Способ получения регулятора роста растений

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Лиштван Иван Иванович Наумова Галина Васильевна Томсон Алексей Эммануилович Жмакова Надежда Анатольевна Овчинникова Татьяна Феликсовна Макарова Наталья Леонидовна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения регулятора роста растений, заключающийся в том, что гумус- или гемицеллюлозосодержащее сырье окисляют при температуре 110-130 С 1-2 -ным раствором пероксида водорода в среде гидроксида натрия или калия или смеси гидроксида аммония с гидроксидом натрия или калия в соотношении 11 или 12 и, при необходимости, в присутствии соли кобальта в качестве катализатора, после чего реакционную массу выдерживают и отделяют твердый остаток, причем при окислении без катализатора расход щелочи составляет 30-50 на органическую массу сырья и реакционную массу выдерживают в течение 3-4 часов, а при окислении в присутствии соли кобальта расход щелочи составляет 20-50 на органическую массу сырья и реакционную массу выдерживают в течение 2-3 часов. Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу получения регулятора роста растений, предназначенного для использования в растениеводстве с целью повышения урожайности сельскохозяйственных растений. Известен способ получения биологически активного препарата - регулятора роста растений, включающий обработку торфа 1,0-1,5 -ной серной кислотой в течение трех часов при температуре 120-125 С, а затем - щелочью при температуре 120-125 С в течение одного часа с расходом последней 40 на сухое вещество сырья с последующим отделением твердого остатка 1. К недостаткам известного способа следует отнести высокое содержание балластных солей в препарате. По технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу наиболее близок способ получения биологически активного препарата Оксидат торфа, включающий щелочную обработку торфа в среде водного аммиака с расходом 10-20 на 15391 1 2012.02.28 сухое вещество (СВ) торфа при температуре 80-100 С в течение часа с последующим окислением 0,7-1,0 -ным раствором пероксида водорода при температуре 110-130 С в течение 3-5 часов и отделение твердого остатка 2. Недостатки указанного способа невысокий выход (не более 45 на СВ торфа) большая продолжительность процесса способ можно эффективно использовать только для получения гуминового препарата из торфа. Задача настоящего изобретения - разработка способа получения регулятора роста растений термохимическим окислением природного гумус- и гемицеллюлозосодержащего сырья в щелочной среде при технологических условиях, обеспечивающих образование продуктов, обладающих повышенной биологической активностью. Поставленная задача достигается тем, что гумус- или гемицеллюлозосодержащее сырье окисляют при температуре 110-130 С 1,0-2,0 -ным раствором пероксида водорода в среде гидроксида натрия или калия или смеси гидроксида аммония с гидроксидом натрия или калия в соотношении 11 или 12 и, при необходимости, в присутствии соли кобальта в качестве катализатора, после чего реакционную массу выдерживают и отделяют твердый остаток, причем при окислении без катализатора расход щелочи составляет 30-50 на органическую массу сырья и реакционную массу выдерживают в течение 3-4 часов, а при окислении в присутствии соли кобальта расход щелочи составляет 20-50 на органическую массу сырья и реакционную массу выдерживают в течение 2-3 часов. В качестве сырья предлагается использовать гумуссодержащие ископаемые - торф,бурые угли, лигниты, органические сапропели, а также гемицеллюлозосодержащее сырье лузгу подсолнечника и гречихи, отходы переработки кофе, чая, лекарственных трав, сахарной свеклы, кукурузы, пленки и оболочки семян кожуру плодов костру, травянистые растения, мхи, водоросли и др. В результате окисления гумуссодержащего сырья в щелочной среде происходит деструкция макромолекул гуминовых кислот, снижение их молекулярной массы и обогащение кислородсодержащими функциональными группами, что обеспечивает заметное увеличение их растворимости и уровня биологической активности. Кроме этого, образуются биологически активные низкомолекулярные карбоновые кислоты, аминокислоты,фенольные соединения, а также продукты вторичного синтеза меланоидиновой природы. В случае гемицеллюлозосодержащего сырья основным биологически активным компонентом препаратов являются меланоидины. Из литературных источников не известны способы получения регуляторов роста растений из гумус- и гемицеллюлозосодержащего сырья методом окисления в данных технологических режимах. Способ обладает новизной и предлагается впервые. Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1. В реактор-автоклав, снабженный паровой рубашкой и мешалкой с электроприводом,загружают 2,2 кг предварительно просеянного осокового торфа влажностью 50 и зольностью 10,03,6 л 10 -ного раствора гидроксида натрия, 0,6 л 33 -ного раствора пероксида водорода, 5 г кобальта сернокислого и 4,7 л воды. Содержимое перемешивают. Люк герметически закрывают и в паровую рубашку реактора подают пар для подогрева суспензии до 123 С. Содержимое реактора выдерживают при этих условиях в течение 2,5 часов. По окончании окисления реакционную массу охлаждают и центрифугируют,отделяя целевой продукт (жидкая фаза) от твердого остатка. Выход препарата составляет 84,0 от ОМ исходного сырья при концентрации действующих веществ 8,8 . Пример 2. В реактор-автоклав, снабженный паровой рубашкой и мешалкой с электроприводом,загружают 1,1 кг предварительно измельченной лузги гречневой с влажностью 6,2 и 2 15391 1 2012.02.28 зольностью 1,3 , 2,1 л 10 -ного раствора гидроксида аммония, 0,3 л 33 -ного раствора пероксида водорода, 2 г катализатора (4) и 5,5 л воды. Содержимое перемешивают. Люк герметически закрывают и в паровую рубашку реактора подают пар для подогрева суспензии до 120 С. Содержимое реактора выдерживают при этих условиях в течение 3 часов. По окончании окисления массу охлаждают и центрифугируют, отделяя целевой продукт (жидкая фаза) от твердого остатка. Выход продукта составляет 66,2 от ОМ исходного сырья при концентрации действующих веществ 8,5 . Пример 3. В реактор-автоклав, снабженный паровой рубашкой и мешалкой с электроприводом, загружают 1,3 кг предварительно измельченного бурого угля с влажностью 10,5 и зольностью 16,7 , 1,8 л 10 -ного раствора гидроксида натрия и 2,1 л 10 -ного раствора гидроксида аммония, 0,5 л 33 -ного раствора пероксида водорода и 5,4 л воды. Содержимое перемешивают. Люк герметически закрывают и в паровую рубашку реактора подают пар для подогрева суспензии до 120 С. Содержимое реактора выдерживают при этих условиях в течение 3 часов. По окончании окисления массу охлаждают и центрифугируют, отделяя целевой продукт (жидкая фаза) от твердого остатка. Выход продукта составляет 89,0 от ОМ исходного сырья при концентрации действующих веществ 9,8 . Таблица 1 Влияние продолжительности окисления, катализатора, концентрации окислителя на выход и биологическую активность препаратов Выход препарата,Прирост биомассы Время окисле- Концентрацияна ОМ сырья кукурузы,к контролю ния, ч Н 22,без катализ. с катализ. без катализ. с катализ. Торф осоковый 25-300,5 50,8 55,3 120 119 1,0 51,2 57,4 121 123 1,0 1,5 55,7 61,2 123 125 2,0 60,7 66,9 123 125 2,5 62,3 68,7 124 124 0,5 64,4 70,5 123 125 1,0 70,3 76,7 125 124 2,0 1,5 75,5 80,3 125 126 2,0 79,0 83,0 127 127 2,5 77,3 80,3 129 130 0,5 69,7 75,4 125 126 1,0 75,8 82,1 128 127 1,5 77,2 83,4 133 131 3,0 2,0 81,5 84,1 134 135 2,5 79,0 80,5 130 131 0,5 70,8 76,4 127 128 1,0 77,3 80,0 127 128 4,0 1,5 80,1 82,1 130 132 2,0 79,5 79,3 132 133 2,5 77,1 78,2 128 130 Бурый уголь 0,5 63,0 66,9 123 124 1,0 65,4 71,0 125 126 1,0 1,5 68,3 76,3 125 126 2,0 76,8 85,8 126 126 2,5 77,5 87,6 126 126 3 Выход препарата, на ОМ сырья без катализ. с катализ. 77,7 80,6 82,1 85,0 85,6 89,1 86,8 90,4 83,3 87,3 81,0 85,2 84,3 88,3 85,6 90,9 88,0 92,4 85,8 90,0 82,5 86,1 84,7 88,7 88,2 87,4 90,3 84,7 77,9 82,3 Лузга гречневая 35,6 40,0 37,0 43,2 41,9 46,1 45,3 50,7 49,9 54,9 48,0 53,4 63,1 67,0 67,9 72,7 68,5 71,5 65,3 68,3 54,5 60,7 66,4 71,3 66,7 70,9 64,2 69,3 61,0 65,1 57,9 62,3 63,1 67,1 64,4 68,0 61,2 65,6 58,0 60,3 Данные по влиянию вида щелочного агента и его расхода на выход и биологическую активность препаратов приведены в табл. 2. 15391 1 2012.02.28 Таблица 2 Влияние вида щелочного агента и его расхода на выход и биологическую активность препаратов Выход препарата,Прирост биомассы Расход щелочи, на ОМ сырья кукурузы,к контролю Вид щелочина ОМ сырья без катализ. с катализ. без катализ. с катализ. Торф осоковый,25-3020 50,3 54,1 132 133 30 68,6 73,2 134 135 40 68,5 72,7 133 134 50 68,6 72,6 134 134 60 68,5 72,8 133 134 20 64,3 69,8 135 132 30 66,9 70,3 135 1334 40 69,0 72,1 134 134 11 50 69,4 73,3 135 135 60 69,0 72,5 133 135 20 45,0 54,7 133 132 30 53,5 63,0 134 134 4 40 63,1 66,1 134 134 50 63,5 66,7 135 135 60 63,3 67,0 135 136 Как видно из полученных данных (табл. 1 и 2), при окислении сырья без катализатора наибольший выход препаратов из торфа (76-82 ) и бурого угля (86-90 ) наблюдается при расходе щелочи 40-50 от ОМ сырья, концентрации пероксида водорода 1,0-2,0 и продолжительности процесса 3-4 часа. Прирост биомассы кукурузы под влиянием препаратов, полученных в этих условиях, достигает для торфяного сырья 134 , а для буроугольного 137 . Максимальный выход продукта при окислении лузги гречневой (6668 ) отмечен при меньшем расходе щелочи - 30-40 . Применение катализатора позволяет интенсифицировать окисление сырья и сократить подолжительность процесса до 23 часов без снижения выхода продукта. Эффективность новых биологически активных препаратов испытана на культуре картофеля на экспериментальной базе Института природопользования НАН Беларуси. 5 15391 1 2012.02.28 Площадь опытных делянок 20 м 2, повторность четырехкратная. Новые биологически активные препараты, а также оксидат торфа (прототип) применяли в концентрации 0,01 по действующему веществу для предпосевной обработки клубней картофеля и для опрыскивания вегетирующих растений в фазу полных всходов. Эффективность такой обработки оценивали на фоне контрольного варианта - обработка клубней и опрыскивание растений водой. Результаты полевых опытов представлены в табл. 3. Таблица 3 Эффективность применения новых регуляторов роста при выращивании картофеля Сорт Сантэ Сорт Орбита Прибавка Вариант опыта Прибавка урожая,Урожай, ц/га Урожай, ц /га урожая, к контролюк контролю Контроль 345,2 306,3 Оксидат торфа 390,8 13,2 351,3 14,7(прототип) Новые препараты из торфа 413,2 19,7 367,9 20,1 бурого угля 419,4 21,4 377,7 23,3 лузги гречневой 409,1 18,5 366,9 19,8 Таким образом, предлагаемый способ дает возможность получать более эффективные регуляторы роста растений не только из торфа и бурого угля, но и из неутилизируемых отходов переработки растительного гемицеллюлозосодержащего сырья с более высоким в сравнении с прототипом выходом 84, 92 и 72 от ОМ сырья соответственно. Источники информации 1. Патент РБ 3424, 1, 2000. 2. Евразийский патент 001433, 1, 2000. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6