Влияние регуляторов роста на овощные культуры

Широкое применение регуляторов роста растений, которые обладают разносторонним спектром действия, способствует значительному снижению объемов применения средств защиты растений от вредителей и болезней. Учитывая, что некоторые препараты имеют значительное иммуностимулирующее действие, комплексное их применение совместно с фунгицидами дает основание для снижения норм расхода последних на 25–30 %, что позволит получать экологически безопасную и более дешевую продукцию.

В последние годы проблема эндогенной регуляции роста рассматривается в тесной связи с вопросами рационального применения синтетических регуляторов. Описаны разнообразные хозяйственно значимые эффекты таких препаратов. Установлено, что в большинстве случаев регуляторы роста применяют не только для повышения урожая сухого вещества с единицы площади. Эту задачу с успехом решают такими традиционными средствами, как удобрения и полив. Интенсивное сельское хозяйство ставит перед наукой и практикой новые задачи, далеко выходящие за рамки повышения валового урожая. Среди них предотвращение полегания зерновых на высоком агрофоне, синхронизация созревания плодов, необходимая для их машиной уборки, увеличение доли раннего сбора плодов или хлопка-сырца при неизменной величине общего урожая и ряд других. Грамотное применение регуляторов роста позволяет решать именно такие задачи. Регуляторы роста растений остались важным компонентом в садоводстве с незапамятных времен, потому что они были эффективным средством количественного, а также качество улучшение роста и развития культур. Рост и развитие растения, а также ответы на экологические факторы высоко регулируются сложными скоординированными действиями эндогенных гормонов.

Важным элементом современных агрономических технологий в растениеводстве является применение регуляторов роста растений (РРР). Они способны в малых дозах влиять на процессы метаболизма в растениях, что приводит к значительным изменениям в росте и развитии растений. При этом регуляторы роста рассматриваются как экологически чистый и экономически выгодный способ повышения урожайности сельскохозяйственных культур, позволяющий полнее реализовывать потенциальные возможности растительных организмов. Таким образом, изучение влияния регуляторов роста на урожайность и собственно качество урожая с учетом конкретных почвенно-климатических условий является актуальным. На сегодняшний день рынок предлагает нам достаточное количество разных химических препаратов, являющихся стимуляторами роста. Актуальным остается вопрос, какой регулятор роста выбрать и как правильно его использовать.

Изучение эффективности влияния некоторых биостимуляторов на рост и развитие

Регуляторы роста растений, как известно, улучшают такие показатели, как размер плодов, внешний вид и качество кожуры. При применении регуляторов роста было обнаружено, что они очень эффективны в улучшении размера плодов и качества культур. Регуляторы роста растений – широкая категория соединений, которые могут способствовать ингибированию физиологических и морфологических процессов, происходящих в растениях, в очень низких концентрациях. Таким образом, использование РРР стало важным компонентом агротехнических процедур для большинства культивируемых видов.

Были выявлены значительные различия данных в показателях «рост растений» и «вес одного плода». Так, показатели по указанным признакам были самыми высокими в стадиях двух листьев, цветения и завязывания плодов, в то время как в контроле они были самыми низкими. Показано увеличение показателей для стадий двух листьев и цветения и максимальный веса одного плода. Обе стадии статистически не различались, кроме показателя «вес одного плода»: он был меньше в опыте с обработкой в стадии завязывания плодов (рис. 1).

Регуляторами роста растений или ростовыми веществами называют физиологически активные соединения природного или синтетического происхождения, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе развития растений. Они позволяют усиливать или ослаблять признаки свойства растений в пределах нормы реакции генотипа, вследствие чего являются составной частью комплексной химизации растениеводства. С помощью регуляторов роста компенсируются недостатки сортов и гибридов культурных растений, поэтому они не имеют универсального значения и не могут заменить другие факторы формирования урожая. В связи с этим чрезвычайно важно точно знать механизм их действия на физиологическом, биохимическом, молекулярном и генетическом уровнях. Его выяснение позволило синтезировать соответствующие препараты, которые нашли применение в растениеводстве. Современное сельское хозяйство не может обойтись без применения экологически безопасных, генетически безвредных регуляторов роста растений.

Синтетические регуляторы роста растений применяют в сельском хозяйстве немногим более 30 лет, но и за такой сравнительно короткий период произошло множество событий, имевших очень серьезное значение для развития этой отрасли.

Именно в последние годы регуляторы роста стали применяться на многих сельскохозяйственных культурах в больших количествах.

Рис. 1. Интерактивный эффект регуляторов роста растений на стадии завязывания плодов (%): GS1 – стадия двух листьев; GS2 – стадия двух листьев и цветения; GS3 – стадии двух листьев, цветения и завязывания плодов

Регуляторы роста применяются в растениеводстве, как средства управления ростом, цветением, плодоношением, созреванием и другими жизненными процессами с целью увеличения урожая, улучшения его качества, облегчения ухода при выращивании растений и сокращения потерь при уборке и хранении сельскохозяйственной продукции. Используются регуляторы также против полегания хлебов.

Успех поиска веществ со свойствами регуляторов роста определяется универсальностью и производительностью системы отбора. Разработана и испытана в производственных условиях система поиска, позволяющая оценить в лабораторных условиях методами биологических тестов до 1000 соединений в год. В первой фазе поиска с помощью комплекса биотестов устанавливается способность вещества стимулировать или ингибировать процессы роста. Во второй фазе определяется возможность практического использования вещества в качестве стимулятора роста, созревания плодов, корнеобразования или ингибитора прорастания почек, ретарданта, дефолианта, гербицида. Тест-объектом служат молодые растения пшеницы, томатов, кресс-салата, хлопчатника, черенки традесканции, фасоли, паслена. Реакция тест-объектов сопоставляется со шкалой эталонов. Посредством представленного способа оценки отбирается до 1 % исследуемых веществ для полевых и производственных испытаний.

Производственное использование регуляторов роста стало возможным благодаря успешному развитию физиологии растений, тех ее разделов, которые исследуют гормональные факторы роста и развития.

Регуляторами роста растений являются синтетические или природные химические вещества, которые отвечают за контролем роста и развития растений. Мировой рынок регуляторов роста растений растет на протяжении многих лет. РРР являются предпочтительными по сравнению с другими химическими веществами, используемыми для защиты растений, поскольку они являются растительными гормонами, которые не представляют большой угрозы или ущерба здоровью урожая. Они применяются к растениям или захватываются растениями только в минимальных количествах для придания желаемого эффекта.

В статье проводится анализ рынка регуляторов роста растений путем химического типа. Химическими соединениями, рассматриваемыми нами, стали ауксины, гиббереллины, этилен, цитокининов, абсцизовой кислоты и др. (рис. 2).

Рис. 2. Регуляторы роста растений, доля на рынке по химическому типу в 2015 г.

Известные в настоящее время синтетические регуляторы роста – это структурные или физиологические аналоги фитогормонов, либо вещества, хотя и не имеющие сходства с фитогормонами, но способные изменять гормональный статус растений в желаемом направлении. Кроме того, регуляторы роста способствуют уменьшению как генетических, так и функциональных нарушений клеточного деления, вызванного пролонгированным действием пестицидов.

Неприродные (экзогенные) регуляторы – синтетические аналоги природных соединений – часто обладают еще большей физиологической активностью. Строго говоря, эти вещества не могут быть отнесены к фитогормонам, так как не образуются в растениях, но многие из них по активности не уступают фитогормонам или даже их превосходят.

Синтетические регуляторы роста нашли широкое применение в растениеводстве, так как с их помощью можно управлять процессами жизнедеятельности и добиваться реализации возможностей, заложенных в растительном организме, но не проявившихся в конкретных условиях. Действия этих веществ строго ограничено пределами возможностей генотипа растений. Экзогенные регуляторы лишь помогают растению лучше раскрыть унаследованный им жизненный потенциал, который в данных условиях по ряду причин остается нереализованным. Получают их химическими или микробиологическими методами. С их помощью можно вмешиваться во многие процессы жизнедеятельности растений: стабилизировать корнеобразование, регулировать процессы цветения, плодообразования и созревания, задерживать или ускорять прорастание семян, клубней, луковиц, создавать бессемянные (партенокарпические) плоды, тормозить или стимулировать рост стеблей и др.

Химические регуляторы оказывают многообразное влияние на растительный организм, нарушая различные физиолого-биохимические реакции, в результате чего изменяются рост, развитие и продуктивность растений. Способность регуляторов роста повышать устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды, тормозить или ускорять процессы роста, развития и созревания растений широко используется исследователями при разработке способов их применения. Наиболее широко в практике сельского хозяйства используется группа химических регуляторов, названных ретардантами.

Действие химических регуляторов роста в корне отличается от действия удобрений. Регуляторы – не питательные вещества, а факторы управления ростом и развитием растений. Использование удобрений и создание высокой агротехники повышает эффективность применения синтетических регуляторов роста и улучшает образование природных ростовых веществ.

Обнаружение в природных субстратах (сапропелевые отложения) биологически активных гуминовых кислот, витаминов и растительных пигментов свидетельствует о возможном присутствии в них веществ гормональной природы. Известно, что цитокинины и гиббереллины, являющиеся эндогенными регуляторами роста растений, могут синтезироваться практически всеми группами микроорганизмов.

Регуляторы роста растений могут выполнять функцию гормонов в растении или взаимодействовать с гормональной системой и, таким образом, направленно изменять физиологические свойства и структурную организацию клеток, тканей и органов растений, обеспечивая их высокой продуктивностью. Овощеводство до недавнего времени не было таким крупным потребителем регуляторов роста, как основные полевые культуры, поскольку площади под овощными культурами были значительно меньшими. Однако в последнее время ситуация стала меняться, так как широко внедряемая механизированная уборка урожая многих овощных культур требует непременного использования регуляторов роста. Важная сфера применения регуляторов роста – семеноводство овощных культур. Очень часто требования, предъявляемые к растению для получения овощной продукции и для получения семян, настолько различны, что не могут быть удовлетворены только с помощью селекции.

Один из способов совмещения у таких растений высокой хозяйственной и семенной продуктивности – использование регуляторов роста.

Выявлен новый регулятор роста растений – сульфам. Он является активным стимулятором роста корней. Опрыскивание растений томатов сорта Киевский 139 в рассадный период 0,1%-м раствором сульфама улучшает качество рассады по ряду показателей: увеличивает по сравнению с водным контролем сырую массу корня на 114 %, объем корня – на 126 %, ассимиляционную поверхность растения – на 88 %, толщину стебля – на 34 %. В результате улучшения условий минерального питания и фотосинтетической деятельности, обработка рассады сульфамом значительно повышает ранний урожай томатов. Также обработка рассады сульфамом повышает, по сравнению с водным контролем, урожай зрелых плодов томатов за первую декаду в 4 раза, а за две первые декады – на 46 %. Общий товарный урожай обработанных растений остается на уровне контроля. По влиянию на качество рассады сульфам почти не уступает ауксину индолилуксусная кислота (ИУК), а по влиянию на ранний урожай томатов заметно превосходит его.

Установлено положительное действие хлорхолинхлорида (ССС) на повышение качества рассады томатов, предназначенной для механизированной посадки, и гидрела с целью ускорения созревания плодов и облегчения одноразовой комбайновой уборки.

Выявлены оптимальные дозы применения препаратов, сроки и способы обработки, эффективность совместного применения ретардантов и ростовых веществ на томатах.

У растений томатов, обработанных 0,2%-м раствором ССС, уменьшается высота главного стебля в 1,5–2,0 раза, увеличивается число настоящих листьев и толщина главного стебля. Такая рассада отличается повышенной засухоустойчивостью, выдерживает снижение температуры воздуха до - 2,0 °С, повышается ее приживаемость. На обработанных растениях плоды созревают на 3–5 дней раньше обычных сроков, а количество красных плодов увеличивается на 8–12 %. Выход ранней продукции при многократных сборах возрастает на 25–30 %. Дополнительная обработка растений гидрелом в дозе 2,0 кг/га по действующему веществу ускоряет созревание томатов на 8–12 дней, увеличивается количество красных плодов на 30–35 %.

Непикированную рассаду (300 шт. на 1 м2) выращивали в обогреваемой пленочной теплице и обрабатывали раствором препарата «Тур» в концентрации 0,1 %.

Первый полив проводили в фазе трех настоящих листьев, последующие два полива – с интервалом в семь дней. Обработанная рассада получилась низкорослой и имела более темную окраску листьев. Высота рассады опытного варианта составила 9,6 см, диаметр у основания – 6,7 мм, число листьев – 5,5; в контроле – соответственно 17,7 см, 6,5 мм, 5,0 листьев. Урожай спелых плодов в опытном варианте составил 134,6 ц/га, в том числе ранних (за первые 15 дней сборов) – 58,3 ц/га; в контроле – соответственно 97,6 и 48,7 ц/га.

Кинетин является одним из цитокининов, известным как препарат, который значительно улучшает рост сельскохозяйственных растений, выращиваемых в условиях повышенной солености и заболоченных почв.

Выяснено, что предпосевная обработка семян или опрыскивание растений томата в фазу цветения и массового плодоношения растворами физиологически активных веществ значительно улучшает полевую всхожесть семян, повышает урожай и ускоряет созревание плодов томата, не ухудшая их качества. Приводятся результаты специальных лабораторных исследований и полевых опытов по выяснению влияния ростовой активности синтезированных веществ на томаты и другие овощные культуры. Выяснено, что при замачивании семян томата или опрыскивании растений в фазу массового цветения и плодообразования растворами солей синтезированных кислот в концентрации 105 М наблюдается ростостимулирующий эффект при действии почти всех соединений. Установлена корреляция между величиной стимулирующего эффекта, природой и положением функциональных групп.

В последнее десятилетие в сельском хозяйстве все больше применяются различные биологически активные вещества, как эффективные средства интенсификации роста и повышения продуктивности многих сельскохозяйственных культур.

Особое внимание привлекают препараты близкие по своему строению и по природе воздействия к естественным фитогормонам – ауксину, гибберелину, этилену и пр.

Одним из таких химических средств является группа этиленвыделяющих препаратов, производных хлорэтилфосфоновой кислоты (ХЭФК), такие как этефон, этрел, кампозан, гидрел, дигидрел. Основным действующим началом в них является этилен, который изменяет клеточный метаболизм и включает механизм созревания плодов, по-видимому, путем изменения гормонального баланса. При ускоренном, под воздействием препаратов ХЭФК, созревании плодов в них происходит разрушение хлорофилла, накопление сахаров, органических кислот и витаминов. Общее содержание некоторых полисахаридов, например пектиновых веществ, сохраняется на более высоком уровне, что обусловливает большую плотность мякоти плода.

Абсцизовая кислота (АБК) значительно увеличивает сопротивление и уменьшение использования воды рассадой перца. Обработка перца АБК при пересадке способствовала большей выживаемости рассады в поле, чем необработанных сеянцев.

Отмечено снижение проводимости устьиц и увеличение содержание воды в листьях. Таким образом, АБК может увеличить водный потенциал листьев, выживание и последующее развитие рассады болгарского перца после их пересадки в поле.

Изучено действие этилена – продуцирующего регулятора роста флордимекса на рассаду тепличных томатов. Семена высевали в конце января в пленочных обогреваемых теплицах. Рассада подвергалась обработке регулятором роста в фазе двух – трех настоящих листьев, повторная обработка проводилась через 6–8 дней. Под действием использованного препарата заметно увеличивалась масса рассады.

Рассада высаживалась в пленочных обогреваемых теплицах в конце марта в фазе четырех – пяти настоящих листьев при высоте 10–15 см. Использование такой рассады сказывалось на урожайности и скороспелости томатов. Увеличение урожая составило 10 %, созревание ускорялось на 8–10 дней по сравнению с контролем.

Опыты с препаратом ССС проводились на растениях томатов и кукурузы. Результаты исследований показали, что у обоих объектов под действием ретарданта понижается интенсивность ростовых процессов, повышается холодоустойчивость, снижается гидролитическая активность хлорофилазы с одновременным повышением содержания свободной и связанной форм хлорофилла, а также упрощаются связи в комплексе «хлорофилл – белок – липид». Для периода последействия низкой температуры характерным являются возрастание активности фермента в листьях контрольных растений, снижение содержания хлорофилла, спад интенсивности ассимиляции, в то время как у растений, обработанных ССС, эти тенденции проявляются в гораздо меньшей степени. Таким образом, часто наблюдаемое повышение содержания фотосинтезирующих пигментов под действием ретарданта может являться результатом снижения гидролитической активности хлорофилазы.

Опрыскивание растений томатов препаратом «Тур» в концентрациях 0,005–0,0075 % в рассадный период уменьшило высоту растений на 15–22 % (сорт Минский ранний), усилило рост корневой системы, отношение массы корня к массе надземных органов. Повышалось содержание хлорофилла в листьях, что имело значение для приспособления томатов к пониженной интенсивности света в пленочных теплицах. Цветение растений ускорялось на 7–8 дней, увеличивалось число бутонов, цветков, завязей. Ранний урожай томатов повышался в 2–3 раза, а общий – на 18–22 %. Качество продукции не изменялось.

Значительное повышение урожая томатов, в основном за счет выхода ранней продукции и улучшения ее качества, получено при внекорневой обработке рассады 0,05–0,10%-м водным раствором препарата «Тур» с последующим опрыскиванием первых кистей 0,001–0,01%-м раствором кинетина. Обработка препаратом «Тур» трижды, начиная с фазы четырех – шести настоящих листьев с интервалом 6–9 дней, обеспечивает получение низкорослой крепкой рассады, а позднее – высокой урожайности растений. Особо эффективен прием при возделывании томатов в условиях, способствующих их израстанию (пониженная освещенность, высокая температура и т.д.). Опрыскивание первых кистей кинетином с добавкой смачивателя проводится при диаметре завязей 2 см и более и обеспечивает увеличение выхода ранней продукции и улучшение ее качества. При последовательной обработке растений препаратом «Тур» и кинетином достигается не только ускорение созревания и увеличение раннего урожая (на 60 %), но и улучшается питательная ценность плодов: повышается содержание сахаров, витамина С – на 9 %, каротина – на 80 %, возрастает показатель отношения сахара к кислоте до 8,0 против 5,7 – в контроле.

Михаил Юрьевич Пучков, доктор сельскохозяйственных наук, доцент,

директор, ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства

Мохамед Мостафа Махмуд Абделькадер, аспирант, Астраханский государственный университет