СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЕВОДЧЕСКИХ И ПЛОДООВОЩНЫХ КУЛЬТУР И УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ УРОЖАЯ
METHOD FOR INCREASE OF PRODUCTIVITY OF PLANT CULTIVATION AND FRUIT-AND-VEGETABLE CROPS AND HARVEST STORAGE PERIOD EXTENSION

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии выращивания и сохранения плодоовощной и растениеводческой продукции - ягод, фруктов, овощей, растений (петрушка, укроп и др.).
В настоящее время наиболее значимым фактором, обусловливающим низкую продуктивность садоводческих и овощеводческих хозяйств, а также большие потери при хранении урожая, является усиление нестабильности и стрессорности погодных условий. В результате изменения климата, усиления его нестабильности и техногенного загрязнения окружающей среды растения все в большей мере подвергаются многократному воздействию комплекса неблагоприятных (стрессовых) факторов. При нарастании комплекса неблагоприятных факторов устойчивость агроценозов снижается, а растения становятся более восприимчивыми к повреждению вредными организмами, и по этой причине урожай уменьшается.
Известны способы увеличения урожая плодоовощной и растениеводческой продукции, в которых для повышения урожайности растения и плоды на различных фазах вегетации обрабатывают регуляторами роста растений (Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. - 2001, 336 с.).
Недостатком существующих способов, использующих известные регуляторы роста растений, является то, что растения обладают относительно невысокой чувствительностью к этим регуляторам и потому дают небольшую прибавку урожая.
В последнее время в России и за рубежом получил распространение способ, в котором для увеличения урожая плодоовощной и растениеводческой продукции и срока его хранения растения и плоды обрабатывают препаратами, содержащим в качестве регулятора роста растений циклопропен и его алкил производные. Отмечается, что обработка растений и плодов препаратами, содержащим циклопропен и его алкил производные, позволяет замедлить ферментативные процессы в растениях и плодах и, как следствие, регулировать сроки их созревания, опадение листвы и прочее. Более того, отмечается, что после обработки растений и плодов наблюдается резкое снижение многих физиологических заболеваний (загар, распад от старения, мокрый ожог, маслянистость кожицы и др.) и грибных гнилей.
Обработка такими препаратами может быть проведена путем обработки растений и плодов, находящихся как в фазе вегетации (роста растений и плодов), так и после сбора урожая плодоовощной и растениеводческой продукции. Отмечается, что самыми эффективными в настоящее время являются препараты, содержащие 1-метилциклопропен (1-МСР). Данные препараты под торговыми марками AFXRD-038, SmartFresh (США и Европа) и «Фитомаг» (Россия) уже в течение последних пяти лет широко используются для обработки растений и плодов, как находящихся в фазе вегетации (ЕР 1856975, ЕР 1787513), так и для послеуборочной обработки урожая перед закладкой его на хранение (RU 2325810, RU 2325811, RU 2267272, US 6313068).
Однако несмотря на достаточно высокую эффективность вышеуказанных способов и препаратов они все же не лишены недостатков.
Так, основным недостатком способов, использующих препараты на основе 1-МСР, является высокие нормы расхода активного вещества (1-МСР), обусловленные его очень высокой летучестью. Особенно это проявляется в процессе приготовлении жидких композиций препаратов для опрыскивания растений, находящих на различных фазах вегетации, в котором имеет место несвоевременное высвобождения 1-МСР из препарата еще до его доставки к растениям (до опрыскивания). Именно поэтому композиции, содержащие препарат, должны быть обязательно использованы в течение 1 часа после их приготовления (ЕР 1856975). Зачастую при обработке больших площадей (особенно в теплую, жаркую погоду) переработать композицию в течение такого короткого периода времени не представляется возможным, и для компенсации потерь 1-МСР требуются повышенные нормы расхода препарата и/или многократная обработка растений.
Другим недостатком вышеуказанных препаратов, содержащих 1-МСР, является необходимость использования в их составе очень дорогих веществ - циклодекстринов.
В международной заявке WO 95/33377, патенте США US 5518988 и патенте Канады СА 2319204 описана возможность использования пропелланов [1.1.1] и их алкилзамещенных в качестве регуляторов роста растений. Однако несмотря на это ни одного примера практического применения пропелланов [1.1.1] и их алкилзамещенных в описании вышеуказанных источников не приводится. Это, вероятно, связано с тем, что данные вещества в условиях окружающей среды (при контакте с кислородом и влагой воздуха) практически сразу превращаются в неактивные соединения.
Задачей настоящего изобретения является повышение продуктивности (урожая) растениеводческих и плодоовощных культур и увеличение срока его хранения за счет использования дешевых и стабильных регуляторов роста растений.
Данная задача решается способом увеличения продуктивности растениеводческой и плодоовощной продукции и увеличения срока ее хранения путем контакта растений и/или плодов с регуляторами роста растений, в котором в качестве регуляторов роста растений используют пропелланы [m.n.k] и их функциональные производные, где m=3 или 4, n=2 или 3, k=1 или 2.
Неожиданно было обнаружено, что существует определенный ряд пропелланов [m.n.k], у которых m=3 или 4, n=2 или 3, k=1 или 2, а также их функциональных производных, обладающих повышенной стабильностью в условиях окружающей среды (в присутствии кислорода и влаги) и при этом обладающих свойствами регуляторов роста растений и плодов.
Пропелланы [m.n.k], где m=3 или 4, n=2 или 3, k=1 или 2, а также их функциональные производные, используемые для иллюстрации данного способа, их структура, а также способы их получения, приведены в таблице 1.
Предпочтительно в качестве функциональных производных препелланов [m.n.k] используют 1,3-дегидроадамантан и его алкилзамещенные производные.
Контакт растений и/или плодов с пропелланами [m.n.k] и их функциональными производными может быть выполнен на различных фазах вегетации растений и/или плодов или после сбора урожая растений или плодов.
Контакт растений и/или плодов на различных фазах их вегетации с пропелланами [m.n.k] и их функциональными производными может быть осуществлен путем распыления композиций, содержащих пропелланы [m.n.k] и их функциональные производные, над поверхностью (местностью) произрастания сельскохозяйственных культур.
В качестве композиций могут быть использованы растворы, дисперсии и эмульсии пропелланов [m.n.k] и их функциональных производных в воде с добавками вспомогательных веществ.
В качестве вспомогательных веществ могут быть использованы поверхностно-активные вещества (ПАВ), алифатические спирты, соли меди и железа и др.
Контакт растениеводческих и плодоовощных культур с композициями, содержащими пропелланы [m.n.k] и их функциональные производные, предпочтительно осуществлять на фазах цветения и/или формирования плода и/или перед сбором урожая (в частности, за 20-30 дней до сбора урожая). Обработку желательно также проводить при возникновении стрессовых ситуаций (засуха, резкое похолодание и др.).
Контакт собранного урожая растений и плодов (послеуборочная обработка урожая) с пропелланами [m.n.k] и их функциональными производными осуществляют путем помещения урожая в замкнутое пространство, содержащее пары пропеланнов [m.n.k] и их функциональных производных.
Создание необходимой концентрации пропелланов и их функциональных производных в атмосфере достигается путем испарения необходимого их количества внутри хранилища, в котором предварительно размещен урожай растениеводческой и плодоовощной продукции. При этом поставленная цель - увеличение срока хранения урожая растениеводческой и плодоовощной продукции, достигается практически при любой их концентрации в атмосфере и времени контакта. Однако заметный эффект достигается при концентрации, превышающей 0.1 ppm, и времени контакта 15 мин, а существенный эффект достигается при концентрации, равной от 2 до 50 ppm, и времени контакта от 10 до 24 час.
Увеличение концентрации свыше 50 ppm и времени выдержки свыше 24 часов нецелесообразно, т.к. это не приводит к какому-либо заметному увеличению срока хранения урожая.
Следующие примеры иллюстрирую способ.
I. Контакт пропелланов [m.n.k] и их функциональных производных с растениеводческими и плодоовощными культурами, находящимися на различных фазах вегетации.
I.1. Приготовление композиций для обработки растениеводческих и плодоовощных культур, находящихся на различных фазах вегетации:
Композиция 1.
8
10
0.05 г 5,7-диметил-1,3-дегидроадамантана (Пропеллан [3.3.1], таблица 1, №7) смешивают с 10 мл веретенного масла (ТУ38. 1011232-89) и полученную смесь при перемешивании прибавляют к водному раствору (10 л), содержащему 0.01%масс. ПАВ - этоксилатов алифатических спиртов C-С марки «Оксанол АГРО».
Композиция 2.
1,6
4
Раствор 0.05 г 5-бутил-1,3-дегидроадамантана (Пропеллан [3.3.1], таблица 1, №8) и 0.04 г Трицикпо[4.2.2.0]декана (Пропеллан [4.2.2], Таблица 1, №5) в изопропаноле (4 мл) смешивают с метиловым эфиром миристиновой кислоты (5 мл) и полученную смесь при перемешивании прибавляют к водному раствору (10 л), содержащем 0.02%масс. ПАВ - оксиэтилированный лаурат сорбитана марки «Tween 20» и 0.001%масс. - CuSO.
Композиция 3.
1,5
1,6
0.07 г Трицикло[3.3.1.0]дион-2,8 (Пропеллан [3.3.1], таблица 1, №9) и 0.04 Трицикло[4.2.1.0]нонана (Пропеллан [4.2.1], таблица 1, №4) смешивают с 7 мл веретенного масла (ТУ 38.1011232-89) и полученную смесь при перемешивании прибавляют к водному раствору (10 л), содержащему 0.01%масс. ПАВ - алкилполигликозид марки Agnique PG 8107.
Композиция 4.
1,6
4
0.1 Трицикпо[4.2.1.0]нонана (Пропеллан [4.2.1], Таблица 1, №4) смешивают с 12 мл подсолнечного масло (торговая марка «Перекресток») и полученную смесь при перемешивании добавляют к водному раствору (10 л), содержащему 0.08%масс ПАВ - Кремофор А-6 и 0.001%масс. - FeSO.
Композиция 5.
1,5
0.11 г Трицикло[3.3.2.0]декана (Пропеллан [3.3.2], Таблица 1, №3) и смешивают с 12 мл подсолнечного масло (торговая марка «Перекресток») и полученную смесь при перемешивании добавляют к водному раствору (10 л), содержащему 0.1%масс ПАВ - Кремофор А-25.
Полученные композиции используют для обработки растений, находящихся на различных фазах вегетации.
1.2. Обработка растений, находящихся на различных фазах вегетации, композициями 1-5, содержащими пропелланы и их функциональные производные.
Обработку растений композициями 1-5 проводили путем их распыления над поверхностью произрастания следующих растений.
- Яблони сорта Голден Делишес (подвой М9, карликовый). Схема посадки 3,5×1,5 м. Год посадки - 2002. Система поддержания почвы - задернение. Количество контрольных и опытных деревьев - по 20 шт.
- Яблони сорта Ренет Симиренко. Подвой М9, полукарликовый. Схема посадки 4×2 м. Год посадки - 2003. Количество контрольных и опытных деревьев - по 10 шт.
- Груша сорта Августовская роса. Подвой айва С, схема посадки 5×4 м, год посадки 2002, количество опытных деревьев - по 20 шт.
- Слива сорт Стенли. Схема посадки 5×4 м. Система поддержания почвы - черный пар. Год посадки 2003. Количество опытных деревьев - по 10 шт.
- Томаты сорта «Мираж». Количество контрольных и опытных кустов - по 40 шт.
Оценку эффективности данных композиций проводили путем сравнения величины урожая плодоовощной продукции, полученного после распыления композиций над поверхностью растений (обработанный участок), и урожая аналогичной плодоовощной продукции на участке, не обработанном композицией (контрольный участок).
Пример 1
2
Обработку растений проводили один раз с использованием композиции 1. «Композицию 1» распыляли над поверхностью произрастания яблони сорта Голден Делишес (подвой М9, карликовый). Фаза вегетации - за 20 дней до уборки урожая. Расход композиции - 0,15 л/м.
Результаты сравнительной оценки урожая на обработанных и необработанных участках приведены в таблице 2.
Пример 2
Обработку растений проводили два раза с использованием композиций 2 и 3.
2
Первый раз над поверхностью произрастания Груши сорта Августовская роса, находящейся в фазе вегетации - «Опадение избыточной завязи», распыляли «Композицию 2». Расход композиции 2 - 0,05 л/м.
2
Второй раз над поверхностью тех же растений, находящихся в фазе -«Плод размером с грецкий орех», распыляли «Композицию 3». Расход композиции 3 - 0,10 л/м.
Результаты сравнительной оценки урожая на обработанных и необработанных участках приведены в таблице 2.
Пример 3
Обработку растений проводили три раза с использованием композиций 4, 5 и 1.
2
Первый раз над поверхностью произрастания Яблони сорта Ренет Симиренко, находящейся в фазе вегетации «Обособление бутона», распыляли «Композицию 4». Расход композиции 4 - 0,05 л/м.
2
Второй раз над поверхностью тех же растений, находящихся в фазе - «Опадение избыточной завязи», распыляли «Композицию 5». Расход композиции 2 - 0,05 л/м.
2
Третий раз над поверхностью тех же растений, находящихся в фазе - «Плод размером с грецкий орех», распыляли «Композицию 6». Расход композиции 3 - 0,10 л/м.
Результаты сравнительной оценки урожая на обработанных и необработанных участках приведены в таблице 2.
Пример 4
Обработку растений проводили два раза с использованием Композиций 2 и 4.
2
Первый раз над поверхностью произрастания сливы сорта Стенли, находящейся в фазе «Опадение избыточной завязи», распыляли «Композицию 2». Расход композиции 2 - 0,07 л/м.
2
Второй раз, над поверхностью тех же растений за 30 дней до уборки урожая распыляли «Композицию 4». Расход композиции 4 - 0,07 л/м.
Результаты сравнительной оценки урожая на обработанных и необработанных участках приведены в таблице 2.
Пример 5
Обработку томатов сорта «Мираж» проводили два раза с использованием композиций 1 и 3.
2
Первый раз над поверхностью произрастания томатов, находящейся в фазе вегетации - «Формирование третьей кисти», распыляли «Композицию 3». Расход композиции 3 - 0,04 л/м.
2
Второй раз за 20 дней до уборки урожая над поверхностью произрастания томатов распыляли «Композицию 1». Расход композиции 1 - 0,02 л/м.
Результаты сравнительной оценки урожая на обработанных и необработанных участках приведены в таблице 2.
II. Контакт пропелланов [m.n.k] и их функциональных производных с собранным урожаем растениеводческих и плодоовощных культур.
Контакт собранного урожая растений и плодов (послеуборочная обработка урожая) с пропелланами [m.n.k] и их функциональными производными осуществляли следующим образом.
На первом этапе перед обработкой урожая определяли его физиологическое состояние и выбраковывали больные плоды. После этого урожай разделяли на две равных партии.
Первую партию плодов помещали в замкнутое пространство (контейнер) с обычной атмосферой (контрольный пример).
Вторую партию плодов помещали в замкнутое пространство (контейнер), в атмосфере которого создавали заданную концентрацию пропеллана.
Плоды выдерживали в атмосфере, содержащей пропелланы [m.n.k] или их функциональные производные, заданное количество часов, после этого хранилище или контейнер заполняли обычной атмосферой.
В дальнейшем обе партии плодов хранили в одинаковых условиях.
Пример 6
Иллюстрируют эффективность пропелланов при обработке и хранении урожая яблок сорта «Антоновка обыкновенная».
Из собранного урожая яблок сорта «Антоновка обыкновенная» были удалены больные и механически поврежденные плоды, и урожай был разделен на две равные партии.
3
Первая партия была помещена в контейнер объемом 20 м без обработки пропелланами и хранилась в закрытом контейнере при температуре +3°С в обычной атмосфере в течение 5 месяцев (контрольная партия).
3
1,5
,
Вторая партия была размещена в контейнере объемом 20 м  и после этого в атмосфере закрытого контейнера было испарено 0.25 г трицикло [3.2.1.0]октана (пропеллана [3.2.1.], таблица 1, №1). Концентрация испаренного пропеллана в атмосфере контейнера составила 10 ppm. Через 24 часа контейнер был открыт, заполнен обычной атмосферой. После этого в контейнере были созданы условия хранения, аналогичные условиям хранения контрольной партии. В этих условиях вторую партию хранили также в течение 5 месяцев.
Через пять месяцев оба контейнера открывают и сравнивают качество обработанных и необработанных плодов.
2
Установлено, что в контрольной партии 31.5% плодов поражены «Загаром» и 1.7% плодов поражены гнилью. Плотность плодов после хранения составила 3.7 кг/см.
2
В отличие от контрольной партии в партии, обработанной пропелланом, только 1% плодов поражены «Загаром» и 0.1% плодов поражены гнилью. Плотность плодов при этом составила 5.5 кг/см.
Пример 7
Иллюстрируют эффективность пропелланов при обработке и хранении урожая яблок сорта «Синап Орловский».
Из собранного урожая яблок сорта «Синап Орловский» были удалены больные и механически поврежденные плоды, и урожай был разделен на две равные партии.
3
2
2
Первая партия была помещена в контейнер объемом 20 м без обработки пропелланами и хранилась в закрытом контейнере в регулируемой атмосфере (O - 1.5%, CO - 2.5%) при температуре +2°С в течение 6 месяцев. (Контрольная партия)
3
1,5
Вторая партия была размещена в контейнере объемом 20 м и после этого в атмосфере закрытого контейнера было испарено 0.5 г Трицикло[3.2.2.0]нонана (пропеллана [3.2.2.], таблица 1, №2). Концентрация испаренного пропеллана в атмосфере контейнера составила 20 ppm. Через 10 часов контейнер был открыт, заполнен атмосферой, после чего в контейнере были созданы условия хранения, аналогичные условиям хранения контрольной партии (регулируемая атмосфера и температура +2°С). В этих условиях вторую партию хранили также в течение 6 месяцев.
Через шесть месяцев оба контейнера были вскрыты и было сравнено качество обработанных и необработанных плодов.
2
Установлено, что в контрольной партии 12% плодов поражены «Загаром» и 2.3% плодов поражены гнилью. Плотность плодов после хранения составила 5.4 кг/см.
2
В отличие от контрольной партии в партии, обработанной пропелланом, плоды, пораженные «Загаром», отсутствуют и только 1% плодов поражены гнилью. Плотность плодов при этом составила 5.7 кг/см.
Пример 8
Иллюстрируют эффективность обработки пропелланами при хранении урожая томатов сорта «Фараон» со степенью зрелости «Красные» в обычной атмосфере при 6°С.
Из собранного урожая томатов были удалены больные и механически поврежденные плоды, и урожай был разделен на две равные партии.
3
Первая партия была помещена в контейнер объемом 5 м без обработки пропелланами и хранилась в закрытом контейнере в обычной атмосфере при +6°С в течение 30 дней (Контрольная партия).
3
1,6
Вторая партия была размещена в контейнере объемом 5 м, и после этого в атмосфере закрытого контейнера было испарено 0.3 г Трицикло[4.2.2.0]декана (пропеллана [4.2.2.], таблица 1, №5). Концентрация испаренного пропеллана в атмосфере контейнера составила 50 ppm. Через 14 часов контейнер был открыт, заполнен обычной атмосферой, после чего в контейнере были созданы условия хранения, аналогичные условиям хранения контрольной партии. В этих условиях вторую партию хранили также в течение 30 дней.
Через тридцать дней оба контейнера были вскрыты и было сравнено качество обработанных и необработанных плодов.
2
Установлено, что в контрольной партии 38% плодов томатов поражены гнилью. Плотность плодов после хранения составила 1.7 кг/см.
2
В отличие от контрольной партии в партии, обработанной пропелланом, только 4% плодов томатов поражены гнилью. Плотность плодов при этом составила 2.9 кг/см.
Пример 9
Иллюстрируют эффективность обработки пропелланами при хранении урожая огурцов сорта «Кураж».
Из собранного урожая огурцов были удалены больные и механически поврежденные плоды, и урожай был разделен на две равные партии.
3
Первая партия была помещена в контейнер объемом 10 м без обработки пропелланами и хранилась в закрытом контейнере в обычной атмосфере при +10°С в течение 15 дней (Контрольная партия).
3
3,7
1,3
Вторая партия была размещена в контейнере объемом 10 м и после этого в атмосфере закрытого контейнера было испарено 0.03 г 1,3-дегидроадамантана (пропеллана [3.3.1.] или Тетрацикло[3.3.1.1.0]декана), таблица 1, №6). Концентрация пропеллана в атмосфере контейнера составила 2 ppm. Через 24 часа контейнер был открыт, заполнен обычной атмосферой, после чего в контейнере были созданы условия хранения, аналогичные условиям хранения контрольной партии. В этих условиях вторую партию хранили также в течение 15 дней.
Через 15 дней оба контейнера были вскрыты и было сравнено качество обработанных и необработанных плодов.
Установлено, что в контрольной партии 45% плодов огурцов поражены гнилью.
В отличие от контрольной партии в партии, обработанной пропелланом, только 9% плодов поражены гнилью.
Пример 10
Обработку урожая томатов сорта «Фараон» со степенью зрелости «Красные» осуществляли аналогично примеру 8, но концентрация испаренного пропеллана в атмосфере контейнера составляла 0.1 ppm, а время выдержки 24 часа.
2
Установлено, что в контрольной партии 38% плодов томатов поражены гнилью. Плотность плодов после хранения составила 1.7 кг/см.
2
В отличие от контрольной партии в партии, обработанной пропелланом, 35% плодов томатов поражены гнилью. Плотность плодов при этом составила 1.9 кг/см.
Сравнивая результаты обработки огурцов по примерам 8 и 10, можно сказать, что даже при концентрации пропелланов в атмосфере, равной 0.1 ppm, имеет место снижение количества пораженных гнилью плодов. Однако экономически целесообразно проводить обработку при более высокой концентрации пропелланов (2-50 ppm), при которой достигается более существенный эффект.
Пример 11
Обработку урожая огурцов сорта «Кураж» осуществляли аналогично примеру 9, но концентрация испаренного пропеллана в атмосфере контейнера составляла 100 ppm, а время выдержки 30 мин.
Установлено, что в контрольной партии 43% плодов огурцов поражены гнилью. В партии, обработанной пропелланом, только 6% плодов поражены гнилью. Эффективность обработки в таких условиях (концентрация пропеллана - 100 ppm, время выдержки 30 мин) практически такая же, что и в примере 9, выполненном при концентрации пропеллана 5 ppm, время выдержки - 24 часа.
Таким образом, использование в качестве регуляторов роста растений более дешевых и стабильных веществ - пропелланов [m.n.k] и их функциональных производных, позволяет снизить экономические затраты на обработку, а контакт растениеводческих и плодоовощных культур, находящихся на различных фазах вегетации, с композициями, содержащими пропелланы и их функциональные производные, позволяет увеличить урожай сельскохозяйственной продукции.
В свою очередь, контакт урожая растениеводческой и плодоовощной продукции с атмосферой, содержащей газообразные пропелланы и их функциональные производные, позволяет также увеличить срок хранения урожая.
Данный способ и регуляторы роста растений могут быть также использованы для увеличения продуктивности и срока хранения другого типа плодоовощной и растениеводческой продукции, в частности ягод (клубника, малина), фруктов (вишня, черешня), овощей (капуста, кабачки), растений (петрушка, укроп), а также различных зерновых культур и др.