Сорбционно-стимулирующий препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы на основе янтарной кислоты

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к разработке препаратов-стимуляторов роста растений для предпосевной обработки семян яровой пшеницы. Сорбционно-стимулирующий препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы представляет собой бентонито-гуматовый комплекс в виде водной суспензии и включает гумат калия или натрия 8-12 г/л, автолизат пивных дрожжей 10-14 г/л, кальциевый бентонит 35-45 г/л и янтарную кислоту 50-70 мг/л. Предлагаемый сорбционно-стимулирующий препарат для предпосевной обработки семян обладает повышенной стимулирующей способностью, что находит свое отражение в ускорении прорастания семян яровой пшеницы и развития 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. При предпосевной обработке начальные процессы прорастания семян протекают интенсивнее. Особенно это сказывается на развитии корневой системы. Зародышевые корни быстро входят в контакт с фронтом почвенной влаги и по мере роста растений не отрываются от него. У необработанных семян прорастание задерживается и протекает недружно. Это приводит к тому, что корни, растущие медленно, могут оторваться от фронта влаги и потерять возможность нормально обеспечивать растения водой.

Уровень техники

Одним из важнейших элементов современных агрономических технологий в растениеводстве является применение регуляторов (стимуляторов) роста. В настоящее время идет активный поиск безопасных для человека и окружающей среды препаратов -стимуляторов.

Янтарная кислота и ее производные (сукцинаты) известны как экологически чистые регуляторы роста и развития растений.

Имеется достаточно данных в отношении ростостимулирующей активности янтарной кислоты и ее производных при обработке семян, что в свою очередь повышает энергию прорастания и всхожесть (Шмалько, Н.А. Биохимические процессы при проращивании зерен амаранта / Н.А. Шмалько // Вестник Кубанского государственного технологического университета. 1997. - №2. - С. 42-56.).

Установлена положительная динамика роста урожайности зерновых культур, наблюдаемая после обработок янтарной кислотой (Гарипов, Н.Э. Приемы повышения полевой всхожести семян и урожайности яровой пшеницы в условиях Предкамья Республики Татарстан: автореф. дис. канд. с.-х. наук: 06.01.09 / Н.Э. Гарипов. - Казань, 2005.- 155 с.).

Предпосевная обработка семян зерновых культур раствором янтарной кислоты повышает всхожесть, увеличивает число продуктивных стеблей, число зерен в колосе, массу зерна (Дроздов, Н.А. Применение янтарной кислоты на посевах зерновых / Н.А. Дроздов, И.М. Соколовский // Бюлл. Главного Ботанического сада. - 1970. - Вып.3. - С. 12-18.).

Благодаря обработке семян стимуляторами роста на основе янтарной кислоты на 3-4 дня ускоряется появление всходов и на 2,5-13,2% повышается полевая всхожесть семян (Барбарян, А.А. Изучение стимулирующего действия химических препаратов на урожай и качество семян озимой пшеницы в условиях Араратской равнины: автореф. дис. канд. с.-х. наук: 06.01.05 / А.А. Барбарян. - Эчмиадзин, 1983. - 134 с.).

Таким образом, из приведенных выше, а также многих других (например, Сечняк Л.К., Киндрук Н.А., Слюсаренко O.K., Иващенко В.Г., Кузнецов Е.Д. Экология семян пшеницы. М: Колос, 1983. 349 с.) известны препараты для предпосевной обработки семян на основе растворов янтарной кислоты.

Однако следует отметить, что все известные препараты на основе янтарной кислоты не обеспечивают возможности обработки семян полусухим способом, а лишь допускают замачивание семян в препарате янтарной кислоты.

С другой стороны, 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 является низкая эффективность стимуляции, связанная с их однокомпонентностью, а также невоспроизводимость получаемых положительных результатов.

Среди комплексов стимулирующих препаратов, содержащих более одного компонента, известен, например, комплексный препарат, раскрытый в патенте РФ №2671167, и включающий в свой состав гиббереллин, гумат калия или натрия, биофунгицид «Фитоспорин-М» и неочищенный автолизат пивных дрожжей, содержащий в количестве 0,5-1,0% живые дрожжевые клетки.

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 (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 описанных выше препаратов также является низкая эффективность действия стимулятора и невоспроизводимость получаемых положительных результатов при применении на реальных почвах. 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 необходимости преодоления недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет создания сорбционно-стимулирующего препарата, обладающего повышенной, по отношению к однокомпонентным препаратам, стимулирующей способностью при предпосевной обработке семян яровой пшеницы за счет обеспечения снижения поступления аллелотоксинов из почв в семена и уменьшения ингибирования почвенными аллелотоксинами прорастания семян.

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

Поставленная задача решается тем, что сорбционно-стимулирующий препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы, включающий гумат калия или натрия и автолизат пивных дрожжей, согласно техническому решению, дополнительно содержит кальциевый бентонит и янтарную кислоту, и представляет собой бентонито-гуматовый комплекс в виде водной суспензии, включающей указанные компоненты в следующей концентрации:

янтарная кислота 50-70 мг/л,

гумат 8-12 г/л,

кальциевый бентонит 35-45 г/л,

автолизат пивных дрожжей 10-14 г/л.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что препарат, характеризующийся заявленными диапазонами концентраций компонентов, обеспечивает активацию янтарной кислоты и, как следствие, снижение поступления аллелотоксинов из почв в семена, что приводит к уменьшению ингибирования почвенными аллелотоксинами прорастания семян. Для этого при создании препарата к янтарной кислоте добавляют кальциевый бентонит с гуматом, и дополнительно вводят АПД в заявленных концентрациях. При взаимодействии гумусовых веществ (гуматы) с бентонитом образуются глино-гумусовые 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. Это снижает ингибирующее действие аллелотоксинов на семена и позволяет лучше проявиться стимулирующей способности янтарной кислоты. 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. Следует отметить, что все описанные в уровне техники однокомпонентные препараты для предпосевной обработки семян, как правило, используются в значительных концентрациях. Концентрации активных веществ, используемые в заявляемом препарате, значительно ниже, что, между тем, позволило добиться значительного повышения стимулирующей способности препарата.

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. Месте с тем, следует учитывать, что на этот процесс накладывается поступление из АПД в семена веществ, стимулирующих развитие семян (например, витаминов).

Для янтарной кислоты, которая является субстратом дыхательного метаболизма, выбранные границы значений обусловлены наличием оптимальных концентраций янтарной кислоты в семенах (растениях), при которых биохимические реакции проходят с максимальной скоростью с учетом того, что часть янтарной кислоты закрепится на бентонито-гуматовом комплексе при приготовлении заявляемого препарата.

Техническое преимущество заявляемого препарата, включающего янтарную кислоту, заключается также в обеспечении возможности обработки семян полусухим способом, в отличие от других препаратов, содержащих янтарную кислоту, допускающих только мокрое протравливание. Известно, что полусухой метод имеет высокую биологическую эффективность

(http://www.fumigaciva.ru/sites/default/files/public/page/2011-09/15/osnovyeffektivnogoprimeneniyapesticidov.pdf). Использование полусухого метода обработки семян для заявляемого препарат стало возможным за счет комбинации бентонито-гуматового комплекса с водным раствором янтарной кислоты.

Осуществление изобретения

Дальнейшее описание сущности изобретения выполнено с использованием примеров конкретного выполнения.

Опыты проводили на семенах яровой пшеницы сорт «Любава» 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 каждой порции проросших семян в цилиндр, которые создавали ажурную пористую структуру на них на 15-20 секунд помещали небольшой грузик массой 8 г 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) 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 составила 5300 мм).

Группа 2 - семена, обработанные водным раствором янтарной кислоты.

Концентрация раствора для обработки составила 60 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 6% по отношению к дине проростков семян без обработки (группа 1).

Группа 3 - семена, обработанные комплексным препаратом, изготовленным в соответствии с патентом №2625957 (прототип). Был использован препарат следующего состава: автолизат пивных дрожжей - 100 г/л; гумат - 10 г/л; гиббереллины - 320 мг/л. Расход раствора составил 20 литров на тонну семян. Эффект стимуляции по суммарной длине проростков 7,5 г семян, вырастающих в дерново-подзолистой почве, не превысил 7% по отношению к длине проростков семян без обработки (группа 1).

Группа 4 - семена, обработанные препаратами заявляемого состава.

Для получения заявляемого состава использовали следующие компоненты в виде порошков:

гумат калия (натрия), произведенный ООО НВЦ «Агротехнологии» из бурого угля ТУ 2189-001-58758374-05;

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);

янтарная кислота.

Из этих компонентов готовили водные суспензии заявляемого препарата необходимых концентраций, добавляя к необходимым навескам сухих препаратов воду и предварительно приготовленный для удобства работы из сухого препарата раствор янтарной кислоты концентрации 5 г/л, 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 семян, выросших за 2 суток, в сравнении с необработанными семенами, выражая увеличение длины проростков в процентах, а также семенами групп 2 и 3. Результаты измерений и оценки длины проростков описанных групп сведены в Таблицу 1.

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, янтарной кислоты 50-70 мг/л. Из таблицы следует, что состав с приведенными концентрациями входящих компонентов (с учетом их вариативности в рамках заявленных концентраций) обеспечивает кратное 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. Следует также отметить, что препараты, использованные для обработки семян группы 3 характеризуются несравненно более высокими концентрациями активных веществ (АПД и янтарная кислота), однако имеют малую эффективность, характеризующуюся незначительным увеличением длины проростков.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет значительно повысить эффективность стимулирующей обработки семян яровой пшеницы янтарной кислотой с 6-7 до 20%. Следует также отметить устойчивость полученного результата. Эффективность стимуляции сохраняется на максимально достигнутом уровне (до 20%) даже при некоторых колебаниях значений концентраций компонентов заявляемого состава внутри заявленных диапазонов.

Сорбционно-стимулирующий препарат для предпосевной обработки семян яровой пшеницы, включающий гумат калия или натрия и автолизат пивных дрожжей, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальциевый бентонит и янтарную кислоту и представляет собой бентонито-гуматовый комплекс в виде водной суспензии, включающей указанные компоненты в следующей концентрации:

янтарная кислота 50-70 мг/л,

гумат калия или натрия 8-12 г/л,

кальциевый бентонит 35-45 г/л,

автолизат пивных дрожжей 10-14 г/л.