СТИМУЛЯТОР РОСТА И РАЗВИТИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА И РАЗВИТИЯ КУКУРУЗЫ И ПШЕНИЦЫ Российский патент 2008 года по МПК A01N47/44 A01P21/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к стимуляторам роста и развития хлебных и бобовых зерновых культур, преимущественно кукурузы и пшеницы, и может быть использовано для предпосевной обработки семян этих растений.

Известное под названием полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид (ПГМГ) химическое соединение общей формулы:

с молекулярной массой 4-10 тыс. усл.ед. ранее использовалось в составе антисептиков, дезинфектантов, катионных полиэлектролитов, поверхностно-активных веществ, комплексообразователей (Сафонов Г.А., Гембицкий П.А., Калинина Т.А. и др. Получение полигексаметиленгуанидинов // Химическая промышленность. 1989. - №12. - С.903-905; Потемкин А.С. Эффективность новых средств для дезинфекции при персиниозах и сальмонеллезах // Сб. тр. МоНИКИ. - М. - 1990. - С.57-59).

Известно также использование ПГМГ с молекулярной массой 10 тыс. усл.ед. в создании фунгицидной смеси для протравливания семян пшеницы против грибных болезней совместно с пентатиурамом (А.с. СССР №1829139 от 6.03.91, кл. А01N 47/44).

Однако использование полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида в качестве стимулятора роста и развития культурных растений не было известно ранее.

В основу изобретения на применение поставлена задача расширения ассортимента биологически активных веществ - стимуляторов роста зерновых культур, снижающих негативный эффект гербицидной обработки посевов на культурные растения, а также повышение урожайности зерновых культур.

Поставленная задача решается тем, что впервые в качестве стимулятора роста и развития зерновых культур применено известное химическое соединение - полигексаметиленгуанидин-гидрохлорид общей формулы:

Использование заявленного изобретения на применение позволяет повысить эффективность сельскохозяйственного производства, урожайность зерновых культур, а именно, кукурузы и пшеницы, что подтверждается представленными ниже примерами 1-4 и полученными результатами, приведенными в таблицах 1-7.

Известно широкое применение янтарной кислоты в растениеводстве для повышения урожайности зерновых культур (Благовещенский А.В., Рахманов P.P. Биологическая природа повышения урожайности с помощью янтарной кислоты. - М.: МГУ, 1970, С.61), когда предпосевную обработку семян яровой пшеницы осуществляют 0,4-0,6%-ным раствором янтарной кислоты, что стимулирует рост растений и увеличивает урожай зерна. (Калинин Ф.Л. Биологически активные вещества в растениеводстве. Киев: Наукова думка, 1984. - 318 с.).

Однако к недостаткам этого способа следует отнести дороговизну и большой расход препарата за счет его достаточно высоких концентраций, а также невысокую стимуляцию прорастания семян.

Известен также способ предпосевной обработки семян злаков для стимуляции прорастания, обеззараживания и повышения урожайности яровой пшеницы путем замачивания семян при t=18°C в водном растворе гидроперита (А.с. СССР №1387890, кл. А01С 1/00, бюл. №14 от 15.04.88), взятый в качестве прототипа для заявляемого способа.

К недостаткам известного способа следует отнести трудоемкость процесса замачивания семян в растворе, а также то, что полевая всхожесть семян пшеницы после обработки этим методом повышалась только на 6%, высота растений - на 5% от контроля, урожайность - на 9% по сравнению с необработанными семенами, а поражаемость растений снижалась на 20%.

Интенсивное использование в сельском хозяйстве гербицидов и их смесей приводит к некоторому замедлению темпов роста и развития культурных растений, что может не только отрицательно сказываться на росте сельскохозяйственных культур, особенно в условиях водного дефицита и потепления климата, но и на качестве сельскохозяйственной продукции.

В основу заявляемого изобретения на способ поставлена задача расширения ассортимента биологически активных веществ - стимуляторов роста зерновых культур, снижающих негативный эффект гербицидной обработки посевов на культурные растения, снижения трудоемкости при обработке семян, повышения их всхожести (прорастания), а также увеличения урожайности зерновых культур.

Поставленная задача решается тем, что впервые в качестве стимулятора роста и развития зерновых культур применен ПГМГ для стимуляции процессов роста и развития кукурузы и пшеницы путем предпосевной обработки семян опрыскиванием. Опрыскивание осуществляют 0,01-0,05%-ным водным раствором полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида

с молекулярной массой от 5 до 9 тыс. усл.ед. в дозе от 35 до 40 л на 1 т семян, в том числе и при их выращивании на гербицидном фоне.

Сущность заявляемых изобретений на применение и способ поясняется примерами 1-4. В таблицах 1-7 приведены средние данные от 20 до 100 определений, повторность опытов - 4-кратная. В модельных экспериментах проростки кукурузы и пшеницы выращивались в рулонах фильтровальной бумаги на водной среде или растворе гербицида при t=25°C в термостате (до 4-х суток), затем - при комнатной температуре и освещении лампами дневного света; энергию прорастания определяли на пятые сутки, всхожесть - на седьмые; проводили отборы проростков и замеры длин корней (l) и ростков (L).

Проведена статистическая обработка полученных экспериментальных данных по стандартным методам (Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: Вышейша школа, 1973. - 318 с.) Отклонения от средних для каждого статистического ряда не превышают 5% от средних величин.

Пример 1. Предпосевная обработка семян кукурузы двух гибридов - ЗПТК 196 (раннеспелый) и Кадр 267 MB (среднеранний), а также озимой пшеницы Одесская 161 и яровой - Коллективная 3 водными растворами ПГМГ (р-р полигуанидина) (0,001-0,1%) приводила к повышению энергии прорастания и всхожести семян в модельных экспериментах на 7-21% по сравнению с контролем (к.), в том числе и на гербицидном фоне (харнес, диален С - 0,005%-ные растворы), снижению поражаемости семян фитопатогенной микрофлорой в большинстве случаев до нуля (табл.1, 2), что превосходит соответствующие показатели прототипа.

Пример 2. Изучено влияние предпосевной обработки семян двух гибридов кукурузы и пшеницы водными растворами ПГМГ (0,001-0,1%) на рост и развитие проростков на ранних этапах онтогенеза на чистом и гербицидном фоне в модельных экспериментах. Выявлено: стимуляция ростовых показателей проростков, в том числе и на гербицидном фоне, для кукурузы - на 12-52%, для пшеницы - на 10-38% (табл.3, 4) для опытных вариантов с предпосевной обработкой семян растворами ПГМГ. Обнаруженная стимуляция морфометрических показателей проростков кукурузы и пшеницы после предпосевной обработки семян растворами ПГМГ значительно превышает показатели прототипа.

Оптимальными для обработки семян изученных злаковых культур являются концентрации ПГМГ в диапазоне 0,01-0,05%.

Таблица 1.Влияние предпосевной обработки семян растворами полигуанидина на энергию прорастания, всхожесть, поражаемость семян кукурузы гибридов Кадр 267 MB и ЗПТК 196 на чистом и гербицидном фонеНаименование образца, вид обработкиГибрид Кадр 267 MBГибрид ЗПТК 196Энергия прорастания, %Всхожесть, %Поражаемость, %Энергия прорастания, %Всхожесть, %Поражаемость, %Чистый фон, вода      Контроль, без обработки9092358890320,1% р-р полигуанидина92950929500,05% - « -991000979900,04% - « -95960929400,03% - « -95980939400,02% - « -97980959900,01% - « -98990959700,001% - « -981000929215Гербицидный фон -      0,005% харнес      Контроль, без обработки7578458285420,1% р-р полигуанидина90900929400,05% - « -95990969800,04% - « -92920909200,03% - « -92940929200,02% - « -95940959800,01% - « -92940959900,001% - « -90900909212- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Таблица 2.Влияние предпосевной обработки семян пшеницы Одесская 161 (озимой) и Коллективная 3 (яровой) растворами полигуанидина на энергию прорастания, всхожесть, поражаемость семянНаименование образца, вид обработкиЭнергия прорастания, %Всхожесть, %Поражаемость, %Пшеница Одесская 161       Чистый фон, вода   Контроль, без обработки656970,05% р-р полигуанидина686940,02% - « -676900,01% - « -66690Гербицидный фон,   диален С - 50 мг/л   Контроль, без обработки626390,05% р-р полигуанидина667000,02% - « -707100,01%- « -70700Пшеница Коллективная 3       Чистый фон, вода   Контроль, без обработки8485100,05% р-р полигуанидина94940Гербицидный фон,   диален С - 50 мг/л   Контроль, без обработки8285120,05% р-р полигуанидина96960- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Таблица 3.Влияние предпосевной обработки семян растворами полигуанидина на морфометрические показатели проростков кукурузы гибридов Кадр 267 MB и ЗПТК 196 на чистом и гербицидном фонеНаименование образца, вид обработки5 сутки7 сутки11 суткиl корнейL ростковl корнейL ростковl корнейL ростковмм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.Кукуруза гибрид Кадр 267 MB            Чистый фон, вода            Контроль, без обработки1271006710013110072100145100881000,1% р-р полигуанидина1311037110514811380110164113921050,05% - « -160126100150161123991381751211261430,04% - « -1631287711517413384116190131921050,03% - « -1501187010515211681113168116921050,02% - « -15612284125156119851181941341291470,01% - « -14211289133151115911271781231261430,001% - « -145114801201471128111217211997110Гербицидный фон - 0,005%            харнес            Контроль, без обработки981004810010210057100106100581000,1% р-р полигуанидина1111135711811911765114123116731270,05% - « -1191215511412712567118133125741280,04% - « -1191215611711 811661107130123651120,03% - « -1181205812111611466115122115671150,02% - « -1131135210912412260105133125651120,01% - « -1191215511411511367118126119671150,001% - « -120122671391121107012211911277132Кукуруза гибрид ЗПТК 196                         Чистый фон, вода            Контроль, без обработки13010094100134100951001361001001000,05% р-р полигуанидина1561201011081621211051101751291131130,02% - « -1571211041111681251171231761291521520,01% - « -138106106113144108111117144106132132Гербицидный фон - 0,005%            харнес            Контроль, без обработки9210062100941006410098100711000,05% р-р полигуанидина1101206510510811569108112114821150,02% - « -991087311810311078122106108831170,01% - « -9710576123961028012510210493131- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Таблица 4.Влияние предпосевной обработки семян растворами полигуанидина на морфометрические показатели проростков пшеницы Одесская 161 и Коллективная 3 на чистом и гербицидном фоне в модельных экспериментахНаименование образца, вид обработки5 сутки7 суткиl корнейL ростковl корнейL ростковмм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.Пшеница Одесская 161        Чистый фон, вода        Контроль, без обработки711005010080100851000,05% р-р полигуанидина711004590749382970,02% - « -731035511088110941100,01% - « -72101501008510689105Гербицидный фон, диален С - 50 мг/л        Контроль, без обработки681004810070100821000,05% р-р полигуанидина781155812176109851040,02% - « -831226613886123961170,01% - « -77113651357811184102Пшеница Коллективная 3        Чистый фон, вода        Контроль, без обработки341001910040100391000,02% р-р полигуанидина38112241304310851130Гербицидный фон, диален С - 50 мг/л        Контроль, без обработки261001310027100231000,02% р-р полигуанидина34130262003613040170- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Пример 3. Исследовано влияние предпосевной обработки семян двух гибридов кукурузы и озимой пшеницы водными растворами ПГМГ (0,01-0,05%) на ростовые показатели проростков в полевых условиях (Днепропетровская, Черкасская области; 2004 г.); общую поражаемость растений кукурузы фитопатогенной инфекцией (пыльная головня), полную высоту растений и урожайность (табл.5, 6). Выявлено: стимуляция роста проростков кукурузы (на 10-45%) и пшеницы (на 13-47%), в том числе и на гербицидном фоне. Обнаружено снижение поражаемости растений кукурузы пыльной головней в 3-10 раз (табл.5), увеличение полной высоты растений на 8-16% и урожайности зерна - на 8-49% по обоим гибридам кукурузы, что значительно превышает соответствующие показатели прототипа.

Пример 4. Изучено влияние предпосевной обработки семян двух гибридов кукурузы и озимой пшеницы водными растворами (0,01-0,05%) ПГМГ на биохимические показатели проростков, выращенных в полевых условиях (Днепропетровская, Черкасская области, 2004 г.), в том числе и на гербицидном фоне. Выявлено повышение содержания водорастворимых белков, удельной активности протеолитических ферментов (рН 7,7) и ингибитора трипсина, а также повышение содержания свободных аминокислот в корнях и ростках кукурузы и пшеницы в опытных вариантах в большинстве образцов после предпосевной обработки семян растворами ПГМГ (табл.7). Это свидетельствует об интенсификации гидролитических процессов, а также биосинтеза белков при прорастании семян и процессах роста и развития проростков, что обычно несколько угнетено на гербицидном фоне у злаков. Выявленные изменения биохимических показателей белкового и аминокислотного обменов в проростках злаковых культур кукурузы и пшеницы после предпосевной обработки семян растворами ПГМГ свидетельствуют об усилении адаптивных процессов в растительном организме при неблагоприятных условиях среды, в том числе и на гербицидном фоне, что подтверждает положительное влияние предлагаемого способа на рост и развитие зерновых культур, особенно при интенсивном применении гербицидов в полевых условиях современного сельскохозяйственного производства.

Таблица 5.Влияние предпосевной обработки семян гибридов кукурузы Кадр 267 MB и ЗПТК 196 растворами полигуанидина на морфометрические показатели проростков (фазы 1-5 листа), поражаемость и полную высоту растений, урожайность в полевых условиях (2004 г.)Наименование образца, вид обработкиФаза 1-2 листаФаза 4-5 листаПоражаемостьПолная высота растенийУрожайностьl корнейL ростковl корнейL ростковмм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.%см % от к.ц/га% от к.Кукуруза, гибрид Кадр 267 MB             Чистый фонКонтроль, без обработки701001351001081002411002,5176100981000,05% раствор полигуанидина901291501111301203051271,01851051041060,02% - « -791131651221111033221340,81841051061080,01% - « -761091711271221133231340,319010899101Гербицидный фон, харнес -2 л/га             Контроль, без обработки511001061001051002261008,0167100841000,05% раствор полигуанидина591161331251101152421072,31691011251490,02% - « -751471331251221163121381,81941161041240,01% - « -731431461381181132621160,3169101107127Кукуруза ЗПТК 196             Чистый фонКонтроль, без обработки----1321002481003,1276100921000,05% раствор полигуанидина----1501142611051,22911051051140,02% - « -----1531162581041,02991081001090,01% - « -----1691292651070,3302110104113Гербицидный фон, мерлин - 130 г/га             Контроль, без обработки----10410024610011,5266100871000,05% раствор полигуанидина----1531462791133,22921101001150,02% - « -----1561492641073,5287108891020,01% - « -----1481422871160,329611191105- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Таблица 6.Влияние предпосевной обработки семян озимой пшеницы Перлина Лисостепу растворами полигуанидина на морфометрические показатели проростков (фаза 4-5 листа), длины корней, надземной части и вес сырой массы (на одно растение) пшеницы (фаза выхода в трубку) в полевых условиях (Черкасская обл., 2004 г.)Наименование образца, вид обработкиФаза 4-5 листаФаза выхода в трубкуl корнейL ростковl корнейLнадземной частиВес сырой массы (на одно растение)корневая системанадземная частьмм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.г% от к.г% от к.Пшеница озимая Перлина Лисостепу             Гербицидный фон - диален С - 2 л/га- контроль, без обработки621001911001331005601000,431001,8100- 0,02% р-р полигуанидина891452591361621225701020,511192,0110- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Таблица 7.Влияние предпосевной обработки семян кукурузы и пшеницы растворами полигуанидина на биохимические показатели проростков (фаза 4-5 листа), выращенных в полевых условиях (2004 г.)Наименование образца, вид обработкиБелок, мг/г навескиПротеолитическая активность, отн.ед/г белка минУдельная активность ингибитора трипсина, мг/г белкаСвободные аминокислоты, мг/100 г навескиКукуруза гибрид Кадр 267 MB Корни    Чистый фонКонтроль, без обработки1,312,858,810,80,05% р-р полигуанидина1,517,164,513,70,02% - « -1,631,3217,319,00,01% - « -1,533,3188,416,7Гербицидный фон, харнес - 2 л/га    Контроль, без обработки1,27,712813,60,05% р-р полигуанидина1,310,312716,40,02% - « -2,027,719630,50,01% - « -2,127,515620,5Ростки    Чистый фонКонтроль, без обработки5,89,22,1-0,05% р-р полигуанидина7,217,93,5-0,02% - « -8,025,05,8-0,01% - « -7,639,516,0-Гербицидный фон, харнес - 2 л/га    Контроль, без обработки7,821,01,5-0,05% р-р полигуанидина12,622,08,0-0,02% - « -13,627,012,0-0,01% - « -16,023,015,0-Кукуруза гибрид ЗПТК 196    КорниЧистый фон    Контроль, без обработки1,7012,073,110,10,05% р-р полигуанидина1,5018,2147,614,00,02% - « -1,8026,5360,034,40,01% - « -1,4021,462,411,0Гербицидный фон, мерлин - 130 г/га    Контроль, без обработки1,2014,436,418,00,05% р-р полигуанидина1,4026,0273,020,40,02% - « -1,4027,4259,626,20,01% - « -1,3446,0244,537,0Ростки
Чистый фон    Контроль, без обработки16,45,20,13-0,05% р-р полигуанидина16,04,210,0-0,02% - « -17,87,211,1-0,01% - « -12,011,744,5-Гербицидный фон, харнес - 2 л/га    Контроль, без обработки6,017,00,25^-0,05% р-р полигуанидина6,317,322,3-0,02% - « -6,622,823,5-0,01% - « -6,218,818,5-Пшеница озимая Перлина Лисостепу    Корни    Гербицидный фон, диален С - 2 л/га    Контроль, без обработки2,210,6-5,60,02% р-р полигуанидина2,815,5-10,4Ростки    Гербицидный фон, диален С - 2 л/га    Контроль, без обработки19,29,5--0,02% р-р полигуанидина20,19,7--- Ошибка выборки не превышает 5% от средних величин

Использование заявляемых изобретений позволит стимулировать рост и развитие зерновых культур, преимущественно пшеницы и кукурузы, повысить их фитоиммунный потенциал, что в конечном итоге приведет к повышению урожайности и эффективности сельскохозяйственного производства, особенно при широком использовании гербицидов и их комплексов.

Описывается применение полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида (ПГМГ) в качестве стимулятора роста и развития зерновых культур, а также способ стимуляции роста и развития кукурузы и пшеницы, включающего предпосевную обработку семян путем их опрыскивания водным раствором ПГМГ с молекулярной массой от 5 до 9 тыс. усл.ед. и концентрацией 0,01-0,05% в дозе от 35 до 40 л на 1 т семян, в том числе и при их выращивании на гербицидном фоне. Использование предлагаемых изобретений позволит повысить всхожесть семян кукурузы и пшеницы, ускорить их рост и развитие, снизить поражаемость фитопатогенами и увеличить урожайность зерновых культур. 2 н.п. ф-лы, 7 табл.

1. Применение полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида

с молекулярной массой от 5 до 9 тыс. усл.ед. в качестве стимулятора роста и развития зерновых культур.