Спосіб синергічного підвищення врожайності рослин і синергічна композиція для його здійснення

1. Спосіб синергічного підвищення врожайності рослин, що включає екзогенне застосування бетаїну, який відрізняється тим, що на стебла і листя життєздатних рослин екзогенно наносять ефективну кількість бетаїну і ад'юванту, причому бетаїн використовують у кількості від близько 0,1 до 30 кг/га, переважно від 2 до 4 кг/га, а ад'ювант - від близько 0,05 до 5,0 л/га, переважно від 0,2 до 2,0 л/га. 2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що бетаїн і ад'ювант наносять окремо або разом. 3. Спосіб по будь-якому з пп. 1-2, який відрізняється тим, що використовують водний розчин, C2 (54) СПОСІБ СИНЕРГІЧНОГО ПІДВИЩЕННЯ ВРОЖАЙНОСТІ РОСЛИН І СИНЕРГІЧНА КОМПОЗИЦІЯ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 42840 нево-активні речовини поліпшують проникнення речовин у клітини рослин, таким шляхом підвищуючи і посилюючи ефективність вищезазначених реагентів, і одночасно знижуючи їх шкідливі впливи на навколишнє середовище. Але багато різних способів вирощування часто є тр удомісткими і непрактичними, їх ефективність обмежена (економічно доцільними розмірами теплиці, обмеженістю захисту, який забезпечує сітка і т. п.), та при використанні у широкому масштабі ці засоби є надто коштовними. Досі не описані економічно доцільні рішення з використанням хімії для захисту рослин від стресових умов навколишнього середовища. Для підвищення врожайності водозабезпеченість важливіше, ніж будь-який інший екологічний фактор, навіть не дивлячись на те, що чутливість рослин до посухи може бути самою різною. Для того, щоб забезпечити достатню водозабезпеченість, звичайно використовують іригацію. Але, іригація народжує значні проблеми, пов'язані із здоров'ям людей і охороною середовища, наприклад, різкого скорочення водних ресурсів, погіршення якості води і погіршення сільськогосподарських угідь. Розраховано, що приблизно половина штучно зрошуваних сільськогосподарських угідь у світі страждають від заболочування і засолення. Важливість і масштаб проблеми підкреслює той факт, що у сві ті існує 255 мільйонів гектарів зрошуваних земель, і на них витрачається 70% сумарного витрачання води. Тільки у Сполучених Штатах існує понад 20 мільйонів гектарів зрошуваних земель, переважно в 18 західних штата х і в південносхідній частині країни. На ці землі іде 83% сумарно витраченої на іригацію води. Слід також відзначити, що використання води для зрошування щорічно зростає, особливо у промислових розвинених країнах. Окрім цих проблем, іншою перешкодою зрошування є його велика вартість. Іншим поважним стресовим фактором є засоленість грунту. Засоленість грунту можна визначити різними способами; згідно загальнообраному визначенню грунт є засоленим, якщо він містить розчинені солі у кількості, достатній для того, щоб створювати перешкоди росту рослин і врожайності декількох видів культурних рослин, які вирощують на ньому. Найбільш часто зустрічаються такі солі, як хлорид натрію, але можуть зустрічатись і інші солі у різних композиціях, залежно від джерела надходження солоної води і від розчинності цих солей. Рослинам, зростаючим на засоленому грунті, важко одержати достатню кількість води з грунту, який має від'ємний осмотичний потенціал. Високі концентрації іонів натрію і хлориду є отруйними для рослин. Ще однією проблемою є нестача мінералів, яка відчувається у ти х випадках, коли іони натрію конкурують з іонами калію, які потрібні для росту клітин, осморегуляції і стабілізації рН. Ця проблема повстає особливо гостро у тих випадках, коли концентрація іонів кальцію є низькою. Продуктивність рослин і їх чутливість до засолення грунту також залежать від виду рослин. Галофітам потрібні відносно високі рівні вмісту хлориду натрію, щоб забезпечити їх оптимальний ріст, у той час, як глікофіти мають низьку терпимість до солі, або їх ріст значно затримується вже при низьких концентраціях солі. Величезні розбіжності іс нують навіть між різними сортами рослин одного виду. Терпимість до солі у того ж самого виду або сорту також може змінюватись в залежності, наприклад, від стадії росту. У випадку низької або помірної засоленості сповільнений ріст глікофітів не можна помітити у вигляді специфічних симптомів, таких як хлороз, але він виявляється у пригніченому рості рослин і у кольорі їх листків, які темніші звичайних. Крім того, зменшується сумарна площа листків, знижується засвоєння двоокису вуглецю і пригнічується синтез білків. Рослини можуть до деякої міри пристосовуватись до стресових умов. Ця здібність значно змінюється залежно від виду рослини. Внаслідок вищезгаданих стресових умов деякі рослини починають виробляти гормон росту під назвою абсцизова кислота (АБК), який допомагає рослинам закривати свої дихальця, завдяки чому знижується інтенсивність впливу стресу. Але АБК надає шкідливі сторонні впливи на продуктивність рослин. Наприклад, АБК викликає опадання листя, квітів і недозрілих фруктів, пригнічує утворення нового листя, а це, отже, веде до зниження врожайності. Було виявлено, що стресові умови і особливо недостача води, ведуть до різкого зниження активності визначених ферментів, таких як нітратредуктаза і фенілаланін-амоній-ліаза. З іншого боку, активність альфа-амілази і рибонуклеази зростає. Досі не було описано жодного хімічного рішення проблеми, яке засновано на цих відкриттях і має метою захист рослин. Було також виявлено, що при стресових умовах визначені азотні сполуки і амінокислоти, такі як пролін і бетаїн, накопичуються у зонах росту визначених рослин. Література в цій області описує функцію і значення цих акумульованих продуктів. З одного боку, пропонувалось, що ці продукти є побічними продуктами стресу і тому шкідливі для клітин, а з іншого боку, встановлено, що вони можуть захищати клітини (Wyn Jones, R.G. And Storey, R.; The Physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plants, Paleg, L.G. and Aspinall, D. (Eds.), Academic Press, Sydney, Australia, 1981). В роботі Zhao et al (in J. Plant. Physiol. 140 (1992) 541-543) описують вплив бетаїну на клітинні мембрани люцерни. Паростки люцерни запилювали 0,2 М гліцинбетаїну, після чого сходи виймали з субстрату, мили від грунту і піддавали впливу температур від -10°С до -2°С протягом 1 години. Потім дали сходам відтанути і висадили їх у вологий пісок на один тиждень, після чого став явним ріст тих рослин, які вижили. Гліцинбетаїн, очевидно, поліпшував стійкість люцерни до холоду. Цей ефект був особливо очевидним при дії холоду при температурі -6°С. Всі контрольні рослини, які піддавали дії температури -6°С протягом 1 години, загинули, у той час як 67% сходів, оброблених гліцинбетаїном, вижили. В роботі Itai and Paleg (in Plant Science Letters 25 (1982) 329-335) описується вплив проліну і бетаїну на відновлення ячменю і огірків після водного стресу. Рослини вирощували у вологому піску і протягом чотирьох днів у живильний розчин додавали поліетиленгліколь (ПЕГ, 4000 мол. ваги), щоб викликати водний стрес, після чого рослинам дозволили відновлюватись протягом чотирьох днів до збору врожаю. Пролін і/або бетаїн (25 мМ, 2 42840 рН 6,2) розбризкували на листя рослин або у перший чи третій день стресу, або безпосередньо перед збором врожаю. Відносно ячменю було відзначено, що бетаїн, розпилений або до стресу, або після нього, не давав ніякого ефекту, у той час, як бетаїн, введений у кінці стресу, був ефективний. Пролін не давав ефекту. Ніякого позитивного ефекту відносно огірків відзначено не було. Навпаки, було виявлено, що і бетаїн, і пролін надали негативний вплив. Таким чином, експерименти, направлені на те, щоб роз'яснити дію бетаїну і проліну на рослини, дали суперечні результати. Відсутнім є яке-небудь промислове застосування, що базується на цих результатах. Задача цього винаходу полягає в тому, щоб знайти спосіб частково замінити штучне зрошування таким чином, щоб одночасно забезпечити (гарантувати) кількість і якість врожаю. Інша задача винаходу полягала в тому, щоб знайти спосіб захисту рослин і при інших стресових умовах, таких як тривала висока засоленість, яка часто пов'язана з посухою, низькими температурами і т. п. Крім того, ще одна задача винаходу полягала у тому, щоб знайти спосіб підвищити врожайність при нормальних умовах без застосування способів, які вичерпують природні ресурси або наносять шкоду навколишньому середовищу. В зв'язку з цим винаходом було несподівано виявлено, що врожайність злаків С-4 можна значно підвищити шляхом екзогенного застосування бетаїну та ад'юванту. Було знайдено, що бетаїн є ефективним для підвищення врожайності як при нормальних, так і при стресових умовах, і він не надає таких шкідливих впливів, як сторонні ефекти від застосування АБК. Ад'ювант підвищує абсорбцію бетаїну клітинами рослин, виявляючи разом з бетаїном синергічну дію. Цей винахід дозволяє значно знизити, наприклад, потребу в штучному зрошуванні, що забезпечує о хорону навколишнього середовища і дозволяє значно знизити витрати. Таким чином, цей винахід відноситься до екзогенного використання бетаїну і ад'юванту для поліпшення врожайності рослин. Згідно з винаходом бетаїн і ад'ювант використовуються екзогенно для підвищення врожайності рослин - як при нормальних, так при стресових умовах. Цей винахід відноситься також до способупідвищення врожайності рослин, у якому бетаїн і ад'ювант екзогенно наносять на зростаючі рослини. Винахід відноситься також до композиції бетаїну і ад'юванту, яку можна використати екзогенно для підвищення врожайності рослин. Винахід відноситься також до рослин, які екзогенно обробили бетаїном і ад'ювантом, до продуктів, одержаних з таких рослин, а також до їх використання, наприклад, у якості сировини для харчової промисловості. Бетаїн і ад'ювант наносять на рослину або в один прийом або декількома послідовними обробками. Бетаїн і ад'ювант можна використовува ти у композиції або наносити на рослини окремо, але більш чи менш одночасно. При бажанні бетаїн і ад'ювант можна використати разом з звичайними добривами або пестицидами і т. п. Нанесення можна здійснювати методом розпилення, і тоді агенти можна розпиляти разом або окремо. Згідно з задачами винаходу ад'ювант поліпшує перенесення бетаїну до клітин рослини, де бетаїн активно регулює осмотичний баланс клітин, а також бере участь у інших процесах клітинного метаболізму. Клітина, оброблена бетаїном, більш життєздатна навіть тоді, коли її піддають екзогенним стресовим факторам. Обробка бетаїном і ад'ювантом, згідно цьому винаходу, має перевагу з економічної точки зору, а врожайність підвищується у таких кількостях, що виправдовує і робить вигідною таку обробку. Обробка незначно збільшує працевитрати, оскільки її можна проводити разом зі звичайним розпиленням добрив або пестицидів, і вона не вимагає нових витрат на закупівлю техніки, обладнання або площ. Слід також відзначити, що бетаїн є нетоксичним природним продуктом, який не надає шкідливих впливів на якість врожаю. Бетаїн є також сталою речовиною, яка залишається у клітинах рослин і, таким чином, надає тривалу дію. Бетаїн відноситься до повністю N-метилованих амінокислот. Бетаїни є природними про-дуктами, які грають важливу роль у метаболізмі як рослин, так і тварин. Одним з найбільш загальних бетаїнів є похідна гліцину, у якій три метилових групи приєднані до атома азоту молекули гліцину. Цю бетаїнову сполуку звичайно називають бетаїном, гліцинбетаїном або триметилгліцином. Його структурна формула представлена нижче: CH3 CH 3 N+ CH 2COO CH 3 Іншими бетаїнами є, наприклад, аланінбетаїн і пролінбетаїн, які, як, наприклад, повідомлялось, запобігають розвиненню перозису у курчат. R.G. Wyn Jones і R. Storey докладно описують бетаїни у The Physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plants (Paleg, L.G. and Aspinal, D. (Eds.), Academic Press, Sydney, Australia, 1981). Ця публікація включена в якості посилання. Бетаїн має біполярну структуру і містить декілька хімічно активних метилових груп, які він може віддавати у реакціях, які каталізуються ферментами. Більшість організмів може синтезувати малі кількості бетаїну, наприклад, для метилової функції, але ці організми не можуть реагувати на стрес збільшенням вироблювання і збереження бетаїну. Найбільш добре відомими організмами, які акумулюють бетаїн, є рослини, належні до сімейства Chenopodiaceae, наприклад цукровий буряк, і деякі мікроби та морські безхребетні. Головною причиною накопичення бетаїну у ци х організмах є, мабуть, те, що бетаїн діє як осмолітік і тому захищає клітини від впливу осмотичних стресів. Однією з головних функцій бетаїну у ци х рослинах і мікробах є підвищення осмотичного тиску у клітинах, коли цього вимагають умови, наприклад, на випадок високої засоленості або посухи, що запобігає витрачанню води. На відміну від багатьох солей, бетаїн добре сумісний з ферментами, тому вміст бетаїну у клітинах і клітинних органелах може бути високим, не впливаючи негативно на метаболізм. Було також виявлено, що бетаїн має стійкий вплив на функцію макромолекул; він підвищує теплостій 3 42840 кість і іонотерпимість ферментів та клітинних мембран. Бетаїн можна здобувати, наприклад, з цукрового буряка методами хроматографії. Промислове виробництво бетаїну здійснює фірма Cultor Oy, Finnsugar Bioproducts у вигляді кристалічного безводного бетаїну. Інші бетаїнові продукти, такі як бетаїнмоногідрат, бетаїнгідрохлорид і сирі бетаїновмісні рідини, також випускаються промисловістю, і їх можна використати у цілях цього винаходу. Згідно цьому винаходу бетаїн використовують екзогенно з ад'ювантом для підвищення врожайності рослин. Згідно з винаходом бетаїн і ад'ювант використовують екзогенно для підвищення врожайності рослин як у нормальних, так і у стресових умовах. Таким чином, було виявлено, що бетаїн корисний і в тих випадках, коли рослини вирощують у стресових умовах, тобто коли рослини піддаються періодичним або постійним екзогенним стресам. Такі екзогенні стресові фактори містять, наприклад, посуху, вологість, низькі або високі температури, сильну засоленість, гербіциди, шкідливі речовини, які містяться у навколишньому середовищі, і т.п. Обробка рослин, які піддаються стресовим впливам, підвищує, наприклад, адаптацію рослин до таких умов і підтримує їх потенціал росту протягом більш тривалого часу, тим самим підвищуючи врожайність рослин. Не дивлячись на те, що у даному описі і у формулі винаходу використовують терміни "бетаїн" і "ад'ювант", зрозуміло, що у межах винаходу при бажанні можуть бути використані декілька різних бетаїнів і/або ад'ювантів. Слід відзначити також, що "бетаїн" використовують тут як загальний термін, який охоплює різні відомі бетаїни. Обробка згідно цьому винаходу, тобто екзогенне нанесення бетаїну і ад'юванту, може підвищити врожайність як тих рослин, які звичайно не зберігають бетаїн у своїх клітинах, так і тих рослин, які звичайно можуть зберігати бетаїн у своїх клітинах. Бетаїн є сталою речовиною, яка залишається у клітинах рослин. Завдяки цьому позитивний вплив бетаїну носить тривалий характер і зменшується тільки поступово внаслідок розведення у процесі росту. Функція ад'юванту полягає у поліпшуванні абсорбції бетаїну клітинами рослин, завдяки чому підвищується позитивний вплив бетаїну на рослини. Будь-який відомий ад'ювант може бути використаний у якості такого ад'юванту. Ад'юванти описані, наприклад, у роботі Adjuvants in Crop Protection (DS 86), PJB Publications Ltd., Nov. 1993, яка згадується тут для відомості. Промисловість випускає декілька продуктів, які структурно відрізняються один від одного, надають різний вплив і мають різну якість. Окрім цього, можна створювати композиції, які мають аналогічну дію, шляхом змішування потрібних компонентів перед використанням. Ад'юванти, придатні для цілей цього винаходу, містять, окрім іншого, наприклад, активні домішки, такі як реагенти, що впливають на абсорбцію. Серед таких реагентів є, наприклад, продукти, які випускає промисловість, такі як Jurttioljy 33Е (імпортований у Фінляндію фірмою Sareko Agro Оу, Turku, Finland), Kemiroil (Kemira Agro Oy), Sunoco (Sun Oil Company), Agrirob (Robbe SA, France), та також реагенти на основі фосфоліпідів і лецитину, такі як LI-700 (Loveland Industries Inc., Greeley, Colorado, USA). Іншу велику гр упу ад'ювантів складають домішки, які впливають на функціональні характеристики розчину, наприклад, домішки для розчинів, які наносять розпиленням, серед таких добавок є як поверхнево-активні речовини, так і закріплювачі (фіксатори). Далі, поверхнево-активні речовини діляться на катіоногенні, такі як продукт Exell (Siegfried Agro, Zofingen, Швейцарія), що випускається промисловістю і неіоногенні, такі як Sito+ (Witco AS), Acti vator 90 (Loveland Industries Inc., Colorado, USA), Citowett (BASF), Agral (Zeneca Agro). Закріплювачі містять, наприклад, синтетичні латекси, такі як BOND (Loveland Industries Inc., Colorado, USA). Інші приклади є, наприклад, у вищезазначеній роботі Adjuvants in Crop Protection. В наведених вище прикладах вказано, що декілька різних типів ад'ювантів можна використати разом з бетаїном для цілей цього винаходу. Вибір ад'юванту може залежати як від типу рослин, так і від умов росту. Було виявлено, що, активуючі реагенти, які вміщують фосфоліпід і особливо лецитин, такі як LI-700, і неіоногенні поверхнево-активні речовини, такі як Sito+, краще всього підходять для цілей цього винаходу. Найбільш переважним ад'ювантом, який у межах цього винаходу використовується разом з бетаїном для підвищення врожайності, є композиція соєвого лецитину і карбонової кислоти, наприклад, яку випускають під торговою маркою LI-700 (Loveland Industries Inc., Greeley, Colorado, USA) і SPRAYMATE LI-700 (Newman Agrochemicals Limited, Barton, Cambridge, England). LI-700 являє собою проникаючий і змочуючий реагент, який, як затверджує його виробник, підвищує проникнення у клітини системних фунгіцидів, гербіцидів і інсектицидів, а також мікроскопічних живильних речовин, таких як органічні і хелатні сполуки марганцю, міді і заліза. LI-700 являє собою рідку водну композицію, яка містить, головним чином, лецитин і пропіонову кислоту. Згідно інструкції виробника, препарат звичайно використовують для обробки рослин у кількості від 0,4 до 0,5%. Sito+ (Witco AS) являє собою рідкий неіоногенний закріплювач, який вміщує в якості активного інгредієнту этоксилований спирт. Згідно цьому винаходу реагенти наносяться на рослини або у ході однієї обробки, або у процесі декількох послідовних обробок. Наприклад, для картоплі можна використати від близько 0,1 до 20 кг бетаїну на гектар. Таким чином, корисна кількість становить, наприклад, близько 10 кг бетаїну на гектар, що відповідає близько 0,01% біомаси картоплі. Переважна кількість становить від 2 до 8 кг бетаїну на гектар. Для томатів можна використати від 0,1 до 30 кг бетаїну на гектар. Переважна кількість становить від близько 1 до 6 кг/га. Корисна кількість ад'юванту змінюється залежно від якості реагенту, але може становити, наприклад, від близько 0,05 до 5,0 л/га, переважно від 0,2 до 2,0 л/га. Згідно цьому винаходу переважно використовувати композицію бетаїну з ад'ювантом, зокрема водний розчин, який вміщує від близько 0,01 до 0,5 М, переважно від 0,05 до 0,3 М бетаїну і від 0,01 до 1%, переважно від 0,1 до 0,5% ад'юванту в перерахунку на об'єм розчину. Вказані тут кількості є припустимими; у обсяг винаходу вхо 4 42840 дять будь-які кількості, що працюють як описано вище. Для нанесення бетаїну і ад'юванту може бути використаний будь-який спосіб, придатний для цієї мети. Бетаїн і ад'ювант можна легко наносити, наприклад, розпиленням. Таке розпилення, при бажанні, можна здійснювати разом з розпиленням звичайних добрив або пестицидів. Згідно цьому винаходу бетаїн і ад'ювант можна використати або окремо, або у композиції один з одним. Переважно використовува ти водний розчин бетаїну і ад'юванту. Час обробки згідно винаходу може змінюватись і відповідний час бажано визначати для кожної рослини окремо. Якщо реагенти наносять у ході однієї обробки, то таку обробку звичайно проводять на ранній стадії росту, наприклад, наносять реагенти на рослини від близько 5 до 20 см заввишки. Якщо ж проводять дві послідовні обробки, то друге розпилення здійснюють, бажано, на початку цвітіння або перед тим, як очікують стресові умови на основі прогнозу погоди. Обробка по цьому винаходу значно підвищує врожайність рослин, наприклад, кількість і якість врожаю. Обробка по цьому винаходу економічно вигідна, оскільки збільшення врожайності є значним і приносить прибуток. Наприклад, при відповідному рівні нанесення бетаїну і ад'юванту врожай картоплі збільшується більш, ніж на 30%, а врожай томатів подвоюється. Слід також відзначити, що клітина після обробки по цьому винаходу залишається життєздатною навіть коли вона піддається впливу екзогенних стресових факторів, таких як низькі температури, посуха, велика засоленість і т. п. Більш докладно цей винахід описаний за допомогою приведених нижче прикладів. Приклади з 1 по 4 описують позитивну дію бетаїну та ад'юванту на врожайність різних рослин, а приклади з 5 по 8 описують позитивну дію ад'юванту на поглинання бетаїну клітинами. Синергічний ефект бетаїну і ад'юванту явний з усіх ци х прикладів. Приклади призначені тільки для ілюстрації цього винаходу, рамки винаходу не обмежуються цими прикладами. Приклад 1 Картопля є рослиною, що належіть до сімейства Solanum, і в природі вона не накопичує бетаїн у своїх клітинах. Вплив бетаїну та ад'юванту на врожайність картоплі визначали у польових умовах на двох різних ділянках і при використанні чотирьох різних концентрацій бетаїну: 0 (контроль), 1,25, 5,0 і 10 кг бетаїну на гектар. З метою дозування приготували водний розчин, який вміщує, окрім потрібної концентрації бетаїну, 2 мл/л поверхнево-активної речовини Plus-50 (Ciba Geigy). Розчин додали у кількості 640 л/га при 75% рослинному покрові, та повторне нанесення здійснювали протягом стадії росту бульб. Сорт картоплі Russet Burbank. Ділянки для вирощування знаходились у різних кліматичних умовах, на одній ділянці (1) клімат був тепліший і більш сухий, ніж на другій ділянці (2), де протягом сезону вегетації траплялись заморозки. Після збору врожаю бульби сортували на непридатні для продажу (маленькі, зелені і неправильної форми) і придатні для продажу, та фіксували масу і кількість бульб кож ної категорії. Питому вагу бульб визначали методом маса в повітрі/маса в воді. Статистичний аналіз результатів здійснювали шляхом варіантного аналізу при використанні статистичного пакету Генштата. На ділянці (1) врожай бульб на рослину збільшився, в порівнянні з контрольним показником, з 1,96 кг до 2,42 кг, коли бетаїн застосовували у кількості 2,5 кг/га. Це означало збільшення на 23,5% в порівнянні з контролем, тобто приблизно 17 т/га. Результати показані в табл. 1. Таблиця 1 Вплив композиції бетаїну та ад'юванту на врожайність картоплі Бетаїн Plus-50 (кг/га) (2,56 л/га) 0 1,25 2,50 5,00 10,00 Підвищення врожайності (у % від контролю) 100 112 123,5 117,5 112,5 На ділянці (2) результати декілька відхилялись від результатів, одержаних на ділянці (1); збільшення більш ніж на 10% по кількості врожаю, в порівнянні з контролем, було одержано тільки при нанесенні бетаїну у кількостях від 5 до 10 кг/га. Найкращі результати були одержані при нанесенні бетаїну у кількості 10 кг/га, врожай при цьому зростав на 12,6% в порівнянні з контролем, тобто на 7,9 т/га. При нанесенні бетаїну у кількості 10 кг/га було відзначено також явне збільшення кількості бульб, придатних для продажу, на кожній рослині. В питомій вазі бульб ніяких істотних розбіжностей не спостерігалось. Значення варіювались від 1,084 до 1,082. Явне збільшення врожайності у відповідь на екзогенне нанесення бетаїну і ад'юванту було помічено на обох ділянках. Але підвищення врожайності на різних ділянках мало різний характер. Розбіжності можуть пояснюватись двома факторами. З одного боку, стрес на різних ділянках був різним, внаслідок розбіжностей у кліматичних умовах. З іншого боку, на ділянці (1) бульби картоплі викопували протягом одного тижня після другого нанесення бетаїну, і ця друга обробка могла не надати впливу на врожайність. На ділянці (2) бетаїн і ад'ювант додавали на стадії розвинення бульб, а збір врожаю здійснювали при визріванні бульб протягом 6 тижнів після нанесення. Приклад 2 Цей експеримент ставив метою з'ясувати, чи можна екзогенне нанесення бетаїну та ад'юванту, згідно цьому винаходу, використати для захисту рослин від шкоди, нанесеної гербіцидами. Експериментальною рослиною була картопля, сорт Russet Burbank. Експеримент проводили у польових умовах, а в якості гербіцидів використовували метрибузин і ціаназин ("Bladex"), які застосовували на пізніх стадіях розвинення. Бетаїн застосовували у п'яти різних концентраціях): 0 (контроль), 2, 4, 8 і 12 кг бетаїну на гектар. З метою дозування приготували водний розчин, який містив, окрім потрібної концентрації бетаїну, 1 мл/л поверхнево 5 42840 активної речовини Plus-50 (Ciba Geigy). Розчин додавали у кількості 640 л/га при 25% наземному рослинному покрові. Ділянка, де проводився експеримент, знаходилась на висоті 140 м і періодично піддавалась впливу підвищених температур і посухи. Врожай збирали вручну, і бульби сортували на непридатні до продажу (маленькі, зелені і хворі бульби) та придатні до продажу, визначали також вагу і кількість бульб кожної категорії. В даному експерименті обробка по цьому винаходу також давала збільшення кількості бульб. Найменші дози бетаїну, від 2 до 4 кг/га, не надали значної дії на врожайність і кількість бульб. При найвищих кількостях бетаїну врожайність і кількість бульб значно зростали. Кількість бульб на гектар більш за все зростала при вмісті бетаїну в 8 кг/га, таким чином це збільшення склало 21% в порівнянні з контролем. Результати показані в табл. 2. ховували, поділивши сумарну кількість грон з двох лоз навпіл. Експеримент показав, що одноразове нанесення дози бетаїну у кількості 2 кг/га або 4 кг/га приводило до значного збільшення врожаю. Найкращі результати були одержані при дозі бетаїну в кількості 4 кг/га, завдяки якій врожайність зростала, в порівнянні з контрольним показником, з 6,5 т/га до 9,8 т/га. Чистий приріст, таким чином, становить 3,3 т/га, тобто збільшення врожайності склало 51% в порівнянні з контролем. Кількість грон також значно зросла, коли бетаїн наносили у кількості 2 кг/га або більш. У цьому випадку також найкращі результати були одержані при інтенсивності нанесення бетаїну у кількості 4 кг/га. Результати показані в табл. 3. Таблиця 3 Вплив композиції бетаїну та ад'юванту на врожайність винограду Таблиця 2 Бетаїн Plus-50 (кг/га) (0,7 л/га) 0 1 2 4 Вплив композиції бетаїну та ад'юванту на врожайність картоплі, яку обробляли гербіцидом Бетаїн Plus-50 (кг/га) (0,64 л/га) 0 2 4 8 12 Кількість бульб % від на гектар´103 контролю 170 100 160 94 176 103 206 121 181 106 Кількість винограду (т/га) 6,5 7,1 9,1 9,8 Кількість грон на рослині 28,4 31,8 36,2 37,0 Приклад 4 Вплив обробки згідно цьому винаходу на якість винограду визначали на основі співвідношення маси грон, маси 100 виноградин та показників рН і Вrіх виноградного соку від лоз, вирощених за умовами, які описані у прикладі 3. Масу грон обчислювали шляхом поділення сумарного врожаю з двох лоз на кількість грон, а масу 100 виноградин обчислювали шляхом поділення навпіл маси 200 виноградин, відібраних довільно. Показник Вrіх - це вміст розчиненої речовини у виноградному соку, і більшу частину цієї речовини являє собою цукор. В масі грон і масі 100 виноградин не спостерігалось статистично значних відзнак у результаті обробки згідно винаходу. В результаті обробки згідно винаходу, не відзначено статистично значних відзнак і у показниках рН і Вrіх. На основі цих результатів можна зробити висновок, що обробка, згідно винаходу, не надає негативної дії на якість винограду, не дивлячись на значне підвищення врожайності. Деякі з цих результатів приведені у табл. 4. Приклад 3 Вплив бетаїну та ад'юванту наврожайність культурного винограду визначали у польових умовах, використовуючи чотири різні концентрації бетаїну: 0 (контроль), 1, 2 і 4 кг бетаїну на гектар. В експерименті використовували водний розчин, причому концентрація бетаїну у розчині становила 12 г/л. Розчин містив також 2 мл/л поверхневоактивної речовини Plus-50 (Ciba Geigy). Кількість нанесеного розчину становила приблизно 350 л/га, або 64 л/1000 м ряду культури, і кожен раз розчин наносили з кожного боку ряду, щоб гарантувати, що рослини оброблені бетаїном рівномірно. У всіх інших відношеннях виноград вирощували як звичайно - без поливу, і періодично він піддавався посусі і впливу холодної погоди; температура змінювалась від близько 3 до 30°С. Сорт винограду називався Pinot Noir. Чотири схожих зовні лози відібрали під час розпускання бруньок. Коли розпустилось близько 50% бруньок, але до того, як розпустились перші квіти, дві рослини обробили одноразово бетаїном і ад'ювантом при визначеній концентрації, тоді як дві інші лози на цій стадії обробляли тільки половинними концентраціями бетаїну і ад'юванту, а залишену дозу нанесли на місяць пізніше, на початку цвітіння. Було виявлено, що одноразове нанесення є більш ефективним, ніж багаторазове. Коли виноград визрів, грона зібрали і врожайність обчислювали перерахуванням кількості винограду, одержаного з двох лоз, на врожай на гектар на основі кількості лоз, зростаючих на одному гектарі. Кількість грон на лозу вира Таблиця 4 Вплив композиції бетаїну та ад'юванту на показники рН і Вrіх виноградного соку Бетаїн Plus-50 (кг/га) (0,7л/га) 0 1 2 4 рН 1 3,48 3,51 3,46 3,50 Вrіх 2 3,49 3,49 3,52 3,56 1 17,3 17,2 16,4 17,9 2 17,9 17,6 17,8 18,1 1. Одноразове нанесення. 2. Нанесення двома послідовними прийомами. 6 42840 Приклад 5 В ході цього експерименту вивчали вплив бетаїну і ад'юванту на пшеницю, яка накопичує бетаїн у своїх клітинах у природних умовах. Експеримент проводили у теплицях, сорт пшениці Tjalve. Тридцять насінин пшениці висіювали у 7,5 літрових пластикових горщиках діаметром 25 см, які містили торфо-вермикулітну суміш (1:1). Пізніше рослини проріджували до 20 рослин на горщик. Горщики поливали зверху двічі на тиждень (показник pF 2,0) до тих пір, поки рослини не досягали третього листка. Потім горщики поділили на дві групи, у однієї з груп (10 горщиків) підтримували pF 2,0, а іншу груп у (10 горщиків) піддали помірному водному стресу (pF 3,0). На стадії розпускання четвертого листка рослини обприскували 25 мл розчину, який містив 0,1% ад'юванту LI-700 (Loveland Industries Inc., Greeley, Colorado, USA) і різні концентрації бетаїну (Cultor Oy, Finnsugar Bioproducts): 0 М (контроль), 0,015 М, 0,05 М, 0,1 М і 0,3 М бетаїн у. Вміст бетаїну у рослинах заміряли таким чином. Цілу рослину виймали з кожного горщика через 2, 4, 7, 14 і 21 день після обприскування, промивали проточною водою, висушували паперовим рушником і занурювали у рідкий азот, після чого подрібнювали у ступі. Порошок поміщали у кріо пробірку (об'ємом 3,6 мл, Nunc) і пробірки зберігали у рідкому азоті до тих пір, поки не проводили ВЕЖХ (Rajakyla and Paloposki, J. Chromatography 282 (1983) 595-602). Вміст сухої речовини у рослинах визначали так: цілу рослину виймали з кожного горщика через 2, 4, 7, 14 і 21 день після обприскування. Рослини зважували, висушували при 100°С протягом ночі і знов зважували. Статистичний аналіз результатів, одержаних при використанні декількох експериментів у теплицях, здійснювали факторіальним аналізом з використанням програми MSTAT. Результати експериментів приведені у табл. 5. Ці результати показали відсутність значних відзнак між поглинанням бетаїну пшеницею у стресових умовах і нормальних умовах, тобто стресова ситуація не надала значного впливу на поглинання бетаїну. З іншого боку, концентрація бетаїну у екзогенно нанесеному розчині надала значний вплив на кількість поглинання бетаїну. Вміст бетаїну значно знижувався від першого зразку до останнього, що, можливо, є результатом збільшення біомаси рослин. На основі цих результатів був зроблен висновок, що переважним є вміст бетаїну від 0,1 М до 0,3 М. Таблиця 5 Вміст бетаїну у пшениці після обробки (І= 2 дні, ІІ= 4 дні, ІІІ= 7 днів, IV= 14 днів, V= 21 день після обробки, оптимум pF2, стрес pF3) Концентрація бетаїну Вміст бетаїну у пшениці (М) у використаному Оптимальні Стресові умо- Оптимальні умо- Стресові умови, мкмоль/г дм розчині умови бетаїн, % ви бетаїн, % ви, мкмоль/г дм 0 М, І 0,54 0,57 46,06 48,94 0 М, II 0,28 0,45 23,78 38,21 0 М, III 0,25 0,47 21,61 39,98 0 М, IV 0,25 0,22 21,11 18,78 0 М, V 0,18 0,42 15,61 36,11 0,015 М, І 0,48 0,61 40,81 51,85 0,015 М, II 0,37 0,54 31,32 46,01 0,015 М, III 0,34 0,52 29,27 43,99 0,015 М, IV 0,31 0,43 26,73 36,86 0,015 М, V 0,19 0,28 16,31 24,14 0,05 М, І 0,74 0,89 63,37 76,19 0,05 М, II 0,51 0,47 43,90 39,74 0,05 М, III 0,41 0,58 34,58 49,33 0,05 М, IV 0,23 0,37 19,53 31,96 0,05 М, V 0,17 0,34 14,52 29,23 0,1 М, І 1,32 0,84 112,34 71,71 0,1 М, II 0,79 1,06 67,44 90,89 0,1 М, III 0,73 0,56 62,36 47,82 0,1 М, IV 0,48 0,42 40,70 36,15 0,1 М, V 0,31 0,38 26,17 32,05 0,3 М, І 2,86 2,77 244,25 236,22 0,3 М, II 1,93 1,93 164,53 164,75 0,3 М, III 0,92 1,47 78,19 125,63 0,3 М, IV 0,67 1,03 56,95 88,10 0,3 М, V 0,53 0,73 45,55 61,95 Приклад 6 Експерименти проводили так, як описано у прикладі 5, за винятком того, що рослини обприскували перед цвітінням і для аналізу використовували тільки листя. Вміст бетаїну і вміст сухої речовини у листі визначали так, як описано у прикладі 5. Статистичний аналіз результатів експериментів, проведених у декількох теплицях, здійснювали 7 42840 факторіальним аналізом з використанням програми MSTAT. Цей експеримент показав, що між обробкою у стресових умовах і концентрацією бетаїну існує значна взаємозалежність. Від концентрації бетаїну, використаної під час обробки, значно залежала кількість накопиченого бетаїну. Результати приведені у табл. 6. Таблиця 6 Вміст бетаїну у пшениці після обробки (І=2 дні, ІІ=4 дні, ІІІ=7 днів, IV=14 днів, V=21 день після обробки, оптимум pF2, стрес pF3) Концентрація бетаїну (М) у Оптимальні умови бетавикористаному розчині їн, % 0 М, І 0,022 0 М, II 0,010 0 М, III 0,017 0 М, IV 0,026 0,015 М, І 0,013 0,015 М, II 0,018 0,015 М, III 0,033 0,015 М, IV 0,034 0,05 М, І 0,042 0,05 М, II 0,052 0,05 М, III 0,065 0,05 М, IV 0,039 0,1 М, І 0,069 0,1 М, II 0,058 0,1 М, III 0,052 0,1 М, IV 0,031 0,3 М, І 0,117 0,3 М, II 0,113 0,3 М, III 0,116 0,3 М, IV 0,101 Приклад 7 Цей експеримент ставив метою визначити вплив різних ад'ювантів на поглинання бетаїну. Експерименти проводили так само, як описано у прикладі 5, з використанням паростків пшениці, але ці рослини не піддавали водному стресу. Горщики, які містили рослини пшениці, обприскували на стадії розвинення рослин, коли розпускались чотири листки, і для обприскування використовували 25 мл 0,1 М розчину бетаїну, який містив 0,1% різних ад'ювантів: контроль без ад'юванту, LI700 (Loveland Industries Inc.), Agrirob (Robbe SA., France), Activator (Loveland Industries Inc.). Інша група контрольних рослин містила рослини з горщиків, де пшениця не піддавалась обробці. Зразки сухої речовини і бетаїну відбирали способами, описаними у прикладі 5, через 2 і 10 днів після обприскування, а вміст бетаїну і сухої речовини у рослинах визначали так, як описано у прикладі 5. Статистичний аналіз результатів експериментів, проведених у декількох теплицях, здійснювали факторіальним аналізом з використанням програми MSTAT. Було однозначно відзначено, що ад'юванти поліпшують поглинання бетаїну. Коли обробку здійснювали без ад'юванту, то поглинання бетаїну становило близько 5%, у той час, як при використанні ад'юванту поглинання бетаїну збільшувалось аж до 19%. Найкращі результати для пшениці були одержані при використанні ад'юванту LI-700 (19%), а друге місце зайняв ад'ювант Acti vator (13%). При використанні ад'юванту Agrirob поглинання бетаїну склало 9%. Результати приведені у табл. 7. Вміст бетаїну у пшениці Стресові умо- Оптимальні умови Стресові умови ви бетаїн, % мкмоль/г дм мкмоль/г дм 0,023 1,898 1,924 0,038 0,858 3,250 0,021 1,459 1,797 0,021 2,208 1,820 0,033 1,132 2,824 0,033 1,579 2,831 0,029 2,813 2,446 0,036 2,932 3,084 0,022 3,565 1,869 0,040 4,433 3,428 0,029 5,568 2,483 0,027 3,304 2,346 0,029 5,855 2,494 0,112 4,954 9,539 0,028 4,423 2,425 0,018 2,618 1,570 0,089 10,004 7,622 0,059 11,339 5,043 0,065 9,335 5,561 0,029 8,658 2,495 Таблиця 7 Вплив ад'юванту на вміст бетаїн у у пшениці Обробка Контроль (вода) Контроль (вода + бетаїн) LI-700 Acti vator Agrirob Вміст бетаїну у пшениці (мкмоль/г дм) 32,84 58,05 129,57 123,30 82,27 Приклад 8 Цей експеримент ставив метою вивчити вплив різних концентрацій ад'юванту на поглинання бетаїну. По п'ятдесят насінин пшениці посіяли у 7,5літрові горщики, пізніше паростки прорідили, залишивши по 40 рослин у кожному горщику. Горщики поливали двічі у тиждень до значення pF 2,0. Коли рослини досягли стадії розвинення у три листки, половину горщиків піддали стресовим умовам при pF 3,0. На стадії розпускання чотирьох листків рослини обробляли 15 мл 0,1 М розчину бетаїну, який містив такі ад'юванти: 0,05% LI-700 (Loveland Industries Inc.), 0,1% Sito+ (Witco As), 0,5% Sunoco (Sun Oil Company), 0,15% Agrirob (Robbe SA., France), або без ад'юванту. Горщики, рослини в яких взагалі не піддавали обробці, використовували в якості контролю. Одну рослину з кожного горщика відбирали для аналізу бетаїну, а одну рослину - для визначення вмісту сухої речовини через 1, 6 і 24 години після нанесення розчи 8 42840 ну. Вміст бетаїну і сухої речовини у рослинах визначали так, як описано у прикладі 5. Статистичний аналіз результатів експериментів, проведених у декількох теплицях, здійснювали факторіальним аналізом з використанням програми MSTAT. Результати показують, що на поглинання бетаїну впливають як ад'ювант, так і час поглинання. Була відзначена також взаємозалежність між часом поглинання і обробкою, а також між ад'ювантом і часом поглинання. Найкращі результати для пшениці одержували з ад'ювантом Sito+ при стресових умовах і з ад'ювантом LI-700 (0,5%) при оптимальних умовах. Одержані цифрові показники приведені у табл. 8. Таблиця 8 Вплив ад'юванту на вміст бетаїн у у пшениці Обробка контроль, вода контроль, вода+бетаїн Sito + Sunoco Agrirob LI-700, 0,05% LI-700, 0,5% контроль, вода контроль, вода+бетаїн Sito+ Sunoco Agrirob LI-700, 0,05% LI-700, 0,5% Умови оптимальні оптимальні оптимальні оптимальні оптимальні оптимальні оптимальні стрес стрес стрес стрес стрес стрес стрес Вміст бетаїну у пшениці після обробки (мкмоль/г дм) 1 година 6 годин 24 години 37,29 35,17 41,61 52,95 45,65 98,26 84,87 104,62 80,44 49,16 51,18 52,10 60,87 42,97 48,45 48,79 66,34 50,19 88,47 107,17 78,50 65,61 68,48 55,01 64,54 60,72 114,88 108,94 99,43 122,64 78,35 72,74 86,78 83,52 76,78 86,78 63,81 70,05 56,22 68,02 122,84 140,83 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 9