Preparation of copper glycinate and study of its effect on the germination of winter barley seeds

Abstract

We analyzed the encrustation of winter barley seeds, which includes its preliminary treatment with cuprum glycinate, with the purpose of increasing yield and biochemical indicators of grain, and also improving the ecological condition of the soil. The objective of the research was to select methods for the synthesis of cuprum glycinate, study its chemical composition and the possibility of using this compound as a chelated micro-fertilizer for pre-sowing encrustation of winter barley seed as part of a tank mixture. Two well-known synthesis methods were used to obtain cuprum glycinate. The first method was the interaction between CuO with a solution of glycine during heating, during which pink metallic copper inclusions were noticed in the mixture of reaction products. It was found that it is expedient to synthesize the glycine complex of cuprum by the reaction of a suspension of Cu2CO3(OH)2 with glycine during heating (the yield is 97%), since a complex compound Cu(NH2CH2COO)2•H2O of sufficient purity is formed. The composition of the synthesized substance and the confirmation of the formula of the compound Cu(NH2CH2COO)2•H2O were obtained by determining the infrared and the atomic absorption spectrum of the aqueous solution. Based on the obtained differences in the atomic absorption spectra of the synthesized copper sulfate and copper glycinate the formation of the latter was confirmed. The IR spectrum confirms the formula of the complex compound and the formation of strong covalent bonds between the metal cation and the ligands. The study of the effect of cuprum glycinate on the germination of winter barley Tutankhamun seeds was carried out in comparison with the similar effect of a complex compound of cuprum with ethylenediaminetetraacetate. The study of the influence of cuprum glycinate on the germination of winter barley revealed positive results in which the germination exceeded the control by 9–27%. Winter barley seeds treated with distilled water served as a control. Treatment of winter barley seeds with an aqueous solution of cuprum glycinate in the amount of 20 g of cuprum per 1 ton of grain led to better germination than pre-treatment of seeds with a twice concentrated corresponding solution. Treatment with a complex compound of copper with ethylenediaminetetraacetate had no significant effect on the germination and characteristics of sprouts. The results of laboratory studies confirmed the feasibility of using complex compounds of biometal copper with organic chelating ligands as microfertilizers for pre-sowing seed encrustation, as they have high stability and sufficient solubility in water, are non-toxic, are better absorbed by plants and are considered cost-effective and environmentally safe. Проаналізовано інкрустацію насіння озимого ячменю, що включає його попередню обробку гліцинатом міді з метою підвищення врожайності та біохімічних показників зерна, а також покращення екологічного стану ґрунту. Метою досліджень був вибір методів синтезу купруму гліцинату, вивчення його хімічного складу та можливості використання цієї сполуки як хелатного мікродобрива для передпосівної інкрустації насіння озимого ячменю у складі бакової суміші. Для отримання гліцинату міді використовували два відомі методи синтезу. Перший метод — це взаємодія CuO з розчином гліцину при нагріванні, під час якої в суміші продуктів реакції помічалися вкраплення рожевої металевої міді. Встановлено, що гліциновий комплекс міді доцільно синтезувати реакцією суспензії Cu 2 CO 3 (OH) 2 з гліцином при нагріванні (вихід 97 %), оскільки комплексна сполука Cu(NH 2 CH 2 COO) 2 •H 2 O утворюється достатньої чистоти. Склад синтезованої речовини та підтвердження формули сполуки Cu(NH 2 CH 2 COO) 2 •H 2О були отримані шляхом визначення інфрачервоного та атомного спектру поглинання водного розчину. На підставі отриманих відмінностей в спектрах атомного поглинання синтезованих сульфату міді та гліцинату міді підтверджено утворення останнього. ІЧ-спектр підтверджує формулу комплексної сполуки та утворення міцних ковалентних зв’язків між катіоном металу та лігандами. Вивчення впливу гліцинату міді на проростання насіння ячменю озимого Тутанхамона проводили у порівнянні з аналогічною дією комплексної сполуки міді з етилендіамінтетраацетатом. Вивчення впливу гліцинату міді на схожість озимого ячменю виявило позитивні результати, схожість яких перевищувала контроль на 9–27 %. Контролем слугувало насіння озимого ячменю, оброблене дистильованою водою. Обробка насіння озимого ячменю водним розчином гліцинату міді в кількості 20 г міді на 1 т зерна сприяла кращій схожості, ніж попередня обробка насіння двічі концентрованим відповідним розчином. Обробка комплексною сполукою міді з етилендіамінтетраацетатом істотно не вплинула на схожість і характеристики паростків. Результати лабораторних досліджень підтвердили доцільність використання комплексних сполук біометалічної міді з органічними хелатуючими лігандами як мікродобрив для передпосівної інкрустації насіння, оскільки вони мають високу стабільність і достатню розчинність у воді, нетоксичні, краще засвоюються рослинами та вважаються економічно вигідними та екологічно безпечними.