Композиция для повышения урожайности и показателей качества зерна
Владельцы патента RU 2785624:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ УФИМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (RU)
Изобретение относится к области технологий получения экологически сбалансированных препаратов для сельского хозяйства. Композиция включает водный раствор N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислого, который дополнительно содержит водный раствор гуминового наноудобрения "Нагро" в массовом соотношении с водным раствором N,N-тетраметилметилендиамина щавелевокислого 1:1. При этом N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислый использован в виде 0,01%-ного раствора, гуминовое наноудобрение "Нагро" в виде 0,03%-ного раствора. Техническим результатом является повышение урожайности и качества зерна без химической прополки полей и дополнительного внесения минеральных удобрений. 4 табл. 2 пр.
Предлагаемое изобретение относится к области технологий получения экологически сбалансированных препаратов для сельского хозяйства, конкретно, композиции для повышения урожайности и показателей качества зерна при предпосевной обработки семян.
Болезни зерновых культур, вызванные фитопатогенными грибами, приводят к значительным потерям урожая. Производство зерна, отличающегося высокими показателями качества, возможно при строгом соблюдении зональных рекомендаций по возделыванию зерновых культур и систем защитных мероприятий [Кекало А.Ю. и др. Защита зерновых культур от болезней / А.Ю. Кекало, В.В. Немченко, Н.Ю. Заргарян, М.Ю. Цыпышева / Куртамыш: ООО «Куртамышская типография», 2017, 172; Абеленцев В.И. Эффективность протравителей семян, Защита и карантин растений, № 3, 2003, 19; Курылева А.Г., Фатыхов И.Ш., Курылев М.В. Эффективность биопрепаратов и фунгицидов при предпосевной обработке семян яровой пшеницы Ирень, Аграрный вестник Урала, 2010, №12 (79), 17].
Применяемые средства защиты растений, полученные синтетическим путем, зачастую, являются токсичными. Кроме того, большинство возбудителей заболеваний способно развивать резистентность к большинству промышленных фунгицидов. В связи с этим актуальным остается потребность в новых препаратах с направленной фунгицидной активностью, которые являются менее токсичными, более безопасными для окружающей среды. Стоит отметить, что исследования [Тихонович И.А., Кожемяков А.П., Чеботарь В.К. Биопрепараты в сельском хозяйстве. Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве. М.: Россельхозакадемия, 2005.154 с; Эффективные приемы использования фунгицидов и биопрепаратов на зерновых культурах / под ред. В.В. Немченко. Курган, 2002, 42 с], связанные с изучением устойчивости растений к фитопатогенам свидетельствуют, что наиболее перспективными и экологически безопасными являются препараты, обладающие одновременно фунгицидной активностью и ростостимулирующим эффектом.
Аминная соль N,N′-тетраметилметилендиамин щавелевокислый (протравитель) - высокоэффективный, малотоксичный и экологически сбалансированный препарат с широким спектром действия, сочетает иммуностимулирующую активность с фунгицидным действием [авт. св. 1643526 СССР (1990), БИ №15 (1991), Н.Б. Трошина, Л.Г. Яруллина, О.Б. Сурина, И.В. Максимов. Индикаторы устойчивости растений и активные формы кислорода. III. Влияние бисола-2 и байтана на морфогенез и защитный ответ клеток неморфогенных каллусов пшеницы, инфицированных возбудителем твердой головни // Цитология, Т. 48, №6, 2006, с. 495-499, Патент РФ № 2719515. Бюл. № 4 (10.02.2020)].
Применение биопротравителей позволяют получать высокие урожаи и качественную продукцию при низких затратах труда и минимальном воздействии на окружающую среду. Кроме того, являются простым, доступным и рентабельным средством повышения урожайности [Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: Изд-во ВНИИА, 2005. 302 с; Гилев С.Д. Эффективность биологических препаратов на зерновых культурах в условиях Курганской области: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук. Курган, 1997, 150 с; Долженко В.И. Биологическое обоснование формирования современного ассортимента средств защиты растений // Материалы Второго Всеросс. съезда по защите растений (5-10 декабря 2001). СПб., 2001, 225 с]. Среди экологически безопасных удобрений с высоким уровнем биологической активности выделяется группа веществ органической природы естественного происхождения, получивших название гуминовые удобрения. Гуминовые удобрения и препараты получают из природного сырья: торфа, бурого угля, сапропеля. Гуматы не токсичны, не канцерогенны и не обладают мутагенным действием, что в свою очередь создает предпосылки для получения экологически чистой продукции [Е.И. Ермаков, А.И. Попов. Развитие представлений о влиянии гуминовых веществ на метаболизм и продуктивность растений, Вестн. Рос. Акад. с.-х. наук. - 2003. - №2. - С. 16-20]. Наибольшее распространение гуминовые препараты получили в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста растений и веществ, способствующих повышению устойчивости растений к заболеваниям (преимущественно грибкового происхождения), а также их адаптации к неблагоприятным воздействиям окружающей среды [Кравец А.В. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы гуминовым препаратом из торфа / А.В Кравец, Д.Л. Бобровская, Л.В. Касимова и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2011. - №4 (78). - С. 22-24.; Наими О.И. Влияние гуминового препарата Bio-Дон на рост и развитие сельскохозяйственных культур // Вестник Донского ГАУ, 2018. №1 (27.1). - С. 62-65].
Многочисленные исследования, связанные с изучением устойчивости растений к фитопатогенам, свидетельствуют о наиболее перспективном и экологически безопасном направлении использования комплексных препаратов, обладающих одновременно фунгицидной и высокой биологической активностью, позволяющей повышать плодородие почвы, количество и качество урожая. [Эффективные приемы использования фунгицидов и биопрепаратов на зерновых культурах под ред. В.В. Немченко. Курган, 2002, 42 с],
Известно [Миков А.И., Миков К.А., Кудряшова О.С., Каменщикова В.И. Композиция для предпосевной обработки семян и усиления роста растений (варианты). Патент РФ №2704835, 31.10.2019, БИ №31] водорастворимое средство, которое содержит минеральное удобрение «Здравень турбо универсальный» и обогащенно газообразным кислородом. Макро- и микроэлементный состав следующий: Азот (N) - 13%; Фосфор (Р) - 10%; Калий (К) - 20%; Магний (Mg) - 2%; Гумат натрия - 2%; Марганец (Mn) - 0,04%; Бор (В) - 0,03%; Медь (Cu) - 0,02%; Цинк (Zn) - 0,02%; Молибден (Мо) - 0,005%. Вода подвергнута обработке по обогащению газообразным кислородом до степени обогащения 20-39 мг/л. путем пропускания ее со скоростью 1-3 м/с через устройство спирального проточного канала, выполненного в зазоре между резервуарной трубой и установленной в ней кислородподводящей трубой, снабженной снаружи фильтровальной тканью и имеющей радиальные сквозные отверстия (ПМВО2). Кислород в композиции позволяет усилить ростовые процессы, а дополнительный компонент способствует минерализации почвы.
В качестве недостатка следует отметить, что композиция обогащается кислородом, а это может быть затруднительным в условиях поля.
Известна [Халиков С.С., Чкаников Н.Д., Спиридонов Ю.Я., Глинушкин А.П. Композиция для предпосевной обработки семян. Патент РФ №2585858,10.06.2016, БИ № 16] композиция для предпосевной обработки семян, включающая регулятор роста (этиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты или его соль), фунгициды (тебуконазол и тетраметилтиурамдисульфид в соотношении 1.25:20.0), производное целлюлозы и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антидот (нафталевый ангидрид) и вспомогательные вещества при следующем содержании компонентов (мас.%):
фунгицид ТМТД 19,0-20,0
фунгицид ТБК 1,0-1,25
нафталевый ангидрид 1,0-5,0
регулятор роста (РР) 0,0001-0,1
производное целлюлозы 0,5-1,0
вспомогательные вещества 13,0-26,0
вода деминерализованная остальное
Композиция позволяет повысить всхожесть семян.
В качестве недостатка следует отметить, что нет данных по количеству привеса зерен, указана только всхожесть сельскохозяйственных культур.
Известна [Халиков С.С., Власенко Н.Г., Теплякова О.И., Скрыпникова О.В., Халиков М.С., Енгашев С.В., Сочнев В.В. Композиция для предпосевной обработки семян зерновых культур. Патент РФ №2592616, 27.07.2016, БИ № 21] композиция, соотношение компонентов которой составляет (в мас. ч.): тебуконазол : природные или синтетические полимеры : высушенные части растений с содержанием сапонина не менее 20% - 1:4.5:1-1:5.5:1. Композиция была получена методом механохимической активации, позволяет усилить ростовые процессы, оздоровить и укрепить корневую систему, увеличить зерновую продуктивность.
В качестве недостатка стоит отметить, что композицию получают в специальных аппаратах - активаторах (шаровые, валковые, вибрационные и др. мельницы ударно-истирающего воздействия), а также указанная композиция содержит большой набор высушенных трав и, как следствие, состав композиции может меняться, что может отрицательно сказываться на качественных характеристиках композиции.
Наиболее близким аналогом [Патент РФ. № 2169729, Б.И. №18 (27.06.2001)] является водный раствор соли N,N’-тетраметилметилендиамина с щавелевой кислотой (1), малотоксичный водорастворимый препарат с широким спектром действия, сочетает иммуностимулирующую активность с фунгицидным действием.
(1)
В качестве недостатка можно отметить высокие нормы расхода рабочей жидкости для предпосевной обработки семян, необходимость дополнительного внесения в процессе использования на сельскохозяйственных полях удобрений, проведения дополнительной химической прополки в период фазы кущения комплексным двух компонентным составом: гербицид Читалан Экстра+Ризобакт.
Цель изобретения заключается в получении композиции, обладающей как высокой фунгицидной активностью, так и ростостимулирующими свойствами для обеспечения максимальных урожаев зерновых культур и более лучших показателей качества зерна, а также в удешевлении процесса получения комплексного состава.
Указанный технический результат достигается смешиванием водных растворов двух компонентов: компонента А - 0,01% водного раствора N,N-тетраметилметилендиамина щавелевокислого и компонента Б - 0,03 % водного раствора гуминового наноудобрения “Нагро” состава: гуминовые кислоты (3.1 г/л), фульвокислоты (2.88 г/л), магний (Mg) - 350 мг/л; цинк (Zn) - 187 мг/л; марганец (Mn) - 569.4 мг/л; железо (Fe) - 105.7 мг/л; селен (Se) - 0.068 мг/л.
Биоорганические гуминовые наноудобрения, к примеру «Нагро», способствуют снижению доз внесения средств защиты растений, восстанавливают плодородие почвы, а также повышают урожайность и качество сельскохозяйственной продукции. Удобрение «Нагро» не подлежит государственной регистрации, так как не подпадает под действие закона № 109 ФЗ, о чем есть письмо Россельхознадзора № ФС-АС-3/11757, имеет сертификат Европейского Союза комиссии «ECOAGROS», позволяющий его применять на их территории, в том числе на почвах экологического земледелия [Хамзатова М.Х. Использование антистрессантов (наноудобрений) для реализации биоресурсного потенциала кукурузы (Zeamays L.) в степной зоне Чеченской Республики в условиях орошения: автореф. Дис. канд. биол. наук. - Владикавказ, 2017. - 22 с.; Технология возделывания яровой твердой пшеницы с применением препаратов Секатор Турбо, Баритон, Фалькон, Нагро и других / Ю.Я. Спиридонов, Н.И. Будынков, А.П. Бойко и др. // Аграрный научный журнал. - Саратов, 2017. - № 3. - С. 30-36.; Адамовская М.Н. Эффективность ресурсосберегающих приемов основной обработки почв и нано удобрения Нагро на посевах яровой пшеницы в предуральской степной зоне Республики Башкортостан: автореф. Дис. канд. с.-х. наук. - Уфа, 2015. - 17 с.].
Оба компонента были смешаны в количестве 1:1 (масс.). Норма расхода композиции 0,5 л на 1 т семян.
В предлагаемом двухкомпонентном комплексном составе, в отличие от прототипа применяется 0,01%-ный водный раствор N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислого и 0,03%-ный водный раствор наноудобрения “Нагро”. Полученный двухкомпонентный состав обладает комбинированным фунгицидным и рострегулирующим действием при низких концентрациях исходных компонентов, позволяет не проводить дополнительную химическую прополку полей, исключить внесение минеральных удобрений, ограничиться одноразовой предпосевной обработкой семян, в результате позволяет получать хорошие урожаи с зерном высокого качества при низких затратах труда и минимальном воздействии на окружающую среду.
Изобретение поясняется примерами:
Пример 1. Предпосевная обработка семян озимой пшеницы сорта “Пионерская 32”
Исследования проводились в севообороте кафедры агротехнологий, ботаники и селекции на учебно-опытном поле Оренбургского ГАУ, расположенном в 12 км восточнее г. Оренбурга в типичных для степной зоны Оренбургского Предуралья условиях в 2019-2020 г.г. на озимой пшенице сорта “Пионерская 32”. Почва опытного участка - чернозем южный тяжелосуглинистый с содержанием в пахотном горизонте гумуса 4,4%, подвижного фосфора - 4,5 мг, обменного калия - 27 мг на 100 г почвы, рН=6,8. Варианты обработки пшеницы и норма расхода представлены в таблице 1.
| Таблица 1. Варианты обработки озимой пшеницы и норма расхода | ||
| № п/п | Варианты и норма расхода | |
| 1 | Контроль | семена, обработанные водопроводной водой |
| 2 | Компонент А (препарат сравнения “Бисол-2”) | семена, обработанные 0,01% водным раствором N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислым, 0.5 л на тонну зерна. |
| 3 | Компонент Б | семена, обработанные 0,03% водным раствором гуминового удобрения “Нагро”, 0.5 л на тонну зерна. |
| 4 | Композиция | семена, обработанные смесью 0,01% водного раствора N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислого и 0,03% гуминового удобрения “Нагро” в соотношении 1:1 (масс.), 0,5 л на тонну зерна. |
Опыт заложен в 3-х кратной повторности. Размер учетной площади каждой делянки составляла 40 м2. Норма высева- 5 млн. всхожих зерен на гектар. Учет урожая определяли сплошным методом поделяночно в каждой повторности опыта; структуру урожая, статистическую обработку результатов исследований проводили по Доспехову Б.А. [Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований М.: Книга по Требованию, 2012, 352 с].
Результаты исследований по интенсивности прорастания показаны в таблице 2, интенсивность прорастания по массе ростков и массе корней превышает контрольные варианты.
| Таблица 2. Влияние изучаемых препаратов на интенсивность прорастания семян озимой пшеницы | ||||||
| Вариант | Длина, см | Масса, г / 100 шт. проростков | ||||
| сырая | сухая | |||||
| кореш-ков | ростка | кореш-ков | ростка | кореш-ков | ростка | |
| Контроль | 11.3 | 7,3 | 3.64 | 4.55 | 0,61 | 0,56 |
| Компонент А (“Бисол-2) | 12.2 | 9,0 | 4.76 | 5.04 | 0,81 | 0,68 |
| Компонент Б | 11.7 | 8,3 | 4.29 | 4.95 | 0,70 | 0,60 |
| Композиция | 19,0 | 8,8 | 5.63 | 5.99 | 0,79 | 0,76 |
В условиях Оренбуржья главным фактором, лимитирующим величину урожая зерна, является влага. Значительное количество влаги осенне-зимнего запаса и осадков, выпадающих до цветения, расходуется на образование вегетативной массы, величина будущего урожая определяется густотой растений к уборке, продуктивной кустистостью, а также условиями внешней среды во время формирования и налива зерна и, главным образом, условиями водоснабжения колоса после цветения. Анализ структуры урожая озимой пшеницы показал увеличение урожайности по сравнению с контрольными вариантами и препаратом сравнения, варьировало от 3,86 до 6,5 ц/га (табл. 3). Наибольшая урожайность -32,3 ц/га получена в варианте с предпосевной обработкой семян предложенным двухкомпонентным составом, что выше контрольных вариантов и препаратом сравнения на 25,2% и на 15,0-16,1 при применении только компонентов А или Б соответственно. Увеличение урожайности в варианте с предпосевной обработкой семян предложенной композицией получено за счет увеличения продуктивной кустистости, более высокой озерненности и массы зерна колоса.
| Таблица 3. Влияние изучаемых вариантов на структуру урожая и продуктивность озимой пшеницы сорта “Пионерская 32” УОП ОГАУ.2020 г. | ||||||||
| Варианты | Кол - во растений перед уборкой, шт/м2 | Кол-во продуктивных стебл. шт/м2 |
Продукт. кустистость | Кол-во зерен в одном колосе, шт | Масса зерен с одного колоса, г | Масса 1000 зерен, г | Урожайность | |
| Биологическая, ц/га | Хозяйственная, ц/га | |||||||
| Контроль | 192,5 | 231,0 | 1,2 | 28,47 | 1,13 | 39,75 | 26,10 | 25,80 |
| Компонент А (“Бисол-2”) | 217,8 | 246,4 | 1,4 | 29,50 | 1,20 | 40,70 | 30,80 | 30,66 |
| Компонент Б | 210,7 | 285,0 | 1,4 | 28,45 | 1,13 | 39,65 | 32,35 | 29,76 |
| Композиция | 189,5 | 305,2 | 1,3 | 30,83 | 1,25 | 40,50 | 36,62 | 32,30 |
Пример 2. Результаты исследований качества зерна.
Одной из основных задач при возделывании озимой пшеницы, наряду с повышением валового сбора, является повышение качества зерна. Качество зерна оценивалось по следующим показателям: массовая доля белка в зерне по ГОСТ 108460-91 (по Кьельдалю); число падения - по ГОСТ 30498-97.
Содержание белка - один из самых важных показателей качества зерна яровой пшеницы, который определяет не только питательную ценность зерна и продуктов его переработки, но и технологические свойства. Содержание белка должно быть на уровне 11-17%. При повышении содержания белка более 17-19% и при снижении менее 11% ухудшается качество хлеба.
Число падения (ЧП) является ключевым критерием для определения класса зерна. Оно отображает значение активности вещества альфа-амилазы, которая характеризует хлебопекарные свойства муки.
Таблица 4. Влияние исследуемых препаратов на качество зерна озимой пшеницы сорта “Пионерская 32” УОП ОГАУ 2020 г.
| Варианты | Массовая доля белка, % | Число падения |
| Контроль | 14,3 | 344 |
| Компонент А | 14,8 | 280 |
| Компонент Б | 15.0 | 310 |
| Композиция | 15.8 | 260 |
Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что применение регуляторов роста растений обеспечивает повышение урожайности и качества зерна пшеницы. Лучшим вариантом является использование Композиции в качестве предпосевной обработки зерновых культур, позволяющей получить высокое качество зерна (содержание белка - 15.8%, число падений 260).
Композиция для повышения урожайности и показателей качества зерна при предпосевной обработке семян, включающая водный раствор N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислого, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит водный раствор гуминового наноудобрения "Нагро" в массовом соотношении с водным раствором N,N-тетраметилметилендиамина щавелевокислого 1:1, при этом N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислый использован в виде 0,01%-ного раствора, гуминовое наноудобрение "Нагро" в виде 0,03%-ного раствора.
