ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2189960

СРЕДСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
ПУТЁМ СТИМУЛИРОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ФОТОСИНТЕЗА ИЗ ЛИСТЬЕВ В ХОЗЯЙСТВЕННО
ВАЖНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЯ

Имя изобретателя: Чиков Владимир Иванович
Имя патентообладателя: Чиков Владимир Иванович
Адрес для переписки: 420139, г.Казань, ул.Рихарда Зорге, 109, кв.77, В.И.Чикову
Дата начала действия патента: 2001.05.14

Изобретение относится к области биологии и сельского хозяйства, а именно к минеральным полимикроудобрениям, и предназначено для повышения урожайности различных видов сельскохозяйственных культур путем стимулирования процесса оттока продуктов фотосинтеза из листьев в хозяйственно важные органы растения. Средство для повышения урожайности сельскохозяйственных культур включает углекислый аммоний, карбонат аммиаката меди, карбонат аммиаката цинка и воду при следующем соотношении компонентов в пересчете на ионы, мас.%: анионы карбоната - 50-60; катионы аммония - 38-40; катионы меди - 2-6; катионы цинка - 2-6; остальное - вода. Для получения одного литра вещества близкой к максимальной концентрации необходимо взять один литр 8%-ного раствора аммиака, насытить его углекислым газом и добавить по 5-25 г углекислой меди и углекислого цинка. Изобретение позволяет повысить продуктивность и качество сельскохозяйственных продуктов за счет стимулирования процесса оттока продуктов фотосинтеза из листьев в хозяйственно важные органы растения, снизить количество применяемых азотных удобрений в ходе выращивания растений, что приводит к снижению загрязнения окружающей природы нитратами.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области биологии и сельского хозяйства, а именно к минеральным полимикроудобрениям, и предназначено для повышения урожайности различных видов сельскохозяйственных культур путем стимулирования процесса оттока продуктов фотосинтеза из листьев в хозяйственно важные органы растения.

Известен способ стимулирования роста и развития масличных культур (патент РФ 2121272, МПК A 01 N 65/00, опубл. 10.11.98), в котором вегетирующие растения опрыскивают препаратом "Силк" заданной дозой для каждого вида растений один - два раза за вегетационный период, при этом повышение урожайности достигается за счет стимулирования роста растений, т.е. по принципу: больше масса растения - больше урожай.

Известно средство для стимулирования роста сельскохозяйственных культур (патент РФ 2114805, МПК C 05 D 9/02, A 01 N 59/00, опубл. 10.07.98), которое представляет собой минеральное полимикроудобрение в виде комплексного соединения молекулярных формул, включающее соли титана органических кислот, например уксусной, микроэлементы меди и сульфат аммония, и предназначено для повышения урожайности и получения экологически чистых сельскохозяйственных культур. Обработка сельскохозяйственных культур средством для стимулирования роста может включать как замачивание семян в водном растворе или их опудривание, так и обработку посевов.

Известные вещества регуляторной природы, используемые в растениеводстве с целью повышения урожайности, чаще всего либо синтезируются по аналогии с известными природными фитогормонами, либо это - эмпирически подобранные комбинации различных веществ (микроэлементы, продукты жизнедеятельности микроорганизмов или растений, отходы производства и т.п.), действие которых протестировано по стимуляции ростовых процессов растений. Все они стимулируют рост всего растения. В качестве преимущества способов или веществ можно отметить экологическую чистоту используемых веществ или их дешевизну и доступность для массового применения.

Известны средства для повышения урожайности (а. с. 1824143, МПК A 01 N 37/20, опубл. 30.06.93; а. с. 1509011, МПК A 01 N 33/12, опубл. 23.09.89), являющиеся синтезированными соединениями, у которых обнаруживаются вполне определенные свойства влиять на какие-то конечные показатели продуктивности растений, например на рост кабачка или на повышение сахаристости сахарной свеклы.

Однако неизвестны вещества и способы, влияющие на транспорт продуктов фотосинтеза в хозяйственно важные органы растения, которые бы позволили повысить продуктивность и качество урожая, не повышая количества применяемых азотных удобрений в ходе выращивания сельскохозяйственных культур.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении продуктивности и качества урожая сельскохозяйственных культур за счет стимулирования процесса оттока продуктов фотосинтеза из листьев в хозяйственно важные органы растения, а также в уменьшении количества применяемых азотных удобрений в ходе выращивания растений, что приводит к снижению загрязнения окружающей природы нитратами.

Технический результат достигается тем, что средство для повышения урожайности сельскохозяйственных культур включает комплексные соединения - углекислый аммоний, карбонат аммиаката меди, карбонат аммиаката цинка и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

  • Анионы карбоната - 50-60

  • Катионы аммония - 38-40

  • Катионы меди - 2-6

  • Катионы цинка - 2-6

  • Вода - Остальное

Для получения одного литра вещества близкой к максимальной концентрации необходимо взять один литр 8%-ного раствора аммиака, насытить его углекислым газом и добавить по 5-25 г углекислой меди и углекислого цинка.

Полученное в результате химических реакций указанных компонентов заявляемое средство для повышения урожайности сельскохозяйственных культур представляет собой комплексные соединения переменного состава молекулярных формул

n1NH4 ++n2СО3 2-+n3[Сu(NН3)4]2++n4[Zn(NН3)4]2++n5[Сu(NH3)3] 2++n6[Zn(NH3)3]2++n7[Сu(NН3)2]2++n8[Zn(NH3)2]2++n9[Сu(NН3)] 2++n10[Zn(NН3)]2++n11Cu2++n12Zn2++n13НСО3,

где n1-13 - число соответствующих ионов в растворе.

Условная концентрация "сухого вещества" в растворе 21-22,5%.

Доля катионов меди и цинка зависит от степени активности ростовых процессов на данном этапе онтогенеза растения. Если идет активный рост побега, то будет происходить утилизация катионов аммония, а катионы меди и цинка - аккумулироваться. В этом случае можно повысить дозу препарата на единицу площади посева с одновременным относительным снижением массовой доли катионов меди и цинка. Соотношение между катионами меди и цинка должно изменяться в зависимости от их наличия в почве, на которой выращивается данная сельскохозяйственная культура.

Соотношение компонентов и концентрация их в растворе при обработке растений варьируют в зависимости от вида растения, фазы развития и условий выращивания.

Исследования процессов транспорта ассимилятов из листьев растений в потребляющие органы показали, что у большинства видов сельскохозяйственных растений основной транспортный продукт фотосинтеза - сахароза - при своем движении из фотосинтезирующих клеток листа к проводящим сосудам флоэмы выходит во внеклеточное пространство (апопласт) [Курсанов А.Л. Физиология растений. 1984. Т.31, 3. С. 579-594]. Во внеклеточном пространстве сахароза частично гидролизуется до глюкозы и фруктозы, которые уже не могут экспортироваться по флоэме к потребляющим органам и возвращаются в клетки мезофилла. Там они утилизируются, что приводит к разрастанию ткани листьев. Этот процесс является главной причиной известного эффекта - торможения оттока продуктов фотосинтеза из листьев и снижения доли хозяйственно важной части урожая при усилении азотного питания растений (Чиков В.И., Бакирова Г.Г., Аввакумова Н.Ю. Эффективность использования азотных удобрений в сельском хозяйстве и возможности ее повышения. Проблемы био-мед-экологии республики Татарстан. Казань, 1998. С.294-304).

Фермент инвертаза, гидролизующий сахарозу во внеклеточном пространстве, имеет оптимум в кислой области рН (Курсанов А.Л. Транспорт ассимилятов в растении. М. : Наука, 1976. 646 с.), и поэтому на прохождение сахарозы через внеклеточное пространство влияет кислотность находящейся там жидкости (Чиков В. И. Фотосинтез и транспорт ассимилятов. М.: Наука, 1987). При подкислении внеклеточной среды фотосинтез и отток сахарозы из листа, на этапе ее загрузки во флоэмные окончания, тормозится, и меченые продукты фотосинтеза накапливаются в апопласте, наоборот, при подщелачивании стимулируется фотосинтез и отток ассимилятов, а их содержание в апопласте уменьшается.

На кислотно-основное равновесие в жидкости внеклеточного пространства можно повлиять введением во внеклеточное пространство карбоната аммония. Повысить рН (подщелочить водную среду) в апопласте можно также, увеличив активность ферментов карбоангидразы (содержащая цинк и переводящая НСО3 - водной среды в газообразный СО2, который усваивается в ходе фотосинтеза) и супероксиддисмугазы, которая содержит медь и цинк и связывает H+-ионы в процессе устранения активных форм кислорода (Ogawa К., Fukuyama Univ. Fac Engn Generation of superoxide anion and localization of CuZn-superoxide dismutase in the vascular tissue of spinach hypocotyls: Their association with lignification. Plant and Cell Physiology. 1997. V.38, 10, P. 1118-1126). Для повышения во внеклеточном пространстве активности карбоангидразы и супероксиддисмугазы в препарат были введены аммиакаты цинка и меди.

Компоненты микроэлементов, входящие в создаваемый препарат, выполняют каталитические функции и требуются в низких концентрациях. Металлы Сu и Zn, необходимые для формирования активных молекул карбоангидразы и супероксиддисмугазы, в основном локализуются во внеклеточном пространстве, адсорбируясь на клеточных стенках, и поэтому используются на образование соответствующих ферментов постепенно (Blinda A., Koch В., Ramanjulu S., Dietz KJ. De novo synthesis and accumulation of apoplastic proteins in leaves of heavy metal-exposed barley seedlings // Plant Cell and Environment. V.20, 8. P. 969-981. 1997). Аммоний может использоваться как субстрат азота в клеточном метаболизме, а СО2 - в ходе фотосинтеза, и поэтому требуются в более высоких количествах.

Разработанное средство для повышения урожайности сельскохозяйственных культур (стимулятор оттока - СтО), изменяя кислотно-основное равновесие в жидкости внеклеточного пространства, снижает активность инвертазы, что приводит к уменьшению гидролиза сахарозы и более успешному ее оттоку из листьев.

Рассмотрим примеры применения предлагаемого средства - СтО для повышения продуктивности растений и качества урожая.

Пример 1
Обработка растений льна-долгунца в начале периода быстрого роста побега усиливало снабжение ассимилятами растущей точки роста, что увеличивало число листьев, длину побега и повышало прочность волокна в соломке в прирастающей после обработки препаратом (отмечена *) части побега (табл. 1). В связи с большей потребностью льна-долгунца в цинке его концетрация была выше меди в два раза при общем составе вещества: NH4 - 38%; CO3 - 53%; Сu - 3%; Zn - 6%.

Разведение препарата 1:20. Расход жидкости 200 л/га. Проводилось одноразовое опрыскивание растений в начале периода быстрого роста. Обработка СтО была совмещена с обработкой посевов гербицидами. Влияние обработки средством СтО на число листьев и высоту растений льна-долгунца представлено в табл. 1.

Необходимо отметить, что для льна-долгунца важным показателем является высота растения, так как по этому показателю идет борьба за каждый дополнительный сантиметр.

Пример 2
Эффективность действия средства испытали на плантации тепличных огурцов, выращенных по стандартной технологии. Опрыскивание растений производилось еженедельно в концентрации препарата 0,2%. Размер делянок 25 м2. Обработка средством СтО проводилась взамен еженедельного внесения в почву азотного удобрения кристаллина. Состав средства: NH4 - 40%; СО3 - 56%; Сu - 2%; Zn - 2%. Учет урожая проводился в период активного плодообразования в течение месяца десятикратно. Повышение урожая огурцов составило 18±3% (табл. 2).

Пример 3. Опыты проводили в полевых условиях на посевах сахарной свеклы, выращенных на разном уровне азотного питания (75, 90, 105 кг/га действующего вещества). Размер делянок - 100 м2. Обработка растений проводилась 23 августа. Концентрация препарата - 0,3%. Состав: NH4 - 38%; СО3 - 52%; Сu - 5%; Zn - 5%. Измерение сахаристости корнеплодов осуществляли 22 августа, 6 и 23 сентября. Учет урожая проводили 23-24 сентября. Были получены следующие данные, представленные в табл. 1 и 2. Наибольшая эффективность разработанного препарата отмечена при умеренном уровне азотного питания. Это означает, что можно снизить общее потребление отраслью свекловодства азотных удобрений.

Содержание сахара в соке корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от дозы азотного удобрения и обработки посева средством (СтО) представлено в табл. 3.

Урожайность сахарной свеклы и сбор сахара с единицы площади посева в зависимости от доз азотного удобрения и обработки растений средством СтО представлена в таб. 4.

Таким образом, предлагаемое средство для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, за счет воздействия на конкретный процесс у растений с апопластным типом транспорта ассимилятов из листьев (к таким относится большинство сельскохозяйственных культур), стимулирует отток продуктов фотосинтеза в хозяйственно важные органы растения, при этом повышается продуктивность и качество урожая, а также снижается себестоимость продукции, в том числе за счет уменьшения количества применяемых азотных удобрений в ходе выращивания растений. Благодаря своим преимуществам предлагаемое средство должно найти широкое применение при культивировании самых различных сельскохозяйственных растений.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Средство для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, включающее комплексные соединения металлов и воду, отличающееся тем, что в качестве комплексных соединений металлов оно содержит карбонат аммиаката меди, карбонат аммиаката цинка и углекислый аммоний при следующем соотношении компонентов в пересчете на ионы, мас. %:

  • Анионы карбоната - 50-60

  • Катионы аммония - 38-40

  • Катионы меди (Сu) - 2-6

  • Катионы цинка (Zn) - 2-6

  • Вода - Остальное

Версия для печати
Дата публикации 03.11.2006гг


вверх