СПОСОБ И ВЕЩЕСТВО ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА РАСТЕНИЙ
METHOD AND SUBSTANCE FOR STIMULATING PLANT GROWTH

Предшествующий уровень техники
Область техники
Настоящее изобретение относится к способам и соединениям для стимуляции роста растений. Более конкретно настоящее изобретение относится к веществам, усиливающим рост растений, и к способам применения этих веществ с целью стимуляции роста растений, которые включают применение гомеопатического стимулятора роста и питательных веществ для растений у целевых растений с целью индукции стимулирующих рост компенсаторных ответов на токсичность у растений.
Предшествующий уровень техники
У растений эволюционировали комплексные механизмы естественной защиты, которые обеспечивают их способность справляться с враждебными факторами в их окружающей среде. Эти естественные механизмы защиты обычно активированы, когда растения испытывают или обнаруживают присутствие стрессовых сигналов. Растения могут активно определять присутствие патогенов или других стрессовых факторов и стимулировать экспрессию определенных генов (например, Hsp90, At-DBF2 и т.д.), в частности тех, которые кодируют ключевые ферменты в фенилпропаноидном биохимическом пути, который приводит к повышенному продуцированию фенольных производных. Фенольные соединения представляют собой разнообразную группу вторичных метаболитов растений, которые активируются широким рядом биотических и абиотических стрессов. Они ассоциированы с рядом функций, включая защиту от УФ-В лучей и устойчивость к заболеваниям, а также защиту от растительноядных, хелаторов металлов и разрушительных погодных условий.
Ранее были предприняты попытки усилить рост растений путем обработки растений токсичными веществами. Однако эти токсичные вещества не только запускают механизмы усиления роста, но также вызывают противодействующие негативные токсические реакции в целевых растениях, так что общий полезный результат не достигается. Более того, когда негативные реакции сведены к минимуму, то любые положительные влияния на рост также сведены к минимуму или становятся пренебрежимо малыми, поскольку способы предшествующего уровня техники не соответствуют повышенным потребностям растения в питательных веществах, в котором запускают усиленный рост.
По оценкам только десять процентов Земли пригодно для сельского хозяйства, и большая часть этой пригодной площади поверхности в настоящее время используется. Удобрения повышают продуктивность почвы; однако отношение количества удобрений и урожайности является экспоненциальным. Следовательно, увеличение количества удобрений выше определенной точки не повышает урожайность. По той же причине добавление микроэлементов, таких как Cu, Мо, V и Mn, например, может повысить урожайность только в условиях дефицита микроэлементов. Когда все питательные вещества, необходимые для роста растений, присутствуют в почве, урожайность, прежде всего, зависит от погодных условий и качества семян.
Хотя существует гормон роста растений (PGH), который может стимулировать рост растений, затраты на использование этого гормона превышают финансовую прибыль в результате повышенного урожая. Кроме того, PGH проявил значительные отрицательные побочные эффекты у людей. Следовательно, необходим способ и вещество для стимуляции роста растений и повышения урожайности, которые являются высокоэкономичными и безопасными для применения.
Описание изобретения
Изобретение направлено на способ стимуляции роста растений, который включает стадии приготовления и объединения гомеопатического разбавленного раствора гомеопатического стимулятора роста, содержащего токсичные вещества, со средой доставки, содержащей питательные вещества, с образованием вещества, усиливающего рост растений, которое стимулирует рост и размножение растений и в то же время придает обработанным растениям повышенную устойчивость к воздействию засухи, жары и ультрафиолетового света.
В одном аспекте изобретения способ и вещество для роста растений индуцирует компенсаторные ответы на токсичность у растений, такие как повышение осмотической регуляции, реологии клеточной стенки, синтез стрессовых белков, синтез стрессовых гормонов (то есть абсцизовой кислоты), синтез полиаминов, а также последующие и сопутствующие повышения урожая, относительно растений, обработанных только удобрением, и придает обработанным растениям повышенную устойчивость к воздействию засухи, заморозков, засоленности, обводнения, жары, ветра и ультрафиолетового света. Кроме того, вещество и способ повышают концентрацию сахара и белка в сельскохозяйственных культурах, улучшают качество сельскохозяйственных культур в качестве посевного материала для последующих лет, повышают катионообменную способность почвы в результате плодородия и повышают ингибирование микробной респираторной денитрификации почвы.
В другом аспекте изобретения способ и вещество для роста растений благоприятно воздействуют на влияние микроорганизмов в почве и азотфиксирующих микроорганизмов на корневую систему растений (то есть Rhizobia) для роста растений посредством ингибирования металлосодержащих ферментов и редуктаз и стимуляции металлосодержащих оксидаз.
В другом аспекте изобретения способ и вещество для роста растений безопасны для растений, поскольку они не индуцируют негативные эффекты компенсаторного ответа на токсичность, такие как приостановленный рост, низкая урожайность, денитрификация почвы, слабое поглощение азота и в некоторых случаях гибель растений.
В другом аспекте изобретения способ и вещество для роста растений нетоксичны для людей и большинства животных и в высокой степени экономичны для применения на практике и для обеспечения достаточно большого масштаба для обработки множества акров сельскохозяйственных культур одновременно.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными на основании прилагаемых нижеследующих графических материалов и подробного описания предпочтительных воплощений.
Краткое описание графических материалов
Предпочтительные воплощения изобретения далее описаны в сочетании с прилагаемым чертежом, приведенным для иллюстрации, а не для ограничения изобретения, где подобные обозначения обозначают подобные элементы и где показана блок-схема, иллюстрирующая воплощение способа стимуляции роста растений.
Способы осуществления изобретения
Как указано, подробные варианты воплощения настоящего изобретения раскрыты в описании; однако необходимо понимать, что раскрытые варианты воплощения являются исключительно примерами изобретения, которое может быть воплощено в различных формах. Следовательно, конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые здесь, следует интерпретировать не как ограничивающие, а исключительно как основу для формулы изобретения и как репрезентативную основу для обучения специалиста в данной области техники различным применениям настоящего изобретения практически в любой соответствующей подробной структуре.
Настоящее изобретение в целом направлено на способ и вещество для стимуляции роста растений, которые включают применение гомеопатического стимулятора роста и питательных веществ для растений у целевых растений в целях индукции стимулирующего рост компенсаторного ответа на токсичность у растений. Этот способ включает применение гомеопатического стимулятора роста, типично переходного металла, такого как Cu, Мо или V, например, смешанного с удобрениями, в концентрации, которая является достаточной для индукции токсического стресса, не вызывающей токсических эффектов в целевых растениях. Этот способ является экономичным, безопасным и применимым в широком масштабе для разнообразных растений и сельскохозяйственных культур.
Ссылаясь на блок-схему 100, изображенную на Фиг.1, проиллюстрирован гомеопатический способ стимуляции роста и размножения растений и придания целевому растению устойчивости к воздействию засухи, жары и ультрафиолетового (УФ) света. Этот способ включает сначала использование гомеопатического стимулятора роста, как указано в блоке 101. Гомеопатический стимулятор роста может быть представлен в форме токсичного вещества для растений, такого как, например, переходный металл или переходные металлы. В блоке 103 приведена среда для разведения, такая как, например, вода или смесь вода/спирт. В блоке 105 гомеопатический стимулятор роста разводят в среде для разведения до концентрации, при которой молекулы гомеопатического стимулятора роста становятся нетоксичными и все же остаются обнаруживаемыми целевым растением, для которого в конечном счете применяют полученное в результате вещество, и, следовательно, сигнальная активация защиты растения или компенсации токсичности отвечает на стресс, связанный с токсичностью, у целевого растения. В блоке 107 приведена среда для доставки, содержащая питательные вещества для растений, такие как удобрение. В блоке 109 готовят новый препарат вещества, усиливающего рост растения, путем объединения и смешивания среды для разведения и растворенного гомеопатического стимулятора роста со средой для доставки. В блоке 111 вещество, усиливающее рост растения, применяют для целевого растения путем приведения вещества, усиливающего рост растения, комплексно (токсин и питательное вещество) в контакт с целевым растением.
В результате применения вещества, усиливающего рост растения, для целевого растения в соответствии с этим способом в целевом растении запускаются защитные реакции растения на токсины или компенсаторные ответы на токсичность. По сравнению с контрольными растениями эти защитные реакции или ответы растения, как правило, приводят в результате к более здоровому и густому росту растений, более высоким скоростям размножения и повышенной устойчивости к вредным условиям окружающей среды. Достигаются более высокие скорости размножения растений, поскольку в защитную реакцию на токсины вовлечено образование большего числа женских частей (таких как цветки) относительно мужских частей (таких как пыльца) на растении. Поэтому вещество, усиливающее рост растения, обеспечивает как индуцированную токсином стимуляцию роста растения, так и питание, которое необходимо для усиления такого роста.
4
2
Гомеопатический стимулятор роста в блоке 101 блок-схемы 100 типично представляет собой токсичное вещество для растения. Токсичное вещество для растения может представлять собой переходный металл. Как используют здесь, переходный металл может представлять собой любой элемент в d-блоке периодической таблицы элементов, соответствующем группам 3-12 периодической таблицы. Примеры переходных металлов, пригодных для применения в качестве гомеопатического стимулятора роста, включают, но не ограничены ими, медь, молибден, ванадий или любую их комбинацию. В препарат гомеопатического стимулятора роста переходный металл может быть включен в виде соли металла, такой как, например, пентагидрат сульфата меди (CuSO·5HO).
Среда для разведения в блоке 103 блок-схемы 100 типично представляет собой воду или смесь спирт-вода. Считают, что необходимым разведением гомеопатического стимулятора роста в среде для разведения является точка, при которой атомы или молекулы гомеопатического стимулятора роста заключаются внутри группы молекул среды для разведения. Соответственно, вода определяет трехмерные структуры (то есть замкнутые структуры) с водородными связями вокруг каждого атома растворенного переходного металла. При такой концентрации гомеопатический стимулятор роста становится нетоксичным для целевого растения и при этом достаточно эффективным, чтобы индуцировать компенсаторный ответ на токсичность у растения.
Гомеопатические дозировки основаны на принципах серийного разведения, и гомеопатические продукты имеются в продаже в концентрациях, которые указывают число разведений, которым подвергалось вещество в процессе изготовления. Гомеопатические продукты имеются в продаже либо с потенциями "X", либо с потенциями "С". Потенции "X" получают путем количества разведений от 1 до 10, а потенции "С" получают путем количества разведений от 1 до 100. Например, соединение ртути полностью растворяют в растворителе/разбавителе в отношении: 1 часть соединения ртути к 10 частям или 100 частям раствора. Полученный в результате раствор известен как разведение 1Х или 1C. Для изготовления разведения 2Х или 2С одну (1) часть раствора 1Х смешивают с девятью (9) частями растворителя/разбавителя, а одну (1) часть раствора 1C смешивают с девяноста девятью (99) частями растворителя/разбавителя.
4
Типично разведение гомеопатического стимулятора роста в среде для разведения, как представлено в блоке 105, включает разведение соли переходного металла или другого гомеопатического стимулятора роста до потенции примерно 3-12Х. Обнаружено, что CuSO в высокой концентрации останавливает развитие корня, но в гомеопатической концентрации (потенция 3-12X) действует как усилитель роста корня. Гомеопатия включает ступенчатое разведение токсичного вещества, и, следовательно, снижение его потенции до точки, при которой это вещество практически исчезает, но остается внутри молекулярных кластеров.
Среда для доставки с питательными веществами для растений в блоке 107 блок-схемы 100 типично представляет собой удобрение, которое может быть жидким, сухим или представлять собой комбинацию жидкого и сухого удобрений. В блоке 109 препарат вещества, усиливающего рост растения, который в конечном счете будет применяться для целевого растения, готовят путем объединения смеси гомеопатический стимулятор роста/среда для разведения, полученной в блоке 105, со средой для доставки. В случае жидкого удобрения гомеопатический стимулятор роста, который типично представляет собой гомеопатический раствор соли или солей переходного металла, добавляют к жидкому удобрению до подходящей концентрации, которая является достаточной для индукции желаемого уровня стрессовой защитной реакции или компенсаторного ответа на токсичность и сопутствующего роста растения у целевого растения. В иллюстративном воплощении смесь гомеопатический стимулятор роста/среда для разведения представлена в соотношении одна гомеопатическая лактозная гранула или 0,05 мл 3-12X водно-спиртового раствора Cuprum Sulphuricum (пентагидрат сульфата меди) на литр или килограмм удобрения.
В случае твердого сухого удобрения крупные куски удобрения могут быть с минеральным маслом или даже с покрытием для предотвращения агглютинации крупных кусков. Смесь гомеопатический стимулятор роста/среда для разведения, обычно в газообразной форме, приводят в контакт с покрытыми или не покрытыми крупными кусками удобрения в течение достаточного времени и при достаточной концентрации, чтобы подходящее количество заключенных молекул переходного металла из смеси гомеопатический стимулятор роста/среда для разведения было поглощено покрытием или непосредственно удобрением.
В блоке 111 вещество, усиливающее рост растения, применяют для целевого растения и/или вносят в почву, в которой растет целевое растение. Вещество, усиливающее рост растения, приводят комплексно в контакт с целевым растением. Это, как правило, заключается в распылении вещества, усиливающего рост растения, на целевое растение и/или почву с использованием любой из разнообразных методик и любого оборудования, известных специалистам в данной области техники.
Как было отмечено выше в данном описании, гомеопатия включает ступенчатое разведение токсичного вещества до концентрации, при которой это вещество практически исчезает, хотя химические компоненты и свойства этого вещества остаются внутри молекулярных замкнутых структур. Когда эти химические компоненты и свойства переносятся на носители (такие как удобрения), которые более стабильны, чем вода, такие как сахар, спирт, минеральное масло или другой водородосодержащий носитель, полученное в результате гомеопатическое средство обладает биологической активностью, которая противоположна биологической активности первичного вещества.
4
Во время последовательных разведений гомеопатического стимулятора роста в среде для разведения в блоке 105 молекулы CuSO исчезают, тогда как заключенные отдельные атомы меди, которые сохраняют свои химические свойства, остаются в растворе. Химические свойства атомов меди впоследствии переносятся на удобрение, с которым объединяются заключенные атомы меди в блоке 109. В настоящем случае удобрения играют роль носителя благодаря большому количеству химических веществ, несущих водород, в растворе. Настоящий способ стимулирует рост растения посредством применения удобрений в сочетании с гомеопатически приготовленными солями переходных металлов для растений.
4
4
Исследование эффективности способа по настоящему изобретению проведено на семенах мини-кукурузы в связи с быстрым ответом на вещество, усиливающее рост растения, который проявляют эти семена. Была измерена длина корней, которые развились на семенах мини-кукурузы после обработки семян гомеопатическим стимулятором роста в различных концентрациях. Было обнаружено, что более высокие концентрации CuSO в гомеопатическом стимуляторе роста останавливают рост корней, тогда как более низкие концентрации CuSO в гомеопатическом стимуляторе роста, ниже гомеопатического барьера или пороговой концентрации, усиливают рост корней. Этот критический переход указывает на фундаментальное различие в химической структуре полученного в результате вещества, усиливающего рост растения, в результате заключения внутри группы молекул. Критическое значение и создание химически отличного вещества, вызванное разведением, показано посредством эффекта синергии объединения полученной в результате среды для разведения и растворенного гомеопатического стимулятора роста с источником питательных веществ, таким как удобрение. Данный эффект синергии подтверждается многократным увеличением роста целевых растений в результате этого объединения. Обработка целевого растения только с использованием среды для разведения и растворенного гомеопатического стимулятора роста приводит в результате к увеличению роста растений в два раза. Обработка целевого растения только источником питательных веществ, таким как удобрение, также приводит к увеличению роста растений в два раза. Однако обработка целевого растения с использованием комбинации среды для разведения и растворенного гомеопатического стимулятора роста вместе с источником питательных веществ увеличивает рост растений в десять раз.
В соответствии с изобретением посредством действия вещества, усиливающего рост растения, токсичность тяжелого металла создает цепь событий в растениях, симбиотических азотфиксирующих микроорганизмах и почве, приводящую к усилению роста, и повышает урожайность. Тяжелые металлы накапливаются в корнях до предела 9:1, что предотвращает их перенос в росток. Токсичность металлов в растениях увеличивает размер корневых систем и уменьшает размер надземной части растения, поскольку в случае действительной токсичности металлов растение выбирает поведение выживания вместо поведения продуктивности. Однако, если растение не поражено токсичностью металла, как в случае способа по настоящему изобретению, вещество, усиливающие рост растения, только индуцирует компенсаторный ответ на токсичность в целевом растении; следовательно, продуктивность сельскохозяйственных культур увеличивается за счет более обширных корневых систем, более здорового и сильного растения и повышенной урожайности. Кроме того, обширная корневая система увеличивает количество азотфиксирующих микроорганизмов, которые существуют в симбиозе с растением, и, следовательно, повышает поглощение азота, которое приводит к дополнительной урожайности.
3
3
2
2
2
Некоторые типы почвенных бактерий, такие как Alcaligenes xylosoxidans (AxNiR) и Alcaligenes faecalis S-6 (AfNiR), например, могут расти анаэробно путем утилизации соединений азота, таких как нитраты, в качестве альтернативы кислороду. Этот дыхательный процесс микроорганизмов известен как денитрификация, поскольку нитрат (NO) поглощается бактериями из почвы и впоследствии восстанавливается в серии реакций: NO-NO-NO-NO-N. Нитратредуктазы (NiR) являются ключевыми ферментами денитрификации. Во время денитрификации, однако, происходят значительные потери фиксированного азота из почвы в атмосферу. Нитратредуктазы (NiR) являются ключевыми ферментами денитрификации. Существует два типа NiR: один, в котором Cu является коферментом, и другой, в котором группа гем является коферментом. В случае первого типа NiR добавление гомеопатической Cu в почву с удобрением в соответствии со способом по настоящему изобретению ингибирует функцию NiR благодаря гомеопатическому закону обратных реакций: разведение Cu в гомеопатическом стимуляторе роста средой для разведения до точки, которая находится за пределами гомеопатического барьера вызывает скорее ингибирование, чем стимуляцию, активности NiR. Следовательно, потеря азота из почвы в атмосферу во время денитрификации сведена к минимуму.
Поскольку могут быть сделаны многие модификации, вариации и изменения в деталях в отношении описанных предпочтительных воплощений изобретения, следует интерпретировать все материалы в вышеизложенном описании, а также показанные в сопроводительных графических материалах как иллюстративные и не ограничивающие. Таким образом, объем изобретения следует определять прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами, имеющими законную силу.