимосвязь закладки различных органов. Подсчет числа клеток на готовых препаратах показал, что при накоплении зародышем растения определенного числа клеток (у картофеля, например, оно равно 2050) он образует две семядоли и апекс, который в дальнейшем формирует листья, стебли и цветки. При анализе стеблевых апексов различных растений и сортов установлено, что в момент формирования зачатков листьев зона его инициального кольца имеет строго определенный диаметр, величина которого достаточно стабильна и характеризует как различные сорта, так и условия их выращивания. По диаметру апекса в этой зоне расположено определенное число клеток, характерное для каждого вида и сорта. Латеральная (боковая) зона, то есть зона меристематических клеток, также состоит из строго определенного числа слоев клеток. Она расположена по образующей в зоне инициального кольца апекса. Из этих клеток формируются зачатки листьев. В центральной зоне апекса расположена зона вытянувшихся (дифференцированных) клеток. Число слоев этих клеток также специфично для каждого вида растений. Диаметр этих клеток в два раза превышает диаметр меристематических клеток. На границе меристематических и дифференцированных клеток формируются клетки прокамбия. Полученные в процессе исследования верхушечных меристем данные позволяют рассчитать критическое число клеток в апексе растения, необходимое для начала дифференциации клеток. Так, например, если в плоскости основания апекса картофеля расположено 530 клеток, то клетки внутри апекса дифференцируются. Если число клеток менее 530, то дифференциации не происходит. Это число клеток 530 является критическим для апекса картофеля. Аналогичные критические числа клеток есть у каждого вида растений, и их величина постоянна. Таким образом, была найдена четкая схема, которая достаточно достоверно показывает влияние белкоз на растение и позволяет установить точную концентрацию, положительно влияющую на рост и развитие. Схема эта такова. После обработки белкозами проводятся наблюдения за развитием верхушечной меристемы путем препарирования апекса и измерения его диаметра и высоты выпуклости, которые при известных размерах меристематических клеток соответствуют определенному числу клеток. При переходе растения с одного этапа развития на другой (формирование листьев, цветков и так далее) размер апекса изменяется. Апекс увеличивается по диаметру и высоте выпуклости. Для каждого этапа развития характерен определенный размер апекса, который связан с количеством накапливающихся клеток. Ранее для оценки и прогнозирования развития растения использовалась методика Ф. М. Куперман, суть которой заключается в исследовании апекса в процессе развития растения и определении фазы развития (закладка цветочных кистей, колосков, формирование листьев) по его внешнему веду. Недостатком данной методики является субъективное видение исследователем состояния объекта. Предложенный метод дает возможность количественно оценить изменение апекса растения в процессе его развития. Контроль за развитием растения (его ускорением или торможением) осуществляется следующим образом. Многолетние исследования позволили установить, что в период закладки листьев апекс картофеля имеет диаметр 0,1949 мм, что соответствует 19 клеткам, расположенным по диаметру; в период перехода к цветению (через 10 дн после высадки) его диаметр 0,3856 мм, что соответствует 38 клеткам по диаметру; в период появления цветочных бугорков его диаметр 0,7228 мм, а число клеток по диаметру 72 (подсчеты проводились на растениях, выращенных по стандартной технологии). В табл.7 приводится время (количество дней после высадки (посева)), необходимое для перехода на следующий этап развития, а также диаметр и количество клеток, соответствующие данному этапу. Так, у картофеля этап формирования листьев наступает через 7 дн после посадки и при стандартных условиях выращивания и при обработке белкозами. На этом этапе диаметр апекса равен 0,1949 мм, число клеток по диаметру 19. Этап формирования цветочных бугорков при стандартных условиях выращивания начинается через 17 дн после посадки, а в случае применения стимулятора через 13 дн, то есть на 4 дн раньше. Диаметр апекса при этом в обоих случаях равен 0,7228 мм, число клеток по диаметру 72. Данные, приведенные в табл.7, показывают, что обработки препаратами БКА и БКМ способствовали ускоренному прохождению растениями периода от появления всходов до зацветания, что и было зафиксировано вышеизложенным способом. Благодаря ускоренному прохождению этого этапа можно получить продукцию на 7-14 дн раньше. Увеличение темпа развития растений позволило формировать урожай, больший на 15-25% по сравнению с контрольным вариантом. Аналогичная картина характерна для всех исследуемых культур, что отражено в табл.7. Модельные опыты в сосудах позволили установить взаимосвязь диаметра апекса картофеля со сроком достижения максимальной урожайности. Измерение апекса у всех растений картофеля проводилось 23.06.94 г. При этом часть растений (выращивание по стандартной технологии) имела диаметр апекса 0,4 мм, а другая (выращивание с применением белкоз) 0,7 мм. При установлении сроков достижения максимальной урожайности было отмечено, что растения, имевшие диаметр апекса 0,7 мм, сформировали максимальный урожай, составивший 246 г/сосуд, к 30.08.94 г. а у растений, имевших диаметр апекса 0,4 мм, к 30.08.94 г, урожай составил лишь 182 г/сосуд. Таким образом, измеряя диаметр апекса растений картофеля, выращенных по стандартной технологии и с применением белкоз, на определенном этапе развития можно прогнозировать сроки достижения максимальной урожайности. Исследования позволили установить механизм поиска оптимальной концентрации препарата, при которой происходит ускорение развития растений и формирование большего урожая. При изучении критических чисел клеток апексов различных культур была обнаружена зависимость скорости формирования этих чисел от активности протеолитических ферментов, в частности a и



















Основным способом обработки сельскохозяйственных культур в процессе вегетации и клубней картофеля перед посадкой является опрыскивание при помощи форсунок. Расход рабочей жидкости зависит от качества распыла (необходимо равномерное и полное смачивание клубней и поверхности растений), погодных условий (следует учитывать возможность смыва препарата с растений в случае дождя), фазы вегетации. Опрыскивание растений необходимо проводить либо в утренние, либо в вечерние часы, чтобы препарат постепенно, с наибольшей эффективностью проникал в растение, а не произошло высушивания и экстракции препарата на растении. Для ряда сельскохозяйственных культур проводится предпосевное намачивание семян. Намачивание семян следует проводить с таким расчетом, чтобы рабочий раствор покрывал семена слоем 0,5-1,0 см. Рабочий раствор готовится непосредственно перед использованием и хранению не подлежит. После намачивания семена подсеивают до сыпучего состояния и высевают сразу или не позже, чем через сутки. 1. Картофель
Для обработки картофеля ранних, среднеспелых и поздних сортов используется, преимущественно, препарат БКМ, являющийся стимулятором клубнеобразования. Первая обработка картофеля проводится при подготовке семенного материала к высадке в поле. Клубни картофеля при загрузке в машину для доставки к картофелесажалкам, подаваясь по транспортеру, опрыскиваются раствором препарата, приготовленного из расчета 395-405 мг/л для среднеспелых и поздних сортов и 445-455 мг/л для ранних сортов. Второе опрыскивание картофеля проводится в фазу дружных всходов при переходе со второго на третий этап органогенеза. При этом готовится раствор препарата БКМ в расчете 395-405 мг/л для среднеспелых и поздних сортов и 445-455 мг/л для ранних сортов. Третья обработка проводится в фазу бутонизации растений опрыскиванием. Готовится рабочий раствор препарата с концентрацией 395-405 мг/л для среднеспелых и поздних сортов и 355-365 мг/л для ранних сортов. 2. Озимые и яровые зерновые культуры
Озимые и яровые зерновые обрабатываются препаратом БКА с концентрацией 195-205 мг/л путем опрыскивания растений. Первую обработку озимых зерновых проводят в строго определенные сроки: при переходе растений от фазы всходов к фазе кущения, то есть на 10-14-й день после появления всходов. Вторую обработку проводят ранней весной в фазе кущения для обеспечения растений необходимым питанием и стимуляции ростовых процессов после зимовки. Третью обработку проводят в фазу трубкования. Яровые зерновые обрабатываются аналогично, исключая лишь осеннюю обработку. Первое опрыскивание проводится при переходе от фазы всходов к фазе кущения, второе в фазу трубкования. Концентрация препарата БКА в обоих случаях 195-205 мг/л. Преимуществом изобретения является использование для стимуляции роста и развития сельскохозяйственных культур белкоз, которые представлены широким спектром аминокислот. Кроме того, предлагаемые стимуляторы доступны и дешевы, так как получаются путем гидролиза отходов коллагенсодержащего сырья животного происхождения. Эффективные концентрации препарата весьма незначительны по сравнению с количествами вносимых классических азотных удобрений. Применение белкоз в качестве стимуляторов роста и развития сельскохозяйственных растений расширяет ассортимент эффективных стимуляторов. Изобретение может найти широкое практическое применение в сельском хозяйстве.
Класс A01N61/00 Биоциды, репелленты или аттрактанты, или регуляторы роста растений, содержащие вещества неизвестной или неустановленной структуры, например вещества, отличающиеся только видом их действия
Класс A01N37/44 содержащие по меньшей мере одну карбоксильную группу или ее тиоаналог, или их производное, и присоединенный простой или двойной связью к тому же самому углеродному скелету атом азота, не являющийся членом производного или тиоаналога карбоксильной группы, например аминокислоты