средство для снижения накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами

Формула изобретения

Применение эпибрассинолида в качестве средства для снижения накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами, включающее опрыскивание вегетирующих растений в фазу бутонизации или цветения, а также обработку семян перед посевом и опрыскивание вегетирующих растений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическому соединению - 24-эпибрассинолиду (2R, 3S, 22R, 24R) - 2,3,22,23-тетрагидрокси-B-гомо-окса-5а-эргостан-6-ону) формулы, применяемому по новому назначению в качестве препарата для снижения накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами.

Известно применение органоминеральных сорбентмелиорантов для детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами, и выращивания экологически чистой сельскохозяйственной продукции (Кирейчева Л.А. и др. Новые органоминеральные сорбентмелиоранты для детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами. , ж. Доклады РАСХН. 1994, N 4, с. 17 - 23), что можно использовать для целенаправленного снижения накопления тяжелых металлов растениями. Однако следует отметить, что их эффективное действие основано на большой емкости катионного связывания, в связи с чем может иметь место отдаленный негативный эффект. Еще одним недостатком применения сорбентмелиорантов является необходимость их использования в количествах, на много порядков превышающих нормы расхода заявляемого средства.

Наиболее близким способом защиты сельскохозяйственных культур от накопления тяжелых металлов является использование различных гуминовых кислот, способом применения которых может быть внесение в почву или обработку вегетирующих растений (Чуков С.Н. и др. Физиологическая активность ростовых стимуляторов и гуминовых кислот почв. ж. Почвоведение, N 2, с. 169 - 174, 1995). Разработаны методы защиты ряда сельскохозяйственных культур от накопления тяжелых металлов с помощью гумата натрия (Хрипач В.А., Лахвич Ф.А., Жабинский В.Н. Брассиностероиды//Мн: Наука i тэхнiка, 1993 - 287 с.). Однако эффективность защиты растений от тяжелых металлов этим способом не высока и, кроме того, имеет место специфичность действия в отношении определенных культур и элементов. Существенно также, что для экологических целей гуминовые кислоты необходимо использовать в высоких дозах (в кг/га), которые более чем в 10⁵ раз превышает дозы, характерные для заявляемого средства.

Целью изобретения является новый препарат, обладающий способностью снижать накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами.

Поставленная цель достигается 24-эпибрассинолидом /(2R, 3S, 22R,23R, 24R)-2,3,22,23-тетрагидрокси-B-гомо-7-окса-5а- холестан-6-оном/ формулы в качестве ингибитора поступления тяжелых металлов в растения.

Для этого класса соединений известен целый ряд дополнительных полезных свойств, включая увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур (Jpn. Kokai Tokkuo Koho JP 3184903, CI. A 01 N 43/22, Crop yield enhancers containing brassinolides), предотвращение опадения плодов, улучшение сохранности урожая (Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 1313401, Plant freshness-preventing agents, containing brassinolides), повышение устойчивости к действию низких температур (Faming Zhuanli Shenging Gangkai Shoumiungshiu CN 1090970, CI. A 01 N 65/00, Low temptratyre protectants for plant,; Хрипач В.А. и др. Брассиностероиды.// Мн.: Наука i тэхнiка, 1993).

Известны также свойства брассиностероидов повышать устойчивость растений к засолению (Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP 6248602, CI A 0143/11, Enhancement of plant tolerance to salt by brassinolide) и снижать токсическое действие пестицидов (Jpn. Kokal Tokkyo Koho JP 6366104, CI A 0143/32 Brassinolide gor diminisihng of salt and herbicide damage of crops).

Во многих случаях свойства являются основой соответствующих патентов. Однако во всех случаях это совершенно независимые свойства брассиностероидов. Так, из способности брассиностероидов повышать устойчивость растений к засолению не следует их способность к снижению токсического действия пестицидов. Это совершенно новое полезное свойство данного класса соединений в отношении растений. Равным образом, из факта снижения токсического действия пестицидов не следует, что они будут обладать свойством снижать содержание тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах.

Эффективность 24-эпибрассинолида (ЭБР) была установлена при обработке вегетирующих растений путем опрыскивания растворами ЭБР, а также при предпосевной обработке семян замачиванием в растворах ЭБР. Испытания проводили в лабораторных и полевых условиях с использованием культур ячменя, томатов, редиса, секлы столовой, моркови.

Сущность изобретения подтверждается примерами конкретного использования.

Пример 1.

В микровегетационном опыте, заложенном в 1994 г. на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве при возделывании ячменя, сорт "Зазерский", получен положительный эффект после обработки растений эпибрассинолидом в концентрации 10 мг/га. Перед посевом в почву были внесены следующие тяжелые металла: Pb, Cd, а также Zn в дозе, превышающий предельно-допустимую концентрацию для почвы. Результаты по определению содержания тяжелых металлов в растениях, выращенных с обработкой эпибрассинолидом и без обработки, представлены в табл. 1. Применение препарата а фазу выхода в трубку привело к значительному и достоверному снижению концентраций тяжелых металлов и способствовало получению экологически чистой продукции.

Для определения тяжелых металлов в растениях проводили озоление 10 г сухого растительного материала и растворение его в смеси концентрированной серной и азотной кислот, в 50 мл раствора (после фильтрации) определяли Cd, Zn, Pb, Cu методом атомной адсорбции.

Пример 2.

В теплице приведены исследования на томатах, сорт "Ранний".

Опыт был проведен путем двухкратной обработки эпибрассиналидом. Первый раз обрабатывали семеня замачиванием их на ночь в растворе эпибрассинолида в концентрации 2 10^-8М, а затем проводили обработку растений в фазу бутонизации концентрацией эпибрассинолида - 10^-7М. В почву-грунт предварительно была внесена соль кадмия, а цинк поступал в составе питательной смеси. Результаты сведены в табл. 2 и 3.

Возделываемая культура - томаты (сорт "Ранний")

В теплицах "АО Медведково"

Токсичность - воздействие, вызванное токсином известной или неизвестной этиологии.

Важно было прибегнуть к биологическим методам, поскольку сам химический элемент зачастую может быть не так опасен, как соединения, выработанные в организме (растительном) при его воздействии, и при поступлении комплекса химических элементов не исключена возможность синергидного или же аддитивного эффекта.

Токсичность определяется методами биотестирования. В данной работе использован метод по проращиванию семян, учету и сопоставлению длины корней проростков биотеста в опытных вариантах по сравнению с контролем. Данный метод модифицирован на кафедре агрохимии МГУ, и подробная методика опуликована (Минеев В.Г., Рэмпе Е.Х., Воронина Л.П. ж. Докл. ВАСХНИЛ, 1991 г. N 7, с. 5 - 9).

Пример 3. Вегетационный опыт

Вегетационный опыт с культурой редис, сорт "Вюртцбурский".

Эксперимент выполнен в вегетационных сосудах (массой 7 кг). В сосуды до посева культуры вносили Cd (2 мг/кг). По всходам растения опрыскивали ЭБР (концентрация -10^-7М) до полного смачивания.

Определение тяжелого металла (атомно-адсорбционным методом) в почве и продукции проводили в период уборки урожая (см. табл. 4).

Отбор и анализ почвенных образцов выполнен одновременно с растительными образцами, результаты по содержанию тяжелых металлов приведены по каждому сосуду, в трехкратной повторности (см. табл. 5).

Пример 4.

Полевой опыт с культурой свекла столовая, после использования в течение длительного периода (10 лет) на полях совхоза осадков сточных вод в дозах 100 т/га, что привело к загрязнению почвы тяжелыми металлами. Растения в фазу настоящих трех листьев обрабатывали препаратом (действующее вещество эпибрассинолид) в концентрации 5 мг/га по действующему веществу). Результаты сведены в табл. 6. В качестве контроля для мониторинговых и научных изысканий использован садово-огородный, расположенный рядом с этим полем участок, на котором выращивалась эта же культура. Анализ растительной продукции проводили в период уборки урожая. Аналитические исследования выполнены по химическому определению цинка и свинца, а также по определению суммарной биологической токсичности, для чего в вытяжках из растительных образцов замачивали семена биотеста и проращивали их, далее при сравнении длины корней проростков на опытных вариантах по отношению к контролю устанавливали процент угнетения корневой системы

Таким образом, в результате применения заявленного препарата появилась возможность снизить аккумуляцию тяжелых металлов в сельскохозяйственных растениях, что особенно важно при получении экологически чистых продуктов.