Способ интенсификации метаболизма растений через газообмен с окружающей средой и одновременно защиты растений от патогенов грибной и бактериальной этиологии в условиях закрытого грунта и пиротехнический состав для его осуществления
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании растений в условиях закрытого грунта. Способ интенсификации метаболизма в растениях через газообмен с окружающей средой основан на применении регулируемой газовой среды специального состава. Регулируемая газовая среда также позволяет защищать растения от патогенов грибной и бактериальной этиологии и включает использование пиротехнического состава, при горении которого генерируется аэрозоль, состоящий из широкого спектра химических соединений, относящихся к макро- и микроэлементам - марганца, бора, молибдена, калия, кальция, магния, меди, цинка, углекислого газа и йодсодержащего компонента.
Пиротехнический состав, генерирующий аэрозоль, дополнительно содержит горючее в виде металлического алюминия и алюминиевой пудры в пропорции 40\60-60\40 и при соотношении ″магний-алюминий″ 40/60-55/45, а также кристаллический йод в количестве не более 0.2%. Кроме того в состав введено железо в виде Fe2O3 0.5-2.5%.
Способ интенсификации метаболизма растений через газообмен с окружающей средой и одновременно защиты растений от патогенов грибной и бактериальной этиологии в условиях закрытого грунта и пиротехнический состав для его осуществления.
Данное изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве при выращивании растений в закрытом грунте и относится к способам создания регулируемых газовых аэрозольных сред (РГС) со специальными свойствами, генерируемых пиротехническими составами.
Специальные регулируемые аэрозольные среды применяются, в зависимости от используемых действующих веществ, для дезинфекции помещений, борьбы с вредителями, лечения ряда болезней, обеспечения условий хранения овощей и фруктов, в качестве удобрений, для улучшения качества семян и выращиваемой с\х продукции.
Уровень техники в создании специальной регулируемой аэрозольной среды (РГС) представлен рядом известных технических решений. Так, например, газовые регулируемые среды используются для стерилизации - известны композиции из оксида этилена (патент RU 2258534) и пероксида водорода (патент RU 2225226). Также предложен ряд средств применяемых для создания бактерицидного аэрозоля с активным веществом йод (патент RU 2253479) и (патент RU 2140293).
Для создания таких сред широко используются пиротехнические составы, которые являются наиболее эффективными при применении в условиях закрытого объема по сравнению с порошковыми, водорастворимыми формами удобрений, фунгицидов и фумигантов. Существует (патент RU 2042658) пиротехнический состав для генерирования аэрозоля с элементарной серой, предназначенный для фумигации различных объектов Известен пиротехнический состав, разработанный как удобрение некорневое аэрозольное (патент RU 2106328) используемый для подкормки растений.
Однако все известные пиротехнические составы имеют существенный недостаток -они предназначены для решения одной конкретной задачи - или некорневая подкормка, или фумигация.
Тогда как запатентован способ (патент RU 2353085) одновременного внесения в корневую систему вегетирующих растений растворов и минеральных удобрений, решающих комплексную задачу: борьба с галловыми нематодами (защита растений) и питание растений.
Задачей данного изобретения является разработка способа интенсификации газообмена растений с окружающей средой и одновременно защиты растений от патогенов грибной и бактериальной этиологии в условиях закрытого грунта.
Для его осуществления предлагается применить пиротехнический состав с широким спектром соединений, который мог бы использоваться одновременно для создания регулируемой газовой среды (РГС), в виде аэрозоля, влияющей на газообмен растения, его метаболизм и одновременно выполняющей роль фунгицида, фумиганта (защита растений)
Для этого известный (патент RU 2182145), пиротехнический состав являющийся прототипом, состоящий из химических соединений марганца, бора, молибдена, калия, кальция, магния, меди, цинка предлагается перекомпоновать, дополнив его соединением железа, йода и металлическим алюминием. Заявляемый пиротехнический состав при горении генерирует газовую среду в виде аэрозоля с содержанием компонентов относящихся к макро- и микроэлементам и одновременно соединений йода. Эти компоненты активизируют газообмен растения с окружающей средой и, соответственно, стимулируют метаболизм. Наличие соединений йода в составе аэрозоля существенно влияет на фотосинтетическую деятельность, водный режим, углеводный обмен, ростовые процессы и продуктивность и, одновременно, оказывает воздействие на патогенны грибной и бактериальной этиологии.
В горючее пиротехнического состава к магнию добавляется, алюминиевый порошок, алюминиевая пудра, при соотношениях 40\60-60\40, вводится кристаллический йод. Также в состав включаются соединения железа в виде Fe2O3.
Таким образом, при горении данного состава генерируется аэрозоль (РГС), в котором одновременно присутствуют химические компоненты влияющие на активность метаболизма растений и соединения йода, в виде йодида калия, подавляющие патогенны грибной и бактериальной этиологии.
Компоненты состава подобраны исходя из требования получить максимальную температуру, не менее 2260°C, что обеспечивается добавкой к магнию, в качестве горючего, алюминия при соотношениях ″магний-алюминий″ 40/60-55/45. В ходе компоновки пиротехнического состава был проведен подбор условий обработки растений по концентрации йода.
Поскольку устойчивость растений к патогену подразумевает не только их
выживаемость, но и сохранение высокого уровня продуктивности при заболевании, было оценено физиологическое состояние растений в течение 14 дней после обработок РГС. Физиолого-биохимическое состояние растений оценивали по параметрам фотосинтетической и дыхательной активности, накоплению продуктов перекисиого окисления липидов, генерации активных форм кислорода, содержанию белков и фотосинтетических пигментов.
Прежде всего, была протестирована концентрация йода 0,25% (вариант 2). На следующий день после обработки были обнаружены ожоги на 30% листьев, причем они были расположены практически на всех ярусах. Фотосинтетическая и дыхательная активность листьев была снижена на 70 и 50%, соответственно (таблица 1). Анализ уровня пероксида водорода, наиболее долгоживущей активной формы кислорода, показал, что уровень Н202 в обработанных растениях превышает контрольный в 2,5 раза. Также было обнаружено повышение в 2 раза уровня продуктов перекисного окисления липидов. Содержание белков и фотосинтетических пигментов оказалось сниженным на 25%.
В течение последующих 2 недель после обработки растений, поврежденные листья опали. На выживших и новых листьях некротических пятен обнаружено не было. Фотосинтетическая и дыхательная активность растений, подвергшихся предварительной обработке, была ниже, чем у контрольных (таблица 1). Таким образом, концентрация йода в составе аэрозоля установлена не более 02%, т.к. при более высоких концентрациях происходит химический ожог растений и снижается продуктивность.
Для анализа влияния РГС непосредственно на патоген была оценена скорость развития Fusarium oxysporum в условиях in vitro без обработки и при ежедневной обработке. Мицелий Fusarium oxysporum развивался более активно при температуре в необработанном варианте и на 14 день развития имел выраженный фиолетовый оттенок, в то время как в обработанном варианте оставался еще белым. Спороношение начиналось на 3-4 день после посева на питательную среду в необработанном варианте и на 6-7 день в обработанном. Концентрация спор в питательной среде на 14 день составляла 109 спор/мл в контрольном образце и 107 спор/мл в обработанном. Что подтверждено исследованием в ГНУ Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси.
Т.е., обработка РГС влияла на развитие мицелия и спороношение Fusarium oxysporum, замедляя процессы роста, развития и репродукции патогена.
А соединения железа в пиротехнический состав вводятся в 0.5-2.5% мас.
Предлагаемый пиротехнический состав изготавливают смешением предварительно измельченных компонентов в специальных смесителях, с последующим прессованием в виде таблеток-шашек.
Данный способ и пиротехнический состав в варианте 3 прошел производственные испытания в крупнейшем тепличном комбинате Беларуси ″Озерицкий-Агро″ на площади теплиц 4 га, в течение 2009-2011 г.г, а также в рассадном отделении комбината с использованием варианта 1 пиротехнического состава. Получены положительные результаты по урожайности растений (увеличение на 3 кг/м2) огурца, томата и по устойчивости их к болезням.
1. Способ интенсификации метаболизма в растениях и защиты растений от патогенов грибной и бактериальной этиологии путем газообмена с окружающей средой в условиях закрытого грунта, с использованием регулируемой газовой среды, генерируемой пиротехническим составом по любому из п.п. 2-4
2. Пиротехнический состав, для интенсификации метаболизма в растениях и их защиты от патогенов грибной и бактериальной этиологии, включающий химические соединения марганца, бора, молибдена, калия, кальция, магния, меди, цинка, отличается тем, что дополнительно содержит горючее металлический алюминий при соотношении ″магний - алюминий″ 40/60-55/45 и кристаллический йод в количестве не более 0.2%.
3. Пиротехнический состав по п. 2 отличающийся тем, что содержит алюминиевый порошок и алюминиевую пудру в соотношениях 40/60-60/40.
4. Пиротехнический состав по п. 2 отличающийся тем, что дополнительно содержит соединение железа Fe2O3 0.5-2.5%.
