Способ физической обработки растений электростатическим зарядом и способ борьбы с фитопатогенными возбудителями

Изобретение относится к способу физической обработки растений электрическим зарядом, в котором перенос электростатического заряда осуществляют с использованием воды, обработанной способом электростатической индукции. При этом вода вследствие обработки способом электростатической индукции содержит кластеры воды с дефицитом электронов. Воду, обработанную способом электростатической индукции, получают с использованием следующих стадий: помещение воды, подлежащей обработке, в гальванический элемент, упорядочение зарядов и свободных электронов в электрическом поле, разделение зарядов за счет их движения и возникающей за счет этого электростатической индукции, и сбор и отведение деэлектронизированной положительно заряженной фракции. Изобретение позволяет обеспечить эффективную борьбу с грибковыми заболеваниями и при этом одновременно исключает токсикологические нагрузки на окружающую среду. 2 н. и 10 з.п. ф-лы. 2 пр.

 

Настоящее изобретение относится к способу физической обработки растений электростатическим зарядом, в котором перенос электростатического заряда осуществляют с использованием воды, обработанной способом электростатической индукции.

Для борьбы с болезнями растений на современном уровне техники используют различные способы или вещества с химическим или биологическим действием. При этом предпочтительно используют замещенные гетероциклические соединения, например производные пиколинамида. Кроме того, используют фенбутатина оксид, пириметанил, флудиоксонил, ципродинил или фенгексамид. Однако некоторые из этих известных соединений обладают недостатком, состоящим в том, что они являются токсичными продуктами, что исключает или по меньшей мере значительно ограничивает применение этих соединений в сельском хозяйстве для борьбы с фитопатогенными болезнями культурных растений. Другие из этих соединений происходят из остатков брожения и обладают относительно сложным химическим строением. Поэтому при получении и выделении этих соединений речь по-прежнему идет о сложных и дорогостоящих технологических операциях, из-за чего часто бывает нерентабельно осуществлять их промышленное производство или поставлять их на рынок. Кроме того, для внедрения таких растений на рынок с целью защиты растений обычно необходима сложная и дорогостоящая процедура получения разрешения.

Исходя из этого, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать способ, который обеспечивал бы эффективную борьбу с болезнями растений, который был бы безопасным с точки зрения токсикологии, и который без опасений можно было бы использовать в области выращивания культурных растений, в частности - в сельском хозяйстве.

Эта задача решена за счет признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования настоящего изобретения, которые могут быть осуществлены по отдельности или в комбинации, являются предметами зависимых пунктов формулы изобретения.

Настоящее изобретение решает поставленную задачу за счет того, что оно предусматривает способ физической обработки растений электростатическим зарядом, в котором перенос электростатического заряда осуществляют с использованием воды, обработанной способом электростатической индукции, при этом вода вследствие обработки способом электростатической индукции содержит кластеры воды с дефицитом электронов, причем воду, обработанную способом электростатической индукции, можно получить с использованием следующих стадий технологического процесса:

- помещение воды, подлежащей обработке, в гальванический элемент,

- упорядочение зарядов и свободных электронов в электрическом

поле,

- разделение зарядов за счет их движения и возникающей вследствие этого электростатической индукции, и

- сбор и отведение деэлектронизированной положительно заряженной фракции.

За счет этого удается достичь значительного усовершенствования по сравнению с предшествующим уровнем техники. Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает эффективную борьбу с болезнями и при этом является безопасным для окружающей среды. Способ физической обработки растения согласно настоящему изобретению не оказывает никаких токсических воздействий на окружающих животных, растений или пользователей. Способ приводит к образованию настолько малого количества продуктов, обладающих окислительными свойствами, что его действие должно быть основано на другом эффекте. Можно исходить из того, что действие воды, обработанной так, как описано выше, основано на активации самой молекулы воды. Молекулы воды находятся в кластерной структуре, которая образуется за счет электростатической дипольной структуры молекулы воды. За счет осуществления электростатической индукции молекулы воды теряют электрический заряд, и полученные носители заряда стабилизируются в кластерной структуре за счет постоянного обмена (механизм Гроттуса). Электрически разряженная таким способом вода может оказывать дезинфицирующее действие, так как она способна денатурировать клеточные структуры или необратимо нарушать механизмы транспорта электронов в микроорганизмах. Это является одной из причин отсутствия развития резистентности микроорганизмов или грибов.

За счет созданного таким образом дефицита электронов кластеры воды (молекулы воды, взаимосвязанные за счет магнитного действия дипольных молекул воды) электрически разряжаются. Возникают положительно заряженные кластеры воды, которые функционируют в качестве акцепторов электронов - так называемые «поглотители электронов». Они насыщаются за счет доноров электронов, например любой формы одноклеточных микроорганизмов.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения эффект способа физической обработки растений может быть устранен посредством обработки раствора рентгеновским излучением. Было показано, что вода, обработанная способом электростатической индукции, после перевозки самолетом не оказывает эффекта. Окислительные промежуточные продукты, возникающие, например, при электролизе, не чувствительны к рентгеновскому излучению. Обработка рентгеновским излучением обеспечивает значительное поступление электронов. Можно исходить из того, что в результате обработки рентгеновским излучением дефицит электронов, так называемый «электронный голод», компенсируется. Обработанная таким образом вода больше не проявляет физической эффективности. Поэтому чувствительность воды к рентгеновскому излучению может служить доказательством дефицита электронов. Только та вода, которая реагирует на рентгеновское излучение потерей эффективности, действует за счет «электронного голода».

Способ физической обработки растений предпочтительно оказывает фунгицидное, и/или бактерицидное, и/или вируцидное, и/или спороцидное действие. За счет этого может быть обеспечена особенно широкая и эффективная физическая обработка растений.

В следующем предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вода содержит хлорид натрия. За счет добавления хлорида натрия облегчается электростатическая индукция, так как можно отрегулировать удельную электропроводность воды.

В особо предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения электростатическую обработку можно провести при плотности потока энергии в диапазоне от 0,5 до 10 Вт/см².

Особенно предпочтительным оказалось применение способа физической обработки растений для борьбы с болезнями растений.

При этом, в частности, особо предпочтительно, если способ используют для борьбы с грибковыми болезнями, и/или вирусными болезнями, и/или бактериальными болезнями, и/или болезнями растений, вызванными спорами.

Особенно выгодным является применение способа для борьбы с ботриомикозом и/или фитофторозом. Botrytis (Botryotinia) - это космополитический род сумчатых грибов (Ascomycota). Все виды являются важными вредителями растений, особенно известным представителем является серая плесень (Botrytis cinerea), поражающая очень широкий спектр растений-хозяев. Виды Botrytis являются паразитами и при этом инициируют апоптоз пораженных клеток пораженной ткани инфицированных растений. Это приводит к прогрессивному разложению тканей. Для здоровья людей Botrytis представляет опасность прежде всего из-за его высокого аллергенного потенциала. Этот род относится к самым сильным аллергенам среди плесневых грибов. Фитофтороз вызывается, в частности, Phytophtora infestans, видом одноклеточных простейших из класса оомицетов (Oomycota). Этот патогенный микроорганизм является высокоспециализированным в отношении своих хозяев. Если этот паразит поражает томаты, то речь идет о фитофторозе томатов, или бурой гнили, если он поражает картофель, то речь идет о фитофторозе картофеля, или картофельной гнили. В случае картофеля заражение ведет к значительным потерям урожая, которые могут достигать 20% от среднего урожая. Так, в середине 40-х годов 19-го века эпидемия фитофторы уничтожила почти весь урожай картофеля в Ирландии. Это привело к Великому голоду в Ирландии, который погубил больше 1 миллиона из составлявшего тогда около 8 миллионов населения Ирландии. С обеими описанными выше болезнями можно эффективно и широко бороться посредством применения способа согласно настоящему изобретению. Особым преимуществом при этом является то, что используемый способ является абсолютно безопасным с точки зрения токсикологии.

Особое преимущество имеется также в том случае, если способ используют для профилактического или лечебного подавления фитопатогенных возбудителей, которое отличается тем, что некоторое количество воды, обработанной способом электростатической индукции, наносят на семена растений, и/или на листья растений, и/или на плоды растений, и/или на почву, на которой растут и/или должны расти растения.

При этом особое преимущество обеспечивается в том случае, если способ используют для профилактического и/или лечебного подавления фитопатогенных возбудителей болезней, вызванных грибами, и/или вирусами, и/или бактериями, и/ил спорами.

Другие преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения будут наглядно продемонстрированы ниже на основании примеров осуществления изобретения.

Способ физической обработки растений электрическим зарядом осуществляют так, как описано ниже. Для лучшего понимания также будут кратко описаны физические основы способа.

Способ основан на способности микроорганизмов нести на своей поверхности отрицательные заряды.

Вследствие возникновения индукции в электрическом поле (электростатической индукции) носители зарядов, содержащиеся в воде, разобщаются, и носители отрицательных зарядов частично удаляются. В конечном итоге получают фракцию с положительным электрическим зарядом. Таким образом можно передавать положительно заряженные носители зарядов, так что в конечном итоге их можно нанести на зараженный микроорганизмами материал.

При контакте с микроорганизмами происходит обмен зарядами в форме удара током. За доли секунды функция пор одноклеточных микроорганизмов необратимо нарушается. После этого микроорганизм становится нежизнеспособным. Таким образом, уничтожение микроорганизма основано на осуществлении удара током, который возникает из-за переноса электрического заряда.

Известно, что молекулы воды являются диполями, противоположно заряженные концы которых притягиваются друг к другу. За счет этого вначале возникают димеры, которые с 19161 г.называют «запальными катионами». Они образуют более крупные ассоциации, так называемые кластеры. Кластеры являются подгруппой частиц Ван-дер-Ваальса, так как они удерживаются силами Лондона-Ван-дер-Ваальса. При этом размер кластеров, среди прочего, зависит от местоположения в воде, в котором они находятся. На поверхности они большей частью представляют собой плоские микрокластеры, состоящие из 12-12 молекул; чем глубже расположены кластеры, тем большим становится их размер. Различают «малые кластеры», состоящие из 10-100 молекул, «крупные кластеры», состоящие из 100-1000 молекул, и «мелкие капли» или «кристаллы», состоящие более чем из 1000 молекул воды.

Важным для кластеров Ван-дер-Ваальса является их свойство, состоящее в том, что электроны больше не связаны с орбиталями и оболочками материнских атомов/молекул. Согласно уравнению Шредингера (1926) они статистически распределены в кластере и могут свободно блуждать в кластерном соединении. В прочных кластерах Ван-дер-Ваальса (например, в металлах) их в совокупности называют электронным газом, который ответственен, например, за электропроводность металлов.

За счет описанного ниже процесса электроны отнимаются от молекул воды. Дефицит электронов в кластерах (неточно называемых протонами) не приводит к нестабильности кластерного соединения, а через механизм Гроттуса (1820) уравновешивается за счет так называемого перескока протонов.

К вопросу о взаимодействиях воды и электрического заряда существует известный эксперимент, в котором наглядно показано отклонение тонкой струи воды электростатически заряженным предметом. За счет электростатического заряда предмета диполи и заряды в кластерах воды упорядочиваются. Так как противоположные заряды притягиваются, струя воды изгибается по направлению к заряженному предмету.

Способ согласно настоящему изобретению основан на электростатической индукции или наведении электрических зарядов. При этом движение в электрическом поле приводит к разделению электрических зарядов - электростатической индукции.

Получение воды, обработанной электростатическим способом, для проведения физической обработки растений электрическим зарядом, осуществляют следующим образом:

Кластерная вода, удельная электропроводность которой отрегулирована до нужного значения посредством добавления поваренной соли, протекает в электростатическом поле (постоянном электрическом поле), которое образуется между анодом и катодом.

На первом этапе происходит упорядочение зарядов и свободных электронов в электрическом поле. За счет движения и обусловленной этим электростатической индукции на втором этапе заряды разобщают и отводят.

Фракцию с дефицитом электронов в качестве концентрата, подлежащего использованию, отводят и собирают, в результате получают деэлектронизированную (положительно заряженную) фракцию.

Получают электростатически положительно заряженную воду. Она обладает высокой потребностью заполнить незаряженные положения в кластерах. При контакте с обогащенными электронами поверхностями происходит электрический разряд, который приводит в нейтрализации зарядов.

Измерение и доказательство существования положительного электрического заряда:

Измерение положительного электростатического заряда в воде является проблематичным, поскольку в настоящее время нет подходящего способа его измерения. В связи с отсутствием лучших методов и по историческим причинам для этого используют DPD-способ, то есть измерение окислительного изменения красителя DPD за счет отнятия электронов окислителем, подлежащим измерению. В зависимости от используемого измерительного прибора «окислительную силу» выражают через концентрацию перекиси водорода (Н2O2), озона (O3) или свободного хлора. «Хлорное измерение» является наиболее широко распространенным способом. И в настоящее время оно является простым способом непосредственного измерения и регулирования концентраций.

DPD (Ы,М-диэтил-1,4-фенилендиамин) является цветным комплексным соединением, которое при потере электронов превращается из бесцветного в красное, при получении электронов обратно - снова из красного в бесцветное. Не происходит химического связывания красителя с хлором, озоном или перекисью водорода, эти вещества благодаря своим свойствам как окислителей исключительно отбирают электроны.

Используемая в способе физической обработки растений электростатическим зарядом вода, обработанная способом электростатической индукции, при таком способе измерения имеет электростатический заряд, эквивалентный концентрации свободного хлора, равной примерно 150 ppm (частям на миллион).

Так как способ имеет удаленное сходство с известным способом электролиза, необходимо было исследовать, не приводит ли удаление электронов к появлению типичных для электролиза неспаренных электронов, то есть к образованию радикалов. Для этого с помощью способа электронноспинового резонанса в активированной воде был произведен поиск молекул или ионов с неспаренными электронами. С помощью электронноспинового резонанса удается обнаружить и количественно оценить молекулы или ионы с суммарным спином электронов, не равным нулю. Способ известен также под названием ЭПР (электронного парамагнитного резонанса).

В прямом способе обнаружения не удалось обнаружить неспаренные электроны. Количество неспаренных электронов лежало ниже предела обнаружения, равного 1010 спин/гаусс.

В заключение была предпринята попытка доказать наличие неспаренных электронов с использованием двух так называемых спиновых ловушек. Использовали DMPO (5,5-диметилпирролин-N-оксид) и PBN (N-трет-бутил-нитрон). Эти вещества реагируют с молекулами с неспаренными электронами и обеспечивают соответствующие резонансы.

И с помощью спиновых ловушек не удалось обнаружить неспаренные электроны.

С помощью приведенного ниже примера будет показана эффективность способа физической обработки растений.

Пример 1

Испытание in vivo на Botrytis cinerea (серая плесень огурцов)

Концентрацию испытываемого активного вещества, равную 50%, получают посредством разбавления воды для физической обработки растений, обработанную способом электростатической индукции, необработанной водой до желаемой концентрации активного вещества. Растения огурцов (сорт: Маркетер) в горшках для рассады, которые высеивали на субстрат, состоявший из торфяной земли и пуццолановой земли (50/50), и проращивали при температуре от 18 до 20оС, на стадии семядолей Z11 были обработаны посредством распыления описанной выше воды, обработанной способом электростатической индукции. Растения, использованные в качестве контролей, были обработаны посредством распыления водного раствора, которые не содержал воды, обработанной электростатическим способом.

Через 24 часа растения были инокулированы посредством нанесения капель водной суспензии спор Botrytis cinerea (150000 спор/мл) на верхнюю поверхность листьев. Споры происходили из культуры в возрасте 15 дней и были суспензированы в питательном растворе, имевшем следующий состав:

20 г/л желатина,

50 г/л тростникового сахара,

2 г/л NH₄NO₃,

1 г/л КН₂РO₄.

Инокулированные растения огурцов выдерживали в течение 5-7 дней в климатической камере при температуре в диапазоне от 15 до 11°С (день/ночь) и относительной влажности воздуха, равной 80%.

Через 5-7 дней после инокуляции производили сравнение с контрольными растениями. В этих условиях при 50%-ной концентрации воды, обработанной способом электростатической индукции, в необработанной воде наблюдали хорошую (по меньшей мере 50%-ную) защиту.

Пример 2

Испытание in vivo на Phytophtora infestans (картофельной гнили)

В полевом испытании воду, обработанную согласно настоящему изобретению, испытали на способность предотвращать или лечить картофельную гниль, вызванную Phytophtora infestans на раннем картофеле. При этом сравнивали обработку известным из биологического земледелия медьсодержащим раствором с обработкой двумя разведениями воды, обработанной электростатическим способом. Воду согласно настоящему изобретению наносили на растения в концентрациях, разбавленных до 20% или 50%, медьсодержащий раствор (Cuprozin® жидкий, содержит 460,6 г/л гидроксида меди, что соответствует 300 г/л чистой меди) использовали таким образом, что на каждый гектар наносили обычное количество раствора, соответствовавшее 200-500 г меди.

80 опытных делянок раннего картофеля обработали различными препаратами и за неделю до сбора урожая и во время сбора урожая исследовали и оценили уровень зараженности картофельной гнилью.

Необработанные делянки уже за неделю до сбора урожая и во время сбора урожая были серьезно поражены; делянки содержали многочисленные крупные очаги заражения («гнезда») картофельной гнили.

Делянки, обработанные медьсодержащим раствором, в целом показали такой же уровень поражения картофельной гнилью, как и делянки, обработанные разбавленной до 20%-ной концентрации водой согласно настоящему изобретению: как за неделю до сбора урожая, так и во время сбора урожая удалось обнаружить только первичное поражение картофельной гнилью, при котором были поражены только отдельные листья растений.

Наименьший уровень поражения картофельной гнилью показали те делянки раннего картофеля, которые были обработаны водой согласно настоящему изобретению, разбавленной до 50%. Эти делянки за неделю до сбора урожая еще абсолютно не были поражены, и лишь к моменту сбора урожая было обнаружено первичное поражение в виде отдельных пораженных листьев растений.

Кроме того, в ходе следующего наблюдения удалось установить, что площади, которые после биологического возделывания были обработаны медью, в 11% случаев обнаруживали проблемное поражение картофельной гнилью. При этом 7% пришлось на поражение листьев или стеблей растений, а 4% представляли собой зараженные картофельной гнилью «гнезда».

На площадях, обработанных водой, полученной электростатическим способом, проблематичное поражение картофельной гнилью составило 8%. В этих условиях обработки вообще не удалось обнаружить образования «гнезд».

Полевые испытания на раннем картофеле показывают, что лечение картофельной гнили 20-процентной водой, полученной способом электростатической индукции, может заменить собой обработку медьсодержащим препаратом. Применение 50%-ного разведения воды, приготовленной согласно патенту, даже превосходит обработку медью в отношении борьбы с картофельной гнилью, что проявилось в целом более низком уровне поражения и в связанном с этим более высоким уровне доходов.

Оба примера применения демонстрируют, что способ физической обработки растений обеспечивает широкую и эффективную борьбу с болезнями растений и при этом исключает токсикологические нагрузки на окружающую среду.

1. Способ физической обработки растений электростатическим зарядом, в котором перенос электростатического заряда осуществляют с использованием воды, обработанной способом электростатической индукции, при этом вода вследствие указанной обработки содержит кластеры воды с дефицитом электронов, причем воду, обработанную способом электростатической индукции, можно получить с использованием следующих стадий: помещение воды, подлежащей обработке, в гальванический элемент, упорядочение зарядов и свободных электронов в электрическом поле, разделение зарядов за счет их движения и возникающей за счет этого электростатической индукции, и сбор и отведение деэлектронизированной положительно заряженной фракции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ обеспечивает фунгицидное, и/или бактерицидное, и/или вируцидное, и/или спороцидное действие.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вода содержит хлорид натрия.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электростатическую индукцию проводят при плотности потока энергии от 0,5 до 10 Вт/см².

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что его используют для борьбы с грибковыми болезнями, и/или вирусными болезнями, и/или бактериальными болезнями, и/или с болезнями, вызываемыми спорами.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что его используют для борьбы с грибковыми болезнями растений.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что грибковыми болезнями являются ботриомикоз и/или фитофтороз.

8. Способ профилактической или лечебной борьбы с фитопатогенными возбудителями, отличающийся тем, что эффективное, не являющееся фитотоксичным количество воды, обработанной способом электростатической индукции по любому из предшествующих пунктов, наносят на семена растений, и/или на листья растений, и/или на плоды растений, и/или на почву, в которой растут и/или должны расти растения.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что возбудителями являются грибы, и/или вирусы, и/или бактерии, и/или споры.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ не оказывает токсических эффектов на окружающих животных, растения или пользователя.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемая вода имеет положительный электростатический заряд и при контакте с обогащенными электронами поверхностями вызывает электрический разряд, который обуславливает обмен зарядами.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемая вода имеет электростатический заряд, соответствующий эквивалентной концентрации свободного хлора, равной 150 ppm.