Способ определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе и способ повышения биохимической активности растений (варианты)
Владельцы патента RU 2375335:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) (RU)
Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. В способе испытывают гуматосодержащие препараты и/или удобрения на активность посредством скрининга содержания в них бенз(а)пирена. Получают необходимое количество гуматосодержащего препарата и/или удобрений на их основе для приготовления рабочего раствора с оптимальным диапазоном концентрации бенз(а)пирена, соответствующего высокой биологической активности для определенного вида обработки растений и/или семян. В способе повышают биохимическую активность растений. В качестве биологически активного вещества для внекорневой обработки растений используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 3-10 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее чем за 6 часов. В способе для предпосевной обработки семян содержание бенз(а)пирена в рабочем растворе составляет 150-200 нг/дм3. Для подкорневой обработки растений содержание бенз(а)пирена в рабочем растворе составляет 0,1-0,3 нг/дм3. Группа изобретений позволяет повысить достоверность и экспрессность определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе. 4 н.п. ф-лы, 9 табл., 7 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, биотехнологии, экологии, а именно к определению биологической активности (стимулирующей способности к росту) гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе и к их тестированию на возможность применения определенным способом обработки растений или семян: корневым, внекорневым, предпосевным.
Изобретение может быть использовано при производстве гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе.
Из уровня техники известно, что определение активности препаратов проводят для разных культур (овощные, картофель, зерновые, многолетние травы) в разных условиях подкормки, разными способами их обработки: корневой, внекорневой, предпосевной. Действие препаратов оценивают по повышению урожайности, срокам всхожести, устойчивости к заболеваниям, степени лежкости овощей во время хранения, устойчивости при засухе и заморозках.
Причем перед практическим использованием препаратов их испытывают на активность в экспериментальных, опытных, производственных условиях, которые включают разные этапы, отличающиеся трудоемкостью, длительностью, высокими экономическими затратами, низкой точностью, вплоть до получения отрицательного результата.
Известен способ оценки эффективности различных препаратов (и удобрений) по урожайности, который проводится в полевых, мелкоделяночных опытах (Лучник Н.А. Испытание гумата «плодородие» в Костромской области // Агрохимический вестник. - 2002. - №1. - С.6-7).
Общими признаками известного способа с заявляемым способом определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе является назначение, а именно оценка эффективности различных препаратов.
К недостаткам известного способа относятся низкая достоверность оценки эффективности препаратов и удобрений из-за неточного подбора концентраций препаратов (и удобрений).
Недостатками известного способа с оценкой по урожайности являются также:
- высокая трудоемкость и материалоемкость (требуемая площадь от 100 м2 до 2 га);
- длительность исполнения (до 4-х лет);
- значительные экономические затраты.
Известен метод определения биологической активности стимуляторов роста растений природного происхождения с помощью вегетационных опытов на культуре гороха, при котором стимулирующую (биологическую) активность оценивают по выходу зеленой массы растений в пересчете на 1 растение, выращиваемых в течение двух недель (Патент России 2213452, кл. A01N 65/00, C05F 11/02, 2001).
Общими признаками известного способа с заявляемым по п.1 формулы изобретения является назначение в части определения биологической активности.
Недостатки данного метода:
- низкая точность и достоверность результатов определения биологической активности препаратов;
- трудоемкость;
- большая продолжительность процесса.
Известен метод определения качества (биологической активности) удобрений по всхожести семян (Майсурян Н.А. Практикум по растениеводству. М.: Колос, 1970. - 446 с. - с.407-410).
Общими признаками известного способа с заявляемым способом определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе также является назначение в части определения биологической активности.
Недостатками этого метода являются: недостаточная достоверность; необходимость поддержания особых условий эксперимента (постоянная температура, необходимая влажность); длительность исполнения - от 6 до 10 суток.
Известен способ определения активности биостимуляторов, удобрений, биопрепаратов, ядохимикатов и патогенов картофеля, рыб и водных беспозвоночных, при котором выращивают растения картофеля в различных концентрациях действующих на растение химикатов и патогенов в водных растворах. При этом биоиспытания растений картофеля проводятся в отсутствие почвы в специальных сосудах, позволяющих вести визуальное наблюдение за объектом в течение всего опыта (заявка на изобретение 98118879, кл. А01Н 1/04, G01N 33/48).
Недостатки этого способа: длительность исполнения и периодическая оценка результатов на 10-й, 20-й и 30-й день опыта; для ускоренного получения результатов необходимость поддержания особых условий эксперимента (поддержание во все время вегетации растений картофеля постоянной температуры +28°С, относительной влажности 100% и длины светового дня 18 часов).
За прототип способа по п.1 формулы заявляемой группы изобретения принят способ определения эффективности биоактивности использования гуматов (Богословский В.Н., Левинский Б.В. Системный анализ применения гуматов в России // Агрохимический вестник. - 2005. - №3. - С.20-21) по следующим показателям:
- урожайность;
- содержание активного гумата, зольность;
- скорость роста и созревания растений;
- жизнестойкость растений.
Общими признаками известного способа-прототипа к заявляемому способу по п.1 формулы заявляемой группы изобретений являются назначение в части определения биологической активности гуматосодержащих препаратов.
Недостатками прототипа являются недостаточная достоверность и значительная продолжительность испытаний. Причиной этому является следующий ряд недостатков.
Во-первых, содержание активного гумата, зольность в различных препаратах гуматов, а также такие свойства, как состав балласта и растворимых примесей, кислотность, влажность колеблются в очень широких пределах не только в разных препаратах, но и в разных партиях одного и того же препарата. На эти пределы накладывается еще и методическая погрешность, вызванная разными методами и методиками определения показателей, т.е. свойства - нестабильный показатель.
Во-вторых, для более эффективного использования гуминовых препаратов экспериментальным путем подбирают концентрации препарата, оптимальные по стимулирующему эффекту. Однако существующая связь между концентрацией и дозой раствора неоднозначна и не до конца изучена.
В-третьих, необходим тщательный подбор условий применения препарата, который включает длительный и затратный экспериментальный подход.
Известен способ повышения биохимической активности (стимулирующей способности) растений с применением синтетических стимуляторов роста, в качестве которых используют как индивидуальные соединения, так и их композиции, содержащие в своем составе ростостимулирующие вещества (патент России 2267924, МПК A01N 37/04, опубл. 20.01.2006; 2158510, МПК A01N 25/00, 37/04, 37/44, опубл. 2000 г.).
Общими признаками известного способа с заявляемыми способами по п.2, 3, 4 формулы заявляемой группы изобретения являются назначение и воздействие на процессы роста и развития биологически активным веществом.
Недостатком известного способа является тот факт, 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.
За прототип способов по п.2, 3, 4 формулы заявляемой группы изобретений принят способ повышения биохимической активности растений (патент РФ 2171577, МПК A01N 43/90, C07D 475/02, C12N 1/38, опубл. 2001 г.).
Общими признаками способа прототипа с заявляемыми способами по п.2, 3, 4 формулы группы изобретения являются назначение и воздействие на процессы роста и развития биологически активным веществом.
Недостатком известного способа является то же, что и в предыдущем способе, а именно применение в качестве стимулятора роста синтетического вещества гидроптерина.
Заявляемая группа изобретений направлена на решение задачи по получению технологий, способных экспрессно и достоверно определять из природных материалов гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе в таких концентрациях, которые наиболее эффективно способствуют росту и развитию сельскохозяйственных культур.
Заявляемая группа изобретений объединена единым изобретательским замыслом, так как каждый способ из заявляемой группы направлен на решение указанной задачи.
Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в повышении достоверности и экспрессности определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе при низких затратах за счет исключения необходимости длительных экспериментальных работ, а также в более точном подборе вида обработки (внекорневой, корневой, предпосевной).
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в способе определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе (по п.1 формулы группы изобретений), включающем испытание их на активность, согласно изобретению, испытание гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе на активность проводят посредством скрининга содержания в них бенз(а)пирена с последующим проведением расчета необходимого количества гуматосодержащего препарата и/или удобрений на их основе для приготовления рабочего раствора с оптимальным диапазоном концентрации бенз(а)пирена, соответствующего высокой биологической активности для определенного вида обработки растений и/или семян.
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в способе повышения биохимической активности растений (по п.2 формулы), включающем воздействие на процессы роста и развития раствором биологически активного вещества, согласно изобретению, в качестве биологически активного вещества для внекорневой обработки растений используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 3-10 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее чем за 6 часов, т.к. известно, что за это время бенз(а)пирен окисляется на 10-20% (Кирсо У.Э., Стом Д.И., Белых Л.И., Ирха Н.И. Превращение канцерогенных и токсических веществ в гидросфере. Таллин, «Валгус», 1988. С.92).
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в способе повышения биохимической активности растений (по п.3 формулы), включающем воздействие на процессы роста и развития раствором биологически активного вещества, согласно изобретению, в качестве биологически активного вещества для предпосевной обработки растений используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 150-200 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее чем за 6 часов.
Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в способе повышения биохимической активности растений (по п.4 формулы), включающем воздействие на процессы роста и развития раствором биологически активного вещества, согласно изобретению, в качестве биологически активного вещества для подкорневой обработки растений используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 0,1-0,3 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее чем за 6 часов.
Известно, что биостимуляторами роста и развития растений являются водорастворимые соли природных гуминовых соединений - гуматы и фульваты Na, К или NH4, в установленных концентрациях (0,001-0,0001%) (Результаты полевых испытаний гуматов // Информационный сборник «Иркутские гуматы». Иркутск: ООО «ГУМАТ», 2003. - №3. - С.1-3). Гуминовые вещества широко распространены в природе и образуются в результате деструкции органических веществ. Они обладают широким спектром физиологической активности на живые организмы и широко используются в качестве органических удобрений и структуроулучшителей почвы, стимуляторов роста растений и животных, а также кормовых добавок. 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.
Гуминовые кислоты и их соли (гуматы) - это сложные высокомолекулярные природные соединения с большим количеством различных функциональных групп, поэтому их биологическая активность определяется количеством и соотношением этих групп, в частности содержанием активных карбоксилов, гидроксилов, хинонов и других комбинаций атомов, образующих сопряженные двойные связи. В работе (Левинский Б.В. Гуматы из Иркутска и их эффективность // Иркутские гуматы. Информационный сборник для земледельцев. - 2003. - №3. - С.26-29.) установлено, что чем больше преобладают группы классов - карбонилы, карбоксилы, хиноны; фенольные гидроксилы и азотзамещенные ароматические группы; ароматика и гетероциклы; ароматические протонизированные атомы углерода - тем выше биологическая активность гуминовых препаратов (гуматов).
К названным классам относятся и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Известно, что ПАУ в зависимости от концентрации, длительности и условий воздействия, а также от вида, возрастных особенностей живых организмов вызывают у последних во всевозможных сочетаниях мутагенез, бластомогенез, опухолеподобные процессы, тератогенез, стимуляцию биопродуктивности и другие биологические эффекты. Одним из представителей ПАУ является бенз(а)пирен, который проявляет наибольшие канцерогенные эффекты, самое сильное стимулирование роста и развития растений и практически всегда обнаруживается в природных органических образованиях (Ильницкий А.П. Экологические аспекты циркуляции ПАУ // Экология и рак. Киев: Наук. Думка, 1985. С.64-96).
Поэтому необходим контроль содержания бенз(а)пирена в препаратах (удобрениях), интенсивно применяемых в сельском хозяйстве, животноводстве в качестве стимуляторов роста, и предпочтительно использовать препараты и удобрения с оптимальным содержанием бенз(а)пирена.
Решение поставленной задачи достигается тем, что проводят скрининг образцов гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе, т.е. проводится аналитическое определение бенз(а)пирена, включающее экстракцию бенз(а)пирена из образца, упаривание и очистку полученного экстракта, определение бенз(а)пирена известными методами низкотемпературной люминесценции (НТЛ), высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ) или хромато-масс-спектрометрией (ХМС).
После этого проводится расчет необходимого для практического применения количества гуматосодержащего препарата для каждого способа обработки (внекорневая, корневая, предпосевная) такого количества препарата, которое обеспечит оптимальную концентрацию бенз(а)пирена в рабочем растворе - от 3 до 10 нг/дм3 при внекорневой обработке растений, от 0,1 до 0,3 нг/дм3 при подкорневой обработке, от 150 до 200 нг/дм3 при предпосевной обработке семян.
Расчет проводится по следующей формуле:
где Сгум - количество готового к применению гуматосодержащего препарата; 
- аналитически определенная концентрация бенз(а)пирена в гуматосодержащем препарате, нг/г; 
- рекомендуемая оптимальная концентрация бенз(а)пирена в препарате, нг/дм3.
После расчета и взвешивания необходимого количества гуматосодержащего препарата проводится приготовление рабочего раствора путем разбавления в воде. При этом рабочий раствор необходимо готовить непосредственно перед его использованием и хранить не более 6 ч.
Таким образом, в основу настоящего изобретения положено определение содержания бенз(а)пирена в гуминовых препаратах. О биологической активности препарата судят по наличию и содержанию бенз(а)пирена в диапазоне от 3 до
10 нг/дм3 при внекорневой обработке растений, от 0,1 до 0,3 нг/дм3 при подкорневой обработке, от 150 до 200 нг/дм3 при предпосевной обработке семян в рабочем растворе. Для этого на этапе приготовления гуминовых препаратов необходимо проводить скрининг содержания бенз(а)пирена, поскольку биологическая активность, проявляемая в прибавке урожая, усилении скорости роста и созревания, повышении жизнестойкости растений зависит от концентрации бенз(а)пирена. Было установлено, что максимальные эффекты проявляются в диапазоне низких концентраций, увеличение же содержания бенз(а)пирена в препарате приведет к стабилизации или даже ингибированию отмеченных эффектов.
Испытание гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе на активность посредством скрининга содержания в них бенз(а)пирена позволяет однозначно установить их биологическую активность и возможность использования различными видами обработки без дополнительных классических методов определения активности - по урожайности, по всхожести семян, скорость роста и созревания растений, содержание активного гумата - как на стадии испытания готовой продукции на заводах-изготовителях, так и при реализации удобрений.
Использование рабочих растворов для внекорневой обработки растений с концентрацией бенз(а)пирена менее 3 нг/дм3 не приводит к положительному результату, т.е. не наблюдается стимулирующего эффекта (пример 1, 2, 3, табл.1, 2, 3, фиг.1, 2, 3).
Использование рабочих растворов для внекорневой обработки растений с концентрацией бенз(а)пирена более 10 нг/дм3 приводит к обратному эффекту - ингибированию роста и развития растений, что приводит к снижению урожайности (пример 1, 2, 3, табл.1, 2, 3, фиг.1, 2, 3).
Использование рабочих растворов для предпосевной обработки семян с концентрацией бенз(а)пирена менее 150 нг/дм3 не приводит к положительному результату, т.е. не наблюдается заметного стимулирующего эффекта (пример 4, табл.4, фиг.4).
Использование рабочих растворов для предпосевной обработки семян с концентрацией бенз(а)пирена более 200 нг/дм3 приводит к стабилизации эффекта (стимулирование роста) и даже его снижению (пример 4, табл.4, фиг.4).
Использование рабочих растворов для корневой обработки растений с концентрацией бенз(а)пирена менее 0,1 нг/дм3 также не приводит к положительному результату, т.е. не наблюдается стимулирующего эффекта роста и развития растений (пример 5, 6, 7, табл.5, 6, 7, фиг.5, 6, 7).
Использование рабочих растворов для корневой обработки растений с концентрацией бенз(а)пирена более 0,3 нг/дм3 приводит к обратному эффекту, т.е. к ингибированию роста и развития растений (пример 5, 6, 7, табл.5, 6, 7, фиг.5, 6, 7).
Известно определение содержания бенз(а)пирена, например при установлении степени загрязнения объектов окружающей среды и поисков способа устранения загрязнителя-канцерогена. Однако совсем отсутствуют способы определения бенз(а)пирена для контроля каких-либо эффектов и процессов.
В заявляемом изобретении бенз(а)пирен выполнят роль индикатора, вернее его содержание выступает фактором, позволяющим проводить экспрессное тестирование, что свидетельствует о его новой функции и проявлении в заявляемой совокупности признаков нового технического результата, что доказывает соответствие заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами
Пример 1. Было изучено влияние гумата (смешанный образец) и содержащегося в нем бенз(а)пирена на урожайность моркови в условиях внекорневой подкормки (опрыскивание раствором). Результаты представлены в таблице 1, проиллюстрированы на фиг.1.
| Таблица 1 | |||
| Условия опыта | Концентрация гумата, % | Концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Прирост урожая, % |
| 1. Без опрыскивания (контроль) | отсутствует | отсутствует | - |
| 2. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,0025 | 1,25 | 12 |
| 3. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,006 | 3,0 | 15 |
| 4. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,009 | 4,5 | 18 |
| 5. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,012 | 6,0 | 30 |
| 6. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,015 | 7,5 | 48 |
| 7. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,016 | 8,0 | 44 |
| 8. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,018 | 9,0 | 41 |
| 9. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,020 | 10,0 | 40 |
| 10. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,024 | 12,0 | 30 |
| 11. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,028 | 14,0 | 28 |
| 12. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,040 | 20,0 | 22 |
| 13. Опрыскивание раствором гумата (внекорневая обработка) | 0,075 | 37,5 | 12 |
Пример 2. То же, что и в примере 1, но на культуре картофеля сорта «Невский». Результаты представлены в таблице 2, проиллюстрированы на фиг.2. В данном случае, несмотря на испытания удобрений гуматов различного химического состава, сохранилась четкая, практически линейная зависимость урожайности картофеля от содержания бенз(а)пирена в растворах. При этом не проявлялось эффекта стабилизации, что объясняется низкими содержаниями стимулятора (до 10 нг/дм3) по сравнению с выше рассмотренным примером.
| Таблица 2 | |||
| Условия опыта | Концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Урожайность, ц/га | Прибавка урожая, % |
| 1. Без гумата (контроль) | отсутствует | 244 | - |
| 2. 0,03% раствор «Гумата- | 0,9 | 279 | 14 |
| 80» | 3,0 | 295 | 21 |
| 3. 0,03% раствор «Гумата+7» | 7,5 | 300 | 23 |
| 4. 0,03% раствор «Гумэла» | 7,5 | 292 | 20 |
| 5.0,5% раствор «Бульба» | 10 | 324 | 33 |
Пример 3. То же, что и в примере 2, но для картофеля сорта «Иртыш», обрабатываемого внекорневым способом обработки разными препаратами гуматов в период интенсивного нарастания вегетативной массы (фаза бутонизации - цветения). С увеличением нагрузки на почву бенз(а)пирена до 10 нг/м2 отмечена резкая прямая роста урожая с последующим небольшим (на 2-4%) снижением эффекта. Результаты представлены в таблице 3, на фиг.3.
| Таблица 3 | ||||
| Условия опыта: опрыскивание в фазе бутонизации-цветения (внекорневая обработка) | Концентрация ГУМАТА | Концентрация бенз(а)пирена, нг/м2 | Урожай, ц/га | Прибавка, % |
| 1. без опрыскивания (контроль) | отсутствует | отсутствует | 94 | 0 |
| 2. опрыскивание водой (контроль) | отсутствует | отсутствует | 107 | 0 |
| 3. ГУМАТ+7 | 0,03% раствор, | 2,0 | 115 | 16 |
| (внекорневая обработка) | 0,5 дм3/м2 | 3,0 | 125 | 20 |
| 4. ГУМАТ+7 (внекорневая обработка) | 0,03% раствор, 0,5 дм3/м2 | 3,75 | 150 | 40 |
| 5. «БУЛЬБА» (внекорневая обработка) | 0,5% раствор, 1 дм3/м2 | 7,5 | 158 | 48 |
| 6. ГУМАТ+7 (Гумэл) (внекорневая обработка) |
0,03% раствор 1 дм3/м2 |
10 12 |
156 157 |
46 44 |
| 7. ГУМАТ K/Na (внекорневая обработка) | 0,03% раствор 4 дм3/м2 | 60 | 154 | 44 |
Пример 4. То же, что и в примере 2, но при обработке клубней картофеля водным раствором гумата непосредственно перед посадкой (предпосевной способ обработки). В испытуемом растворе препарата в воде были рассчитаны концентрации бенз(а)пирена. В диапазоне содержания соединения 0-150 нг/дм3 прибавка биомассы клубней линейно зависит от концентрации бенз(а)пирена, с увеличением которой до 200 нг/дм3 эффект далее стабилизируется. Результаты их влияния в виде прибавки урожайности картофеля приведены в таблице 4, на фиг.4.
| Таблица 4 | |||
| Условия опыта: клубни картофеля, обработанные раствором (предпосевная обработка) | Концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Урожай, ц/га | Прибавка, % |
| 1. без гумата (контроль) | - | 191,5 | 0 |
| 2. 0,10% раствор гумата (предпосевная обработка) |
50 | 230 | 20 |
| 3. 0,14% раствор гумата (предпосевная обработка) | 70 | 242 | 26 |
| 4. 0,20% раствор гумата (предпосевная обработка) | 100 | 278 | 40 |
| 5. 0,3% раствор гумата (предпосевная обработка) | 150 | 310 | 62 |
| 6. 0,36% раствор гумата (предпосевная обработка) | 180 | 310 | 62 |
| 7. 0,4% раствор гумата (предпосевная обработка) | 200 | 311 | 62 |
| 8. 0,42% раствор гумата (предпосевная обработка) | 210 | 300 | 60 |
| 9. 0,44% раствор гумата (предпосевная обработка) | 220 | 294 | 59 |
Пример 5. Изучено влияние растворов смешанного образца гумата разных концентраций на прирост корней пшеницы в модельном эксперименте при подкорневом способе обработки (внесение в почву). Результаты показали, что максимальный прирост наблюдается для концентраций бенз(а)пирена 0,25 нг/дм3. С увеличением концентрации соединения в два раза действие эффекта снижается. Результаты представлены в таблице 5, на фиг.5.
| Таблица 5 | |||
| Условия опыта: добавка ГУМАТА (смешанный образец) в раствор с содержанием (подкорневая обработка) | Концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Прирост корней за 48 часов | |
| мм | % к контролю | ||
| 1. Без ГУМАТА (контроль) | отсутствует | 51 | 0 |
| 2. 0,5 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,025 | 56 | 16 |
| 3. 1 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,05 | 63 | 24 |
| 4. 2 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,10 | 65 | 27 |
| 5. 5 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,25 | 65 | 27 |
| 6. 6 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,30 | 64 | 26 |
| 7. 8 мг/дм (подкорневая обработка) | 0,40 | 63 | 23 |
| 8. 10 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,5 | 62 | 22 |
| 9. 12 мг/дм3 (подаорневая обработка) | 0,60 | 54 | 13 |
Пример 6. То же, что и в примере 5, но влияние гумата и содержащегося в нем бенз(а)пирена изучено на культуре гороха при подкорневом способе обработки. Отмеченный эффект проявился еще в большей степени. Результаты представлены в таблице 6, на фиг.6.
| Таблица 6 | |||
| Условия опыта: добавка ГУМАТА (смешанный образец) в раствор с содержанием | Концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Прирост корней за 48 часов | |
| мм | % к контролю | ||
| 1. Без ГУМАТА (контроль) | отсутствует | 41 | 0 |
| 2. 0,5 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,025 | 46 | 20 |
| 3. 1 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,05 | 53 | 29 |
| 4. 2 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,10 | 59 | 40 |
| 5. 5 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,25 | 64 | 56 |
| 6. 6 мг/дм (подкорневая обработка) | 0,30 | 63 | 55 |
| 7. 8 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,40 | 53 | 26 |
| 8. 10 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,50 | 50 | 22 |
| 9. 12 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,60 | 38 | 9 |
Пример 7. Тоже, что и в примере 5, но влияние гумата и содержащегося в нем бенз(а)пирена изучено на делящихся растительных клетках при подкорневом способе обработки. Результаты представлены в таблице 7, на фиг.7.
| Таблица 7 | |||
| Условия опыта: добавка ГУМАТА (смешанный образец) в раствор с делящимися клетками | Концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Количество клеток за 24 часа | |
| Общее | % к контролю | ||
| 1. Без ГУМАТА (контроль) | отсутствует | 63000 | 0 |
| 2. 0,5 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,025 | 64200 | 6 |
| 3. 1 мг/дм (подкорневая обработка) | 0,05 | 69400 | 10 |
| 4. 2 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,10 | 74800 | 21 |
| 5. 5 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,25 | 84900 | 35 |
| 6. 6 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,30 | 82700 | 33 |
| 7. 8 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,40 | 80200 | 26 |
| 8. 10 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,50 | 77500 | 21 |
| 9. 12 мг/дм3 (подкорневая обработка) | 0,60 | 70400 | 7 |
Приведенные примеры однозначно обнаруживают влияние концентрации бенз(а)пирена в препаратах гуматов на прибавку урожая различных культур, на рост клеток и корней по общим зависимостям - максимальное проявление эффекта при низких концентрациях с последующей стабилизацией или даже снижением действия при высоких содержаниях бенз(а)пирена.
Пример 8. Систематизированы диапазоны концентраций бенз(а)пирена, стимулирующие рост урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от способа обработки растений. Результаты представлены в табл.8.
| Таблица 8 | ||||
| Способ обработки растений | Гуматы | Эффективные концентрации бенз(а)пирена | ||
| Вид | Концентрация бенз(а)пирена, мкг/кг | Изученный диапазон доз | Оптимальный диапазон доз для приготовления рабочего раствора | |
| 1. Внекорневая обработка (опрыскивание, полив) | ||||
| - морковь | ГУМАТ (К, Na) | 50±20 | От 1,25 до 37,5 нг/дм3 | |
| - картофель | ГУМАТ+7 | 25±9 | ||
| ГУМЭЛ | 25±9 | |||
| ГУМАТ-80 | 3,0±1,5 | От 0,9 до 10 нг/дм3 | От 3 до 10 нг/дм3 | |
| Бульба | 2,0±1,0 | |||
| - картофель | ГУМАТ (К, Na) | 50±20 | ||
| ГУМАТ+7 | 25±9 | |||
| ГУМЭЛ | 25±9 | От 3,75 до 60 нг/м2 | ||
| Бульба | 2,0±1,0 | |||
| 2. Внесение в почву (подкорневая обработка) | ||||
| - пшеница (рост корней) | ||||
| - горох (рост корней) | ГУМАТ (К, Na) | 50±20 | От 0,05 до 0,5 нг/дм3 | От 0,1 до 0,3 нг/дм3 |
| рост растительных клеток | ||||
| 3. Предпосевная обработка семян (замачивание в растворе) | ||||
| - картофель | ГУМАТ (К, Na) | 50±20 | От 50 до 220 нг/дм3 | От 150 до 200 нг/дм3 |
Результаты эксперимента по влиянию бенз(а)пирена в составе гуматосодержащих препаратов (на примере «Иркутских гуматов») на ростовые функции растительных организмов позволяют говорить об участии биологически активного бенз(а)пирена в стимулирующих (или ингибирующих) эффектах в зависимости от его концентрации. Это необходимо учитывать при практическом использовании гуматосодержащих препаратов и подборе условий их дальнейшего использования.
Пример 9. Было проведено аналитическое определение бенз(а)пирена методом НТЛ в удобрениях гуматов («Иркутские гуматы») разного состава и расчет необходимого их количества для приготовления рабочих растворов с оптимальным диапазоном содержания бенз(а)пирена. Результаты представлены в табл.9.
| Таблица 9 | ||||
| Препараты гуматов и удобрений | Массовая концентрация бенз(а)пирена, нг/дм3 | Расчетное количество гумата (г/л) для приготовления раствора с содержанием бенз(а)пирена | ||
| 3-10 нг/дм3 (внекорневая обработка) | 0,1-0,3 нг/дм3 (подкорневая обработка) | 150-200 нг/дм3 (предпосевная обработка) | ||
| Удобрение на основе гуминовых кислот «ГУМАТ» | 50±20* | 0,06-0,2 | 0,002-0,006 | 3,0-4,0 |
| Удобрение на основе гуминовых кислот с микроэлементами «ГУМАТ+7» |
25±9 | 0,12-0,4 | 0,004-0,012 | 6,0-8,0 |
| Микроудобрение «БУЛЬБА» | 2,0±1,0 | 1,5-5,0 | 0,05-0,15 | 75,0-100,0 |
| Микроудобрение «ЗОЛУШКА» | 6,0±2,2 | 0,5-1,7 | 0,02-0,05 | 25,0-33,3 |
| Комплексное органоминеральное удобрение «ГУМАТ-УНИВЕРСАЛ» | 12±4 | 0,25-0,83 | 0,008-0,025 | 12,5-16,7 |
| * Массовая концентрация ± погрешность результата определения при доверительной вероятности 95% |
Изобретение поясняется графическими изображениями (графиками), где:
на фиг.1 представлено влияние гуматов (смешанный образец) и содержащегося в нем бенз(а)пирена на урожайность моркови при внекорневом способе обработки;
на фиг.2 - влияние гуматов и содержащегося в нем бенз(а)пирена на урожайность картофеля сорта «Невский» при внекорневом способе обработки;
на фиг.3 - влияние гуматов и содержания в них Б(а)П на урожай картофеля сорта «Иртыш» при внекорневом способе обработки;
на фиг.4 - влияние гумата и содержания бенз(а)пирена на урожайность картофеля при предпосевной обработке семян;
на фиг.5 - влияние гумата и содержания в нем бенз(а)пирена на рост корней пшеницы при корневом способе обработки;
на фиг.6 - влияние гумата и содержащегося в нем бенз(а)пирена на рост корней гороха при корневом способе обработки;
на фиг.7 - влияние гумата и содержащегося в нем бенз(а)пирена на количество делящихся растительных клеток при корневом способе обработки.
1. Способ определения биологической активности и тестирования гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе путем испытания их на активность, отличающийся тем, что испытание гуматосодержащих препаратов и/или удобрений на их основе на активность проводят посредством скрининга содержания в них бенз(а)пирена с последующим проведением расчета необходимого количества гуматосодержащего препарата и/или удобрений на их основе для приготовления рабочего раствора с оптимальным диапазоном концентрации бенз(а)пирена, соответствующего высокой биологической активности для определенного вида обработки растений и/или семян.
2. Способ повышения биохимической активности растений путем воздействия на процессы роста и развития раствором биологически активного вещества, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества для внекорневой обработки растений используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 3-10 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее, чем за 6 ч.
3. Способ повышения биохимической активности растений путем воздействия на процессы роста и развития раствором биологически активного вещества, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества для предпосевной обработки семян используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 150-200 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее, чем за 6 ч.
4. Способ повышения биохимической активности растений путем воздействия на процессы роста и развития раствором биологически активного вещества, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества для подкорневой обработки растений используют гуматосодержащие препараты и/или удобрения на их основе с содержанием бенз(а)пирена в рабочем растворе в диапазоне концентраций 0,1-0,3 нг/дм3, приготовленном перед его использованием не позднее, чем за 6 ч.
