Способ определения оптимального значения ph для прорастания семян белого люпина
Владельцы патента RU 2564389:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный аграрный университет-МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) (RU)
Способ относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает использование питательных сред с различными значениями pH. При этом для проращивания семян белого люпина готовят питательные растворы с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития растений. Далее поддерживают качественный катионно-анионный состав одинаковым, изучая проращивание семян в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH, строго контролируя кислотность растворов в течение всего эксперимента. За критерий оценки оптимального интервала pH принимают самопроизвольную реакцию проростков белого люпина изменять pH до значения 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора. При этом скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом. Способ позволяет ускорить прорастание семян и способствует более раннему усвоению солнечной энергии, необходимой для процесса фотосинтеза. 2 ил., 3 табл.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к растениеводству, и может быть использовано в сельскохозяйственных предприятиях, крестьянских, фермерских хозяйствах, занимающихся выращиванием белого люпина.
Известны способы определения отношения растений к кислотности почвенного раствора.
Первый способ основан на изучении влияния pH на растения и определении его оптимального значения путем внесения в почву одного и того же состава различных доз химических мелиорантов (в первую очередь CaCO3 и MgCO3), изменяющих ее pH, в вегетационных и полевых опытах в течение всего периода вегетации. (Прянишников Д.Н. Агрохимия, т. 1. - М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1952. - С. 477-479.) Недостатком способа является внесение разных количеств химических веществ, изменяющих величину pH почвенного раствора. При этом не учитывают отношение растений к увеличению в почвенном растворе катионов Ca2+ и Mg2+, что приводит к нарушению принципа единственного различия при проведении эксперимента. Кроме того, катионы Ca2+ являются антагонистами катионов K+, поэтому внесение высоких доз Ca2+ приводит к снижению поступления K+ в растения и его дефициту, что искажает информацию об отношении растений к кислотности. Также недостатком данного способа является отсутствие сведений о качественном составе почвы.
Второй способ основан на изучении влияния pH на растения и установлении его оптимального значения путем использования почв, имеющих различное происхождение и отличающихся величиной pH. (Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 2. - М.: Изд-во АН СССР, 1953. - С. 332-338.)
Недостатком данного способа является неизвестный качественный состав почв и, в связи с этим, неконтролируемое влияние катионно-анионного состава почв на изменение pH, что также нарушает принцип единственного различия при проведении эксперимента.
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков относится способ, основанный на изучении влияния pH на рост люпина в водной среде, в которой pH доводили до нужного значения прибавлением минеральной кислоты. В результате эксперимента найден оптимальный интервал pH, равный 4-5. (Прянишников Д.Н. Агрохимия. Т. 1. - М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1952. - С. 124-127.)
Недостатком способа является неоднозначность полученных результатов, т.к. не учтено влияние pH на развитие растений в присутствии других ионов.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи - определить оптимальное значения pH для прорастания семян белого люпина.
Технический результат - ускоренное прорастание семян и более раннее усвоение солнечной энергии, необходимой для процесса фотосинтеза.
Для решения указанной задачи разработан способ определения оптимального значения pH для прорастания семян белого люпина, включающий использование питательных сред с различными значениями pH. Для проращивания семян белого люпина готовят питательные растворы одинакового катионно-анионного состава с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития растений. Проращивание семян изучают в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH, строго контролируя кислотность растворов в течение всего эксперимента. При этом за критерий оценки оптимального интервала pH принимают самопроизвольную реакцию проростков белого люпина изменять pH до значения 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора. Скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом.
Существенными признаками, характеризующими изобретение, являются:
1) использование питательных сред с различными значениями pH;
2) приготовление питательных растворов одинакового качественного катионно-анионного состава с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития белого люпина;
3) изучение проращивания семян в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH;
4) за критерий оценки оптимального значения pH принята реакция проростков белого люпина самопроизвольно изменять pH до 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора; при данном значении pH скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом.
Предложенный способ поясняется графиками.
На фиг. 1 представлен график зависимости pH от времени для ежедневно сменяемого раствора.
На фиг. 2 представлен график зависимости числа проростков от времени, где 1 - для сменяемого раствора; 2 - для несменяемого раствора.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа
Для доказательства возможности использования данного способа были проведены лабораторные опыты в ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.
Предложенный способ основан на том, что в питательную смесь, включающую все необходимые для растений химические элементы, помещают семена белого люпина. Питательная смесь имеет изначально значение pH=3,7.
В питательной смеси сохранен качественный катионно-анионный состав. Значения pH 5, 6, 7, 8 получали путем добавления 0,1 М раствора КОН в исходный раствор.
Схема лабораторного опыта включала три изучаемых фактора:
1) величина pH раствора;
2) время;
3) сменяемость раствора.
Опыты проводили в чашках Петри в трехкратной повторности. В каждую чашку помещали по 30 неповрежденных семян белого люпина сорта Дега. По массе семена в каждой из чашек имели различия ±5%. В каждую чашку заливали по 50 мл раствора с соответствующим значением pH.
Величину pH измеряли ежедневно на иономере Экотест-2000. В варианте со сменяемыми растворами их обновляли каждый день, для чего сливали раствор из каждой чашки в стаканчик, измеряли pH. В чашку наливали новую порцию раствора с соответствующим значением pH. В случае с несменяемыми растворами после измерения pH их снова выливали в чашки Петри или проводили измерение pH непосредственно в чашках Петри.
Ежедневно измеряли значение pH, количество проросших семян и длину проростков в течение 7 дней.
Фактические результаты лабораторного опыта представлены в таблицах 1-3 и на фигурах 1 и 2.
| Таблица 1 | |||||
| Зависимость pH от времени для несменяемого раствора | |||||
| Время (сутки) | pH раствора | ||||
| 3,7 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1 | 5,58 | 5,69 | 5,81 | 5,95 | 6,09 |
| 2 | 5,96 | 6,01 | 6,09 | 6,17 | 6,27 |
| 3 | 6,33 | 6,33 | 6,37 | 6,42 | 6,48 |
| 4 | 6,68 | 6,65 | 6,65 | 6,67 | 6,70 |
| 5 | 6,92 | 6,97 | 6,94 | 6,93 | 6,94 |
| 6 | 7,03 | 7,28 | 7,22 | 7,19 | 7,17 |
| 7 | 7,15 | 7,59 | 7,51 | 7,45 | 7,41 |
При прорастании семян белого люпина в несменяемых растворах для построения математической модели зависимости реакции питательного раствора от начального значения pH и времени нахождения семян в растворе была использована половинная модель уравнения регрессии, в которой t - время (сутки);
pH - начальное значение pH при замачивании семян;
y - величина pH питательного раствора, измененная во времени.
y=4,08+1,38t0,5+0,30t+0,25pH-0,59(tpH)0,5, R=0,984
| Таблица 2 | |||||
| Зависимость pH от времени для ежедневно сменяемого раствора | |||||
| Время (сутки) | pH раствора | ||||
| 3,7 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1 | 5,51 | 5,63 | 5,97 | 6,52 | 6,62 |
| 2 | 5,62 | 5,73 | 6,03 | 6,41 | 6,50 |
| 3 | 5,68 | 5,80 | 6,08 | 6,33 | 6,45 |
| 4 | 6,02 | 6,06 | 6,13 | 6,28 | 6,43 |
| 5 | 6,10 | 6,16 | 6,16 | 6,20 | 6,30 |
| 6 | 6,13 | 6,18 | 6,19 | 6,20 | 6,30 |
| 7 | 6,15 | 6,21 | 6,23 | 6,25 | 6,31 |
В опытах для ежедневно сменяемых растворов также была использована модель уравнения регрессии:
y=5,37t0,5+0,97pH-2,13(tpH)0,5, R=0,845
Из данных таблицы 1, 2 и фиг. 1 следует, что семена белого люпина самопроизвольно изменяют pH до 6,0-7,0 независимо от его первоначальной величины.
Из данных таблицы 3 и графика, изображенного на фиг. 2, видно, что число проростков в несменяемом растворе больше, чем в сменяемом. Очевидно, что семена белого люпина часть энергии тратят на установление оптимального значения pH для их прорастания.
| Таблица 3 | ||||||||
| Зависимость числа проростков от времени для сменяемого и несменяемого растворов | ||||||||
| Время (сутки) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Число ростков (шт.), сменяемый раствор | 0 | 1 | 5 | 15 | 20 | 24 | 25 | 25 |
| Число ростков (шт.), несменяемый раствор | 0 | 2 | 6 | 26 | 27 | 28 | 29 | 29 |
Технико-экономические преимущества и эффективность изобретения по сравнению с прототипом
Изобретение обеспечивает условия для более раннего появления всходов белого люпина, раннего формирования вегетативных органов, за счет раннего усвоения солнечной энергии, что приводит к повышению его урожайности.
Способ определения оптимального значения pH для прорастания семян белого люпина, включающий использование питательных сред с различными значениями pH, отличающийся тем, что для проращивания семян белого люпина готовят питательные растворы с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития растений, далее поддерживают качественный катионно-анионный состав одинаковым, изучая проращивание семян в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH, строго контролируя кислотность растворов в течение всего эксперимента, за критерий оценки оптимального интервала pH принимают самопроизвольную реакцию проростков белого люпина изменять pH до значения 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора, при этом скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом.
