Регуляторы роста растений на основе молочной сыворотки и эхинацеи пурпурной

15-05-2014, 15:54

В соответствии с проведенным обоснованием разработана биотехнология получения четырех препаратов — регуляторов роста растений на основе эхинацеи пурпурной и молочной сыворотки, в том числе с применением экстракта природного минерала бишофита и наночастиц специально разработанных композиций.
Технологическая схема получения комплексного регулятора роста растений P1 на основе молочной сыворотки включает следующие операции: подготовка сырья, его консервация, очистка и высушивание; измельчение сырья до размера частиц 1-1,5 мм; получение водно-этанольного экстракта; удаление балластных примесей методом термоденатурации при 75 °С и очистка экстракта сорбцией на алюмосиликатном сорбенте; ферментация растительного экстракта молочной сывороткой; стерилизация; розлив и фасовка. Эффективность технологии определяется применением сорбента. Разработанный метод сорбционной очистки экстракта растения эхинацеи пурпурной обеспечивает на 63 % удаление балластных растительных белков.
Технология регулятора роста P2 включает 10 стадий и соответствует схеме получения регулятора роста P1 с введение ключевой стадии ферментации молочной сывороткой экстракта эхинацеи пурпурной при установленных оптимальных факторах — соотношении экстракт: сыворотка 1:1, температуре — 45 °С и времени ферментации 45 мин.
В дальнейшем при разработке технологии нового комплексного препарата из эхинацеи пурпурной, обогащенного микроэлементами (Р3) использован раствор природного минерала бишофита, который содержит широкий набор химических элементов, среди которых преобладает магний. Наилучшие результаты по ростостимулирующей активности получены при действии на семена агрокультуры комплексного препарата, сочетающего в себе 0,01% раствор препарата из эхинацеи пурпурной и раствор бишофита при его разведении 1:400. Наиболее оптимальное соотношение бишофита с препаратом из эхинацеи пурпурной — 1:4. Кроме того, было установлено, что введение в состав препарата экстракта осота полевого способствует активированию развития сапрофитной микрофлоры почвы.
Химический состав и биологическая активность трех препаратов приведен в табл. 22.11.

Препараты на основе эхинацеи пурпурной обладают антимикробной активностью по отношению к Esherichia сoli, Pseudomonos aeuruginosa.
По сравнению с препаратом из эхинацеи пурпурной (P1) введение стадии ферментации экстракта молочной сывороткой, а также микроэлементной добавки способствует усилению ростостимулирующей активности препаратов P2 и P3. Так, прирост энергии прорастания составил 3%, дины корешков — 20%, длины проростков 14,8-17%, биомассы корешков 19,3-31,6 %, биомассы проростков 5,5-29,6%.
Разработана также технология получения комплексного препарата из эхинацеи пурпурной, включающая добавление нанофракции частиц виноградных семян (40-60 нм) в раствор препарата, полученный из лиофилизированной формы эхинацеи пурпурной и молочной сыворотки, до концентрации 0,025-0,1 %.
Действие этого препарата изучалось по его влиянию на посевные качества озимой пшеницы сорта Донская Юбилейная. Было установлено, что содержание в препарате нанофракции частиц виноградных семян с наиболее оптимальной концентрацией 0,05 % способствует возрастанию ростостимулирующей активности комплексного препарата с нанокомпонентами, в сравнении с действием препарата, не содержащего нанокомпоненты. Это подтверждается результатами определения абсолютной скорости роста проростков и корешков семян озимой пшеницы (рис. 22.3).
Был установлен биоактивирующий эффект действия нанокомпонентов на энергию прорастания семян агрокультуры. В последующем проведены исследования по использованию в качестве наносорбционных частиц углеродных нанотрубок, полученных в Институте химии поверхности HAH Украины в соответствии с методом карбонизации органических молекул в минеральной матрице. На основе углеродных нанотрубок разработана технология получения комплексного препарата из эхинацеи пурпурной, включающая добавление наночастиц в раствор препарата до концентрации 0,025-0,1 %. Предварительно в раствор препарата из эхинацеи пурпурной введен полимер полиэтиленгликоль для усиления гидрофильных свойств нанотрубок.

Таким образом, разработана технология получения двух комплексных препаратов из молочной сыворотки и эхинацеи пурпурной, содержащих нанокомпоненты природного происхождения — наносорбционный материал из семян виноградных косточек, а также синтетический углеродный материал с содержанием твердой фазы в концентрации соответственно 0,05% и 0,025%. Содержание в комплексном препарате указанных нанокомпонентов приводит к активному увеличению ростостимулирующих свойств препарата при его действии на семена озимой пшеницы. Биоактивирующий эффект нанокомпонентов объясняется тем, что сорбционные частицы участвуют в трансмембранном переносе биологически активных веществ из препарата эхинацеи пурпурной, что повышает степень их проникновения в структуру зерна и активизацию ферментативных систем.
При разработке технологической схемы получения регуляторов роста растений на основе молочной сыворотки предусмотрено:
— комплексное использование сырья;
— получение безопасного и высококачественного регулятора роста;
— повышенная экономическая эффективность;
— сохранение экологической чистоты окружающей среды.
Реализация этих принципов достигается содержанием оптимальной структуры блок-схемы алгоритма, аналогичной приведенной на рис. 22.3, включающей научное обоснование последовательности основных технологических процессов и оптимальных условий их проведения.
С целью оценки экономической эффективности внедрения разработанных технологий получения регуляторов роста растений из эхинацеи пурпурной проведен сравнительный анализ производства четырех препаратов (Р1, P2, P3, P4): с использованием в технологии стадии очистки экстрактов фитосырья алюмосиликатным сорбентом (P1), применением ферментации молочной сывороткой экстракта эхинацеи пурпурной (P2), введением в состав препарата бишофита (P3), совместного применения фитопрепарата на основе молочной сыворотки и эхинацеи пурпурной с нанокомпонентами (P4). В табл. 22.12 представлены данные по технико-экономическим показателям производства разработанных препаратов.

Изучение комплексного действия препаратов на рост и урожайность агрокультуры, оценка их ростостимулирующих свойств проведены в полевых условиях на поле СХП «Новомарьевский» Шпаковского района Ставропольского края. Внедрение регулятора роста растений для предпосевной обработки семян озимой пшеницы сортов «Победа 50» и «Станичная», а также обработки посевов агрокультуры совместно с гербицидом в фазу кущения проведено в СХП «Новомарьевский» и СПК «Мелиоратор». Предпосевную обработку семян агрокультуры проводили препаратом на основе гидроксикоричных кислот и далее семена высевали на территории поля 30 га с нормой высева в опытном и контрольном вариантах 4,5 млн. всхожих семян на 1 га. Для сравнения было предусмотрено контрольное поле площадью 20 га, а также поле, на котором высевали семена агрокультуры после обработки традиционно используемым препаратом «Премис». В производственных испытаниях препарат на основе гидроксикоричных кислот применялся с нормой расхода 0,05 л на 1 тонну семян с пленкообразователем «Алкил-агро».
Производственные испытания разработанного регулятора роста растений выявили его положительное влияние на урожайность, а также качественные показатели зерна озимой пшеницы сорта «Победа 50», что представлено в табл. 22.13.

Производственные испытания разработанного препарата из эхинацеи пурпурной выявили его положительное влияние на элементы структуры урожая, а также качественные показатели зерна озимой пшеницы сорта «Победа 50». Предпосевная обработка семян озимой пшеницы разработанным препаратом обеспечила прибавку урожая 4,2 ц/га по сравнению с контрольным вариантом и 3,7 ц/га по сравнению с вариантом, в котором обработку семян проводили протравителем «Премис». Препарат оказал положительное влияние на качественные показатели сельскохозяйственной продукции, увеличив уровень количества клейковины зерна на 6%, показатель качества клейковины ед. ИДК на 9,4 %.
Снижение себестоимости зерна определяется меньшей стоимостью применяемого препарата. Уровень рентабельности производства зерна возрос на 18%.
В целом, использование молочной сыворотки в качестве основного компонента при разработке регуляторов роста растений, позволяет не только получить препараты с высоким уровнем биологической активности, но и решить проблему утилизации ценного вторичного сырья молочной промышленности с обеспечением экологической безопасности в растениеводстве. Работа в данном направлении продолжается и, кажется, может привести к еще одному биотехнологическому направлению использования молочной сыворотки.