стимулятор роста и развития зерновых культур и способ стимуляции роста и развития кукурузы и пшеницы

Формула изобретения

1. Применение полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида

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

2. Способ стимуляции роста и развития кукурузы и пшеницы, включающий предпосевную обработку семян путем опрыскивания, отличающийся тем, что опрыскивание семян кукурузы и пшеницы осуществляют водным раствором полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида с мол. м. от 5 до 9 тыс. усл.ед. и концентрацией действующего вещества 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.

Описание изобретения к патенту

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 фоне
Наименование образца, вид обработки	Гибрид Кадр 267 MB			Гибрид ЗПТК 196
	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %	Поражаемость, %	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %	Поражаемость, %
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки	90	92	35	88	90	32
0,1% р-р полигуанидина	92	95	0	92	95	0
0,05% - « -	99	100	0	97	99	0
0,04% - « -	95	96	0	92	94	0
0,03% - « -	95	98	0	93	94	0
0,02% - « -	97	98	0	95	99	0
0,01% - « -	98	99	0	95	97	0
0,001% - « -	98	100	0	92	92	15
Гербицидный фон -
0,005% харнес
Контроль, без обработки	75	78	45	82	85	42
0,1% р-р полигуанидина	90	90	0	92	94	0
0,05% - « -	95	99	0	96	98	0
0,04% - « -	92	92	0	90	92	0
0,03% - « -	92	94	0	92	92	0
0,02% - « -	95	94	0	95	98	0
0,01% - « -	92	94	0	95	99	0
0,001% - « -	90	90	0	90	92	12
- 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 семян
Наименование образца, вид обработки	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %	Поражаемость, %
Пшеница Одесская 161
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки	65	69	7
0,05% р-р полигуанидина	68	69	4
0,02% - « -	67	69	0
0,01% - « -	66	69	0
Гербицидный фон,
диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки	62	63	9
0,05% р-р полигуанидина	66	70	0
0,02% - « -	70	71	0
0,01%- « -	70	70	0
Пшеница Коллективная 3
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки	84	85	10
0,05% р-р полигуанидина	94	94	0
Гербицидный фон,
диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки	82	85	12
0,05% р-р полигуанидина	96	96	0
- 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 фоне
Наименование образца, вид обработки	5 сутки				7 сутки				11 сутки
	l корней		L ростков		l корней		L ростков		l корней		L ростков
	мм	% 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 обработки	127	100	67	100	131	100	72	100	145	100	88	100
0,1% р-р полигуанидина	131	103	71	105	148	113	80	110	164	113	92	105
0,05% - « -	160	126	100	150	161	123	99	138	175	121	126	143
0,04% - « -	163	128	77	115	174	133	84	116	190	131	92	105
0,03% - « -	150	118	70	105	152	116	81	113	168	116	92	105
0,02% - « -	156	122	84	125	156	119	85	118	194	134	129	147
0,01% - « -	142	112	89	133	151	115	91	127	178	123	126	143
0,001% - « -	145	114	80	120	147	112	81	112	172	119	97	110
Гербицидный фон - 0,005%
харнес
Контроль, без обработки	98	100	48	100	102	100	57	100	106	100	58	100
0,1% р-р полигуанидина	111	113	57	118	119	117	65	114	123	116	73	127
0,05% - « -	119	121	55	114	127	125	67	118	133	125	74	128
0,04% - « -	119	121	56	117	11 8	116	61	107	130	123	65	112
0,03% - « -	118	120	58	121	116	114	66	115	122	115	67	115
0,02% - « -	113	113	52	109	124	122	60	105	133	125	65	112
0,01% - « -	119	121	55	114	115	113	67	118	126	119	67	115
0,001% - « -	120	122	67	139	112	110	70	122	119	112	77	132
Кукуруза гибрид ЗПТК 196
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки	130	100	94	100	134	100	95	100	136	100	100	100
0,05% р-р полигуанидина	156	120	101	108	162	121	105	110	175	129	113	113
0,02% - « -	157	121	104	111	168	125	117	123	176	129	152	152
0,01% - « -	138	106	106	113	144	108	111	117	144	106	132	132
Гербицидный фон - 0,005%
харнес
Контроль, без обработки	92	100	62	100	94	100	64	100	98	100	71	100
0,05% р-р полигуанидина	110	120	65	105	108	115	69	108	112	114	82	115
0,02% - « -	99	108	73	118	103	110	78	122	106	108	83	117
0,01% - « -	97	105	76	123	96	102	80	125	102	104	93	131
- 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 экспериментах
Наименование образца, вид обработки	5 сутки				7 сутки
	l корней		L ростков		l корней		L ростков
	мм	% от к.	мм	% от к.	мм	% от к.	мм	% от к.
Пшеница Одесская 161
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки	71	100	50	100	80	100	85	100
0,05% р-р полигуанидина	71	100	45	90	74	93	82	97
0,02% - « -	73	103	55	110	88	110	94	110
0,01% - « -	72	101	50	100	85	106	89	105
Гербицидный фон, диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки	68	100	48	100	70	100	82	100
0,05% р-р полигуанидина	78	115	58	121	76	109	85	104
0,02% - « -	83	122	66	138	86	123	96	117
0,01% - « -	77	113	65	135	78	111	84	102
Пшеница Коллективная 3
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки	34	100	19	100	40	100	39	100
0,02% р-р полигуанидина	38	112	24	130	43	108	51	130
Гербицидный фон, диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки	26	100	13	100	27	100	23	100
0,02% р-р полигуанидина	34	130	26	200	36	130	40	170
- 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 обработки	Фаза 1-2 листа				Фаза 4-5 листа				Поражаемость	Полная высота растений		Урожайность
	l корней		L ростков		l корней		L ростков
	мм	% от к.	мм	% от к.	мм	% от к.	мм	% от к.	%	см	% от к.	ц/га		% от к.
Кукуруза, гибрид Кадр 267 MB
Чистый фон
Контроль, без обработки	70	100	135	100	108	100	241	100	2,5	176	100	98		100
0,05% раствор полигуанидина	90	129	150	111	130	120	305	127	1,0	185	105	104		106
0,02% - « -	79	113	165	122	111	103	322	134	0,8	184	105	106		108
0,01% - « -	76	109	171	127	122	113	323	134	0,3	190	108	99		101
Гербицидный фон, харнес -2 л/га
Контроль, без обработки	51	100	106	100	105	100	226	100	8,0	167	100	84		100
0,05% раствор полигуанидина	59	116	133	125	110	115	242	107	2,3	169	101	125		149
0,02% - « -	75	147	133	125	122	116	312	138	1,8	194	116	104		124
0,01% - « -	73	143	146	138	118	113	262	116	0,3	169	101	107		127
Кукуруза ЗПТК 196
Чистый фон
Контроль, без обработки	-	-	-	-	132	100	248	100	3,1	276	100		92	100
0,05% раствор полигуанидина	-	-	-	-	150	114	261	105	1,2	291	105		105	114
0,02% - « -	-	-	-	-	153	116	258	104	1,0	299	108		100	109
0,01% - « -	-	-	-	-	169	129	265	107	0,3	302	110		104	113
Гербицидный фон, мерлин - 130 г/га
Контроль, без обработки	-	-	-	-	104	100	246	100	11,5	266	100		87	100
0,05% раствор полигуанидина	-	-	-	-	153	146	279	113	3,2	292	110		100	115
0,02% - « -	-	-	-	-	156	149	264	107	3,5	287	108		89	102
0,01% - « -	-	-	-	-	148	142	287	116	0,3	296	111		91	105
- 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 обработки	Фаза 4-5 листа				Фаза выхода в трубку
	l корней		L ростков		l корней		Lнадземной части		Вес сырой массы (на одно растение)
									корневая система		надземная часть
	мм	% 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 обработки	62	100	191	100	133	100	560	100	0,43	100	1,8	100
- 0,02% р-р полигуанидина	89	145	259	136	162	122	570	102	0,51	119	2,0	110
- 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 обработки	Белок, мг/г навески	Протеолитическая активность, отн.ед/г белка мин	Удельная активность ингибитора трипсина, мг/г белка	Свободные аминокислоты, мг/100 г навески
Кукуруза гибрид Кадр 267 MB Корни
Чистый фон
Контроль, без обработки	1,3	12,8	58,8	10,8
0,05% р-р полигуанидина	1,5	17,1	64,5	13,7
0,02% - « -	1,6	31,3	217,3	19,0
0,01% - « -	1,5	33,3	188,4	16,7
Гербицидный фон, харнес - 2 л/га
Контроль, без обработки	1,2	7,7	128	13,6
0,05% р-р полигуанидина	1,3	10,3	127	16,4
0,02% - « -	2,0	27,7	196	30,5
0,01% - « -	2,1	27,5	156	20,5
Ростки
Чистый фон
Контроль, без обработки	5,8	9,2	2,1	-
0,05% р-р полигуанидина	7,2	17,9	3,5	-
0,02% - « -	8,0	25,0	5,8	-
0,01% - « -	7,6	39,5	16,0	-
Гербицидный фон, харнес - 2 л/га
Контроль, без обработки	7,8	21,0	1,5	-
0,05% р-р полигуанидина	12,6	22,0	8,0	-
0,02% - « -	13,6	27,0	12,0	-
0,01% - « -	16,0	23,0	15,0	-
Кукуруза гибрид ЗПТК 196
Корни
Чистый фон
Контроль, без обработки	1,70	12,0	73,1	10,1
0,05% р-р полигуанидина	1,50	18,2	147,6	14,0
0,02% - « -	1,80	26,5	360,0	34,4
0,01% - « -	1,40	21,4	62,4	11,0
Гербицидный фон, мерлин - 130 г/га
Контроль, без обработки	1,20	14,4	36,4	18,0
0,05% р-р полигуанидина	1,40	26,0	273,0	20,4
0,02% - « -	1,40	27,4	259,6	26,2
0,01% - « -	1,34	46,0	244,5	37,0
Ростки Чистый фон
Контроль, без обработки	16,4	5,2	0,13	-
0,05% р-р полигуанидина	16,0	4,2	10,0	-
0,02% - « -	17,8	7,2	11,1	-
0,01% - « -	12,0	11,7	44,5	-
Гербицидный фон, харнес - 2 л/га
Контроль, без обработки	6,0	17,0	0,25	-
0,05% р-р полигуанидина	6,3	17,3	22,3	-
0,02% - « -	6,6	22,8	23,5	-
0,01% - « -	6,2	18,8	18,5	-
Пшеница озимая Перлина Лисостепу
Корни
Гербицидный фон, диален С - 2 л/га
Контроль, без обработки	2,2	10,6	-	5,6
0,02% р-р полигуанидина	2,8	15,5	-	10,4
Ростки
Гербицидный фон, диален С - 2 л/га
Контроль, без обработки	19,2	9,5	-	-
0,02% р-р полигуанидина	20,1	9,7	-	-
- 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.