FI102164B - Menetelmä kasvien käsittelemiseksi - Google Patents

Description

1 102164

Menetelmä kasvien käsittelemiseksi

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää klorofyl-lipitoisten kasvien käsittelemiseksi, erityisesti kloro-5 fyllipitoisten kasvien hoidolliseksi käsittelemiseksi, joita vaivaavat primaariset magnesiumvajaukset, sekä vajausten ennaltaehkäiseväksi käsittelemiseksi, joita ovat aiheuttaneet ravintoepätasapainot tai ekofysiologiset olosuhteet. Metsänhoito, viljely suuressa mittakaavassa, 10 kauppapuutarhanhoito ja puutarhanhoito avoimen taivaan alla tai kasvihuoneissa kaikki ovat tärkeitä alueita edellä kuvatun menetelmän soveltamiselle.

Kasvin aineenvaihdunnallinen aktiivisuus riippuu suuresta lukumäärästä tekijöitä, joista tärkeimpiä ovat 15 ympäristötekijät, etenkin ilmasto ja mineraalien (N, P, K jne.) saanti. Yhden tekijän vaikutuksen tähän aktiivisuuteen määrittämiseksi on oleellista yhtäältä kontrolloida kaikkia muita tekijöitä pitämällä ne vakiona (etenkin valo, kosteus ja lämpötila), jolloin toisaalta on välttämä-20 töntä, että on käytettävissä tietty lukumäärä tarkoituk senmukaisia tekniikoita, joilla tämä aktiivisuus voidaan määrittää nopeasti ja tuhoa aiheuttamatta. Avoimen taivaan alla ei ole mahdollista samanaikaisesti pitää vakiona valoa, lämpötilaa ja mineraalien saantia, minkä vuoksi näi-25 den viljelyjen suorittaminen kontrolloiduissa olosuhteissa on välttämätöntä, esimerkiksi lämpötilan suhteen kontrolloidussa viljelykammiossa, jossa kaikki tekijät pidetään vakiona. Viime vuosina on kehitetty sarja nopeita fysiologisia in vivo -testejä, jotka perustuvat kasvien fotosyn-30 teettiseen aktiivisuuteen, kasvien "terveyden"-tilan määrittämiseksi. Näiden testien ansiosta on kyetty selvittämään magnesiumin roolia kasvin aktiivisuudessa.

Tiedetään, että mullan liuoksessa Mg2+-ionipitoisuus on yleensä korkeampi kuin K+-ionin. Juurien alhainen kapa-35 siteetti Mg2+-ionien absorbointiin ei kytkeydy yksinomaan 2 102164 juurisysteemiin. Tämä pitää paikkansa kasvin muille osille. Hypoteesi, joka selittää kasvien alhaista kapasiteettia absorboida Mg2*-ionia, on kehitetty julkaisussa "The Influence of Certain Experimental Parameters on the Flux 5 Characteristics of Mg2* in the Case of Barley Seedlings Grown in Hydroculture" (suom. "Tiettyjen kokeellisten parametrien vaikutus Mg2+:n virtausominaisuuksiin vesivil-jelmänä kasvatettujen ohran taimien kyseessä ollen"), C. Schimansky (Landw.Forsch. 34 (1982) 154 - 165).

10 Tässä olisi kyseessä erityinen mekanismi Mg2*-ionin kuljettamiseksi solumembraanien läpi. Tämä kuljetus olisi passiivista ja sitä moduloisivat ionoforit, jolloin Mg2*'ioni seuraisi sähkökemiallista gradienttia. Ionikil-pailu hankaloittaisi Mg2+-ionin absorptiota muiden katio-15 nien eduksi ylimäärin, etenkin K*-kationin ja NH4*-kationin, siinä määrin, että kasvissa muodostuisi Mg2*-ionivajaus. Ei ainoastaan Mg2*-kationien absorptiota vaan myös niiden siirtymistä juurista kasvin maanpäällisiin osiin rajoittaisi K*-ionin tai Ca2*-ionin ionikilpailu. Toisaalta N03'-20 anioneilla olisi positiivinen vaikutus Mg2*-ionin absorptioon.

H. Grimmen et ai. julkaisussa, jonka otsikko on "Potassium, Calcium and Magnesium Interactions as Related to Cation Uptake and Yield" (suom. "Kalium-, kalsium- ja 25 magnesiumvuorovaikutukset suhteessa kationien ottoon ja saantoon"), (Landw.Forsch. 30:11 (1974) 93 - 100), osoitetaan, että korkea Mg2*-ionipitoisuus voidaan saada kasvissa, jossa K*-ionivaranto on alhainen. Grimme on osoittanut samoin, että mullan pH:n laskeminen johtaa alumi-30 niumionien laajaan muutokseen liukoisiksi, mikä puolestaan !. johtaa vähennykseen Mg2*-ionien absorptiossa. Mg2*-ionin ja K*-ionin välinen kationinen antagonismi K*-ionien varannon ollessa runsas on syynä Mg2*-ionisisällön vähennykseen juurissa ja lehdissä. Mutta hedelmissä ja varakudoksissa ta-35 vataan sitä vastoin suuri Mg2*-ionien kerääntymä huolimatta 102164 3 suuresta K+-ionivarannosta. Mg2+-ioni on huomattavasti liikkuvampi nilassa, ja voi helposti siirtyä vanhoista lehdistä kasvin nuoriin lehtiin, nipukkaan tai varaelimiin.

Magnesiumin biokemiallista roolia kasvissa kuvataan 5 julkaisussa "Chloroplast and Cell - The Movement of Certain Key Substances Across the Chloroplast Envelope" (suom. "Kloroplasti ja solu - Tiettyjen avainaineiden liikkuminen kloroplastikuoren läpi"), D.A. Walker (Int. -Review of Science, Plant Bioch., Butterworths, sarja I, 10 osa II, 1974, ss. 1 - 49).

On raportoitu, että suuri osuus, noin 70 %, kasvin kokona!smagnesiumista esiintyy diffundo!tuvassa muodossa, joka liittyy epäorgaanisiin anioneihin sekä orgaanisten happojen anioneihin kuten malaattiin ja sitraattiin.

15 Magnesiumin tärkein ja parhaiten tunnettu bioke miallinen rooli kasveissa on sen esiintyminen klorofylli-molekyylin keskellä. Kuitenkin tähän rooliin liittyvä osa magnesiumista edustaa vain 15 - 20 % kasvissa esiintyvästä kokonaismagnesiumista.

20 Funktio kofaktorina lukuisissa entsymaattisissa perusreaktioissa tekee magnesiumista hyvin tärkeän tekijän kasvissa: Se osallistuu fosforylaatioprosessiin, jossa se muodostaa sillan ATP:n tai ADP:n pyrofosfaattimuodon ja entsyymimolekyylin välille, mikä johtaa ATP-aasin aktivoi-. 25 tumiseen. Muutkin entsyymit, kuten dehydrogenaasi ja eno- laasi, aktivoituvat niinikään Mg2+-ionin vaikutuksesta. Magnesiumin toinen avainfunktio on ribuloosidifosfaatti-karboksylaasin aktivaatio. Lehden valaiseminen johtaa Mg2+-ionin mittavaan siirtymiseen peruskudokseen protonien 30 (H*) tilalle, mikä luo optimaaliset olosuhteet karboksylaa- siaktiivisuudelle. Tämä Mg2+-ionin suotuisa vaikutus C02:n assimilaatioon sekä siihen liittyvään sokerien tuotantoon on todennäköisesti seurausta ribuloosidifosfaattikarboksy-laasin aktivoitumisesta.

4 102164

Julkaisun "Influence of Surface Charges on Thy-lakoid Structure and Function" (suom. "Pintavarausten vaikutus tylakoidirakenteeseen ja -funktioon”), J. Barber (Ann.Rev.Plant Physiol. 33 (1982) 33) mukaan Mg2+-kationi 5 on tärkein kationi diffundoituvien kationien neutraloinnissa tylakoidimembraaneissa. Yleensä kun kasvi potee magnesiumvajausta, proteiinin muodossa olevan typen osuus laskee ja ei-proteiinimuodon osuus kohoaa. Proteiinivajauksen aiheuttaa todennäköisesti ribosomien dissosioitu-10 minen alayksikköjen muotoon Mg2+-ionin puuttuessa. Magnesium vaikuttaa olevan ribosomien stabilisaattori proteiinisynteesin edellyttämässä konfiguraatiossa.

Magnesiumvajauksen oireet vaihtelevat kasvilajin mukaan, mutta tietyt yleiset piirteet ovat samat. Magne-15 siumvajaus näkyy ensin vanhoissa lehdissä, minkä jälkeen oireet sitten saavuttavat nuoretkin lehdet. Yleensä leh-tilapa muuttuu väriltään keltaiseksi aina kuolioon asti, vaikka suonet pysyvät vihreinä.

Viime aikoina on kehitetty kvantitatiivisia testejä 20 kasvin fotosynteettisen aktiivisuuden määrittämiseksi.

Fotosynteesi on kasvin aineenvaihdunnan perusta sen pri-mordiaalisen roolin välityksellä, jota se esittää valo-energian muuttamisessa kemialliseksi energiaksi, jota kaikki aineenvaihdunnalliset ja synteettiset prosessit 25 voivat käyttää. Se on mutkikas tapahtuma, jossa voidaan erottaa kahden tyyppisiä reaktioita. Reaktioista, joita kutsutaan valoreaktioiksi, koska ne ovat suoraan valosta riippuvaisia, muodostuu fotokemiallinen tapahtuma, jossa valon energia muutetaan aineenvaihduntatuotteiksi, mikä on 30 hiilisynteesien ja kemiallisten energialähteiden alkukoh- ! ta. Muut reaktiot, joita kutsutaan pimeäreaktioiksi, ympä- röivät fotokemiallista tapahtumaa tuottaen sille lähtöai-neenvaihduntatuotteita, ja laajentavat sitä kohden prekur-sorien synteesejä tai regeneraatiota. Fotokemiallinen ta- 5 102164 pahtuma on mahdollinen vain absorboivien pigmenttien avustuksella.

On olemassa kaksi fotoreseptorisysteemiä, joista toinen toimii punaisilla suhteellisen lyhyillä aallonpi-5 tuuksilla (noin 680 nm) ja jota kutsutaan PS2:ksi/ ja toinen, joka toimii pitemmillä aallonpituuksilla (700 nm) ja jota kutsutaan PSl:ksi. Näitä kahta fotosysteemiä yhdistää eletroninsiirtoketju, joka koostuu kinoneista, plastokinoneista ja sytokromeista.

10 Kasvien lehtien pigmentit (klorofyllit ja karote- noidit) absorboivat valoa, jonka energia käytetään fotosynteesin primaarisissa fotokemiallisissa reaktioissa. Osa absorboidusta valoenergiasta häviää kuitenkin lämmön muodossa (noin 80 %) tai emittoituu takaisin fluoresenssin 15 muodossa (noin 2 - 3 %).

Tämä re-emissio, josta muodostuu klorofyllifluore-senssi, tapahtuu aallonpituuksilla, jotka ovat suurempia kuin klorofyllien absorptiospektrin aallonpituuudet. Klorofyllifluoresenssin, joka fysiologisissa lämpötiloissa 20 on lähtöisin oleellisesti PS2-systeemistä, mittaamisesta saadaan arvokasta tietoa kloroplastien fotokemiallisen mekanismin toiminnasta (Schreiber, 1983; Krause ja Weis, 1984; Briantais et ai., 1986). Tämän aiheen osalta katso Briantais et ai., "Chlorophyll and Fluorescence of Higher ,, 25 Plants: Chloroplasts and Leaves" (suom. "Klorofylli ja fluoresenssi korkeammissa kasveissa: Kloroplastit ja lehdet"), jota referoivat Govindjec et ai. kirjassa "Light Emission by Plants and Bacteria", Academic Press, N.Y., ss. 539 - 584.

30 Itse asiassa kun lehti on adaptoitunut pimeään ja *. tuodaan sitten takaisin valoon, klorofyllifluoresenssin määrä vaihtelee suhteellisen mutkikkaan kinetiikan mukaan (fluoresenssi-intensiteetin nopea kasvu, jota seuraa hidas lasku kohden stationaaritilaa), mikä johtuu fotosynteet-35 tisten mekanismien asteittaisesta aktivaatiosta (tätä . 102164 o fluoresenssin induktioilmiötä kutsutaan "Kautsky-vaikutukseksi"). Tämä fluoresenssi, jota havaitaan vain fotosyn-teettisesti aktiivisissa kudoksissa, riippuu erilaisista fotokemiallisista prosesseista, joita voidaan tutkia epä-5 suorasti, esimerkiksi PS2-systeemin fotoreseptorisysteemin primaaristen elektroniakseptorien redox-tila, valon indusoiman pH-gradientin muodostuminen kloroplasteissa (Mg2’-ionin mittava siirtyminen peruskudokseen protonien tilalle) jne. Kun fotosynteettisten membraanien funktionaalinen 10 tila rappeutuu tiettyjen epäsuotuisten ympäristöpaineiden, kuten esimerkiksi kuumuuden, kylmyyden tai mineraalivaran-non, vaikutuksesta, muutos fotosynteettisissä prosesseissa heijastuu klorofyllin fluoresenssin induktiokäyriin. Tämän vuoksi on esitetty käytettäviksi tiettyjä fluoresenssikäy-15 ristä määritettyjä parametrejä "stressi"-tilojen toteamiseksi kasveissa.

Keksintö koskee menetelmää klorofyllipitoisten kasvien käsittelemiseksi. Tälle menetelmälle on tunnusomaista, että kasvien lehtiosat saatetaan kosketuksiin 20 magnesiumvetykarbonaatin vesiliuoksen kanssa mainittujen kasvien fotosynteettisen aktiivisuuden stimuloimiseksi ja/tai palauttamiseksi.

Keksintöä käyttävän yhden nimenomaisen menetelmän mukaan kasvien lehtiosia käsitellään sumuttamalla magne-25 siumvetykarbonaatin vesiliuosta. On välttämätöntä varmis taa, että magnesiumvetykarbonaatin vesiliuos on riittävän laimeaa, eli että se sisältää alle 80 g/litra, edullisesti noin 20 g/litra, magnesiumvetykarbonaattia.

Menetelmä kasvien käsittelemiseksi on jopa vielä 30 tehokkaampi, jos koostumus sisältää myös ainakin yhtä hi-\ venainetta, joka on mangaani, kupari, sinkki, boori, mo lybdeeni tai rauta.

Tämä hivenaine tai nämä hivenaineet lisätään yleensä karbonaattien, sulfaattien, nitraattien tai klo-35 ridien muodossa.

7 102164

Yhdessä nimenomaisessa keksintöä käyttävässä menetelmässä lisätään kuparisulfaattia tai rauta(2)kloridia.

Keksinnön mukainen käsittely kiihdyttää kaikkien kasvien, sekä puumaisten että ruohomaisten, fotosynteet-5 tistä prosessia. Se edistää klorofyllipitoisten kasvien fotosynteesiä ja vastustaa niiden magnesiumvajauksia.

Liuokseen lisätään edullisesti pinta-aktiivisia aineita yhdisteen tai yhdisteiden tunkeutumisen mainittujen kasvien lehtien tai neulasten läpi parantamiseksi.

10 Testeillä on kyetty toteamaan, että koostumusta, joka on valmistettu ekstemporoidusti magnesiumvetykarbo-naatin Mg(HC03)2 vesiliuoksesta, voidaan käyttää klorofyl-lipitoisten kasvien fotosynteettisen aktiivisuuden akti-vaattorina ja/tai elvyttäjänä.

15 Keksinnön yhden piirteen mukaan edellä mainitun koostumuksen käyttö fotosynteettisen aktiivisuuden akti-vaattorina ja/tai elvyttäjänä tapahtuu saattamalla se kosketuksiin lehtien kanssa. Tähän tarkoitukseen koostumus sisältää alle 80 g/litra, edullisesti noin 20 g/litra, 20 magnesiumvetykarbonaattia.

Edellä mainittua koostumusta voidaan samoin käyttää kasvien käsittelemiseksi, joita vaivaa magnesiumvajaus, tai täydentävänä magnesiumlannoitteena.

Keksintö koskee myös menetelmää koostumuksen val-. 25 mistamiseksi ekstemporoidusti kasvien käsittelemiseksi, joka koostumus sisältää magnesiumvetykarbonaatin, jonka kaava on Mg(HC03)2, vesiliuosta, jolloin menetelmän mukaan magnesiumoksidia, puhdasta keinotekoista magnesiumoksidia, jonka reaktiivisuus on korkea, joka valmistetaan 30 kalsinoimalla hydromagnesiittia noin 600 °C:ssa tai kal-sinoimalla magnesiumhydroksidia noin 450 °C:ssa, kuten kuvataan Paul Pascalin kirjassa "Nouveau traite de chimie minerale", osa IV, 1958, toim. Masson ja Cie, ss. 162 ja 234, sekoitetaan veteen reaktorissa lietteen saamiseksi, 35 ja näin saatua lietettä käsitellään kaasumaisella hiili- β 102164 dioksidilla alle 40 °C:n lämpötilassa ja hiilidioksidin paineessa, joka on yli 5·105 Pa (5 baaria). Menetelmälle on tunnusomaista, että kasvit saatetaan kosketuksiin mag-nesiumvetykarbonaatin, jonka kaava on Mg(HC03)2, vesi-5 liuoksen kanssa mainittujen kasvien fotosynteettisen aktiivisuuden aktivoimiseksi ja/tai palauttamiseksi. Edullisesti käyttöäjankohtana suodatettu liuos laimennetaan pitoisuuteen noin 80 g/litra liuennutta Mg(HC03)2:ta käyttövalmiin vesiliuoksen saamiseksi, jolloin edullisesti 10 suodatettu liuos laimennetaan pitoisuuteen noin 20 g/litra liuennutta Mg(HC03)2:ta.

Nimenomaisessa toteutusmenetelmässä käytetään jäähdytystä ja veden sekä liuoksen lämpötila pidetään 0 -10 °C:ssa 5-6 baarin paineessa pitoisuuden 80 g/litra 15 Mg(HC03)2:ta saamiseksi ja liuoksen stabiilisuuden varmistamiseksi sen käyttöäjankohtaan asti.

Tässä tarkoituksessa keksinnön mukaisen koostumuksen kasvien käsittelemiseksi valmistamiseksi käytetään laitetta, joka käsittää: 20 tankin, jossa puhdasta keinotekoista magnesiumok- sidia dispergoidaan veteen; hiilidioksidisäiliön, jossa paine on yli 10 x 105pascalia (10 baaria), edullisesti 20 x 105 paskalia (20 baaria); ; 25 pääreaktorin, joka on varustettu laitteella, jolla on tarkoitus absorboida hiilidioksidi ja muuttaa magne-siumoksidi magnesiumvetykarbonaatiksi; ja putkijohdot, joiden tarkoituksena on kuljettaa magnesiumoksidi lietteenä tankista pääreaktoriin ja hii-30 lidioksidi säiliöstä pääreaktoriin.

Tämä laite eroaa jo tunnetusta laitteesta sen piirteen osalta, että se on kiinnitetty liikkuvaan tukeen, jotta on mahdollista valmistaa liuos ekstemporoidusti lähellä laimean Mg(HC03)2-liuoksen sumutusalueita.

9 102164

Keksinnön muita piirteitä ja yksityiskohtia ilmenee seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta, jossa viitataan oheisiin kuvioihin.

Kuviossa 1 esitetään kinetiikka ajan funktiona 5 klorofyllifluoresenssin fotokemialliselle komponentille (qQ) durumvehnän ei-rasitetussa lehdessä.

Kuviossa 2 esitetään klorofyllifluoresenssin eks-tinktion fotokemiallisen komponentin (qQ) kehitys valoin-duktiossa talvivehnälle Mg(HC03)2:n käytön jälkeen.

10 Kuviossa 3 esitetään klorofyllifluoresenssin eks- tinktion energiakomponentin (qE) kehitys valoinduktiossa talvivehnälle Mg(HC03)2:n käytön jälkeen.

Kuviossa 4 esitetään fotosynteettisen systeemin rakenneosien avaruusrakenne membraaneissa.

15 Kuviossa 5 esitetään fotosynteesin kvanttisaannon (rQ) kehitys maissille 6-lehtivaiheessa erilaisten kokeellisten käsittelyjen jälkeen.

Kuviossa 6 esitetään klorofyllifluoresenssin eks-tinktion fotokemiallisen komponentin (qQ) kehitys välit- 20 tömästi valoinduktion jälkeen maissille 6-lehtivaiheessa samojen kokeellisten käsittelyjen käytön jälkeen.

Kuviossa 7 esitetään moduloidun klorofyllifluoresenssin ekstinktion fotokemiallisen komponentin (qQ-ana-logi) kehitys ajan funktiona.

25 Kuviossa 8 esitetään klorofyllifluoresenssin ekstinktion fotokemiallisen komponentin (qQ-analogi) kehitys indusoitaessa 0, 1, 4 ja 150 päivän kuluttua käsitellyn kuusen sumuttamisesta Mg(HC03 )2-liuoksella verrattuna verrokkikuuseen, joka osoittaa kuihtumisoireita.

30 Kuviossa 9 esitetään sokerijuurikkaan juurien | saannon (t/ha) kehitys kasvavien annosten magnesiumvety- karbonaattia käytön funktiona.

Kuviossa 10 esitetään sokerisaannon (kg/ha) kehitys sokerijuurikkaista, joita on käsitelty käyttämällä 10 102164

Mg(HC03)2: ta, kasvavien annosten magnesiumvetykarbonaattia käytön funktiona.

Kuviossa 11 esitetään kaaviollisesti liikkuva yksikkö magnesiumvetykarbonaatin ekstemporoiduksi tuottami-5 seksi; ja

Kuvio 12 on infrapunailmavalokuva erotuslinjasta ei-käsiteltyjen kuusten verrokkialueella vasemmalla puolella sekä keksinnön mukaisesti käsiteltyjen kuusten oikealla puolella välillä.

10 Näissä kuvioissa samat viitemerkit merkitsevät identtisiä tai analogisia elementtejä.

Magnesiumvetykarbonaatti on vesiliukoinen välituote, jota muodostuu valmistettaessa emäksistä magnesium-karbonaattia Pattinsonin menetelmällä (katso 6B-A-9102) 15 tai siitä saadulla samankaltaisella menetelmällä (katso WO-A-8 403 490).

Pattinsonin menetelmässä käytetään lähtömateriaalina dolomiittia tai magnesiittia, joka sisältää kalsium-oksidia. Kalkin eliminoimiseksi magnesiumia laimennetaan 20 karbonoimalla se magnesiumvetykarbonaatin muotoon, joka suodatetaan C02-paineessa ei-liukoisen kalsiumkarbonaatin säilyttämiseksi. Suodatuksen jälkeen paineen alaista mag-nesiumvetykarbonaattiliuosta laajennetaan.

Menetelmässä, jota kuvataan asiakirjassa W0-A : 25 8 403 490, käytetään lähtömateriaalina rautamagnesiittia.

Kuten Pattinsonin menetelmässä lähtömagnesiittia käsitellään karbonoimalla vesiliuoksessa magnesiumin muuttamiseksi vesiliukoiseksi magnesiumvetykarbonaatiksi C02-pai-neessa ja raudan muuttamiseksi ei-liukoiseksi rautakarbo-30 naatiksi. Ei-liukoisten yhdisteiden poistaminen tapahtuu * suodattamalla C02-paineessa. Suodatuksen jälkeen raudasta vapautettua magnesiumvetykarbonaattia laajennetaan.

Heti kun magnesiumvetykarbonaattiliuoksen, joka on 5·105 - 10·105 pascalin paineessa, paine on laskenut ilma-35 kehänpaineeseen alle 40 °C:n lämpötilassa, muodostuu sakka U 102164 emäksistä magnesiumkarbonaattia, jonka kaava on (MgC03)4-• Mg(0H)2*4H20, jolle ei tunneta kasvifysiologiassa mitään erityistä ominaisuutta.

Keksinnön mukaan magnesiumvetykarbonaattiliuos on 5 laimennettu ennen paineen laskemista ilmakehänpaineeseen magnesiumvetykarbonaatin kemiallisen stabiilisuuden varmistamiseksi sekä sen muuttumisen emäksiseksi karbonaatiksi välttämiseksi.

Magnesiumvetykarbonaatin laimean liuoksen erityiset 10 fysiologiset ominaisuudet ilmenevät seuraavista vertailu-kokeista.

1. Vertailukokeita kasvihuoneissa

Vertailukokeissa kahdella ruohoisella lajilla (ohra ja maissi) käytettiin kahta ravitsemisohjelmaa, joista 15 toinen oli normaali (eli sisälsi magnesiumia) ja toinen ei sisältänyt magnesiumia. Laskuja normaalien verrokkikasvien ja magnesiumia vailla olevien kasvien fotosynteettisessä aktiivisuudessa seurattiin testien aikana mittaamalla klorofyllifluoresenssin ekstinktio (qQ) sekä kvanttisaanto 20 (rQ).

Samat testit suoritettiin rinnakkaisesti puumai sella lajilla: kuusilla (jotka olivat peräisin metsistä, jotka kärsivät kuihtumisoireista ja osoittavat magnesium-vajauksia) .

25 Klorofyllifluoresenssin fotokemiallinen komponentti (qQ) määritetään käyttämällä PAM 101-102-103 -fluorimet-ria, jota valmistaa yritys Waltz (Effeltrich, Saksa), jossa käytetään moduloitua fluoresenssia ja indusoitua fluoresenssia. Esimerkki tätä fluorimetria käyttäen mitatusta 30 fluoresenssikäyrästä esitetään kuviossa 1. Moduloitu fluo- * resenssi saadaan nopeilla pulsseilla punaista valoa (1 ps) käyttäen 1,6 kHz:n taajuutta. Viritysvalo (A), jonka intensiteetti on hyvin alhainen (integroitu arvo 0,5 pE/m2/sek) ja joka on sellaista, ettei mitään induk-35 tioilmiötä käynnisty, tuotetaan valoa emittoivalla dio- 102164 12 dilla (650 nm). Tämän viritysvalon (A) avulla kyetään mittaamaan fluoresenssin lähtötaso F0. Klorofyllifluore-senssi indusoidaan toisella valolla, valkoinen (B), jota ei oli moduloitu ja jonka intensiteetti on suurempi 5 (800 pE/m2/sek) ja joka tuotetaan 150 W:n halogeenilampulla (Osram Xenoplot HLX). Induktio mitataan 110 kHz:n taajuudella parasiittisen taustamelun voimakkaaksi vähentämiseksi ja laitteen vasteajan huomattavaksi nostamiseksi. Klorofyllifluoresenssin maksimitaso määritetään lisäämällä 10 salama (Is) valkoista valoa (C), jonka intensiteetti on hyvin korkea, kyllästäen elektronien siirtämiseksi (8 000 pE/m2/sek). Tässä tutkimuksessa mittaukset suoritettiin ympäristön lämpötilassa (25 °C). Laskentamenetelmä, jota käytettiin fluoresenssin ekstinktion fotokemiallisen 15 komponentin arvioimiseksi fluoresenssin lähtö-, stationaa-ri- ja maksimitasosta, selitetään kuviossa 1. Kaikki foto-nivirtatiheydet mitataan käyttämällä Li-Cor 188 B -radio-metria.

Kvanttisaanto (rQ) mittaa valoenergian muutostehoa 20 kemialliseksi energiaksi fotosynteesin vaikutuksesta. Se mittaa moolimäärän 02:ta, joka muodostuu (tai kiinnittyneen C02:n määrän) kohden moolikvanttia fotosynteettisesti aktiivista säteilyä "PAR" (aallonpituus 400 - 700 nm). 02-tuotannon mittaus määritettiin lehtikiekoilla käyttäen : 25 Clark-elektrodityyppiä Hansatech LD2. Mittausten tulos esitetään graafisesti kuvioissa 2 ja 3. Käyrän laskeva muoto paljastaa klorofyllifluoresenssin laskun durumvehnä (var. Clairdoc) lehdessä (ei-rasitettu). Kasvin lehteä, joka oli ensin adaptoitu pimeään, valaistiin ensin hyvin 30 heikolla moduloidulla valolla A fluoresenssin 0-tason (F0) ' määrittämiseksi. Vaihtuva fluoresenssi (Fv) indusoitiin käyttämällä toista valoa (ei-moduloitu, jonka intensiteetti oli korkeampi), joka sytytettiin B:ssä ja sammutettiin C:ssä. Kyllästävän salaman valoa C lisääminen indusoi 35 fluoresenssin kasvun (delta-F) maksimitasoon. Arvoista F0, 13 102164 FT ja delta-F oli mahdollista laskea qQ käyttäen seuraavaa kaavaa: qQ = delta-F / (delta-F + F,).

5

Taulukko 1: Tulokset kvanttisaanto- (rQ-) mittauksista kasveilla, joilta ei puuttunut magnesiumia (verrokit), sekä vajausta potevilla kasveilla. Standardipoik-keamat esitetään sulkeissa.

10

Kasvi Verrokki Vajausta poteva kasvi ohra 0,57 (+/-0,04) 0,27 (+/-0,03) maissi 0,55 (+/-0,07) 0,22 (+/-0,02) kuusi 0,52 (+/-0,02) 0,11 (+/-0,02) 15

Taulukosta 1 ilmenee suuri lasku (noin 55 % verrokista) 02-tuotannossa kasveilla, joilta puuttuu magnesiumia, mikä osoittaa fotosynteettisen aktiivisuuden suurta inhibitiota, joka johtuu todennäköisesti muutoksesta klo-20 roplastien fotokemiallisissa prosesseissa tuloksena magne-siumvajauksesta.

Kuviossa 2 esitetään klorofyllifluoresenssin eks-tinktion fotokemiallisen komponentin (qQ) kehitys valoin-duktiossa ajan funktiona talvivehnällä Mg(HC03)2:n käytön 25 jälkeen verrokkikasveilla F, jotka ovat saaneet magnesiumia sisältävää ravintoliuosta, vajausta potevilla kasveilla G, jotka ovat saaneet magnesiumia ei sisältävää ravintoliuosta, sekä käsitellyillä kasveilla J, jotka ovat saaneet magnesiumia ei sisältävää ravintoliuosta mutta 30 joita on käsitelty sumuttamalla lehtiä vesiliuoksella, | joka sisältää 20 g/litra magnesiumvetykarbonaattia.

Kuviossa 3 esitetään klorofyllifluoresenssin eks-tinktion energiakomponentin (qE) kehitys indusoitaessa 6 päivän kuluttua talvivehnän käsittelystä.

14 102164

Taulukko 2: Tulokset klorofyllifluoresenssin fotokemiallisen ekstlnktlon (qQ) mittauksista kasveilla, joilta ei puutu magnesiumia (verrokit), sekä vajausta potevilla kasveilla. Standardipoikkeamat on esitetty sulkeissa.

5

Kasvi Verrokki Vajausta poteva kasvi ohra 0,91 (+/-0,08) 0,57 (+/-0,13) maissi 0,89 (+/-0,07) 0,52 (+/-0,05) kuusi 0,92 (+/-0,05) 0,51 (+/-0,08) 10

Taulukosta 2 ilmenee PS2-fotoreseptorisysteemin primaarireseptorien uudelleenhapetuksen voimakas inhibi-tio. Nämä tulokset paljastavat tärkeitä muutoksia kloro-plastien ultrarakenteessa. Chevalier ja Huguet (1975) 15 tutkiessaan magnesiumvajauksen vaikutuksia kloroplastien ultrarakenteeseen omenapuun lehdissä havaitsivat, että ravinto, josta puuttuu magnesiumia, johtaa kloroplastien lamellirakenteen vääristymiseen. Magnesium on nähtävästi kloroplastien tylakoidimembraaneja stabiloiva elementti. 20 Nyt tämä lamellirakenne on hyvin tärkeä elektronisiirto-ketjun rakenneorganisaatiossa.

Kuviossa 4 esitetään fotosynteettisen systeemin rakenneosien avaruusorganisaatio tylakoidimembraaneissa, jolloin tämä koostuu kolmen tyyppisistä kloroproteiini-25 komplekseista kuten esitetään Andersonin ja Andersonin julkaisussa vuodelta 1982.

Nämä edellä mainitut kompleksityypit ovat: LHCP-kompleksi (Light Harvesting Chlorophyll Protein Complex, suom. valoa keräävä klorofylliproteiinikomp-30 leksi); ’ PSl-fotoreseptorisysteemi, joka on fotosysteemi, jolle on tunnusomaista sieppauspigmentti P700; PS2-fotoreseptorisysteemi, joka on fotosysteemi, jolle on tunnusomaista sieppauspigmentti P680.

l5 102164 PS2:n ja PSl:n välinen liitos muodostuu elektroni-siirtäjäketjusta, joka koostuu kinoneista (Q), plastokino-neista (PQ), sytokromeista (Cyt) ja plastosyaniineista (PC).

5 Kuviossa 4 esitetään, että PS2-fotoreseptorisys- teemit rajoittuvat pinovyöhykkeille 1, kun taas kaikki PSl-fotoreseptorisysteemit sijaitsevat ei-pinovyöhykkeillä 2 tylakoidimembraaneissa; tämän järjestelyn epäjärjestys johtaa siksi elektronien siirtymisen ketjussa inhibitioon 10 ja siksi kasvin fotosynteettisen aktiivisuuden inhibitioon. Thomson ja Weir (1962) havaitsivat Phaseolus vulgaris -kasvissa, jolta puuttui magnesiumia, vähennyksen jyvien lukumäärässä ja niiden kompartemention vähennyksen tai täydellisen puuttumisen. He havaitsivat niinikään 15 tärkkelysjyvästen kerääntymisen.

Maissia ja ohraa viljeltiin kartionmuotoisissa ruukuissa, joiden halkaisija oli 25 cm ja korkeus 70 cm, inertissä substraatissa (kvartsi) ja vajauksen indusoimi-seksi niille annettiin ravintoliuosta, joka ei sisältänyt 20 magnesiumia ja jonka koostumus oli seuraava:

Ca(N03)2*4H20 23,17 g KN03 12,57 g K2HP04 9 g K2S04 4,57 g : 25 hivenaineita: rautakelaatti kuparisulfaatti sinkkisulfaatti mangaanisulfaatti boorihappo 30 ammoniumheptamolybdaattia määrä, joka kattaa viljelyn vaatimukset.

Otettiin 25 ruukkua, jotka jaettiin 5 riviksi ja 5 maissijyvää kylvettiin kuhunkin ruukkuun. Ensimmäiselle 35 riville annettiin täydellistä ravintoliuosta, joka sisälsi 16 102164 magnesiumia, ja 4 muulle riville annettiin ravintoliuosta, joka ei sisältänyt magnesiumia.

6-lehtivaiheessa lehdet sulautettiin käyttäen: tislattua vettä toisessa rivissä (vajaus); 5 Mg(HC03)2-liuosta annos 8 kg/ha (noin 2 ml/kasvi) 3. rivissä;

MgCl2-liuosta 4. rivissä; ja

NaHC03-liuosta 5. rivissä.

Ensimmäinen rivi, joka sai normaalisti magnesiumia, 10 toimi verrokkina.

Kvanttisaannon (rQ) ja klorofyllifluoresenssin (qQ) mittaukset suoritettiin 4 riville maissikasveja, joilta puuttui magnesiumia, ja joista ensimmäistä (F) ei ollut käsitelty, toista (G) oli käsitelty sulauttamalla lehdet 15 liuoksella, joka sisälsi 20 g/litra magnesiumvetykarbo- naattia, kolmas oli sumutettu magnesiumkloridiliuoksella ja neljäs oli sumutettu natriumvetykarbonaattiliuoksella. Tulokset mitattiin 0, 4 ja 10 - 15 päivän kuluttua lehtien sumuttamisesta. Kuvio 5 esittää kvanttisaannon kasvua mai-20 nitulla aikavälillä.

Fotokemiallisen komponentin (qQ) mittaukset suoritettiin 0, 1, 4, 6 ja 10 - 15 päivän kuluttua siitä, kun oli sumutettu ei käsitellyt verrokkikasvit (K) ja neljä riviä maissikasveja, joilta puuttui magnesiumia, ja joista 25 ensimmäistä (L) ei ollut oli käsitelty, toista (M) oli kä sitelty sulauttamalla lehdet vesiliuoksella, joka sisälsi 20 g/litra magnesiumvetykarbonaattia, kolmas (N) oli sumutettu vesiliuoksella, joka sisälsi 20 g/litra magnesium-kloridia ja neljäs (O) oli sumutettu vesiliuoksella, joka 30 sisälsi 20 g/litra natriumvetykarbonaattia (kuvio 6). Täs tä kuviosta ilmenee, että 6. päivänä kasvit, joita on käsitelty Mg(HC03)2-liuoksella, ovat jo palauttaneet fotosyn-teettisen aktiivisuuden, joka on lähes sama kuin vajausta ei potevilla verrokkikasveilla, ja että 15 päivän kuluttua 17 102164 tämä aktiivisuus on jopa suurempi kuin verokkikasvien, jotka saivat magnesiumia normaalisti.

Nähtävästi jo 4 päivän kuluttua havaitaan näyttävä magnesiumvajauksen näkyvien oireiden häviäminen (kellan-5 vihreän raldoituksen suonien välistä häviäminen) kasveilla, joita on käsitelty Mg(HC03)2:lla. Tämä osoittaa, että magnesium vetykarbonaatin muodossa on tunkeutunut käsiteltyihin lehtiin äärimmäisen nopeasti ja kloroplastien funktionaalinen rakenne on palautunut. Kun käsittely suoritet-10 tiin vesiliuoksella, joka sisälsi 20 g/litra magnesiumklo-ridia MgCl2, 4. päivänä havaittiin kuolion katoaminen käsitellyistä lehdistä. Magnesiumkloridi on fytotoksinen leh-tisumutuksessa. Käytettäessä NaHC03-käsittelyä kvanttisaan-non osalta havaitaan käsiteltyjen kasvien tilapäinen sti-15 mulaatio ensimmäisinä päivinä: tämä johtuu ainoastaan lehtien sisäisestä C02-varannosta, jonka natriumvetykarbonaat-ti vapauttaa.

C02:n vapautuminen lehdessä Mg(HC03)2:sta Tekniikan mukaan lehtikiekko sijoitetaan kammioon, 20 jossa kiertävää ilmavirtaa voidaan säätää. Hiilidioksidi C02 voidaan suppressoida ilmasta käyttämällä alkalista soodaa (NaOH) sisältävää kolonnia ja fotosynteettistä aktiivisuutta seurataan mittaamalla klorofyllifluoresenssi (qQ). C02:n suppressio ilmasta johtaa C02:n kiinnittymisen : 25 inhibitioon, mistä seuraa klorofyllifluoresenssin lasku.

Suoritettiin kolme qQ:n mittaussarjaa: verrokkilehtikiekoilla C02:n läsnä ollessa; verrokkilehtikiekoilla C02:n puuttuessa; ja lehtikiekoilla, joita oli käsitelty sumuttamalla 30 Mg(HC03)2:lla C02:n puuttuessa.

\ Lehtikiekot leikattiin ohran lehdistä (2-lehtivai- heessa).

Kuviossa 7 esitetään klorofyllifluoresenssin eks-tinktion fotokemiallisen komponentin kehitys välittömästi 35 valoinduktion jälkeen. Verrokkikäyrä (merkitty P:llä) “ 102164 vastaa testiä, jossa C02:ta ei poisteta kammiossa kiertävästä ilmasta. Käsiteltyyn ohraan viittäävä käyrä (merkitty T:llä) vastaa testiä, jossa C02 poistetaan ilmasta absorboimalla alkalinen sooda -kolonniin.

5 Kuviosta 7 ilmenee, että C02:n puuttuessa ilmasta klorofyllifluoresenssin qQ häiriintyminen ajan funktiona on huomattavasti vähemmän käsitellyille kiekoille (käyrä S) kuin verrokkikiekoille (käyrä T). qQ:n palautuminen käsitellyille kiekoille (käyrä S) voidaan selittää vain 10 lehtien sisäisellä C02:n vapautumisella Mg(HC03)2:n vaikutuksesta. Tämä lehtien sisäinen C02:n vapautuminen esittäisi stimuloivaa roolia vajausta poteville kasveille, joita käsitellään Mg(HC03)2:lla, mikä mahdollistaisi foto-synteettisen aktiivisuuden palautumisen kiihtymisen edel-15 tävissä testeissä havaitun mukaisesti.

Käsitellään nuoria kuusia, jotka potevat kuihtu-misoireita, jotka johtuvat "happosateesta” Tässä testissä käytettiin nuoria yksilöitä, jotka olivat peräisin kuusi-istutuksista, joita vaivasivat 20 kuihtumisoireet ja jotka osoittivat magnesiumvajauksia. Kuuset sijoitettiin ruukkuihin multaan, josta ne oli otettu, ja ne sumutettiin tislatulla vedellä. Puolet näistä puista U sumutettiin keksinnön mukaisella koostumuksella annoksen ollessa 8 kg/ha (2 ml/kasvi) ja toinen 25 puoli V toimi verrokkina. Klorofyllifluoresenssin (qQ) mittaukset suoritettiin 0, 1, 4 ja 150 päivän kuluttua lehtien sumuttamisesta.

Tulokset esitetään kuvajän muodossa kuviossa 8. Linjan V esittämä verrokkitesti paljastaa suhteellisen 30 vakiollisen moduloidun fluoresenssin, kun puolestaan linja U esittää testiä näytteillä nuorosta kuusista, joita on kohdannut "happosade" ja joita on käsitelty magnesiumvety-karbonaattiliuoksella. Linja E osoittaa fotosynteettisen aktiivisuuden palautumisen 7 päivän kuluttua käsittelystä 35 mainitulla liuoksella. Nähtävästi käsiteltyjen puiden neu- 1β 102164 laset saavat takaisin tummanvihreän värin vain 4 päivän kuluttua. Tämä osoittaa, että kuusenneulasten tapauksessa magnesiumin tunkeutuminen "Mg(HC03 )2"-muodossa on hyvin nopeata. 4 kuukauden kuluttua käsittelystä havaittiin 5 nuorten versojen tuotantoa, ja 5. kuukauteen mennessä näiden versojen pituus oli 10 - 15 cm. Tämä osoittaa näiden nuorten kuusten tehokkaan ja näyttävän palautumisen, kus taas verrokkipuut eivät olleet muodostaneet versoja tai olivat muodostaneet äärimmäisen lyhyitä versoja, joiden 10 pituus tuskin ylitti 1 cm, ja olivat nopeasti muuttuneen väriltään keltaisiksi.

40 vuoden ikäisten kuusten käsittely

Testi suoritettiin Ranskassa Vosges-alueella (Au-montzeyssa).

15 Se käsittää mullan käsittelemisen ja lehtien kä sittelemisen. Ensimmäinen käsittely koostuu 570 kg:sta/ha Ca0:ta ja 405 kg:sta/ha MgO:ta, jotka levitetään käyttämällä puhallinta.

Lehtisumutuksen puitteissa sumutetaan helikopte-20 rista magnesiumbikarbonaatin vesiliuosta nopeudella 1 200 litra/ha liuosta, joka sisältää 5 g/litra Mg:tä.

Neulasten Mg- ja Ca-pitoisuudet, jotka otettiin kahtena perättäisenä vuotena, mitattiin ja ne raportoidaan taulukossa 1. Fotosynteettinen aktiivisuus, joka on määri-25 tetty mittaamalla klorofyllifluoresenssin re-emissio, il maistaan prosentteina verrokista taulukossa 1.

20 102164

Taulukko 1

Magneslum/kalsium Potoaynteettinen ag/100 mg k.a. aktiivisuus 5 1. 2. 1. 2. t Terrokiata ▼uoai Tuomi 1. Hiuntieyn maaperä mullan käsittely 40 45 261 207 100 10 lehtien käsittely 39 47 139 224 108 mullan ja lehtien käsittely 39 70 244 351 111 2. Granden aur Volognen maaperä mullan käsittely 28 53 299 128 100 15 mullan Ja lehtien käsittely 35 75 168 188 109

Kuviossa 12 esitetään infrapunailmavalokuva, joka otettiin 3 kuukauden kuluttua mullan ja lehtien käsittelystä. Kirkas vyöhyke esittää kuusia, joille suoritettiin 20 mullan käsittely mutta ei lehtien käsittelyä. Tumma vyöhyke esittää lehtikäsittelyn vaikutuksen käytettäessä keksinnön mukaista magnesiumbikarbonaatin vesiliuosta.

102164 21

Taulukko 2 - käytettiin pelkästään Mg(HC03)2:ta

Cemanp-Eiffel (Stadkyllin naapertt) 13 vuodan ikXiill 5 kuuala

Mg:n lehtlabaorptlo Fotoaynteettlnen neulaaten palnoata aktiiviauua 2 kuukauden kuluttua (S verrokista) 10 123 1 vuoden kuluttua vuoai vuotta vuotta (1)(2) (Mg mg:oiaaa/100 g kuiva-ainetta (3) 15 multa 44 41 33 40 100 multa * lehdet 83 51 43 46 119

Multa: 3 t/ha dolomiittia 0-3 mm, mikä merkitsee 900 kg/ha CaO:ta ja 600 kg/ha MgO:ta 20 Lehdet: 10 kg/ha MgO:ta MgCHCO^^in muodossa liuoksen sisältäessä 5 g/lltra Mg:tä.

(1) : Päätyversoja vuodessa (2) : Lehtlhankaversoja vuodessa (3) : Fotoaynteettlnen aktiivisuus mitattuna klorofyllifluoresenssln re-emisslona.

22 102164

Taulukko 3

Mg(HC03)2:ea käytetään yksinään tai se lisätään dolomiitin vesilietteeseen 5 Testi Belgiassa, Harre, 10 vuoden ikäisiä kuusia: Päivin Fotoayntaattiaen aktiiviauudan nouau auhteeaaa verrokkiin mitattuna klorofTliifluorcaenaain ra-ealaaiona 10 Verrokki Dolomiitti- Hg(HOO^) 2 liata

A B & ♦ B

300 kg/ha CaO 10 kg/ha MgO 300 kg/ha + 200 kg/ha MgO CaO

15 200 kg/ha

MgO

10 kg/ha MgO

20 (1) 7 d 100 104 109 111 (2) 14 d 100 103 112 115 (3) 25 d 100 100 109 113 (4) 40 d 100 105 122 120 ' (5) 50 d 100 115 118 134 25 (6) 65 d 100 113 115 177 (7) 75 d 100 111 119 122 (8) 103 d 100 112 115 117

Lehtikäsittelyn puitteissa sumutetaan dolomiitin 30 vesilietettä, joka sisältää 10 g/litra Mg:tä, suhteessa 650 litraa/ha lietettä 10 kg:n/ha MgO:ta annostelemiseksi.

II. Vertailukokeita avoimilla pelloilla Seuraavien vertailukokeiden tulokset esitetään taulukoiden muodossa.

35 1) Kokeet talvivehnällä (Camp Remy -laatu), jotka . suoritettiin seudulla Liberchies.

Maaperän ominaisuudet: P-pitoisuus (mg/100 g): 11 korkea K-pitoisuus (mg/100 g): 11 kohtalainen 40 Mg-pitoisuus (mg/100 g): 8,3 kohtalainen 102164 23

Ca-pitoisuus (mg/100 g): 245 hyvin korkea C-pitoisuus (%): 0,61 alhainen N-pitoisuus (%): 0,113 5

Fe-pitoisuus (ppm*): 105 kohtalainen

Cu-pitoisuus (ppm): 3,9 kohtalainen Μη-pitoisuus (ppm): 37 alhainen

Zn-pitoisuus (ppm): 7 kohtalainen 10 pH KC1: 7,7 korkea ppm s miljoonaosaa

Kokeet toistettiin 4 kertaan. Koe nro 1 koskee verrokkikasveja, joitten lehdille ei sumutettu lainkaan 15 magnesiumvetykarbonaattikoostumusta.

Koe 2 koskee kasveja, joita käsiteltiin sumutta-malla niiden lehdet happamalla magnesiumkoostumuksella annoksena 3 kg Mg/ha (toisin sanoen 5 litraa vesiliuosta, joka sisältää 25 g/litra Mg(HC03)2:ta, tai 7,15 g/litra 20 magnesiumia 120 m2:n yksikköpalstaa kohden).

Käsittely suoritettiin viimeisessä lehtivaiheessa fotosynteettisen aktiivisuuden pitkittämiseksi ja stimu-loimiseksi sekä parantuneen jyvätäytön varmistamiseksi kurtistumisilmiön auringon vaikutuksesta puuttuessa.

24 102164

Kokeelliset tulokset: Käsit- Saanto; kos- Vehnän omi- Kasvu/ tely teus 14 % naispaino verrokki 5 kg/ha kg/ha % kg/hl % verr. verr.

Koe verrokki nro 1 1 8260 76,8 10 2 7980 73,3 3 7870 76,0 4 8460 74,9 keskiarvo 8143 100,0 75,3 100,0 0 standardi- 15 poikkeama 268 1,5

Koe Mg(HC03) 2 nro 2 1 8330 74,1 2 8520 76,2 3 8410 74,2 20 4 8670 76,5 keskiarvo 8483 104,2 75,3 100,0 340 standardi- poikkeama 147 1,3 25 Viimeisessä lehtivaiheessa lisätyn Mg(HC03)2:n vai kutuksesta saanto nousee 4,2 %, mikä merkitsee verrokkiin nähden lisäystä 340 kg/ha.

Käyttö täydellisessä vesanmuodostusvaiheessa saattaisi niinikään osoittautua edulliseksi.

25 102164

Testi talvivehnällä

Kohde Verrokki 1 käyttö 3 käyttöä vaiheessa vaiheissa: 5 ·* uusia versoja + kohoaminen * latvominen 1. Käytetään 500 g/ha MgO:ta Mg(HC03)2-liuoksena, joka sisältää 5 g/litra Mg:tä.

10

Saanto (kg/ha) 8262 8387 8527 % verrokista 100,0 101,5 103,2

Ominaispaino 74,2 76,7 76,6 (kg/hl) 15 2. Käytetään 1 000 g/ha MgO:ta Mg(HC03)2-liuoksena, joka sisältää 5 g/litra Mg:tä.

Saanto (kg/ha) 8262 8532 8613 20 % verrokista 100,0 103,2 104,2

Ominaispaino 74,2 76,6 76,4 (kg/hl) 3. Käytetään 2 000 g/ha MgO:ta Mg(HC03)2-liuoksena, 25 joka sisältää 5 g/litra Mg:tä.

Saanto (kg/ha) 8262 8626 8890 % verrokista 100,0 104,4 107,6

Ominaispaino 74,2 74,8 74,9 30 (kg/hl) .. Varianssianalyysi 2 kriteerin mukaan osoittaa: 1) salpavaikutuksen puuttumisen; 2) käsittelyn vaikutuksen, joka on todennäköisesti 35 merkitsevä (ensimmäisen tyypin a virheriski on 6 %).

Saanto kohoaa ominaispainon laskematta.

102164 26 2) Kokeet perunanviljelystä (Bintje-laatu), joka suoritettiin seudulla Frasne-lez-Anvaing (Arc-Ainieres)-Kokeelliset käsittelyt

Kokeet toistetaan 4 kertaan. Koe nro 1 koskee ver-5 rokkikasveja, joitten lehtiä ei sumuteta magnesiumvety- karbonaattikoostumuksella. Koe nro 2 koskee perunakasveja, joita käsitellään suututtamalla niiden lehdet magne-siumvetykarbonaattikoostumuksella annoksena 3,5 kg Mg/ha (toisin sanoen 6 litraa vesiliuosta, joka sisältää 10 25 g/litra Mg(HC03)2:ta, tai 7,15 g/litra magnesiumia 120 2:n yksikköpalstaa kohden). Levitys suoritetaan vaiheessa, jossa varret pitenevät.

Kokeelliset tulokset: 15 Käsittely Saanto ennen Kuiva-aine- Saanto kuivaa kuivausta prosentti materiaalia 103 x % (%) % kg/ha % kg/ha verr. verr. verr.

20 Koe 1

Verrokki 1 58,82 16,9 9941 2 68,34 16,8 11451 3 65,28 18,7 12207 4 78,16 18,6 14166 25

Keskiarvo 67,15 100,0 17,8 100,0 11949 100,0

Standardi- poikkeama 7,20 1757

Koe 2 30 Mg(HC03)2 1 66,30 18,5 12266 2 81,94 18,5 15159 3 65,62 17,9 11746 4 82,62 18,4 15202 35 Keskiarvo 74,12 110,4 18,3 103,3 13593 113,8

Standardi- poikkeama 9,43 1756 102164 27

Magnesiumvetykarbonaatin yksi käyttö kasvin nopean kasvun vaiheessa on johtanut saannon ennen kuivausta kasvuun 10,4 %:lla, toisin sanoen kasvuun, joka on suhteessa verrokkiin 6,97 x 103 kg/ha.

5

Testi pataateilla

Brutto- Kaliiperi Kaliiperi Jatkeet saanto > 60 mm 35 - 60 mm < 35 mm

10 A B C D

1. Verrokki t/ha 47,6 30,1 14,2 3,3 15 % A:sta 100,0 63,2 29,8 7,0 2. Kolme käyttöä; annos 500 g/ha MgO;ta Mg(HC03)2-liuoksena, joka sisältää 5 g/litra Mg:tä.

20 t/ha 49,1 33,2 13,3 2,6 % verrokista 103,2 110,3 93,7 78,8 % A:sta 100,0 67,6 27,0 5,3 3. Kolme käyttöä; annos 1 000 g/ha Mg0:ta 25 Mg(HC03 )2-liuoksena, joka sisältää 5 g/litra Mg:tä.

t/ha 51,9 37,2 12,6 2,1 % verrokista 109,0 123,6 88,7 63,6 % A:sta 100,0 71,7 24,3 4,0 30 : Varianssianalyysissa 2 kriteerin nojalla ilmeni: 1) läsnä oli todennäköisesti merkitsevä salpavaiku-tus (a = 6 %); 2) läsnä oli todennäköisesti merkitsevä käsittely-35 vaikutus (a = 8 %).

102164 28

Kuiva-aineen prosenttiosuuden kasvu verrokkiin verrattuna on 3,3 %. Tämä on edullista, jos tuote on tarkoitettu teolliseen käsittelyyn.

Kuiva-ainesaannon kasvu ei-käsiteltyyn verrokkiin 5 verrattuna on 13,8 %.

3) Kokeet rehumaissin (KEO-laatu; Frasne-lez-Anvaing (Arc Ainieres)) viljelystä

Kokeelliset käsittelyt

Kokeet toistettiin 4 kertaan. Koe nro 1 koskee 10 verrokkimaissikasveja, joitten lehtiä ei ruiskutettu ollenkaan magnesiumvetykarbonaattikoostumuksella. Koe nro 2 koskee maissikasveja, joita käsiteltiin sumuttamalla niiden lehdet magnesiumvetykarbonaattikoostumuksella annoksen ollessa 3,5 kg Mg/ha (toisin sanoen 6 litraa vesiliuosta, 15 joka sisältää 25 g/litra Mg(HC03)2:ta, tai 7,15 g/litra magnesiumia 120 m2:n yksikköpalstaa kohden).

Levitys suoritettiin 5-6 lehden vaiheessa ajankohtana, jolloin nuori kasvi aloittaa nopean kasvun vaiheensa. On ilmeistä, että tässä vaiheessa sieppaus lehtien 20 toimesta ei ole optimaalinen ja että vähäpätöistä merkittävämpi osa tuotteesta putoaa maahan.

Palsta liittyy palstaan, johon on istutettu perunoita ja jolla suoritettiin edellä kohdassa 2) raportoidut kokeet. Vaihdettavien ravintoaineiden pitoisuudet ja pH * 25 ovat sopivat ja maaperästä johtuvaa magnesiumvajausta ei todettu.

102164 29

Kokeelliset tulokset: Käsittely Saanto vihreää Kuiva- Saanto kuivaa materiaalia ainetta materiaalia 5 103 x % (%) % kg/ha % kg/ha verr. verr. verr.

Koe 1

Verrokki 1 78,75 18,3 14441 2 71,75 17,5 12556 10 3 89,25 18,7 16690 4 86,62 18,7 16198

Keskiarvo 81,59 100,0 18,3 100,0 14971 100,0

Standardi- 15 poikkeama 4,85 821

Koe 2

Mg(HC03 )2 1 81,38 18,7 15218 2 75,25 19,5 14674 3 86,63 18,6 16113 20 4 83,85 19,6 16435

Keskiarvo 81,78 100,2 19,1 104,4 15610 104,3

Standardi- poikkeama 7,93 821 25 * Vaikka vihreän materiaalin tuotannossa ei ole mer kitsevää eroa, todennäköisesti merkitsevä ero kuiva-aine-prosentissa (a = 7 %) johtaa todennäköisesti merkitsevään 4,3 %:n kasvuun kuiva-ainesaannossa (a = 9 %) verrattuna 30 verrokkiin, toisin sanoen 639 kg:n kuiva-ainetta kasvuun hehtaaria kohden.

*; Kuiva-aineen korkeammasta prosentuaalisesta osuu desta voidaan olettaa tuotteen proteiini- ja energia-arvojen parantuneen.

35 Havaitaan myös nousu rehun magnesiumpitoisuudessa, jolloin hyvin usein rehusta puuttuu tätä alkuainetta.

102164 30 4) Kokeet sokerijuurikkaan (Ällyx-laatu) viljelystä seudulla Frasnes-lez-Anvaing (Nontroeul-au-Bois)

Maaperän ominaisuudet: P-pitoisuus (mg/100 g): 12 korkea 5 K-pitoisuus (mg/100 g): 17 korkea

Mg-pitoisuus (mg/100 g): 5,1 alhainen

Ca-pitoisuus (mg/100 g): 350 hyvin korkea C-pitoisuus (%): 1,15 kohtalainen N-pitoisuus (%): 0,089 10 Fe-pitoisuus (ppm*): 115 kohtalainen

Cu-pitoisuus (ppm): 3,6 kohtalainen Μη-pitoisuus (ppm): 36 alhainen

Zn-pitoisuus (ppm): 10 kohtalainen pH KC1: 7,6 korkea 15 * ppm = miljoonaosaa

Kokeelliset käsittelyt:

Kokeet suoritettiin niitä toistamatta. Koe nro 1 koskee verrokkikasveja, joita ei sumutettu ollenkaan mag-nesiumvetykarbonaattikoostumuksella. Kokeet nro 2, 3 ja 4 20 koskevat sokerijuurikaskasveja, joitten lehtiä sumutettiin kerran, kahdesti ja vastaavasti kolmasti magnesiumvetykar-bonaattikoostumuksella.

Magnesiumannos on teoreettinen. Tuote annostellaan puhtaana ottamatta huomioon sakan prosentuaalista osuutta. 25 Levitys suoritetaan 10 - 12 lehden vaiheessa ennen latvomista.

102164 31

Kokeelliset tulokset:

Annos Juurikassaanto Kokonaissokerit % Sokerisaanto kg Mg/ha t/ha % verr. (%) % verr. kg/ha % verr.

5 Koe 1: 0 kg/ha 58,28 100,0 16,1 100,0 9382 100,0

Koe 2: 1 kg/ha 55,13 94,6 16,3 101,2 8936 95,8

Koe 3: 10 2 kg/ha 60,30 103,5 16,2 100,6 9769 104,1

Koe 4: 3 kg/ha 72,00 123,5 16,5 102,5 11880 126,6 Käyttöannoksen ollessa alhainen juurikassaanto 15 kärsii todennäköisesti ei-merkitsevän laskuvaikutuksen verrokkiin verrattuna. Vasta tietyn annoksen yläpuolella erot ilmenevät, ja etenkin annoksen ollessa 10,5 kg Mg(HC03)2:ta/ha, mikä vastaa 3 kg Mg/ha, jolloin tapahtuu huomattava 23,5 %:n nousu. Kuviossa 9 havainnollistetaan 20 juurikassaannon kehitystä Mg(HC03)2:n muodossa käytetyn magnesiumannoksen funktiona.

Kuviossa 10 esitetään, että sokerisaanto hehtaaria kohden nousee käytettäessä kasvavia tuoteannoksia. Tässä sokerisaannossa hehtaaria kohden tapahtuu vielä suurempi 25 kasvu kuin juurikassaannossa: 26,6 % käyttöannoksen ollessa 10,5 kg Mg(HC03)2:ta/ha (teoreettinen annos 3 kg Mg/ha).

Laboratoriossa suoritetut fysiologiset kokeet vahvistavat magnesiumvetykarbonaattia sisältävän koostumuksen 30 äärimmäisen nopean vaikutuksen vajausta poteviin kasvei-; hin. Ne vahvistavat myös fotosynteettisen aktiivisuuden täydellisen palautumisen vain 4-6 päivän kuluttua käsittelystä todetusti maissilla, vehnällä ja nuorilla kuusilla.

102164 32

Magnesiumvetykarbonaatin pitkäaikainen vaikutus varmistuu seikasta, että nuoret kuuset toipuivat ja ylläpitivät normaalia aktiivisuutta jopa 5 kuukauden kuluttua käsittelystä. Mutta puumaisille kasveille huomattavasti 5 pitempi aika, todennäköisesti 2-3 vuotta, on tarpeen täydellisen parantumisen arvioimiseksi.

Alustavat maataloustieteelliset tutkimukset, jotka suoritettiin pelloilla talvivehnällä, perunalla, rehumais-silla ja sokerijuurikkaalla, ovat osoittaneet, että Mg-10 (HC03)2 on tuote, joka optimaalisesti säädeltynä ja fyto- teknisesti hyvin kohdennettuna tarjoaa tärkeitä maataloustieteellisen käytön näkymiä.

Esillä oleva keksintö koskee myös menetelmää koostumuksen valmistamiseksi kasvien käsittelyyn, joka koos-15 tumus sisältää magnesiumvetykarbonaatin Mg(HC03)2-vesi-liuosta.

Tämän menetelmän mukaan puhdasta magnesiumoksidia, jonka reaktiivisuus hiilidioksidin ja veden suhteen on korkea, sekoitetaan reaktorissa lietteen saamiseksi, minkä 20 jälkeen näin saatua lietettä käsitellään kaasumaisella hiilidioksidilla paineessa ja lämpötilassa, joka on alle 40 °C, edullisesti noin 10 °C:n lämpötilassa, sekä hiilidioksidin osapaineessa, joka on yli 5 x 105 paskalla (5 baaria).

25 Tällä menetelmävaiheella on tiettyjä yhtäläisyyksiä menetelmään nähden, jota kuvataan asiakirjassa W0-A-8 403 490, joka koskee magnesiumkarbonaattitrihydraatin ja emäksisen magnesiumkarbonaatin valmistamista. Kuitenkin sen sijaan, että raaka-aineena käytettäisiin rautadolo-30 miittia tai magnesiittia, joka tuotetaan kalsinoimalla * korotetussa lämpötilassa, tavallisesti yli 800 °C:ssa, kek sinnön mukaisessa menetelmässä käytetään puhdasta keinotekoista magnesiumoksidia, joka mainittu magnesiumoksidi tuotetaan hienojakoisena jauheena, jonka reaktiivisuus 35 C02:n suhteen on korkea ja jonka spesifinen pinta käsittää „ 102164 80 - 200 m2/g (BET) ja jonka keskijyvähalkaisija on 1 -20 μ, kalsinoimalla noin 600 °C:ssa hydromagnesiittia, joka ei sisällä kalsiumia ja rautaa, tai kalsinoimalla magnesiumhydroksidia noin 450 °C:ssa.

5 Magnesiumoksidi sekoitetaan veteen ja näin saatua lietettä käsitellään kaasumaisella C02:lla, joka ruiskutetaan reaktorin yläosaan.

Edullisesti tuotetta, joka saadaan kalsinoimalla magnesiittia, käytetään magnesiumoksidina. Reaktori pide-10 tään hiilidioksidipaineessa, joka ylittää 5 x 105 paskalla (5 baaria), syöttämällä reaktorin kaasufaasiin hiilidioksidia.

Vastoin kuin jo tunnetussa menetelmässä reaktio-tuotetta laimennetaan vedellä magnesiumvetykarbonaatin 15 kaiken väärään aikaan tapahtuvan saostumisen välttämiseksi, jolloin saadaan laimeampi liuos, joka sisältää alle 80 g/litra magnesiumkarbonaattia, edullisesti yli 20 g/litra magnesiumkarbonaattia.

. Menetelmän toisessa vaiheessa Mg(HC03)2:n vesi- 20 liuosta laimennetaan, minkä jälkeen liuoksen paine lasketaan 1 ilmakehän paineeseen. Tästä laimentamisesta seurauksena koostumus on sopivassa muodossa ja sen pitoisuus on sopiva, mikä mahdollistaa sen käytön välittömästi kasvien fotosynteettisen aktiivisuuden aktivaattorina sitä 25 yksinkertaisesti niille sumuttamalla.

Tässä keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään magnesiumoksidia, jonka hiukkaskoko on alle 20 mikronia, edullisesti noin 10 mikronin hiukkasia.

Sopiva laite keksinnön mukaisen magnesiumvetykar-30 bonaattiliuoksen valmistamiseksi epäjatkuvatoimisesti pe- ’! räkkäisinä erinä esitetään kaaviollisesti kuviossa 11.

Tämä laite käsittää tankin R0, jossa on tarkoitus disper-goida hienoksi jauhettu magnesiumoksidi vesilietteeksi, säiliön Rx puhtaalle hiilidioksidille, jossa paine on 20 x 35 105 paskalia (20 baaria), pääreaktorin R2, joka on varus- 102164 34 tettu voimakkaalla sekoittimella hiilidioksidin absorption sekä magnesiumoksidin muuttumisen magnesiumvetykarbonaa-tiksi liuenneessa muodosssa varmistamiseksi, sekä lopuksi siirtoreaktorin R3, joka on yhdistetty säiliöön R3 ja pää-5 reaktoriin R2. Kumpikin reaktori R2 ja R3 sisältää detekto-reita täyttötasoille N1# N2, N3, N4 sekä mittauslaitteita niissä olevan paineen Px, P2 mittaamiseksi.

Erikseen kontrolloitujen pneumaattisten venttiilien avulla valmistussyklin muodostavan operaation eri vaiheita 10 voidaan suorittaa sopivana ajankohtana. Käyttökaavio on seuraava: 1. Pääreaktorin R2 täyttö

Magnesiumoksidin vesilietettä täytetään reaktoriin R2 tasoon Nx. Kun taso Nx saavutetaan, tasodetektori ohjaa 15 venttiilin Vc sulkeutumaan, venttiilin Vx avautumaan (käyttäen siirtolaitetta Px) sekä sekoittimen käynnistymään. Muut venttiilit V2 - V6 pidetään suljettuina.

2. Itse reaktio 20 Mg(0H)2 + 2 COj -* Mg(HC03)2 C02-paineen saavuttaessa 5 x 105 paskalia (5 baaria) pääreaktorin R2 yläosassa painesiirtolaite Px varmistaa, että venttiili Vx sulkeutuu. (Venttiili Vx sulkeutuu 5 baa-25 rissa ja avautuu 4,8 baarissa: se toimii joko täysillä tai ei lainkaan).

3. Reaktorin tyhjentäminen

Noin 15 minuutin viiveajan kuluttua 5 x 10* paska-lin (5 baarin) paineessa reaktori R2 käynnistää siirtämi-30 sen. Loppu C02-liete pääreaktorissa R2 sallii magnesiumve-’ tykarbonaatin vesiliuoksen pakotuksen pois siirtoreakto- riin R3. Tässä tarkoituksessa pääreaktori R2 on yhdistetty siirtoreaktoriin R3 putkijohdolla 5, joka sijaitsee sen alaosan läheisyydessä, ja siirtoreaktori R3 on suljettu 35 tila, joka on varustettu yläosassaan putkijohdolla 4 kaa- 102164 35 sumaisen hiilidioksidin johtamiseksi tämän suljetun tilan paineistamiseksi yläpuolelta.

Suljettu tila on edullisesti varustettu ilmareiällä V4 ja laitteilla V2, P3 ja N3, joiden on tarkoitus säätää 5 tässä suljetussa tilassa vallitsevaa painetta sekä nes-tetasoa.

Claims (7)

36 1 02 1 64 Patentti, vaatimukset

1. Menetelmä klorofyllipitoisten kasvien lehtien käsittelemiseksi hiilihapon ja/tai magnesiumjohdannaisen 5 avulla, tunnettu siitä, että kasvien lehtiosat saatetaan kosketuksiin magnesiumvetykarbonaatin, jonka kaava on Mg(HC03)2, vesiliuoksen kanssa mainittujen kasvien fotosynteettisen aktiivisuuden stimuloimiseksi ja/tai palauttamiseksi .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käsittelymene telmä, tunnettu siitä, että kasveja käsitellään surmattamalla niille magnesiumvetykarbonaatin vesiliuosta, joka sisältää alle 80 g/litra magnesiumvetykarbonaattia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu siitä, että mainittu liuos valmistetaan paikan päällä siten, että - sekoitetaan vettä ja puhdasta synteettistä magnesiumok-5 sidia, jonka reaktiivisuus hiilidioksidin suhteen on korkea, reaktorissa, jolloin saadaan osittain hydratoidun magnesiumoksidin vesipitoinen suspensio, jota käsitellään hiilidioksidikaasulla korkeintaan 40 C:n lämpötilassa ja hiilidioksidin osapaineessa, joka on yli 5 x 105 Pa (5 baa- 10 ria), jolloin saadaan magnesiumvetykarbonaattia, jolla on kaava Mg{HC03) 2, - laimennetaan reaktiotuote vedellä reaktorissa tai sumu-tuslaitteessa, jolloin saadaan laimea vesipitoinen liuos, joka sisältää alle 80 g/1 magnesiumvetykarbonaattia, ja 15. mainitun laimean vesiliuoksen paine lasketaan ilmanpai neeseen ajankohtana, jolloin lehtiä käsitellään.

4. Vesiliuoksen käyttö patenttivaatimuksen 1 tai 2 y mukaisen menetelmän mukaisesti, tunnettu siitä, että liuos sisältää noin 20 g/1 magnesiumvetykarbonaattia.

5. Vesiliuoksen käyttö patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän mukaisesti kasvien kasvun stimuloimiseksi . 102164

6. Vesiliuoksen käyttö patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän mukaisesti magnesiumvajausta potevien kasvien hoidolliseksi käsittelemiseksi.

7. Vesiliuoksen käyttö patenttivaatimuksen 1 tai 2 5 mukaisen menetelmän mukaisesti täydentävänä magnesiumlan- noitteena. 38 102164