способ снижения токсического действия тяжелых металлов на корнеплоды сельскохозяйственных культур

Формула изобретения

Способ снижения токсического действия тяжелых металлов на корнеплоды сельскохозяйственных культур, включающий однократное опрыскивание растений в фазе кущения 0,01-0,015%-ным водным раствором меднооксиэтилидендифосфонового комплекса - дигидрат [диаква 1-оксиэтан-1, 1-дифосфонат (1)] формулы Cu [H₃Oedph Н₂ О]₂·Н₂О из расчета 8-10 л на 10 м ².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции на почвах, загрязненных тяжелыми металлами, прежде всего цинком и кадмием.

Известен способ снижения токсического действия тяжелых металлов на сельскохозяйственные культуры, включающий предпосевную обработку семян культурой штамма 10 Agrobacterium radiobacter №Д-325, депонированного в Коллекции Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии [1].

Известны способы биологической очистки почвы, включающие посев на загрязненных участках растений, адсорбирующих химические элементы из почвы, с последующим скашиванием зеленой массы - бобовых трав [2] или одуванчика лекарственного [3].

Однако эти способы применимы только для очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами, а для снижения концентрации тяжелых металлов в корнеплодах при их выращивании на загрязненных почвах они не применимы.

Изобретение направлено на создание способа понижающего токсическое действие тяжелых металлов на корнеплоды, выращенные на почве, загрязненной тяжелыми металлами.

Технический результат заключается в уменьшении концентрации тяжелых металлов в корнеплодах, выращенных на почве, загрязненной тяжелыми металлами.

Это достигается однократным опрыскиванием растений в фазе кущения 0,01-0,015% водным раствором меднооксиэтилидендифосфонового комплекса - дигидрат[диаква 1-оксиэтан-1,1-дифосфонат (1)] формулы Cu[H ₃Oedph H₂О]₂×H₂О из расчета 8-10 л на 10 м².

Соединение формулы

получают изотермическим испарением в течение одного месяца при температуре 18-22°С в чашке Петри при рН=0-1 продукта, полученного смешиванием пятиводного сульфата меди с оксиэтилендифосфоновой кислотой (в соотношении 1:2. Выход соединения с молекулярной массой Mr(CuC₄P₄ O₁₈H₂₂)=545,464 г/моль составляет 60-70%. Полученное соединение имеет следующие характеристики: параметры элементарной ячейки МОК: а=15,021(6)Å; b=11,364(5)Å; с=12,583(7)Å; =90°; =118,67(4)°, =90°; V=1885(2)ų; Z=4. d_выч. =1.987 г/см³; пр. гр. С2/с (моноклинная сингония).

Параметры элементарной ячейки ОЭДФ: а=7,011Å; b=17,613Å; с=7,143Å; =90°; =108,34°, =90°; V=836.2ų; Z=4, d_выч. =1.8 г/см³; пр. гр. Р2₁/с (моноклинная сингония).

Сущность изобретения заключается в следующем.

Пример 1. Ha почве с содержанием гумуса - 5,7; рН - 6,3, содержанием тяжелых металлов - Cu - 192,0; Cd - 2,74; Zn - 176,0 мг/кг, выращивалась культуры - столовая свекла сорта "Бордо". Площадь опытного и контрольного участков составляла 40 м². На опытном участке свеклу в фазе кущения (в розетке 5-6 листьев) однократно опрыскивали 0,01% водным раствором меднооксиэтилидендифосфонового комплекса ˜ дигидрат[диаква1-оксиэтан-1,1-дифосфонат(1)] формулы Cu[H₃Oedph Н₂O]₂×Н ₂O (МОК) в количестве 10 л 0,01% раствора на площади 10 м² в 4-х повторностях (40 м²), а на контрольном участке опрыскивание не производилось. Сравнительные данные по содержанию тяжелых металлов в корнеплодах и листьях, приведены в таблице 1-2.

Пример 2. Аналогично примеру 1 выращивалась морковь сорта "Лосиноостровская".

Опрыскивание проводили 0,015% водным раствором меднооксиэтилидендифосфо-нового комплекса - дигидрат[диаква 1-оксиэтан-1,1-дифосфонат(1)] формулы Cu[H₃Oedph Н₂O]₂×Н ₂O (МОК) в количестве 8 л раствора на 10 м².

Сравнительные данные по содержанию тяжелых металлов в корнеплодах и листьях, приведены в таблице 1-2.

Оптимальным значением концентрации водного раствора является концентрация 0,01-0,015% и опрыскивание осуществлялось по листьям из расчета 8-10 л раствора на 10 м². При концентрации ниже указанной эффективность предлагаемого способа недостаточна для значительного изменения содержания тяжелых металлов, а при концентрации выше указанной наблюдаются признаки угнетения развития растений.

Таблица 1
Содержание тяжелых металлов в свекле сорта "Бордо", мг/кг
Вариант		Cu		Cd		Fe		Zn
Корнеплод
Контроль		0,6		0,1		4,25		3,3
МОК		0,48		0,45		13,0		3,28
Листья
Контроль		0,25		0.35		40,25		9.2
МОК		0,65		0.45		31,25		18,2
Таблица 2.
Содержание тяжелых металлов в моркови сорта "Лосиноостровская", мг/кг
Вариант	Cu		Cd		Fe		Zn
Корнеплод
Контроль	0,4		0,1		4,55		3,3
МОК	0.13		0.09		10,57		3,05
Листья
Контроль	0,32		0,18		148,0		9,8
МОК	1.4		0,25		70.0		15,2

Как видно из таблиц, после обработки раствором меднооксиэтилидендифосфонового комплекса (МОК) концентрация меди, кадмия и цинка уменьшается в корнеплодах свеклы (до 20%) при параллельном увеличении их содержания в листьях (на 62, 22, 49% соответственно). Концентрация железа при этом в корнеплодах увеличивается (до 68%), а в листьях - уменьшается (до 22%). Те же самые процессы наблюдаются в корнеплодах и листьях моркови. Это свидетельствует о разнонаправленности процессов поступления и накопления тяжелых металлов в различных органах растений. Это связано, по-видимому, с тем, что уменьшение содержания тяжелых металлов в корнеплодах объясняется увеличением уровня биодоступности из-за перевода органических лиганд их в более подвижные формы. Так как в растительных организмах медь и другие двухвалентные катионы в основном участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, происходящих в митохондриях и хлоропластах [4], то более подвижные формы тяжелых металлов из корнеплодов накапливаются в листьях, последнее способствует увеличению урожайности в результате фотосинтетической активации и при этом качество корнеплодов не ухудшается, т.к. тяжелые металлы остаются в наземных органах, которые не поступают в товарную продукцию.

Источники информации

1. RU №2214082, кл. А 01 С 1/02; 2003.10.20 г.

2. RU №2222930, кл. А 01 G 7/00; 2004.02.10 г.

3. RU №2002117549, кл. А 01 В 79/02; В 09 С 1/00; 2004.01.27 г.

4. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 36 с.