СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СТИМУЛИРОВАНИЯ ПРИЖИВАЕМОСТИ ПРИВИВОК РАСТЕНИЙ
METHOD OF ELECTRICAL STIMULATION OF SURVIVAL ABILITY OF PLANT GRAFTS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при стимуляции роста, приживаемости прививок, а также лечении растений электрическим током.
Известен способ стимулирования каллюсообразования у прививок черенков посадочного материала с помощью физиологического воздействия электрического тока, который подводят к местам спаек прививок с напряжением 50…220 В в течение 1…10 с. При этом электрический ток от источника энергии подводят к прививке с помощью плоских электродов, один из которых прикладывают к месту среза подвоя, а другой - к месту среза привоя (Авт. св. №697096, опубл. 15.11.1979, бюл. №42).
Недостатком известного способа является его узкое применение, в частности только для получения черенков посадочного материала, предпочтительно виноградного.
2
За прототип выбран способ стимулирования приживаемости прививок растений, включающий воздействие электрическим током на место каллюсообразования, при этом воздействие осуществляют постоянным электрическим током плотностью 0,25…1,0 мкА/мм при напряжении 1,5…3 В в течение 72…144 часов непосредственно на укорененном растении при подведении отрицательного потенциала к привою, а положительного - к подвою. (Патент РФ №2366159, опубл. 10.09.2009, бюл. №25).
Недостатком известного способа является проведение прививки только в весенний период.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - максимальное срастание прививок различных растений.
Технический результат - возможность проведения прививок как в черенках посадочного материала, так и непосредственно на укорененном растении, в весенне-летний период с высокой степенью приживаемости.
2
Технический результат достигается способом электрического стимулирования приживаемости прививок растений, включающим воздействие постоянным электрическим током плотностью 0,25…1,0 мкА/мм при напряжении 1,5…3 В в течение 72…144 часов непосредственно на укорененном растении при подведении отрицательного потенциала к привою, а положительного - к подвою, при этом подводят стимулирующую энергию с обеспечением S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии, при этом стимуляцию заканчивают при достижении степенью срастания значения 0,8…0,9 путем снижения напряжения обратно пропорционально квадратному корню из времени стимулирования до значений 0,12…0,08 от начального напряжения.
Существенными признаками, обеспечивающими получение заявленного технического результата, являются:
- подведение стимулирующей энергии с обеспечением S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии;
- стимуляцию заканчивают при достижении степенью срастания значения 0,8…0,9;
- снижают напряжения обратно пропорционально квадратному корню из времени стимулирования до значений 0,12…0,08 от начального напряжения.
Подведение стимулирующей энергии с обеспечением S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии оптимизирует процессы каллюсообразования в месте соприкосновения подвоя и привоя.
т
н
Степень срастания - это отношение сопротивлений места соприкосновения (контактирования) привоя и подвоя текущего (R) к начальному (сразу после проведения прививки) (R):
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msub><mi>R</mi><mi>т</mi></msub><mo>/</mo><msub><mi>R</mi><mi>н</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mtext>                             </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
т
н
где R, R - сопротивление места соприкосновения привоя и подвоя, соответственно, в текущий момент и начальный.
Изменение степени срастания от поглощаемой энергии описывается выражением:
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mi>α</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>W</mi><mo>−</mo><msub><mi>W</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msup><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac><mtext>                       </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
0
где S - степень срастания в начальный период времени;
α, γ - коэффициенты пропорциональности, 1/Дж.
0
0
cp
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub></mrow>
При подведении начальной энергии W≈W:
, S→1 и S=0.
cp
То есть в начале стимуляции степень срастания S=0.
0
∞
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mi>α</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>W</mi><mo>−</mo><msub><mi>W</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msup><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac><mo>≈</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mi>α</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>W</mi><mo>−</mo><msub><mi>W</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msup></mrow>
При энергии W<W<W:
ср
αW
То есть S≡e. Это примерно прямая линия.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mi>α</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>W</mi><mo>−</mo><msub><mi>W</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msup><mo>→</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow><mi>S</mi><mo>→</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac><mo>=</mo><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>n</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mi>γ</mi><mi>α</mi></mfrac><mo>=</mo><mi>c</mi><mi>o</mi><mi>n</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow>
При W→∞:
, а
и
.
То есть степень срастания стремится к окончательному значению сросшейся ткани.
Графическое изображение S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии показано на чертеже.
Как видно из графического изображения, степень срастания привоя и подвоя в зависимости от энергии электрической стимуляции имеет S-образный характер.
Процесс стимуляции каллюсообразования заканчивают при достижении степенью срастания значения 0,8…0,9. Данные значения выбраны экспериментально, при их достижении обеспечивается подведение оптимального количества энергии для срастания подвоя и привоя.
Напряжение на электродах снижают до значений 0,12…0,08 от начального напряжения, при этом снижение напряжения обратно пропорционально квадратному корню времени стимулирования:
<mrow><mi>U</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msqrt><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>a</mi><mi>α</mi></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mi>b</mi><mrow><mi>α</mi><mo>⋅</mo><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>l</mi><mi>n</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>b</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msqrt><mtext>                          </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
a
где , b - коэффициенты пропорциональности;
t - время стимулирования, час.
При напряжении больше диапазона 0,12…0,08 от начального необходимая степень срастания еще не достигается, а менее - не является целесообразным.
Пример конкретного выполнения
2
Стимулирующее воздействие осуществляется постоянным током при отрицательном электроде на привое и положительном, соответственно, на подвое. Продолжительность воздействия составляет 72…144 часа. В течение этого времени поддерживается постоянная плотность протекающего через срез электрического тока, равная 0,25…1,0 мкА/мм, производится наблюдение за растением и контролируется его состояние.
Параллельно выполнялись контрольные прививки без стимуляции электрическим током.
Опыты проводились в период с июня по август включительно на яблоне сорта «Лоуфам». Средняя температура воздуха при выполнении эксперимента составляла плюс 29-31°С и относительная влажность 30-32%.
Эксперимент проводился в нескольких повторностях.
Опыт включал три варианта:
- подвод стимулирующей энергии без обеспечения S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии;
- подвод стимулирующей энергии с обеспечением S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии;
- без электрического стимулирования (контроль).
Эксперименты проводились с прекращением стимуляции при достижении степенью срастания значения 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; при этом осуществлялось снижение напряжения обратно пропорционально квадратному корню из времени стимулирования до значений 0,2; 0,18; 0,16; 0,14; 0,12; 0,1; 0,08 от начального напряжения.
В итоге были получены следующие результаты.
При указанных выше жестких погодных условиях контрольные привои не срастались и погибали в течение 2-3 суток, признаки каллюсообразования в местах среза полностью отсутствовали.
Привои, подвергнутые электрическому стимулированию, при этом стимулирующая энергия подводилась без обеспечения S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии, оставались жизнеспособными (усыхание привоя составляет не более 50%) в течение от 10 до 30 суток в зависимости от плотности стимулирующего электрического тока. После 30 суток на сохранившихся привоях наблюдались признаки усыхания.
У прививок, подвергнутых электрическому стимулированию, при этом стимулирующая энергия подводилась с обеспечением S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии, имело место успешное срастание около 60% выполненных прививок. Лучшие результаты получены с окончанием стимуляции при достижении степенью срастания значения 0,8…0,9, при снижении напряжения обратно пропорционально квадратному корню из времени стимулирования до значений 0,12…0,08 от начального. По окончании стимуляции при меньших значениях степени срастания и более высоких значения напряжения (более 0,12…0,08 от начального) наблюдалось образование каллюса, привои оставались жизнеспособными в течение 30 и более суток, однако окончательного прирастания в дальнейшем не наблюдалось.
2
Таким образом, способ электрического стимулирования приживаемости прививок растений, включающий воздействие постоянным электрическим током плотностью 0,25…1,0 мкА/мм при напряжении 1,5…3 В в течение 72…144 часов непосредственно на укорененном растении при подведении отрицательного потенциала к привою, а положительного - к подвою, при этом подводят стимулирующую энергию с обеспечением S-образного характера увеличения степени срастания привоя и подвоя в зависимости от поглощаемой энергии, при этом стимуляцию заканчивают при достижении степенью срастания значения 0,8…0,9 путем снижения напряжения обратно пропорционально квадратному корню из времени стимулирования до значений 0,12…0,08 от начального напряжения обеспечивает возможность проведения прививок, как в черенках посадочного материала, так и непосредственно на укорененном растении, в весенне-летний период с высокой степенью приживаемости.