Способ стимуляции всхожести семян, роста и развития сельскохозяйственных растений

(51) 01 1/00 (2006.01) 01 63/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ органоминеральной композиции на основе геля бентонита и биогумуса, используемой в качестве эффективного регулятора роста растений. Высокая эффективность препарата обеспечивается механоактивацией исходного сырья в одностадийном процессе до образования наночастиц, при этом биологически активные вещества переходят в доступную форму. Органоминеральная композиция имеет низкую себестоимость и экологически безопасна, т.к. ее получают из природного сырья, без использования дорогостоящих и вредных органических растворителей. Предложен способ стимуляции всхожести семян,роста и развития сельскохозяйственных растений,включающий инкрустацию семян перед посевом,инкрустацию семян осуществляют органоминеральной композицией, приготовленной путем смешивания 10 геля бентонита и биогумуса,полученных путем механоактивации,при соотношении компонентов 15.(72) Воробьев Александр Львович Лутай Сергей Сергеевич Асангалиев Елибек Атрауович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ВосточноКазахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН,РОСТА И РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, а именно к экологически безопасным регуляторам роста растений,полученным путем механоактивации биогумуса и бентонита, предназначенным для стимулирования всхожести семян,роста и развития сельскохозяйственных культур. Технический результат,обеспечиваемый изобретением,заключается в создании Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии,а именно к экологически безопасным регуляторам роста растений,полученным путем механоактивации биогумуса и бентонита, предназначенным для стимулирования всхожести семян,роста и развития сельскохозяйственных культур. В решении проблемы повышения устойчивости растений в агро- и экосистемах к действию стрессовых факторов среды обитания и получения стабильно высоких урожаев качественной растительной продукции актуальной является разработка экологически безопасных высокоэффективных препаратов комплексного действия, обладающих ростостимулирующими,адаптогенными и фитопротекторными свойствами. Выпускаемые на современном уровне препараты для обработки семян содержат пленкообразующие компоненты,что обеспечивает хорошую прилипаемость препарата к семенам, при этом происходит инкрустация семян - пленка закрывает доступ почвенным микроорганизмам к семенам в местах повреждения защитной оболочки. Все это обеспечивает сохранность семян в почве, даже при задержке прорастания из-за неблагоприятных погодных условий и последующий устойчивый рост на первых фазах развития. Известен способ предпосевной обработки семян сои, включающий нанесение на семена в два слоя поочередно инкрустирующих составов, состоящих из шести компонентов - карбоксиметилцеллюлозы,фунгицида (ТМТД), удобрений, ирлита и воды(Патент РФ 2204229, кл. А 01 1/00, опубл. 05.10.2001). К недостаткам этого способа можно отнести невысокий прирост урожайности растений и сложность процесса двух стадийного нанесения на семена перед посевом многокомпонентной смеси. Наиболее близким техническим решением является способ (прототип), где осуществляют обволакивание семян торфом с клеящим веществом и последующим введением микроудобрений и стимуляторов роста, после чего наносят слой бентонитовой глины в смеси с торфом и микродобавками (Патент РФ 2243639, кл. А 01 С 1/00, А 01 С 1/06, опубл. 10.01.2005). Недостатками способа-прототипа являются высокие затраты последовательных операций,измельчение ингредиентов,дополнительное введение клеящего вещества,микрои макроэлементов. Для устранения вышеуказанных недостатков предлагается органоминеральная композиция для инкрустации семян, состоящая из геля бентонита и биогумуса. Бентонит - это минерал, в котором содержится не менее 70 монтмориллонита (высокодисперсный слоистый алюмосиликат). Общими свойствами бентонитовых глин являются дисперсность,коллоидность,набухаемость,адсорбция. Избыточный отрицательный заряд,компенсирующий обменные катионы межслоевого пространства монтмориллонита, обуславливают 2 высокую гидрофильность бентонита. При растворении бентонита водой она проникает в межслоевое пространство монтмориллонита,гидратирует его и вызывает набухание. При дальнейшем разбавлении водой бентонит образует устойчивую вязкую суспензию с выраженными тиксотропными свойствами. Кроме того, бентониты содержат макро- и микроэлементы, в том числе диоксид кремния (50-70). Основной функцией кремния в растении может быть увеличение устойчивости организма к неблагоприятным условиям, выражающееся в утолщении эпидермальных тканей (механическая защита), ускорении роста и развития корневой системы (физиологическая защита), связывании токсичных соединений (химическая защита) и увеличении биохимической устойчивости к стрессам(Матыченков В.В. Роль подвижных соединений кремния в растениях и системе почва-растение автореф. дис. д.б.н. - Пущино, 2008. - 42 с.). Широкое использование бентонитов часто сдерживается низким качеством исходного сырья,которое необходимо подвергать обогащению. В качестве метода обогащения нами выбрана направленная физико-химическая модификация и активация - механоактивация. Механоактивация высокоэнергетический процесс измельчения и наноструктурирования исходных порошков в вибрационных измельчителях. Механоактивация позволяет уменьшить размеры частиц размеров порошков в среднем от 60 до 0,25 мкм с наличием значительной доли частиц с размерами до 50 нм. Активация кристаллических минералов в процессе механоактивации экспериментально подтвердила,что их сорбционная способность увеличивается не только под влиянием увеличения свободной поверхности в результате измельчения, но также изза измененного состояния вещества, в зоне остаточного напряжения, происходящего вследствие механического воздействия(Авакумов Е.Г. Механохимические методы активации химических процессов. - Новосибирск, 1980. - 297 с.). В качестве биогумуса (гуминовые вещества) использовали органический материал растительного происхождения (солома, сено, навоз, помет),подвергнутый биоконверсии на биогазовой установке. В процессе микробной ферментации исходного сырья происходит обеззараживание органического вещества от патогенных микробов и яиц гельминтов, наибольшее накопление питательных элементов, что позволяет получить экологически чистое, с высоким содержанием питательных веществ, экономически эффективное органическое удобрение. В ходе многочисленных лабораторных и полевых опытов с различными по происхождению гуминовыми веществами на разных почвах и разнообразных сельскохозяйственных растениях было показано, что гуминовые вещества обладают стимулирующим и адаптогенным действием на клеточном и субклеточном уровнях (Безуглова О.С. Удобрения и стимуляторы роста/ Ростов-на-Дону Феникс, 2002. - 320 с.). Для повышения выхода гуминовых кислот использовали механическую и механохимическую активации. При механической активации интенсивно протекают окислительные процессы гуминовые кислоты обогащаются кислородсодержащими группами,происходят значительные изменения молекулярно-массового распределения гуминовых кислот, которые зависят от продолжительности и среды измельчения. Механохимические методы получения биологически активных веществ растительного происхождения основаны на твердофазном превращении этих веществ в растворимые формы путем механической обработки смесей порошков растительного сырья и специально подобранных реагентов. Механохимические превращения гуминовых кислот характеризуются разрывом химических связей С-О различного типа, С-С,протеканием процессов окисления кислородом воздуха и повышением количества гидрофильных групп в составе, вызывающих увеличение растворимости препаратов (Ломовский О.И,Болдырев В.В. Механохимия в решении экологических задач аналит. обзор. - Новосибирск ГПНТБ СО РАН, 2006. - 221 с.). Задачей настоящего изобретения является разработка экологически безопасного регулятора роста растений,полученного путем механоактивации биогумуса и бентонита,предназначенного для стимулирования всхожести семян, роста и развития сельскохозяйственных культур. Технический результат,обеспечиваемый изобретением,заключается в создании органоминеральной композиции на основе геля бентонита и биогумуса, используемой в качестве эффективного регулятора роста растений. Высокая эффективность препарата обеспечивается механоактивацией исходного сырья в одностадийном процессе до образования наночастиц, при этом биологически активные вещества переходят в доступную форму. Органоминеральная композиция имеет низкую себестоимость и экологически безопасна, т.к. ее получают без использования дорогостоящих и вредных органических растворителей. Сущность изобретения раскрывается следующими примерами. Пример 1. Биогумус,получают путем биоконверсии отходов животноводства и растениеводства на биогазовой установке. Затем биогумус в количестве 500 см 3 подвергают механоактивации на вибромельнице в течение 15 мин. Гель бентонита готовят следующим образом 100 г бентонита добавляют к 900 см 3 дистиллированной воды, вносят в емкость вибромельницы и подвергают механоактивации в течение 15 мин. Далее смешивают полученные компоненты и получают целевой продукт темно-коричневого цвета гелеобразной консистенции. Пример 2. Определение влияния органоминеральной композиции на всхожесть семян, рост и развитие растений осуществляют путем инкрустации семян гелем биогумуса и бентонита при следующих соотношениях компонентов - 11, 15, 110, 120, 150, 1100, 1200,1400, 1500, 1800, 11000. Затем обработанные семена подвергают сушке активному вентилированию воздухом при комнатной температуре в течение 1 сут, с последующим высаживанием инкрустированных семян в грунт. Для каждого разведения композиции используют 200 семян пшеницы, подсолнечника, гречихи в 3 кратной повторности. Контролем служат семена пшеницы,подсолнечника,гречихи не обработанные заявляемым препаратом. Действие различных концентраций предлагаемого препарата на всхожесть семян представлены в таблицах 1, 2, 3. Из данных таблицы 1 видно, что при инкрустации семян пшеницы органоминеральной композицией в соотношении 15 наибольшее количество первых всходов (38) появилось на 3 сут после посадки, а весь период появления всходов занял 5 сут. Число проросших семян равно 198. Данное соотношение является наиболее результативным, в сравнение с другими, для активации всхожести семян пшеницы. В контроле период появления проростков растянулся до 6 дней, а количество всходов наблюдали в 180 случаях. Из таблицы 2 видно, что при инкрустации семян подсолнечника при соотношении компонентов 15 наибольшее количество первых проростков (40) появилось на 6 сут после посадки, а весь период появления всходов занял 9 сут. Число проросших семян равно 198. Данная концентрация, в сравнение с другими, является самой продуктивной. В контроле период появления проростков составил 11 дней, а количество всходов отмечали в 180 случаях. Результаты, представленные в таблице 3 показывают, что при инкрустации семян гречихи при соотношении компонентов 15 наибольшее количество первых ростков (39) появилось на 4 сут после посадки, а все время появления всходов заняло 7 сут. Число проросших семян равно 198. Данная концентрация является самой эффективной для активации всхожести семян гречихи. В контроле период появления проростков растянулся до 9 дней, а количество всходов выявили в 180 случаях. Пример 3. Изучение действия органоминеральной композиции на рост и развитие растений проводят через 30 дней после высадки семян в грунт. Для этого выросшие растения выкапывают из грунта, промывают водой,определяют их высоту, диаметр, длину листьев и корней, массу корней и биомассу растений. Результаты опыта представлены в таблицах 4,5,6. 3 Как свидетельствуют данные таблицы 4, при инкрустации семян пшеницы(соотношение компонентов 15) растения обладали наибольшим ростом в высоту, диаметром, длиной листьев и корней. Средние параметры растений оказались следующие высота растений равна 36,6 см, диаметр- 1,7 мм, длина листьев - 29,6 см, корней - 9,5 см,масса корней - 0,11 г, биомасса растения - 0,44 г. Данная концентрация является самой результативной для роста и развития растений пшеницы. В контроле растения имели более низкие характеристики вегетативного развития. Средние показатели были равны высота растений - 27,4 см,диаметр - 0,9 мм, длина листьев - 19,2 см, длина корней - 5,4 см, масса корней - 0,05 г. В контроле средняя масса растения была равна 0,22 г, т.е. в 2 раза меньше, чем в опыте. Из данных таблицы 5 видно, что при обработке семян подсолнечника при соотношении компонентов 15 растения обладали большим ростом в высоту, диаметром, длиной листьев и корней. Средние параметры растений следующие высота растений - 37,2 см, диаметр - 3,0 мм, длина листьев 7,9 см,корней 8,5 см,масса корней - 0,37 г. В контроле средние показатели были равны высота растений - 26,0 см, диаметр - 1,9 мм, длина листьев - 4,0 см, корней - 5,4 см, масса растений 0,7 г. Из данных таблицы 6, что при инкрустации семян гречихи при соотношении компонентов 15 растения имели больший рост в высоту, диаметр,длину листьев и корней. Средние параметры растений следующие высота растений - 32 см,диаметр - 1,9 мм, длина листьев - 1,8 см, корней - 5,5 см, масса корней - 0,15 г. Данная концентрация является самой результативной для роста и развития гречихи. В контроле средние показатели были равны высота растений - 22,0 см, диаметр - 1,1 мм, длина листьев - 1,2 см, корней - 4,8 см, биомасса растения равна 0,29 г, т.е. в 2 раза меньше, чем в опыте. Таблица 1 Влияние различных соотношений компонентов органоминеральной композиции на всхожесть семян пшеницы Соотношение геля бентонита и биогумуса 11 15 110 120 150 1100 1200 1400 1500 1800 11000 Гель бентонита Контроль - вода Общее количество проростков 193 198 195 193 194 196 194 194 195 195 193 196 180 Влияние различных соотношений компонентов органоминеральной композиции на всхожесть семян подсолнечника Соотношение геля бентонита и биогумуса 11 15 110 120 150 1100 1200 1400 1500 1800 11000 Гель бентонита Контроль - вода Общее количество проростков 193 198 195 193 194 196 194 194 195 195 193 197 180 Таблица 3 Влияние различных соотношений компонентов органоминеральной композиции на всхожесть семян гречихи Соотношение геля бентонита и биогумуса 11 15 110 120 150 1100 1200 1400 1500 1800 11000 Гель бентонита Контроль - вода Общее количество проростков 197 198 197 193 194 195 196 194 195 194 193 197 180 Влияние различных соотношений компонентов органоминеральной композиции на динамику роста пшеницы Соотношение геля бентонита и биогумуса 11 15 110 120 150 1100 1200 1400 1500 1800 11000 Гель бентонита Контроль - вода Высота Диаметр Длина Длина растения, см растения, мм листа, см корней, см 31 36,6 30 30,3 29,3 30,5 31,8 33,6 31,3 30,8 35 36,2 27,4 Влияние различных соотношений компонентов органоминеральной композиции на динамику роста подсолнечника Соотношение геля бентонита и биогумуса 11 15 110 120 150 1100 1200 1400 1500 1800 11000 Гель бентонита Контроль - вода Высота Диаметр Длина листа, Длина Масса растения, см растения, мм см корней, см корней, г 31,0 37,2 30,3 30,5 31,0 33,0 32,0 33,5 32,8 32,0 34,0 36,2 26,0 Таблица 6 Влияние различных соотношений компонентов органоминеральной композиции на динамику роста гречихи Соотношение геля Высота Диаметр Длина Длина Масса бентонита и биогумуса растения, см растения, мм листа, см корней, см корней, г 11 26,0 1,8 1,5 5 0,11 15 32 1,9 1,8 5,5 0,15 110 26,3 1,7 1,6 5,1 0,10 120 27,5 1,8 1,6 5 0,12 150 26,0 1,7 1,5 5 0,13 1100 28,0 1,9 1,6 5,35 0,14 1200 25,0 1,8 1,5 5,1 0,12 1400 26,5 1,8 1,6 5,3 0,10 1500 27,8 1,8 1,6 5,1 0,12 1800 25,0 1,7 1,5 5 0,10 11000 27,0 1,7 1,5 5,2 0,11 Гель бентонита 28,2 1,9 1,6 5,4 0,14 Контроль - вода 22,0 1,1 1,2 4,8 0,07 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ стимуляции всхожести семян, роста и развития сельскохозяйственных растений,включающий инкрустацию семян перед посевом,отличающийся тем, что инкрустацию семян осуществляют органоминеральной композицией,приготовленной путем смешивания 10 геля бентонита и биогумуса, полученных путем механоактивации, при соотношении компонентов 15.