Разработки ВНИИХСЗР в области регуляторов роста растений

Часть 2

Гидрел и дигидрел

Препараты гидрел и дигедрел явились результатом поиска новых регуляторов роста растений среди солей 2-хлорэтилфосфоновой кислоты (2-ХЭФК) с различными органическими основаниями и, в первую очередь, с гидразином и его производными.

Девять таких солей, не описанных ранее в литературе, были синтезированы в 1976 году во ВНИИХСЗР в лаборатории Н.Н. Мельникова и переданы для испытаний на рострегулирующую активность в лабораторию гербицидов и дефолиантов. Первичные испытания этих соединений в сравнении с 2-ХЭФК были проведены на эксплантах семядольных листьев хлопчатника в условиях климатической камеры. Этот высокочувствительный тест-объект позволяет выявить стимуляторы формирования отделительного слоя (потенциальные дефолианты) и сравнить их между собой по активности [5]. В результате было установлено, что наиболее активными из новых соединений являются гидразиниевая и бискислая гидразиниевая соли 2-ХЭФК, которые действовали так же, как 2-ХЭФК.

Параллельно в ИФР АН СССР были проведены испытания тех же веществ в качестве ретардантов. В условиях вегетационных опытов на яровом ячмене было показано, что в этом виде активности преимуществом обладали диметилгидразиниевая и бискислая диметилгидразиниевая соли 2-ХЭФК [6].

На основе двух из названных веществ были разработаны препараты гидрел, 40%-ный водный раствор бискислой гидразиниевой соли 2-ХЭФК и дигидрел, 50%-ный водный раствор бискислой диметилгидразиниевой соли 2-ХЭФК. С момента создания этих препаратов, в котором, наряду с ВНИИХСЗР, принимал участие Волгоградский филиал ГОСНИОХТ, начались широкие испытания новых регуляторов роста на различных сельскохозяйственных культурах.

При выборе объектов испытаний руководствовались известными данными о спектре биологической активности продуцентов этилена, к которым относятся соли 2-ХЭФК, так же, как и сама кислота. Этиленпродуцирующие вещества в растениях гидролизуются с образованием этилена, который изменяет гормональный баланс растений и, соответственно, оказывает влияние на процессы их роста и развития. Ответные реакции растений на обработку продуцентами этилена разнообразны. Они зависят от видовых и сортовых особенностей растений, фазы их развития в момент обработки, дозы препарата, способа его применения и др. С помощью продуцентов этилена можно:

• повышать всхожесть и энергию прорастания семян;
• стимулировать рост корней;
• замедлять рост главного стебля и одновременно усиливать образования и рост боковых побегов;
• ускорять плодоношение и стимулировать цветение;
• вызывать опадение листьев, цветков, завязей, ослаблять прочность прикрепления плодов;
• ускорять созревание и усиливать окраску плодов;
• увеличивать количество женских цветков на растениях семейства тыквенных;
• ингибировать прорастание корнеклубнеплодов при хранении [7] .

Первым объектом изучения рострегулирующего действия гидрела и дигидрела во ВНИИХСЗР был хлопчатник, на котором испытывались все новые стимуляторы опадения листьев (дефолианты) с целью совершенствования ассортимента химических средств для подготовки растений к механизированной уборке хлопка-сырца. Сравнительные испытания хлопчатника (G.Hirsutum L, C, 108-Ф) в условиях климатической камеры, а в дальнейшем и в поле (Ташкентская область Узбекистана) показали, что наиболее эффективным дефолиантом является гидрел [8].

Было установлено также, что гидрел имеет существенное преимущество перед дефолиантами, применяемыми в то время в хлопководстве (бутифосом и хлоратом магния): новый дефолиант не только вызывал опадение листьев хлопчатника, но и стимулировал раскрывание коробочек. В ходе последующих испытаний были определены оптимальные дозы гидрела для средневолокнистых сортов хлопчатника: 5-7,5 кг/га, сроки его применения: период раскрывания 30% коробочек, продолжительность периода действия дефолианта: 10-12 дней, изучена возможность использования гидрела в смесях с другими дефолиантами. Наиболее эффективной из изученных оказалась смесь гидрела (3 кг/га) с бутилкаптаксом (5 кг/га) [9-11].

В 1981-1982 годах новых способ дефолиации хлопчатника проходил госиспытания, в которых участвовали профильные институты республик бывшего СССР, возделывающих хлопчатник: ВНИИ хлопководства ИХРВАН Узбекистана, Туркменский НИИ земледелия, Таджикский НИИ земледелия, Азербайджанский СХИ. Госиспытания позволили проверить эффективность гидрела и смеси его с бутилкаптаксом на разных сортах средневолокнистого хлопчатника в разных зонах его возделывания. Особенности действия новых дефолиантов, равно как и высокая их эффективность (сбрасывание 80-85% листьев и подсушивание оставшихся, увеличение количества раскрывшихся коробочек на 20-30% через 10-12 дней после обработки) были подтверждены всеми участниками испытаний. С 1983 года гидрел и смесь гидрела с бутилкаптаксом были разрешены для применения на средневолокнистых сортах хлопчатника в качестве дефолиантов и стимуляторов раскрывания коробочек.

Из овощных культур основными объектами испытаний гидрела и дигидрела были томаты и огурцы. На томатах в качестве стимулятора созревания плодов был широко испытан гидрел. Растянутый период созревания плодов у этой культуры является препятствием для механизированной уборки урожая. Опыты, проведенные в Молдавском НИИОЗиО, Украинском ИФР, Украинском НИИОиБ, Крымском филиале ВНИИХСЗР, Ташкентском СХИ и других организациях показали, что с помощью гидрела можно ускорить созревание плодов томатов и создать, таким образом, условия для машинной уборки урожая. Обработка растений гидрелом за 2-3 недели до их уборки увеличивала выход зрелых плодов на 25-30%, по сравнению с контрольными (необработанными) участками. Общий объем товарной продукции увеличивался на 10-15%. Эффективные дозы гидрела на различных сортах томатов в разных условиях их выращивания варьировали от 0,5 до 2,0 кг/га. Наиболее чувствительными к этому препарату были раннеспелые сорта томатов (Молдавский ранний, Колокольчик, Новинка Приднестровья). Повышенные дозы гидрела требовались для позднеспелых сортов. Оптимальный срок для обработки раннеспелых сортов - фаза созревания 10-15% плодов, для позднеспелых - созревание 20-25% плодов [12-15].

При обработке гидрелом не происходило существенных изменений в основных показателях качества плодов: содержание сухих веществ, общего сахара, аскорбиновой кислоты [12, 13]. Исследования динамики остаточных количеств гидрела в плодах томатов позволили установить, что к моменту их уборки (через 11-17 дней после обработки этим препаратом) гидрела в плодах не обнаруживается [13] .

В начале 80-х годов были начаты госиспытания гидрела на томатах открытого грунта, которые завершились включением его в "Список препаратов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве".

На томатах, выращиваемых в теплицах, ускорение созревания плодов позволяет увеличивать выход ранней (дорогостоящей) продукции и повысить, таким образом, рентабельность производства этой культуры. В разработке способа применения гидрела на тепличных сортах томатов принимали участие Институт биохимии АН СССР и Институт биологии Карельского филиала АН СССР.

Обе организации рекомендовали обработку томатов в 2 срока: первый - при полностью оформленных плодах на 1-ой и 2-ой кисти; второй - за неделю до ликвидации оборота. При первой обработке гидрелом опрыскивали лишь нижний ярус растений; при втором - опрыскивали все растение. Рекомендуемые концентрации растворов гидрела: 0,05-0,01%. Высокая концентрация гидрела использовалась при первой обработке, более низкая - при второй. Результаты применения гидрела на сорте Ревермун в Московской области - увеличение количества зрелых плодов на 40% после первой обработки и на 10% после второй; отсутствие отрицательного влияния гидрела на урожай и химический состав плодов 16 . В Карелии на сорте Ласточка в условиях производственного опыта обработка гидрелом в первый срок увеличила через неделю количество зрелых плодов на растениях на 80% по сравнению с контролем. Обработка гидрелом за 12 дней увеличила количество зрелых плодов на 70%. Гидрел оказал отрицательное влияние на массу плодов томата, которая снизилась в среднем на 30%, не снизил общий урожай, увеличил товарный урожай плодов. Химический состав плодов улучшился по сравнению с плодами необработанных растений [17].

Стимуляция плодообразования у тыквенных культур препаратами - продуцентами этилена основана на их способности, смещать сексуализацию цветков в сторону женского пола [7]. Этот вид активности гидрела и дигедрела был проверен на разных сортах огурца (Конкурент, Лель, Садко, Харьковский, Щедрый, Первенец Узбекистана и др.) в разных зонах их возделывания. В условиях открытого грунта препараты испытывали в концентрациях от 50 до 500 мг/л при разных сроках обработки: от 2 до 6 настоящих листьев.

Установлено, что реакция огурца на гидрел и дигидрел существенно зависит от их сорта и условий выращивания растений. Так, в условиях Узбекистана на сортах Щедрый и Первенец Узбекистана гидрел и дигедрел были эффективны при опрыскивании растений в фазу 2-3 настоящих листьев в концентрации 100 мг/л. Прибавка урожая плодов на этих сортах была более 30%. На сорте Харьковский в опытах Украинского ИФР достоверная прибавка урожая огурца (10%) была получена при применении гидрела в концентрации 250 мг/л в фазу 4-5 листьев. Очень низкая отзывчивость на продуценты этилена была у сорта Конкурент. По данным Крымского филиала ВНИИХСЗР положительный эффект от применения гидрела и дигидрела на этом сорте был получен лишь при трехкратном применении этих препаратов в концентрации 100 мг/л. Сорта Лель и гибрид Садко, обработанные гидрелом в фазы 2-х и 3-х настоящих листьев, увеличили урожай огурца на 20-30%. (Данные Молдавского НИИОЗиО).

Предполагается, что сортовые различия в реакции огурца на гидрел и дигидрел обусловлены, прежде всего, исходным соотношением мужских и женских цветков у растений [12], [18].

Гидрел и дигидрел были испытаны в качестве стимулятора плодообразования огурца не только в открытом грунте, но и в условиях теплиц, где у огурца из-за пониженной освещенности снижается количество женских цветков и плодообразование. Опыты проводились в Институте биологии Карельского филиала АН СССР и Мордовском ГУ.

Установлено, что в защищенном грунте на сортах Дин-30-си и Тепличный ранний высоко эффективен дигидрел. Некорневая обработка рассады дигидрелом в концентрации 0,005% вызывала торможение роста главного стебля и увеличивала его диаметр, стимулировала образование женских цветков и ускоряла развитие завязей, что в конечном итоге приводило к повышению продуктивности растений на 20-30% и обеспечивало значительную прибавку урожая в первые месяцы плодоношения. Оптимальным сроком для обработки рассады огурца этим препаратом является фаза 2-3 настоящих листьев.

Гидрел в условиях теплиц оказался менее эффективным стимулятором плодообразования. Экономический эффект от применения гидрела на тепличной культуре огурца был ниже [12].

В Мордовском ГУ дигидрел испытывался в защищенном грунте на 4-х сортах огурца: Сюрприз 66, ТСХА 211, Апрельский и Московский ранний. Рассаду огурцов обрабатывали в фазе 3-4 настоящих листьев 0,01%-ным раствором дигидрела. Через месяц после обработки при оценке изменений у растений, обработанных дигидрелом, было обнаружено, что этот препарат, затормозил рост стебля на 10-30%, в зависимости от сорта, увеличил количество листьев на растениях, женских цветков в 1,5-2 раза и уменьшил количество мужских цветков. Наиболее чувствительным к дигидрелу был сорт Апрельский. Количество завязей у этих растений увеличилось на 46% по сравнению с контролем. При увеличении кратности обработок эффект дигидрела усиливался. Двукратная обработка сорта Московский тепличный дигидрелом вызвала увеличение количества завязей на 59%. На всех сортах огурца под действием дигидрела увеличился урожай плодов, особенно в начальный период плодоношения. Максимальное повышение урожая было у сорта Сюрприз 66 (94%), у сорта ТСХА-211 - 37%.

Проведенные исследования показали необходимость сортового подбора огурцов для получения максимального эффекта от применения дигидрела [19].

В Институте биохимии АН СССР изучали влияние гидрела на хранение клубней картофеля (сорта Дружный и Янтарный). Клубни обрабатывали гидрелом перед закладкой их на хранение с помощью специального приспособления с тонким распылом, которое обеспечивало расход препарата на 1 т картофеля в количестве 20-25 г. Такая обработка позволяла увеличить количество полноценных клубней к моменту их весенней реализации на 12% и задержать прорастание клубней в хранилищах. При анализе обработанных клубней на содержание в них гидрела остаточных количеств препарата не обнаружено [20, 21]. Той же организацией совместно с Одесским технологическим институтом пищевой промышленности получены положительные результаты при изучении гидрела в качестве ингибитора прорастания лука репчатого при хранении. Обработку лука гидрелом проводили способом опрыскивания растений за 2 недели до уборки в концентрации 0,01%.

Практически важным биологическим эффектом продуцентов этилена является стимуляция отделения плодов. Ослабление прочности прикрепления плодов позволяет увеличить эффективность машинной уборки урожая косточковых и ягодников. Чем меньше прочность удерживания плода, тем эффективнее работа вибрационных машин, меньше степень повреждения деревьев и выше качество плодов.

Гидрел и дигидрел были испытаны на вишне, черешне и черной смородине. В испытаниях принимали участие ВНИИ садоводства им. И.В. Мичурина (опыты на вишне), Украинском НИИОС (испытания на черешне), НИЗИСНП (испытания на черной смородине). Вишню (сорта Шпанка и Люская) обрабатывали водными растворами гидрела и дигидрела в концентрациях от 180 до 500 мг/л в период появления розовой окраски у плодов. Действие препаратов оценивали по прочности прикрепления плодов, характеру их отделения (сухой, мокрый отрыв) и окраске кожицы. Установлено, что оба препарата снижали усилие отрыва плода от плодоножки, причем гидрел был активнее дигидрела. У обработанных деревьев в 8-9 раз увеличивалось количество плодов с сухим отрывом, что является основным показателем их качества. Влияние препаратов на окраску плодов было незначительным. Оптимальная концентрация гидрела для применения на вишне 250 мг/г [22].

Черешню (сорта: Крупноплодная и Бигарро Оратовского обрабатывали гидрелом (250 и 500 мг/л) за 7-10 дней до съема урожая. В зависимости от сорта черешни и концентрации гидрела усилие отрыва плодов снижалось в 1,5-8 раз.

На черной смородине (сорт Победа) гидрел испытывали в концентрациях 250 и 500 мг/л при двух сроках обработки - при побурении ягод и в период их полной зрелости. Активность гидрела как стимулятора отделения ягод проявилась во всех вариантах и была максимальной при применении гидрела в концентрации 500 мг/л во второй срок обработки. При ручном встряхивании кустов отделилось 85% ягод (в 10 раз больше, чем у необработанных кустов).

На плодовых культурах гидрел и дигидрел изучали также в качестве регуляторов роста и плодоношения. Во ВНИИ садоводства им. И.В. Мичурина был найден способ ускорения вступления молодых деревьев яблони в фазу плодоношения. Для этого гидрел в концентрации 0,1% применяли совместно с ССС способом опрыскивания молодых побегов, когда их длина была 20-25 см. Такая обработка позволяла не только ускорить начало плодоношения деревьев, но и повысить морозоустойчивость приростков на 30-80% [18].

В Грузинском институте субтропического хозяйства изучали влияние гидрела и дигидрела на рост, периодичность плодоношения, морозоустойчивость и урожай мандарина Уншиу. Препараты применяли путем трехкратного опрыскивания деревьев водными растворами (0,03%) в следующие сроки: период завершения весеннего роста, во время летнего массового прироста побегов и в период созревания плодов. Первую обработку проводили с целью прореживания цветков и завязей, вторую - с целью торможения летнего прироста, третью - для приостановки роста побегов в осенний период, ускорения созревания плодов и индукции образования цветочных почек. Установлено, что гидрел и дигидрел снижают годичный прирост побегов на 14-15%, укорачивают междоузлия, увеличивают количество листьев, увеличивают плодообразование и увеличивают урожай плодов на 34-38%. Кроме того, повышалась на 16% устойчивость побегов мандарина к низким температурам [12], [23].

На зерновых культурах был подробно изучен дигидрел, который, как уже было упомянуто, обладает более высокой ретардантной активностью.

Основная цель применения ретардантов на зерновых культурах - борьба с полеганием растений, которое происходит в дождливые и ветреные годы, а также при избыточном орошении при повышенных дозах азотных удобрений. Полегание приводит к значительной потере урожая, затрудняет проведение и затягивает сроки уборки зерна.

Дигидрел испытывался на озимой ржи, озимой и яровой пшенице, на яровом ячмене и овсе.

Опыты на озимой ржи в течение 3-х лет проводили НИИСХЦРНЗ, ВНИИ кукурузы и Кировский СХИ. Установлено, что опрыскивание посевов этой культуры в фазу трубкования водным раствором дигидрела в дозах 1-2 кг/га позволяет увеличить устойчивость растений к полеганию на 1,5-2,5 балла за счет укорачивания стебля и утолщения второго междоузлия. Средняя прибавка урожая от дигидрела, по данным НИИСХЦРНЗ, составила 3,5 ц/га, в опытах ВНИИ кукурузы - 6,7 ц/га, по данным Кировского СХИ - 6,1 ц/га [24].

В испытаниях дигидрела на озимой пшенице принимали участие МОВИР, НИСХЦРНЗ, Ивановский СХИ, Крымский филиал ВНИИХСЗР, Калининская с/х опытная станция совместно с ИФР АН СССР. Цель испытаний - изучение дигидрела в качестве средства борьбы с полеганием озимой пшеницы и защиты от энзимно-микозного истощения (ЭМИС) зерна. В результате серии мелкоделяночных и производственных опытов на сорте Мироновская-808 и Безостая-1, которые проводились в течение 4-х лет, было установлено, что дигидрел дает лучшие результаты при применении его в фазу середина-конец трубкования в дозах 1-1,5 кг/га. Действие препарата проявляется в укорачивании стебля на 8-20% (в зависимости от условий применения), в повышении устойчивости к полеганию, увеличении количества продуктивных стеблей на 5-14%, в развитии интенсивно зеленой окраски листьев, увеличении их размеров и повышении урожая зерна 10-43% у сорта мироновская-808 и на 10-11% у сорта Безостая-1.

По основным показателям ретардантной активности и по влиянию на урожай дигидрел превосходил эталонный (применяемый при возделывании зерновых) препарат ТУР. Дигидрел обеспечивал большую, по сравнению с ТУРом, защиту озимой пшеницы от ЭМИС.

У растений, обработанных дигидрелом, потери сухого вещества от ЭМИС были в 6 раз меньше, чем у необработанных (контрольных) и в 1,6 раза меньше, чем у растений, обработанных ТУРом [12].

Испытания дигидрела на яровом ячмене проводились в ИФР АН СССР, НИИ земледелия и экономики сельского хозяйства Латвийской ССР, ТСХА и в НИИСХЦРНЗ. В условиях вегетационных и полевых опытов (ИФР АН СССР) установлено, что опрыскивание ячменя (сорт Московский-121) раствором дигидрела в дозе 0,5-1 кг/га в начале фазы трубкования (7 фаза по шкале Фекеса) вызывает значительное укорачивание стеблей у растений, утолщение стенок соломины, повышение прочности стебля. По ретардантной активности дигидрел превосходил ССС [25].

В полевых опытах, проведенных в Латвийской ССР (Скривери) на яровом ячмене (сорт Майя) получены следующие результаты.

Дигидрел, применяемый в дозах 0,5 и 1 кг/га в 7-ю фазу по шкале Фекеса, увеличивал площадь листьев, сокращал длину стебля на 11-23%, увеличивал его прочность, повышая устойчивость к полеганию на 2,2-2,6 балла, увеличивал число продуктивных побегов и повышал урожай зерна на 2-7 ц/га [12].

Исследователи отмечали, что дигидрел высокоэффективен лишь при строгом соблюдении регламента по его применению, отклонение от которого может иметь отрицательные последствия. В связи с этим обстоятельством в ТСХА был разработан более надежный и безопасный способ применения дигидрела на яровом ячмене в смеси с ССС.

Те же особенности действия дигидрела отмечались при испытаниях его на яровой пшенице и овсе. Для этих культур также было рекомендовано применять дигидрел в смеси с ССС.

Оптимальные дозы смесей ССС + дигидрел для ярового ячменя: 2,0 + 0,5 кг/га; для яровой пшеницы: 1,0 + 0,5 кг/га, для овса: 2 + 0,3 кг/га [25].

В течение 3-х лет дигидрел испытывался на озимой ржи (сорт Восход-2). Опыты проводились в НИИСХЦРНЗ. Препарат применяли в дозах 1 и 2 кг/га в фазу трубкования при высоте растений 25-35 см. Установлено, что дигидрел повышает устойчивость растений к полеганию на 2 балла (по пятибалльной шкале). Посевы озимой ржи, обработанные дигидрелом, практически не полегали за все годы испытаний. Урожайность озимой ржи за счет применения дигидрела увеличилась (в среднем за 3 года) на 8,8%. Повышение урожая произошло в результате увеличения количества продуктивных стеблей, а также некоторого возрастания массы зерна в колосе и числа зерен в нем.

Аналогичные результаты были получены при применении дигидрела на тритикале. Для озимой ржи и тритикале дигидрел был признан высокоэффективным ретардантом.

В ЦРБС АН УССР был разработан способ применения дигидрела в качестве средства ухода за газонами. На смеси газонных трав (райграс пастбищный, полевица тонкая, мятлик луговой, овсяница красная) выявлена высокая ретардантная активность дигидрела, его гербицидные действия на нежелательные сорные виды, способность повышать устойчивость газонных трав к неблагоприятным условиям внешней среды - засухе. Одна обработка газона дигидрелом в дозе 6 кг/га заменяла 3-4 скашивания.

Испытания гидрела и дигидрела в качестве ретардантов на древесных растениях проводились в Ленинградской лесотехнической академии. Объектами испытаний были ель, береза, осина и ольха серая. Высокая ретардантная активность гидрела и дигидрела в концентрациях 0,4-0,5% проявилась на осине и ольхе серой [26].

В течение 2-х лет в ЦНИИМЭ изучали влияние гидрела на выход живицы при подсочке сосны. Опыты проводились в 4-х областях (Горьковской, Свердловской, Иркутской и Брестской). Гидрел испытывали в 0,5%-ой концентрации. Установлено, что продуцент этилена - гидрел обладает высокой смолостимулирующей способностью. Наибольшая эффективность подсочки с гидрелом показана в Иркутской и Свердловской областях (107-121%). Канифоль, полученная из живицы, добытой со стимулятором гидрел, соответствовала требованию ГОСТа для первого сорта [27].