УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКОГО ПРОЯВЛЕНИЯ ФИТООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ЭВКАЛИПТА НА АДАПТИВНОСТЬ ТЕСТ-ОБЪЕКТОВ И ПРЕДПОСЕВНОЙ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ОВОЩЕЙ И ЭВКАЛИПТА

Установка для изучения аллеопатического проявления фитоорганических соединений эвкалипта на адаптивность тест-объектов и предпосевной подготовки семян овощей и эвкалипта.
Настоящее техническое решение относится к сельскому хозяйству. Оно может быть использовано для исследования аллелопатического воздействия фитоорганических соединений (ФОС) эвкалипта (Е.) на ряд объектов, а также их адаптивности в изменяемых условиях влияния окружающего фитомикроклимата, как среды воздействия или системы тестеров, для предпосевной подготовки семян некоторых овощных культур и эвкалипта, а также исследования биологической активности растений.
Известно, что аллелопатия - важный природный биотический фактор, оказывающий значительное влияние на рост и развитие растений путем воздействия на них летучими ФОС - продуцентами высших растений [1, 2.]. Особенностью эвкалипта является его выраженная фитонцидная активность и ионизация окружающей среды, влияющие на параметры среды воздействия или микроклимата [3, 4].
Известна лабораторная установка для изучения проявления различных соединений на семена эвкалипта, содержащая емкость для проращивания семян, как биологических тест - объектов и контейнер для средств их обработки, сообщенный с этой емкостью [5].
Наиболее близкой является установка для изучения аллелопатического проявления ФОС эвкалипта на растительные тест-объекты, содержащая емкость для тест-объектов, а также контейнер для содержания средства их обработки, сообщенный с этой емкостью (6),
Ее недостатком является относительно узкие функциональные возможности для изучения степени проявления аллелопатической активности ФОС эвкалипта, вследствие относительно малой дифференцирующей способности системы тестеров или не широкого диапазона параметров окружающей среды воздействия и изменения ее свойств.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание установки, обеспечивающей возможность расширения вариабельности диапазонов концентраций ФОС в среде воздействия, а также изменение иных ее физических параметров.
Указанная задача обеспечивается тем, что в известной установке для изучения аллелопатического проявления фитоорганических соединений эвкалипта на растительные тест - объекты, содержащей емкость для указанных тест - объектов, а также контейнер для содержания средства их обработки, сообщенный с этой емкостью, вышеупомянутый контейнер представляет собой выполненный с дозатором фитоароматизатор, для фитоорганических соединений эвкалипта, преимущественно его эфирного масла.
При этом вышеупомянутый фитоароматизатор может быть выполнен с обеспечением возможности содержания вышеуказанного растения эвкалипта и/или его срезки для продуцирования его летучих фитоорганических соединений.
В основе создания настоящей установки легла идея комплексного использования продуцируемых растениями, имеющими выраженную фитонцидную активность ФОС, в том числе их летучих фракций.
Под ФОС следует понимать продукты обмена веществ, выделяемые растением наружу, в основном путем испарения.
Среди них преобладают терпеноиды - природные углеводороды и их производные (спирты, альдегиды, кетоны, кислоты, окиси и др.).
Терпеновые соединения являются активными участниками обменных процессов, протекающих в растительном организме, о чем свидетельствует их высокая реакционная способность. Некоторые терпеноиды регулируют активность генов растений и обладают хроматофорной системой, могут поглощать лучистую энергию и участвовать в фотохимических реакциях. Углеродные цепи отдельных терпеноидов являются ключевыми промежуточными продуктами на пути биосинтеза таких биологически активных веществ, как стероидные гормоны, ферменты, антиокислители, витамины: Д, Е, К, желчные кислоты.
У терпеновых соединений, выделенных из растений, выявлен широкий спектр биологического действия или потенциал влияния.
С терпеновыми соединениями связывают фитонцидную активность ЭМ, которые содержат монотерпены и секвитерпены.
Многие из этих веществ губительно действуют на разнообразную грамположительную и грамотрицательную микрофлору, некоторые виды грибов, простейших, а также вирусы - доминирующей условно-патогенной микрофлоры. Присутствие в среде обитания или воздействия таких терпеновых соединений повышает фитонцидный и аэроионный фон, а также изменяет другие ее параметры. Поэтому использование этих природных ФОС имеет особую значимость. Причем, продуценты эвкалипта имеют один из наибольших спектров действия и значимо высокую биологическую активность.
На фиг.1 изображена блок - схема установки;
На фиг.2 - вариант соединений;
На фиг.3 - вариант выполнения фитоароматизатора для растений.
Настоящая установка для изучения аллелопатического проявления фитоорганических соединений эвкалипта на растительные тест - объекты, например, семена 1 содержит емкость 2 для проращивания этих семян 1, преимущественно овощных культур, как тест - объектов. Она также включает контейнер 3 для содержания средства 4 их обработки, сообщенный с этой емкостью 2. Вышеупомянутый контейнер 3 представляет собой выполненный с дозатором 5 фитоароматизатор (3), для данных фитоорганических соединений эвкалипта, преимущественно его ЭМ. При этом установка снабжена ионизатором 6, сообщенным с данной емкостью 2. Последний связан с упомянутым ранее фитоароматизатором (контейнером) 3. Причем, ионизатор 6 (аэро-) выполнен с электродом 7, посредством которого фитоароматизатор 3 сообщен с данной емкостью 2. Фитоароматизатор 3 может быть предназначен для содержания вышеуказанного растения 8 эвкалипта и/или его срезки 9 для продуцирования его нативных летучих ФОС. В данном устройстве соединения контейнера (фитоароматизатора) 3, емкости 2 и ионизатора 6 осуществлены с помощью регулируемых затворов 10. Для содержания вегетирующего растения 8 или его срезки, а также повышения подуцирования ими ФОС, фитоароматизатор 3 выполнен со светопрозрачной крышкой 11 (для освещения или инфракрасного обогрева растений) и побудителем 12 движения текучей среды (воздуха, пара, летучих ФОС и др.). Емкость 2 включает фильтровальную бумагу 13 или другую субстанцию для размещения биологического тест - объекта. Для воздействия на растение в условиях ex vitro или in vivo: при его черенковании, прививке, укоренении, мелкодисперсном дождевании или др. обработки, емкость 2 выполнена с обеспечением функции смесителя ФОС и образования рабочей субстанции, предназначенной для обработки этого растения или другого биологического объекта. Для управления установкой или изменения ее коммуникативных связей возможно использование соответствующих затворов 10, размещенных между данными фитоароматизатором 3, ионизатором 6 и емкостью 2. Установка также снабжена распылителем 14, гидравлически или пневматически связанным с помощью патрубка 15 с упомянутым выше ионизатором 6 и/или фитоароматизатором 3. А последний может включать дезенфицирующий субстрат 16, например мох (L. Sphagnum).
Установка функционирует следующим образом. Семена 1 тест - объектов, преимущественно овощных культур или эвкалипта, обрабатывают например водным раствором эвкалиптового ЭМ, которое является основным представителем его ФОС с присущими им свойствами. Его подают в емкость 2 из фитоароматизатора 3, например, с помощью дозатора 5, вариабельно устанавливая в ней различные концентрации данного раствора (или иной среды воздействия, например газа или аэрозоли). Ионизатор 6 или ФОС эвкалипта ионизируют этот раствор. При этом ЭМ из фитоароматизатора 3 подают непосредственно в емкость 2 или после его подачи на электрод 7 этого ионизатора 6, а затем, также подают в нее (посредством последнего). Как вариант: сначала ионизируют это ЭМ в фитоароматизаторе 3, а затем его подают в указанную емкость 2 или на иной обрабатываемый объект 17 воздействия, находящийся вне ее. Гидравлический ионизатор 6 может включать емкость 2, а подача ФОС или ЭМ - непосредственно в него. Распылитель 14 может быть также использован для обработки ряда растений, проявляющих преимущественно положительную или нейтральную реакцию на ФОС эвкалипта, таких, как томат, хлорофитум и эвкалипт, например, при их аэрозольном орошении. При этом улучшается термическое стабилизирование воздействующей окружающей среды 18 или поддержание ее оптимального для выращивания температурного диапазона, например при избыточной инсоляции или нагреве этих растений. Благодаря испарению ЭМ при его мелкодисперсном или аэрозольном распылении происходит дополнительное охлаждение этой среды, улучшается адгезия капель, проницаемость и перенос электрического потенциала от создаваемых установкой аэро- гидро- ионов, повышающих энергию ОВП, что способствует увеличению продуктивности обрабатываемых растений.
Следует отметить, что концентрация ЭМ в листьях эвкалипта составляет от 0,3% до 4,5%, а основной его компонент - цинеол или эвкалиптол - окись терпенового ряда. Поэтому при использовании фитоароматизатора 3 для содержания растений и продуцирования ими нативных ФОС, количество последних может быть увеличено многократно. Циклическое вакуумирование растений (в этом фитоаромтизаторе 3), их энергетизация, например излучением и/или подкормкой на основе азотных удобрений, или ростовых веществ увеличивает содержание ЭМ.
Довольно неожиданно оказалось, что настоящая установка изменяет параметры воздействующей на тест - объекты окружающей среды 4: кислотность, текучесть, адгезия, ОВП, и др. При этом ее ионизация ЭМ эвкалипта или ионизатором 6, также повышает биологическую и/или инактивирующую способность путем дополнительной энергетизации или активации ФОС, создающих за счет совместного их действия синергетический эффект. Это также увеличивает количество фито аэро- или гидро- ионов и дифференцирующую способность этой среды 4, как системы тестеров, повышает степень ее воздействия на различные биологические объекты, например, аллелопатического проявления ФОС. Это позволяет повысить информативность об оценке биологических свойств исследуемого растения, в т.ч., улучшающих среду обитания, например эвкалипта, а также расширить функциональные возможности описываемой установки, например для ее использования при черенковании, прививке и укоренении растений.
Пример.
В качестве объектов - тестеров были использованы семена 1 овощных культур - салат (Lactuca sativa), японская капуста (Brassica chinesis var. Japonica), кресс-салат (Lepidium sativum), горчица (Brassica juncea). Исследования проводили в соответствии с методикой, разработанной А.Ф. Бухаровым, Д.Н. Балеевым и А.Р. Бухаровой [7]. Семена 1 раскладывали на фильтровальную бумагу 10, смоченную раствором эфирного масла эвкалипта шаровидного (E.globulus) разной концентрации (0,1%; 0,01%; 0,001% и 0,0001%) и проращивали в термостате (на чертеже не показан) при постоянной температуре (23°С). В качестве контроля и обработки семян использована вода. Повторность опыта трехкратная. Всхожесть определяли по ГОСТ 12038 - 84. Статистическая обработка данных выполнена по Б.А. Доспехову [8]. Для расчета параметров, характеризующих продуктивность и дифференцирующую способность среды, использовали методику, разработанную А.В. Кильчевским и Л.В. Хотылевой [9].
Анализ влияния различных концентраций ЭМ эвкалипта показывает, что ингибирование прорастания семян тест - объектов отмечается при его концентрации 0,1%.
При этом значительное торможение прорастания выявлено у салата, доля проросших семян составляет 3%, что на 82% ниже контроля. Причем, со снижением концентрации масла эвкалипта происходит, хотя и не значительное, но повышение доли проросших семян салата, как тест - объекта, до 24% при 0,0001%. Под действием эфирного масла (0,1%) снижение прорастания кресс-салата составляет 15%. При снижении концентрации эфирного масла происходит стимулирование прорастания семян кресс-салата, как тест - объекта. При этом доля его проросших семян 1 увеличивается до 77-79%, что на 4-5% выше контроля. Воздействие масла концентрацией 0,1% на другие используемые в опыте тест - объекты, такие как горчица и японская капуста, отмечено ингибирование прорастания семян 1, причем, процент прорастания снижается до 74 и 84%, соответственно. Стимулирование их прорастания в сравнении с контролем до 4-5% отмечено при концентрации ЭМ: 0,001-0,0001%.
Дисперсионный анализ позволил выявить высокую достоверность различий между концентрацией ЭМ, средовых факторов или тестеров и их взаимодействия.
При оценке адаптивных параметров тест - объектов при использовании ЭМ различной концентрации общая адаптивная способность (отклонение от среднего по опыту) имеет наибольшее значение (21) при использовании в качестве тестера японской капусты. Показатель относительной экологической стабильности изменялся от 4,9% в контрольном варианте японской капусты до 10,7-122,6%) в опытных вариантах. При этом наибольшей дифференцирующей способностью обладает концентрация ЭМ 0,001% - 1538.
Показатель относительной дифференцирующей способности сред изменялся от 45,4% (0,0001%) до 64,9% (0,1%).
Т.о., устройство позволяет тестировать биологическую активность эвкалипта, (как функцию улучшения среды обитания или снижения нагрузки на здоровье людей, животных, растений и т.п.) путем проращивания семян 1 вышеуказанных овощных культур в водном растворе его продуцентов в концентрациях от 0,01 до 0,00001% в пересчете на ЭМ. Причем, эту активность, (как средоулучшающий фактор) определяют по аллелопатическому проявлению влияния на всхожесть и энергию прорастания указанных семян 1, как тест - объектов, или степени дифференцирующей способности тестирующей среды (воздействия на них в системе тестеров). Для повышения точности исследования эту тестирующую среду ионизируют. При этом дополнительно используют морфологические параметры проростков вышеуказанных проращиваемых семян 1: показатель их длины и т.п. Воду для приготовления раствора и проращивания семян 1 в контроле используют дистиллированную, а семена 1 - калиброванные.
Предварительные исследования адаптивности семян 1 эвкалипта лимонного (Е. Citriodora Hook) под влиянием определенных значений параметров вышеуказанной среды 4 при их проращивании также показали повышение процента их всхожести и усиление энергии прорастания. По-видимому, в том числе, в результате инактивирования часто встречаемой на них патогенной эндогенной или экзогенной микрофлоры, например, Geotrichum и Penicillium. При этом ЭМ эвкалипта благодаря малым размерам своих молекул быстро и глубоко проникает в обрабатываемые семена и воздействует как на них, так и на продукты их жизнедеятельности, а также патогенную микрофлору.
Кроме того, создаваемая установкой среда 4 воздействия вызывает гибель сапрофитных грибов (при концентрации ЭМ 2,5 мг/мл), проявляет нематодоцидное действие, является фумигатором для бахчевой тли и паутинного клеща, а на основе эвкалипта Е. Citriodora - репеллент против сеноеда (10). Она может быть также использована как средство борьбы с заболеваниями растений, например фитопатогенных бактерий - возбудителей бактериального рака томатов, также для обработки почвы под некоторые культуры.
При этом такая среда 4 - альтернатива сильнодействующим синтетическим фумигаторам и обладает низкой токсичностью для теплокровных животных и человека. В малых концентрациях в пересчете на ЭМ она положительно влияет на микроклимат помещений и обеспечивает профилактику ряда заболеваний и улучшение самочувствия (3).
Заявляемая полезная модель обеспечивает значительные изменения разностороннего влияния на вышеуказанные биологические объекты. Поэтому настоящая установка может быть использована не только для обработки и проращивания семян, но также при выращивании ряда с.х. растений, тестирования фитонцидной или другой биологической активности фитоорганических соединений, например при отборе перспективных средоулучшающих растений и в др. подобных вариантах.
Т.о., настоящее техническое решение выгодно отличается от известных расширенными функциональными и технологическими возможностями, позволяющими повысить точность исследований влияния на тест - объекты и их дифференцирующую адаптивную способность аллелопатической активности эвкалипта или аналогичной культуры, имеющей выраженную фитонцидную активность, проводить предпосевную подготовку семян, а также использовать ее для других вышеуказанных целей.
Источники информации:
1. Гродзинский A.M. Биологические методы исследования ростовых веществ у растений/ A.M. Гродзинский, Д.М. Гродзинский / Ростовые вещества и их роль в процессе роста и развития растений. - Л.: АН СССР, 1959. С. 106-116.
2. Гродзинский A.M. Экспериментальная аллелопатия / A.M. Гродзинский - Киев: Наукова думка, 1986. 235 с.
3. Жученко А.А.-мл., Труханов А.И. Средоулучшающие фитотехнологии в Северных мегаполисах., М.: КРАСАНД, 2009 -192 с.
4. Фогель А.Н. Итоги интродукции и селекции эвкалипта. Субтр. культур. 1981, №5, с.75-77.
5. Поляков А.В., Зубалий А.В. /Эвкалипт в горшечной культуре, размножение in vitro/ ж. Цветоводство, №1, 2013. С. 20-21.
6. Fikreyesus S., Kebebew Z. Allelopathic Effects of Eucalyptus camaldulensis Dehnh. on Germination and Growth of Tomato. American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci., 11 (5), 2011.с. 600-608.
7. Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухарова A.P. Методика биологического тестирования аллелопатической активности овощных сельдерейных культур. - М.: Изд-во РГАЗУ, 2013
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
9. Кильчевский А.В. Метод оценки адаптивной способности и стабильности генотипов, дифференцирующей способности среды / А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева // Генетика, 1985. Т. 21. №9. С.1491-1497.
10. http: www.greeninfo.ru/protection-plants/pesticidos (Е.Л. Маланина).