[1]Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к семеноведению, и может быть использовано при выращивании лесных культур для сохранения и увеличения процента жизнеспособности семян древесных растений с твердой оболочкой при хранении и найти применение при подготовке этих семян к посеву и активации жизнедеятельности молодых растений в фазы прорастания семени, формирования проростка, листовой и ствольных стадиях.
[2]При активации жизнедеятельности посадочного материала необходимо учитывать биологические особенности семян - водопроницаемость, твердость внешнего покрова, недоразвитие зародыша, степень повреждения вредителями и др.
[3]У семян древесных растений с твердой оболочкой, например, рода Gleditsia и Robinia, необходимо нарушить физиологический покой для получения успешного прорастания, так как семенная оболочка таких растений состоит из плотных наружных покровных тканей, которые ограничивают поступление к зародышу воды и воздуха и задерживают начало прорастания. До нарушения физического покоя, семена необходимо обезопасить от вредителей и болезней, чтобы они сохранили свою пригодность. Многие вредители попадают внутрь семени уже на стадии цветения или завязи плодов, а болезни развиваются во влажной среде.
[4]Для уменьшения появления вредителей рекомендуют проводить ряд мероприятий, а именно опрыскивание инсектицидами до начала цветения, этот способ экономически не выгодный. Промораживание семенного материала останавливает развитие личинок вредителей, но не уничтожает их. Оптимальной температурой хранения семян является +6-8°С, что приводит к повышению надежности сохранения их жизнеспособности и к снижению эксплуатационных затрат при их хранении. Но при такой температуре хорошо развиваются личинки вредителя, до взрослого насекомого при температуре выше +5°С процесс идет около 4 суток. Насекомые выходят за пределы семени, когда им недостаточно корма, при этом значительно повреждая эндосперм, а семена после вредителя становится не жизнеспособными.
[5]Характерные вопросы, возникающие в области борьбы с вредителями широкого спектра, опираются в необходимость уменьшения дозировок активных пригодных ингредиентов с целью уменьшить или минимизировать неблагоприятное влияние на окружающую среду или токсическое действие и в то же время сделать возможной эффективную борьбу с вредителями и патогенными организмами.
[6]В процессе хранения на качество семян влияет комплекс факторов окружающей среды: влажность, температура, газообмен, состав атмосферы хранилища или упаковки, характер семенных покровов, степень зрелости, микрофлора. К числу факторов, ограничивающих длительность хранения жизнеспособных семян, прежде всего, относятся температура и влажность. Обычно, чем ниже температура и меньше содержание влаги в хранилище, тем дольше семена остаются жизнеспособными.
[7]Известны композиция и способ повышения жизнеспособности растений (RU 2430514 С2, 10.10.2011, A01N 51/00). Изобретение касается пестицидной смеси активных ингредиентов для защиты растений, включающей в качестве активных компонентов неоникотиноид и боскалид в синергетически эффективных количествах, и способа повышения жизнеспособности растений путем обработки растения или его места произрастания смесью:
[8]1. Пестицидные смеси, включающие неоникотиноид и боскалид, в синергетически эффективных количествах.
[9]2. Пестицидные смеси по п. 1, включающие неоникотиноид и боскалид в массовом соотношении от 100:1 до 1:100.
[10]3. Пестицидные смеси по п. 1, дополнительно включающие пираклостробин.
[11]А. Пестицидные смеси по п. 3, включающие неоникотиноид, пираклостробин и боскалид, в которых любые два ингредиента в смеси из трех ингредиентов содержатся в соотношении от 100:1 до 1:100 друг к другу.
[12]5. Пестицидные смеси по пп. 1-4, дополнительно включающие метал аксил.
[13]6. Пестицидные смеси по п. 5, включающие металаксил, в которых любые два ингредиента в смеси из 2-4 ингредиентов содержатся в соотношении от 100:1 до 1:100 друг к другу.
[14]7. Пестицидные смеси по любому из пп. 1-6, в которых неоникотиноид представляет собой тиаметоксам.
[15]8. Пестицидные смеси по любому из пп. 1-6, в которых неоникотиноид представляет собой клотианидин.
[16]9. Пестицидные смеси по любому из пп. 1-6, в которых неоникотиноид представляет собой ацетамиприл.
[17]10. Пестицидные смеси по любому из пп. 1-6, в которых неоникотиноид представляет собой имидаклоприд.
[18]11. Способ повышения жизнеспособности растений, который включает применение в любой желаемой последовательности, одновременно, а именно вместе или отдельно, или последовательно, синергетически эффективных количеств индивидуальных компонентов пестицидной смеси по любому из пп. 1-10.
[19]12. Способ борьбы или предотвращения заражения грибами растений, частей растений, семян или их места произрастания, который включает применение в любой желаемой последовательности, одновременно, а именно вместе или отдельно, или последовательно, синергетически эффективных количеств индивидуальных компонентов пестицидной смеси по любому из пл. 1-10.
[20]13. Способ по п. 11 или 12, в котором смесь, определенная в пп. 1-10, применяется в количестве от 0,1 г/га до 2000 г/га.
[21]14. Способ защиты семян, включающий контактирование семян перед посевом и/или после предварительного проращивания со смесью, определенной в пп. 1-10, в синергетически эффективных количествах.
[22]15. Материал размножения растения, обработанный смесью, определенной в пп. 1-10.
[23]16. Материал размножения растения по п. 15, в котором материалом размножения являются семена, и он применяется в количестве от 0,1 г до 5 кг на 100 кг семян.
[24]К недостаткам относится повторное и исключительное применение индивидуального пестицидного соединения, что нередко приводит к быстрой селекции вредителей или патогенных организмов, имеющих развитую естественную или адаптированную стойкость относительно данного активного соединения. Пригодными для обработки являются только различные семена сельскохозяйственных культур, различных видов фруктов, овощей, семена специй и декоративных растений, отсутствуют опыт работы с древесно-кустарниковыми видами, нет также результатов по эффективности данных смесей для борьбы с жуком-зерновки Megabruchidius dorsalis (основной вредитель видов гледичия Gleditsia L.). В тоже время химические пестициды оказывают потенциально неблагоприятные последствия для окружающей среды.
[25]Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием СВЧ-энергии (RU 2640288 С9, 27.12.2017, А01С 1/00), включающий увлажнение зерна и семян водой и последующую их обработку, отличающийся тем, что на обеззараживание поступают сухие очищенные от примесей зерно и семена, обработка которых осуществляется за пять последовательных этапов: на первом этапе движущиеся в потоке зерно и семена увлажняют равномерно по объему слоя водой, количество которой определяется полным насыщением влагой их плодовых оболочек; на втором этапе зерно и семена отволаживают до проникновения влаги в периферийные слои эндосперма или семядолей и одновременно с этим периодически или непрерывно перемешивают; на третьем этапе зерно и семена, непрерывно подаваемые в плотном слое, продувают подогретым теплоносителем; на четвертом этапе предварительно нагретые зерно и семена, непрерывно перемещающиеся в плотном слое, обрабатывают в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, обеспечивающем уровень нагрева зернового материала и семян, не снижающий их показатели качества; на пятом этапе перемещающиеся в потоке зерно и семена равномерно по объему слоя обрабатывают обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией пестицида или нескольких видов пестицидов, содержащим(ей) пониженную(ые) концентрацию(и) протравливающих химических веществ, величину(ы) которой(ых) составляет(ют) доза(ы), меныная(ие) нормативной(ых) дозы(доз) пестицида(ов) в растворе или смеси, но при этом используемая(ые) доза(дозы) не может(могут) быть меньше 25-55% от нормативной(ых) дозы(доз) пестицида(ов), содержащегося(ихся) в растворе или смеси.
[26]2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после третьего этапа обработки зерно и семена частично охлаждают, обеспечивая снижение их температуры на величину не более 3-8°С от температуры нагрева на третьем этапе, а затем направляют зерно и семена на четвертый этап.
[27]3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что после четвертого этапа обработки зерно и семена охлаждают, а затем отправляют на пятый этап.
[28]4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на пятом этапе зерно и семена обрабатывают обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией нескольких видов пестицидов, в котором(ой) как минимум один из компонентов раствора или смеси имеет пониженную концентрацию протравливающих химических веществ.
[29]5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на пятом этапе зерно и семена обрабатывают обеззараживающим водным раствором, обеззараживающей водной суспензией или обеззараживающей водной эмульсией нескольких видов пестицидов, в котором(ой) как минимум один из компонентов раствора или смеси имеет пониженную концентрацию протравливающих химических веществ.
[30]6. Способ по пп. 1, 2 и 4, отличающийся тем, что после пятого этапа обработки зерно и семена охлаждают.
[31]7. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что после пятого этапа обработки зерно и семена сушат до влажности, безопасной для хранения при температуре зернового материала и семян, не снижающей их показатели качества, и, при необходимости, охлаждают.
[32]Недостатками способа является низкий уровень снижения общей зараженности семян из-за ингибирования им узкого видового состава возбудителей болезней зерна, содержащихся в основном на поверхности его частиц; малая производительность способа по обрабатываемому материалу и высокая продолжительность процесса обеззараживания. Рекомендации подходят только для зерновых культур.
[33]Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому изобретению на этапе хранения семян, является способ сохранения жизнеспособности облученных семян (RU 2196408 С2, 20.01.2003, А01С 1/00, A01F 25/14) и способ многолетнего хранения семян растений с использованием естественного холода толщи вечномерзлых горных пород (RU 2391810 С2, 20.06.2010, A01F 25/00).
[34]Способ сохранения жизнеспособности облученных семян (RU 2196408 С2, 20.01.2003, А01С1/00, A01F 25/14) включающий гамма-облучение и хранение семян в условиях гипоксии, отличающийся тем, что семена за 20-30 суток до гамма-облучения изолируют от внешней среды пленкообразующими воздухо- и водонепроницаемыми веществами и сохраняют пленку на семенах до посева и проращивания.
[35]Недостаток данного способа заключается в том, что его реализация связана с затратами энергии и средств для достижения гипоксии, к тому же необходимо наличие соответствующего оборудования и емкости.
[36]Способ хранения семян растений с использованием естественного холода вечномерзлых горных пород (RU 2391810 С2, 20.06.2010, A01F 25/00), отличающийся тем, что семена помещают в герметические емкости и хранят в подземных хранилищах, создаваемых в толще вечномерзлых горных пород в слое с постоянной температурой, соответствующей оптимальной температуре хранения семян - минус 6-8°С, что приводит к повышению надежности сохранения их жизнеспособности и к снижению эксплуатационных затрат при их хранении.
[37]К недостаткам относится использование естественного холода криолитозоны с температурой минус 6-8°С, постоянной на протяжении всего годичного цикла, без дополнительных энергозатрат на создание искусственного холода, что не приемлемо для южных регионов. Способ хранения семян растений с использованием естественного холода вечномерзлых горных пород разработаны специально для сельскохозяйственных культур, в нашем изобретении акцент делается на семена древесных растений с твердой оболочкой.
[38]Известен способ стимулирования прорастания семян бобовых и твердо-семенных растений и устройство для его осуществления (RU 2601588, 10.11.2016, А01С 1/00). Способ включает механическую скарификацию, отличающийся тем, что процесс скарификации семян проводят в течение 1,5-5,0 мин на льняном полотне или металлической решетке.
[39]1. Способ стимулирования прорастания семян бобовых и твердо-семенных растений, включающий механическую скарификацию, отличающийся тем, что процесс скарификации семян проводят в течение 1,5-5,0 мин на льняном полотне или металлической решетке.
[40]2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее ручной скарификатор и основу-станину, отличающееся тем, что основа-станина содержит: верхнюю (3) и нижнюю (2) его части в виде рамы, скрепленные между собой крепежом (8); сменные: металлическую решетку (5) или льняное полотно (5'), а ручной скарификатор, состоит из: ручки скарификатора на пластмассовом корпусе (1); планки - фиксатора (9); резиновой прокладки (4); твердой прокладки (6); абразивной бумаги (7).
[41]К недостаткам относится трудоемкость процесса, скарифицированность семян таким способом замедляет прорастание и всхожесть в засушливый период при недостатке влаги в почве, отсутствие рекомендаций для древесных культур.
[42]Известен способ стимулирования прорастания твердых семян бобовых трав (RU 2151479 С1, 27.06.2000, А01С 1/00). Способ стимулирования прорастания твердых семян бобовых трав, включающий механическую скарификацию с добавлением материалов, усиливающих нарушение верхней оболочки, отличающийся тем, что скарификацию проводят с добавлением цеолитсодержащих глин-ирлитов в соотношении 1:2.
[43]К недостаткам относится трудоемкость процесса при подготовке мелкосеменных культур бобовых трав и скарифицированность семян таким способом замедляют прорастание в засушливый период при недостатке влаги в почве, отсутствие рекомендаций для древесных культур.
[44]Способ предпосевной обработки семян лиственницы для ускорения и увеличения процента всхожести, включающий выдерживание влажных семян под снегом и подсушивание их до сыпучего состояния (RU 2683543 C1, 28.03.2019, А01С 1/06), отличающийся тем, что перед закладкой семян на стратификацию проводят их обработку препаратом тетраметилтиурамдисульфид ТМТД из расчета 4,0 г на 1 кг семян, после подсушивания упаковывают в холщовые мешки, при этом слой семян должен быть не более 2 см, выдерживают перед посевом в течение двух месяцев, непосредственно перед посевом семена замачивают в марганцево-кислом калии 0,2% на 10-15 минут, для протравливания от грибковых заболеваний далее замачивают на 3 часа в растворе Биопрепарата Циркон, затем семена подсушивают и высевают.
[45]Недостатками способа является то, что способ разработан для определенных природных условий произрастания и не является универсальным, так как не все виды древесных растений произрастают в засушливых условиях степи юга России, в т.ч. и лиственница.
[46]Проведенный заявителем анализ известных решений по патентным и научным источникам информации позволил установить, что заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
[47]Цель - получение доброкачественных и жизнеспособных семян, увеличение срока хранения семян без риска заражения вредителями, повышение всхожести семян и энергии произрастания гипокотиля и улучшение развития органогенеза семян древесных растений с твердой оболочкой.
[48]В основу настоящего изобретения поставлена задача - повышение доброкачественности и жизнеспособности семян древесных культур с твердой семенной оболочкой, увеличение срока хранения семян без риска заражений вредителями.
[49]Технический результат - получение семенного материала высокого качества с максимальным сохранением эндосперма семян и жизнеспособным потенциалом сеянцев при одновременном сокращении затрат времени и электроэнергии при хранении и предпосевной обработке семян.
[50]Технический результат достигается способом получения жизнеспособности семян древесных растений с твердой оболочкой, включающий тепловую обработку семенного материала в сушильном шкафу, в зависимости от влажности и массы исходного материала в течение 2,5-4,5 часа при температуре 45-65°С с последующим хранением. В способе сохранения жизнеспособности семян древесных растений с твердой оболочкой используются различные сушильные шкафы, главное правильно регулировать температуру и время обработки.
[51]Семена после сушильного шкафа меньше употребляют влаги, процесс развития у личинки приостанавливается, и вредитель погибает внутри семени. Если личинки вредителя погибают на II стадии развития, то у семени сохраняется жизнеспособность (фиг.1).
[52]Существенным отличительным признаком заявленного технического решения, влияющим на достижение заявленного технического результата, являются:
[53]- уничтожение личинки вредителя в сушильном шкафу в зависимости от влажности и массы исходного материала в течение 2,5-4,5 часов при температуре 45-65°С;
[54]- проведение процесса уничтожения личинки до II стадии развития вредителя сохраняет жизнеспособность семян;
[55]- хранение семян при температуре +21-24°С и относительной влажности воздуха 45-60% при поддержании определенной влажности семян при закладке и в процессе хранения (в процентах к абсолютной массе: акация белая и желтая 9-12%, гледичия 10-11%);
[56]- предпосевная обработка концентрированной серной кислотой (95,72%) с целью нарушения физиологического покоя и активации жизнедеятельности для повышения всхожести семян до 99% и энергии прорастания гипокотиля до 96% и улучшения развития органогенеза семян древесных растений с твердой оболочкой (полноценный росток формируется на 14 сутки после посева).
[57]Изобретение позволяет обеспечить повышение срока хранения семян без риска заражения вредителями, способствует увеличению процента всхожести семян и энергии произрастания гипокотиля и улучшению развития органогенеза семян древесных растений с твердой оболочкой (таблица 1, 2).
[58]
[59]Приведенные данные в таблицах 1 и 2 свидетельствуют о высокой эффективности способа обработки семян в сушильном шкафу в течение 3 часов при температуре 50°С перед закладкой на хранение, хранение при температуре 21-24°С и относительной влажности воздуха 45-60%, при этом влажность семян при закладке на хранение у акации белой и желтой должна быть 9-12%, у гледичии - 10-11%, на заключительном этапе данного способа -нарушение физиологического покоя и активация жизнедеятельности заключается с помощью предпосевной обработки концентрированной серной кислотой (95,72%), что приводит к повышению всхожести семян до 99% и энергии прорастания гипокотиля до 96% и улучшению развития органогенеза семян древесных растений с твердой оболочкой (полноценный росток формируется на 14 сутки после посева).
[60]
[61]Таким образом, заявленный способ обеспечивает получение доброкачественных и жизнеспособных семян с увеличенным сроком хранения семян без риска заражения вредителями, способствует увеличению высокого процента всхожести семян и энергии произрастания гипокотиля и улучшению развития органогенеза семян древесных растений с твердой оболочкой.
[62]Реализация изобретения позволит:
[63]- сохранить семенной генофонд перспективных древесных и кустарниковых пород и улучшить их ассортимент для лесомелиорации и озеленения аридной зоны степных засушливых районов юга России;
[64]- улучшить состояние защитных насаждений путем организации собственной семенной базы на основе селекции наиболее устойчивых видов, форм, гибридов деревьев и кустарников;
[65]- повысить продуктивность, устойчивость и качественную структуру насаждений и лесопосадочного материала, стойкость к неблагоприятным факторам среды, вредителям и болезням.
[67]1. Балакина, А.А. Исследование строения и состава семенной оболочки гледичии и некоторых изменений в ее структуре при набухании / А.А. Балакина, Е.Э. Нефедьева, Ю.С. Ларикова // Аграрный вестник Урала. - 2021. - №3 (206). - С. 46-52. -. DOI: 10.32417/1997-4868-2021-206-03-46-52
[68]2. Особенности изменений в строении оболочки семенной кожуры Gleditsia triacanthos L. при прорастании / А.А. Балакина, Е.Э. Нефедьева, К.Г. Тутарашвили, Я.И. Храмова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2021. - №4 (36). - С. 24-33. - DOI 10.21685/2307-9150-2021-4-3
[69]3. Патент RU 2196408 С2, МПК АО 1С 1/00, A01F 25/14. «Способ сохранения жизнеспособности облученных семян»: №2001102200/13: заявл. 24.01.2001, опубл. 20.01.2003 / В.И. Левин; заявитель Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. П.А. Костычева. - EDN YNTEYB.
[70]4. Патент RU 2430514 С2, МПК A01N 51/00, A01N 43/40, А01Р 3/00. «Композиция и способ повышения жизнеспособности растений»: №2007134973/04: заявл. 20.02.2006, опубл. 10.10.2011 / Д. Фесте, М.П. Маскианика, X. Ипема, X.В.Т. Коттер. - EDN HRKILW.
[71]5. Патент RU 2391810 С2, МПК A01F 25/00. «Способ многолетнего хранения семян растений с использованием естественного холода толщи вечномерзлых горных пород»: №2008103456/12: заявл. 30.01.2008, опубл. 20.06.2010 / Б.М. Кершенгольц, А.Н. Журавская, Б.И. Иванов [и др.]; заявитель Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук. - EDN SFYSWX.
[72]6. Патент RU 2601588 С1, МПК А01С 1/00. «Способ стимулирования прорастания семян бобовых и твердо-семенных растений и устройство для его осуществления»: №2015118265/13: заявл. 15.05.2015, опубл. 10.11.2016 / О.Н. Змеева, Л.Д. Проскурина, Л.В. Петрова; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН). - EDN VZPMZZ.
[73]7. Патент RU 2640288 С1, МПК А01С 1/00. «Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием СВЧ-энергии»: №2017101178: заявл. 13.01.2017, опубл. 27.12.2017 / В.И. Пахомов, А.И. Пахомов, К.Н. Буханцов, В.А. Максименко; заявитель: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Аграрный научный центр "Донской".
[74]8. Патент RU 2683543 С1, МПК А01С 1/06. «Способ предпосевной обработки семян лиственницы для ускорения и увеличения процента всхожести»: №2018131512: заявл. 31.08.2018, опубл. 28.03.2019 / Е.Г. Казакова; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Силедия". - EDN ZDUIWD.
[75]9. Хужахметова, А.Ш. Особенности предпосевной обработки семян гледичии обыкновенной для ее питомниководства / А.Ш. Хужахметова, К.А. Мельник, А.И. Передриенко // Научно-агрономический журнал. - 2023. - №2 (121). - С. 41-45. - DOI 10.34736/FNC.2023.121.2.007.41-45. - EDN SGXTDL.
[76]10. Шамсутдинов, Н.З. Механические, химические и биологические методы стимуляции прорастания твердых семян. Сельскохозяйственная биология, N3, 196, с. 20. SU 1802977 A1, 23.03.93. SU 1793836 A3, 07.02.93. SU 1407426 A1, 07.07.88.
[77]11. Kalmykova, E.V. Growth and development of seedlings of Robinia pseudoacacia (L.) for the production of planting material in conditions of chestnut soils south of the Russian Federation / E.V. Kalmykova, P.A. Kuzmin, K.A. Melnik // Research on Crops. - 2023. - Vol. 24, No. 2. - P. 357-365. - DOI 10.31830/2348-7542.2023.ROC-943. - EDN NJRSMJ.
[78]12. Khuzhakhmetova, A.Sh. Evaluation of the impact of Gleditsia triacanthos seed treatment methods on reproduction / A.Sh. Khuzhakhmetova, K.A. Melnik // Research on Crops. - 2023. - Vol. 24, No. 2. - P. 352-356. - DOI 10.31830/2348-7542.2023.ROC-950. - EDN PEUBEA.
[79]13. Thounaojam, A.S. Enhancement of seed germination in Chironji (Buchanania lanzan Spreng) through physical and chemical treatments AS Thounaojam and FIL Dhaduk // Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. -2021. - №9. - P. 1354-1359.
