Стимуляторы роста растений. Хитозан

Здравствуйте, с вами Сергей, и мы продолжаем разговор о гормонах и стимуляторах роста растений. Вещество, о котором сегодня пойдёт речь, не является фитогормоном, но по конечному эффекту воздействия на растение его можно сравнить с гормонами, стимулирующими рост наших зелёных друзей.

Общая информация и немного истории

Хитозан является производным веществом хитина. Впервые хитозан был получен в далёком 1859 году Шарлем Мари Бенджамином Руже, французским физиологом, профессором университета Монпелье. Шарль Руже совершил ещё несколько очень важных открытий в области физиологии земноводных, строения капиллярных клеток и мышц глаз.

Хитин является основным каркасным элементом тел членистоногих — насекомых и ракообразных. У членистоногих нет позвоночника или костей, которые принимают на себя опорную функцию у птиц и млекопитающих. Можно сказать, что скелет насекомых находится снаружи. Хитин очень прочный материал и защищает тела членистоногих как от внешней среды, так и от хищников. Также хитин является строительным материалом тел грибов.

На сегодня хитин является единственным источником сырья для получения хитозана. Прочность и стойкость к воздействиям внешней среды хитину придаёт органическое углеродное соединение — ацил. В природе за разложение хитина отвечают особые бактерии. Ну а люди научились удалять ацил из хитина химическим путём и получать хитозан.

Долгое время хитозан получали из панцирей ракообразных. Но эти панцири не всегда доступны и довольно дороги, и люди стали искать другие источники хитина. Одним из таких источников стал подмор медоносных пчёл. Подмор — это погибшие в результате зимовки пчёлы. Даже если зимовка пчёл прошла успешно, на дне улья весной скапливаются трупики пчёл. Пчелиный подмор используется как в народной, так и классической медицине для производства лечебных препаратов. И из этого же подмора выделяют хитин, который после идёт на получение хитозана. Хитозан из пчелиного подмора называют пчелозаном. Существует БАД с аналогичным названием, включающий в себя помимо пчелиного хитозана другие вещества из тел пчёл, например пчелиный яд. Такой препарат для обработки растений не годится. Ещё один источник получения хитина — низшие грибы, в настоящее время их специально выращивают для этих целей.

Помимо растениеводства хитозан применяют и в других отраслях промышленности, в основном медицинской — у хитозана очень высокая антибактериальная и антивирусная активность, в пищевой промышленности он используется как БАД и гелеобразователь, кроме того, применяется в производстве бумаги, композитных материалов, косметики. Хитозан настолько перспективный материал, что с 1970-х годов по нему проводятся специализированные научные конференции.

Характеристики хитозана

• Тип вещества — стимулятор роста, иммуномодулятор, фитопротектор.
• Химическая формула — (C₆H₁₁NO₄)_n (хитозан является полимером с длинной молекулярной цепочкой, «n» в формуле указывает на множество связанных друг с другом одинаковых молекул вещества).
• Другие названия — низкомолекулярный хитозан, Chitosan oligosaccharide, хитозан олигосахарид.
• Форма — порошок от бело-жёлтого до серо-бежевого цвета.
• Действующее вещество в общей массе — не менее 85%.
• Растворимость в воде — хорошо растворим (существуют и плохо растворимые формы хитозана, но их, как правило, в сельском хозяйстве не применяют).
• Условия хранения — не больше двух лет в защищённом от света и влаги месте.

Механизм действия хитозана на растения

Для нужд сельского хозяйства обычно применяют хитозан с разорванными полимерными цепями молекул. В таких цепях содержится не более 20 молекул хитозана. В качестве примера можно привести олигосахарид хитозана, который чаще всего используется в растениеводстве. Также ведутся исследования по использованию других полимеров хитозана, в том числе в соединениях с другими веществами.

Механизм действия хитозана на растение довольно сложен. Тут стоит выделить два очень важных момента:

1. Как я говорил выше, хитозан — производное вещество хитина, а хитин — строительный материал тел насекомых. Последние, в свою очередь, очень часто являются вредителями растений. Повышенное содержание хитина и хитозана в почве и особенно на поверхности растения оказывает на последнее одновременно стрессовый и стимулирующий эффект. При поражении растения насекомыми, например тлёй, паутинным клещом, различными гусеницами или жуками, частички хитина попадают на растение и вызывают стресс. Последнему ничего не остаётся, кроме как бросить все силы на активный рост, чтобы компенсировать потери, наносимые насекомыми, и усилить выработку веществ, направленных на борьбу с ними (сложные эфиры, смолы). При этом при обработке хитозаном никакого реального вреда растению не причиняется, и на этом основан сильный стимулирующий эффект олигосахарида хитозана.
2. В молекуле хитина и хитозана содержится азотистое основание NO₄. Хитиновое тело умершего насекомого в почве разлагается бактериями, а молекула хитозана довольно нестойка и тоже распадается на производные с выделением азота. Азот — один из трёх растительных микронутриентов — источник питания растения, отвечающий за большинство физиологических процессов. Несвязанного азота довольно много в почве и воздухе, но в таком виде для растений он недоступен. Некоторые бобовые растения вступают в симбиоз с азотфиксирующими бактериями для получения биодоступного азота. Хитин и хитозан, разлагаясь, отдают в почву биодоступные соединения азота. И растения, обнаружив в почве остатки насекомых, оплетают корнями это место для усвоения азотных соединений.

Распишу немного подробнее стимулирующее действие хитозана. При атаке насекомых вредителей на растение опасность представляют не только они. Такие насекомые часто, если не всегда, являются переносчиками различных патогенных бактерий и вирусов, которые тоже не прочь обосноваться внутри растения и начать паразитировать на нём. В момент атаки насекомых у растений включается иммунная система и начинают вырабатываться защитные вещества. Например, эфирномасличные растения, вроде мелиссы или мяты, вырабатывают ментол и его производные как раз для того, чтобы отпугивать насекомых. И при воздействии хитозана на растение мяты выработка ментола резко увеличивается.

Интересно, что в отличие от многих других стимуляторов, хитозан начинает действовать практически мгновенно. Растение реагирует на него буквально за несколько минут. При этом нужно учитывать, что у молодых растений обработка хитозаном может вызвать стресс, несовместимый с жизнью. Ростки могут потерять тургор (внутриклеточное давление), полечь, коснуться земли и там стать жертвой различных микроорганизмов или почвенных насекомых. Если росток молодой, то от такого стресса он может не оправиться. Поэтому очень важно выбирать время обработки растения хитозаном.

Для чего сити-фермер может применять хитозан

Стимулирующий стресс, вызываемый хитозаном, приводит к следующему:

• Активация иммунной системы растений. Очень полезно обрабатывать хитозаном подросшую рассаду растений, предназначенную для открытого грунта. Обработку проводят не позднее чем за две-три недели до высадки растения в открытый грунт. Иммунная система растения получает своеобразную тренировку, и когда растение подвергнется реальной опасности в открытом грунте, его иммунитет даст сильный и мощный ответ.
• Активация роста корней. Этот механизм я немного описывал ранее, добавлю, что благодаря хитозану растения развивают мощную и здоровую корневую систему, способную впитывать намного больше влаги и питательных веществ из субстрата.
• Замедление начала цветения и увеличение сроков его продолжительности. Если обработать собравшееся цвести растение хитозаном, то все свои силы оно бросит на борьбу — в нашем случае с несуществующим врагом. Это свойство можно использовать для отсрочки начала цветения. Хитозан действует по-разному на разные виды растений, но у большинства он вызывает задержку цветения минимум на неделю. При этом, если на растении уже есть бутоны, они остановятся в развитии на некоторое время, но останутся полностью жизнеспособными. И после того как опасность для растения минует, оно зацветёт. При этом накопленные силы сделают это цветение более обильным и продолжительным.
• Активация спящих почек и усиление ветвления. Некоторые насекомые, например листогрызущие гусеницы, способны полностью уничтожить листья и молодые побеги растения. После такого пира остаются ветви, на которых листья уже не вырастут. Растению не остаётся ничего иного, как отращивать новые ветви, а на них листья. В случае обработки растения хитозаном оно начинает активнее пускать боковые побеги, при этом рост основных немного замедляется. Ведь растение думает, что имеющиеся побеги и ветви будут уничтожены, и перераспределяет силы в пользу новых. Это свойство хитозана используют для получения мощных кустистых растений.
• Активация метаболизма растения. При атаке насекомыми растение теряет части своего тела, часто довольно большие. Это приводит к целой серии дефицитов. Если растение теряет листья, то у него уменьшается фотосинтез, газо- и водообмен. Для наращивания новых ветвей и листьев требуется время. Но растению нужно выживать здесь и сейчас, конкурировать с другими растениями за место под солнцем. Поэтому оставшиеся части растения начинают работать более интенсивно. Ускоряется фотосинтез, устьица растения становятся более активными. Как вы уже понимаете, обработка растения хитозаном существенно увеличивает метаболизм и, как следствие, рост растения.
• Замедление и повышение всхожести семян. Да, хитозан — неоднозначный стимулятор. В нескольких довольно серьёзных исследованиях учёные экспериментировали с обработкой семян огурцов раствором хитозана разной концентрации. Была установлена прямая связь между концентрацией хитозана в растворе для обработки и всхожестью семян. В малых дозах, от 0,01 до 0,1%, хитозан действует как мощный стимулятор. Семена прорастают быстро и массово, и в дальнейшем из них получаются растения, приносящие плоды большей массы. А вот концентрация хитозана выше 0,1% всхожесть семян уже снижала. И это свойство хитозана можно использовать для замедления всхожести семян, например озимых растений.
• Улучшение и усиление вкуса растений и их плодов. Многие эфиромасличные растения, вроде мяты, розмарина и других, вырабатывают пахучие вещества, которые мы так любим, как раз для того, чтобы отпугивать вредителей. Хитозан усиливает выработку таких веществ, тем самым растения для конечного потребителя становятся более ароматными и вкусными.

Мой опыт применения хитозана

В первый раз о хитозане я услышал на выставке «Ситифермер — 2021». Там компания Simplex представляла комплексный стимулятор роста под названием Simplex Power с хитозаном в составе. Скажу честно, на выставке я сильно не вникал и покупал всё, что попадалось под руку. Разбираться стал уже спустя несколько дней дома.

По инструкции производителя растения обрабатываются на стадии цветения и созревания плодов. Для зелёных пищевых культур обработка производится за три-четыре недели до срезки. Обработка проводится путём опрыскивания. Для создания рабочего раствора необходимо растворить 1–2 мл препарата в 1 л воды. Отмечу, что Simplex Power продаётся в пластиковой бутылочке с удобным дозатором.

Поделюсь своим опытом по применению хитозана (отмечу сразу, в большей степени то, что я опишу, основано на моих субъективных наблюдениях, на научную достоверность я не претендую).

• Розмарин. Возможно, вы уже видели мой бонсай из розмарина. Растёт он у меня не только как бонсай, но и как пряно-вкусовая культура. С периодичностью один раз в месяц я срезаю с него лишние ветви и использую для приготовления пищи как специю. Я проводил две обработки с интервалом в месяц. Хитозан показал себя как отличный стимулятор. Розмарин стал намного зеленее, увеличилось количество новых побегов. Последнее не очень хорошо для бонсай, но вот для кулинарных целей — то, что нужно. Также я отметил повышенный аромат у молодых побегов, обычно они пахнут не очень сильно. Старые ветви и листья покрылись невидимым маслянистым налётом, он легко ощущался, если ветви слегка потереть в руке.

• Острый перец. Я обрабатывал уже взрослые плодоносящие растения. По остроте плодов сказать сложно. Тут всё очень субъективно. Мне мои перцы, собранные с одного куста, могут казаться разными по остроте в разные моменты времени. Тут, пожалуй, влияет восприимчивость рецепторов, которая может меняться от разных факторов. Но спустя примерно неделю после обработки хитозаном я визуально отметил, что листья перца изменили свой цвет в сторону очень насыщенного зелёного. Также я отметил общее замедление роста растения с увеличением количества завязей.
• Кинза и рукола. Две эти салатные культуры являются моими самыми любимыми. И уважаю я их за неповторимый вкус. На аромат этих культур влияет много факторов, например, подсушивание почвы обычно приводит к снижению интенсивности аромата, а повышенная влажность, напротив, может очень сильно улучшить их вкус. И тут я немного нарушил рекомендации производителя удобрений Simplex и применил их препарат для полива. Такой способ обработки я выбрал потому, что зелёные части этих растений идут в пищу, и на мой взгляд, после обработки опрыскиванием часть стимулятора может остаться на его поверхности до сбора урожая. Этот эксперимент можно отнести к более научным, поскольку поливал хитозаном я не все растения, и в дальнейшем сравнивал вкусы обработанных и нет. В результате полива хитозаном я отметил несколько важных изменений. Во-первых, растения немного притормозили в росте, но стали более упругими. Во-вторых, изменился вкус, он стал более насыщенным, а в руколе усилились нотки остроты. В-третьих, растения стали более зелёными (это изменение я отметил на всех растениях обработанных хитозаном). В-четвёртых, у зелени увеличилась лёжкость. Это свойство хитозана я заметил случайно. Обычно я не храню свою зелень в срезанном виде, срезаю только перед употреблением. Как-то перед очередным обедом я срезал зелень, отвлёкся, оставил её в дальнем углу комнаты и забыл про неё. Обнаружил только спустя сутки. Память покидает меня периодически, и такое уже случалось. Обычно после суток в тепле срезанная зелень становится очень дряблой и идёт на выброс. Но не в этот раз. Безусловно, растения пожухли, но куда меньше, чем обычно. Думаю, хитозан может существенно продлить лёжкость салатных культур.

В завершение скажу, что препаратов для обработки растений с хитозаном довольно много. Можно приобрести и чистый олигосахарид хитозана и самостоятельно готовить из него рабочие растворы. Использование чистого хитозана вполне вписывается в концепцию органического выращивания растений, поскольку хитозан можно отнести к природным, естественным препаратам. Но я был бы очень осторожен с этим веществом, поскольку обработка им в неправильной концентрации может очень сильно затормозить рост растения. Всем больших урожаев!