Покриття для насіння, що підвищує ефективність живильних речовин для рослин під час раннього етапу росту рослини, насіння з покриттям та спосіб нанесення цього покриття на насіння

Винахід відноситься до покриття для насіння, призначеного для підвищення ефективності живильних речовин рослин, зокрема, ефективності фосфору та/або мікроелементів, під час раннього етапу росту рослини, а також до насіння з покриттям, до способу нанесення покриття на насіння і до способу підвищення ефективності фосфору та/або мікроелементів, що вносяться у рослину, і сприяння росту рослини на ранньому етапі. Для здатності рослини засвоювати живильні речовини, присутні у добриві, і для успішного первинного розвитку і росту рослини в перші три тижні величезне значення має швидкість досягнення добрива коренями рослин. Кількість головних живильних речовин (N, К, Р, Са, S, Mg), що переходять з добрив у рослини, тобто ефективність (коефіцієнт корисної дії) живильних речовин, звичайно коливається від кількох відсотків до 7080%. Особливо низька ефективність фосфору, що складає приблизно 5-20%. Ефективність мікроелементів (В, Co, Cu, Fe, Μn, Μο, Ζn, СІ) часто лежить навіть нижче цього рівня. На здатність рослини засвоювати живильні речовини впливає спосіб розподілу добрива в ґрунті, тобто відстань від насіння до добрива. Живильні речовини, що знаходяться в добриві, розташовані далеко від насіння, наприклад, на відстані 6см від нього, можуть . одержати час для реакції з мінералами ґрунту і формують погано розчинні сполуки, причому це відбувається навіть до моменту досягнення коренями рослини ділянки локалізації добрива. Наприклад, коли удобрення фосфором проводять вказаним вище образом, за допомогою звичайного розкидування добрива на поверхні ґрунту чи примішування його в поверхневий шар ґрунту, ефективність фосфор у становить 5-10%. Якщо добриво розподіляють рядковим внесенням чи за допомогою насіннєвої стрічки при заданій відстані від насіння, ефективність фосфору складає приблизно 10%. Трохи вищу ефективність фосфору одержують, вносячи фосфорне добриво в безпосередній близькості від насіння чи наносячи добриво на насіння у виді покриття. У цьому випадку значення ефективності складають, відповідно, 15% і 20%. Нанесення покрить на насіння рослин протягом багатьох років було відомим технологічним прийомом. Існують різні модифікації обробки поверхні, починаючи від простого і загальновідомого протруювання насіння біоцидами з метою боротьби з хворобами рослин і шкідливими комахами. В цьому варіанті насіння обробляють дрібно розмеленим активним агентом чи сумішшю порошків, що містить вказаний агент, або його розчиняють чи суспендують у придатному розчиннику, здебільшого у воді чи органічному розчиннику, а потім отриманим розчином чи суспензією обробляють насіння. Нанесення покрить на насіння застосовували також для затримки зароджування життєдіяльності насіння. У покриттях для насіння разом з речовинами, що виконують інші дії, як фіксуючі агенти використовували полімери. Покриття може поліпшити, наприклад, здатність насіння переносити посуху, теплові впливи, засоленість ґрунту, а також інші зовнішні стресові фактори. За допомогою покриття можна, наприклад, зробити легковагі насінини рису важкішими, що заважатиме перенесенню їх водою чи вітром (див., наприклад, патентну публікацію US 4192095). Загальновідомим прийомом є також додавання до покриття живильних речовин для сприяння росту рослини. Наприклад, для гарантованого створення газону насіння трав обробляли вапном чи тальком (Scott, 1975). Покриття насіння живильними речовинами розглядають у декількох працях (наприклад, Heydecker, Coolbear, 1977; Rebafka et al., 1983; Scott et al., 1987). Найбільшими проблемами були незадовільний процентний вміст пророслого насіння (схожість), особливо в тих випадках, коли як фіксуючий агент застосовували масло, і погане прикріплення живильних речовин до поверхні насіння при використанні водних розчинів. Для рішення цих проблем було проведено дуже багато досліджень. Проводилися експерименти з фіксацією живильних чи яких-небудь інших речовин чи композицій, що сприяють росту, до поверхонь рослинного насіння при різному складі фіксуючого агента. Зокрема, експериментально досліджувалася придатність різних полімерів. Відомий, наприклад, спосіб покриття насіння водорозчинними полімерами, такими як крохмаль, метилцелюлоза та гуміарабік. Головним недоліком при застосуванні таких полімерів є велика кількість води. Робота з такою кількістю води вимагає спеціального устатк ування, а процес нанесення покриття протікає повільно. Для запобігання зволоженню насіння приходиться часто сушити його при низькій температурі. Вказані вище полімери часто формують навколо насіння тверде покриття, яке легко руйнується. У патентній публікації WO 9325078 описана композиція, застосована для покриття насіння, яка містить полісахаридний гідролізат, наприклад, гідроксилат карбоксиметилцелюлози чи карбоксиметилкрохмалю. Водні розчини цих сполук можна також розпиляти на поверхні насіння у формі відносно концентрованих (30%) водних розчинів. З іншого боку, застосування нерозчинних у воді полімерів звичайно вимагає використання органічного розчинника. У цьому випадку велика кількість розчинника може сприяти проникненню полімеру в насіння. Для обробки насіння можна також застосовувати водні суспензії цих полімерів. Таке застосування описане, наприклад, у С А PLUS 112:17756 (PL 14618) та СА PLUS 122:49097 (PL 159474). В патентній публікації US 4251952 описане насіння, покрите сумішшю нерозчинного у воді полімеру і цукру. Застосовані полімери є різними комерційними полі- та співполімерами. На додаток до вже перелічених вище недоліків відомі дотепер способи мають дефект, що полягає в склеюванні поверхонь покритого насіння, в результаті чого насінини прилипають одна до одної, що погіршує властивості сипкості в потоці насіння. Необхідне для обробки насіння устаткування також стає легко забруднюваним. Занадто вологе покриття, зі свого боку, може викликати передчасне зародження життєдіяльності насіння. Згідно з даним винаходом, розроблене покриття для насіння, призначене для підвищення ефективності живильних речовин рослин, зокрема, ефективності фосфору та/або мікроелементів, під час раннього етапу росту рослини. Вказане покриття містить у собі: I) водний фіксуючий агент, що містить текучий побічний продукт сільськогосподарського виробництва чи ферментації, а також, можливо, емульговане масло, і II) порошкоподібне добриво, що містить живильні речовини та мікроелементи, необхідні рослині, та/або які-небудь інші речовини, що впливають на ріст рослини. Відповідно до винаходу, пропонується також насіння з покриттям, призначеним для підвищення ефективності живильних речовин рослин, зокрема, ефективності фосфору та/або мікроелементів, під час раннього етапу росту рослини, при цьому покриття містить у собі: I) водний фіксуючий агент, що містить текучий побічний продукт сільськогосподарського виробництва чи ферментації, а також, можливо, емульговане масло, ι II) порошкоподібне добриво, що містить живильні речовини і мікроелементи, необхідні рослині, та/або які-небудь інші речовини, що впливають на ріст рослини. Кількість фіксуючого агента, необхідного для фіксування бажаної кількості порошкоподібного добрива до поверхні насіння' залежить від розміру насіння, поверхня якого підлягає обробці, і типу його поверхні (ці параметри специфічні для кожного з видів рослин). Краще, щоб на 100мас. частин насіння вживали фіксуючий агент у кількості 0,5-5мас. частин і добриво в кількості 1-25мас. частин. Вказаний фіксуючий агент може містити текучий побічний продукт сільськогосподарського виробництва чи ферментації в кількості 30-100% мас. і масло в кількості 0-50% мас, при цьому в будь-якому випадку балансом є вода. Кількість масла краще складає 0-30% мас. Вказаний текучий побічний продукт сільськогосподарського виробництва чи ферментації може бути, наприклад, патокою, такою як патока з коренеплодів чи тростини, бардою чи сиропом, а також їх сумішшю. Вказані побічні продукти містять варійовні кількості води. Вказаний фіксуючий агент може містити також полімери, що звичайно застосовувалися в цій якості в покритті для насіння і згадані також в описі рівня техніки. На додаток до текучого побічного продукту сільськогосподарського виробництва чи ферментації вказаний фіксуючий агент може містити емульговане масло, яке в типовому випадку є масляно-водною емульсією. Таку емульсію виготовлюють з масла, води і диспергатора. Як диспергатор можна застосовувати звичайні диспергатори, придатні для цієї мети. Вказаний фіксуючий агент можна скласти також у виді водного текучого побічного продукту сільськогосподарського виробництва чи ферментації. Вказаний фіксуючий агент може містити також звичайні речовини, що консервують, та/або агенти, що регулюють рН. Вказане масло краще є біологічно розкладними рослинною олією чи тваринним маслом, мінеральним маслом, таким як біле масло,, чи їх суміш, а також такі ж масла з підвищеною здатністю до біологічного розкладання. Вказане порошкоподібне добриво може містити, наприклад, монокальційфосфат, монокалійфосфат, фосфа т амонію, фосфат сечовини чи їх суміш, а також будь-яке легко розчинне у воді добриво з багатокомпонентним набором живильних речовин. Один кілограм добрива може містити, наприклад, 5-200г магнію, 1-50г цинку, 1-50г марганцю, 30-200г натрію та/або 1-20мг селену. Порошкоподібне добриво може містити також і інші речовини,' що впливають на ріст рослин, такі як пестицид та/або агент, що регулює ріст та/або сприяє йому. Розмір частинок вказаного порошкоподібного добрива в типовому випадку становить 1-100мкм, краще, 10-50мкм. Відповідно до винаходу, пропонується також спосіб нанесення покриття на рослинне насіння, при цьому відповідно до вказаного способу: а) насіння, що підлягає нанесенню покриття, поміщають в апарат, придатний для обробки насіння, б) щоб на поверхнях насінин сформувався шар фіксуючого агента, додають водний фіксуючий агент, що містить побічний продукт сільськогосподарського виробництва чи ферментації, і, можливо, емульговане масло, в) щоб сформувалося покриття, додають порошкоподібне добриво, що містить живильні речовини і мікроелементи, необхідні рослині, та/або які-небудь інші речовини, що впливають на ріст рослини. Спосіб не вимагає спеціального устаткування; обробку насіння можна проводити на будь-якому пристрої, придатному для цієї мети, навіть у бе тономішалці. Відповідно до кращого варіанта здійснення винаходу, застосовують на етапі а) насіння, що підлягає нанесенню покриття, у кількості 100мас. частин, на етапі б) фіксуючий агент у кількості 0,5-5мас. частин і на етапі в) добриво в кількості 1-25мас. частин. В способі за винаходом застосовують описані вище фіксуючі агенти і порошкоподібне добриво у вказаних вище кількостях матеріалу. Насіння можна обробити відомими способами, наприклад пестицидами, причому навіть до обробки поверхні насіння відповідно до винаходу. Додавання пестициду та/або агента, що регулює ріст та/або сприяє йому, може мати місце також після обробки фіксуючим агентом за винаходом і до додавання порошкоподібного добрива чи, альтернативно, після обробки порошкоподібним добривом чи одночасно з нею. Відповідно до винаходу, можна також повторити вказану вище послідовність дій за винаходом. Тим самим є можливість збільшити товщину шар у добрива навколо насіння. Якщо бажано таблетувати насіння, після обробки за винаходом чи одночасно з нею додають воду чи глинистий мінерал. Відповідно до винаходу, забезпечується також спосіб підвищення ефективності фосфору та/або мікроелементів, внесених у рослину, а також сприяння росту рослини під час раннього етапу розвитку рослини, при цьому в рамках способу на насіння рослин наносять покриття, що містить і) водний фіксуючий агент, що містить текучий побічний продукт сільськогосподарського виробництва чи ферментації, а також, можливо, емульговане масло, i II) порошкоподібне добриво, що містить живильні речовини і мікроелементи, необхідні рослині, та/або які-небудь інші речовини, що впливають на ріст рослини. В цьому випадку вказане покриття можна застосовувати для заміщення, особливо під час раннього етапу розвитку рослини, частини фосфорного добрива, необхідного рослині і внесеного звичайно поверхневим чи рядковим образом. У вказаному способі за винаходом застосовують описані вище фіксуючі агенти і порошкоподібне добриво у вказаних кількостях. На Фіг.1 для конкретного прикладу представлена залежність відносного засвоєння фосфору від кількості фосфору в ґр унті і від локалізації добрива. Відомості, що підтверджують можливість здійснення винаходу Наведені далі приклади призначені для більш детального опису винаходу Приклад 1 Вплив кількості масла у масляно-водній емульсії на проростання насіння пшениці Вплив кількості масла у масляно-водній емульсії, застосованої для обробки поверхонь насіння, на проростання насіння пшениці досліджували у випробуваннях на проростання, що проводили в польових ґрунта х, обробляючи насіння масляно-водними емульсіями Емульсії містили масло та воду в різних пропорціях Для цілей випробування приготували три масляно-водні емульсії, що містять 25мл 30мл i 55мл масла, що біологічно розкладається, у 100 мл емульсії Для введення емульсії в поверхні насіння насіння обробляли в серійному випробувальному пристрої (Неде) для протруєння насіння, додаючи кожну емульсію до насіння у кількості 0,5% (об'єм/маса, о/м) 1,0% о/м чи 1,5% о/м У такий спосіб одержали 9 партій насіння з різними варіантами обробки поверхонь 3 кожної такої партії посіяли для пророщування 4x100 насіння на глибину 4см у літрових пластикових горщиках, наповнених польовим фунтом Контрольними зразками були 100 необроблених насінин, посіяних у такий же спосіб Для підтримування вологості ґрунту на постійному рівні кожен горщик поливали через фіксовані інтервали часу Через 11 днів після посіву визначили відсоток проростання, використовуючи стандарт 5.4.А.3 установлений ISTA (International Seed Testing Association) Вплив кількості масла введеного в поверхню насіння, на проростання насіння пшениці представлений в таблиці 1 Таблиця 1 Вплив вмісту масла у воді на проростання пшениці Проростання пшениці, % Компонент випробувань Масляно-водна емульсія, додана до насіння, (% о/м) 0,5 1,0 1,5 Необроблений 95 95 95 Біла олія, вміст води 50 44 24 45% Біла олія, вміст води 77 68 49 70% Біла олія вміст води 90 70 60 75% З таблиці 1 випливає, що проростання поліпшується при зменшенні пропорції олії в емульсії Крім того, вивчали процес фіксування порошкоподібного добрива до поверхні насіння із застосуванням масляноводних емульсій відповідно до цього приклада i з застосуванням води. Фіксування добрива поліпшується при застосуванні масляно-водної емульсії. Приклад 2 Вплив патоки, доданої до емульсії масло-у-воді, на проростання насіння пшениці Для цілей випробування приготували набір масляно-водних емульсій, що містять різні кількості патоки. Кожна емульсія містила 25% за об'ємом масла, що біологічно розкладається, і, додатково, таку кількість патоки, щоб у повному складі емульсій об'ємне відношення масла у воді до патоки складало 4:0, 3:1, 2:2, 1:3 та 0:4. Випробування на проростання проводили так само, як у прикладі 1. Результати іспитів представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Вплив співвідношення кількостей олії у воді і патоки на проростання пшениці Компонент випробувань Необроблений Патока Патока+масло (1:3) Патока+масло (2:2) Патока+масло (3:1) Масло Проростання, % 93 93 89 95 94 81 З отриманих результатів випливає, що. додавання патоки до масляно-водної емульсії істотно сприяє проростанню пшениці. Крім того, вивчали процес фіксування, порошкоподібного добрива до поверхні насіння із застосуванням емульсій відповідно до цього приклада. Емульсія патоки й масла у воді фіксувала вказане добриво однорідним образом і краще, ніж сама лише масляно-водна емульсія, а технічна якість була вище. З іншого боку, при застосуванні однієї патоки фіксування порошкоподібного добрива було достатнім з погляду те хнічної якості. Приклади 3 і 4 Протягом сезонів вегетації 1998 і 1999p.p. провели серію з дев'яти польових випробувань у різних зонах Фінляндії для вивчення росту насіння ячменю, поверхня якого була оброблена фосфорним добривом за допомогою процедури відповідно до винаходу, і засвоєння фосфору рослинами в окультурених ґрун тах, у яких фосфорне число, що означає вміст фосфору, знаходилось в інтервалі 4,2-34,3мг фосфор у/1л ґр унту. Визначення фосфорного числа проводили на розчині, одержаному вилуговуванням партії зразків ґрунту розчином ацетату амонію (рН 4,65). Насіння було оброблене відповідно до винаходу, тобто в такий же спосіб, що й у прикладах 1 та 2, із застосуванням фіксуючого агента, що містить 12,5% мас. масла, 37,5% мас. води і 50% мас. патоки. Насіння, оброблене вказаним образом, покрили монокалійфосфатом. У дослідженні результати обробки за винаходом зіставляли з даними про ріст та засвоєння фосфору для насіння ячменю, удобреного звичайно застосовуваними способами внесення добрив. У випробуваннях ріст посіяного насіння і засвоєння ним фосфору вимірювали після закінчення перших тижнів після посіву. Зразки брали протягом 3-4 тижнів після посіву насіння. Зі зразка визначали надґрунтову масу, тобто фітомасу, і загальний вміст фосфору в посіяному насінні. Кількість засвоєного фосфору, що є продуктом фітомаси, і загальний вміст фосфор у визначили у розрахунковий спосіб. Результати прикладів 3 і 4 представлені, відповідно, у таблиці 3 та на Фіг.1. Приведені в таблиці 3 результати показують, що насіння ячменю, оброблене відповідно до винаходу, росло краще і використовувало фосфор більш ефективно, ніж компоненти випробування, удобрені звичайними локальними способами. Таблиця 3 Вплив способу внесення добрива на формування фітомаси і на засвоєння фосфору для ячменю через один місяць після посіву насіння. Насіння за винаходом покрили патокою/масляно-водною емульсією (2:2) і монокалійфосфатом. Удобрення азотом і калієм було однаковим для всіх компонентів випробувань (п'ять випробувань, Фінляндія, 1999). Спосіб внесення добрива Загальна кількість фосфору в добриві, кг/га Фітомаса ячменю через місяць після посіву насіння (контрольне значення прийняте за 100) Відносне засвоєння фосфору ячменем через місяць після посіву насіння (контрольне значення прийняте за 100) Фосфор у випадку Фосфор у випадку Насіння, Насіння, внесення внесення оброблене оброблене гранульованого гранульованого фосфором добрива на відстані добрива на відстані фосфором відповідно до відповідно до 6см від насіння 1см від насіння винаходу винаходу (локальне добриво) (локальне добриво) 9 9 9 4,5 100 104 111 113 100 104 111 113 Фіг.1 графічно зображує результати випробувань, проведених влітку 1998 і 1999p.p. На кресленні проведене зіставлення між відносним засвоєнням фосфору рослиною і залежністю цього параметра від локалізації добрива. У кожному випробуванні удобрення насіння проводили таким чином, щоб а) добриво знаходилося в безпосередній близькості від насіння (на фіг. відповідне засвоєння фосфору позначене як 100%), б) добриво розташовувалося на відстані 6см від насіння (на Фіг. відповідний параметр має змінну величину). На основі Фіг.1 можна дійти висновку, що за допомогою способу відповідно до винаходу можна, не піддаючи небезпеці ранній розвиток і ріст паростків, зменшити пропорцію легкорозчинного фосфору в загальному складі добрива. Тим самим знижується ризик фосфорного вилуговування. З Фіг.1 можна також помітити, що засвоєння фосфору насінням за винаходом також відбувається більш ефективно в тому випадку, коли ґрунт сам по собі вже містить велику кількість фосфору. Насіння з поверхнею, обробленою відповідно до винаходу, добре зберігало свою здатність до зародження життєдіяльності. На поверхні воно було сухим і тому не сліпалося одне з одним, і, наприклад, під час посіву їх потік був текучим ι мав здатність розподілятися в просторі Було відзначено також , що добриво гарне фіксувалося до поверхні насіння Приклади 5-7 У 2000р кілька експериментів провели в Данії, Великобританії і Туреччині На насіння за винаходом наносили покриття в такий же спосіб, що й у прикладах 3 та 4, шляхом застосування представленого в цих прикладах складу покриття, за винятком приклада 7, у якому на додаток до монокалійфосфату використовували фосфа т сечовини Результати, одержані в прикладах 5, 6 та 7, представлені, відповідно, у таблицях 4, 5 та 6 Таблиця 4 Вплив способу внесення добрива на формування фітомаси і на засвоєння фосфору для ячменю через один місяць після посіву насіння. Насіння за винаходом покрили патокою/масляно-водною емульсією (2.2) і монокалійфосфатом. Удобрення азотом і калієм було однаковим для всіх компонентів випробувань (Данія, 2000) Спосіб внесення добрива Фосфор у випадку Насіння, Насіння, Насіння, Контрольний внесення гранульованого оброблене оброблене оброблене варіант, без добрива на відстані 6см фосфором фосфором фосфором удобрення від насіння (локальне відповідно до відповідно до відповідно до фосфором добриво) винаходу винаходу винаходу Загальна кількість фосфор у в добриві, кг/га Фітомаса ячменю через один місяць після посіву насіння (контрольне. значення прийняте за 100) Відносне засвоєння фосфор у ячменем через один місяць після посіву насіння (контрольне значення прийняте за 100) 0 20 1 2 3 100 100 106 109 111 100 103 106 118 122 Таблиця 5 Вплив способу внесення удобрення фосфором на формування врожаю ячменю Насіння за винаходом покрили патокою/масляно-водною емульсією (2:2) і монокалійфосфатом Удобрення азотом і калієм було однаковим для всіх компонентів випробувань (чотири випробування, Великобританія, 2000) Фосфор у випадку внесення Контрольний гранульованого Спосіб внесення варіант, без добрива на добрива удобрення відстані 1см від фосфором насіння (локальне добриво) Загальна кількість 0 11 фосфор у в добриві, кг/га Фосфор у випадку внесення Насіння, гранульованого оброблене фосфором добрива на відстані 1см від відповідно насіння (локальне до винаходу добриво) Насіння, Насіння, оброблене оброблене фосфором фосфором відповідно відповідно до винаходу до винаходу 22 2 4 8 Врожай ячменю Auchmacoy, кг/га, після обмолоту (контрольне значення прийняте за 100) 100 120 120 116 122 120 Врожай ячменю Central, кг/га, після обмолоту (контрольне значення прийняте за 100) 100 170 174 172 170 170 Врожай ячменю Boscombe, кг/га, після обмолоту (контрольне значення прийняте за 100) 100 105 102 100 104 103 Врожай ячменю Leckford, кг/га, після обмолоту (контрольне значення прийняте за 100) 100 100 107 102 102 100 Середнє 100 124 126 123 125 123 Таблиця 6 Вплив способу внесення добрива на проростання гібридного томата, величину його стабільного зібраного врожаю та якість врожаю при культивації у відкритому ґрунті. Насіння за винаходом покрили патокою/масляно-водною емульсією (2:2) і фосфатом сечовини чи патокою/масляно-водною емульсією (2:2) і монокалійфосфатом (Туреччина, 2000) Спосіб нанесення добрива Контрольний варіант, без обробки насіння фосфором Процедура нанесення добрива Місцевий стандарт Кількість рослин Середня вага томатів, г Загальний врожай, кг/га рН томата 94 75 266. 4,47 Насіння, оброблене Насіння, оброблене фосфором відповідно фосфором відповідно до винаходу до винаходу Місцевий стандарт + Місцевий стандарт + фосфа т сечовини на монокалійфосфат на поверхні насіння поверхні насіння 116 96 78 91 273 273 4,48 4,49 На основі прикладів 5-7 можна дійти висновку, що при обробці насіння відповідно до винаходу фосфором досягнута істотно підвищена ефективність засвоєння фосфору. Література Heydecker W., Coolbear P. 1977. Seed treatments for improved performance - survey and attempted prognosis. Seed Sci. and Technol., 5:353-425. Rebafka F.-P., Batino Α., Marschner H. 1993. Phosphorus seed coating increases phosphorus uptake, early growth and yield of pearl millet (Pennisetum glaucum (L). R. Br.) grown on an acid sandy soil in Niger, West Africa. Fert. Res., 35:151-160. Scott J.M. 1975. Effects of seed coating on establishment. N. Z. Journal of Agricultural Research, 18:59-67. Scott J.M., Jessop R.S., Steer R.J., Mclachlan G.D. 1987. Effect of nutrient seed coating on the emergence of wheat and oats. Fert. Res., 14:205-217. International Seed Testing Association (ISTA). 1996. Seed Sci. & Technol. 24, Supplement. International Rules for seed testing. Zurich, Switzerland. –