Средство, одновременно стимулирующее рост растений и повышающее их устойчивость к засухе

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве и химии биологически активных веществ. Изобретение относится к средству, дополнительно включающему в качестве преобладающего компонента β- формилакриловую кислоту (24 - 32 мас.%) в композиции со смесью 2(5H)-фуранона, карбоновых кислот (янтарной, малеиновой, фумаровой и муравьиной) и воды. Средство проявляет свойства активатора прорастания семян зерновых, зернобобовых и технических культур и повышает их урожайность и устойчивость к засухе. 9 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и химии биологически активных веществ.

В качестве заявляемого средства предлагается известная химическая композиция, являющаяся продуктом перекисного окисления фурановых соединений, которая ранее использовалась только для получения из нее химических реактивов. Средство состоит из β-формилакриловой кислоты в качестве его преобладающего компонента (24 - 32 мас.%) и смеси 2(5H)-фуранона, янтарной кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, муравьиной кислоты и воды.

Заявляемое средство проявляет комплекс полезных свойств: активирует прорастание семян и повышает урожайность к засухе сельскохозяйственных культур, превышая по своим показателям аналоги и прототип.

В качестве биологически активного вещества, в то числе по заявляемому назначению, средство не использовалось.

Способ получения заявляемого вещества описан в работе [1]. Реакционную массу, полученную перекисным окислением фурфурола или других фурановых соединений в присутствии соединений металлов переменной валентности, концентрируют, полученный концентрат, представляющий собой указанную композицию, используют в качестве заявляемого средства.

Задачей данного изобретения является расширение ассортимента высокоэффективных средств для использования в сельском хозяйстве. В качестве нового средства предлагается заявляемая композиция, обладающая ранее неописанным для нее биологически активным действием, одновременно проявляющимся в активации прорастания семян, повышении урожайности и устойчивости к засухе с/х культур. Преимуществами средства являются простота его получения, высокая эффективность и комплексность действия, что соответствует требованиям, предъявляемым к современным агрохимическим препаратам.

Аналогом заявляемого средства по ростстимулирующему действию является гиббереллин. Известно применение гиббереллина для повышения всхожести семян и продуктивности сельскохозяйственных культур, однако он является дорогостоящим продуктом, получаемым путем трудоемкого многостадийного микробиологического синтеза [2, 3].

Аналогом заявляемого средства (вещества) по антистрессовому действию является мивал. Мивал описан в литературе как эффективный антистрессовый препарат [4] , однако его основу составляют труднодоступные кремнийорганические соединения. Действие гиббереллина против засухи в литературе не описано.

Прототипом заявляемого средства является янтарная кислота 85%-ная, которая состоит преимущественно из янтарной кислоты (не менее 85 мас.%) в композиции со смесью малеиновой, фумаровой, муравьиной кислот и 2(5H)-фуранона, но не содержит β-формилакриловую кислоту [5]. Янтарная кислота 85%-ная является препаратом, разрешенным для использования в сельском хозяйстве в качестве ростстимулирующего средства [6]. Действие янтарной кислоты 85%-ной против засухи в литературе не описано.

Таким образом, заявляемое средство, одновременно стимулирующее рост растений и повышающее их устойчивость к засухе, включающее янтарную, малеиновую, фумаровую, муравьиную кислоты и 2(5H)-фуранон, отличающееся тем, что содержит в качестве преобладающего компонента β-формилакриловую кислоту в количестве 24 - 32 мас.%.

Возможность реализации заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Действие заявляемого вещества на посевные качества семян сельскохозяйственных культур (в лабораторных условиях).

Заявляемое вещество, аналог по свойствам (гиббереллин) и прототип (янтарная кислота 85%-ная) применяли путем предпосевного замачивания семян озимой пшеницы сорта "Краснодарская-70". Использовали водные растворы: гиббереллина с массовой долей 0,001%, янтарной кислоты 85%-ной - 0,005% (здесь и далее применяли ранее определенные оптимальные концентрации аналогов), заявляемого вещества с массовой долей 0,01; 0,005; 0,001; 0,0005 и 0,0001%. Замоченные семена выкладывали для проращивания в чашки Петри на фильтровальную бумагу. Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян. В ходе проращивания определяли всхожесть, длину корней и высоту ростков 7-дневных проростков, а также их сырьевую массу. Результаты исследований приведены в табл.1. (см. табл.1 - 8 в конце описания).

Из данных, представленных в табл. 1 видно, что заявляемое вещество в диапазоне концентраций 0,01 - 0,001% активирует ростовые и синтетические процессы в проростках пшеницы и по своей эффективности не уступает аналогу и прототипу. В оптимальной дозе 0,001% заявляемое вещество увеличивает всхожесть семян пшеницы - на 12%, высоту ростков - на 44,2%, массу ростков - 68,4%, длину корней проростков - на 34,8% и их массу - на 53,4% по сравнению с контролем, а по своей эффективности превосходит эталоны сравнения (янтарную кислоту 85%-ную и гиббереллин).

Таким образом, заявляемое вещество в диапазоне концентраций 0,01 - 0,0001% улучшает посевные качества семян озимой пшеницы и в оптимальной дозе 0,001% превосходит по своей эффективности аналог по структуре и прототип.

На основании этого действия заявляемого вещества на посевные качества семян ряда сельскохозяйственных культур определяли, используя оптимальную ростактивирующую дозу, равную 0,001%. Заявляемое вещество, гиббереллин и янтарную кислоту 85%-ную применяли путем предпосевного замачивания семян кукурузы (гибрид "Краснодарский 395"), гречихи, сои (сорт "Волна"), гороха (сорт "Альфа") и льна. Для обработки семян использовали водные растворы гиббереллина с массовой долей 0,001%, янтарной кислоты 85%-ной - 0,005% и заявляемого вещества - 0,001%. В ходе проращивания определяли всхожесть семян, длину корней и высоту ростков, длину растений, массу ростков и корней проростков, массу растений (гречиха). Результаты исследований приведены в табл.2.

Заявляемое вещество в оптимальной ростактивирующей дозе (0,001%) при обработке семян кукурузы, гречихи, сои, гороха проявляет свойства высокоэффективного регулятора роста; активирует как ростовые, так и синтетические процессы в ростках и корнях проростков. На культурах гречихи, сои, гороха и льна заявляемое вещество по своей эффективности не уступает эталонам (гиббереллину и янтарной кислоте 85%-ной), а по ряду показателей превосходит их. На культуре кукурузы заявляемое вещество превосходит эталоны по всем показателям.

Таким образом, заявляемое вещество в дозе 0,001% улучшает посевные качества семян сельскохозяйственных культур и по своей эффективности не уступает аналогам.

Для обработки семян риса сорта "Лиман" использовали раствор янтарной кислоты 85%-ной с массовой долей 0,1% и заявляемого вещества с массовой долей 0,1; 0,05; 0,01; 0,005; 0,001%. Замоченные семена выкладывали для проращивания в чашки Петри на фильтровальную бумагу. Повторность опытов - 4-х кратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян. В ходе проращивания определяли энергию проростания, всхожесть, высоту ростков и длину корней 7-дневных проростков, сырую массу ростков и корней проростков. Результаты исследований приведены в таблице 3.

Заявляемое вещество в оптимальной стимулирующей дозе 0,01% повышает всхожесть семян риса на 4%, энергию прорастания - на 5%, длину корней - на 6,7%, массу корней - на 22,9%, высоту ростков - на 23,1% и их массу - на 18,9% в сравнении с контролем и по своей эффективности не уступает эталону - янтарной кислоте 85%-ной. Таким образом, заявляемое вещество в дозе 0,01% улучшает посевные качества семян риса и по своей эффективности превосходит прототип.

Пример 2. Действие заявляемого вещества на биометрические показатели растений риса, структуру урожая и урожай риса (вегетационный опыт).

Заявляемое вещество и аналог (янтарную кислоту 85%-ную) применяли путем предпосевного замачивания семян в течение 18 часов. Для обработки семян риса сорта "Лиман" использовали водные растворы янтарной кислоты 85%-ной с массовой долей 0,1% и заявляемого вещества с оптимальной массовой долей - 0,001%, установленной в лабораторном опыте. Для выращивания растений риса использовали вегетационные сосуды емкостью 10 л. В каждый сосуд помещали 6 кг просеянной через сито диаметром 6 мм, очищенной от корневых остатков почвы, смешанной с питательной смесью Д.Н.Прянишникова. В подготовленные сосуды высевали по 20 шт. зерен, после их замачивания в растворах препаратов (контрольные зерна замачивали в воде). Глубина заделки семян - 2,0 см. Режим орошения - укороченное затопление. В фазу всходов проводили прореживание и оставляли по 10 типичных растений в каждом сосуде. В фазу кущения определяли длину корней растений, объем корней, высоту растений, массу корней и наземной части. В фазу полной спелости проводили биометрический анализ, определяли структуру урожая и биологический урожай риса. Результаты исследований приведены в таблицах 4, 5, 6 и 7.

Из табл. 4 видно, что заявляемое вещество не уступает по своим показателям янтарной кислоте 85%-ной.

Заявляемое вещество и прототип (янтарная кислота 85%-ная) активируют рост растений риса и накопление биомассы, преимущественно в корнях, на первых этапах онтогенеза. У растений в фазу полной спелости заявляемое вещество увеличивает площадь листовой поверхности как у главного стебля, так и у боковых побегов, что создает благоприятные условия для увеличения продуктивности. Из табл. 5 следует, что заявляемое вещество по всем показателям превосходит прототип.

Заявляемое вещество увеличивает общую и продуктивную кустистость у растений риса, в следствие чего увеличивается число и масса зерен с растения, что в конечном итоге обусловливает увеличение продуктивности растения на 20,3%. По всем приведенным в таблице 6 показателям заявляемое вещество превосходит прототип.

Заявляемое вещество достоверно увеличивает биологический урожай риса на 3,7 ц/га или на 10,1% в сравнении с контролем и по своей эффективности превосходит аналог по структуре и свойствам - янтарную кислоту 85%-ную. Таким образом, заявляемое вещество в дозе 0,1% увеличивает урожай зерна риса, улучшает структуру урожая и по своей эффективности превосходит прототип.

Пример 3. Действие заявляемого вещества на урожайность полевых сельскохозяйственных культур.

Заявляемое вещество и аналог (янтарную кислоту 85%-ную) применяли путем опрыскивания их растворами растений сои сорта "Белоснежка" в фазе бутонизации. Для обработки использовали водные растворы препаратов с оптимальной массовой долей - 0,01%, установленной в лабораторных опытах. В фазу полной спелости определяли биологический урожай сои. Результаты исследований приведены в табл.8.

Из табл. 8 видно, что заявляемое вещество в концентрации 0,01% повышает урожай семян сои при опрыскивании растений в фазе бутонизации и превосходит по действию прототип.

Пример 4. Действие заявляемого вещества на устойчивость растений пшеницы сорта "Краснодарская - 70" к водному стрессу (лабораторный опыт).

Влияние регуляторов роста на устойчивость проростков озимой пшеницы к водному стрессу определяли по известной методике ВНИИХСЗР [7,8] в модификации.

Заявляемое вещество и аналог по свойствам (мивал) применяли путем предпосевной обработки семян озимой пшеницы сорта "Краснодарская - 70". Для обработки семян использовали водные растворы мивала с массовой долей 0,0001% и заявляемого вещества с оптимальной массовой долей 0,001%, установленной в лабораторном опыте. Замоченные семена выкладывали для проращивания в чашки Петри на фильтровальную бумагу. Повторность опыта - шестикратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян. Через три дня проращивания проростки трех повторностей каждого варианта подсушивали в течение часа, после чего проращивание продолжали.

В ходе проращивания определяли высоту ростков и длину корней 7-дневных проростков, сухую массу проростков. Расчитывали степень сохранения ростовой и синтетической активности в ростках и проростках в сравнении с растениями соответствующего варианта опыта, обработанными препаратами, но без подсушивания проростков. Результаты исследований приведены в табл.9.

Из табл. 9 видно, что при водном стрессе заявляемое вещество сохраняет интенсивность синтетических процессов в большей мере, чем ростовых и по своей эффективности не уступает эталону сравнения - мивалу.

Таким образом, заявляемое вещество повышает устойчивость проростков пшеницы к водному стрессу и по своей эффективности не уступает аналогу по свойствам.

Литература 1. Посконин В.В., Бадовская Л.А., Гаврилова С.П., Кульневич В.Г. // Журнал органической химии. - 1989, - N 11. С.1462-1468.

2. Фридрих Г. и др. Физиология плодовых растений. - Берлин: Изд-во АН ГДР, 1978. - С.416.

3. Муромцев Г.С., Агнистикова В.Н. Гиббереллины и урожай. - М.: Колос, 1971. - С.217.

4. Шевелуха В.С. Рост растений и его регуляция в онтогенезе. - М.: Колос, 1992. - С.436.

5. Технические условия N 64-11-19-89 на препарат "Кислота янтарная 85%-ная"; утверждено 14.09.89; зарегистрировано Краснодарским центром стандартизации и метрологии 20.10.89, рег. N 063/003050.

6. Препараты для защиты растений (список химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками, регуляторов роста растений и феромонов, разрешенных для применения в сельском, в т.ч. фермерском, лесном и коммунальном хозяйствах на 1992 - 1996 гг. - М.: Колос, 1994. - С.207.

7. Методические рекомендации по проведению лабораторных испытаний синтетических регуляторов роста растений /Под ред. А.А.Шаповалова. - Черкассы: филиал НИИТЭХим, 1990. - 35 с.

8. Методические рекомендации по проведению лабораторного скрининга синтетических регуляторов роста растений /Под ред. С.С.Кукаленко и А.А.Шаповалова. - Черкассы: филиал НИИТЭХим, 1985. - 29 с.

Формула изобретения

Средство, одновременно стимулирующее рост растений и повышающее их устойчивость к засухе, включающее янтарную, малеиновую, фумаровую, муравьиную кислоты и 2(5Н)-фуранон, отличающееся тем, что дополнительно содержит в качестве преобладающего компонента β-формилакриловую кислоту в количестве 24-32 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7