Способ стимулирования роста растений

Описывается способ стимулирования роста растений водными растворами предельных дикарбоновых кислот, таких как малоновая, щавелевая, яблочная или янтарная кислота при концентрации ее в водном растворе 10^-11-10^-15 моль/л. Техническим результатом является удешевление способа, повышение его экономичности и экологической безопасности за счет снижения количества используемого стимулятора при одновременном повышении его эффективности. 4 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, конкретно к химическим средствам, стимулирующим рост растений, и может быть использовано как при предпосевной обработке семян, так и при выращивании растений в открытом и закрытом грунтах.

Стимуляторы роста растений в настоящее время приобретают все большую популярность. Они способствуют приросту урожайности различных сельскохозяйственных культур, повышению качества сельхозпродукции. Экономическая выгода от использования синтетических стимуляторов роста многократно превышает затраты на их приобретение. Многие из них нашли применение в практике. Однако широкому их распространению препятствует, во-первых, тот факт, что в нынешних условиях при резком сокращении выпуска многих синтетических препаратов, в том числе стимуляторов роста растений, они становятся дефицитными, что, в свою очередь, ведет к повышению их стоимости. Во-вторых, как любые биологически активные вещества, стимуляторы роста требуют очень осторожного обращения с ними. При передозировке этих соединений можно не только не получить ожидаемого эффекта, но и столкнуться с прямо противоположными результатами. При этом обычно диапазон концентраций стимуляторов роста очень узок и специфичен для разных стадий развития растений, поэтому вероятность передозировки достаточно велика. Но самое главное в том, что механизм воздействия стимуляторов на ростовые процессы в растениях до сих пор до конца не выяснен, однозначно нельзя предугадать воздействия на живой организм (человека или животного) сельхозпродукции, выращенной с использованием стимуляторов роста.

Из всех известных стимуляторов роста только о гуминовых веществах можно совершенно определенно сказать, что в организме человека и животного они также проявляют положительный физиологический эффект, что подтверждено результатами исследований учеными многих стран. Что касается других групп стимуляторов роста, то с ними таких широкомасштабных исследований не проводилось, и как скажется их применение при выращивании зерна, кормов и другой сельхозпродукции на развитие живого организма, неизвестно.

Поэтому задача снижения количества используемого стимулятора роста при сохранении его эффективности приобретает особую актуальность.

В качестве стимуляторов роста в сельском хозяйстве используют как индивидуальные соединения, так и композиции, содержащие в своем составе ростостимулирующие вещества.

Из уровня техники известно применение в качестве стимуляторов роста некоторых предельных дикарбоновых кислот в виде водных растворов или в составе водо-растворимых композиций.

Известна композиция для повышения устойчивости растений к болезням путем обработки семян и вегетирующих растений на основе водных растворов хитозана, в которой в качестве регуляторов роста растений содержатся гетероауксин и янтарная и молочная кислота или их смесь с глутаминовой кислотой в количестве 0,001-0,005 и 0,004-0,5 мас.% (10^-7·5·10^-7 и 4·10^-7-5·10^-5 моль/л соответственно (пат. РФ №2158510, 7 МПК А 01 N 25/00, 37/04, 37/44, опубл. 2000 г.).

Известно также средство, одновременно стимулирующее рост растений и повышение их устойчивости к засухе (пат. РФ №2133092, 6 МПК A 01 N 37/02, опубл. 1999 г.), которое включает янтарную, малеиновую, фумаровую и муравьиную кислоты, 2(5Н)-фуранон и β-формилакриловую кислоту. Данное средство используют в виде водных растворов с массовой долей 0,01-0,0001% (10^-6-10^-8 моль/л (оптимальная концентрация - 10^-7 моль/л). Обработку растений проводят путем замачивания семян и опрыскивания растений в фазу бутонизации.

Известен способ стимулирования роста растений (пат. РФ №2088086, 6 МПК A 01 N 59/00, опубл. 1997 г.), заключающийся в обработке семян и поливе растений в период вегетации водным раствором, содержащим 10^-6-10^-4 моль/л перекиси водорода, 10^-6-10^-5 г/ион ионов меди и 10^-6-2·10^-6 моль/л щавелевой кислоты.

Как видно из приведенных выше источников, для применяемых стимуляторов роста оптимальной концентрацией является 10^-5-10^-7 моль/л. С понижением концентрации ниже 10^-7 моль/л стимулирующее действие их резко снижается.

Одним из наиболее распространенных стимуляторов роста растений является янтарная кислота (Г.Н.Чупахина, А.Ю.Романчук. Возможный механизм стимулирования ростовых процессов янтарной кислотой. Теоретические и прикладные аспекты биологии. Калининград, 1999, с.46-51). Янтарную кислоту используют в виде водного раствора оптимальной концентрации 10^-4-10^-5 моль/л. Дальнейшее уменьшение концентрации до 10^-6-10^-7 моль/л снижает ростостимулирующую способность янтарной кислоты до уровня контрольных опытов. Данный способ принят за прототип.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является удешевление способа, повышение его экономичности и экологической безопасности за счет снижения количества используемого стимулятора при одновременном повышении его эффективности.

Техническая задача решается тем, что в способе стимулирования роста растений, включающем обработку семян и опрыскивание растений в период вегетации водным раствором дикарбоновой кислоты, в качестве предельной дикарбоновой кислоты используют малоновую, щавелевую, яблочную или янтарную кислоту при концентрации ее в водном растворе 10^-11-10^-15 моль/л.

Сущность изобретения заключается в следующем. Как следует из уровня техники, водные растворы некоторых предельных дикарбоновых кислот или их смеси с другими компонентами применялись в качестве стимуляторов роста растений, но в ограниченном диапазоне концентраций с 10^-3 по 10^-8 моль/л (оптимально 10^-3-10^-6). Общеизвестно, что при снижении концентраций ниже 10^-7-10^-8 моль/л биологическая активность их снижалась до уровня контроля и ниже, поэтому естественно считалось, что ростостимулирующими свойствами такие растворы не обладают. Проведенные авторами исследования неожиданно показали, что биологическая активность предельных дикарбоновых кислот с уменьшением концентрации не исчезает, а сохраняется, причем некоторые кислоты имеют еще один максимум в области концентраций 10^-11-10^-15 моль/л. Была исследована биологическая активность ряда наиболее распространенных предельных дикарбоновых кислот - лимонной, малеиновой, малоновой, молочной, фумаровой, щавелевой, яблочной и янтарной кислот, для чего были приготовлены растворы с концентрацией (моль/л): 10^-3, 10^-7, 10^-11, 10^-15, 10^-17 и изучено их влияние на урожайность редиса путем предпосевной обработки (замачивание семян) и опрыскивания вегетирующих растений.

Предлагаемые растворы заявляемого стимулятора роста готовят по известным методикам следующим образом.

Первоначально готовят 1 литр 0,1 моль/л раствора, например, янтарной кислоты в дистиллированной воде. Затем из этого раствора отбирают аликвоту объемом 100 мл и доводят в мерной колбе до 1000 мл и так далее до получения раствора необходимой концентрации. Так, для получения раствора с концентрацией кислоты 10^-17 моль/л эту операцию повторяют 8 раз.

Проведенные опыты показали, что у малоновой, щавелевой, яблочной и янтарной кислот биологическая активность имеет два максимума - один в диапазоне концентраций 10^-3-10^-6 моль/л и второй максимум - в области сверхмалых концентраций 10^-11-10^-15 моль/л, в то время как у остальных этот эффект отсутствует.

Анализ известного уровня техники не позволил обнаружить какие-либо источники информации, где были бы описаны способы стимулирования роста растений водными растворами малоновой, щавелевой, яблочной и янтарной кислот заявляемой концентрации, что подтверждает соответствие заявляемого способа критерию охраноспособности «новизна».

Из анализа уровня техники известно применение водных растворов некоторых предельных дикарбоновых кислот в качестве стимуляторов роста растений, но в значительно большей концентрации (оптимальные концентрации 10^-3-10^-6 моль/л). Более того, в ряде работ отмечено (см. выше), что водные растворы этих кислот с концентрацией ниже 10^-7 не обладают стимулирующей активностью.

Обнаруженный впервые авторами настоящего изобретения эффект повышения ростостимулирующей активности, таких предельных дикарбоновых кислот, как малоновая, щавелевая, яблочная и янтарная, в диапазоне сверхмалых концентраций 10^-11-10^-15 моль/л не вытекает с очевидностью из структуры и известных свойств этих кислот. Следовательно, предлагаемое изобретение отвечает критерию охраноспособности «изобретательский уровень".

Возможность реализации заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Влияние предпосевной обработки семян растворами янтарной, малоновой, лимонной, молочной и яблочной кислот на урожайность редиса.

Для опытов использовали среднеранний сорт редиса «Националь». Посев был произведен 25 мая на глубину 2 см. Площадь опыта составила 1 м². Опыты ставили в трехкратной повторности. Предпосевная обработка кислотой заключалась в замачивании 200 семян редиса в растворе кислоты в диапазоне заявляемых концентраций в течение 30 минут. Урожай был собран 12 июня. Урожайность и результаты анализов выращенного редиса приведены в таблице 1.

Таблица 1 Влияние предпосевной обработки семян растворами малоновой, янтарной, лимонной, молочной и яблочной кислот на урожайность редиса.
Концентрация кислоты, моль/л	Массовая доля сухого вещества	Средняя масса корнеплода	Урожайность
Абсолютная величина, %	% к контролю	Абсолютная величина, г	% к контролю	Абсолютная величина, ц/га	% к контролю
Малоновая кислота
10-3	5,74	98	6,29	48	151	179
10-7	5,08	86	8,94	69	288	270
10-11	5,92	101	9,26	71	338	400
10-15	4,62	79	8,02	62	249	294
10-17	5,86	99	5,0	40	84,7	102
Янтарная кислота
10-3	5,73	98	5,78	44	186	113
10-7	6,33	108	6,41	49	271	175
10-11	5,02	85	6,56	50	281	202
10-15	6,22	106	8,19	63	340	354
10-17	5,86	99	5,1	45	84,5	100
Лимонная кислота
10-3	6,53	112	9,10	70	23,7	28
10-7	6,05	103	8,15	63	27,7	32
10-11	6,37	109	9,20	71	33,1	39
10-15	6,18	105	11,70	90	30,4	35
10-17	5,85	99	12,8	98	83,8	96
Молочная кислота
10-3	7,17	122	9,05	70	35,3	41
10-7	6,60	112	13,20	101	52,6	61
10-11	6,82	116	5,10	39	25,0	29
10-15	6,72	114	6,60	51	29,0	34
10-17	5,87	100	4,9	33	84,0	97
Яблочная кислота
10-3	7,27	124	12,10	93	42,3	59
10-7	6,68	114	9,95	77	43,7	51
10-11	5,40	92	16,40	31	91,6	107
10-15	4,98	85	16,90	130	91,0	106
10-17	5,86	99	12,9	99	85,0	98
Контроль	5,87		13,0		84,5

ПРИМЕР 2. Влияние предпосевной и внекорневой обработки растворами янтарной, малоновой, лимонной, молочной и яблочной кислот на урожайность редиса.

Для опытов использовали среднеранний сорт редиса «Националь». Посев был произведен на глубину 2 см. Расстояние между растениями в ряду - 2,5 см, в междурядьях - 10 см. Площадь опыта составили 1 м². Опыты ставили в трехкратной повторности. Предпосевная обработка кислотой заключалась в замачивании 200 семян редиса в растворе кислоты в диапазоне заявляемых концентраций в течение 30 минут. Первая обработка вегетирующих растений редиса производилась в фазу появления первой пары настоящих листьев - 3 июня, а вторая - 10 июня. Она заключалась в опрыскивании опытного участка размером 1 м² 0,1 л раствора кислоты, соответствующей примеру 1 концентрации.

Урожай был собран 12 июня. Урожайность и результаты анализа выращенного редиса приведены в таблице 2.

Таблица 2 Влияние предпосевной и внекорневой обработки растворами малоновой, янтарной, лимонной, молочной и яблочной кислот на урожайность редиса.
Концентрация кислоты, моль/л	Массовая доля сухого вещества	Средняя масса корнеплодов	Урожайность
Абсолютная величина, %	% к контролю	Абсолютная величина, г	% к контролю	Абсолютная величина, ц/га	% к контролю
Малоновая кислота
10-3	6,21	105	7,47	57	280	332
10-7	5,34	91	8,35	64	292	346
10-11	5,29	90	9,33	72	382	453
10-15	5,99	103	7,71	59	297	351
10-17	5,86	100	7,0	54	84,5	100
Янтарная кислота
10-3	5,93	101	6,88	53	186	220
10-7	5,69	97	8,75	67	271	321
10-11	5,39	92	10,05	77	281	333
10-15	4,50	76	9,85	76	340	402
10-17	4,85	83	7,71	59	84,3	98
Лимонная кислота
10-3	7,16	122	6,35	49	20,9	24
10-7	6,15	105	11,20	86	31,3	37
10-11	6,83	116	9,90	76	36,6	43
10-15	6,18	105	8,10	62	34,0	40
10-17	5,81	97	4,98	46	84,0	99
Молочная кислота
10-3	6,71	114	13,40	103	68,2	79
10-7	6,33	108	13,50	104	63,7	74
10-11	6,99	119	11,30	87	39,7	46
10-15	6,21	106	12,30	95	62,8	73
10-17	5,85	99	12,99	99	84,5	100
Яблочная кислота
10-3	6,73	115	16,40	126	113	131
10-7	6,38	109	10,80	83	69,9	81
10-11	6,67	113	14,90	115	89,7	105
10-15	5,78	98	14,10	108	116	135
10-17	5,87	100	13,1	101	86,0	102
Контроль	5,87		13,0		84,5

ПРИМЕР 3. Влияние предпосевной обработки семян растворами щавелевой, малеиновой и фумаровой кислот на урожайность редиса. Опыт проводили в условиях примера 1, но в качестве кислот использовали щавелевую, малеиновую и фумаровую кислоты в заявленных концентрациях. Урожайность и результаты анализа выращенного редиса приведены в таблице 3.

Таблица 3 Влияние предпосевной обработки растворами малеиновой, фумаровой и щавелевой кислот на урожайность редиса.
Концентрация кислоты, моль/л	Массовая доля сухого вещества	Средняя масса корнеплодов	Урожайность
Абсолютная величина, %	% к контролю	Абсолютная величина, г	% к контролю	Абсолютная величина, ц/га	% к контролю
Малеиновая кислота
10-3	4,98	126	13,7	92	74,0	78
10-7	3,43	87	6,49	44	24,0	25
10-11	5,18	131	13,52	91	87,5	92
10-15	4,26	108	19,50	131	97,5	103
10-17	3,96	100	14,83	100	94,5	99
Фумаровая кислота
10-3	4,81	122	15,89	107	71,5	75
10-7	5,77	146	6,67	45	18,0	19
10-11	5,28	134	12,81	86	80,7	85
10-15	4,76	121	14,82	99	83,0	87
10-17	3,94	100	14,81	98	93,0	97
Щавелевая кислота
10-3	5,48	139	17,90	121	68,0	72
10-7	4,15	105	15,62	105	100,0	105
10-11	4,66	118	7,52	51	20,3	21
10-15	4,68	119	21,30	143	115,0	121
10-17	3,97	101	14,82	99	93,5	98
Контроль	3,95		14,85		95,0

ПРИМЕР 4. Влияние предпосевной и внекорневой обработки растворами щавелевой, малеиновой и фумаровой кислот на урожайность редиса.

Опыт проводили в условиях примера 2, но в качестве кислот использовали щавелевую, малеиновую и фумаровую кислоты в соответствующих примеру 3 концентрациях. Урожайность и результаты анализа выращенного редиса приведены в таблице 4.

Таблица 4 Влияние предпосевной и внекорневой обработки растворами малеиновой, фумаровой и щавелевой кислот на урожайность редиса.
Концентрация кислоты, моль/л	Массовая доля сухого вещества	Средняя масса корнеплодов	Урожайность
Абсолютная величина, %	% к контролю	Абсолютная величина, г	% к контролю	Абсолютная величина, ц/га	% к контролю
Малеиновая кислота
10-3	5,38	136	18,12	122	87,0	92
10-7	5,10	129	9,70	65	32,0	34
10-11	4,97	126	14,20	95	98,0	103
10-15	4,93	125	14,22	96	69,7	73
10-17	3,91	98	14,80	98	92,5	97
Фумаровая кислота
10-3	5,20	132	24,10	162	94,0	99
10-7	5,11	129	6,58	44	25,0	26
10-11	5,05	128	14,72	99	78,0	82
10-15	4,46	113	19,74	133	75,0	79
10-17	3,94	99	14,84	99	95,0	100
Щавелевая кислота
10-3	5,03	127	25,80	174	113,5	119
10-7	4,34	110	25,12	169	160,8	169
10-11	4,59	116	9,19	62	34,0	36
10-15	5,16	131	22,36	151	123,0	129
10-17	3,95	100	14,75	98	96,0	102
Контроль	3,95		14,85		95,0

Из анализа таблицы 3 и 4 видно, что повышение биологической активности наблюдается только у щавелевой кислоты.

Т.о., предлагаемый способ позволяет, во-первых, намного уменьшить количество используемого стимулятора, что практически исключает вероятность передозировки, приводит к удешевлению способа и повышению его экологической безопасности, а во-вторых, позволяет повысить эффективность стимулирования за счет неизвестного ранее эффекта повышения ростостимулирующей активности малоновой, щавелевой, яблочной и янтарной кислоты в заявляемом диапазоне концентраций.

Способ стимулирования роста растений, включающий обработку семян и опрыскивание растений в период вегетации водным раствором предельной дикарбоновой кислоты, отличающийся тем, что в качестве предельной дикарбоновой кислоты используют малоновую, щавелевую, яблочную или янтарную кислоту при концентрации ее в водном растворе 10^-11-10^-15 моль/л.