СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ PH ДЛЯ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН БЕЛОГО ЛЮПИНА Российский патент 2015 года по МПК A01C1/02 A01G7/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к растениеводству, и может быть использовано в сельскохозяйственных предприятиях, крестьянских, фермерских хозяйствах, занимающихся выращиванием белого люпина.

Известны способы определения отношения растений к кислотности почвенного раствора.

Первый способ основан на изучении влияния pH на растения и определении его оптимального значения путем внесения в почву одного и того же состава различных доз химических мелиорантов (в первую очередь CaCO₃ и MgCO₃), изменяющих ее pH, в вегетационных и полевых опытах в течение всего периода вегетации. (Прянишников Д.Н. Агрохимия, т. 1. - М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1952. - С. 477-479.) Недостатком способа является внесение разных количеств химических веществ, изменяющих величину pH почвенного раствора. При этом не учитывают отношение растений к увеличению в почвенном растворе катионов Ca²⁺ и Mg²⁺, что приводит к нарушению принципа единственного различия при проведении эксперимента. Кроме того, катионы Ca²⁺ являются антагонистами катионов K⁺, поэтому внесение высоких доз Ca²⁺ приводит к снижению поступления K⁺ в растения и его дефициту, что искажает информацию об отношении растений к кислотности. Также недостатком данного способа является отсутствие сведений о качественном составе почвы.

Второй способ основан на изучении влияния pH на растения и установлении его оптимального значения путем использования почв, имеющих различное происхождение и отличающихся величиной pH. (Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. Т. 2. - М.: Изд-во АН СССР, 1953. - С. 332-338.)

Недостатком данного способа является неизвестный качественный состав почв и, в связи с этим, неконтролируемое влияние катионно-анионного состава почв на изменение pH, что также нарушает принцип единственного различия при проведении эксперимента.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков относится способ, основанный на изучении влияния pH на рост люпина в водной среде, в которой pH доводили до нужного значения прибавлением минеральной кислоты. В результате эксперимента найден оптимальный интервал pH, равный 4-5. (Прянишников Д.Н. Агрохимия. Т. 1. - М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1952. - С. 124-127.)

Недостатком способа является неоднозначность полученных результатов, т.к. не учтено влияние pH на развитие растений в присутствии других ионов.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи - определить оптимальное значения pH для прорастания семян белого люпина.

Технический результат - ускоренное прорастание семян и более раннее усвоение солнечной энергии, необходимой для процесса фотосинтеза.

Для решения указанной задачи разработан способ определения оптимального значения pH для прорастания семян белого люпина, включающий использование питательных сред с различными значениями pH. Для проращивания семян белого люпина готовят питательные растворы одинакового катионно-анионного состава с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития растений. Проращивание семян изучают в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH, строго контролируя кислотность растворов в течение всего эксперимента. При этом за критерий оценки оптимального интервала pH принимают самопроизвольную реакцию проростков белого люпина изменять pH до значения 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора. Скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом.

Существенными признаками, характеризующими изобретение, являются:

1) использование питательных сред с различными значениями pH;

2) приготовление питательных растворов одинакового качественного катионно-анионного состава с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития белого люпина;

3) изучение проращивания семян в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH;

4) за критерий оценки оптимального значения pH принята реакция проростков белого люпина самопроизвольно изменять pH до 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора; при данном значении pH скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом.

Предложенный способ поясняется графиками.

На фиг. 1 представлен график зависимости pH от времени для ежедневно сменяемого раствора.

На фиг. 2 представлен график зависимости числа проростков от времени, где 1 - для сменяемого раствора; 2 - для несменяемого раствора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа

Для доказательства возможности использования данного способа были проведены лабораторные опыты в ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Предложенный способ основан на том, что в питательную смесь, включающую все необходимые для растений химические элементы, помещают семена белого люпина. Питательная смесь имеет изначально значение pH=3,7.

В питательной смеси сохранен качественный катионно-анионный состав. Значения pH 5, 6, 7, 8 получали путем добавления 0,1 М раствора КОН в исходный раствор.

Схема лабораторного опыта включала три изучаемых фактора:

1) величина pH раствора;

2) время;

3) сменяемость раствора.

Опыты проводили в чашках Петри в трехкратной повторности. В каждую чашку помещали по 30 неповрежденных семян белого люпина сорта Дега. По массе семена в каждой из чашек имели различия ±5%. В каждую чашку заливали по 50 мл раствора с соответствующим значением pH.

Величину pH измеряли ежедневно на иономере Экотест-2000. В варианте со сменяемыми растворами их обновляли каждый день, для чего сливали раствор из каждой чашки в стаканчик, измеряли pH. В чашку наливали новую порцию раствора с соответствующим значением pH. В случае с несменяемыми растворами после измерения pH их снова выливали в чашки Петри или проводили измерение pH непосредственно в чашках Петри.

Ежедневно измеряли значение pH, количество проросших семян и длину проростков в течение 7 дней.

Фактические результаты лабораторного опыта представлены в таблицах 1-3 и на фигурах 1 и 2.

Таблица 1 Зависимость pH от времени для несменяемого раствора Время (сутки) pH раствора 3,7 5 6 7 8 1 5,58 5,69 5,81 5,95 6,09 2 5,96 6,01 6,09 6,17 6,27 3 6,33 6,33 6,37 6,42 6,48 4 6,68 6,65 6,65 6,67 6,70 5 6,92 6,97 6,94 6,93 6,94 6 7,03 7,28 7,22 7,19 7,17 7 7,15 7,59 7,51 7,45 7,41

При прорастании семян белого люпина в несменяемых растворах для построения математической модели зависимости реакции питательного раствора от начального значения pH и времени нахождения семян в растворе была использована половинная модель уравнения регрессии, в которой t - время (сутки);

pH - начальное значение pH при замачивании семян;

y - величина pH питательного раствора, измененная во времени.

y=4,08+1,38t^0,5+0,30t+0,25pH-0,59(tpH)^0,5, R=0,984

Таблица 2 Зависимость pH от времени для ежедневно сменяемого раствора Время (сутки) pH раствора 3,7 5 6 7 8 1 5,51 5,63 5,97 6,52 6,62 2 5,62 5,73 6,03 6,41 6,50 3 5,68 5,80 6,08 6,33 6,45 4 6,02 6,06 6,13 6,28 6,43 5 6,10 6,16 6,16 6,20 6,30 6 6,13 6,18 6,19 6,20 6,30 7 6,15 6,21 6,23 6,25 6,31

В опытах для ежедневно сменяемых растворов также была использована модель уравнения регрессии:

y=5,37t^0,5+0,97pH-2,13(tpH)^0,5, R=0,845

Из данных таблицы 1, 2 и фиг. 1 следует, что семена белого люпина самопроизвольно изменяют pH до 6,0-7,0 независимо от его первоначальной величины.

Из данных таблицы 3 и графика, изображенного на фиг. 2, видно, что число проростков в несменяемом растворе больше, чем в сменяемом. Очевидно, что семена белого люпина часть энергии тратят на установление оптимального значения pH для их прорастания.

Таблица 3 Зависимость числа проростков от времени для сменяемого и несменяемого растворов Время (сутки) 0 1 2 3 4 5 6 7 Число ростков (шт.), сменяемый раствор 0 1 5 15 20 24 25 25 Число ростков (шт.), несменяемый раствор 0 2 6 26 27 28 29 29

Технико-экономические преимущества и эффективность изобретения по сравнению с прототипом

Изобретение обеспечивает условия для более раннего появления всходов белого люпина, раннего формирования вегетативных органов, за счет раннего усвоения солнечной энергии, что приводит к повышению его урожайности.

Способ относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает использование питательных сред с различными значениями pH. При этом для проращивания семян белого люпина готовят питательные растворы с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития растений. Далее поддерживают качественный катионно-анионный состав одинаковым, изучая проращивание семян в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH, строго контролируя кислотность растворов в течение всего эксперимента. За критерий оценки оптимального интервала pH принимают самопроизвольную реакцию проростков белого люпина изменять pH до значения 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора. При этом скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом. Способ позволяет ускорить прорастание семян и способствует более раннему усвоению солнечной энергии, необходимой для процесса фотосинтеза. 2 ил., 3 табл.

Способ определения оптимального значения pH для прорастания семян белого люпина, включающий использование питательных сред с различными значениями pH, отличающийся тем, что для проращивания семян белого люпина готовят питательные растворы с учетом химических элементов, необходимых для роста и развития растений, далее поддерживают качественный катионно-анионный состав одинаковым, изучая проращивание семян в ежедневно сменяемых и несменяемых растворах с различными значениями pH, строго контролируя кислотность растворов в течение всего эксперимента, за критерий оценки оптимального интервала pH принимают самопроизвольную реакцию проростков белого люпина изменять pH до значения 6,0-7,0 независимо от первоначальной кислотности раствора, при этом скорость прорастания семян в несменяемом растворе выше, чем в сменяемом.