СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ РОСТА РАСТЕНИЙ
METHOD OF INTENSIFICATION OF PLANT GROWTH

Изобретение относится к области биосинтеза и, прежде всего, к культивированию растений в сельском хозяйстве, цветоводстве, растениеводстве, точнее к водным обработкам растений активированной водой, приводящим к ускорению биосинтеза, в результате чего можно достигнуть повышения урожайности, увеличения всхожести посевов, сокращения сроков выращивания растений и других эффектов. Подобные обработки также позволяют удешевить производство в связи с тем, что сокращается потребность в закупке дорогостоящих удобрений, при этом улучшается экология окружающей среды и повышается экологичность выращиваемых продуктов. Таким образом, положительный эффект оказываемых воздействий достаточно широк.
Среди известных технологий активации воды наиболее распространены обработки воды магнитами и электромагнитами, обработки электролизом. Объединяет эти обработки наличие у активированной такими способами воды биохимической активности, обуславливающей интенсификацию роста растений. Так, например, В.И. Классеном описано для повышения урожайности яровой пшеницы применение обработок поливной воды постоянными магнитами (Классен В.И. Омагничивание водных систем, М., «Химия», 1982 г., С.270), при этом урожайность яровой пшеницы повышается от 15 до 23% в разные годы. Конкретные режимы обработок регламентируются напряженностью магнитного и электромагнитного полей, режимом тока воды, особенностями конструкции магнитов. Например, изобретение (Авт.свид. СССР №445438) позволяет получать магниты (и магнитные поля) сложной формы благодаря получению магнитофоров из пластинной резины и ферромагнитных частиц, повышающих эффективность воздействия. Через создание неоднородностей в электромагнитном поле можно достигнуть управления сразу несколькими технологическими процессами (Ru /11/ 2118614 /13/ С1).
Известна интенсификация процессов биосинтеза с помощью электролизной воды. Например, проращивание зернобобовых культур, включающее замачивание посевного материала в среде щелочной воды (рН 11,2), повышает интенсивность роста растений на 25% и увеличивает содержание питательных веществ в биомассе (Буданова М.И. и др. Влияние активированной воды на процесс проращивания. В сборнике научных трудов Сев. Кав. ГТУ, Серия Продовольствие, 2006, №2).
Активированная упомянутыми способами вода используется для интенсификации роста растений, однако существующие методы не свободны от недостатков. Так в случае магнитных и электромагнитных обработок необходима закупка специального оборудования и квалифицированная установка его на линии подачи воды; важен правильный подбор напряженности поля магнитов, который нужно осуществлять в силу различия качества воды в разных местностях. Колебания погодных условий также сказываются на состоянии природной воды и увеличивают разброс результатов магнитной обработки.
К недостаткам работ с водой, активированной путем электролиза, следует отнести как необходимость закупки специального оборудования, так и большой расход электроэнергии в случае существенного объема работ. Поэтому имеется объективная необходимость в создании несложного способа активации воды, который может быть обеспечен подручными средствами даже в полевых условиях, в удаленных сельских районах.
Целью настоящего изобретения является упрощение процесса активации воды, используемой для интенсификации роста растений и шире для интенсификации биосинтеза, позволяющего обеспечить повышение урожайности, повышение всхожести посевного материала, ускоренного выращивания продукции и т.д. Наиболее доступным параметром воздействия на водные системы, могущим упростить технологию, является термическая обработка воды. Однако в работе (В.Бобров Биологические и физические свойства активированной воды. Работа депонирована в ВИНИТИ, деп. №2282 - В 2002, М. 2002) автор в разделе 1.4.2. «Использование температурного фактора» констатирует подавление жизнедеятельности дрожжевых клеток и растений в результате предварительной термической обработки различных модификаций воды, используемой для замачивания и полива. Интенсификация жизнедеятельности отсутствует. Констатируется только различная степень ингибирования. В том числе вода кипяченая и охлажденная, используемая для замачивания и полива, вызывает угнетение роста растений (см. рис.).
Для упрощения процесса активации воды путем воздействия температурного фактора авторам необходимо было найти до настоящего времени неизвестный режим температурной обработки, приводящий к активации биосинтеза, к ускорению роста растений. Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является предложенный в работе (В.М.Гиршгорн, Л.П.Перепечкин и др. Формование полых волокон из полиакрилонитрила в дегазированные ванны. Ж. Хим. волокна. 1990, №1, С.15-17) метод использования (в качестве осадительных ванн для формирования пористых полимерных структур) воды, прошедшей обработку в диапазоне 60-90°С и охлажденной без доступа воздуха, т.е. в герметичных условиях. Такая вода, как было показано, имеет аномальные физико-химические свойства, но не обладает свойствами интенсификации жизнедеятельности (Пример 3).
Однако авторами настоящей заявки установлено, что при дальнейшем повышении температуры, при переходе к кипячению (т.е. к обработке воды при 100°С) и к последующей в ходе охлаждения воды (не быстрее 1°С/мин) герметизации остывающей воды, начиная с 84-80°С, такая вода по охлаждении до температуры окружающей среды при обработке биологических объектов обнаруживает неожиданный эффект проявления положительной биологической активности, выражающийся в интенсификации роста растений (пример 4 и последующие).
Необходимо отметить, что для обработки такой водой приемлемы все известные методы контактирования воды с биологическими объектами: погружение (замачивание), распыление (орошение), полив. Эффективность обработки активированной водой наиболее полно проявляется при обработке погружением, например, в результате замачивания посевного материала: эффект активации нарастает при увеличении времени погружения до 0,5 часа и в течение еще получаса остается постоянным, а затем снижается. Таким образом, время обработки от 0,5 часа до 1 часа является предпочтительным (Примеры 11, 12). Эффект интенсификации роста растений нарастает при увеличении модуля ванны (отношение массы воды к массе биологического объекта) с одного до 3-х и далее остается на одном уровне. Не целесообразно из экономических соображений увеличивать модуль ванны более 5-ти.
Таким образом, предлагается новый подход к получению активированной воды, обеспечивающий интенсификацию роста растений (интенсификацию биосинтеза), путем термической обработки воды и последующей герметизацией остывающей воды в ходе ее охлаждения (не быстрее 1°С/мин), начиная предпочтительно с температуры 84-80°С, шире от 100 до 70°С, до температуры окружающей среды. При этом дальнейшая обработка может вестись погружением в активированную воду предпочтительно от 0,5 часа до 1 часа, шире от 10 мин до 8 часов при модуле ванны от 3-х до 5-ти, шире от 1 до 20; распылением активированной воды; поливом активированной водой.
Если хозяйствующий субъект намеривается интенсификацию роста растений использовать для ускоренного выращивания плодов и растений стандартных размеров (например, некоторых видов овощей, цветов), то это позволит снизить затраты живого труда, приведет к более раннему высвобождению посевных площадей для дальнейших работ, что особенно важно для тепличных хозяйств. Если есть заинтересованность в повышении урожайности, то будет получен дополнительный продукт и увеличен доход при реализации урожая. Предлагаемый способ также открывает возможности для снижения потребления удобрений, что имеет положительный экономический и экологический аспекты.
Способ интенсификации роста растений путем обработки термически активированной водой может быть пояснен следующими примерами:
Для удобства данные примеров 1-18 сведены в таблицы.
Пример 1. В соответствии с ГОСТ 12038-84 «Методы определения всхожести» осуществляют проращивание семян овса. Обработка активированной водой не проводится. В этих условиях всхожесть семян на восьмые сутки после посева составляет 29,4%; высушенная биомасса, приходящаяся на 100 семян, - 113,0 мг.
Пример 2. По примеру 1, отличающемуся тем, что перед посевом проводится предварительное замачивание семян в обычной воде в течение 1-го часа. Модуль ванны составляет 3. В этих условиях всхожесть семян составляет также 29,4%; высушенная биомасса семян - 111 мг.
Пример 3. По примеру 2, отличающемуся тем, что воду, предназначенную для замачивания подвергают термической обработке при 90°С и последующей герметизации остывающей воды в ходе ее охлаждения не быстрее 1°С/мин, начиная с температуры 84°С до комнатной температуры. В этих условиях всхожесть семян составляет 28,7; высушенная биомасса на 100 семян - 116 мг.
Пример 4. По примеру 3, отличающемуся тем, что температура термической обработки составляет 100°С (кипячение). В этих условиях всхожесть семян составляет 57,1%; высушенная биомасса на 100 семян - 307 мг.
Пример 5. По примеру 4, отличающемуся тем, что начальная температура последующей за термической обработкой герметизации составляет 80°С. В этих условиях всхожесть семян составляет 56,8%; высушенная биомасса на 100 семян - 292 мг.
Пример 6. По примеру 4, отличающемуся тем, что начальная температура последующей за термической обработкой герметизации составляет 100°С. В этих условиях всхожесть семян составляет 30,2%; высушенная биомасса на 100 семян - 118 мг.
Пример 7. По примеру 4, отличающемуся тем, что начальная температура последующей за термической обработкой герметизации составляет 92°С. В этих условиях всхожесть семян составляет 40,6%; высушенная биомасса на 100 семян - 189 мг.
Пример 8. По примеру 4, отличающемуся тем, что начальная температура последующей за термической обработкой герметизации составляет 75°С. В этих условиях всхожесть семян составляет 35,5%; высушенная биомасса на 100 семян - 143 мг.
Пример 9. По примеру 4, отличающемуся тем, что начальная температура последующей за термической обработкой герметизации составляет 70°С. В этих условиях всхожесть семян составляет 28,9%; высушенная биомасса на 100 семян - 110 мг.
Для наглядности данные примеров 1-9 сведены в таблицу 1.
Таблица 1
Зависимость результатов проращивания семян овса, прошедших замачивание в воде в течение одного часа перед посевом от условий подготовки воды к замачиванию
№ № примеров
Наличие часового замачивания
Условия подготовки воды к замачиванию
Всхожесть, %
Высушенная биомасса на 100 семян, мг
1
Нет
-
29,4
113
2
Есть
Без подготовки
29,4
111
3
Есть
Термообработка при 90°С и последующая герметизация с 84°С до комнатной температуры в ходе остывания
28,7
116
4
Есть
Термообработка при 100°С (кипячение) и последующая герметизация с 84°С до комнатной температуры в ходе остывания
57,1
307
5
Есть
Термообработка при 100°С и последующая герметизация с 80°С до комнатной температуры в ходе остывания
56,8
292
6
Есть
Термообработка при 100°С и последующая герметизация со 100°С до комнатной температуры в ходе остывания
30,2
118
7
Есть
Термообработка при 100°С и последующая герметизация с 92°С до комнатной температуры в ходе остывания
40,6
189
8
Есть
Термообработка при 100°С и последующая герметизация с 75°С до комнатной температуры в ходе остывания
35,5
143
9
Есть
Термообработка при 100°С и последующая герметизация с 70°С до комнатной температуры в ходе остывания
28,9
110
Примеры 10-14. Проращивание семян овса проводят по примеру 4, отличающемуся тем, что изменяется время замачивания семян в активированной воде. Результаты проращивания в этих условиях приведены в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость результатов проращивания семян овса от продолжительности их замачивания в активированной воде
№ № примеров
Время замачивания, час
Всхожесть, %
Высушенная биомасса на 100 семян, мг
(1)
0
29,4
113
10
0,25
37,2
160
11
0,5
56,5
298
(4)
1
57,1
307
12
2
50,3
260
13
3
45,9
225
14
8
32,8
136
Из приведенных результатов следует, что максимальный рост побегов достигается при времени замачивания семян от 30-ти минут до 1-го часа, в течение которого результаты находятся на одном уровне. Замачивание менее 30 минут и более 1 часа менее эффективно, значения всхожести и количество биомассы ниже.
Примеры 15-18. Проращивание семян овса проводят по примеру 4, отличающемуся те, что изменяется модуль ванны (отношение массы активированной воды к массе биологического материала). Результаты проращивания в этих условиях приведены в таблице 3.
Таблица 3
Зависимость результатов проращивания семян овса от модуля ванны при замачивании
№ № примеров
Модуль ванны
Всхожесть, %
Высушенная биомасса на 100 семян, мг
15
1
41,6
195
16
2
48,3
246
(4)
3
57,1
307
17
5
57,4
309
18
20
57,1
301
Из приведенных материалов следует, что максимальные результаты достигаются с модуля ванны 3-5, повышать модуль ванн выше этих значений нецелесообразно.
2
Пример 19. В зимней теплице семена огурцов сорта «Марфинский» сажают, как рассаду, и на 40-й день, по достижении готовности, рассаду высаживают в грунт. За 5 месяцев пребывания культуры на грунте урожайность зеленцов составляет 23 кг/м.
2
Пример 20. По примеру 19, отличающемуся тем, что перед посадкой рассады семена огурцов обрабатывают в течение 45 минут при модуле ванны 3 активированной водой, приготовленной путем кипячения и последующего охлаждения до температуры окружающей среды, при этом, начиная с 82°С, охлаждаемая вода герметизируется. В этих условиях готовность рассады к посадке достигается на 30-й день, а урожайность 23 кг/мдостигается за 4 месяца культивирования на грунте.
Пример 21. Семена гвоздики Шаба для ускорения всхожести обрабатывают переменными температурами (12 часов в холодильнике при -2-0°С и затем выдерживают до начала наклевывания при 18-20°С и высевают без подсушивания. Полив проводят обычной водой. Количество дней от посева до цветения - 135.
Пример 22. По п.21, отличающемуся тем, что первые два полива проводят не обычной, активированной водой, приготовленной путем кипячения и последующего охлаждения до температуры окружающей среды, при этом, начиная с 82°С, охлаждаемая вода герметизируется. В этих условиях количество дней от посева до цветения снижается до 125.
Пример 23. По п.21, отличающемуся тем, что семена, доведенные до наклевывания, замачивают 1 час активированной водой, приготовленной путем кипячения и последующего охлаждения до температуры окружающей среды, при этом, начиная с 82°С, охлаждаемая вода герметизируется. В этих условиях количество дней от посева до цветения 119.
Пример 24. Яблоки сорта папировка ранняя выращивают по традиционной технологии. При этом плоды имеют вес 85±10 г.
Пример 25. По п.24, отличающемуся тем, что на этапе формирования завязи пестика эти завязи из пульверизатора однократно орошают активированной водой, приготовленной путем кипячения и последующего охлаждения до температуры окружающей среды, при этом, начиная с 82°С, охлаждаемая вода герметизируется. В этих условиях плоды имеют вес 105±10 г.