СРЕДСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ ПУТЕМ ОБРАБОТКИ СЕМЕННЫХ КЛУБНЕЙ ПЕРЕД ЗАКЛАДКОЙ НА ХРАНЕНИЕ
PREPARATION FOR INCREASING POTATO YIELD BY TREATMENT OF SEED TUBERS BEFORE PLACEMENT IN STORAGE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам для борьбы с основными болезнями картофеля, улучшения роста, развития, качества продукции и повышения урожайности картофеля путем обработки только семенных клубней при закладке на хранение.
В настоящее время в сельском хозяйстве для ограничения развития и распространенности болезней многих сельскохозяйственных культур, в том числе картофеля, для увеличения их продуктивности широко применяются химические фунгициды. В последнее время практика защиты растений расширила понятие «фунгицид», им стали обозначать не только химические вещества, токсичные для грибов (истинные фунгициды), но и различные другие средства - биологически активные вещества (БАВ), биопрепараты и т.п. Как правило, подобные препараты используются также как химические пестициды для обработки сельскохозяйственных культур, и в частности картофеля, как перед посевом, так и в период вегетации.
Для защиты картофеля от болезней в период хранения и дальнейшего повышения урожайности обычно используются различные способы и средства.
В стационарных хранилищах семенной и продовольственный картофель обычно хранят при относительной влажности 85-95%. Полный цикл хранения подразделяют на лечебный, переходный и основной периоды, так как после уборки в клубнях в течение некоторого времени продолжаются процессы жизнедеятельности (дыхание, газообмен, выделяется влага) и необходимо создать благоприятные условия для перехода в состояние покоя. Первые две-три недели хранения называются лечебным периодом, так как в это время зарубцовываются раны, полученные в период уборки, транспортировки, сортировки и загрузки клубней. От организации лечебного периода зависит фитосанитарное состояние хранящегося картофеля в течение всей зимы. В этот период температура в слое хранящегося картофеля должна поддерживаться в пределах +15…+18°C при влажности воздуха в хранилище 90-95%. Вентилирование в первые 2-3 суток круглосуточное, а затем - по 20-30 минут через каждые 4-5 часов. Продолжительность лечебного периода зависит от качества засыпаемого материала. Для вызревших здоровых клубней - 8-10 дней (температура +18…+20°C, влажность 90-95%, систематическая вентиляция); если клубни заражены болезнями до 5%, лечебный период продлевают - до 20 дней (температура +15…+18°C, влажность 90-95%, систематическая вентиляция); если партия поражена бактериальными гнилями и фитофторозом более 5%, с помощью круглосуточной вентиляции сразу начинают снижать температуру слоя на 0,5-1,0°C в сутки. После окончания лечебного периода наступает период охлаждения, в течение которого с помощью вентиляции происходит снижение температуры в слое заложенного на хранение картофеля на 1,5-1,0°C в сутки до +1,5…+5,0°C. Относительная влажность воздуха в этот период 85-95%. Основной период хранения наступает при достижении в слое картофеля температуры +1,5…+5,0°C. Температура слоя заложенных клубней в этот период определяется сортом (для каждого сорта существует своя оптимальная температура хранения). Относительную влажность воздуха в хранилище поддерживают на уровне 89-91 или 93-95% при периодической вентиляции.
Известен способ [Республиканский стандарт "Картофель семенной, хранение в условиях активного вентилирования. Типовой технологический процесс". РСТ РСФСР 739-87], по которому для подавления бактериальной микрофлоры картофель обеззараживают парами формалина из расчета 2-3 мл на 1 т картофеля, смешивая их в магистральном канале вентиляционной системы с внутренним воздухом помещения, и этой смесью продувают насыпь картофеля в течение 4-6 час при закрытых воротах помещения и шиберах вытяжных и заборных шахт хранилища. Затем проветривают помещение до полного отсутствия запаха формалина и в дальнейшем хранят картофель в режиме активной вентиляции, свойственном лечебному, переходному и основному периодам хранения, причем в лечебном периоде картофель обрабатывают свежим теплым воздухом, по 0,5 час с интервалом 3,5 часа 6 раз в сутки на протяжении 8-20 сут.
Такой способ, благодаря обработке формалином, позволяет подавить развитие бактериальной микрофлоры на картофеле, но применение для обеззараживания клубней токсичного вещества в высокой концентрации вредно для обслуживающего персонала, приводит к снижению иммунных свойств картофеля, в результате чего увеличиваются потери при хранении, ухудшаются его качества и, кроме того, обработка формалином не уничтожает грибную микрофлору.
3
Известен способ [Авт. свид. N 1324600, A01F 25/00], по которому хранение картофеля проводят в условиях активной вентиляции, включающей периодическую обработку озоно-воздушной смесью, причем периодическую обработку озоном проводят циклами по 3-4 дня в течение 3-5 час каждый день с интервалом между ними 4-12 дней при концентрации озона в воздушном вентиляционном потоке 5-12 мг/м.
Такой подход к хранению обеспечивает полное уничтожение поверхностной грибной микрофлоры, но не приводит к уничтожению бактериальной флоры. Способ [Авт. свид. N 1324600, А01F 25/00] позволяет лишь подавить на некоторое время развитие фитопатогенных бактерий, сохраняя заражение на первоначальном уровне. Кроме того, этот способ приводит к вредным последствиям из-за применения токсичного вещества (озона) в высокой концентрации: подавляет иммунные свойства картофеля и ухудшает его качество, что увеличивает потери при хранении, а также опасен для обслуживающего персонала.
По применению биологических фунгицидов для обработки картофеля перед закладкой на хранение нами патентов не найдено. В работе Савиновой О.В. проведена оценка влияния обработки клубней биопрепаратами на урожайность и качество картофеля [Автореферат докт. дисс… с-х наук, 2009], а также исследована эффективность использования защитно-стимулирующих средств биологической природы (Агат-25К, Эпин-экстра, Силк, Крезацин и Циркон) при этом способе применения. Показано преимущество препаратов Крезацин (Триэтаноламиновая соль ортокрезоксиуксусной кислоты - синтетический аналог эндогормона ауксина) и Циркон (Комплекс гидроксикоричных кислот, выделенных из эхинацеи), выявленное при хранении. Осенняя обработка клубней данными препаратами способствует росту общей урожайности на 7,9-12,6 т/га.
Задача настоящего изобретения - создание на основе экстракта пихтовой хвои с помощью специальных добавок нового эффективного средства широкого спектра действия, сравнимого по эффективности с химическими фунгицидами и используемого для обработки клубней картофеля при закладке на хранение.
Поставленная задача решается композиционным средством, содержащим экстракт пихтовой зелени, полученный при кипячении с метилтретбутиловым эфиром и обработанный N,N′-тетраметилдиаминометаном, как описано в патенте [Средство для повышения для повышения урожайности пшеницы и картофеля. Патент РФ №2437285, опубл. Бюлл. №36, 2011], экстракт смеси лишайников рода Usnea, полученный кипячением воздушно-сухого сырья в изопропиловом спирте, или экстракт смеси лишайников рода Cladonia, полученный кипячением воздушно-сухого сырья в изопропиловом спирте, при следующем соотношении компонентов:
Наиболее близким к заявляемому средству по составу является композиционное средство для борьбы с болезнями картофеля БИУС [Средство для повышения для повышения урожайности пшеницы и картофеля. Патент РФ №2437285, опубл. Бюлл. №36, 2011], содержащее экстракт пихтовой зелени, полученный при кипячении с метилтретбутиловым эфиром и обработанный N,N,N′,N′-тетраметилдиаминометаном, соль 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты с N,N,N′,N′-тетраметилдиаминометаном и экстракт смеси лишайников рода Usnea, полученный кипячением воздушно-сухого сырья в изопропиловом спирте. Средство использовалось для обработки картофеля перед посевом и обеспечило достоверную прибавку урожая на 5.8 т/га, что превышало данные эталона (Максим), где прибавка составляла 5.0 т/га. В продолжение проведенной работы нами были разработаны средства аналогичного состава для повышения урожайности семенного картофеля при обработке на хранение.
Химический фунгицид Максим фирмы «Сингента» (Швейцария) [Тютерев СЛ., "Обработка семян фунгицидами и другими средствами оптимизации жизни растений", Санкт-Петербург: ООО ИЦ защиты растений, 2006] - действующее вещество флудиоксонил, который относится к новому классу химических фунгицидов - классу фенилпирролов, он эффективен как контактный фунгицид для защиты посадочного материала; на картофеле - один из лучших препаратов против различных видов парши, в том числе ризоктониоза, и гнилей при хранении. Несмотря на высокую эффективность, имеет все недостатки, характерные для химических фунгицидов - накапливается в почве, в сточных водах, загрязняет водоемы, нарушая экологический статус природной зоны. Этот препарат в наших экспериментах был выбран как препарат сравнения
Заявляемое средство получают следующим образом. Проводят экстракцию воздушно-сухой пихтовой зелени при кипячении метилтретбутиловым эфиром (трижды по 4 часа), затем полученный экстракт вводят в реакцию с N,N,N′,N′-тетраметилдиаминометаном (бисамином) [как в патенте РФ №2437285]. Последняя операция переводит кислотные компоненты экстракта пихтовой зелени в водорастворимые аминные соли (средство по примеру №2). Бисамин (N,N,N′,N′-тетраметилдиаминометан) - жидкость, температура кипения 85°C, смешивается с водой в любых соотношениях, мало токсичен, является многотоннажным продуктом нефтехимической промышленности, легко синтезируется из водных растворов формальдегида и диэтиламина. Известно его использование в качестве стимулятора роста растений [SU 1220157]. Соли бисамина с карбоновыми кислотами (муравьиной и щавелевой) проявляют фунгицидные свойства [SU 1643526]. Обработка экстракта пихтовой зелени бисамином позволяет получить аминные соли тритерпеновых кислот, что повышает их растворимость в воде, улучшает их фунгицидные свойства и биодоступность.
К полученной аминной соли пихтового экстракта добавляют в одном из вариантов (средство по примеру №3) экстракт смеси лишайников рода Usnea (1.25%), в другом варианте (средство по примеру №4) - экстракт смеси лишайников рода Cladonia (1.25%). Средства, приготовленные по примерам №2-4 не содержит химических пестицидов, а потому в перспективе могут быть использованы для улучшения качества не только посевного, но и промышленного картофеля.
Экстракт смеси лишайников рода Usnea, полученный троекратным кипячением воздушно-сухой смеси лишайников в изопропиловом спирте и содержащий в качестве основного компонента (+)-усниновую кислоту - вещество с мощными фунгицидными свойствами. Экстракт смеси лишайников рода Cladonia, полученный троекратным кипячением воздушно-сухой смеси лишайников в изопропиловом спирте и содержащий в качестве основного компонента (-)-усниновую кислоту - вещество с мощными фунгицидными свойствами. Композиционные средства для сельского хозяйства, включающие экстракты лишайников, мало известны. Известно средство БИОКЛАД [RU 2331194] для борьбы с грибковыми болезнями пшеницы на основе спиртового экстракта лишайников рода Cladonia, действующим началом которого являются лишайниковые кислоты.
Лишайники рода Usnea могут быть собраны как отходы лесозаготавливающей промышленности. Лишайники рода Cladonia широко распространены на территории Российской Федерации.
Заявляемое средство представляет собой водный раствор смеси компонентов, что очень удобно в использовании. Для обработки клубней картофеля перед закладкой на хранение смесь разбавляют водой до нужной концентрации и наносят в количествах, соответствующих эксперименту.
Исследования проводили в хранилище и на полях стационара СибНИИЗиХ в ОПХ «Элитное» Новосибирской области, почвенно-климатические условия которого типичны для лесостепной зоны Западной Сибири. Основные элементы технологии возделывания картофеля соответствовали общепринятым для данного района [Бурлака, Картофелеводство Сибири и Дальнего Востока, 1978]. Агротехника картофеля включала зяблевую безотвальную вспашку, ранневесенее боронование, культивацию (15-20 см), нарезку гребней. Посадка производилась вручную в борозды с последующим закрытием почвой. Уход за посадками включал довсходовое боронование, междурядную обработку, окучивание, прополки вручную, обработки по вегетации против болезней и вредителей.
Густота посадки 35,7 тыс. раст./га, площадь питания 0,4 на 0,7 м. Перед уборкой проведено скашивание ботвы КИР. Уборка - картофелекопалкой.
Экспериментальные средства применяли для осенней обработки клубней среднераннего сорта Лина. Клубни опрыскивали за 3 суток до отправки на зимнее хранение. Норма расхода рабочей жидкости 20 л/т. Весной проводили клубневой анализ [ГОСТ 7001-91] для определения распространенности гнилей хранения. Клубни, не пораженные данными заболеваниями, высаживали в поле для дальнейшего наблюдения за фенологией культуры, развитием ризоктониоза и показателями продуктивности. Размещение делянок рендомизированное. Повторность опыта 3-кратная [Доспехов, Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований), 1985]. Определение распространенности ризоктониоза на клубнях нового урожая проводили с помощью клубневого анализа [Методика исследований по культуре картофеля. - М.: НИИКХ, 1967; Методика исследований по защите картофеля от болезней, вредителей, сорняков и иммунитету. - М.: ВНИИКХ, Россельхозакадемия, 1995]. Для осуществления поставленной цели закладывали одно- и двухфакторные полевые эксперименты, данные которых подвергались камеральной и статистической обработке. В 2012 году наблюдали острую засуху в течение всего вегетационного периода. Среднедекадные температуры воздуха превышали среднемноголетние значения на 1,2°C в мае, на 4,7°C - в июне, на 3,6°C - в июле и на 1,6°C в августе. Так, в первой и второй декадах июня превышение среднедекадных температур воздуха в сравнении с среднемноголетними значениями составляло 5,2 и 5,4°C, в третьей декаде июля - 7,1°C.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Получение смеси экстракта пихтовой зелени с бисамином и экстрактов лишайников
Смесь пихтового экстракта с бисамином готовили как описано в Патенте РФ №2437285. 300 г воздушно-сухой пихтовой зелени загружали в 2 л круглодонную колбу, заливали метилтретбутиловым эфиром (1200 мл) и кипятили с обратным холодильником, экстрагировали 3 раза по 4 час. Получили 24.3 г (8.1%) темно-зеленой стеклообразной массы.
Бисамин (N,N′-тетраметилдиаминометан) синтезировали по методике [Organic Synthesis, Coll. Voll.6, p.474 (1988); Vol.59, p.153 (1979)] из водных растворов формальдегида и диметиламина.
2,1 г экстракта пихтовой зелени растворяли при перемешивании в смеси 20 мл этилового спирта и 10 мл диэтилового эфира. К темно-зеленому раствору по каплям добавляли 0.39 г бисамина, раствор выдерживали при перемешивании при комнатной температуре 3 час. Удаляли растворитель на ротационном испарителе, получали темно-зеленую массу весом 2.4 г, которую растирали шпателем с 1.00 г эмульгатора (жидкого мыла). Полученную субстанцию растворяли в теплой воде (-40-50°C, 9.2 г воды) из расчета 0.2 г смесовой композиции в 1 мл раствора.
Воздушно-сухую смесь лишайников Usnea (100 г) измельчали и экстрагировали трижды при кипячении (по 4 час) изопропиловым спиртом [Патент РФ №2437285]. После удаления растворителя получали 7.5 г (7.5%) твердого экстракта желто-коричневого цвета. Базовая компонента экстракта - усниновая кислота (ВЭЖХ). К 1.0 г экстракта Usnea добавляли 1.0 г жидкого мыла, тщательно растирали шпателем до однородной желто-коричневой массы, разбавляли горячей (50-60°C) водой до 10.0 г. Экстракт смеси лишайников Cladonia готовили по такой же методике, при троекратном извлечении получали из 100 г лишайников 10.2 г экстракта (10.2%). Далее к 1.0 г экстракта Cladonia добавляли 1.0 г жидкого мыла, тщательно растирали шпателем до однородной желто-коричневой массы, разбавляли горячей (50-60°C) водой до 10.0 г.
Пример 2
Мерной пипеткой в пенициллиновый флакон отбирали 1 мл раствора из примера 1, содержащего 0.2 г смеси пихтового экстракта с бисамином, доводили раствор до объема 10 мл, получали однородный темно-зеленый раствор. Данные по результатам использования средства, полученного в условиях примера 2, см. в таблицах 1-3.
Пример 3
Мерной пипеткой в пенициллиновый флакон отбирали 1 мл раствора, содержащего 0.2 г смеси пихтового экстракта с бисамином, по весу добавляли 0.025 г экстракта Usnea (0.0025 г экстракта, 1.25%). Получали раствор темно-зеленого цвета, который доводили до 10 г по весу, получали средство №3, которое далее испытывали на картофеле. Данные по результатам использования средства, полученного в условиях примера 3, см. в таблицах 1-3.
Пример 4
Мерной пипеткой в пенициллиновый флакон отбирали 1 мл раствора, содержащего 0.2 г смеси пихтового экстракта с бисамином, по весу добавляли 0.025 г экстракта Cladonia (0.0025 г экстракта, 1.25%). Получали раствор темно-зеленого цвета, который доводили до 10 г по весу, получали средство №4, которое далее испытывали на картофеле. Данные по результатам использования средства, полученного в условиях примера 4, см. в таблицах 1-3.
Исследования показали, что обработка перед закладкой на хранение препаратами по примерам №2-4 (таблица 1) оказала некоторое оздоравливающее действие на картофель. Так, количество здоровых клубней в этом случае было выше, чем в контроле на 0.2-10.2% (таблица 1). Наибольшее количество здоровых клубней получали при обработке на хранение средством по примеру №4 (95,8%). Лучшие результаты осенней обработки клубней картофеля на распространенность гнилей при хранении получены при использовании химического протравителя Максим (98,6%).
Таблица 1
Влияние осенней обработки клубней картофеля на распространенность гнилей при хранении
Вариант
Распространенность, %
здоровые
сухая гниль
фомоз
кольцевая гниль
бурая бактериальная гниль
Контроль
86,9
4,9
1,6
0
6,6
Максим
98,6
1,4
0
0
0
Средство по примеру №2
87,1
7,2
0
1,4
4,3
Средство по примеру №3
91,7
4,1
0
2,8
1,4
Средство по примеру №4
95,8
2,8
0
0
1,4
Дальнейшие наблюдения показали, что изучаемые препараты ускоряли скорость прохождения растениями фаз, что наглядно проявилось в фазу всходов.
Посадка картофеля произведена 13 мая. В контрольном варианте первые всходы появились 8 июня, а в остальных - 4 июня. Средства по примерам №2, 4 ускорили данный процесс в 2 раза по сравнению с протравителем Максим, а №3 - в 3 раза.
Подтверждена достаточно высокая эффективность изучаемых экспериментальных препаратов №2-4 относительно ризоктониоза (таблица 2) картофеля, а также повышение продуктивности культуры (таблица 2).
Таблица 2
Влияние осенней обработки клубней картофеля на пораженность растений ризоктониозом и фитомассу (фаза полных всходов)
Вариант
Развитие ризоктониоза на стеблях, %
Столоны, поврежденные ризоктониозом,%
Длина растения, см
Фитомасса, г
Контроль
68,0
70,4
30,8
100,0
Максим
42,0
59,0
42,4
316,2
№2
61,4
42,0
39,3
148,7
№3
45,5
21,6
40,1
183,3
№4
54,0
56,7
33,2
151,2
Препараты снижали развитие ризоктониоза картофеля на 9.7-33.0%. Установлено высокое стимулирующее действие новых биологически активных веществ на ростовые процессы.
Наблюдение за ризоктониозом показало, что экспериментальные препараты снижали его развитие: №3 - 33.0%, №4 - на 20.6% и №2 - на 9.7%. Также отмечено меньшее повреждение столонов данным заболеванием на 19.5-69.3%. Препараты №2 и 3 обладали еще и ростостимулирующим действием, достоверно увеличивая длину растений в сравнении с контролем на 8.5 и 9.3 см, соответственно. Экспериментальный препарат №3 также существенно повышал массу растений (таблица 2).
На заселенность клубней нового урожая ризоктониозом изучаемые препараты достоверного влияния не оказали.
В результате описанных изменений под влиянием осенней обработки семян препаратами растительной природы повышение урожайности культуры обеспечили средства по примерам №2-4 (таблица 3). Существенную прибавку показало средство №3. На фракционный состав изучаемые вещества влияния не оказали, за исключением №3, который значительно увеличил выход продовольственной (крупной) фракции (таблица 3).
Таблица 3
Влияние осенней обработки клубней на фракционный состав и продуктивность культуры
Вариант
Фракции, %
Урожай
крупная
средняя
мелкая
всего, т/га
прибавка, %
Контроль
39,7
57,1
3,2
6,75
Максим
31,9
64,5
3,7
5,05
Средство по примеру №2
42,2
54,7
3,1
8,65
28,1
Средство по примеру №3
63,8
32,7
3,5
10,55
56,3
Средство по примеру №4
39,9
57,2
2,9
8,80
30,4
Таким образом, заявляемые средства природного происхождения по примерам №2-4 при использовании для осенней обработки клубней в качестве фитофунгицидов-протравителей являются перспективным. Урожайность картофеля при обработке семенных клубней повышалась на 28-56% относительно контроля. Урожай картофеля, обработанного на хранение химическим пестицидом Максим, был ниже, чем в контроле на 25%. Лучше всех проявило себя средство по примеру №3, которое повысило урожай на 3.8 т/га (56.3%), а также значительно увеличило выход продовольственной (крупной) фракции - 63,8%, что выше, чем в контроле на 24.1%.