Способ интенсивного культивирования растений
METHOD FOR INTENSIVE PLANT CULTIVATION

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности стимуляции роста и развития растений.
Целью настоящего изобретения является разработка способа эффективной стимуляции роста и развития растений - зеленных, лекарственных и др., в частности хмеля обыкновенного (Humulus lupulus) - семейства Cannabaceae, и ряда других видов растений этого и других семейств в аэропонном фитотроне.
Поставленная цель достигается комплексной предпосевной обработкой семян ультразвуком [Патент RU 180527, 2017], стимуляцией их прорастания Фитостимулятором N1 [Патент РФ №2675932, 2017], выращиванием растений в аэропонном фитотроне [Мартиросян Ю.Ц., Кособрюхов А.А., Мартиросян В.В., Аэропонные технологии в безвирусном семеноводстве. Достижения науки и техники АПК 2016, т. 30, №10, с. 47), с покрытием внутренних поверхностей фитотронной установки янтарным лаком, обладающим бактериостатическими свойствами, применением биологического природы фитостимулятора Фитостимулятором N1, на стадии вегетации растений, распыляемого вместе с питательным раствором, или индивидуально с помощью гидроакустического устройства [Патент РФ 2158174, 2000].
Существует множество, отражающих современный уровень техники в данной области, способов и устройств стимуляции роста и развития растений, [Гарибян Ц.С., Воробьева Г.И., Буторова И.А., Акопян В.Б., Бамбура М.В., Мартиросян В.В. и Мартиросян Л.Ю. Сравнительный анализ предпосевной стимуляции семян. Журн. «Аграрная наука», 2017, 9-10, с. 33-35, Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. Москва, Изд-во «ЮРАИТ», 2016, 223 с.]. Многие из этих способов были обнаружены чисто эмпирически: оказалось, что увеличить урожайность можно, обрабатывая семена перед посевом химическими веществами, подвергая их механическому или термическому воздействию, влиянию ионизирующих и неионизирующих, излучений, а также ультразвука [Акопян В.Б. Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами Москва, Из-во «ЮРАЙТ» 2016, 223 с.].
Очевидно, что семена представляют собой форму временного существования растений, обеспечивающую сохранение вида в экстремально неблагоприятных природных условиях. Достигается такой эффект за счет твердой защитной оболочки семян. Удаление семенной оболочки, ее накалывание, другие механические повреждения, облегчая доступ влаги и воздуха, способствуют прорастанию семян. При этом повышается скорость набухания и интенсивность дыхания семян, что приводит к быстрому и дружному появлению всходов. Наиболее прогнозируемые результаты получаются при использовании ультразвуковых, а также, в том числе и виброметодов предпосевной суховоздушной обработки семян [Акопян В.Б. Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами Москва, Изд-во «ЮРАЙТ» 2016, 223 с.].
Следует отметить, что качественно сходное повышение всхожести обеспечивается не только механическим воздействием на семена, но также их обработкой спиртами, кислотами, органическими соединениями, высоким давлением, ультрафиолетовым излучением, магнитными и электрическими полями, радиацией [Белкин С.Ю., Постникова С.И., Ивахненко А.А., Патент РФ 2399182, 2009; Деркачев И.П., Такунов И.П., Патент РФ №2249935, 2005; Кузин А.М. «Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы» М., Атомиздат, 1977, 134 с.; Потапенко И.А., Андрейчук В.К., Руднев А.Е., и др. Патент РФ №2174296, 2000; Акопян В.Б, Рыхлецкая О.С., Шангин - Березовский Г.Н., Абрамов О.В. Всхожесть и урожайность томатов в зависимости от обработки семян ультразвуком и парааминобензойной кислотой. Доклады ВАСХНИЛ, 1987, №8, с. 24-25].
Очевидно, что в этих случаях имеет место трудно прогнозируемая неспецифическая стимуляция, приводящая к повышению продуктивности живых систем. [Коржевенко Г.Н., Акопян В.Б., Шангин-Березовский Г.Н. Скрытый резерв роста и развития живых систем. Вестник сельскохозяйственной науки, 1988, №4 (380), с. 96-105].
Известен эффект предпосевной стимуляции ультразвуком семян тритикале в суховоздушном состоянии, приводящий к увеличению урожайности более, чем на 50% за счет повышения всхожести семян, увеличения кустистости растений и озерненность колосьев [Хлюпкин В.М., Акопян В.Б., Коновалов Н.Т. Предпосевная стимуляция семян кормовых растений. В кн. Использование физических и биологических факторов в ветеринарии и животноводстве. Москва, МВА, 1992, с. 4-5], и других зерновых, в частности ячменя [Абрамов О.В., Акопян В.Б., Коновалов Н.Т. и др., Ультразвуковая предпосевная обработка семян ячменя. Вестник сельскохозяйственной науки. 1991, №1 (412), с. 71-74.]. Однако гибридные сорта, в частности, тритикале, обладают большим внутренним резервом роста и развития, который может быть дополнительно реализован при обработке семян и растений фитостимулятором, например, Фитостимулятором N1. Следует отметить, что ультразвуковой метод предпосевной обработки суховоздушных семян обладает рядом преимуществ перед остальными методами, используемыми для этой цели. Действие ультразвука на семена (в стимулирующих дозах) не приводит к мутациям, как это имеет место при их стимуляции химическими веществами и ионизирующими излучениями.
Особого внимания заслуживает также Фитостимулятор N1, представляющий собой биостимулятор роста растений на основе меланинов дрожжей Nadsoniella nigra, выделенных еще в 1914 году из экосистемы Антарктиды. Экстремальные условия роста и развития этих дрожжей, очевидно, проводят к синтезу ими ряда веществ, обеспечивающих их выживание. Полный состав метаболитов этих дрожжей мало изучен, однако, количество меланинов, обладающих выраженными защитными свойствами, [Моссэ И.Б. Радиация и наследственность: Генетические аспекты противорадиационной защиты. Минск. Из-во «Университетское» 1990, 208 с.; Mosse I., Nikolova N., Zhelev N. Some problems and errors in cytogenetic biodosimetry. Review; Medical Biotechnology 2016, P. 1-9; Shiwen Huang, Yingming Pan, Dianhua Gan, at al. Antioxidant activities and UV-protective properties of melanin. Medicinal Chemistry Research 2011, 20, 4, pp. 475-481], как в самих дрожжах, так и в культуральной жидкости их выращивания, весьма высок.
Аэропоника - еще одна возможность ускорить рост и развитие растений. Аэропоника - высокотехнологичный способ бессубстратного культивирования растений на специально подобранных питательных растворах. Способ позволяет на ограниченных посадочных площадях выращивать значительно большее количество растений, чем в открытом грунте или в теплице. Успех культивирования растений достигается за счет более точного и быстрого регулирования параметров корнеобитаемой среды (рН питательного раствора, содержание макро- и микроэлементов, влажность, температура питательного раствора, аэрация корней, электропроводимость питательного раствора). [Мартиросян Ю.Ц., Кособрюхов А.А., Мартиросян В.В. Аэропонные технологии в безвирусном семеноводстве - преимущества и перспективы // Достижения науки и техники АПК. 2016, т. 30, №10, с. 47-51].
Гидроакустический импульсный распылитель обеспечивает увлажнение поверхностей в аэропонном фитотроне водой или растворами питательных веществ и(или) стимулятора и др. [Патент РФ 2158174, 2000; патент RU 185056, 2018].
Покрытие внутренних поверхностей фитотрона янтарным лаком существенно защищает от бактериального заражения внутренней объем, поскольку янтарный лак обладает бактериостатическими свойствами, предотвращающими возникновение биопленок, являющимися рассадником устойчивых сообществ микроорганизмов, в том числе и патогенных [Патент РФ №2523002, 2013, Акопян В.Б., Бамбура М.В Коржевенко Г.Н. и др. Проблемы и перспективы применения янтаря и смолы сосны в ветеринарной санитарии. Ветеринарный врач, 2015, №2, С. 14-18; Патент РФ №2580281, 2016; Сорокин И.А., Акопян В.Б., Бамбура М.В. и др. Защитный лак от поверхностных обрастаний подводных объектов. Научный журнал «Известия КГТУ», 2016, №42, с. 225-232].
Изобретение реализуется комплексной предпосевной виброобработкой семян ультразвуком и стимуляцией их прорастания Фитостимулятором N1, распыляемого вместе с питательным раствором, или индивидуально с помощью гидроакустического устройства на стадии вегетации растений, выращиванием растений в аэропонном фитотроне, с покрытыми янтарным лаком внутренними поверхностями рабочего объема.
Изобретение поясняется примерами, которые, однако, не носят ограничивающего характера.
Пример 1
3
Семена хмеля обыкновенного замачивают воде в течение 24 ч и помещают в аэропонный фитотрон при температуре 24±2°С и влажности 65±5%. Семена прорастают на 8-9 день. Всхожесть семян составила 56±10%. После прорастания, семена помещают на посадочную платформу и создают в фитотроне условия, оптимальные для роста и развития хмеля (температура 24±2°С, относительная влажность 65±5%). Ежедневно, в течение 4 недель, следят за ростом и развитием растений, измеряя среднюю массу растений на посадочной платформе оборудованной тензодатчиками, длину корней и высоту растений. Бактериальная обсемененность воздуха в фитотроне, оцененная в соответствии с МУК 4.2.2942-11 составляет в 900±212 КОЕ/м.
Пример 2
3
Семена хмеля обыкновенного в суховоздушном состоянии подвергают действию ультразвука с частотой 22 кГц, амплитудой 5±1 мкм в течение 60±5 с, после чего семена замачивают в течение 30 мин в растворе Фитостимулятора N1 с концентрацией 1 мл/л и помещают в аэропонный фитотрон при температуре 24±2°С и влажности 65±5%. Всхожесть семян составляет 76±3%. Семена прорастают на 5-6 день. После появления всходов, растения обрызгивают раствором Фитостимулятора N1 с концентрацией 0,01 мл/л. Бактериальная обсемененность воздуха в фитотроне, оцененная в соответствии с МУК 4.2.2942-11 составляет в 850±180 КОЕ/м.
Пример 3
3
Семена хмеля обыкновенного в суховоздушном состоянии подвергают действию ультразвука с частотой 22 кГц, амплитудой 5±1 мкм в течение 60±5 с, после чего семена замачивают в течение 30 мин в водном растворе Фитостимулятора N1 с концентрацией 0,1 мл/л и помещают в аэропонный фитотрон, с покрытыми внутренними поверхностями янтарным лаком, толщиной 40 мкм, при температуре 24±2°С и влажности 65±5%. Всхожесть семян составляет 78±3%, семена прорастают на 5-6 день. После появления массовых всходов проростки растения обрызгивают раствором фитостимулятора с концентрацией 0,01 мл/л. Бактериальная обсемененность воздуха в фитотроне, оцененная в соответствии с МУК 4.2.2942-11 составляет в 490±80 КОЕ/м.
Полученные результаты приведены в сборной таблице.
Из приведенных примеров следует, что в результате использования предложенного изобретения удается сократить длительность процесса прорастания семян и формирования растений, а совокупность отличительных признаков описываемого изобретения обеспечивает достижение указанного результата.
Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле, подтверждена возможность осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов. Следовательно, заявленное изобретение соответствуют условию "промышленная применимость".
В результате проведенного анализа уровня техники, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".
Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленные способ и устройство не вытекают для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку применение ультразвуковых технологических приемов и янтарное лаковое покрытие не только позволяет ускорить процесс роста и развития растений, но и снизить бактериальную обсемененность в фитотроне. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".