КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК A01N47/28 A01N37/06 A01N25/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к растениеводству, и касается композиций, содержащих комбинации различных веществ, оказывающих регулирующее воздействие на биохимические процессы в клетках растений, ведущие к повышению засухо- и морозоустойчивости растений.

Предлагаемая композиция состоит главным образом из двух известных по своему применению в растениеводстве веществ - мочевины (карбамида) и арахидоновой кислоты (АК).

Первое из веществ (мочевина) широко применяется не только как азотное удобрение. Известный факт о фитотоксичности мочевины самой по себе (Сельское хозяйство за рубежом, 1981, №2, с.32) дает возможность ее использования в качестве средства защиты растений от различных заболеваний, например от парши яблони и груши (Микология и фитопатология, 1981, т.15, вып.1, с.48-52).

При этом в комбинациях с другими химическими соединениями мочевина дает эффекты, несвойственные ей при индивидуальном применении. Так, водный раствор мочевины и силиката натрия при опрыскивании ячменя предупреждает его полегание (SU 965413, А 01 N 33/04, 1981).

Арахидоновая кислота менее известна, чем мочевина, но и она в последнее время находит все более широкое использование в сельскохозяйственном и дачном растениеводстве. С одной стороны, она обладает ярко выраженным ростостимулирующим действием (RU 2076598, А 01 N 25/02, 1994), а с другой - вызывает у растений устойчивость к возбудителям вирусных (RU 2072779, А 01 N 37/06, 1993) или грибковых и бактериальных болезней (ДАН СССР, 1989, т.305, №5, с.1262-1265).

Как и в случае с мочевиной, арахидоновую кислоту применяют в комбинациях с другими веществами. Так, вместе с фунгицидом ТМТД (тетраметилтиурамдисульфид) она образует комбинацию, повышающую сопротивляемость проростков сахарной свеклы к возбудителям корнееда (SU 1605962, А 01 С 1/00, 1988).

Наиболее близкой к заявляемой является композиция для обработки растений, повышающая иммунизацию растений от различных фитопатогенов, включающая в качестве активного вещества арахидоновую кислоту в смеси других жирных кислот и мочевину как целевую добавку в качестве твердого носителя этой смеси (RU 2075933, А 01 N 37/06, 1994). Весовое процентное соотношение между смесью жирных кислот, включающей арахидоновую кислоту, и мочевиной для этой композиции постоянно и составляет соответственно 1:13,8. Если принять во внимание то, что собственно арахидоновая кислота является только частью смеси жирных кислот, то ее соотношение с мочевиной гарантированно больше чем 1 к 13,8.

Недостатком известной композиции является неспособность повышать засухо- и морозоустойчивость растений.

Задачей заявляемого изобретения является создание более эффективной композиции для обработки растений, обладающей комплексным воздействием на растения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение способности повышать засухо- и морозоустойчивость растений при сохранении эффектов повышения урожайности и защиты от болезней.

Указанный технический результат достигается тем, что композиция для обработки растений, включающая арахидоновую кислоту и мочевину, дополнительно содержит органический растворитель арахидоновой кислоты и мочевины, взятых в соотношении между собой от 1:1 до 1:8, при следующем соотношении ингредиентов, мг/мл:

Арахидоновая кислота0,01-10Мочевина0,01-80Органический растворительостальное

А также тем, что в качестве органического растворителя она содержит низшие спирты с 1-4 атомами углерода.

А также тем, что она дополнительно содержит антиоксидант в соотношении к арахидоновой кислоте 1:1.

А также тем, что в качестве антиоксиданта она содержит ионол.

На фиг.1 представлена таблица 1 - оценка влияния заявляемой композиции на показатель засухоустойчивости томатов;

На фиг.2 представлена таблица 2 - данные влияния различных композиций на засухоустойчивость озимой пшеницы;

На фиг.3 представлена таблица 3 - данные морозоустойчивости озимой пшеницы при опрыскивании в фазе кущения заявленной композицией, эталоном и водой (контроль);

На фиг.4 представлена таблица 4 - влияние заявляемой композиции на прорастание семян огурца при различных температурах;

На фиг.5 представлена таблица 5 - влияние заявляемой композиции на морозоустойчивость растений огурца;

На фиг.6 представлена таблица 6 - влияние заявленной композиции на урожайность картофеля;

На фиг.7 представлена таблица 7 - влияние заявляемой композиции на пораженность клубней картофеля болезнями.

Заявленную композицию получают путем последовательного растворения в органическом растворителе, например в 96%-ном этаноле, мочевины, антиоксиданта и арахидоновой кислоты в соответствующем весовом соотношении компонентов (антиоксидант в количестве арахидоновой кислоты). В качестве органического растворителя могут быть использованы и другие низшие спирты с 1-4 атомами углерода, например изопропиловый или бутиловый. Наличие в композиции антиоксиданта - ионола (бутилгидрокситолуол) - позволяет связывать кислород, присутствующий в нескольких процентах воды в этаноле. Этанол из-за очень малого количества воды в нем хорошо сохраняет структурные, а следовательно, и биологически активные характеристики арахидоновой кислоты и мочевины в течение длительного срока хранения (особенно с антиоксидантом). Для обоих веществ присутствие воды в композиции означает их порчу: для арахидоновой кислоты - из-за окисления ее двойных связей, а для мочевины - из-за гидролиза в воде на аммиак и углекислый газ. Кроме того, этанол в сравнении со многими другими растворителями наименее опасен в повседневном использовании. К тому же, применение жидкости в качестве носителя сверхнизких доз (мг) активных веществ предпочтительней твердых носителей с точки зрения простоты и экономичности их фасовки в носитель, а также достижения точности этой фасовки.

Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приводятся конкретные примеры его реализации.

При изготовлении заявляемой композиции используют арахидоновую кислоту чистотой не менее 90% (см., например, Реактивы для биохимии и исследований в области естественных наук, Sigma, 2002-2003, с.209), мочевину марки 4 по ГОСТ 6691 и спирт этиловый ректификат 96% по ГОСТ 5962. Арахидоновую кислоту получают из морского сырья, животного или микробного (биотехнологического) происхождения по известным технологиям (см., например, RU 2076598).

Пример 1.

Испытания на засухоустойчивость томатов сорта "Новинка Кубани".

Рабочий раствор композиций готовят методом их разведения с тщательным перемешиванием в чистой воде. При этом вначале готовятся композиционные дозы по 1 мл на основе этанола и весовых навесок арахидоновой кислоты и мочевины. Затем эти дозы растворяют в 1 литре воды. В качестве контроля служит вода, а эталонной композиции - крезацин (0,05% рабочий раствор).

Семена томатов в марлевых мешочках опускают в стаканчики с растворами заявляемой композиции, воды и крезацина и выдерживают в течение 1 час при температуре 23-25°С. Через 1 час семена троекратно промывают в воде, подсушивают и раскладывают на чашки Петри по 40 штук в каждую. Заливают по 10 мл воды и ставят в термостат на проращивание при 25°С. Через 72 часа проводят первое измерение длины проростков. Далее чашки с проростками прогревают при 42°С в течение 6 часов в термостате. Затем все чашки снова ставят в термостат при 25°С и проращивают еще 48 часов, после чего проводят второе измерение длины проростков.

Развитие растений при нормальных условиях и их засухоустойчивость определяется в процентном отношении относительно контроля по длине проростков.

Результаты представлены в таблице 1, фиг.1.

Как видно из таблицы 1, фиг.1, при нормальных температурных условиях растения развиваются практически одинаково как в исследуемом диапазоне весовых соотношений арахидоновой кислоты и мочевины, так и в сравнении их с эталоном.

Однако после воздействия на растения высоких температур картина меняется. Выявляется оптимальный с точки зрения повышения засухоустойчивости диапазон весовых соотношений арахидоновой кислоты и мочевины, а именно от 1:1 до 1:8, и существенно увеличивается разница между показателями этого диапазона с показателями эталона и тем более контроля, что говорит о высокой эффективности предлагаемой композиции по повышению засухоустойчивости растений. В то же время и опытные композиции с соотношением арахидоновой кислоты к растворителю 0,005 мг/мл, что ниже заявляемого 0,01 мг/мл, показывают практически такие же результаты, как и контроль, т.е. не эффективны для повышения засухоустойчивости.

Пример 2.

Испытание на засухоустойчивость пшеницы сорта "Мироновская".

Заявляемую композицию в оптимальном диапазоне весовых соотношений арахидоновой кислоты и мочевины из примера 1, композиции из мочевины и арахидоновой кислоты в сухом виде без растворителя, крезацин (эталон) и воду (контроль) применяли для предпосевной обработки семян пшеницы.

Водные рабочие растворы приготавливались аналогично примеру 1. Сухие композиции на основе мочевины и арахидоновой кислоты получали следующим образом. На 1 г навески мочевины наносили спиртовые растворы соответствующего количества арахидоновой кислоты. Затем навески мочевины помещали в однолитровую колбу роторного испарителя и выгоняли спирт при помощи вакуума. Далее из сухих навесок отвешивали при помощи аналитических весов требуемые для опытов дозы композиций мочевины и арахидоновой кислоты.

Семена замачивали в течение 30 мин. Для всех вариантов опыта. Замоченные семена выкладывали для проращивания в чашки Петри на фильтровальную бумагу по 50 штук. Через три дня проращивания проростки прогревают в термостате при температуре 40-42°С в течение 1 час, после чего проращивание продолжали.

В ходе проращивания определяли высоту ростков и длину корней 7-дневных проростков, сухую массу проростков. Засухоустойчивость растений оценивается по разнице этих показателей для всех вариантов опыта.

Результаты исследований представлены в таблице 2, фиг.2.

Из таблицы 2, фиг.2 видно, что растения, обработанные предлагаемой композицией в оптимальном весовом соотношении арахидоновой кислоты и мочевины, после высокотемпературного стресса сохраняют интенсивность ростовых процессов значительно выше, чем растения, обработанные по другим вариантам, в том числе вариантов сухих композиций арахидоновой кислоты и мочевины в диапазоне весовых соотношений заявляемой композиции. Показатели последних находятся на уровне контроля и уступают эталону. Этот факт говорит о том, что антистрессовый эффект проявляется только у композиций арахидоновой кислоты и мочевины в органическом растворителе.

Пример 3.

Испытание на морозоустойчивость. Озимая пшеница сорта "Спартанка".

Сухие семена пшеницы сеют в ящики с почвой и песком по 100 штук. Распустившиеся растения в возрасте 25-ти дней опрыскивают водными растворами заявляемой композиции, 0,01% крезацина в качестве эталона и просто водой (контроль). Объем растворов для опрыскивания рассчитывают из полевой нормы (400 л/га) 30 мл на ящик. Через 3 суток после обработки растения подвергают закаливанию в начале в течение 7 дней при температуре +2°С, а затем одни сутки при -5°С. Далее растения выкапывают и промораживают в холодильниках при -10°С, -13°С, -16°С и -19°С. Продолжительность экспозиции при каждой температуре одни сутки. После оттаивания в течение суток растения высаживают в ящики и через 4 недели подсчитывают число выживших и отросших растений. Морозоустойчивость оценивают в процентах количества выживших растений от числа растений, промороженных при каждой температуре. Водные рабочие растворы заявляемой композиции готовят аналогично примеру 1.

Результаты испытаний представлены в таблице 3, фиг.3.

Данные таблицы 3, фиг.3 показывают высокую антистрессовую активность заявляемой композиции в оптимальном диапазоне весовых соотношений арахидоновой кислоты и мочевины, т.е. способность в значительной степени повышать морозоустойчивость растений, в том числе по сравнению с содержанием арахидоновой кислоты (15 мг/мл) выше заявляемого.

Пример 4.

Испытания на морозоустойчивость. Огурцы - сорт гибрид "Зодиак".

Семена огурца замачивают в водных растворах заявляемой композиции, сухой композиции мочевины и арахидоновой кислоты. В качестве эталона использован крезацин, а контролем служит замачивание в воде. Водные растворы приготавливались аналогично примеру 1. Время замачивания семян 1 час. Исследовалось прорастание семян огурца при различной температуре.

Результаты представлены в таблице 4, фиг.4.

Также изучалось влияние 4-часового понижения температуры до -2°С на гибель и криоповреждение растений огурца.

Данные приведены в таблице 5, фиг.5.

Состав заявляемой композиции: арахидоновая кислота 0,01 мг/мл, мочевина 0,05 мг/мл, этанол 1 мл. Состав сухой композиции: арахидоновая кислота 0,01 мг, мочевина 0,05 мг.

Как видно из данных таблиц 4 и 5, фиг.4 и 5 заявляемая композиция более эффективно стимулирует прорастание семян при различной температуре и их защиту от гибели и криоповреждений при низких температурах по сравнению как с эталоном и контролем, так и сухими композициями мочевины и арахидоновой кислоты.

Пример 5. Испытание на определение влияния заявляемой композиции на урожайность и снижение заболеваемости картофеля сорта "Невский".

Схема проведения опыта.

- Двукратная обработка заявляемой композицией (предпосадочная клубней и опрыскивание вегетирующих растений в фазу бутонизации).

- Двухкратная обработка крезацином (эталон).

- Двухкратная обработка водой (контроль).

Клубни картофеля непосредственно перед посадкой обрабатывали водным раствором композиции, включающей 0,3 мг арахидоновой кислоты, 0,15 мг мочевины в 1 мл этанола. Композиция растворялась в 10 л воды, которые шли для обработки 1 т клубней.

Посевы картофеля в фазу бутонизации опрыскивали водным раствором композиции из расчета 10 мг арахидоновой кислоты на 1 га. Композиция для этого включала 10 мг арахидоновой кислоты и 80 мг мочевины в 1 мл этанола. Норма расхода водного раствора 400 л/га.

Крезацин (эталон). Обработка клубней (0,05%). Опрыскивание растений (0,004%).

Данные испытаний приведены в таблицах 6 и 7, фиг.6 и 7.

Как видно из таблиц 6 и 7, фиг.6 и 7 предложенная композиция не только значительно увеличивает урожайность, но и снижает уровень заболеваемости грибковыми и бактериальными заболеваниями, что говорит о сохранении данной композицией известных качеств арахидоновой кислоты и мочевины, как стимуляторов роста растений, так и средств их защиты от различных заболеваний.

Таким образом, результаты вышеприведенных примеров подтверждают эффективность действия совокупности компонентов заявляемой композиции и диапазонов их соотношений для повышения засухоустойчивости и морозоустойчивости растений.

Как можно предполагать, действие заявляемой композиции основано на неизвестной ранее способности композиции, включающей арахидоновую кислоту, мочевину и органический растворитель, взятых в заявляемых соотношениях, влиять на определенные биохимические процессы в клетках растений, например трансформировать клеточную воду в коллоидное состояние и тем самым защищать растение от разнообразных температурных стрессовых состояний.

Пример 6. Влияние композиции на прорастание семян и ранние фазы роста проростков огурца.

Рабочий раствор композиции готовили, растворяя навески арахидоновой кислоты (АК) - 3 мг, мочевины - 9 мг, ионола - 3 мг в 96%-ном этаноле. Затем методом разведения исходных растворов получали спиртовой раствор композиции с необходимым соотношением компонентов в мг на 1 мл растворителя: 0,01 мг АК + 0,01 мг мочевины + 0,01 мг ионола; 0,03 мг АК + 0,09 мг мочевины + 0,03 мг ионола; 0,40 мг АК + 3,00 мг мочевины + 0,40 мг ионола; 1,00 мг АК - 3,00 мг мочевины + 1,00 мг ионола (соотношение арахидоновой кислоты к мочевине соответственно 1:1, 1:3 и 1:8). В варианте 4 раствор содержал 0,03 мг АК + 0,09 мг мочевины, но без ионола. 1 мл спиртового раствора разводили в 1 л воды, получая рабочий раствор. Эталоном служил препарат Эль-1. В рабочем растворе замачивали семена огурца сорта Соловей в течение 30 минут, затем проращивали и после подсчета проросших семян выращивали проростки до 14-дневного возраста в оптимальных условиях. Данные эксперимента представлены в таблице 8, фиг.8. Как видно из данных, композиция стимулировала прорастание семян огурца, повышая всхожесть на 25% в сравнении с контролем. Композиция была эффективнее эталона. Под действием композиции возрастал диаметр стебля проростков (на 41-42%), значительно увеличивался сырой и сухой вес (в 3 раза больше, чем в эталонном варианте).

Пример 7. Влияние заявляемой композиции на рост, развитие, урожайность и устойчивость картофеля сорта Сантэ к заболеваниям.

Картофель среднераннего сорта Сантэ (Агрико, Нидерланды) выращивали по общепринятой для Центрально-Нечерноземной зоны агротехнике.

Семенные клубни после обработки высаживали в предварительно нарезанные гребни по схеме 70×35 см. Глубина посадки 8-10 см, норма посадки 2,6 т/га, густота посадки клубней из расчета 41 тыс. шт. на 1 га. Общая площадь полевых опытных делянок: 50 м², повторность - четырехкратная, размещение - рендомизированное. Приготовление раствора препарата описано в примере 6, исключая в варианте 3 ионол.

Схема опыта:

1. Контроль без обработки

2. Эталон. Эль-1. Обработка клубней перед посадкой, расход препарата 1,4 мл/т, расход рабочего раствора 10 л/т; двукратное опрыскивание: 1-е в фазу полных всходов, 2-е в фазу бутонизации - начала цветения, расход препарата 10 мл/га, расход рабочего раствора 300 л/га.

3. Смесь арахидоновая кислота + мочевина + ионол при соотношениях арахидоновой кислоты к мочевине 1:1, 1:3 и 1:8 (см. таблицу 9, фиг.9). Обработка клубней перед посадкой, расход препарата 10 мл/т, расход рабочего раствора 10 л/т; опрыскивание растений в фазу бутонизации, расход препарата 300 мл/га, расход рабочего раствора 300 л/га.

Описывается композиция для обработки растений, включающая арахидоновую кислоту и мочевину, дополнительно содержащая органический растворитель - низший спирт с 1-4 атомами углерода. Арахидоновая кислота и мочевина взяты в соотношении между собой от 1:1 до 1:8 при следующем соотношении ингредиентов в мг на 1 мл растворителя: арахидоновая кислота 0,01-1,00, мочевина 0,01-3,00. Композиция может дополнительно содержать антиоксидант в соотношении к арахидоновой кислоте 1:1, в качестве которого используется ионол. 2 з.п. ф-лы, 9 ил. с табл.

1. Композиция для повышения засухо- и морозоустойчивости растений при сохранении эффектов повышения урожайности и защиты от болезней, включающая арахидоновую кислоту и мочевину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит органический растворитель - низший спирт с 1-4 атомами углерода, арахидоновая кислота и мочевина взяты в соотношении между от 1:1 до 1:8, при следующем соотношении ингредиентов, мг на 1 мл органического растворителя:

Арахидоновая кислота0,01-1,00Мочевина0,01-3,00