Способ получения стимулятора роста сосны обыкновенной

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ получения стимулятора роста сосны обыкновенной, включающий измельчение растительного сырья и последующее его экстрагирование водой в течение 24 часов, где в качестве растительного сырья используют листья ивы козьей (Salix caprea L.), заготавливаемые на стадии активного роста листовой пластины, в фазе вечернего снижения интенсивности процессов фотосинтеза и транспирации, а экстракцию осуществляют при температуре +2 - +4°С и гидромодуле 1:10. Изобретение позволяет увеличить всхожесть семян сосны обыкновенной на 17%, а энергию прорастания - на 15%; увеличивает массу сеянцев сосны до 1,5-2 раз, а диаметр корневой шейки - на 31%. 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области лесного хозяйства, а именно к получению стимулятора роста растений на основе доступного растительного сырья и может быть использовано в лесных питомниках при выращивании посадочного материала хвойных пород.

Известен способ получения регулятора роста растений путем водной термической экстракции органических растительных отходов овощеводческих и цветочных хозяйств с введением в экстракт комплекса микроэлементов Fe, Cu, Zn, Mn, F и витаминов. Регулятор роста обеспечивает сокращение сроков выращивания кукурузы, сои, овощей, цветочно-декоративных культур и увеличение их продуктивности в 1,5-2 раза с одновременным повышением качества продукции (Патент РФ №2109446, опубл. 27.04.1998 г.).

Недостатком способа является необходимость дополнительного введения в экстракт комплекса микроэлементов и витаминов, что усложняет процесс его приготовления, повышает себестоимость целевого продукта. Стимулятор роста предназначен только для выращивания сельскохозяйственных культур, что ограничивает его применение.

Известен способ получения рострегулирующего препарата, полученного путем последовательной обработки воздушно-сухого растительного сырья из надземной части растений Echinacea purpurea, включающий экстракцию его 90-96%-ным эталоном при соотношении этанола и сырья 59-61:1, соответственно. Затем осуществляют последующее подкисление полученного экстракта салициловой кислотой до рН не более 5,0, отделение от экстракта фракции растительных ингибиторов путем дальнейшей очистки его полимерным сорбентом и концентрирование экстракта выпариванием. Полученный регулятор роста включает производные гидроксикоричных кислот - цикориевую кислоту, хлорогеновую кислоту и кофейную кислоту в массовом соотношении их соответственно 79-81:14-16:4-6, с концентрацией их в препарате 0,009-0,11 мг/мл и поверхностно-активное вещество на основе оксиэтилированного алкилфенола при соотношении их 1:1. Указанный регулятор роста эффективен при замачивании семян огурцов, томатов, перца сладкого, гороха, яровой пшеницы и ярового ячменя в количестве 0,2-1,0 мг/т, при опрыскивании вегетирующих растений гороха, яровой пшеницы и ярового ячменя, сеянцев лиственницы сибирской, сосны обыкновенной, кедра сибирского, деревьев вишни, кустов черной смородины в количестве 0,1-10 мг/га, при укоренении черенков сакуры японской, миндаля трехлопастного, роз группы флорибунда и чайно-гибридных, клематиса, а также способствует повышению устойчивости растений к фитопатогенам, проявляет иммуномодулирующее и антистрессовое действие (Патент РФ №2257059, опубл. 27.07.2005 г.).

Недостатками указанного способа являются труднодоступность сырья для приготовления экстрактов, сложный многоэтапный процесс получения конечного продукта.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ получения природного регулятора роста растений, полученного путем экстрагирования водой 1-2-летних побегов можжевельника обыкновенного из расчета 40 г на 1 литр воды в течение 24 часов. Регулятор роста предназначен для обработки семян сосны обыкновенной путем намачивания в течение 18-24 часов при температуре 20-22°С, из расчета 3-4 литра на 1 кг семян. Препарат способствует повышению всхожести семян на 19%, энергии прорастания на 35% и повышению устойчивости всходов против грибных болезней (Патент РФ №2569017, опубл. 20.11.2015 г.).

Однако данный способ используется только для стимуляции скорости прорастания и повышения всхожести семян сосны обыкновенной и не предназначен для обработки вегетирующих растений. Способ не выявляет эффективные сроки заготовки сырья в зависимости от годичного и суточного ритмов функциональной активности растения, что не позволяет гарантировать наличие у экстракта преобладания стимулирующего эффекта над ингибирующим. Недостатком способа является также ограниченность запасов и малодоступность используемого растительного сырья.

Задачей изобретения является разработка эффективного, экологически безопасного, простого способа получения природного стимулятора роста растений на основе доступного сырья, заготовленного с учетом в нем суточной динамики активности регуляторов роста.

Техническим результатом является улучшение посевных качеств семян, а именно, увеличение всхожести и энергии прорастания; повышение биометрических показателей сеянцев сосны обыкновенной.

Технический результат достигается тем, что в способе получения стимулятора роста растений, включающем измельчение растительного сырья и последующее экстрагирование водой в течение 24 часов, согласно изобретению, в качестве растительного сырья используют листья ивы козьей (Salix caprea L.), заготавливаемые на стадии активного роста листовой пластины, в фазе вечернего снижения интенсивности процессов фотосинтеза и транспирации, а экстракцию осуществляют при температуре +2 - +4°С и гидромодуле 1:10.

Способ осуществляли следующим образом.

В течение светового периода, с 8 до 22 часов, с интервалом 2 часа, заготавливали листья ивы козьей в стадии активного роста листа, а именно при длине листовой пластины, равной 20 - 80% от средней (для данного уровня кроны) длины полностью сформировавшегося листа.

Листья измельчали до размеров 1-2 мм, растирали до однородной массы, экстрагировали водой в течение 24 часов при температуре +2 - +4°С и гидромодуле 1:10. Используемый температурный режим позволяет сохранять содержащиеся в экстракте регуляторы роста. Экстракты отфильтровывали через два слоя ткани и использовали 100%-ный экстракт, а также разбавленный водой до концентраций 5%, 25%, 50%, 75%. В качестве контроля использовали воду (0%).

Активность ростостимулирующих веществ - ауксинов и гиббереллинов и ингибитора роста - абсцизовой кислоты (АБК) в экстракте выявляли методами биотестов. Для определения ауксин-подобной активности использовали тест на укоренение листовых черенков фасоли обыкновенной (Турецкая Р.Х., Кефели В.И., Гуськов А.В. Общее и специфическое в процессе ризогенеза стеблевых и листовых черенков фасоли обыкновенной. - Докл. АН СССР, т. 224, №3, 1975. С. 733-736); гиббереллин-подобной активности - тест на рост проростков салата сорта Берлинский желтый; активности АБК - тест на прорастание семян горчицы сарептской (Кефели В.И., Чайлахян М.Х., Турецкая Р.Х. и др. Комплексный метод определения природных регуляторов роста: биотесты. - Физиология растений, 1975. Т. 22. Вып. 6. С. 1291-1298).

Содержание макроэлементов в экстракте определяли спектрофотометрическим методом (Спектрофотометр СФ-2000, Россия), микроэлементов - атомно-абсорбционным методом (Спектрофотометр Shimadzu АА-7000, Япония). Определяли электропроводность и рН экстрактов.

Математическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Microsoft Excel и методов математической статистики. Стандартная ошибка приведенных данных составляла 3-10%.

На фиг. 1 представлена суточная динамика суммарной ауксин-подобной активности водных экстрактов из растущих листьев ивы козьей, определяемая методом биотестов, по количеству корешков на листовых черенках фасоли, выраженной в нормированных единицах (относительно максимального для данной концентрации экстракта значения).

На фиг. 2 показана суточная динамика суммарной гиббереллин-подобной активности водного экстракта из растущих листьев ивы козьей, определяемая методом биотестов по длине гипокотилей салата, выраженная в % от контроля.

На фиг. 3 представлена суточная динамика активности АБК в водном экстракте из растущих листьев ивы козьей, определяемая методом биотестов, по количеству проросших семян горчицы, выраженная в % от контроля.

Установленные различия в содержании регуляторов роста в водных экстрактах из листьев ивы козьей, заготовленных в различное время суток, объясняются особенностями суточного ритма функциональной активности листьев. В фазе вечернего снижения интенсивности процессов фотосинтеза (от 70% до 10% от максимального суточного уровня) и транспирации (не менее 10% от максимальной суточной, до закрытия устьиц, связанного с накоплением АБК, которое происходит за 1-2 часа до захода солнца) (Иванова Н.А., Костюченко Р.Н. Эколого-физиологические механизмы адаптации некоторых видов в различных условиях обитания на территории Среднего Приобья. Монография. Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2011. 163 с), происходит накопление стимуляторов роста - ауксинов и гиббереллинов в активной форме и снижение активности ингибитора роста - АБК, что обеспечивает максимальный ростостимулирующий эффект водного экстракта из этих листьев. Таким образом, выявлено повышение ауксин- и гиббереллин-подобной активности и снижение активности АБК в экстрактах из листьев ивы козьей, заготовленных в вечерние часы.

В 100%-ных водных экстрактах из растущих листьев ивы козьей содержание азота составляло 40.2±3.9 мг л^-1, фосфора - 14.9±1.5, калия - 358±35.1, кальция - 27.9±2.6, магния - 12.9±1.3, железа - 0.2±0.02, марганца - 1.3±0.1, меди - 0.03±0.003, цинка - 1.1±0.01 мг л^-1. Кислотность 100%-ных водных экстрактов из растущих листьев ивы козьей имела значения рН 5,6-5,9. Значение электропроводности экстрактов составляло 1,1-1,3 mS.

Анализ представленных данных показал, что водный экстракт из листьев, заготавливаемых в 20-22 часа, содержит максимальное количество стимуляторов роста -ауксинов и гиббереллинов в активной форме, минимальное - ингибитора роста - АБК в активной форме. Эти данные позволяют относить экстракт из растущих листьев ивы козьей, заготавливаемых в вечернее время, к стимуляторам роста растений. Значения кислотности и электропроводности экстракта являются приемлемыми для его использования при выращивании растений.

Полученный экстракт из листьев ивы козьей был испытан в качестве стимулятора роста при проращивании семян и выращивании сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.).

Пример 1

В течение светового периода, с 8 до 22 часов, с интервалом 2 часа, заготавливали листья ивы козьей в стадии активного роста листа, а именно, при длине листовой пластины, равной 20-80% от средней (для данного уровня кроны) длины полностью сформировавшегося листа. Листья измельчали до размеров 1-2 мм, растирали до однородной массы, экстрагировали водой в течение 24 часов при температуре +2 - +4°С и гидромодуле 1:10. Экстракты отфильтровывали через два слоя ткани и использовали 100%-й экстракт, а также разбавленный водой до концентраций 5% и 25%. В качестве контроля использовали воду (0%). Семена сосны проращивали в чашках Петри с добавлением указанных растворов, условия влажности поддерживали добавлением 2 мл воды ежедневно. Определяли всхожесть и энергию прорастания семян.

В таблице представлены данные по влиянию водного экстракта из растущих листьев ивы козьей на посевные качества семян сосны обыкновенной. Максимальный положительный эффект наблюдался при использовании экстракта из листьев ивы, заготавливаемых в фазу вечернего снижения интенсивности процессов фотосинтеза (от 70% до 10% от максимального суточного уровня) и транспирации (не менее 10% от максимальной суточной, до закрытия устьиц, наступающей за 1,5-2,0 часа до захода солнца - в мае для 62° с.ш. в 20 часов). Этот экстракт увеличивал всхожесть семян на 17%, а энергию прорастания на 15%.

Пример 2

Для приготовления экстракта заготавливали листья ивы козьей на стадии активного роста листа при достижении длины листовой пластины от 20% до 80% от средней (для данного уровня кроны) длины полностью сформировавшегося листа. По вариантам эксперимента листья ивы заготавливали в различное время суток: 8 часов, 14 часов, 18 часов, 20 часов и 22 часа. Экстракт готовили по методу, описанному в примере 1, и использовали 100%-ный экстракт, а также разбавленный водой до концентраций 50% и 75%. В качестве контроля использовали воду (0%).

Сеянцы сосны выращивали в условиях закрытого грунта на торфяном субстрате с базовой заправкой ЭМП в соответствии с общепринятыми нормами выращивания посадочного материала хвойных пород (Степанов С.А,. Зайцева М.И. Выращивание и использование посадочного материала с закрытой корневой системой // Учебное пособие для бакалавров, магистров и аспирантов. Петрозаводск, 2015. 27 с.). Обработку водным экстрактом проводили дважды после появления всходов с интервалом в 3 недели. Использовали 5 л экстракта различной концентрации по вариантам эксперимента на 1 м^-2.

На фиг. 4 и 5 представлены данные по влиянию различных концентраций экстракта из листьев ивы козьей, заготовленных в различное время суток, на биомассу и диаметр корневой шейки сеянцев сосны обыкновенной. Максимальный положительный эффект на рост растений наблюдался при использовании экстракта из листьев ивы, заготовленных в фазу вечернего снижения интенсивности процессов фотосинтеза (от 70% до 10% от максимального суточного уровня) и транспирации (не менее 10% от максимальной суточной, до закрытия устьиц, наступающей за 1-2 часа до захода солнца - в июле для 62° с.ш. в 20 часов). 100%-ный экстракт увеличивал сухую массу сеянцев до 1,5-2 раз (фиг. 4). Диаметр корневой шейки сеянцев сосны при использовании этого экстракта увеличивался на 31% (фиг. 5).

Представленные данные свидетельствуют о высокой эффективности воздействия водного экстракта из листьев ивы козьей, как природного стимулятора роста, при проращивании семян и выращивании сеянцев сосны обыкновенной. Экстракт обладает оптимальной кислотностью и электропроводностью для выращивания посадочного материала хвойных пород.

Таким образом, предлагаемый способ является простым, эффективным, экологически безопасным и позволяет получать природный стимулятор роста, обеспечивающий улучшение посевных качеств семян и повышение качества посадочного материала сосны обыкновенной. Способ расширяет арсенал природных стимуляторов роста. Преимуществом способа является получение природного стимулятора роста из доступного, широко распространенного, дешевого растительного сырья для использования в лесных питомниках.

Способ получения стимулятора роста сосны обыкновенной, включающий измельчение растительного сырья и последующее его экстрагирование водой в течение 24 часов, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют листья ивы козьей (Salix caprea L.), заготавливаемые на стадии активного роста листовой пластины, в фазе вечернего снижения интенсивности процессов фотосинтеза и транспирации, а экстракцию осуществляют при температуре +2 - +4°С и гидромодуле 1:10.