Композиция стимулятора роста березы Российский патент 2023 года по МПК A01N59/00 A01N41/04 A01P21/00 

Изобретение относится к области лесного хозяйства и может быть использовано для стимулирования ростовых и массовых показателей растений березы.

Использование стимуляторов роста и микроудобрений способно в значительной степени влиять на рост и развитие растений, а также на их устойчивость к отрицательным природным условиям, таким, как: засуха, солевой стресс и др. Поэтому применение наноматериалов и композиций, в состав которых они входят, в настоящее время является перспективным способом увеличения ростовых и массовых показателей растений.

Известен стимулятор роста растений (Пат. РФ №2145165; МПК A01N 37/42, A01N 43/22; опубл. 10.02.2000), который может применяться для стимулирования роста корнеплодных культур, картофеля, бобовых растений, цветковых и древесных растений и др. В состав данного стимулятора входят жасмоновая кислота или жасмонат, брассиностероид и жидкий носитель, при этом массовое отношение брассиностероида к жасмоновой кислоте или жасмонату находится в диапазоне 1:1-1:5000, а содержание жасмоновой кислоты или жасмоната и брассиностероида составляет 0,01-500 ч./млн. и 0,001-1 ч./млн., соответственно, от общего веса состава стимулятора. Данный стимулятор может быть применен в форме эмульсий, суспензий, порошков, гидратов, водных растворов, гранул, паст, аэрозолей и показывает высокую эффективность для широкой группы растений.

Однако применение этого стимулятора предполагает использование жидких носителей, например, хлоруглеводородов или ацетатов, которые являются высокотоксичными соединениями, опасными для человека и окружающей среды.

Известен способ стимуляции роста и развития растений пшеницы (Пат. РФ №2748074; МПК A01C 1/06; опубл. 19.05.2021), включающий обработку семян кремнеземсодержащими растворами, содержащими в том числе наночастицы диоксида кремния; ионы натрия, калия, сульфата, хлора, борной кислоты, угольной кислоты; металлы - кальций, магний, алюминий, марганец, цинк; ортокремниевую кислоту. Данный состав обеспечивает высокую продуктивность проростков пшеницы, связанную с увеличением их высоты и массы.

Недостатками данного способа являются его неуниверсальность (применение подразумевает только проращивание семян в процессе предпосевной обработки), а также многокомпонентность растворов для обработки семян, что значительно усложняет процесс их получения и применения.

Известны способ выращивания растений с использованием наночастиц металлов и питательная среда для его осуществления (Пат. РФ №2612319; МПК A01G 31/00, A01G 1/00, A01N 59/16, A01N 59/20, B82Y 5/00; опубл. 06.03.2017), включающая наночастицы различных металлов (железа, цинка, меди или их комбинацию), а также компоненты, необходимые для развития растений, - органические вещества, включая витамины, углеводы и аминокислоты и/или белковые гидролизаты, хелатирующий агент, неорганические соли, содержащие азот, фосфор, натрий, калий, кальций, магний, серу, хлор, йод, бор, марганец, молибден и кобальт.

Однако такая питательная среда имеет недостатки, среди которых высокая стоимость в связи с включением в ее состав дорогостоящих микроэлементов, сложность приготовления питательной среды, длительность и трудоемкость ее стабилизации. Кроме того, данный способ подразумевает только проращивание семян, что сужает области его применения.

Известна жидкая композиция для стимуляции роста растений (Пат. РФ №2266649; МПК A01N 59/16, A01N 25/30; опубл. 27.12.2005), содержащая воду, стимулятор роста растений, эмульгатор. В качестве стимулятора роста растений используются наночастицы диоксида титана концентрацией 1-1000 ч./млн., а в качестве эмульгатора - поверхностно активное соединение, включающее катионное поверхностно-активное вещество, неионное поверхностно-активное вещество, анионное поверхностно-активное вещество, амфотерное поверхностно-активное вещество. Жидкая композиция также содержит высококонцентрированную кислоту для снижения ее pH и вспомогательные средства, необходимые для роста растений. Данный состав позволяет повысить урожайность растений, а также увеличить их бактерицидную активность к фитопатогенам. Принята за прототип.

Недостатком такой жидкой композиции является быстрая седиментация наночастиц диоксида титана. Кроме того, в ее состав входит высококонцентрированная кислота, создающая дополнительные трудности в процессе приготовления композиции, а применение вспомогательных средств, необходимых для роста растений, увеличивает ее стоимость.

Заявляемая композиция стимулятора роста березы состоит преимущественно из дешевых и распространенных компонентов, что предопределяет ее низкую стоимость. Простота получения и возможность использования данного состава в различных условиях расширяет области его применения.

Целью изобретения является разработка композиции стимулятора роста березы, обеспечивающей ее высокие ростовые показатели, а также прирост сырой и сухой биомассы.

Для достижения поставленной цели в композиции стимулятора роста березы, содержащей дистиллированную воду, стимулятор роста растений, эмульгатор, согласно изобретению, в качестве стимулятора роста растений используются многостенные углеродные нанотрубки, а в качестве эмульгатора - додецилбензолсульфонат натрия, при следующем количестве компонентов композиции: дистиллированная вода - 1 л, многостенные углеродные нанотрубки - 1-50 мг, додецилбензолсульфонат натрия - 5000 мг.

Введение в композицию стимулятора роста растений - многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), позволяет увеличить процент сырой и сухой биомассы растений березы за счет интенсификации ими процесса водопоглощения, а также эффективно воздействовать на их ростовые показатели и объем поглощаемого углерода благодаря большему количеству листьев и их увеличенной ассимиляционной поверхности. Применение в составе композиции эмульгатора - додецилбензолсульфоната натрия, позволяет получить гомогенную систему с высокой степенью распределения многостенных углеродных нанотрубок по всему объему состава.

Для получения стабильных водных растворов смешивали эмульгатор - додецилбензолсульфонат натрия с дистиллированной водой и полностью растворяли в процессе перемешивания на магнитной мешалке ПЭ-6100 в течение 30 мин. со скоростью перемешивания 2000 об./мин., после чего в водный раствор добавляли МУНТ для получения необходимой концентрации (примеры 1-3). Полученную смесь подвергали интенсивному диспергированию на ультразвуковом гомогенизаторе Sonicator Q500 в течение 30 мин. при мощности 100 Вт и частоте колебаний 22 кГц для достижения высокой степени распределения МУНТ в водном растворе.

При проведении эксперимента использовали растения березы пушистой (Betula pubescens Ehrh.) и березы повислой (Betula pendula Roth.), полученные методом клонального микроразмножения in vitro; для каждого количества МУНТ в водном растворе было использовано по 25 образцов (в трех повторностях) березы пушистой и березы повислой. Растения березы выращивали на почвосмеси, состоящей из нейтрализованного верхового торфа и перлита в соотношении 3:1, которую единоразово и равномерно поливали заявляемой композицией. Объем водного раствора для полива был одинаковым для всех образцов и составлял 50 мл. Контрольные образцы поливали обычной дистиллированной водой.

Измерения морфологических показателей растений березы проводили после 30 суток их выращивания в теплице. Для определения характеристик обработанных заявляемой композицией и необработанных ею растений проводили измерения высоты ствола, диаметра корневой шейки ствола, количества листьев, площади листа, а также сырой и сухой биомассы растений. Для измерения площади листьев растений березы использовали портативный лазерный измеритель площади листа CI-202 CID Bio-Science. Для получения сухой биомассы листья, стебли и корни высушивали в сухожаровом шкафу KBW 400 (E5.1) при температуре 102°C.

Ниже приведены примеры, показывающие различные варианты получения заявляемой композиции стимулятора роста березы. Во всех описываемых примерах композиция содержит дистиллированную воду, стимулятор роста растений - многостенные углеродные нанотрубки, и эмульгатор - додецилбензолсульфонат натрия.

Пример 1.

Композиция содержит:

Дистиллированная вода - 1 л;

Многостенные углеродные нанотрубки - 1 мг;

Додецилбензолсульфонат натрия - 5000 мг.

В данном примере используется самое низкое количество многостенных углеродных нанотрубок - 1 мг, которое оказывает стимулирующее воздействие на растения березы и позволяет избежать негативного влияния на них. Кроме того, данное количество многостенных углеродных нанотрубок обеспечивает наибольший прирост сырой и сухой биомассы для растений березы пушистой.

Пример 2.

Композиция содержит:

Дистиллированная вода - 1 л;

Многостенные углеродные нанотрубки - 10 мг;

Додецилбензолсульфонат натрия - 5000 мг.

Использование в данном примере многостенных углеродных нанотрубок в количестве 10 мг обеспечивает наибольший прирост ростовых показателей растений березы (высоты ствола, диаметра корневой шейки ствола и площади листа), а также сырой и сухой биомассы для растений березы повислой.

Пример 3.

Композиция содержит:

Дистиллированная вода - 1 л;

Многостенные углеродные нанотрубки - 50 мг;

Додецилбензолсульфонат натрия - 5000 мг.

Применение в композиции многостенных углеродных нанотрубок в количестве 50 мг позволяет обеспечить значительное повышение ростовых показателей, а также сырой и сухой биомассы для растений березы в сравнении с контрольными образцами.

Результаты измерений ростовых показателей растений березы повислой и березы пушистой представлены в таблицах 1 и 3, а их сырой и сухой биомассы - в таблицах 2 и 4.

Заявляемая композиция стимулятора роста березы увеличивает ее ростовые показатели, а также сырую и сухую биомассу, состоит из дешевых компонентов, в результате чего снижается стоимость всего состава, и обладает высокой степенью гомогенизации за счет применения эмульгатора - додецилбензолсульфоната натрия, что позволяет использовать ее в течение длительного времени после приготовления.

Таблица 1
Ростовые показатели растений березы повислой после обработки заявляемой композицией по примерам 1-3 Показатель Количество МУНТ в заявляемой композиции, мг Контроль 1 10 50 Высота ствола, мм 232.23±29.20 265.73±23.70 265.73±31.20 128.87±18.20 Диаметр корневой шейки ствола, мм 2.66±0.17 3.10±0.22 2.77±0.35 2.53±0.17 Количество листьев, шт. 15.23±0.89 16.58±1.04 13.51±1.32 12.20±1.10 Площадь листа, см² 36.21±3.45 37.32±3.79 34.21±3.75 20.65±2.02

Таблица 2
Показатели сырой и сухой биомассы растений березы повислой после обработки заявляемой композицией по примерам 1-3 Показатель Количество МУНТ в заявляемой
композиции, мг Контроль 1 10 50 Сырая биомасса,
г/раст. Лист 3502±517 3817±435 3571±410 2060±321 Стебель 3329±515 3391±260 3394±170 2683±296 Корень 3495±434 3593±280 3769±164 2422±358 Сумма 10326±1032 10801±966 10734±865 7165±574 Сухая биомасса,
г/раст. Лист 735±100 930±98 906±74 648±120 Стебель 414±40 634±38 538±27 368±34 Корень 298±38 450±41 438±32 225±47 Сумма 1447±165 2014±211 1882±174 1241±148

Таблица 3
Ростовые показатели растений березы пушистой после обработки заявляемой композицией по примерам 1-3 Показатель Количество МУНТ в заявляемой композиции, мг Контроль 1 10 50 Высота ствола, мм 158.89±16.30 168.48±14.70 150.93±13.90 115.46±17.50 Диаметр корневой шейки ствола, мм 2.19±0.16 2.33±0.13 2.11±1.14 2.01±0.12 Количество листьев, шт. 10.37±1.02 10.08±0.89 10.32±0.64 8.07±0.92 Площадь листа, см² 21.24±2.94 23.84±3.21 22.30±2.74 20.97±1.98

Таблица 4
Показатели сырой и сухой биомассы растений березы пушистой после обработки заявляемой композицией по примерам 1-3 Показатель Количество МУНТ в заявляемой
композиции, мг Контроль 1 10 50 Сырая биомасса, г/раст. Лист 2470±260 2320±270 2270±275 2099±245 Стебель 1510±180 310±60 790±170 720±190 Корень 940±134 450±86 960±184 840±211 Сумма 4920±387 3080±254 4020±451 3659±254 Сухая биомасса,
г/раст. Лист 750±68 590±58 520±64 550±63 Стебель 290±40 220±38 130±27 130±34 Корень 250±38 240±41 206±32 221±27 Сумма 1290±115 1050±96 856±78 901±97

Изобретение относится к области лесного хозяйства и может быть использовано для стимулирования ростовых и массовых показателей растений березы. Композиция стимулятора роста березы содержит дистиллированную воду, стимулятор роста растений и эмульгатор, при этом в качестве стимулятора роста растений используются многостенные углеродные нанотрубки, а в качестве эмульгатора - додецилбензолсульфонат натрия, при следующем количестве компонентов композиции: дистиллированная вода - 1 л, многостенные углеродные нанотрубки - 1-50 мг, додецилбензолсульфонат натрия - 5000 мг. Предлагаемая композиция стимулятора роста березы увеличивает ее ростовые показатели, а также сырую и сухую биомассу, состоит из дешевых компонентов, в результате чего снижается стоимость всего состава, и обладает высокой степенью гомогенизации, что позволяет использовать ее в течение длительного времени после приготовления. 4 табл., 3 пр.

Композиция стимулятора роста березы, содержащая дистиллированную воду, стимулятор роста растений, эмульгатор, отличающаяся тем, что в качестве стимулятора роста растений используются многостенные углеродные нанотрубки, а в качестве эмульгатора - додецилбензолсульфонат натрия, при следующем количестве компонентов композиции: дистиллированная вода - 1 л, многостенные углеродные нанотрубки - 1-50 мг, додецилбензолсульфонат натрия - 5000 мг.