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

Описывается применение полигексаметиленгуанидин-гидрохлорида (ПГМГ) в качестве стимулятора роста и развития зерновых культур, а также способ стимуляции роста и развития кукурузы и пшеницы, включающего предпосевную обработку семян путем их опрыскивания водным раствором ПГМГ с молекулярной массой от 5 до 9 тыс. усл.ед. и концентрацией 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. Использование предлагаемых изобретений позволит повысить всхожесть семян кукурузы и пшеницы, ускорить их рост и развитие, снизить поражаемость фитопатогенами и увеличить урожайность зерновых культур. 2 н.п. ф-лы, 7 табл.

Реферат

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 обработкиГибрид Кадр 267 MBГибрид ЗПТК 196
Энергия прорастания, %Всхожесть, %Поражаемость, %Энергия прорастания, %Всхожесть, %Поражаемость, %
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки909235889032
0,1% р-р полигуанидина9295092950
0,05% - « -99100097990
0,04% - « -9596092940
0,03% - « -9598093940
0,02% - « -9798095990
0,01% - « -9899095970
0,001% - « -981000929215
Гербицидный фон -
0,005% харнес
Контроль, без обработки757845828542
0,1% р-р полигуанидина9090092940
0,05% - « -9599096980
0,04% - « -9292090920
0,03% - « -9294092920
0,02% - « -9594095980
0,01% - « -9294095990
0,001% - « -90900909212
- 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 обработкиЭнергия прорастания, %Всхожесть, %Поражаемость, %
Пшеница Одесская 161
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки65697
0,05% р-р полигуанидина68694
0,02% - « -67690
0,01% - « -66690
Гербицидный фон,
диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки62639
0,05% р-р полигуанидина66700
0,02% - « -70710
0,01%- « -70700
Пшеница Коллективная 3
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки848510
0,05% р-р полигуанидина94940
Гербицидный фон,
диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки828512
0,05% р-р полигуанидина96960
- 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 обработки5 сутки7 сутки11 сутки
l корнейL ростковl корнейL ростковl корнейL 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 обработки127100671001311007210014510088100
0,1% р-р полигуанидина131103711051481138011016411392105
0,05% - « -16012610015016112399138175121126143
0,04% - « -163128771151741338411619013192105
0,03% - « -150118701051521168111316811692105
0,02% - « -1561228412515611985118194134129147
0,01% - « -1421128913315111591127178123126143
0,001% - « -145114801201471128111217211997110
Гербицидный фон - 0,005%
харнес
Контроль, без обработки98100481001021005710010610058100
0,1% р-р полигуанидина111113571181191176511412311673127
0,05% - « -119121551141271256711813312574128
0,04% - « -1191215611711 81166110713012365112
0,03% - « -118120581211161146611512211567115
0,02% - « -113113521091241226010513312565112
0,01% - « -119121551141151136711812611967115
0,001% - « -120122671391121107012211911277132
Кукуруза гибрид ЗПТК 196
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки1301009410013410095100136100100100
0,05% р-р полигуанидина156120101108162121105110175129113113
0,02% - « -157121104111168125117123176129152152
0,01% - « -138106106113144108111117144106132132
Гербицидный фон - 0,005%
харнес
Контроль, без обработки921006210094100641009810071100
0,05% р-р полигуанидина110120651051081156910811211482115
0,02% - « -99108731181031107812210610883117
0,01% - « -9710576123961028012510210493131
- 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 обработки5 сутки7 сутки
l корнейL ростковl корнейL ростков
мм% от к.мм% от к.мм% от к.мм% от к.
Пшеница Одесская 161
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки71100501008010085100
0,05% р-р полигуанидина71100459074938297
0,02% - « -73103551108811094110
0,01% - « -72101501008510689105
Гербицидный фон, диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки68100481007010082100
0,05% р-р полигуанидина78115581217610985104
0,02% - « -83122661388612396117
0,01% - « -77113651357811184102
Пшеница Коллективная 3
Чистый фон, вода
Контроль, без обработки34100191004010039100
0,02% р-р полигуанидина38112241304310851130
Гербицидный фон, диален С - 50 мг/л
Контроль, без обработки26100131002710023100
0,02% р-р полигуанидина34130262003613040170
- 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 обработкиФаза 1-2 листаФаза 4-5 листаПоражаемостьПолная высота растенийУрожайность
l корнейL ростковl корнейL 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 обработки701001351001081002411002,517610098100
0,05% раствор полигуанидина901291501111301203051271,0185105104106
0,02% - « -791131651221111033221340,8184105106108
0,01% - « -761091711271221133231340,319010899101
Гербицидный фон, харнес -2 л/га
Контроль, без обработки511001061001051002261008,016710084100
0,05% раствор полигуанидина591161331251101152421072,3169101125149
0,02% - « -751471331251221163121381,8194116104124
0,01% - « -731431461381181132621160,3169101107127
Кукуруза ЗПТК 196
Чистый фон
Контроль, без обработки----1321002481003,127610092100
0,05% раствор полигуанидина----1501142611051,2291105105114
0,02% - « -----1531162581041,0299108100109
0,01% - « -----1691292651070,3302110104113
Гербицидный фон, мерлин - 130 г/га
Контроль, без обработки----10410024610011,526610087100
0,05% раствор полигуанидина----1531462791133,2292110100115
0,02% - « -----1561492641073,528710889102
0,01% - « -----1481422871160,329611191105
- 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 обработкиФаза 4-5 листаФаза выхода в трубку
l корнейL ростковl корнейLнадземной частиВес сырой массы (на одно растение)
корневая системанадземная 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 обработки621001911001331005601000,431001,8100
- 0,02% р-р полигуанидина891452591361621225701020,511192,0110
- 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 обработкиБелок, мг/г навескиПротеолитическая активность, отн.ед/г белка минУдельная активность ингибитора трипсина, мг/г белкаСвободные аминокислоты, мг/100 г навески
Кукуруза гибрид Кадр 267 MB Корни
Чистый фон
Контроль, без обработки1,312,858,810,8
0,05% р-р полигуанидина1,517,164,513,7
0,02% - « -1,631,3217,319,0
0,01% - « -1,533,3188,416,7
Гербицидный фон, харнес - 2 л/га
Контроль, без обработки1,27,712813,6
0,05% р-р полигуанидина1,310,312716,4
0,02% - « -2,027,719630,5
0,01% - « -2,127,515620,5
Ростки
Чистый фон
Контроль, без обработки5,89,22,1-
0,05% р-р полигуанидина7,217,93,5-
0,02% - « -8,025,05,8-
0,01% - « -7,639,516,0-
Гербицидный фон, харнес - 2 л/га
Контроль, без обработки7,821,01,5-
0,05% р-р полигуанидина12,622,08,0-
0,02% - « -13,627,012,0-
0,01% - « -16,023,015,0-
Кукуруза гибрид ЗПТК 196
Корни
Чистый фон
Контроль, без обработки1,7012,073,110,1
0,05% р-р полигуанидина1,5018,2147,614,0
0,02% - « -1,8026,5360,034,4
0,01% - « -1,4021,462,411,0
Гербицидный фон, мерлин - 130 г/га
Контроль, без обработки1,2014,436,418,0
0,05% р-р полигуанидина1,4026,0273,020,4
0,02% - « -1,4027,4259,626,2
0,01% - « -1,3446,0244,537,0
РосткиЧистый фон
Контроль, без обработки16,45,20,13-
0,05% р-р полигуанидина16,04,210,0-
0,02% - « -17,87,211,1-
0,01% - « -12,011,744,5-
Гербицидный фон, харнес - 2 л/га
Контроль, без обработки6,017,00,25-
0,05% р-р полигуанидина6,317,322,3-
0,02% - « -6,622,823,5-
0,01% - « -6,218,818,5-
Пшеница озимая Перлина Лисостепу
Корни
Гербицидный фон, диален С - 2 л/га
Контроль, без обработки2,210,6-5,6
0,02% р-р полигуанидина2,815,5-10,4
Ростки
Гербицидный фон, диален С - 2 л/га
Контроль, без обработки19,29,5--
0,02% р-р полигуанидина20,19,7--
- 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.

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.