СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
METHOD FOR PRE-SOWING TREATMENT OF SEEDS OF AGRICULTURAL CROPS

Изобретение относится к сельскому хозяйству в области растениеводства, в частности к предпосевной обработке семян физиологически активными препаратами и градиентным магнитным полем семян ячменя с целью всхожести семян и развития растений на ранних этапах онтогенеза.
Проблема обеспечения молодого растения на протяжении периода прорастания семян необходимыми веществами в активной и доступной форме остается актуальной в течение многих лет. В настоящее время требуются новые методы и подходы для ее решения. Среди современных разработок подобного плана известна запатентованная в США технология предпосевной обработки семян экологически безопасными многокомпонентными полифункциональными наносистемами - наночастицами, включающие в своем составе модифицированные природные компоненты (производимые модифицированных минералов, активных углей, олигополии - и аминосахаридов, омигохитозанов и препаратов на их основе) и другие физиологически активными веществами (Ruban J.V., Voropaeva N.I., Figovsky O.L., et.al./Biologicalty active multifunetional nanochips and method application thereof for production of high-guality seed//Pament US 2459518. - GAU: 3644, USA. - 2012; Voropaeva N., Karpachev V., Varlamov V., Varlamov V., Figovsk O..Influence of efficient, multicomponent, polyfunctional, physiologically active (nano) chips with herbicide activity on rice crop grouth, development, yield and on weed geowth inhiditi on//Jnternational Letters of Chemistry, Physics and Astranomy. 2014. №7. P. 62-68)/.
Из источников патентной информации известен способ предпосевной обработки семян ячменя, включающий увлажнение семян, обеззараживание семян в электромагнитном поле, отличающийся тем, что семена увлажняют водой с температурой 24°С в течение 10 мин при соотношении 540 Вт, экспозицией 60-90 с при конечной температуре семян 46,5-52,3°С (Патент RU №2304372, А01С 1/00 от 10.11.2005). Изобретение обеспечивает повышение качества обработки семян перед посевом, т.е. повышение посевных и финосанитарных свойств семян за счет их обеззараживания в СВЧ - поле.
Следует отметить, магнитное поле может влиять на скорость мипоза, темпы усвоения запасных питательных веществ, интенсивность дыхания, фотосинтез РНК, оводненность клеток и соотношение в них свободной и связанной воды, то есть практически на весь комплекс процессов и реакций, детерминирующих онтогенез. Кроме того, также отмечается возникновение у растений индукционной устойчивости к болезням.
Известно, что одной из причин физиологических изменений, возникающих в семенах растений, является, индуцирование МП. Оно возникает при движении биологических объектов в переменном (градиентном) магнитном поле. (Э.В. Клейментов. Энергосберегающий метод при обработке семян магнитными полями //Тез. докл. Всероссийский научно-практ. Конф. Ресурсосберегающие приемы и технологии возделывания сельскохозяйственных культур.- Рязань. - 1998. - С. 75-77).
Несмотря на наличие известных экспериментальных материалов, в настоящее время на дополнительное воздействие на предпосевную обработку семян отсутствуют убедительные объяснения причин взаимодействия МП с биологическими системами. В качестве таких систем для протравливания семян ячменя можно использовать такие экологически безопасные препараты, как Гуми, Фитоспорин, Альбит и Дивиденд Стар в сочетании с градиентным полем.
Известен способ предпосевной обработки семян зерновых, зернобобовых, крупяных и масличных культур, включающий обработку посевного материала раствором природного минерала бишофита, обработку семян ведут раствором бишофита с концентрации 15-100 мас. % от исходного рассола и расходом 10-15 л/т семян с учетом типа семянок, их всхожести, энергии прорастания и плотности рассола бишофита, при этом используемый для обработки семян рассол бишофита активизируют магнитным полем мощностью 200…450 Э (Патент RU №2224399, А01С 1/00 от 27.02.2004).
Известен способ предпосевной обработки семян растений, заключающийся в воздействии магнитном полем на семена находящиеся в состоянии биологического покоя, при этом семена перед обработкой магнитным полем помещают с технологическую среду, состоящую из воды и природного минерального порошка, включающего следующие химические элементы, масс. %: Si 10-13; А1 7-8; Fe 7-8; Mg 8-9; Са 0,01; Mn 0,1; K 0,3; Na 0,2,в концентрации 0,01 мас. %, а обработку ведут изменяемым переменным модифицированным магнитным полем (Патент RU №2254698, А01С 1/00, А01С 1/06 от 27.06.2005).
2
Известен способ предпосевной обработки семян яровой сильной пшеницы, включающий предпосевную обработку посевного материала водной суспензией биологически активных наночастиц железа и оксида кремния, в качестве посевного материала используют семена яровой сильной пшеницы Юго-Восточная 2, при обработке применяют суспензию, содержащую ультрадисперсные наночастицы в комплексе совместно SiO×Fe размером соответственно 40,9±0,6 и 90±5 нм в процентном соотношении, равным 60 и 40 при дозировке не менее 0,001 масс. % в смеси со стабилизированным ЭХА водным каталитом с рН 8 и Eh=-400+-500 мВ, полученную вакуумной среде при давлении 650=680 мм РТ. Ст. с одновременным перемешиванием в барабане с частотой вращения 10 об/мин в течение 10-20 мин, при этом перед применением суспензии семена обрабатывают Фитоспорин-М в дозировке 1,5 г/л, при расходе 100-150 мл на 100 г семян (Патент RU №2700616, А01С 1/00, А01С 1/08 от 18.09.2019).
Недостатками аналогов всех известных способов предпосевной обработки семян ячменя является недостаточно эффективное их влияние на прорастание семян ячменя, рост корней и проростков.
Известен способ предпосевной обработки ячменя, включающий предварительный нагрев семян и воды до 25-30°С, увлажнение семян до влажности 21%, обеззараживание семян в электромагнитном поле и их сушку в электромагнитном поле при направляющем поле, вдвое меньшем, с адсорбентом, нагретым до 45-50°С (Патент №1655326, А01С 1/08 от 15.06.1991).
Недостаток данного способа является трудоемкость, а также отсутствие информации о зараженности семян микрофлорой после их обработки.
Известен способ предпосевной обработки семян ячменя, включающий увлажнение семян, обеззараживание семян в электромагнитном поле, семена увлажняют водой с температурой 24°С в течение 10 мин при соотношении семена : вода=4:1 соответственно, затем обрабатывают в СВЧ-поле с мощностью 540 Вт, экспозицией 60-90 с при конечной температуре семян 46,5-52,3°С (Патент RU №2304372, А01С 1/00 от 20.08.2007).
Недостатком является недостаточно эффективное его влияние на прорастание семян, рост корней и проростков.
Наиболее близким техническим решением является способ предпосевной обработки семян рапса электромагнитным полем сверхвысокой частоты, при этом семена увлажняют в течение 3-х минут до влажности 14%, а затем обрабатывают электромагнитным полем сверхвысокой частоты с удельной мощностью 509 Вт/дм, экспозицией обработки 90 с, до конечной температуры нагрева семян 31,25°С Патент RU №2393662, А01С 1/00 от 10.11.2009).
Способ позволяет при обработке семян снимать такие инфекции как альтернариоз, фузариоз и бактериоз и на 60% обезвреживание семена рапса до ожидаемого более полного эффекта. При этом он использует один фактор обезвреживания от болезней и не учитывает комбинированную физически активные вещества для дополнительного механизма стимулирования ростовых процессов биологически активными препаратами: Гуми, или Фотоспорин, или Альбит, или Дивиденд Стар (в качестве стандарта); фактор В - предпосевная обработка семян градиентным магнитным полем мощностью, например, 50±10 Э (эрстел), на магнитном модуле, который авторами описан ниже в описании, т.е. особо интересующих препаратов, указанных выше.
Предложенные препараты ранее не применялись, хотя известны способы предпосевной обработки семян ячменя.
Что касается известного прототипа применения электромагнитного поля, то это отличает от нашего предложения, как градиент магнитного поля (постоянное магнитное поле, когда объект движется относительно полюсов постоянного магнита).
Технической задачей настоящего изобретения является удешевление способа, обеспечивающего улучшение всхожести семян и способствующего успешному развитию растений на первых стадиях развития за счет более активного их обеззараживания, повышение его экономичности и экологической безопасности.
Сущность заявленного изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно изобретению способ предпосевной обработки семян зерновых культур, характеризующийся тем, что используемые для посева зерновых культур в виде ярового ячменя, обрабатывают физиологически активными препаратами Гуми, или Фитоспорин, или Альбит, или Дивиденд Стар в дозе: Гуми - 300 г/т; Фитоспорин - 500 г/т; Альбит - 30 г/т; Дивиденд Стар - 1,5 кг/т, протравленные семена затем обрабатывают магнитным полем путем пропускания семян сверху вниз через загрузочную воронку, закрепленную сверху к вертикальной прямоугольной форме установке, состоящей из двух боковых стенок в виде мембран с закрепленными на них магнитными пластинами с равными промежутками между ними, при этом время движения семян с экспозицией 2 с, скорость движения семян постоянна и семена самотеком поступают в сторону приемной емкости и обрабатывают с магнитным полем мощностью 50±10 Э.
Непосредственный технический результат, достигается при использовании совокупности существенных признаков заявляемого технического решения, заключается в том, что используя обработку семян физиологически активными веществами препаратов: Гуми, или Фитоспорин, или Альбит, или Дивиденд Стар и градиентное магнитное поле в комплексе при наличии простой установки магнитного модуля, формируется некоторая структура одной из причин физиологических изменений, возникающих в семенах растений в виде индуцированного МП. Это облегчает прорастание семян и рост растений на начальном этапе их развития. Повышает их конкурентоспособность по отношению к семенам сорняков и защищает семена культурных растений от вредных воздействий. Описываемый подход оказался реализуемым, так у авторов заявленной методики имеется опыт исследования на кафедре агрономии и агротехнологий агротехнологической опытной станции ФГБОУ ВО РГАТУ, в 2011-2017 годах.
Сущность изобретения поясняется графическим чертежом магнитного модуля (фиг.1), который содержит в себе вертикальную прямоугольную форму установку 1 (колонну), выполненную из двух боковых стенок в виде мембраны 2 на которой закреплены магнитные пластины 3, загрузочная воронка 4 и приемная емкость 5. Установка выполнена в виде магнитного модуля с размерами: длина - 20 см; ширина - 20 см; высота - 30 см. Пластины 3 из магнита шириной равной 3 см, глубина составляет 1 см. При этом пластины 3 из магнита прикреплены к стенкам мембраны с равными промежутками по высоте установки.
Осуществление заявленного способа подтверждается следующими приемами его практической реализации.
Опыт был заложен по двухфакторной схеме: фактор А - предпосевная обработка семян (на 1 день раньше до посева) биологически активными препаратами в дозе: Гуми - 300 г/т; Фитоспорин - 500 г/т; Альбит - 30 3/т; Дивиденд Стар (стандарт) - 1,5 кг/т.; фактор В -предпосевная обработка семян градиентным магнитным полем мощностью 50±10 Э (эрстел).
После протравливания семена ячменя ярового пропускали в движении сверху вниз через магнитный модуль 1 (устройство), движение семян составило экспозицию 2 с, скорость движения семян постоянна и семена самотеком поступают в сторону приемной емкости 5.
Технология возделывания ячменя ярового в опытах соответствовала рекомендациям зональной системы Рязанской области на 2011-2017 гг.Уборку опытных делянок осуществляли комбайном Сампо-130.
2
Опыт мелкоделяночный, посевная площадь одной делянки 25 м, учетная площадь делянки - 10 м. Повторность 4-х кратная. Размещение вариантов исследований рен домизированное.
В период исследований яровой ячмень размещали после предшественника - паровое поле. Посев семян осуществляли сплошным рядовым способом.
Климат в зоне проведения опытов характеризовался как засушливые и жаркие (ГТК-0,6) в 2011-2014 гг.По годам исследований: в 2012 (ГТК-1,1) с нормальным температурным режимом и увлажнением, в 2015-2017 - дождливые и теплые (ГТК-1,5).
Изучение изменение посевных качеств семян ячменя приведены в зависимости от варианта предпосевной обработки, среднее за период исследований 2011-2017 гг.(таблица 1).
Биометрические показатели проростка (энергия прорастания, всхожесть), показали, что у обработанных семян энергия прорастания один из главных показателей, который определяет дружность проявления всходов, по лабораторным была выше, по сравнению с контролем по всем вариантам опытов, что очень важно для последующего формирования циноза.
Важным показателем посевных качеств является сила роста, которая определяется длиной ростков пробившихся над поверхностью почвы и весом их зеленой массы.
Так, по вариантам без обработки семян биологически активными препаратами и градиентом магнитного поля энергия прорастания составила 70%, обработка семян препаратом Гуми повысила ее на 16%. Биопрепараты Фитоспорин и Альбит обеспечили энергию прорастания семян на уровне 84% и 82% соответственно.
Анализ совместного использования определенной обработки семян ячменя ярового исследуемыми препаратами и обработки их градиентным магнитным полем мощностью 50±10 Э также установлен положительный эффект.
При омагничивании семян магнитным полем в варианте без предпосевной обработки семян биологическими препаратами было заметное повышение энергии прорастания до 78%, что на 8% выше значений этого показателя в опыте без омагничивания семян. На вариантах предпосевной обработки семян ячменя ярового препаратом Гуми и Фитоспорин в комбинации с обработкой семян ГрМП, максимальный этот показатель составил 88%.
Омагничивание семян градиентным полем на фоне применения биологически активного препарата Альбит привело к незначительному данного показателя в сравнении с однофакторным воздействием, снижению показателя энергии прорастания, что составило 80%. Это составило на 2% ниже, чем в варианте без омагничивания семян.
Биометрические показатели ростка проростков (длина корней и ростков) оценивалась на 7-е сутки после высева в тонкий слой почвы. При этом в варианте опыта без проведения предпосевной обработки семян исследуемыми препаратами и омагничивания он составил 87%.
Предпосевная обработка семян ячменя ярового препаратом Гуми повысила значение показателя лабораторной всхожести до 93%.
Препараты Фистопорин и Альбит также способствовали увеличению лабораторной всхожести на 4% по сравнению с вариантом без обработки.
При применении предпосевной обработки семян ячменя комплексом исследуемых приемов показатели лабораторной всхожести намного были выше, в сравнении с вариантами без предпосевной обработки семян градиентным магнитным полем.
Отсюда следует, что препарат Гуми с последующим омагничиванием семян ячменя ярового повышает лабораторную всхожесть на 9%.
При обработке семян биопрепаратами Фитоспорин и Альбит в комбинации с ГрМП лабораторная всхожесть составила 94 и 93% соответственно (таблица 2).
Следует отметить, что омагничивание семян без применения биологически активных препаратов не оказало заметного влияния на значение лабораторной всхожести и, практически соответствовало варианту с контролем.
Исследованиями установлено, что с применением в предпосевной обработке семян градиентного магнитного поля мощностью 50±10 Э стимулирующее воздействие на интенсивность прорастания зерновок ячменя заметно увеличилась.
Следует отметить, что только с проведением омагничивания, семена прорастали 3,8 зародышевыми корешками, что было больше в 1,4 раза, в сравнении в варианте без обработок. При этом в комбинированных вариантах опыта, с применением ГрМП для исследуемых препаратов, количество образующихся при прорастании корешков увеличилось только в варианте с применением препарата Гуми.
Таким образом, показатель - рост корней - тоже достаточно интересен в нашем эксперименте, т.е. они получили дополнительное питание в виде исследуемых препаратов, что оказывает положительное влияние на рост корней.
В фазу молочной спелости высота растений достигала своего максимума. В варианте без обработки семян она была на уровне 67,4 см. Применение в предпосевной обработке семян ГрМП без использования исследуемых препаратов не было заметного изменения высоты растений. При этом было установлено, что наиболее эффективным по влиянию на биометрические показатели растений отмечен вариант обработки семян ячменя перед посевом с применением препарата Гуми в чистом виде и в комбинации соответственно.
Исследованиями была установлена положительная сопряженность таких параметров как размер флагового листа и длины колоса (фиг.2).
2
2
2
Установлено, что наибольшая площадь флагового листа была сформирована у растений, семена которых были обработаны перед посевом препаратом Гуми, ее величина составила 7,2 см. При комбинировании обработки омагничиванием данный показатель увеличился до 7,3 см, что в сравнении с контролем варианта, больше чем на 1,3 см.
Применение всех изучаемых препаратов в среднем за годы исследований не оказали существенного влияния на содержание белка в зерне, который составил от 12,7 до 13,48%. Однако необходимо отметить не значительное увеличение содержание белка в варианте с использованием препарата Гуми, где прибавка к контролю составила 3,2%.
Согласно исследованиям, в среднем наибольшая прибавка в урожайности по отношению к контролю (на 19,9-20,4%)) на вариантах при обработке семян магнитом была получена при экспозиции 2 с.
Влияние предпосевной обработки семян на урожайность ячменя ярового приведено (таблица 3).
По результатам исследований также предпосевная обработка семян препаратом Альбит, прибавка урожая составила 15,8%. Таким образом, анализ элементов продуктивности показал, что урожай был сформирован за счет более высокой густоты стояния растения к моменту уборки и более интенсивной степени кущения растений, в сравнении к контролю, а значит, крупного зерна и лучших показателей продуктивного колостоя.