Влияние регуляторов роста на овощные культуры

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 предотвраще- ние 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 слож- ными 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 почвенноклиматических условий является актуальным. На сегодняшний день рынок предлагает нам достаточное количество разных химических препаратов, являющихся стимуляторами роста. Актуальным остается вопрос, какой регу- лятор 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

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

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.

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 стиму- лировать или ингибировать процессы роста. Во второй фазе определяется возможность практического использования вещества в качестве стимулятора роста, созревания плодов, корне-образования 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.           !►

ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ

■ Cytokinins

■ Auxins

Gibberellins

■ Ethylene/ Ethy ene reeasers

■ Mepiquat Chloride

Others

Source: IndustryARC Analysis. Expert Insights

Plant Growth Regulators Market Share, By Chemicals Type, 2015 (%)

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

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).

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 корнеобразо-вание, регулировать процессы цветения, плодообразования и созревания, задерживать или ускорять прорастание семян, клубней, луковиц, создавать бессемянные (партенокарпиче-ские) 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. Опрыски- вание 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 суль-фам почти не уступает ауксину индоли-луксусная 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, гиббе-релину, этилену и пр.

Одним из таких химических средств является группа этиленвыделяющих препаратов, производных хлорэтил-фосфоновой 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 флорди-мекса 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 тем- !►

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.

пературы 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 израс-танию (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.