ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫЙ КОРРЕКТОР ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2019 года по МПК C05G3/00 A01N43/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Заявляемое техническое решение относится к сельскому хозяйству, а именно к растениеводству, и может быть использовано для подкормки растений макро- и/или микроэлементами при корневой и некорневой обработке, а также в питательных растворах гидропонных культур.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что без организации правильного минерального питания выращивание сельскохозяйственных культур становится низкоурожайным, а качество сельскохозяйственной продукции падает. Для нормального развития растению необходимы как макро- (азот, фосфор, калий), так и микроэлементы (кальций, магний, сера, бор, молибден, медь, цинк, железо, марганец). Макроэлементы являются «строительным материалом» для организма растения, способствуют росту зеленой массы и развитию корневой системы. Микроэлементы участвуют в активации многих ферментных систем, ускоряют биохимические реакции, способствуют протеканию фотосинтеза. Макро- и микроэлементы зачастую находятся в почве, либо вносятся под корень, в малодоступной для растения форме. Для улучшения их усвоения применяют различные схемы, например, вносят питательные вещества в виде хелатов. Такой способ повышает эффективность минерального питания, однако не обеспечивает пролонгированного действия активных компонентов. Данная проблема может быть решена путем введения в состав удобрения полимерного прилипателя и пролонгатора действия активных компонентов.

Известно удобрение «АКВАДОН» (RU, патент №2347789, C08F 222/10, C05F 3/00, опубл. 27.02.2009 г.) на основе содержащей фрагменты карбоновых кислот полимерной матрицы, содержащее не менее двух фрагментов мономеров, выбранных из следующей группы мономеров: акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновый ангидрид, N-виниламид, а также микроэлементы. В качестве микроэлементов удобрение содержит соли по крайней мере одного из следующих элементов в следующих количествах: 0,1-10,0 г/л Fe, 0,05-10,0 г/л Cu, 0,01-10,0 г/л Мо, 0,05-10,0 г/л Zn, мг/л, 0,1-15 г/л В, 0,1-10,0 г/л Mn, 0,05-5,0 г/л Со. Удобрение используется как при основном внесении удобрений в почву, так и при некорневых подкормках растений в течение периода вегетации, в открытом или защищенном грунте в виде жидкости или аэрозоля в концентрации, как правило, 0,1-0,2% при расходе 1-3 л/га.

Недостатком данного удобрения, как показывает практическое применение, является то, что структура используемого в данном удобрении полимера не позволяет внедрить в полимерную матрицу действующие вещества в концентрации более 10 г/л (5 г/л для кобальта), а также дать прибавку урожайности при расходе менее 1 л/га, что с учетом высокой стоимости данного удобрения значительно повышает затраты на листовую обработку поля.

Наиболее близким по своим техническим характеристикам является полимерное удобрение (заявка 2017135868 от 09.10.2017) на основе полимерной матрицы, содержащее питательные вещества, при этом в качестве полимерной матрицы использовано полифункциональное высокомолекулярное соединение с молекулярной массой 500-500000, содержащее в боковой цепи не менее двух видов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: аминная, гидроксильная, карбонильная, лактамная, нитрильная, сложноэфирная, сульфоновая, фосфоновая, ароматический гетероцикл, а в качестве питательных веществ оно содержит по крайней мере один из микро- и/или мезоэлементов в следующих количествах в пересчете на элемент: железо - 200-15000 мг/л, бор - 70-20000 мг/л, медь - 25-12000 мг/л, молибден - 10-12000 мг/л, цинк - 30-12000 мг/л, марганец - 300-14000 мг/л, кобальт - 3-7000 мг/л, магний - 1000-50000 мг/л, сера - 500-50000 мг/л, кальций - 10-10000 мг/л, кремний - 1-6000 мг/л.

Недостатком данного технического решения является отсутствие в составе удобрения необходимых для растения элементов основного питания - азота, фосфора и калия, а также ограничение содержания микроэлементов - железа, бора, цинка, серы, кальция, молибдена, магния - низкими концентрациями, что понижает эффективность данного удобрения в отношении повышения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, по сравнению с более концентрированными аналогами.

Кроме того, как показывает практическое применение, при хранении в течение длительного срока (более 3 лет), данное удобрение в случае контаминации может подвергаться микробиологическому заражению ввиду отсутствия в его составе консервантов, таких как глутаровый альдегид, 3-иодо-2-пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазолидин, производные тиазолов, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли.

Техническими задачами по обоим признакам является создание высококонцентрированного корректора питания растений, на полимерной основе, обеспечивающего повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции, и обладающего длительным сроком хранения, при этом

по первой комбинации обеспечивается стимуляция роста растений и полноценное развитие корневой системы;

а по второй комбинации обеспечивается сбалансированное питание растений микроэлементами для интенсификации фотосинтеза.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Технический результат вышеприведенной первой задачи достигается за счет создания высококонцентрированного корректора питания растений, состоящего из полифункционального высокомолекулярного соединения (матрицы), содержащего в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, карбоксильная, лактамная, нитрильная, сложноэфирная, сульфоновая, фосфоновая, ароматический гетероцикл, отличающийся тем, что в качестве действующих компонентов содержит как минимум один из макроэлементов в следующих количествах: азот - не менее 10 г/л, калий (в пересчете на K₂O) - не менее 10 г/л, фосфор (в пересчете на Р₂О₅) - не менее 10 г/л, а в качестве консерванта вещество, выбранное из группы: глутаровый альдегид, 3-иодо-2- пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазолидин, производные тиазолов, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли. Указанный признак обеспечивает существенный рост урожайности сельскохозяйственной продукции при низких дозировках, менее 1 л/га, за счет развития листового аппарата и корневой системы растения и значительно увеличивает срок хранения корректора, по сравнению с аналогами, за счет введения в состав корректора консерванта, обладающего высокой биоцидной активностью в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий.

Возможен вариант технического решения по первой задаче, при котором корректор питания растений содержит гуминовые кислоты или их соли в концентрации не менее 5 г/л. Указанный признак обеспечивает стимуляцию роста растений и полноценное развитие корневой системы, что приводит к более эффективному усвоению растением основного питания, при этом дополнительным фактором является разрыхление почвы и улучшение структуры грунта.

Возможен вариант технического решения по первой задаче, при котором матрица корректора питания растений имеет молекулярную массу до 4000000 Да. Указанный признак обеспечивает более надежное закрепление корректора на поверхности листа за счет высокой адсорбционной способности матрицы корректора питания растений и способствует повышению урожайности сельскохозяйственной продукции.

Технический результат вышеприведенной второй задачи достигается за счет создания высококонцентрированного корректора питания растений, состоящего из полифункционального высокомолекулярного соединения (матрицы), содержащего в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, карбоксильная, лактамная, нитрильная, сложноэфирная, сульфоновая, фосфоновая, ароматический гетероцикл, отличающийся тем, что в качестве действующих компонентов содержит как минимум один из микроэлементов в следующих количествах: сера (в пересчете на SO₄^2-) - не менее 55 г/л, цинк - не менее 15 г/л, бор - не менее 25 г/л, молибден - не менее 15 г/л, кальций - не менее 10 г/л, железо - не менее 15,5 г/л, магний - не менее 55 г/л, а в качестве консерванта вещество, выбранное из группы: глутаровый альдегид, 3-иодо-2-пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазоли-дин, производные тиазолов, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли. Указанные признаки обеспечивают возможность корректировки питания растения микроэлементами в соответствии с составом почвы, климатическими условиями и потребностями конкретного сорта сельскохозяйственной культуры, что положительно влияет на урожайность сельскохозяйственной продукции.

Возможен вариант технического решения по второй задаче, при котором корректор питания растений содержит как минимум один из микроэлементов в следующих количествах: марганец - не менее 1 г/л, медь - не менее 0,5 г/л, кремний - не менее 1 г/л, натрий - не менее 1 г/л, йод - не менее 1 г/л. Указанный признак обеспечивает возможность осуществить комплексную подкормку растений микроэлементами, что активизирует процесс фотосинтеза.

Возможен вариант технического решения, по второй задаче, при котором корректор питания растений содержит гуминовые кислоты или их соли в концентрации не менее 5 г/л. Указанный признак обеспечивает стимуляцию роста. За счет этого происходит полноценное развитие корневой системы, что приводит к более эффективному усвоению растением основного питания, при этом дополнительным фактором является разрыхление почвы и улучшение структуры грунта.

Возможен вариант технического решения, по второй задаче, при котором корректор питания растений по п.2, отличающийся тем, что матрица имеет молекулярную массу до 4000000 Да. Указанный признак обеспечивает более надежное закрепление корректора на поверхности листа за счет высокой адсорбционной способности матрицы и способствует повышению урожайности сельскохозяйственной продукции.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Заявляемое техническое решение, а именно высококонцентрированный корректор питания растений, по обоим комбинациям, состоит из полифункционального высокомолекулярного соединения, а именно матрицы, и содержит в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, карбоксильная, лактамная, нитрильная, сложноэфирная, сульфоновая, фосфоновая, ароматический гетероцикл.

При этом заявляемые по первой комбинации макроэлементы: азот, калий, фосфор обеспечивают рост и развитие растений, корневой системы, листового аппарата, что подтверждается экспериментами, где установлено, что листовая подкормка растений удобрениями с концентрацией азота, фосфора и калия более 10 г/л особенно важна на начальных фазах развития, когда корневая система еще недостаточно развита. Подача макроэлементов через листовой аппарат стимулирует рост растения и способствует более эффективному поглощению основного питания и микроэлементов из почвы.

При этом во второй комбинации высококонцентрированного корректора питания растений в качестве действующих компонентов заявляются следующие микроэлементы: сера (в пересчете на SO₄^2-) - не менее 55 г/л, цинк - не менее 15 г/л, бор - не менее 25 г/л, молибден - не менее 15 г/л, кальций - не менее 10 г/л, железо - не менее 15,5 г/л, магний - не менее 55 г/л. Данная комбинация заявляемого корректора, в случае возникновения необходимости, позволяет восполнить дефицит того или иного микроэлемента в питании растений, обеспечивая тем самым сбалансированное микроэлементное питание для интенсификации фотосинтеза и рост урожайности сельскохозяйственной продукции.

В состав данной комбинации могут быть введены дополнительные микроэлементы в следующих количествах: марганец - не менее 1 г/л, медь - не менее 0,5 г/л, кремний - не менее 1 г/л, натрий - не менее 1 г/л, йод - не менее 1 г/л. Все эти микроэлементы, как показывает практическое применение, активизируют процесс фотосинтеза.

Практическое применение, а именно эксперименты показали, что введение в состав полимерной матрицы микроэлементов в указанных концентрациях обеспечивает эффективность удобрения в отношении повышения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции. При этом за счет высокой концентрации действующих веществ и использования полимерной матрицы в качестве прилипателя, пролонгатора и усилителя действия активных компонентов можно применять удобрение в малых дозировках, что снижает трудозатраты, а также повышает экологичность корректора за счет оптимизации процесса транспортировки (снижается количество потребительских упаковок, выполненных из пластика, снижается количество грузоперевозок, т.е. потребление топлива).

Введенный в обе комбинации высококонцентрированного корректора питания растений консервант, выбран из группы: глутаровый альдегид, 3-иодо-2-пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазолидин, производные тиазолов, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли, и обладает биоцидной активностью в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий, что значительно, по сравнению с аналогами, увеличивает срок хранения удобрения.

При этом могут вводиться дополнительные активные компоненты в состав корректора, а именно гуминовые кислоты или их соли (гуматы), обеспечивающие стимуляцию роста растений.

Высококонцентрированный корректор питания растений может использоваться для корневых и некорневых обработок, в питательных растворах гидропонных культур.

Известны несколько вариантов использования удобрения, а именно высококонцентрированного корректора питания растений для повышения урожайности сельскохозяйственной продукции, но предпочтительный способ внесения удобрения - по листу. В этом случае готовят 0,2-1% рабочий раствор одного из указанных технических решений и обрабатывают посевы 1-3 раза в сезон с общим расходом за период вегетации до 10 л/га. При этом в качестве источников макро- и микроэлементов могут быть использованы любые растворимые в воде органические и неорганические соли этих элементов, такие как, сульфаты, нитраты, ацетаты, оксалаты, цитраты, хлориды, бромиды, молибдаты, карбонаты, фосфаты, а также водорастворимые природные минералы, такие как, бура, бишофит.

Еще одна версия исполнения настоящего технического решения предусматривает использование в качестве прилипателя и пролонгатора действия активных компонентов сверхвысокомолекулярной полимерной матрицы - соединения с молекулярной массой до 4000000 Да (максимальная молекулярная масса, достигнутая для данного типа полимера в условиях эксперимента). Повышение молекулярной массы приводит к пропорциональному росту адсорбционной способности полимера, за счет чего заявляемый корректор надежнее закрепляется на поверхности листа.

Одновременно увеличивается тенденция полимерной матрицы к комплексообразованию, что позволяет ввести в состав корректора макро- и микроэлементы в высоких концентрациях.

При этом полимерный прилипатель и пролонгатор действия активных компонентов, входящий в состав заявляемого корректора, представляет собой полифункциональное высокомолекулярное соединение (матрицу), содержащее в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, карбоксильная, лактамная, нитрильная, сложноэфирная, сульфоновая, фосфоновая, ароматический гетероцикл, что обеспечивает возможность введения в состав удобрения микро- и макроэлементов одновременно в различных формах, например, нитратный и амидный азот, фосфор в виде фосфатов и гипофосфитов.

Заявляемый высококонцентрированный корректор питания растений на полимерной основе является более эффективным по сравнению с аналогами, обеспечивает сбалансированное питание растений макро- и микроэлементами, что повышает урожайность и улучшает качество сельскохозяйственной продукции, а введенный консервант обеспечивает более длительный срок хранения удобрения.

Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется приведенными ниже примерами.

Пример 1. Для оценки эффективности заявляемого корректора в отношении увеличения урожайности и повышения качества готовой продукции в ЗАО «Победа» Ломоносовского района Ленинградской области на совместных посевах клевера лугового «Дымковский» и тимофеевки луговой «Ленинградская» были протестированы удобрения следующего элементного состава:

1) Азот - 205 г/л, Калий (K₂O) - 12 г/л, Фосфор (P₂O₅) - 18 г/л

2) Азот - 20 г/л, Калий (K₂O) - 34,8 г/л, Фосфор (P₂O₅) - 26 г/л.

В заложенном опыте некорневую обработку проводили из расчета 0,5 л удобрения на гектар, в контрольном - водой. Урожайность в результате применения корректора, полученного по п.1, составила 695 ц/га, по п. 2 - 663 ц/га, в контрольном опыте - 443 ц/га.

Из результатов проведенных экспериментов следует, что при обработке многолетних трав в дозировке 0,5 л/га заявляемый корректор питания дает высокую прибавку урожайности от 50 до 57%. При этом отмечается рост сухого вещества в зеленой массе многолетних трав, а также увеличение содержания сырой клетчатки, то есть применение удобрения достоверно улучшает качество готовой продукции.

Пример 2. Для определения срока хранения заявляемого корректора питания, стабильность исследовалась методом «ускоренного старения» для удобрений следующего элементного состава:

1) Кальций - 80 г/л

2) Азот - 55 г/л, сера (SO₄^2-) - 130 г/л, железо - 25 г/л, бор - 27 г/л, цинк - 40 г/л.

3) Сера (SO₄^2-) - 85 г/л, железо - 34 г/л, марганец - 13 г/л, медь - 1 г/л.

Метод «ускоренного старения» заключается в выдерживании испытуемого препарата при температурах, превышающих температуру его хранения. Для данного исследования образцы корректоров питания были заложены на хранение при 55°С (температура, при которой в значительной степени ускоряются все физико-химические процессы, приводящие со временем к нежелательным изменениям качества продукции) и при 37°С (оптимальная температура для развития патогенных микроорганизмов). 1 месяц хранения при 55°С равноценен 1 году хранения препарата при нормальных условиях. Еженедельно проводили оценку физико-химических показателей (внешний вид, рН, плотность, содержание активных компонентов) для всех образцов. Образцы, хранившиеся при 37°С, один раз в месяц подвергали микробиологическому тестированию.

За полгода проведения испытаний на «ускоренное старение» не было выявлено изменений макро- и микроэлементного состава корректоров питания. Микробиологический анализ показал отсутствие роста патогенных микроорганизмов. Таким образом, заявляемый корректор питания стабилен в течение 6 лет хранения при нормальных условиях.

Пример 3. Для оценки влияния заявляемого корректора на развитие корневой системы растений в Ростовской области на посевах озимой пшеницы было применено удобрение по п. 2 из примера 1. Обработку проводили некорневым способом в фазу кущения из расчета 0,3 л/га. В контрольном варианте поле обрабатывали водой. Через 2 недели после обработки часть ростков была выкопана и изучена. На фиг. 1 видно, что после обработки корректором корневая система в значительной степени более развита, чем в контрольном опыте.

Пример 4. Для оценки эффективности заявляемого корректора в отношении увеличения урожайности и повышения качества готовой продукции в Могилевской области (Белоруссия) проводили троекратную обработку черной смородины (сорт «Титания») удобрением из п. 3 примера 2 из расчета 5 л/га суммарно. В контрольном опыте обработку проводили водой. Урожайность в результате применения корректора выросла на 31,5%, при этом отмечено статистически достоверное увеличение массы ягод и средней длины однолетнего прироста.

Из результатов проведенных экспериментов следует, что заявляемый высококонцентрированный корректор питания дает высокую прибавку урожайности и улучшает качество готовой продукции.

Несмотря на то, что в этой заявке техническое решение было описано на основании конкретных вариантов осуществления, специалист в данной области техники в свете идей, изложенных в этом документе, может выработать дополнительные варианты осуществления и модификации без отхода от сущности, или превышения объема, техническое решение, описанного в формуле. Соответственно, следует понимать, что фиг. в этом документе предложена только для способствования пониманию и не должны быть истолкованы как ограничивающие его объем.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Корректоры питания растений состоят из полифункционального высокомолекулярного соединения - матрицы, содержащего в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, лактамная, нитрильная, сульфоновая, фосфоновая, причем в качестве действующих компонентов содержит как минимум один из макроэлементов в следующих количествах: азот - не менее 10 г/л, калий в пересчете на K₂O - не менее 10 г/л, фосфор в пересчете на Р₂О₅ - не менее 10 г/л или как минимум один из микроэлементов в следующих количествах: сера в пересчете на SO₄^2- - не менее 55 г/л, цинк - не менее 15 г/л, бор - не менее 25 г/л, молибден - не менее 15 г/л, кальций - не менее 10 г/л, железо - не менее 15,5 г/л, магний - не менее 55 г/л, а в качестве консерванта вещество, выбранное из группы: глутаровый альдегид, 3-иодо-2-пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазолидин, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли. Изобретения позволяют создать высококонцентрированные корректоры питания растений, на полимерной основе, обеспечивающие повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции и обладающие длительным сроком хранения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 пр.

1. Корректор питания растений, состоящий из полифункционального высокомолекулярного соединения - матрицы, содержащего в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, лактамная, нитрильная, сульфоновая, фосфоновая, отличающийся тем, что в качестве действующих компонентов содержит как минимум один из макроэлементов в следующих количествах: азот - не менее 10 г/л, калий в пересчете на K₂O - не менее 10 г/л, фосфор в пересчете на Р₂О₅ - не менее 10 г/л, а в качестве консерванта вещество, выбранное из группы: глутаровый альдегид, 3-иодо-2-пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазолидин, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли.

2. Корректор питания растений по п. 1, отличающийся тем, что содержит гуминовые кислоты или их соли в концентрации не менее 5 г/л.

3. Корректор питания растений по п. 1, отличающийся тем, что матрица корректора питания растений имеет молекулярную массу до 4000000 Да.

4. Корректор питания растений, состоящий из полифункционального высокомолекулярного соединения - матрицы, содержащего в боковой цепи не менее двух типов функциональных групп, выбранных из следующего ряда: амидная, аминная, гидроксильная, карбонильная, лактамная, нитрильная, сульфоновая, фосфоновая, отличающийся тем, что в качестве действующих компонентов содержит как минимум один из микроэлементов в следующих количествах: сера в пересчете на SO₄^2- - не менее 55 г/л, цинк - не менее 15 г/л, бор - не менее 25 г/л, молибден - не менее 15 г/л, кальций - не менее 10 г/л, железо - не менее 15,5 г/л, магний - не менее 55 г/л, а в качестве консерванта вещество, выбранное из группы: глутаровый альдегид, 3-иодо-2-пропинилбутилкарбамат, 1,3-диметилол-5,5-диметилгидантоин, 4,4-диметилоксазолидин, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, метилпарабен или его соли, пропилпарабен или его соли.

5. Корректор питания растений по п. 4, отличающийся тем, что содержит как минимум один из микроэлементов в следующих количествах: марганец - не менее 1 г/л, медь - не менее 0,5 г/л, кремний - не менее 1 г/л, натрий - не менее 1 г/л, йод - не менее 1 г/л.

6. Корректор питания растений по п. 4, отличающийся тем, что содержит гуминовые кислоты или их соли в концентрации не менее 5 г/л.

7. Корректор питания растений по п. 4, отличающийся тем, что матрица имеет молекулярную массу до 4000000 Да.