композиция и способ ускорения роста растений

Формула изобретения

1. Композиция для ускорения роста растений, содержащая водорастворимую неароматическую органическую поликислоту, отличающаяся тем, что в качестве поликислоты содержит полиаспарагиновую кислоту, или сополимер цистеина и глутаминовой кислоты, или тройной сополимер цистеина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, которые включают по крайней мере 15 повторяющихся звеньев органической кислоты и имеют размер (молекулярную массу) более 1500 Дальтон, и дополнительно содержит удобрение для растения.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиаминокислоты содержит полиаспарагиновую кислоту с размером молекул 3000 - 28000 Дальтон.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полиаминокислоты содержит полиаспарагиновую кислоту с размером молекул 3000 - 5000 Дальтон.

4. Способ ускорения роста растений, включающий применение на растении эффективного количества ускоряющего рост растений препарата, отличающийся тем, что в качестве ускоряющего рост растений препарата используют композицию по п.1.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую 0,1 - 1000 мг/л водорастворимой полиаминокислоты.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую 1 - 500 мг/л водорастворимой полиаминокислоты.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую полиаспарагиновую кислоту.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую сополимер цистеина и глутаминовой кислоты.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую терполимер цистеина, глутаминовой и аспарагиновой кислот.

10. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую сополимер цистеина и глутаминовой кислоты, размеры молекул которого превышают 1500 Дальтон.

11. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют композицию по п.1, содержащую терполимер цистеина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, размер молекул которого превышает 1500 Дальтон.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к ускорению роста растений. Более конкретно настоящее изобретение относится к композициям и способам, которые позволяют облегчить усвоение растениями питательных веществ.

Было установлено, что органические кислоты и их олигомеры ускоряют рост растений. Такие типичные регуляторы роста растений описаны Киннерсли и др. в Plant Growth Regulation 9: 137-146 (1990), причем в этой публикации речь идет о воздействии молочной кислоты и относительно низкомолекулярных олигомеров молочной кислоты на рост растений. Аналогичной теме посвящены описание к американскому патенту N 4813997, выданному на имя Киннерсли и др. (олигомеры гликолевой и/или L-молочной кислот) и описание к американскому патенту N 4799957, выданному на имя Данцига и др. (олигомеры тиомолочной и тиогликолевой кислот). Все вышеперечисленные технические решения направлены, по-видимому, на комплексообразование как на средство для улучшения поглощения растениями соединений, жизненно важных для роста растений, например, таких питательных микроэлементов, как кальций, магний, сера, марганец, цинк, медь, железо, бор и тому подобное.

Весьма обычным решением проблемы улучшения роста растений, которое остается таковым и по сей день, является использование удобрений, естественных, а также искусственных. Эти последние обычно поставляют азот в полезной для растений форме, в частности в такой, как мочевина, и/или неорганические нитраты, фосфаты и тому подобные соединения. Хотя эти удобрения фермер в той или иной мере может применять по своему усмотрению и их можно вносить настолько часто, насколько это считается желательным, переизбыток искусственных удобрений является основным фактором возникновения таких экологических проблем, как эвтрофикация грунтовых вод, загрязнение окружающей среды, нитратами, фосфатами и тому подобным. Обзор нежелательных эффектов азотных удобрений представлен Бирнесом в Fertilizer Research 26: 209-215 (1990).

Для ослабления проблем, которые сопутствуют переизбытку удобрений, было бы желательным повысить эффективность удобрений. На разрешение таких проблем направлено настоящее изобретение, согласно которому предлагаются композиции и способы повышения эффективности поглощения удобрений растениями.

Улучшенные показатели продуктивности роста растений, обнаруживаемые по скорости роста увеличению биомассы, повышению урожайности, ускорению корнеобразования, увеличению концентрации хлорофилла и тому подобным показателям, достигаются при уменьшенном расходе удобрений путем подкормки растений смесью удобрения с органической поликислотой, которая водорастворима и не абсорбируется растением, то есть с размерами молекулы более 1500 Дальтон. Такие органические поликислоты представляют собой неароматические полимеры, молекулы которых содержат по меньшей мере примерно по 15 повторяющихся звеньев органической кислоты или мономерных звеньев в полимерной цепи. Предпочтительными являются нехелатирующие органические поликислоты.

Особенно предпочтительными для предлагаемых целей являются такие полимеры, как полиаминокислота, например, полиаспарагиновая кислота, применяемые индивидуально или в сочетании с поликарбоновой кислотой, например, с полимолочной кислотой и тому подобным.

Краткое пояснение к фиг. 1 - 5.

На прилагаемых фиг. 1 - 5 представлены фотографические изображения ростков кукурузы, обработанных особым образом, в сочетании с контрольными ростками кукурузы. В каждом случае показана измерительная линейка (36-дюймовая, 91,4 см), находящаяся между представленными на фотографиях растениями и указывающая масштаб. В частности:

на фиг. 1 показаны ростки кукурузы спустя 40 дней после посева, обработанные одной третью рекомендуемой дозы удобрения, совместно с ростками кукурузы, обработанными рекомендуемой дозой того же самого удобрения;

на фиг. 2 показаны ростки кукурузы спустя 40 дней после посева, один из которых обработали одной третью рекомендуемой дозы удобрения, совместно с ростком кукурузы, также обработанным тем же самым удобрением в сочетании с 10 ppm полиаспарагиновой кислоты (10 мг/л);

на фиг. 3 показаны ростки кукурузы спустя 40 дней после посева, причем оба ростка были обработаны рекомендуемой дозой удобрения, из которых один росток обработали также 10 ppm полиаспарагиновой кислоты (10 мг/л);

на фиг. 4 показаны ростки кукурузы спустя 40 дней после посева, один из которых обработали рекомендуемой дозой удобрения, а другой обработали одной третью рекомендуемой дозы удобрения, а также 10 ppm полиаспарагиновой кислоты (10 мг/л), и

на фиг. 5 представлен график ускорения роста под действием полиаспарагиновой кислоты, как это изложено в нижеприведенном примере 15.

Настоящее изобретение и его различные аспекты основаны на том, что полимерные органические кислоты, молекулы которых слишком велики для проникновения в растение, способны тем не менее ускорять рост растения, если их сделать доступными для растений в сочетании с удобрением, которое поставляет необходимые питательные вещества. Более эффективное использование таких питательных веществ может быть достигнуто в присутствии полимерной органической кислоты по той причине, что возможность снабжения растения требуемыми питательными веществами обеспечивается при этом при относительно низких дозах удобрений.

Обычно полимерные органические кислоты применяют на растениях в виде растворов удобрений, содержащих около 10 ppb (0,01 мг/л), предпочтительнее примерно от 0,1 до 1000 ppm (0,1 - 1000 мг/л), более предпочтительно приблизительно от 1 до 500 ppm (1 - 500 мг/л) полимерной органической кислоты в растворе. Такие растворы можно наносить на почву, окружающую растение, благодаря чему обеспечивается их введение в контакт с корневой системой растения, на листья растения в соответствии с обычной техникой некорневого питания, вводить в системы, используемые для садоводства или фермерства по методу гидропоники, и применять любым другим традиционным путем. Растворы, содержащие полимерную органическую кислоту, наносят методом опрыскивания или любым другим способом в количестве, эффективном для достижения ускорения роста, что будет обсуждено ниже. Эти растворы могут быть также использованы для ускорения эффективного роста растений в условиях, сдерживающих их рост, например, в почве, которая содержит соли в токсичных для растений концентрациях, и в почве с пониженным содержанием некоторых питательных веществ и других средах.

Полимерные органические кислоты, пригодные для осуществления настоящего изобретения, должны быть водорастворимыми, неароматическими и должны характеризоваться достаточно большими размерами молекул, предотвращающими их абсорбцию собственной системой растений. По этой причине для достижения данных целей приемлемыми являются, по-видимому, неароматические полимерные органические кислоты, обладающие одновременно гидрофильностью, с размерами молекул более 1500 Дальтон и содержащие по крайней мере приблизительно 15 повторяющихся звеньев органической кислоты или мономерных звеньев в линейной полимерной цепи, которая составляет молекулу полимерной кислоты. Такие линейные полимерные цепи могут быть сшитыми, если это желательно, но только до такой степени, которая не оказывает практического влияния на водорастворимость полимерного остатка. Полимерные органические кислоты, молекулярная масса которых превышает приблизительно 10000 Дальтон, обычно не проявляют растворимости в воде, адекватной для достижения данных целей, из-за чего для достижения этих целей предпочтительный размер молекулы полимерной органической кислоты не превышает примерно 100000 Дальтон. Особенно предпочтительный молекулярный размер находится в интервале приблизительно от 2000 до 30000 Дальтон.

Иллюстрирующими примерами служат полимерные органические кислоты с боковыми цепями или без таких цепей карбоновой кислоты, тиокарбоновой кислоты, имидокарбоксильными и/или аминогруппами, в частности такие, как полиакриловая кислота, полималеиновая кислота, полилизин, полиглутаминовая кислота, полиаспарагиновая кислота, полиглицин, полицистеин, полицистеин/глутаминовая кислота, смеси вышеперечисленных продуктов и тому подобное. Рамками настоящего изобретения в качестве их полимернокислотного компонента охватываются также блок-, статистические сополимеры или терполимеры некоторых органических кислот. Так, например, полезным полимернокислотным компонентом может служить блок-сополимер остатков аспарагиновой кислоты и остатков L-молочной кислоты, статистический сополимер остатков аспарагиновой кислоты и остатков гликолевой кислоты, сложный белок, состоящий из цепей остатков аминокислот, взаимосвязанных посредством одного или нескольких остатков поликарбоновых кислот, сополимер акриловой кислоты и акриламида и тому подобное.

Полимеры органических кислот технически доступны. Кроме того, такие полимерные кислоты, в особенности полиаминокислоты, помимо прочего могут быть получены по методам термической конденсации [см., например, описание к американскому патенту N 5057597, выданному на имя Коскана, Литтла и др., и статью в журнале American Chemical Society, 97: 263-279 (1991) и описание к американскому патенту N 4696981, выданному на имя Харады и др].

Исходные материалы для полимеризации, то есть органические кислоты, в зависимости от их соответствующих структур могут существовать в виде оптических изомеров и могут быть полимеризованы либо в виде смеси рацематов, либо в форме индивидуальных оптических изомеров.

Рацемическая смесь является эквимолярной смесью двух возможных оптических изомеров - левовращающего и правовращающего изомеров. Левовращающими (I) изомерами являются изомеры оптически активного соединения, которое вращает поток поляризованного света влево; правовращающие (d) изомеры представляют собой изомеры того же самого соединения, которые вращают поток поляризованного света вправо. Другой метод, который обычно применяют для определения конфигурационных взаимоотношений разнородных функциональных групп, связанных c асимметричным углеродным атомом, так называемый метод Фишера, основан скорее на геометрическом расположении функциональных групп относительно друг друга, чем на направлении (правом или левом), в котором стандартный раствор соединения вращает поток поляризованного света. Метод Фишера хорошо известен в данной области техники; более подробно он изложен в работе Fieser & Fieser, Introduction to Organic Chemistry, D.C. Heath and Co., Бостон, штат Массачусетс (1957) на стр. 209-215. Здесь использован метод обозначений Фишера.

В соответствии с методом Фишера любое соединение, которое содержит асимметричный углеродный атом той же конфигурации, что и асимметричный углеродный атом в произвольном эталоне, правовращающем глицериновом альдегиде, классифицируют в серии D, тогда как соединения, у которых асимметричный углеродный атом характеризуется противоположной конфигурацией, классифицируют в серии L. Хотя D- и L-классификации Фишера не коррелируются с право- (d) и левовращающей (l) оптической активностью для всех соединений, такие классификации могут быть использованы в сочетании с классификациями оптической активности d и l для определения как геометрического расположения, так и оптической активности любого оптически активного изомера. Так, например, L - изомер молочной кислоты, который является правовращающим, определяют как L-(d)-молочную кислоту, а D-изомер определяют как D-(l)-молочную кислоту. Однако обе эти характеристики относительно простых соединений можно адекватно определить со ссылкой только на одну систему классификации. Так, например, L-молочная кислота известна как правовращающая, а l-молочная кислота известна как характеризующаяся D-конфигурацией по Фишеру. По этой причине D- и L-изомеры молочной кислоты и других относительно простых органических кислот обычно идентифицируют только D- и L-обозначениями и не приводят при этом четкой ссылки на их оптическую активность.

Что касается органических кислот, которые проявляют оптическую активность, то предпочтительными являются полимеры и сополимеры L-изомеров. Тем не менее для достижения поставленных целей можно использовать полимеры и сополимеры D-изомеров.

В некоторых случаях в отношении ускорения роста растений биологическую активность может проявлять либо L- форма, либо D-форма. В этих обстоятельствах предпочтительной формой является, очевидно, более активная форма.

Такие гидрофобные полимерные органические кислоты, как полиаланин и полиоксимасляная кислота, неприемлемы.

Особенно подходящими для практического выполнения настоящего изобретения являются такие нехелатирующие полиорганические кислоты, как полиакриловая кислота и тому подобное, а также такие полиаминокислоты, как полиаспарагиновая кислота, размеры молекул которых находятся в интервале приблизительно от 3000 до 28000 Дальтон, полиглутаминовая кислота, размеры молекул которой находятся в диапазоне примерно от 4000 до 14000 Дальтон, полиглицин, размеры молекул которого находятся в пределах от более 1500 до примерно 7000 Дальтон, и полилизин, размеры молекул которого находятся в интервале приблизительно от 2000 до 7000 Дальтон.

Термин "хелат" в данном описании в различных его формах использован для обозначения комплекса, образуемого полидентатным лигандом, то есть лигандом, который отдает катиону более одной пары электронов [см., например, работу Masterson и др., Chemical Principles, 6-е издание, Saunders College Publishing Co., Филадельфия, штат Пенсильвания (195), стр. 635].

Подобным же образом термин "хелатирующий агент" в данном описании в различных его формах использован для обозначения лиганда, который обладает по крайней мере двумя парами неподеленных электронов, которые удалены друг от друга достаточно далеко, чтобы придать циклическую структуру стабильной геометрии (см. там же, стр. 638).

Предлагаемые в данном случае органические поликислоты не являются хелатирующими агентами и как таковые не образуют хелатов с питательными веществами для растений.

Удобрением, которое может быть использовано в сочетании с вышеуказанными органическими поликислотами, может служить любой химический остаток, естественный или искусственный, являющийся источником макроэлементов (N, P, K) и/или питательных микроэлементов (Ca, Mg, S, Zn, Fe, Mn, B, Co, Mo, Cu, Ni) для растения, о котором идет речь.

Для настоящего изобретения в его различных аспектах имеется множество областей применения. Иллюстрирующими примерами являются сельское хозяйство, огородничество, садоводство, гидропоника, лесоводство, агромелиорация (например, свалок отходов, почв с относительно высокой концентрацией солей и тому подобного) и тому подобное.

Подходящие дозировки для обработки почвы полимерным органическим кислотным компонентом настоящего изобретения, обеспечивающие доставку к растению ускоряющего рост количества полимерной кислоты, находятся в общем интервале приблизительно от 2 до 500 унций полимерной органической кислоты на акр (0,14 - 35,026 кг/га), культурные растения с обильной листвой, в частности культивируемые деревья, зерновые культурные растения, хлопчатник и тому подобное, обычно обрабатывают в дозировках, находящихся в средних интервалах, то есть примерно от 25 до 250 унций/акр (1,75 - 17,51 кг/га). Относительно низкие дозировки, входящие в вышеприведенный общий интервал, то есть приблизительно от 2 до 25 унции/акр (0,14 - 1,75 кг/га), обычно оказываются достаточными для сельскохозяйственных пропашных культур, цветочных насаждаемых культур и тому подобного.

Полимерный органический кислотный компонент делают доступным для растения совместно с удобрением. Для этой цели могут быть использованы твердые, а также жидкие дозированные препаративные формы, например, водные растворы, твердые вещества для кондиционирования почв, в частности глины в форме частиц, несущие полимерную органическую кислоту, смешанную с удобрением, твердые смеси в форме частиц удобрения и полимерной органической кислоты и тому подобное.

Существо настоящего изобретения далее проиллюстрировано с помощью нижеследующих примеров.

Пример 1

Эффект полиаспарагиновой кислоты в сдерживающих рост условиях

Ряску (Lemma minor L.) выращивали в водопроводной воде, которая в качестве питательной среды включала в себя раствор удобрения Peters^TM 20-20-20<sup>1

1</sup> Общее содержание азота (N) - 20%

3,90% аммиачного азота

6,15% нитратного азота

5,95% мочевинового азота

Доступная фосфорная кислота (P₂O₅) - 20%

Растворимый поташ (K₂O) - 20%

Приготовлено из аммиака, фосфата, нитрата калия, мочевины.

Выпускается в промышленном масштабе фирмой "Grace - Sierra Horticultural Products Company", 1001

Yosemite Drive, Milpitas, CA, 95035 (3 г / 1,2 л) и раствор концентрацией в 1/4 (750 мг/1,2 л) совместно и без 50 вес. ч./1000000 вес. ч. полиаспарагиновой кислоты (ПА). Величину pH питательной среды регулировали до уровня примерно 6,0. Размеры молекул ПА составляли приблизительно от 3000 до 5000 Дальтон (примерно от 22 до 40 повторяющихся звеньев).

В каждую склянку помещали по одному ростку ряски на трехлистовой стадии, затем склянки подвергали инкубированию в условиях непрерывного освещения (500 люкс) при температуре 28^oC 2^oC в течение 21 дня.

По истечении 21 дня растения собирали, сушили в сушильном шкафу и взвешивали. Результаты показывают, что уменьшение количества питательных веществ на 75% вызывало уменьшение веса растений на 74% и что (A) не было обнаружено никакого уменьшения роста растений, когда в среде, содержавшей 25%-ную от обычной дозу питательных веществ, присутствовала ПА и (B) скорость роста растений повышалась, когда ПА присутствовала в питательной среде со 100%-ной дозой питательных веществ. Полученные результаты сведены в таблицу I. Все приведенные величины являются средними значениями для 3 - 5 повторных экспериментов.

Пример 2

Влияние полиаспарагиновой кислоты на биомассу

Процедуру, изложенную в вышеприведенном примере 1, повторяли полностью, за исключением того, что в данном случае использовали химически определенную питательную среду, состав которой приведен в описании к американскому патенту N 4813997, выданному на имя Киннерсли и др. (питательная среда Никкелла с железом, содержащимся в форме Fe^2-, хелатированным этилдиаминтетрауксусной кислотой). Растения выращивали в пяти склянках для повторных экспериментов, их собирали по истечении 21 дня и определяли общий сухой вес собранных растений. Определяли также содержание калия и фосфора в растениях и в отработавшей среде. Полученные результаты сводили в таблицу II.

Вышеприведенные результаты показывают, что снижение концентрации питательных веществ на 75% вызывало 29%-ное уменьшение биомассы растений (94,4 - 67,3) и 36%-ное снижение содержания калия в растениях (1540 - 990). Однако при тех же самых обработках с использованием полиаспарагиновой кислоты биомасса растений уменьшалась незначительно (90,9 - 89,3), тогда как содержание калия оставалось неизменным. Анализ отработавшей среды показал, что полимеры вызывали увеличенное поглощение калия растениями.

Вышеприведенные результаты демонстрируют также довольно хорошую корреляцию между содержанием калия и биомассой растений, как это очевидно из таблицы III.

Калий является самым важным металлом, необходимым для роста растений, и служит основным металлическим компонентом большинства удобрений. Однако до сих пор неизвестен ни один агент, который способен одновременно ускорять рост и поглощение калия растениями.

Пример 3

Содержание питательных веществ в растении

Определяли содержание других питательных веществ в растениях после их обработки растворами от полной концентрации до 1/4 концентрации, как это изложено в вышеприведенном примере 2. Полученные результаты сведены в таблицу IV.

Эти результаты показывают, что содержание большинства других минералов, необходимых для роста растения, в присутствии ПА также значительно повышается. Заслуживающим особого внимания является существенное повышение содержания железа при уменьшенной концентрации питательных веществ.

Пример 4

Влияние полиаспарагиновой кислоты на ростки кукурузы

Семена белой кукурузы (Zea mays L.) (5145 Truckers Favorite; George W. Park Seed Co. , Greenwood, SC) выращивали в 8-сантиметровых черных круглых горшках с использованием горшечной почвы Fafard 3B. В каждый горшок вносили по 0,3 г, 0,25 г или 0,075 г удобрений Peters^TM 20-20-20. Пять горшков, которые соответствовали каждой из обработок, служили контрольными, пять горшков обрабатывали 50 мл водного раствора ПА концентрацией 5 ppm (5 мг/л) и пять горшков обрабатывали 50 мл водного раствора ПА концентрацией 500 ppm (500 мг/л). По истечении 6 недель растения собирали и определяли их вес в свежесобранном состоянии и содержание в них азота. Полученные результаты сводили в таблицу V.

Вышеприведенные результаты показывают, что присутствие ПА дает возможность выращивать растения при 50%-ном снижении концентрации питательных веществ без сколько-нибудь заметного замедления их роста. Одновременно с увеличением биомассы кукурузы ПА повышает также содержание в кукурузе азота. Растения, выраженные при 25%-ной концентрации питательных веществ относительно нормальной концентрации и содержании ПА 500 ppm, содержат больше азота, чем растения, выращенные при 50%-ной концентрации питательных веществ относительно их нормальной концентрации, которые подкармливали двойным количеством азота.

Пример 5

Влияние полилизина на ростки кукурузы

Двадцать ростков белой кукурузы (5145 Truckers Favorite) выращивали в теплице в десяти круглых горшках диаметром по 8 см с использованием горшечной почвы Fafard 3B. В каждый горшок вносили по 50 мл раствора, содержавшего 15000 ppm (15 г/л) удобрения Peters^TM 20-20-20. Половину горшков еженедельно дополнительно обрабатывали 50 мл раствора, содержавшего по 1 ppm (1 мг/л) полилизина (ПЛ; размеры молекул - приблизительно 1500 Дальтон), в течение четырех недель. Растения собирали по истечении пяти недель и определяли их сухой вес, а также содержание азота. Полученные результаты сводили в таблицу VI.

Пример 6

Обработка фасолевых растении полиаспарагиновой кислотой

Фасоль обыкновенную (Mayo"s Red Peanut Bush) выращивали в теплице в одногаллонных (3,785 л) горшках, заполненных горшечной почвой Fafard 3B. В десять горшков добавляли по 50 мл раствора 7500 ppm удобрения Peters^TM 20-20-20. В двадцать горшков добавляли по 50 мл раствора 2500 ppm удобрения Peters^TM 20-20-20, а 10 таких горшков обрабатывали четырьмя еженедельными 50-миллилитровыми аликвотами раствора ПА в воде концентрацией 1 ppm. Когда фасолевые растения зацветали, их переносили наружу для опыления насекомыми. Выращенные фасолевые растения собирали. Затем определяли число и вес фасолевых плодов на каждом растении. Полученные результаты в таблице VII показывают, что ПА увеличивал репродуктивный рост, что сказывалось на увеличении числа и веса фасолевых плодов на каждом растении. Удвоение урожайности при обработке 1/3 удобрения в сочетании с ПА в сравнении со случаем обработки только одним удобрением статистически подтверждали многочисленные классификационные испытания по Дункану.

Пример 7

Влияние полиаспарагиновой кислоты на рапс

Быстрорастущую разновидность рапса (Brasica rapus) получили от Crucifer Genetics Cooperative при Висконсинском университете. Эту разновидность выращивали в оранжерее в 9-сантиметровых горшках. Горшки обрабатывали 50 мл раствора полной концентрации удобрения Peters^TM 20-20-20 (7500 ppm) в воде или тем же объемом водного раствора концентрацией 3750 ppm. Некоторые из горшков обрабатывали однократным добавлением в них или добавлением по разу в неделю в течение четырех недель 50 мл раствора ПА концентрацией 2 или 20 ppm. Во время цветения растения опыляли вручную. Растения со зрелыми семенами в горшках убирали. Полученные результаты сводили в таблицу VIII.

Вышеприведенные результаты показывают, что средний урожай семян у растений, которые обрабатывали ПА, был выше, чем у растений, которые обрабатывали только удобрением. Этот вывод справедлив независимо от того, была ли обработка ПА многократной или однократной. Обработка ПА повышала урожай семян у растений, которые получили как полную порцию, так и половинную порцию удобрения. В случаях многих растений урожай у растений, которые обработали 1/2 порции удобрений + ПА, был выше, чем у растений, которые были обработаны только полной порцией удобрения.

Пример 8

Влияние полиаспарагиновой кислоты на поглощение листьями кальция и бора

Из листьев апельсина Навеля вырезали диски и помещали на 1 ч, 3 ч и 4 ч в бор-кальциевый водный раствор (удобрение SORBA SPRAY^R CaB, поставляемое фирмой "Leffingwell Chemical Company"), разбавленный водой в соотношении 1: 400. Повторные диски, вырезанные из тех же самых листьев, помещали на те же самые периоды в растворы удобрения SORBA SPRAY^R, содержавшие 2 и 10 ppm ПА. Спустя соответствующие промежутки времени диски извлекали, тщательно промывали, сушили в шкафу и анализировали на содержание кальция и бора. Результаты сводили в таблицу IX.

В случае обработки 10 ppm ПА в разбавленном растворе удобрения SORBA SPRAY^R CaB диски из листьев содержали в среднем 5,8 кальция и 82 ppm бора в сравнении с 4,6 кальция и 69 ppm бора в случае обработки только разбавленным раствором удобрения SORBA SPRAY^R CaB. Таким образом, ПА увеличивала поглощение кальция и бора тканью листьев соответственно на 26 и 19%.

Пример 9

Влияние полиаспарагиновой кислоты на поглощение листьями железа

Использовали процедуру, аналогичную описанной в примере 8, за исключением того, что при этом обрабатывали листья клена разновидности Red Sunset. Диски из листьев помещали в растворы удобрения SORBA SPRAY^R Fe совместно с различными количествами ПА или без нее. Диски из листьев обрабатывали в течение 3 ч, затем промывали, сушили и анализировали на содержание железа. Полученные результаты сводили в таблицу X.

Вышеприведенные результаты показывают, что хотя удобрение SORBA SPRAY^R увеличивает поглощение железа кленовыми листьями, растворы, содержащие ПА, увеличивают это поглощение еще больше. Листья, обработанные удобрением SORBA SPRAY^R + 50 ppm ПА, содержали на 28% больше железа, чем листья, обработанные только одним удобрением SORBA SPRAY^R.

Пример 10

Повышенная эффективность удобрения кукурузных растений

Белую кукурузу (Early Sunglow; George W. Park Seed Co., Greenwood, SC) выращивали в теплице в одногаллонных (3,785 л) горшках, заполненных горшечной почвой Fafard 3B. В каждый горшок добавляли удобрение Peters^TM 20-20-20 в количестве, которое соответствовало полной дозе питательных веществ или 1/3 дозы питательных веществ. Часть горшков обрабатывали также 50 мл водного раствора ПА (10 ppm ПА [код DGI-K1], размеры молекул которой составляли приблизительно 3000 - 5000 Дальтон). Следили за скоростью роста ростков белой кукурузы в этих горшках и типичные растения спустя 40 дней после посева сфотографировали. Эти фотографии представлены на фиг. 1 - 4.

Фиг. 1 - 5 показывают, что доступность полиаспарагиновой кислоты для растений усиливает рост растений при полной дозировке питательных веществ, а также при пониженном содержании питательных веществ.

Пример 11

Защита полиаминовыми кислотами от токсичности Cu²⁺

Осуществляли процедуру, изложенную в примере 1, за исключением того, что питательная среда при этом содержала 2,5 г/1,2 л удобрения² Rapid Gro^TM совместно с

²Общее содержание азота (N) - 20%

5,2% аммиачного азота

6,1% нитратного азота

8,7% мочевинового азота

Доступная фосфорная кислота (P₂O₅) - 20%

Растворимый поташ (K₂O) - 20%

Бор (B) - 0,02%

Медь (Cu) - 0,05%

0,05% хелатированной меди

Железо (Fe) - 0,10%

0,10% хелатированного железа

Магний (Mg) - 0,05%

0,05% хелатированного магния

Цинк (Zn) - 0,05%

0,05% хелатированного цинка

Сырыми питательными веществами служили мочевина, аммиак, фосфат и нитрат калия, питательные микроэлементы получали из окиси бора, ЭДТА (этилендиаминтетраацетат) железа, меди, марганца и цинка. Потенциальная кислотность эквивалентна 600 фунтов (272,2 кг) на тонну (0,907 кг). 20 ppm CuSO₄5H₂O и без этой добавки. Величину pH этой среды доводили до 6,0. Во всех экспериментах, за исключением контрольных, питательная среда содержала полиаспарагиновую кислоту с размерами молекул приблизительно 3000 - 5000 Дальтон, сополимер цистеина и глутаминовой кислоты с размерами молекул не менее 1500 Дальтон или терполимер цистеина, глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты с размерами молекул не менее 1500 Дальтон. Растения ряски собирали по истечении 21 дня их выращивания. Результаты сводили в таблицу XI.

Результаты показывают, что вышеуказанные полиаминокислоты увеличивали рост растений в сравнении с ростом растений в условиях содержаний только Cu²⁺, то есть полимеры обеспечивали некоторую защиту от стресса, вызванного токсичностью Cu²⁺. Сополимер и терполимер оказывались значительно более эффективными в ослаблении такого стресса, чем ПА, в особенности при уменьшенной концентрации полимеров.

Пример 12

Защита полиаспарагиновой кислотой от токсичности Al³⁺

Процедуру, изложенную в примере 11, повторили полностью, за исключением того, что питательная среда содержала при этом 1000 мкМ Al³⁺, добавленного в форме Al₃Cl6H₂O. Величину pH среды доводили до 6,0. По истечении 17 дней выращивания ростки ряски собирали. Полученные результаты сводили в таблицу XII.

Вышеприведенные результаты показывают, что полиаспарагиновая кислота в концентрациях всего 20 и 40 ppm обеспечивала защиту от стресса, вызываемого токсичностью Al³⁺. Сополимер и терполимер оказывались особенно эффективными и увеличивали скорость роста растений до уровня, который превышал скорость роста растений, выращиваемых в среде без токсичности Al³⁺.

Пример 13

Стойкость полиаспарагиновой кислоты в окружающей среде

Раствор удобрения готовили добавлением 375 г удобрения Peters^TM 20-20-20 в 150 мл водопроводной воды. Этот раствор разделяли на три аликвоты. Одну 50-миллилитровую аликвоту хранили в качестве контрольной. В другую аликвоту добавляли 1000 ppm (1 г/л), полиаспарагиновой кислоты и 1 г/л олигомера молочной кислоты, содержащего менее 10 остатков молочной кислоты и полученного термической конденсацией 88%-ной L-молочной кислоты путем ее выдержки при температуре 70^oC в течение 4 ч с последующей выдержкой в вакууме при температуре 100^oC в течение 4 ч, добавляли в оставшуюся 50-миллилитровую аликвоту. Величину pH растворов всех трех аликвот довели до 6,0.

Для того чтобы установить степень роста микроорганизмов в каждом образце, ежедневно определяли мутность образцов. В течение нескольких дней раствор, содержавший олигомер молочной кислоты, становился мутным, что указывало на его микробное заражение. Образец, содержавший полиаспарагиновую кислоту, оставался практически прозрачным даже по истечении 7 дней. Результаты наблюдений сводили в таблицу XIII.

Результаты показывают, что полиаспарагиновая кислота характеризуется относительно большей жизнеспособностью в окружающей среде.

Пример 14

Композиция питательных веществ для выращивания до методу гидропоники

Пример варианта водной композиции настоящего изобретения, весьма приемлемой для фермерства по методу гидропоники, приведен в таблице XIV.

Пример 15

Эффект полиаспарагиновой кислоты в условиях, сдерживающих рост

Ростки ряски выращивали в условиях, которые изложены в вышеприведенном примере 1, в водопроводной воде, содержавшей в качестве питательной среды раствор удобрения Peters^TM 20-20-20 полной концентрации (100% питательных веществ), половинной концентрации (50% питательных веществ) и одной четверти полной концентрации (25% питательных веществ) совместно с 50 мг/л полиаспарагиновой кислоты (код; DGI - KI; размеры молекул - 3000 - 5000 Дальтон) и без этой добавки.

По истечении 21 дня растения собирали, сушили в сушильном шкафу и взвешивали. Средний сухой вес растения указан в таблице XV. Все приведенные величины отражают данные от 12 до 20 повторных экспериментов.

Вышеприведенные результаты графически представлены на фиг. 5. Эти результаты показывают, что добавление ПА позволяет уменьшить количество питательных веществ на 50%, не вызывая при этом заметного замедления роста растений. Из фиг. 5 очевидно также, что хотя добавление ПА в питательный раствор ускоряло рост растений при любом содержании питательных веществ, эффект ПА был значительно более заметным при относительно низком содержании питательных веществ. Так, конкретно, ускорение роста растений приблизительно на 168% отмечали при добавлении ПА в раствор с 25%-ным содержанием питательных веществ (от полной концентрации), а при добавлении ПА в раствор со 100%-ной концентрацией питательных веществ ускорение составляло примерно 29%.

Вышеприведенное описание и примеры предназначены для иллюстрации настоящего изобретения, поэтому их нельзя рассматривать как какое-либо ограничение. Можно использовать другие варианты осуществления изобретения, которые очевидны для любого специалиста в данной области техники, но не выходя при этом за пределы его объема.