Комплексный препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы на основе гиббереллинов, полиэтиленгликоля и 3-индолилуксусной кислоты

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой комплексный препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы полусухим способом, включающий гумат калия или натрия, автолизат пивных дрожжей, кальциевый бентонит, соли гиббереллиновых кислот, полиэтиленгликоль и 3-индолилуксусную кислоту (гетероауксин), и представляет собой бентонито-гуматовый комплекс с фитогормонами в виде водной суспензии, включающей указанные компоненты в следующей концентрации: 3-индолилуксусная кислота (гетероауксин) 20-25 мг/л, гиббереллины (соли гиббереллиновых кислот) 250-350 мг/л, гумат 8-12 г/л, кальциевый бентонит 35-45 г/л, автолизат пивных дрожжей 10-14 г/л, полиэтиленгликоль 250-350 мг/л. Изобретение позволяет ускорить прорастание семян яровой пшеницы и развитие их проростков. 1 табл.

 

Область техники

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к разработке препаратов-стимуляторов роста растений для предпосевной обработки семян яровой пшеницы. Предпосевная обработка семян - один из важнейших элементов технологии выращивания агрокультур, позволяющий повышать их всхожесть и защищать от вредителей. Кроме того, она предупреждает появление и распространение ряда заболеваний в период роста и развития растений.

Уровень техники

Из уровня техники известны применения отдельных компонентов заявляемого комплексного препарата в качестве стимуляторов роста растений и/или семян.

Так, например, известно, что для повышения энергии прорастания хорошие результаты дает обработка семян полиэтиленгликолем (ПЭГ), например, с молекулярной массой 6000 (ПЭГ-6000). (3.В. Редькина и др.). Как правило, рекомендуют следующий способ обработки: семена промывают слабым раствором KMnO4 и замачивают в растворе ПЭГ 6000 на несколько суток.

Известны комплексные препараты на основе ПЭГ для предпосевной обработки семян и посадочного материала растений, содержащие, например, компоненты в следующих соотношениях, мас.%: фурацилин - 0,45-0,9, катапол - 0,45-0,9, полиэтиленгликоль-400 (ПЭГ-400) - 89,0, диметилсульфоксид (ДМСО) - 0,9, вода - остальное (патент РФ № 2565291). Такой состав обеспечивает стабильность в процессе длительного хранения, повышение бактерицидной и фунгицидной активности, однако неприменим в промышленных масштабах.

Вместе с тем, в качестве препаратов-стимуляторов для предпосевной обработки семян известны растворы гуматов (Христева Л.А., Галушка A.M. Эффективность применения физиологически активных гумусовых веществ для предпосевной обработки семян / Теория и практика предпосевной обработки семян. Сборник научных трудов. К.: ЮО ВАСХНИЛ, 1984. - с. 16-20.), а также препараты на основе автолизата пивных дрожжей (АПД) (УДК 631.811; 631.417.1 РАЗРАБОТКА СТИМУЛЯТОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН НА ОСНОВЕ АВТОЛИЗАТА ДРОЖЖЕЙ* Г.Н. Федотов, С.А. Шоба, М.Ф. Федотова).

Основным недостатком перечисленных препаратов - стимуляторов роста является низкая эффективность стимуляции, связанная с использованием одного действующего вещества в составе, а также невоспроизводимость получаемых положительных результатов в промышленных масштабах.

Из публикации Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985. - 506 с. известен способ предпосевной обработки семян растворами гиббереллинов.

Из уровня техники также известно применение 3-индолилуксусной кислоты (ИУК) в качестве стимулятора роста растений. Так, например, в патенте РФ № 2430513 раскрыт состав стимулятора роста растений на основе калиевой соли 3-индолилуксусной кислоты, содержащего калиевую соль 3-индолилуксусной кислоты, хлористый калий, калиевую соль гликолевой кислоты, дигидрофосфат калия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: калиевая соль 3-индолилуксусной кислоты - 4,5-4,7, хлористый калий - 2,4-2,6, калиевая соль гликолевой кислоты - 1,2-1,4, дигидрофосфат калия - 11,1-11,5, вода - остальное.

ИУК относится к природным стимуляторам роста растений и широко применяется при индустриальном методе вегетативного размножения кустарниковых и древесных насаждений, цветоводстве и огородничестве, а также при моноклональном выращивании безвирусных клубней картофеля, садовой земляники (клубники) и т.д. Однако из известных источников информации неизвестно применение ИУК в качестве средства предпосевной обработки семян.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является комплексный препарат, раскрытый в патенте РФ №2625957, и включающий в свой состав соли гиббереллиновых кислот (гиббереллины), гумат калия (или натрия) и неочищенный автолизат пивных дрожжей (АПД), содержащий живые дрожжевые клетки, при дозе автолизата пивных дрожжей 1,5-3 кг на тонну семян, дозе гиббереллинов 6,4-9,6 г на тонну семян и дозе гумата калия (натрия) 50-200 г на тонну семян.

Основным недостатком описанного выше препарата также является низкая эффективность действия стимулятора и невоспроизводимость получаемых положительных результатов при применении на реальных почвах в промышленных масштабах. Связано это с тем, что при создании комплексного препарата необходимо не просто учитывать суммарный эффект от каждого из стимулирующих компонентов, а обеспечить наличие в препарате компонентов в определенных концентрациях, обеспечивающих определенный компонентный баланс, что способствует кратному увеличению стимулирующей способности в реальных почвах.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет создания комплексного препарата, обеспечивающего повышение стимулирующего действия недостающих в семенах фитогормонов при предпосевной обработке семян яровой пшеницы за счет снижения поступления аллелотоксинов из почв в семена, уменьшения ингибирования почвенными аллелотоксинами прорастания семян и активации действия фитогормонов, содержащихся в сбалансированной концентрации, полиэтиленгликолем, бентонитом кальция, гуматом и автолизатом пивных дрожжей.

С одной стороны, известно независимое влияние таких фитогормонов, как гетероауксин и соли гиббереллиновых кислот, а также полиэтиленгликоля на рост семян, с другой стороны, использование указанных активных веществ в качестве стимуляторов роста при обработке семян в промышленных масштабах (полусухим способом) не дает ожидаемого эффекта. Таким образом, для промышленного использования полусухим способом известные препараты на основе гиббереллинов и полиэтиленгликоля неприменимы, что и представляет собой проблему, решаемую посредством заявляемого изобретения.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении стимулирующей способности препаратов для предпосевной обработки семян полусухим способом, что находит свое отражение в ускорении прорастания семян яровой пшеницы и развития их проростков.

Технический результат достигается тем, что комплексный препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы полусухим способом, включающий соли гиббереллиновых кислот (гиббереллины), гумат калия или натрия и автолизат пивных дрожжей, согласно техническому решению, дополнительно содержит кальциевый бентонит, полиэтиленгликоль и 3-индолилуксусную кислоту, и представляет собой бентонито-гуматовый комплекс с фитогормонами в виде водной суспензии, включающей указанные компоненты в следующей концентрации:

3-индолилуксусная кислота (гетероауксин)	20-25 мг/л,
гиббереллины (соли гиббереллиновых кислот)	250-350 мг/л,
гумат	8-12 г/л,
кальциевый бентонит	35-45 г/л,
автолизат пивных дрожжей	10-14 г/л,
полиэтиленгликоль	250-350 мг/л.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что препарат, характеризующийся заявленными диапазонами концентраций компонентов, обеспечивает активацию фитогормонов, обеспечиваемых использованием в составе препарата гиббереллинов и гетероауксина, а также введением полиэтиленгликоля, бентонита кальция, гуматов и автолизата пивных дрожжей при снижении поступления аллелотоксинов из почв в семена за счет формирования бентонито-гуматового комплекса с фитогормонами. Это приводит к уменьшению ингибирования почвенными аллелотоксинами прорастания семян. Для этого при создании препарата к фитогормонам (гиббереллинам и гетероауксину) добавляют кальциевый бентонит с гуматом и ПЭГ, и дополнительно вводят АПД в заявленных концентрациях. При взаимодействии гумусовых веществ (гуматы) с бентонитом образуются бентонито-гуматовые комплексы, обладающие значительно большей сорбционной способностью по отношению к органическим веществам (например, пестицидам), которые закрепляют аллелотоксины из почв, не позволяя им поступать в семена и ингибировать их развитие. То есть, введение в состав препарата кальциевого бентонита значительно усиливает поглощение препаратом аллелотоксинов из почв, снижая их количество, поступающее в семена. Еще больше эффект поглощения аллелотоксинов возрастает при введении в препарат неионогенного поверхностно-активного вещества - ПЭГ, который дезагрегирует частицы монтмориллонита, содержащиеся в бентоните и увеличивает их активную поверхность и сорбционную способность. Это снижает ингибирующее действие аллелотоксинов на семена и позволяет лучше проявиться стимулирующей способности фитогормонов, которые лимитируют развитие семян. Вводя в препарат АПД, блокируют активные центры гумусово-бентонитного (бентонито-гуматового) комплекса, способные поглощать из почв биологически активные вещества, оказывающие положительное влияние на развитие семян. Это позволяет достигать высокой эффективности стимуляции развития трудностимулируемых семян яровой пшеницы при их обработке полусухим способом, что недостижимо при известных применениях гиббереллинов. В реальных же производственных условиях применения стимуляторов развития семян зерновых культур альтернативы полусухой обработке семян не существует из-за высокой производительности данного способа, позволяющего за короткий посевной период провести обработку семян для посева на больших площадях реальных хозяйств.

Подобраны интервалы концентраций, в которых препарат действует наиболее эффективно. Выявлено, что при определенных соотношениях «бентонит кальция - гумат», возникает бентонито-гуматовый комплекс, обладающий максимальной сорбционной способностью по отношению к органическим веществам (аллелотоксинам).

Для обеспечения сбалансированного количества бентонито-гуматового комплекса в препарате эмпирическим путем определены и проверены границы интервала его концентрации. Значение нижних границ интервалов кальциевого бентонита и гумата обусловлены способностью бентонито-гуматового комплекса эффективно поглощать и закреплять аллелотоксины, поступающие в семена из почв, а верхняя граница обусловлена тем, что количество биологически активных веществ из почв, способных стимулировать развитие семян, закрепляется на сорбенте в минимальной степени.

Для АПД выбранная нижняя граница интервала концентраций связана с необходимостью дополнительного блокирования активных центров сорбента, способных закреплять стимулирующие биологически активные вещества из почв, а верхняя граница обусловлена вытеснением стимулирующими биологически активными веществами из почв аллелотоксинов и увеличением их количества, поступающего в семена, что приводит к усилению ингибирования развития семян. Вместе с тем, следует учитывать, что на этот процесс накладывается поступление из АПД в семена веществ, стимулирующих развитие семян (например, витаминов).

Для ПЭГ, который является неионогенным поверхностно-активным веществом, выбранные границы значений концентраций характеризуют оптимальные дезагрегации монтмориллонита, содержащегося в бентоните, а также обеспечивают увеличение его сорбционной способности и возможность возникновения бентонито-гуматовых комплексов, которые лучше закрепляют аллелотоксины и предотвращают их проникновение из почв в семена.

Для гиббереллина и гетероауксина, которые являются гормонами роста растений, выбранные границы значений обусловлены наличием их оптимальных сбалансированных концентраций в семенах (растениях), при которых биохимические реакции проходят с максимальной скоростью с учетом того, что часть гиббереллина и гетероауксина закрепится на бентонито-гуматовом комплексе при приготовлении заявляемого препарата. Более того, на некоторых сортах семян яровой пшеницы каждый из этих фитогормонов, входящих в состав заявляемого препарата, по отдельности не оказывает стимулирующего действия вообще. Для эффективной стимуляции таких сортов особенно необходимо, чтобы гиббереллин и гетероауксин находились в определенном соотношении.

Осуществление изобретения

Дальнейшее описание сущности изобретения выполнено с использованием примеров конкретного выполнения.

Опыты проводили на трудностимулируемых семенах яровой пшеницы сорта «Агата» на дерново-подзолистой почве из окрестностей поймы реки Яхрома влажностью 18,1%.

Для оценки эффективности того или иного препарата использовали методику, основанную на существовании линейной зависимости между длиной проростков больших массивов семян и их насыпным объемом в воде, раскрытую, например, в патенте РФ №2683504. Известный способ оценки стимулирующей активности препаратов-стимуляторов позволяет обрабатывать большие партии семян за короткое время, что делает его применимым в промышленных масштабах. Суммарная длина проростков семян определяет их насыпной объем. Чем больше длина проростков, тем больше насыпной объем проросших семян. Таким образом, изменение насыпного объема проросших семян характеризует общую длину их проростков и дает возможность сравнивать проросшие семена, обработанные стимулятором с контрольными необработанными образцами.

Для оценки длины проростков для каждой опытной партии семян выполняли следующие действия. На дно чашки диаметром 95 мм помещали 30 г почвы, затем ровным слоем размещали 7,5 г семян (необработанных, контрольных, или обработанных с использованием модифицированного препарата), а сверху - 30 г почвы. После этого в чашку равномерно добавляли из мерной пипетки воду. Использовали шестикратную повторность с последующей статистической обработкой результатов.

Проросшие в почве семена отмывали от субстрата и помещали порциями в мерный цилиндр на 100 мл с водой, размещенный на вибростоле, колеблющемся с частотой 50 Гц. После помещения в цилиндр каждой порции проросших семян, которые создавали ажурную пористую структуру, на них на 15-20 секунд помещали небольшой грузик массой 8 г, например, в виде резиновой пробки, что приводило к уплотнению структуры. После помещения всех проросших семян в цилиндр на них ставили грузик и проводили дополнительное уплотнение структуры легкими постукиваниями (30-40 раз) цилиндра с семенами о стол. Эти операции позволяли создать достаточно однородную структуру, а нижняя граница груза позволяла определять насыпной объем с точностью до 0,5 мл.

Перед проведением опытов по определению стимуляции развития семян препаратами определяли оптимальную исходную влажность почвы, при которой и проводили испытания. Для этого по описанной выше методике определяли количество добавляемой к почве воды, которое обеспечит максимальную суммарную длину проростков необработанных семян за 2 суток. Оптимальная величина навески добавляемой к почве воды составила 9 г.

Для подтверждения эффективности заявляемого препарата подготовили несколько групп контрольных и исследуемых образцов препаратов, которыми обрабатывали соответствующие навески семян и определяли в каждом случае длину проростков указанным выше методом. Проращивание семян во всех случаях вели в течение 2 суток при идентичных условиях.

Группа 1 - семена без обработки (за двое суток суммарная длина проростков составляла 6000 мм).

Группа 2 - семена, обработанные водным раствором препарата «Бутон», произведенного ООО «ПСК Техноэкспорт» (Россия), содержащего натриевые соли гиббереллиновых кислот в количестве 20 г/кг. Концентрация раствора составила 35 мг/л. Обрабатывали семена раствором препарата полусухим способом с расходом раствора 40 л на тонну семян. Эффект стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян вырастающих в дерново-подзолистой почве не превысил 5%.

Группа 3 - семена, обработанные комплексным препаратом, изготовленным в соответствии с патентом №2625957. Концентрация раствор составила: автолизат пивных дрожжей - 100 г/л; гумат - 10 г/л; гиббереллины - 320 мг/л. Расход раствора 20 литров на тонну семян. Эффект стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян, вырастающих в дерново-подзолистой почве, не превысил 5%.

Группа 4 - семена, обработанные раствором концентрации 300 мг/л полиэтиленгликоля с молекулярной массой 1000. Расход раствора 40 л на тонну семян. Эффекта стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян, вырастающих в дерново-подзолистой почве, не превысил 5%.

Группа 5 - семена, обработанные препаратами заявляемого состава.

Необходимо отметить, что обработка семян растворами 3-индолилуксусной кислоты концентрацией 5-100 мг/л не оказала значимого стимулирующего влияния на их развитие.

Для получения заявляемого состава использовали:

гумат калия (натрия), произведенный ООО НВЦ «Агротехнологии» из бурого угля;

кальциевый бентонит по ОСТ 18-49-71;

автолизат пивных дрожжей (АПД), выпускаемый промышленностью для применения в качестве добавки к корму скота, произведенный ООО «Биотех плюс» (Россия);

гиббереллин 90%, произведенный в Китае;

3-индолилуксусную кислоту (гетероауксин) 98%, произведенную в Китае;

полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400 (ПЭГ-400).

Из этих компонентов готовили водные суспензии необходимых концентраций, добавляя к необходимым навескам сухим препаратов воду, растворы полиэтиленгликоля (концентрацией 2 г/л), гиббереллина (концентрацией 2 г/л), 3-индолилуксуной кислоты (концентрацией 200 мг/л) и проводя простое перемешивание. Затем обрабатывали приготовленными растворами (суспензиями) семена пшеницы полусухим способом с расходом раствора препарата 40 л на тонну семян.

Величину стимуляции при обработке семян препаратами также определяли по длине проростков, выросших за 2 суток, в сравнении с необработанными семенами, выражая увеличение длины проростков в процентах.

Таблица 1
0	Характеристики препаратов и способов обработки
Концентрация бентонита кальция, г/л	Концентрация гумата, г/л	Концентрация АПД, г/л	Концентрация гиббереллина, мг/л	Концентрация ПЭГ, мг/л	Концентрация 3-ИУК, мг/л	Расход раствора, л/т	Изменение длины проростков по отношению к необработанным семенам, %
Группа 2	-	-	-	35	-	-	20	5 <
Группа 3	-	10	100	320	-	-	20	5 <
Группа 4	-	-	-	-	300	-	40	5 <
Различные варианты заявляемого препарата (Группа 5)	40	10	12	300	300	-	40	5 <
	40	10	12	200	300	22		17
	40	10	12	250	300	22		20
	40	10	12	300	300	22		20
	40	10	12	350	300	22		20
	40	10	12	400	300	22		17
	40	10	12	300	300	15		15
	40	10	12	300	300	20		20
	40	10	12	300	300	22		20
	40	10	12	300	300	25		20
	40	10	12	300	300	30		12
	30	10	12	300	300	22		15
	35	10	12	300	300	22		20
	45	10	12	300	300	22		20
	50	10	12	300	300	22		17
	40	10	12	300	200	22		16
	40	10	12	300	250	22		20
	40	10	12	300	350	22		20
	40	10	12	300	400	22		17
	40	6	12	300	300	22		17
	40	8	12	300	300	22		20
	40	12	12	300	300	22		20
	40	14	12	300	300	22		18
	40	10	8	300	300	22		19
	40	10	10	300	300	22		20
	40	10	14	300	300	22		20
40	10	16	300	300	22	18

Из полученных данных видно, что оптимальными параметрами обработки являются: суспензия с концентрациями гумата 8-12 г/л, бентонита 35-45 г/л, автолизата пивных дрожжей 10-14 г/л, гиббереллина 250-350 мг/л, полиэтиленгликоля 250-350 мг/л, 3-ИУК 20-25 мг/л.

Из таблицы следует, что состав с приведенными концентрациями входящих компонентов (с учетом их вариативности в рамках заявленных концентраций) обеспечивает заметное увеличение длины проростков семян по отношению к необработанным семенам группы 1, что свидетельствует об эффективности стимуляции в соответствии с выбранной методикой оценки. Выход за границы заявленных концентрационных интервалов компонентов суспензии приводит к снижению эффективности применения препаратов.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить эффективность стимулирующей обработки трудностимулируемых семян яровой пшеницы с 5 до 20%.

Комплексный препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы полусухим способом, включающий соли гиббереллиновых кислот (гиббереллины), гумат калия или натрия и автолизат пивных дрожжей, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальциевый бентонит, водные растворы полиэтиленгликоля молекулярной массой 400 (ПЭГ-400) концентрацией 2 г/л и 3-индолилуксусной кислоты концентрацией 200 мг/л, в качестве гиббереллинов он содержит водный раствор гиббереллинов концентрацией 2 г/л и представляет собой бентонито-гуматовый комплекс с фитогормонами в виде водной суспензии, включающей указанные компоненты в следующей концентрации:

водный раствор гиббереллина	250-350 мг/л
водный раствор 3-индолилуксусной кислоты	20-25 мг/л
гумат	8-12 г/л
кальциевый бентонит	35-45 г/л
автолизат пивных дрожжей	10-14 г/л
водный раствор ПЭГ-400	250-350 мг/л