Способ регуляции транспорта тяжелых металлов и нитратов в системе почва-растение

 

Изобретение относится к области растениеводства, а именно к средствам регуляции обменных процессов в растениях, и может быть использовано в сельском хозяйстве для получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции, а также в научных исследованиях при изучении физиологических процессов в растении. Растения обрабатывают дифенилмочевиной (ДФМ) и дифенилтиомочевиной (ДФТМ) в дозе 10-20 г/га. Бобовые и злаковые культуры обрабатывают в фазу цветения, а овощные за 5-10 дней до уборки. Использование изобретения позволит получать экологически чистую сельскохозяйственную продукцию с минимальными затратами. 4 ил., 7 табл.

Изобретение относится к области растениеводства, а именно к средствам регуляции обменных процессов в растениях, и может быть использовано в сельском хозяйстве, а также в научных исследованиях при изучении физиологических процессов в растениях.

Известно применение N,N-дифенилмочевины (ДФМ) и N,N-дифенилтиомочевины (ДФТМ) в качестве регуляторов роста растении [1,2].

В настоящее время весьма актуальна проблема получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции. В литературе описаны способы снижения поступления тяжелых металлов и нитратов в растения обработкой растений и почвы мочевиной в определенных фазах вегетации растений [3,4].

В качестве прототипа использовали способ обработки растений мочевиной в фазе кущения [3].

Однако применение мочевины не всегда дает эффективное и устойчивое снижение содержания тяжелых металлов и нитратов в растениях.

Перед исследователями встала задача разработать способ, позволяющий получить устойчивое и более эффективное снижение содержания тяжелых металлов и значительное снижение содержания нитратов в растениях, для чего предлагается использовать N,N'-дифенилмочевину (ДФМ,С₁₂Н₁₂N₂О ) и N,N'-дифенилтиомочевину (ДФТМ, C₁₂H₁₂N₂S ) для обработки растений.

Бобовые и злаковые культуры на загрязненных тяжелыми металлами территориях обрабатываются ДФМ и ДФТМ в фазе цветения в дозе 10-20 г/га. Овощные культуры для снижения поступления нитратов обрабатываются ДФМ и ДФТМ за 5 -10 дней до уборки в дозе 10-20 г/га.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследования проводились в открытом грунте на растениях ячменя сорта "Трумпф", кукурузы сорта "Стерлинг", гороха сорта "Превосходный", овощных культурах (свекле столовой, редиса, шпината) различных сортов. Для опытов использовались сосуды из винипласта без дна размером 0,5•0,5 м, наполненные серой лесной почвой. Сосуды использовались для избежания возможной латеральной миграции тяжелых металлов и минеральных удобрений. В качестве удобрений перед посевом вносили (NPK 1) - мочевина двойной суперфосфат, K₂SO₄ в дозах 8 мг/100 г почвы для каждого элемента питания. В качестве аналога мочевину вносили в почву в дозе 4 мг/100 г почвы (NPK 2) или 60 кг мочевины на 1 га, т.е. в два раза меньше по сравнению с контролем. Кадмий вносили в почву из расчета 10 и 50 мг, а свинец из расчета 100 и 500 мг на 1 кг почвы. Растения каждой группы обрабатывали водными растворами ДФМ или ДФТМ с помощью пульверизатора в норме 10-20 г/га в фазу кущения, цветения и молочной спелости для бобовых, злаковых культур и за 5-10 дней до уборки для овощных культур. Обработка проводилась однократно в разных фазах вегетации. Повторность опытов трехкратная. После созревания бобовые и злаковые растения высушивали, определяли содержание кадмия и свинца в корнях и надземной части растений с помощью спектрофотометра "Perkin - ELMER". Содержание нитратов в овощных культурах определяли с помощью мембранных фильтров на иономере "И-120.1". Изобретение иллюстрируется следующими примерами и фигурами.

На фиг.1 и 2 приведены данные по влиянию различных доз ДФМ на содержание кадмия (1) и свинца (2) в надземной части растений ячменя в зависимости от дозы кадмия и свинца в почве. Обработка растений дифенилмочевиной проводилась в фазе цветения.

На фиг.3 показана зависимость содержания нитратов в корнеплодах столовой свеклы от времени обработки (до уборки урожая) растений ДФМ.

На фиг.4 приведены результаты исследования влияния различных доз ДФМ на содержание нитратов в корнеплодах столовой свеклы. Обработка растении произведена за 10 дней до уборки урожая.

Пример 1. Исследование проводилось на ячмене сорта "Трумпф". Условия проведения опыта описаны выше. Результаты представлены в табл. 1,2 и фиг. 1.2.

Как видно из табл. 1 и 2, наибольший эффект по снижению содержания тяжелых металлов в надземной части растений достигается при обработке растений ДФМ и ДФТМ в фазу цветения.

Пример 2. Опыт проводился по схеме, аналогичной примеру 1. В качестве объекта исследования использовали кукурузу сорта "Стерлинг". Кукуруза является растением С₄-типа в отличие от ячменя, являющимся растением С₃-типа. Обработку растений ДФМ проводили только в фазе цветения. Результаты анализа представлены в табл. 3.

Пример 3. Опыт проводился по схеме аналогичной примерам 1,2. В качестве объекта исследования использовали бобовые растения - горох сорта "Превосходный". Обработку растений проводили только в фазе цветения. Результаты представлены в табл. 4.

Результаты опытов, представленные в табл. 1-4, свидетельствуют о том, что независимо от вида растений бобовые (горох) или злаковые (ячмень, кукуруза) обработка растений дифенилмочевиной приводит к существенному снижению поступления тяжелых металлов (кадмий, свинец) в надземную часть растений. Аналогичный эффект на поступление тяжелых металлов в растений оказывает производное дифенилмочевины - дифенилтиомочевина. Значительно меньший эффект на поступление кадмия и свинца по сравнению с ДФМ и ДФТМ оказывает снижение дозы вносимого в почву азотного удобрения. Результаты анализа влияния ДФМ в зависимости от дозы на содержание тяжелых металлов в растении, представленные на фиг.1,2, свидетельствуют о том, что оптимальной дозой регулятора является 10-20 г/га. Таким образом применение указанного способа позволяет в значительной степени (примерно в 2 раза) снизить поступление тяжелых металлов в сельскохозяйственные растения и получать качественную продукцию на загрязненных этими соединениями территориях.

Пример 4. Опыт проводили на овощных культурах (столовая свекла, редис и шпинат) по схеме, описанной в методе, без внесения тяжелых металлов в почву. В данном примере исследовали влияние ДФМ и ДФТМ на содержание нитратов в овощных культурах и обработку растений этими веществами проводили за 5-10 дней до уборки. В качестве прототипа, как и в примерах, приведенных выше, использовали различные дозы азотного удобрения мочевины.

Результаты исследований представлены в табл. 5.

Как показано в табл. 5, ДФМ и ДФТМ в значительно большей степени, чем доза азотного удобрения, снижают содержание нитратов в овощных культурах и существенным образом повышают качество продукции. Результаты анализа влияния ДФМ в зависимости от дозы на содержание нитратов в корнеплодах столовой свеклы, представленные на фиг.3, свидетельствуют о том, что оптимальной дозой регулятора является 10-20 г/га.

Результаты исследований, представленные на фиг.3,4, показывают, что наибольший эффект по снижению содержания нитратов в корнеплодах овощных культур достигается при обработке растений ДФМ и ДФТМ за 5-10 дней до уборки.

Кроме приведенных выше результатов, было проведено исследование влияния ДФМ на урожай злаковых, бобовых и овощных культур (столовой и сахарной свеклы).

Результаты исследований приведены в табл. 6 и 7.

Приведенные в табл.6 результаты свидетельствуют о том, что ДФМ оказывает стимулирующее действие на урожай злаковых культур в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами. Таким образом, обработка растений ДФМ позволяет не только получать более качественную продукцию, но и более высокий урожай.

Результаты, представленные в табл. 7, показывают, что ДФМ не только увеличивает урожай овощных культур (столовая свекла сорта "Бордо", сахарная свекла сорта "Льговская"), но и повышает качество продукции, а именно: кроме снижения содержания нитратов (табл.5) отмечено повышение содержания сахара в корнеплодах.

Использование предлагаемого изобретения позволит получать экологически чистую сельскохозяйственную продукцию с минимальными затратами.

Источники информации 1. Патент Великобритания 2114112, кл. А 01 N 47/28, 1983.

2. Патент СССР 1702564, кл. А 01 N 47/28, 1991.

3. Тяжелые металлы в системе почва - растение.- М., 1997, с.184-185.

4. Нитраты и качество продуктов растениеводства.- Наука, Новосибирск, 1991, с.130-131.

Формула изобретения

Способ регуляции транспорта тяжелых металлов и нитратов в системе почва-растение, включающий обработку растений биологически активным веществом, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества используют производные мочевины общей формулы где R= O (N, N'-дифенилмочевина) или R= S (N, N'-дифенилтиомочевина), причем обработку растений проводят распылением водных растворов производных мочевины при расходе препарата 10-20 г/га в фазу цветения для бобовых и злаковых культур и за 5-10 дней до уборки урожая для овощных культур.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9