Способ оценки эффективности агроприёмов путём измерения стрессоустойчивости растений

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам оценки воздействия различных агроприемов при возделывании сельскохозяйственных культур путем измерения стрессоустойчивости растений. Способ заключается в определении свободного пролина в листьях или зерне до и после проведения агроприемов с последующим вычислением антистрессового коэффициента, который выражается в отношении концентрации пролина до применения агроприема к концентрации его после применения агроприема. При этом чем выше антистрессовый коэффициент, тем меньше действие стрессовой ситуации и выше прибавка урожая от применения данного агроприема. В качестве агроприемов используются или различные виды обработки почвы в виде однократного или двукратного дискования, или подкормка азотными или фосфорными минеральными удобрениями, или опрыскивание микроудобрениями Микроэлом или гуматом калия. Способ позволяет повысить урожайность зерновых культур. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам оценки воздействия различных агроприемов при возделывании сельскохозяйственных культур путем измерения стрессоустойчивости растений.

В условиях засушливого Юго-Востока при неравномерном выпадении осадков и высокой температуре воздуха сельскохозяйственные культуры в Поволжье почти ежегодно испытывают стрессовые ситуации при формировании урожая.

Стресс (stress - напряжение) - реакция организма, возникающая под воздействием сильных раздражителей. Является ответом организма на раздражение со стороны окружающей среды (Селье Г. Стресс без дисстресса. - М.: Прогресс, 1979. - 154 с.).

Различные агроприемы способны снизить стрессовую ситуацию. Сюда можно отнести обработку почвы, внесение удобрений, опрыскивание посевов регуляторами роста, растворами микроэлементов и т.д.

Оценить эффективность агроприемов в снижении стрессовых ситуаций и повышении урожайности можно по определению количества свободных аминокислот в растениях. Чем интенсивнее стресс, тем больше образует растение в тканях некоторые аминокислоты (Кириллов А.Ф., Козьмик Р.А., Даскалюк А.П., Кузнецова Н.А., Харчук О.А. Оценка содержания пролина в растения сои при воздействии засухи и засоления. / А.Ф. Кириллов, Р.А. Козьмик, А.П. Даскалюк, Н.А. Кузнецова, О.А. Харчук // Доклады по экологическому почвоведению, 2013, выпуск 18, №1, с. 194-201). Применение различных приемов снижает стрессовую ситуацию, уменьшает концентрацию отдельных аминокислот, например пролина и глицина. Проводя анализ содержания аминокислот в растениях при различных агроприемах для конкретных почвенных и климатических условий, можно выбрать наиболее приемлемые мероприятия, которые в первую очередь снижают стресс растений и повышают урожайность в конкретных условиях.

Известен способ исследования содержания свободных аминокислот в растениях для оценки их засухоустойчивости по вычислению индексов устойчивости, которые выражаются отношением концентрации аминокислоты после стресса к исходной, в результате чего выделяется степень стрессоустойчивости (Заявка РФ на изобретение №2002128069 от 18.10.2002 г., опубл. 20.04.2004 г.).

К недостаткам способа следует отнести то, что при определении стресса от засухи не учитываются другие факторы, оказывающие стресс на растения. Таким образом, данную методику сложно увязать с технологией возделывания сельскохозяйственных культур.

Существует способ определения устойчивости растений к стресс-факторам путем определения замедленной флуоресценции (Способ определения устойчивости растений к стресс-факторам. Патент №2049385 от 29.03 1991, опубликовано 10.12.1995).

К недостаткам способа относится то, что определение замедленной флуоресценции необходимо проводить в одно и то же время суток в лабораторных условиях, что ограничивает использование его на образцах зеленой массы растений и семенах, взятых в полевых условиях.

Существует способ повышения устойчивости растений к высокотемпературным стрессам. В данном способе растения закаливают в термостате, а затем замачивают в 0,3% растворе пролина в течение 15 минут и проводят некорневую подкормку раствором пролина и сахарозы (Способ защиты растений от высокотемпературного стресса. Патент №2253223 от 11.02.2004, опубликовано 10.06.2005).

Существует способ повышения солеустойчивости растений путем замачивания семян в теплом 30-35°C 10-% водном растворе аминокислоты пролина в термостате в течение часа при температуре 30°C. Затем семена промывают в проточной холодной водопроводной воде и подсушивают на фильтровальной бумаге. Потом проращивают и проводят некорневую обработку взошедших растений. Обработку проводят раствором, приготовленным из расчета 15 г пролина, 10 г сахарозы на 100 мл воды. Обработку повторяют через 10-12 суток (Способ повышения солеустойчивости растений. Патент №2209537 от 01.10.2001, опубликовано 10.08.2003).

Недостатком этих двух способов является большая трудоемкость при применении в производственных условиях, так как при больших объемах посевного материала весь описанный процесс занимает много времени. Кроме того, применение пророщенных семян в условиях производства зерновых культур невозможно в связи с тем, что семена с проростками будут повреждаться в процессе транспортировки, загрузки в сеялку и посеве в почву.

Известны методы определения оценки агроприемов по плотности почвы, по агрохимическому анализу почвы, по засоренности и другим показателям (Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M. Практикум по земледелию. М.: Колос, 1977, 368 с.; Дурынина Е.П., Егоров В.С. Агрохимический анализ почв, растений, удобрений. М.: Изд-во МГУ, 1998. - 113 с.; Баздырев Г.И., Лошаков В.Г., Пупонин А.И. и др.; под ред. Пупонина А.И. Земледелие - М.: Колос, 2008. - 567 с.; Зубков Н.В., Зубкова В.М., Соловьев АВ. Разработка системы удобрения в севообороте. Учебное пособие. - М.: ФГОУ ВПО РГАЗУ, 2010. - 204 с.).

Однако перечисленные методы не всегда являются объективными и отличаются низкой оперативностью и высокой трудоемкостью, что существенно ограничивает их практическое использование.

Имеются сведения о положительной корреляции между обеспеченностью растений водой, которая влияет на все процессы в растительном организме, и накоплением в них аминокислоты пролина (Генкель П.А. Физиология растений. - М.: Просвещение, 1975. С. 158. Палфи Г., Бито М., Палфи Т. Свободный пролин и водный дефицит растительных тканей // Физиология растений, 1973. - т. 20. Вып. 2). Поэтому предлагается в неблагоприятных условиях, где растения почти всегда испытывают стресс от засухи, использовать степень накопления пролина для оценки обеспеченности растений водой, интенсивности внутренних процессов в растении и формировании урожая при различных агроприемах.

Технической задачей изобретения является увеличение урожайности сельскохозяйственных культур путем повышения эффективности и своевременности применения различных технологических агроприемов.

Техническим результатом является увеличение урожайности зерновых культур на 18,5-75,3% без значительного повышения затрат на обработку почвы, подкормку удобрениями, опрыскивание микроудобрениями.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что оценку воздействия различных агроприемов на продуктивность растений производят путем измерения их стрессоустойчивости с помощью определения свободного пролина в листьях или зерне до и после проведения агроприемов, с последующим вычислением антистрессового коэффициента, который выражается в отношении концентрации аминокислоты до применения агроприема к концентрации их после применения агроприема, при этом в качестве агроприемов используются или различные виды обработки почвы, или подкормка минеральными удобрениями, или опрыскивание микроудобрениями. Обработка почвы производится однократным или двукратным дискованием. В качестве минеральных удобрений используются азотные или фосфорные удобрения, а в качестве микроудобрений используются Микроэл или гумат калия.

На фигуре 1 представлена зависимость прибавки урожайности от содержания пролина в зеленой массе растений яровой пшеницы.

На фигуре 2 представлена зависимость прибавки урожайности от содержания пролина в зерне яровой пшеницы.

На фигуре 3 представлена зависимость прибавки урожайности яровой пшеницы от величины антистрессового коэффициента.

Для объективной оценки воздействия тех или иных агроприемов необходимо рассчитывать их антистрессовый коэффициент.

Антистрессовый коэффициент выражается в отношении концентрации аминокислоты до применения агроприема (во время стресса) к концентрации ее после применения агроприема. В результате чего можно определить степень антистрессового действия агроприема.

При снижении стрессовой ситуации содержание пролина снижается. Для описания направления и степени связи между показателями использовался коэффициент корреляции, который рассчитывался по формуле вычисления коэффициента корреляции Пирсона.

Где xi - значения, принимаемые переменной X,

yi - значения, принимаемые переменой Y,

- средняя по X,

- средняя по Y.

Коэффициент корреляции взаимосвязи урожайности и содержания пролина в зеленой массе растений имеет тесную обратную связь и составляет r=-0,86. Аналогичная зависимость наблюдается при анализе пролина в зерне яровой пшеницы, коэффициент корреляции составляет r=-0,88, то есть r - величина отрицательная. Это лишний раз подтверждает, что с увеличением пролина в растении прибавка урожая снижается, так как повышается стрессовое состояние растений в данных условиях.

Применение различных агроприемов, улучшающих условия развития яровой пшеницы, снижает содержание пролина, и как следствие, и степень воздействия стрессовой ситуации на растение. Чем раньше определяется содержание пролина в растении, тем больше возможности применения различных агроприемов для снижения стрессовой ситуации в процессе вегетации.

Наиболее эффективные агроприемы удобно выбирать с использованием антистрессового коэффициента. Коэффициент корреляции зависимости прибавки урожайности от антистрессового коэффициента показывает тесную прямую связь этих показателей, r=0,78, то есть r - величина положительная.

Способ является универсальным, так как может использоваться на различных культурах при различных почвенно-климатических условиях. В основе способа лежит определение степени накопления пролина в зерне пшеницы в процессе воздействия на растения различными агроприемами, которое выражается величиной антистрессового коэффициента, для чего проводят определение свободного пролина в листьях или зерне до и после проведения агроприемов.

Отличие заявляемого способа от предлагаемых аналогов заключается в определении эффективности различных агроприемов и их противострессового действия путем вычисления антистрессового коэффициента. Способ антистрессовой оценки агроприемов отличается оперативностью, рентабельностью и простотой в исполнении.

Заявленный способ можно легко применять в полевых условиях, так как антистрессовый коэффициент определяется в образцах зеленой массы растений и зерна, взятых с конкретной площади в процессе вегетации растений.

Способ позволяет находить в различных ситуациях приоритетные и целесообразные агроприемы. На конкретной почве с учетом ее плодородия и определенном фитосанитарном состоянии поля (вредители, болезни, сорняки, предшественник) расчет антистрессового коэффициента позволит провести оценку применяемых агроприемов и своевременно выводить данную культуру из стрессовых ситуаций.

Способ может быть использован также для оценки ранжировки применяемых агроприемов при возделывании сельскохозяйственных культур в засушливой зоне Поволжья.

Для определения влияния различных агроприемов на содержание свободного пролина в растениях необходимы стандартные опыты в конкретных почвенных условиях, где наряду с контролем (обычной технологией возделывания) закладываются варианты с использованием интересующих нас агроприемов (обработкой почвы, внесением удобрений, опрыскиванием стимуляторами роста и т.д.) с последующим определением пролина и других аминокислот в листьях или в зерне растений.

Определяют содержание пролина в зеленой массе и в зерне на анализаторе аминокислот по методике измерения массовой доли аминокислот методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза "капель" (Методика М-04-38-2009 с изменениями №1 от 01.02.2010. Свидетельство №223.104.10.150/2009 от 20.11.2009. ФР.1.31.2010.07015). Затем рассчитывают антистрессовый коэффициент и оценивают эффективность агроприемов.

В таблицах 1 и 2 представлены различные агроприемы, после применения которых снижается стрессовая ситуация, выражающаяся в снижении пролина. Степень снижения пролина показывает антистрессовый коэффициент. Чем выше антистрессовый коэффициент, тем меньше действие стрессовой ситуации и выше прибавка урожая от применения данного агроприема.

По величине антистрессового коэффициента разрабатывается система агроприемов, позволяющая снижать стрессовую ситуацию растений и максимально увеличивать урожайность в конкретных неблагоприятных условиях.

Как следует из таблиц 1, 2, увеличение урожайности зерна пшеницы при использовании различных агроприемов зависит от антистрессового коэффициента.

Нулевая обработка почвы создает стрессовую ситуацию для яровой пшеницы в силу изменения условий произрастания (снижение содержания азота в почве, повышение плотности почвы, увеличение засоренности посевов, уменьшение биологической активность почвы и т.д.). В силу повышения стресса содержание пролина в зерне яровой пшеницы на контрольном варианте было наибольшим и составляло 21,23 мг/л. Применение дополнительного рыхления почвы дисковой бороной способствовало снижению степени стрессовой ситуации. В результате чего содержание пролина снизилось, антистрессовый коэффициент повысился. Это увеличивало урожайность на 0,28-0,42 т/га или на 34,5-51,8%. Аналогично влияют на стрессовую ситуацию и урожайность другие агроприемы (таблица 1, таблица 2).

Анализ содержания пролина в растениях при различных условиях произрастания и расчет антистрессового коэффициента позволяют создать систему агроприемов, наиболее подходящую для определенной зоны с учетом ее почвенно-климатических условий. Это позволяет снизить затраты на проведение технологических операций и эффективно использовать удобрения и микроэлементы. Весь этот комплекс агротехнических приемов позволяет увеличить урожайность культур зерновых культур на 18,5-75,3%.

1. Способ оценки эффективности агроприемов путем определения стрессоустойчивости растений, заключающийся в определении свободного пролина в листьях или зерне до и после проведения агроприемов с последующим вычислением антистрессового коэффициента, который выражается в отношении концентрации пролина до применения агроприема к концентрации его после применения агроприема, при этом чем выше антистрессовый коэффициент, тем меньше действие стрессовой ситуации и выше прибавка урожая от применения данного агроприема, а в качестве агроприемов используются или различные виды обработки почвы, или подкормка минеральными удобрениями, или опрыскивание микроудобрениями.

2. Способ оценки эффективности агроприемов путем определения стрессоустойчивости растений по п. 1, отличающийся тем, что обработка почвы производится однократным или двукратным дискованием.

3. Способ оценки эффективности агроприемов путем определения стрессоустойчивости растений по п. 1, отличающийся тем, что в качестве минеральных удобрений используются азотные или фосфорные удобрения.

4. Способ оценки эффективности агроприемов путем определения стрессоустойчивости растений по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микроудобрений используются Микроэл или гумат калия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к плодоводству. Способ включает подготовку и укладку субстрата из смеси дерновой земли с торфом, его покрытие полимерным материалом с отверстиями и высадку зеленых черенков по схеме 5×10 см в условиях искусственного тумана.

Изобретение относится к области ботаники и сельского хозяйства, в частности к мелиорации, агрономии, почвоведению. В способе осуществляют неразрушающий прижизненный контроль параметров развития корневой системы растений посредством учета координат цветоносов видоспецифичных цветков растений-паразитов, например, заразиховых – Orobanchaceae Vent., паразитирующих на растениях-хозяевах, например Cucurbitaceae, Solonaceae, Asteraceae, выросших из семян заразихи, предварительно размещенных в пахотном слое почвы по возможности равномерно, устанавливается местоположение корня и его конфигурация, а также глубина залегания корней изучаемого растения по появляющимся на поверхности поля цветоносам заразихи.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для оценки степени загрязнения окружающей среды, например участков городской или лесной территории.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к технологии возделывания озимых колосовых культур. Способ включает определение времени начала весенней вегетации (ВНВВ) озимых колосовых культур, отбор почвенных образцов из слоя 0-20 см и растительных образцов с учетных площадок поля в период начала весенней вегетации растений, подсчет в них всех живых стеблей длиной >10 мм, определение густоты агрофитоценоза (АФЦ), принятие решения о величине планируемой урожайности.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к питомниководству. Способ включает заготовку одревесневших черенков с последующим укоренением в условиях повышенной влажности и последующее доращивание.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, плодоводству и селекции. Способ включает промораживание однолетних побегов в период покоя в камере искусственного климата.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, биологии и физиологии растений. Способ заключается в измерении оптических характеристик.

Изобретения относятся к области сельского хозяйства. Способ производства семян сои в условиях орошения предусматривает широкорядный посев семян сои, полив, уход за растениями и уборку.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и селекции. Способ включает посев оцениваемых культур и отбор.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к садоводству. Способ включает предварительное дезинфицирование с помощью контейнерного субстрата из торфа и крупнозернистого песка в соотношении 1:2.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам посадки картофеля. Осуществляют предпосадочную обработку почвы, бороздообразование и посадку клубней.

Изобретение относится к горной промышленности с открытой разработкой месторождений и образованием отвалов, требующих рекультивации. Техническим результатом является создание универсального способа горнотехнической рекультивации противоэрозионных отвалов.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ заключается в обработке почвы, посадке клубней, проведении междурядных обработок и уборке.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает обработку семян.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ предусматривает использование многопольного севооборота с основной и предпосевной обработкой почвы, питание и защиту растений.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам обработки почвы. Способ включает полосное рыхление почвы.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает предпосевную обработку почвы, посев и междурядные обработки.
Изобретение относится к способам биологической рекультивации мест несанкционированного и санкционированного хранения бытовых отходов, а именно может быть использовано для восстановления экологии нарушенных земель, в том числе для озеленения.
Изобретение относится к области экологической безопасности горно-рудной промышленности и охраны горных ландшафтов от химического загрязнения, поступающего с поверхностными и подземными водными потоками со стороны хвостохранилища.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к освоению бесплодных солончаковых почв под продуктивные кормовые угодья. Способ включает создание на поверхности почвы искусственных препятствий для задержания постоянно перемещающихся по поверхности почвы илисто-песчаных фракций с содержащимися в них семенами пастбищных фитоценозов, которые, прорастая при выпадении осадков, закрепляют своими корнями эти фракции и в течение 1-2 лет образуют на поверхности солончака заросшие первоначально эфемерами, а в последующем разнотравьем и солянками пастбищные фитоценозы.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к комбинированным почвообрабатывающим агрегатам. Комбинированный агрегат ярусной обработки засоленных земель с подсевом семян включает самоходный агрегат, состоящий из базового колесного шасси (1) с трехсекционной рамой (2, 3, 4), оборудованной поворотными телескопическими кронштейнами (5), с расположенными на их конце колесами. Первая секция (2) рамы имеет две колесные пары (6, 7), на второй секции (3) две колесные пары (8, 9) и на третьей (4) одну колесную пару (10). На первой секции (2) рамы размещены: кабина (22) оператора, дизельный двигатель (23), емкость (25) для сыпучего мелиоранта, вентилятор (24), соединенный с ней через продуктопровод (26), вносящий сыпучий мелиорант на поверхность почвы и почвообрабатывающая машина (11). Почвообрабатывающая машина (11) содержит на манипуляторе (62) перекидную телескопическую стрелу. На конце второй секции (12) стрелы смонтирован фронтальный отвал (14) и закрепленное к ним установочно-подвижно диско-рубительное трехсекционное устройство (15), а на первой секции (13) стрелы подвижно размещена дополнительная рама (16) с закрепленными блоками сепарирующих решеток со стержнями (17) переменного сечения и подвижно закрепленной батареей двусторонних стрельчатых лап с полыми стойками (18). Полые стойки (18) соединены через насос (19) трубопроводом (20) с емкостью (21) для жидкого навоза. На второй секции (3) рамы размещены емкость (21) для навоза с запорным устройством на продуктопроводах, емкость (29) для воды, соединенная через насос с распределительным водопроводом, дополнительная рама (32) с механизмом (33) заглубления ярусного объемного глубокорыхлителя (34). Глубокорыхлитель (34) выполнен с полыми параболическими стойками, соединенными отвалами. Продуктопроводы в стойках (58, 60) и под отвалами связаны с насосом (37) и емкостью (38) для жидких или пылевидных мелиорантов, закрепленной на третьей секции (4) рамы. На третьей секции (4) рамы также размещены емкость (39) для раствора азотфиксирующих микроорганизмов, соединенная с распределительной головкой (40) и продуктопроводом (41), закрепленным на кронштейне дискового сошника (43), три секции пневматических сеялок (44) с дозаторами (45) и распределительными головками (40), соединенные с продуктопроводами (46), закрепленными с тыльной стороны стоек (47) с долотами (48) на конце и с открылками для семенного ложа в щели за дисковым сошником (43). За стойками (47) сошников располагается прикатывающее устройство (49), выполненное включающим двухбрусную малу и цепной загортач. Диско-рубительное трехсекционное устройство (15) выполнено из трех секций батарей рубительно-пильных дисков (52). На средней секции дополнительно размещены на одной торцевой поверхности дисков (52) обоюдоострые рубительные ножи с ярусной установкой и режущими кромками, перпендикулярными к торцу диска (52), а между парами дисков (52) на приводной оси размещены стойки с валиками на конце и шарнирной установкой бил. На двух боковых секциях на диске (52) с каждой торцевой стороны размещены обоюдоострые рубительные ножи без бил между парами дисков. Двусторонние стрельчатые лапы с полыми стойками (18) располагаются в створах обработанных дисками (52) с рубительными ножами полос на высоте выше уложенных на дно крупных кусков дерновой стружки и комков почвы для внесения жидкого навоза под подрезаемыми лапами мелкими комками почвы и растительными остатками. Средняя секция сеялки (44) располагается для сева бобовых и покровной культуры в створе неглубокого объемного рыхления и полос, обработанных центральными диско-рубительными устройствами (15) между створами колес базового шасси (1), а боковые секции сеялок (44) располагаются для сева высокостебельных растений и травосмеси солестойких растений в створах глубокого объемного рыхления и полос, обработанных боковыми диско-рубительными устройствами (15) с внешней стороны створов колес базового шасси. Параболические стойки глубокорыхлителя (34), располагаются с внешней стороны обработанных полос, а его короткие параболические стойки (58) располагаются по центру створов колес базового шасси (1), а по его продольной оси симметрии - стойки (60) рыхления линз солонца. Криволинейные отвалы, соединяющие стойки глубокорыхлителя (34) выполнены дугообразно с вставкой горизонтальных участков в экстремальной точке ниже долота сопрягаемых стоек рыхлителя. Такое конструктивное решение направлено на сокращение сроков работ по мелиорации деградированных земель с солонцовыми комплексами, а также на расширение технологических возможностей комбинированного агрегата. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам оценки воздействия различных агроприемов при возделывании сельскохозяйственных культур путем измерения стрессоустойчивости растений. Способ заключается в определении свободного пролина в листьях или зерне до и после проведения агроприемов с последующим вычислением антистрессового коэффициента, который выражается в отношении концентрации пролина до применения агроприема к концентрации его после применения агроприема. При этом чем выше антистрессовый коэффициент, тем меньше действие стрессовой ситуации и выше прибавка урожая от применения данного агроприема. В качестве агроприемов используются или различные виды обработки почвы в виде однократного или двукратного дискования, или подкормка азотными или фосфорными минеральными удобрениями, или опрыскивание микроудобрениями Микроэлом или гуматом калия. Способ позволяет повысить урожайность зерновых культур. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Наверх