Бис(оксиметил)фосфиновая кислота и ее соли с биогенными металлами в качестве регуляторов роста и развития растений

Бис(оксиметил)фосфиновая кислота и ее соли с биогенными металлами в качестве регуляторов роста и развития растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к использованию в качестве регуляторов роста и развития растений бис(оксиметил)фосфиновой кислоты и ее солей с биогенными металлами общей формулы I,

,

где n может быть 1 или 2, а Ме может быть любым из ряда: Н, Na, Са, Mg, Со, Cu, Zn, Mn.

Известно использование фосфорорганических, в том числе фосфиновых кислот и их различных производных в качестве регуляторов роста растений [Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений. Спр.Изд. М.: Химия. 1995. Стр. 43, 56, 58, 200]. Однако эти соединения часто токсичны, используемые для обработки семян концентрации (дозы) препаратов достаточно высокие, а способы их получения сложны, сами соединения недостаточно стабильны, нерастворимы в воде. Поэтому задача создания и использования эффективных, хорошо растворимых в воде синтетических регуляторов роста и развития растений, действующих в сверхмалых концентрациях, является актуальной.

Заявляемые бис(окстиметил)фосфиновая кислота и ее соли с металлами Na, Mg, Zn, Са, Со, Cu - известны. Так, натриевая магниевая и кальциевая соли и способы их получения путем взаимодействия фосфинатов формулы Meⁿ⁺[Н₂РО^-]_n с параформальдегидом в воде в автоклаве (100-200°С, 5-20 ч) описаны в [патент 1990-4016258].

Известен способ получения и применение кальциевой и магниевой солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в качестве добавок к огнеупорным композициям для целлюлозного волокна, для полимерных продуктов на основе меламина [патенты IL 60453 (1983 г.), KR. 2012100043].

Способ получения и структуры натриевой, кобальтовой и медной солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты описаны в Inorganic Chemistry Communications, 2010, 13, 1530-1533 - соль натрия, Координационная химия, 2006, т. 32, №2, 101-105 - соль кобальта, Журнал неорганической химии, 1998, т. 43, №1, 71-75 - соль меди.

Марганцевая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в литературе не описана.

Бис(оксиметил)фосфиновая кислота (БОМФК) известна [Назаров В.Ю., Муслинкин А.А., Кутуев А.А. Исследование оптимальных условий синтеза бис(оксиметил)фосфиновой кислоты. Журнал прикладной химии, 1981, Т. 54, №9, Стр. 2115-2119], но рострегулирующие свойства этой кислоты и ее солей с биогенными металлами не известны.

Наиболее близким к заявляемым соединениям по структуре, свойствами и применяемым концентрациям (дозам) является препарат Мелафен - меламиновая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты формулы II [Пат. RU 2158735, Бюл. №31, 2000 г.].

Мелафен является синтетическим регулятором роста и развития растений и обладает широким спектром биологической активности. Он предназначен для предпосевной обработки семян и действует в чрезвычайно низких концентрациях (1*10^-7-1*10^-12%), сравнимых с природными фитогормонами. На сегодняшний день это единственный синтетический регулятор роста растений, действующий в сверхнизких концентрациях [Пат. RU 2354106, Бюл. №13, 2009; Пат. RU 2390984, Бюл. №16, 2010; Пат. RU 2354105, Бюл. №13, 2009]. Широко изучены механизм его действия, способы применения в сельском хозяйстве, биотехнологии и экобиотехнологии [Мелафен: механизм действия и области применения. Казань, Печать-Сервис-XXI век, 2014. 408 стр.]

Известно, что высокие и стабильные урожаи определяются качеством посевного материала, о чем свидетельствует процесс прорастания семян. Существует два основных подхода к регулированию прорастания семян: воздействие химическими веществами и воздействие на семена физических факторов. Обработка семян регуляторами роста стимулирует их прорастание, позволяет добиться однородности морфологических и физиологических модификаций растений [Sytie Р. Effect of very small amounts of highly active biological substances on plant growth. Biol. Agr. Hortic. 1985. V. 2, № 3, p. 245-269. Патент РФ № 2354106, 2001]. Патент РФ №2354106, 2001].

Задача изобретения - расширение арсенала экологичных, эффективных синтетических регуляторов роста растений, сравнимых по эффекту и действующим концентрациям (дозам) с природными фитогормонами.

Технический результат - создание препаратов, обладающих способностью регулировать рост и развитие растений при предпосевной обработке семян в чрезвычайно низких дозах (1*10^-7-1*10^-12%).

Технический результат достигается заявляемыми бис(оксиметил)фосфиновой кислотой и ее солями с биогенными металлами (Na, Са, Mg, Со, Cu, Zn, Mn).

Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного получения заявляемых соединений и результаты исследования их в качестве регуляторов роста и развития растений.

Пример 1

Бис(оксиметил)фосфиновую кислоту получают по способу, описанному в [Назаров В.Ю., Муслинкин А.А., Кутуев А.А. Исследование оптимальных условий синтеза бис(оксиметил)фосфиновой кислоты. Журнал прикладной химии, 1981, Т. 54, №9, Стр. 2115-2119].

НОР(O)(СН₂ОН)₂

Найдено, %: С 18.95; Н 5.52; Р 24.62. Вычислено, %: С 19.06; Н 5.60; Р 24.57.

ЯМР ³¹Р, δ, м.д., H₂O: 46.72.

Соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты с биогенными металлами получали по методикам, описанным в примерах 2-8.

Пример 2

Натриевая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К метилату натрия, полученному из 4.6 г натрия в 100 мл метанола, прикапывают раствор 25.2 гбис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 50 мл метанола, реакционную смесь нагревают при 40-50°С 30 мин, охлаждают до 20°С, выпавший осадок фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 10 г (78%) белого кристаллического вещества.

NaOP(O)(СН₂ОН)₂

Найдено, %: С 16.15; Н 4.16; Р 21.06. Вычислено, %: С 16.23; Н 4.09; Р 20.92.

ЯМР ³¹Р, δ, м.д., H₂O: 36.68.

Пример 3

Кальциевая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К суспензии 25 г тонкоизмельченного кальция углекислого (марка «хч») в 200 мл воды прикапывают раствор 68.9 г(10% избыток) бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 100 мл воды, реакционную смесь нагревают при 60-70°С 2 часа, охлаждают до 20°С, фильтруют от мутного осадка и упаривают при пониженном давлении при 50-55°С. Остаток обрабатывают 200 мл метанола, фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 72.5 г (99%) белого кристаллического вещества.

Са[ОР(O)(СН₂ОН)₂]₂

Найдено, %: С 16.55; Н 3.26; Р 21.60. Вычислено, %: С 16.56; Н 4.17; Р 21.35.

ЯМР ³¹Р, δ, м.д., H₂O: 36.64.

Пример 4

Магниевая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К суспензии 20.4 г тонко измельченного магния основного углекислого водного (марка «ч», содержание Mg 24.5-27%) в 200 мл воды прикапывают раствор 59.3 г (0.275 моля) бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 100 мл воды, реакционную смесь нагревают при 60-70°С 2 часа, охлаждают до 20°C, фильтруют от мутного осадка и упаривают при пониженном давлении при 50-55°С. Остаток обрабатывают 200 мл метанола, фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 51.3 г (92%) белого кристаллического вещества.

Mg[ОР(O)(СН₂ОН)₂]₂

Найдено, %: С 17.55; Н 4.26; Р. 22.60. Вычислено, %: С 17.51; Н 4.41; Р 22.58.

Пример 5

Кобальтовая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К суспензии 2.62 г тонко измельченного кобальта углекислого основного водного (марка «ч», содержание Со 45-53%) в 40 мл воды прикапывают раствор 6.8 г (избыток 15%) бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 20 мл воды, реакционную смесь нагревают при 50-60°С 1 час, охлаждают до 20°С, фильтруют от мутного осадка и упаривают при пониженном давлении при 50-55°С. Остаток обрабатывают 50 мл метанола, фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 5.2 г (84%) розового кристаллического вещества.

Со[ОР(O)(СН₂ОН)₂]₂⋅2H₂O

Найдено, %: С 14.01; Н 4.56; Р17.64. Вычислено, %: С 13.92; Н 4.67; Р17.95.

Пример 6

Медная соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К суспензии 3.62 г тонко измельченной меди углекислой основной (марка «ч», содержание меди углекислой основной 96%) в 40 мл воды прикапывают раствор 8.7 г (избыток 15%) бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 20 мл воды, реакционную смесь нагревают при 50-60°С 1 час, охлаждают до 20°С, фильтруют от мутного осадка и упаривают при пониженном давлении при 50-55°С. Остаток обрабатывают 50 мл метанола, фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 8.7 г (96%) голубого кристаллического вещества.

Cu[ОР(О)(СН₂ОН)₂]₂⋅0.5Н₂О

Найдено, %: С 14.43; Н 3.96; Р 19.40. Вычислено, %: С 14.89; Н 4.06; Р 19.20.

Пример 7

Цинковая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К суспензии 3.76 г тонко измельченного цинка углекислого (марка «ч») в 40 мл воды прикапывают раствор 9.2 г (избыток 15%) бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 20 мл воды, реакционную смесь нагревают при 50-60°С 1 час, охлаждают до 20°С, фильтруют от мутного осадка и упаривают при пониженном давлении при 50-55°С. Остаток обрабатывают 50 мл метанола, фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 9.15 г (97%) белого кристаллического вещества.

Zn[ОР(O)(СН₂ОН)₂]₂⋅

Найдено, %: С 15.14; Н 3.76; Р 19.30. Вычислено, %: С 15.23; Н 3.84; Р 19.64.

ЯМР ³¹Р, δ, м.д., H₂O: 36.7.

Пример 8

Марганцевая соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты

К суспензии 3.45 г тонко измельченного марганца (II) углекислого основного (марка «ч», содержание Mn 42-45%) в 40 мл воды прикапывают раствор 9.1 г (избыток 15%) бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в 20 мл воды, реакционную смесь нагревают при 50-60°С 1 час, охлаждают до 20°С, фильтруют от мутного осадка и упаривают при пониженном давлении при 50-55°С. Остаток обрабатывают 50 мл метанола, фильтруют и сушат при пониженном давлении при 50°С. Получают 8.0 г (87%) белого кристаллического вещества. Mn[ОР(O)(СН₂ОН)₂]₂⋅2H₂O

Найдено, %: С 14.04; Н 4.56; Р 17.93. Вычислено, %: С 14.09; Н 4.73; Р 18.16.

Бис(оксиметил)фосфиновая кислота и ее соли по примерам 1-8 хорошо растворимы в воде и стабильны при хранении.

Результаты исследования заявляемых соединений на энергию прорастания, всхожесть, рост и развитие растений

Объект исследования - зерновые культуры: озимая и яровая пшеница, кукуруза, рис.

Схема опытов:

- контроль - замачивание семян в воде;

- опытные варианты - замачивание семян в растворах бис(оксиметил)фосфиновой кислоты и ее солей с металлами: Са, Mg, Na, Со, Mn, Cu, Zn в концентрациях (дозах) 1*10^-6-1*10^-12%.

Исследования проводили в условиях лабораторного опыта в чашках Петри, ложе для семян - два слоя фильтровальной бумаги. В каждую чашку помещали по 50 шт. семян, замоченных в воде (контроль) и растворах испытуемых соединений (опытные варианты). Экспозиция обработки семян пшеницы, кукурузы, риса - 1 час.

При проведении анализа руководствовались государственными стандартами - ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Технические условия определения энергии прорастания и всхожести», ГОСТ 12044-93 "Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями ".

Энергию прорастания и всхожесть семян вычисляли в процентах как среднее арифметическое результатов четырех проб (энергию прорастания на 4-е сутки, всхожесть пшеницы на 8-е сутки, риса и кукурузы - на 7-е сутки). При определении всхожести определяли показатели силы роста (длина корешков и ростков, их сырая и сухая масса в расчете на 100 проростков).

Исследование влияния предпосевной обработки семян бис(оксиметил)фосфиновой кислотой проводили на озимой пшенице (сорт Казанская-500) и яровой пшенице (сорт Экада-66).

Результаты сравнительного исследования обработки семян яровой пшеницы растворами бис(оксиметил)фосфиновой кислоты (БОМФК) и Мелафена приведены в таблице 1. Из таблицы 1 следует, что обработка семян яровой пшеницы раствором БОМФК в концентрациях 1⋅10^-9% и 1⋅10^-12% оказывает положительное влияние на всхожесть и высоту растений, приближаясь к показателям Мелафена.

Было изучено влияние обработки бис(оксиметил)фосфиновой кислотой на фитопатологические свойства семян яровой пшеницы, результаты приведены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, общая зараженность семян в контрольном варианте составила 59%. Наименьшая зараженность семян - 21,5% - наблюдалась в варианте с концентрацией БОМФК в концентрации 1⋅10^-9%, что ниже контроля на 38%. Биологическая эффективность в этом случае составляет 64,4%. В остальных вариантах зараженность семян также остается ниже контрольных значений. Обработка семян растворами БОМФК способствует снижению их общей зараженности.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами бис(оксиметил)фосфиновой кислоты приведены в таблице 3. Из таблицы 3 видно, что наибольшее влияние оказывает БОМФК в концентрации 1⋅10^-9%, увеличивая энергию прорастания, всхожесть, высоту растений, количество и длину корешков. В остальных вариантах данные не превышают контроля. Обработка семян раствором кислоты концентрации 1⋅10^-11 и 1⋅10^-12% повышает энергию прорастания и высоту растений и количество корешков.

Результаты таблиц 1-3 свидетельствуют, что бис(оксиметил)фосфиновая кислота проявляет рострегулирующие свойства в концентрациях 1⋅10^-9%, 1⋅10^-11, 1⋅10^-12%, но по величине влияния уступает прототипу - Мелафену.

Мелафен представляет собой соль бис(оксиметил)фосфиновой кислоты с гетероциклическим основанием - меламином. Для меламина известно, что технический меламин можно использовать как питательный компонент для огурцов [Allan J.J., Kaszkiewicz B. Przem. Chem., 1986, 65, (польск.). РЖХим. 70501, 1987]. Было совершенно неочевидно, как поведут себя заявляемые в качестве регуляторов роста и развития растений соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты с биогенными металлами.

Исследование влияния предпосевной обработки семян заявляемыми солями бис(оксиметил)фосфиновой кислоты с биогенными металлами проводили на озимой пшенице (сорт Вершина), кукурузе (сорт Краснодарский 385 МВ), рисе (сорт Диамант).

1. Объект исследования - озимая пшеница (сорт Вершина)

Влияние обработки семян озимой пшеницы растворами заявляемых солей на энергию прорастания и всхожесть семян приведены в таблице 4. Из таблицы 4 видно, что обработка семян озимой пшеницы растворами заявляемых солей оказывает положительное влияние на их посевные качества - всхожесть и образование нормально развитых проростков с лучшей выживаемостью растений. Абсолютные значения энергии прорастания и всхожести меняются в зависимости от исследуемой соли и ее концентрации (дозы). Однако энергия прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы достоверно увеличивается для всех заявляемых солей в интервале концентраций используемых растворов 1*10^-7-1*10^-12%. Наиболее высокие значения показателей отмечены в вариантах с обработкой семян:

раствор Са-соли 1⋅10^-7%: энергия прорастания - 90,8%, всхожесть - 94,3%, в контроле - 77,1 и 81,3% соответственно;

раствор Са-соли 1⋅10^-12%: энергия прорастания - 88,9%, всхожесть - 92,0%, в контроле - 77,1 и 81,3% соответственно;

раствор Mg-соли 1⋅10^-11%: энергия прорастания - 93,1%, всхожесть - 96,0%, в контроле - 84,7 и 89,3% соответственно;

раствора Na-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 92,3%, всхожесть - 95,3%, в контроле - 85,1 и 88,0% соответственно;

раствор Со-соли 1⋅10^-10%: энергия прорастания - 95,6%, всхожесть - 98,7%, в контроле 88,5 и 94,0% соответственно;

раствор Mn-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 85,5%, всхожесть - 88,7%, в контроле 73,2 и 76,0% соответственно;

раствор Cu-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 94,9%, всхожесть - 98,0%, в контроле 84,8 и 87,3% соответственно;

раствор Zn-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 96,1%, всхожесть - 98,3%, в контроле 89,0 и 94,3% соответственно.

При обработке семян озимой пшеницы раствором Са-соли отмечены два пика концентраций (1⋅10^-7% и 1⋅10^-12%), при которых энергия прорастания и всхожесть имели значения: энергия прорастания - 90,8 и 88,9%, всхожесть - 94,3 и 92,0%. Максимальные значения энергии прорастания и всхожести отмечены в вариантах с применением растворов: Со-соли (95,6 и 98,7%), Zn-соли (96,1 и 98,3%) и Cu-соли (94,9 и 98,0%), минимальные - при применении растворов Са-соли (90,8 и 94,3%) и Mn-соли (85,5 и 88,7%). Представленные данные указывают на тот факт, что для озимой пшеницы в момент прорастания наиболее важную роль играют соли кобальта, меди и цинка.

Рассмотренные выше данные характеризуют жизненность семян только на самом начальном этапе прорастания, а жизнеспособность семян на более позднем этапе прорастания характеризует сила начального роста. Методика определения силы роста семян включает определение длины ростков и первичных корешков, а также их биомассы и сухой массы в расчете на 100 штук проростков [Картузова М.А. Сила начального роста как метод биологической оценки качества семян. Селекция и семеноводство. №2. 1953].

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами заявляемых солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблицах 5-11.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Са-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 5. Из таблицы 5 видно, что обработка семян раствором Са-соли увеличивает силу роста. Во всех опытных вариантах формировались более крупные по размеру (увеличение на 10-36%) и массе (увеличение на 5-50%) проростки. Наиболее высокие значения показателей силы роста отмечены в вариантах с применением испытуемого раствора в концентрации 1⋅10^-7% (увеличение длины корешка на 34%, ростка - на 27%, сырой массы корешков - на 32%, ростков - на 10%, сухой массы корешков - на 47%, ростков - на 30%) и 1⋅10^-12% (увеличение длины корешка на 34%, ростка - на 36%, сырой массы корешков - на 40%, ростков - на 29%, сухой массы корешков - на 50%, ростков - на 37%).

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Mg-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 6. Анализ данных таблицы 6 показывает, что обработка семян раствором Mg-соли оказывает существенное влияние на интенсивность прорастания (силу роста) семян озимой пшеницы. При этом сила воздействия в значительной степени зависела от концентрации раствора. В большей степени влияние Mg-соли на прорастание семян проявилось при обработке их раствором концентрации 1⋅10^-11%. В указанном варианте проростки отличались наибольшими размерами и массой (увеличение длины корешка на 31%, ростка - на 7%, сырой массы корешков - на 33%, ростков - на 6%, сухой массы корешков на 27,5%, ростков - на 39%). Следует также отметить, что при обработке семян раствором испытуемой соли в концентрации 1⋅10^-6% значения рассматриваемых в таблице 6 показателей уступали таковым в контроле.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Na-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 7. Из таблицы 7 следует, что обработка семян озимой пшеницы раствором Na-соли стимулирует рост проростков. Наиболее эффективной оказалась концентрация 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка на 7,5%, ростка - на 13%, сырой массы корешков - на 31,5%, ростков - на 15,6%, сухой массы корешков на 36,5%, ростков - на 23%). Применение растворов в максимальной (1⋅10^-6%) и минимальной (1⋅10^-12%) концентрациях оказалось малоэффективным.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Со-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 8. Из таблицы 8 следует, что наиболее сильные и мощные проростки формировались в варианте с использованием раствора соли в концентрации 1⋅10^-10% (увеличение длины корешка на 5%, ростка - на 15%, сырой массы корешков - на 23,5%, ростков - на 22%, сухой массы корешков на 22%, ростков - на 49%). Следует отметить, что и в других опытных вариантах (1⋅10^-7%, 1⋅10^-8%, 1⋅10^-9%, 110^-11%) получено достоверное превышение значений показателей силы роста над контрольными значениями.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Mn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 9. Из таблицы 9 видно, что обработка семян озимой пшеницы раствором Mn-соли существенно активизирует процесс прорастания семян, особенно в варианте с концентрацией 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка на 53%, ростка - на 119%, сырой массы корешков - на 97%, ростков - на 41%, сухой массы корешков на 67,5%, ростков - на 71%) и 1⋅10^-10% (увеличение длины корешка на 50%, ростка - на 97%, сырой массы корешков - на 142%, ростков - на 28%, сухой массы корешков на 54%, ростков - на 63%). Избыточные концентрации вызывают нарушение роста. При применении раствора соли в концентрации 1⋅10^-6% значения всех рассматриваемых в таблице показателей уступали таковым контрольного варианта.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Cu-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 10. Данные таблицы 10 показывают, что обработка семян озимой пшеницы раствором Си-соли влияет на интенсивность прорастания семян (силу роста). При этом степень воздействия значительно зависит от концентрации раствора. Наиболее крупные по размеру и массе проростки формировались в варианте с применением препарата в концентрации 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка и ростка - на 17%, сырой массы корешков - на 47%, ростков - на 36%, сухой массы корешков на 39,5%, ростков - на 35%). Концентрации 1⋅10^-6% и 1⋅10^-12% - не эффективны.

Результаты обработки семян озимой пшеницы растворами Zn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 11. Данные таблицы 11 показывают, что обработка семян озимой пшеницы растворами Zn-соли активизирует процесс прорастания семян, особенно в варианте с концентрацией 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка на 12%, ростка - на 5%, сырой массы корешков - на 38%, ростков - на 8%, сухой массы корешков на 21%, ростков - на 28%). При этом следует отметить, что и в других опытных вариантах, начиная с дозы 1⋅10^-7% формировались более сильные, чем в контроле, проростки.

Для сравнения заявляемых соединений с препаратом Мелафен (прототипом) приводим результаты сравнительного исследования по обработке семян растворами заявляемых солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты и Мелафена, взятыми в концентрациях, оптимальных для этих соединений (таблицы 12, 13).

Данные таблицы 12 указывают, что обработка семян озимой пшеницы испытуемыми соединениями повышает энергию прорастания и всхожесть. Наиболее высокие абсолютные значения энергии прорастания и всхожести семян по отношению к контролю (86.0 и 93.3%) отмечены в вариантах: Мелафен 1⋅10^-7% (95,0 и 98,3%), Cu соль 1⋅10^-9% (94,7 и 98,7%). В других вариантах значения энергии прорастания и всхожести также превышают контрольные и близки к показателям Мелафена.

Из таблицы 13 видно, что наиболее сильные проростки формировались в вариантах с применением препаратов: Мелафен - 1⋅10^{- 7}%, Mg соль - 1⋅10^-11%, Со соль - 1⋅10^-10%, Cu соль - 1⋅10^-9%. Для солей меди и кобальта эти показатели были лучше, чем у прототипа - Мелафена. В указанных вариантах длина корешков и ростков, а также их масса (сырая и сухая) существенно превосходила по абсолютному значению рассматриваемые показатели в контрольном варианте. В других вариантах значения главных посевных показателей качества семян (энергия прорастания и всхожесть) также превышают контрольные. Таким образом, заявляемые соли являются эффективными регуляторами роста и развития растений для озимой пшеницы, не уступающие прототипу - Мелафену.

2. Объект исследования - кукуруза (сорт Краснодарский 385 МВ)

Влияние обработки семян кукурузы растворами заявляемых солей на энергию прорастания и всхожесть семян приведены в таблице 14. Из таблицы 14 следует, что абсолютные значения энергии прорастания и всхожести меняются в зависимости от исследуемой соли и ее концентрации. Однако энергия прорастания и всхожести семян кукурузы достоверно увеличиваются для всех заявляемых солей в интервале концентраций используемых растворов 1*10^-7-1*10^-12%.

Наиболее высокие значения показателей отмечены в вариантах:

раствор Са-соли 1⋅10^-10%: энергия прорастания - 87,8%, всхожесть - 90,0%, в контроле - 76,7 и 79,2% соответственно;

раствор Mg-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 89,7%, всхожесть - 95,8%, в контроле - 76,7 и 80,3% соответственно;

раствора Na-соли 1⋅10^-10%: энергия прорастания - 89,7%, всхожесть - 93,0%, в контроле - 76,3 и 79,0% соответственно;

раствор Со-соли 1⋅10^-7%: энергия прорастания - 84,3%, всхожесть - 90,0%, в контроле 75,5 и 78,0% соответственно;

раствор Mn-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 87,7%, всхожесть - 88,7%, в контроле 76,0 и 79,7% соответственно;

раствор Cu-соли 1⋅10^-8%: энергия прорастания - 91,8%, всхожесть - 94,2%, в контроле 75,7 и 78,3% соответственно;

раствор Zn-соли 1⋅10^-8%: энергия прорастания - 88,3%, всхожесть - 90,8%, в контроле 76,0 и 79,2% соответственно.

Результаты обработки семян кукурузы растворами заявляемых солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблицах 15-21.

Результаты обработки семян кукурузы растворами Са-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 15. Из таблицы 15 следует, что обработка семян кукурузы раствором кальциевой соли усиливает процесс прорастания. Исключение составляют варианты с использованием концентраций 1⋅10^-6%, 1⋅10^-7% и 1⋅10^-12%, в которых разница по отношению к контролю значений рассматриваемых показателей была не столь существенной. Наиболее высокие значения показателей силы роста отмечены в варианте с концентрацией 1⋅10^-10% (увеличение длины корешка на 20%, ростка - на 23%, сырой массы корешков - на 31%, ростков - на 26%, сухой массы корешков - на 21%, ростков - на 78%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора кальциевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян кукурузы перед посевом.

Результаты обработки семян кукурузы растворами Mg-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 16. Из таблицы 16 видно, что обработка семян кукурузы испытуемыми растворами Mg-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты стимулирует прорастание семян и усиливает силу роста. При этом в большей степени у проростков стимулируется отрастание корешков (увеличение длины на 21-72%), нежели ростков (изменение длины от -15% до +15%). Наиболее сильные и крепкие проростки формировались при применении раствора в концентрации 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка на 72%, ростка - на 15%, сырой массы корешков - на 42%, ростков - на 61%, сухой массы корешков - на 38%, ростков - на 32%). Таким образом, по совокупности показателей именно эта концентрация является оптимальной для магниевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке семян кукурузы.

Результаты обработки семян кукурузы растворами Na-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 17. Данные таблицы 17 показывают, что наиболее существенное положительное влияние оказывает обработка раствором Na-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в концентрации 1⋅10^-10%: увеличение длины корешка на 17%, ростка - на 11%, сырой массы корешков - на 6%, ростков - на 17%, сухой массы корешков - на 6,5%, ростков - на 55,5%. Именно эта концентрация по совокупности показателей является оптимальной для натриевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке семян кукурузы. Концентрации 1⋅10^-6% и 1⋅10^-12% - не эффективны.

Результаты обработки семян кукурузы растворами Со-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 18. Из таблицы 18 следует, что при концентрации 1⋅10^-11% и 1⋅10^-12% не наблюдается усиления интенсивности прорастания, между значениями рассматриваемых показателей контрольного и опытных вариантов нет существенной разницы. В остальных вариантах сила роста проростков существенно превосходит таковую контрольного варианта. Наибольшая разница в значениях показателей контроля и опытного варианта отмечена при применении раствора соли в концентрации 1⋅10^-7% (увеличение длины корешка на 32%, ростка - на 27%, сырой массы корешков - на 20%, ростков - на 60%, сухой массы корешков - на 15%, ростков - на 25%). По совокупности показателей концентрация 1⋅10^-7% является оптимальной для кобальтовой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке семян кукурузы.

Результаты обработки семян кукурузы растворами Mn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 19. Данные таблицы 19 показывают, что концентрации растворов 1⋅10^-6%, 1⋅10^-7% и 1⋅10^-11%, 1⋅10^-12% не оказывают эффективного действия, и даже ингибируют силу роста семян кукурузы. Наиболее оптимальной концентрацией раствора марганцевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты для обработки семян кукурузы является 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка на 21%, ростка - на 15%, сырой массы корешков - на 43%, ростков - на 30%, сухой массы корешков - на 31%, ростков - на 58%).

Результаты обработки семян кукурузы растворами Cu-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 20. Из таблицы 20 следует, что обработка семян кукурузы раствором медной соли усиливает процесс прорастания. Исключение составляет вариант с самой низкой (1-10^-12%) концентрацией. Наиболее высокие значения показателей силы роста отмечены в варианте с концентрацией 1⋅10^-8% (увеличение длины корешка на 16%, ростка - на 37%, сырой массы корешков - на 31%, ростков - на 41%, сухой массы корешков - на 28,5%, ростков - на 18%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора медной соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян кукурузы перед посевом.

Результаты обработки семян кукурузы растворами Zn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 21. Результаты таблицы 21 показывают, что, что обработка семян раствором Zn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты усиливает интенсивность прорастания, исключение составляет самая низкая концентрация 1⋅10^-12. Максимальные значения рассматриваемых в таблице 21 показателей отмечены в варианте с концентрацией 1⋅10^-8% (увеличение длины корешка на 25,5%, ростка - на 21%, сырой массы корешков - на 27%, ростков - на 38%, сухой массы корешков и ростков - на 31%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора цинковой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян кукурузы перед посевом.

Результаты сравнительных испытаний обработки семян кукурузы растворами заявляемых солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты с биогенными металлами в оптимальных концентрациях и Мелафеном (прототипом) представлены в таблицах 22 и 23.

Приведенные в таблице 22 результаты показывают, что обработка семян кукурузы перед посевом заявляемыми солями бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в оптимальных для каждой из них концентрациях способствовала повышению энергии прорастания (85,0-92,0%, в контроле - 82,3%) и всхожести (94,0-97,7%, в контроле - 92,3%) семян. Для Мелафена энергия прорастания составила 90,7%, всхожесть - 97,7%.

Результаты таблицы 23 показывают, что обработка семян кукурузы испытуемыми препаратами усиливает интенсивность их прорастания. Возрастают длина корешков (на 12-44%) и ростков (на 15-55%), биомасса корешков (на 5-37%) и ростков (на 14-44%), сухая масса корешков (на 6-35%) и ростков (на 4-30%). Наиболее существенные приросты длины и массы проростков отмечены в вариантах с применением Мелафена (1⋅10^-7%), солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты с Со (1⋅10^-7%), Mg (1⋅10^-9%), Cu (1⋅10^-8%), Zn (1⋅10^-8%). Такое усиление силы роста проростков способствует формированию сильных всходов, в дальнейшем способных сформировать мощные растения. По влиянию на интенсивность прорастания семян кукурузы заявляемые соли не уступают Мелафену.

Таким образом, приведенные в таблицах 22 и 23 данные показывают, что заявляемые соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке семян кукурузы работают как эффективные регуляторы роста и развития растений, не уступающие Мелафену.

3. Объект исследования - рис (сорт Диамант)

Влияние обработки семян риса растворами заявляемых соединений на энергию прорастания и всхожесть семян приведены в таблице 24. Из таблицы 24 следует, что абсолютные значения энергии прорастания и всхожести меняются в зависимости от исследуемой соли и ее концентрации. Однако энергия прорастания и всхожести семян риса достоверно увеличиваются для всех заявляемых солей в интервале концентраций используемых растворов 1*10^-8-1*10^-12%.

Наиболее высокие значения показателей отмечены в вариантах: раствор Са-соли 1⋅10^-10%: энергия прорастания - 85,0%, всхожесть - 92,0%, в контроле - 77,3 и 81,3% соответственно;

раствор Mg-соли 1⋅10^-10%: энергия прорастания - 86,3%, всхожесть - 92,7%, в контроле - 78,0 и 82,7% соответственно;

раствора Na-соли 1⋅10^-11%: энергия прорастания - 84,0%, всхожесть - 90,3%, в контроле - 76,3 и 81,7% соответственно;

раствор Со-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 86,3%, всхожесть - 93,7%, в контроле 78,3 и 83,3% соответственно;

раствор Mn-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 85,3%, всхожесть - 91,7%, в контроле 77,7 и 83,0% соответственно;

раствор Cu-соли 1⋅10^-10%: энергия прорастания - 88,7%, всхожесть - 96,7%, в контроле 79,7 и 86,3% соответственно;

раствор Zn-соли 1⋅10^-9%: энергия прорастания - 88,7%, всхожесть - 96,0%, в контроле 81,0 и 87,7% соответственно.

Результаты обработки семян риса растворами заявляемых солей бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблицах 25-31.

Результаты обработки семян риса растворами Са-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 25. Из таблицы 25 следует, что растворы кальциевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты усиливает рост проростков риса. Наиболее качественные семена получены в варианте с концентрацией 1⋅10^-9% (увеличение длины корешка на 27%, ростка - на 28%, сырой массы корешков и ростков - на 34%, сухой массы корешков - на 76%, ростков -на 52%), исходя из чего, именно эта концентрация раствора определена как оптимальная.

Результаты обработки семян риса растворами Mg-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 26. Как показали результаты исследований (табл. 26), предпосевная обработка семян риса растворами магниевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты способствует формированию больших по размеру и массе проростков. Наиболее высокие значения показателей силы роста отмечены в варианте с концентрацией 1⋅10^-10% (увеличение длины корешков на 36%, ростков - на 41%, сырой массы корешков - на 63%, ростков - на 41,5%, сухой массы корешков - на 59%, ростков - на 69%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора магниевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян риса перед посевом.

Результаты обработки семян риса растворами Na-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 27. Представленные в таблице 27 данные указывают, что обработка семян риса растворами натриевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты стимулирует процесс прорастания семян, особенно в концентрации 1⋅10^-11% (увеличение длины корешков на 23%, ростков - на 90%, сырой массы корешков - на 48%, ростков - на 40%, сухой массы корешков и ростков -на 50%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора магниевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян риса перед посевом. Необходимо отметить, что и в других вариантах превышение значений длины и массы (сырой и сухой) корешков и ростков, по отношению к контролю, было существенным.

Результаты обработки семян риса растворами Со-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 28. Данные, представленные в таблице 28, указывают на то, что обработка семян риса растворами Со-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты в любой из испытуемых концентраций усиливает интенсивность их прорастания. Наиболее сильные и мощные проростки формировались в варианте с концентрацией 1⋅10^-9% (увеличение длины корешков на 32%, ростков - на 52%, сырой массы корешков - на 40%, ростков - на 41%, сухой массы корешков - на 53%, ростков - на 75%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора кобальтовой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян риса перед посевом.

Результаты обработки семян риса растворами Mn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 29. Данные таблицы 29 показывают, что применение Mn-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты привело к значительному повышению энергии прорастания и всхожести семян. Наиболее сильные и мощные проростки формировались в варианте с концентрацией 1⋅10^-9% (увеличение длины корешков на 13%, ростков - на 32%, сырой массы корешков - на 47%, ростков - на 40%, сухой массы корешков - на 60%, ростков - на 69%). Эта концентрация и является оптимальной для раствора марганцевой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты при обработке им семян риса перед посевом.

Результаты обработки семян риса растворами Cu-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты на силу роста приведены в таблице 30. Данные таблицы 30 показывают, что обработка семян риса растворами Си-соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты увеличивает силу роста, особенно в ва