Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для предпосевной обработки семян зерновых культур

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к зерноводству, а именно к препаратам для предпосевной обработки семян различных сельскохозяйственных зерновых культур.

Одним из наиболее экологически безвредных способов применения химических препаратов в зерноводстве считается протравливание посевного материала, и поэтому во всех европейских странах эта процедура является обязательным государственным мероприятием. Протравливание семян ряда важных культур перед посевом имеет и огромное народно-хозяйственное значение, т.к. этот способ экономически выгоден и способствует защите семян от болезней и вредителей, находящихся в почве, в результате чего достигается увеличение урожая зерновых культур и повышается его сохранность.

Отсутствие протравливания семян приводит к вынужденному опрыскиванию зеленых растений, т.е. в более поздние сроки вегетации, что не только не рентабельно экономически, но и экологически опасно.

Таким образом, разработка научно обоснованных, безопасных для персонала и окружающей среды оптимальных средств для предпосевной обработки семян является актуальной задачей, и научные разработки в этом направлении являются востребованными и развиваются интенсивными темпами.

Известен защитно-стимулирующий состав для предпосевной обработки семян зерновых на основе тебуконазола с добавлением таких стимуляторов роста, как янтарная кислота, гетероауксин, водный раствор хитозана и др. (патент RU 2232504 С1, 20.07.2004).

К недостаткам известной композиции следует отнести то, что препарат содержит до 10% диметилсульфоксида, который относится к опасным для здоровья человека и животных веществам (см., Диметилсульфоксид, http://toxi.dyndns.org/base/OrganichSoedinSery/Sulfoksidy/Dimetilfoksid.htm).

Известна композиция для обработки семян, содержащая тебуконазол. Данная композиция может быть использована для предпосевной обработки семян таких сельскохозяйственных культур, как хлопчатник, подсолнечник, кукуруза, рапс (патент RU 2369094 С1, 10.10.2009).

Недостатком композиции является ее низкая стабильность. Композиция выполнена в виде суспензии, и при длительном хранении препарата происходит осаждение активных компонентов (в частности, тебуконазола). В результате этого процесс протравливания семян не является эффективным.

Известна композиция для обработки семян на основе тебуконазола, полученная путем его твердофазной механохимической модификации водорастворимыми полимерами, такими как полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, пектин, арабиногалактан, бета-циклодекстрин, гидроксиэтилкрахмал (патент RU 2469536, 20.12.2012).

Полученная композиция обладает высокой биологической активностью, а именно, подавляет возбудителей болезней корневой гнили: Bipolaris sorokiniana (Helminthosporium sativum), Fusarium graminierum, Fusarium culmorum и грибов рода Penicillium spp.

Для получения данной композиции не требуется участия жидких фаз, исключается процесс сушки материала, отсутствуют твердые и жидкие отходы. При этом возможно получать протравители в одну технологическую стадию.

К сожалению, авторами не показана технологическая схема приготовления рабочего раствора для протравливания семян, а значит не понятно - надо ли использовать дополнительные формообразующие компоненты для получения рабочих растворов, т.к. при приготовлении рабочего раствора из подобных порошкообразных препаратов происходит комкообразование в месте попадания воды при отсутствии или недостаточно интенсивном перемешивании, что создает проблемы в дальнейшей процедуре приготовления рабочего раствора для протравливания.

Известна композиция для предпосевной обработки семян зерновых культур, включающая тебуконазол, природные или синтетические водорастворимые полимеры, а также сапонины (патент RU 2592616, 04.07.2016). При этом из предлагаемой композиции получаются стабильные суспензионные рабочие растворы, применение которых позволяет добиться комплексного действия на зерновые культуры, а именно: усиления ростовых процессов, оздоровления и укрепления корневой системы и увеличения зерновой продуктивности.

Однако для стабилизации суспензий на основе указанных выше составов рекомендовано использовать до 20% природных сапонинов. Но необходимо отметить, что используемые природные сапонины произрастают и производятся только в странах Юго-Восточной Азии и имеют высокие цены, в связи с чем их использование в многотоннажном сельскохозяйственном производстве ограничено.

Известна композиция для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащая смесь протравителя и суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris (патент RU 2283563 C1, 20.09.2006).

Композиция позволяет повысить урожайность и биологическую ценность сельскохозяйственных культур.

Данная композиция выбрана нами в качестве наиболее близкого аналога.

Недостатком композиции является то, что баковую смесь готовят непосредственно перед применением, что снижает удобство ее применения.

Кроме того, полученная суспензия нестабильна.

Задачей настоящего изобретения является создание композиции на основе тебуконазола, которая была бы экономически выгодна для крупнотоннажного применения в сельском хозяйстве и была бы ориентирована на доступные для Российской Федерации вспомогательные вещества. При этом композиция должна иметь энергосберегающую технологию получения, обеспеченный сырьевой рынок, должна образовывать стабильный рабочий раствор для протравливания семян зерновых, обладать высокой биологической активностью и быть экологически безопасной.

Поставленная задача решается тем, что композиция для предпосевной обработки семян, включающая протравитель и биологически активную добавку, согласно изобретению в качестве протравителя содержит тебуконазол, а в качестве биологически активной добавки - бурые водоросли с влажностью не более 10%, выбранные из группы ламинария или фукус, при этом композицию получают путем механохимической активации.

Поставленная задача решается также тем, что композиция содержит тебуконазол и бурые водоросли при следующем соотношении компонентов (в мас. ч.): тебуконазол : вспомогательное вещество = 1:3-1:10.

Кроме того, поставленная задача решается и тем, что для получения стабильной суспензионной композиции механохимическую активацию смеси тебуконазола и бурой водоросли осуществляют путем последовательного сухого и мокрого измельчения компонентов в измельчителях ударно-истирающего действия.

Тебуконазол - техническое название действующего вещества /4,4-диметил-3-(1Н-1,2,4-триазол-1-илметил)-1-n-хлорфенилпентан-3-ол/ относится к классу органических соединений (а именно к классу триазолов), а по биологической активности - к системным фунгицидам широкого спектра действия для борьбы с болезнями листьев и колосьев зерновых (фузариозом, септориозом, ржавчиной, мучнистой росой и другими), серой гнилью винограда, некоторыми заболеваниями сои, рапса, подсолнечника, овощных и плодовых культур методом опрыскивания и протравителя семян для борьбы с твердой и пыльной головней, септориозом зерновых культур [Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. Справочник. Пестициды и регуляторы роста растений. М.: Химия, 1995].

Используемые в заявляемой композиции бурые водоросли находятся в изобилии на территории России (в частности, Архангельский опытный водорослевый комбинат вырабатывает ламинарию и фукус по ТУ 9284-039-00462769-02 «Водоросли беломорские сушеные пищевые» - http://vodorosli-online.ru/catalog/ и http://veliniya.ru/product/mikronizirovannaja-laminarija-fukus).

Ламинария и фукус в заявляемой композиции играют роль формообразующих компонентов, структурообразователей, стабилизаторов и ПАВ суспензионных концентратов, позволяющих получить стабильную суспензионную форму препарата, способствуют расширению спектра биологической активности готового препарата из-за содержания в своем составе большого ассортимента БАС (альгинаты, фукоиданы, антиоксиданты, флоротаннины, минеральные вещества).

Техническим результатом заявляемой композиции является то, что образуются высокостабильные суспензионные концентраты растворов, а также рабочие растворы, и эти растворы обладают широким спектром биологической активности и комплексным действием на зерновые культуры, а именно: снижают распространенность корневой гнили, достоверно увеличивают количество растений и продуктивных стеблей на 1 м² посева, обеспечивают повышение выживаемости и усиливают ростовые процессы зерновых растений, оздоравливают и укрепляют их корневую систему, увеличивают зерновую продуктивность.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые, однако, не ограничивают объем притязаний заявителя.

Пример 1. Получение суспензионной композиции тебуконазол : ламинария.

Для получения заявляемой композиции используют шаровые, валковые, вибрационные и другие измельчители ударно-истирающего действия.

В фарфоровый барабан (емкость 2 л) валковой мельницы LE-101 последовательно загружают 10 г тебуконазола (содержание о.в. 97%), 54 г ламинарии с влажностью 8% (в пересчете на сухой вес 50 г) и 1300 г фарфоровых шаров с диаметром 18-22 мм. Компоненты измельчают и перемешивают в течение 1 часа. Затем в барабан загружают 1000 мл воды и продолжают измельчение и перемешивание композиции еще в течение 3-х часов. Выгружают 1030 г зеленовато-серой густой суспензии состава тебуконазол : ламинария = 1:5.

Пример 2. Получение суспензионной композиции тебуконазол : фукус.

В фарфоровый барабан (емкость 2 л) валковой мельницы LE-101 последовательно загружают 10 г тебуконазола /ТБК/ (содержание о.в. 97%), 110 г фукуса с влажностью 10% (в пересчете на сухой вес 100 г) и 2400 г фарфоровых шаров с диаметром 18-22 мм. После предварительного измельчения и перемешивания компонентов в течение 1 часа в барабан загружают 1000 мл воды и продолжают измельчение и перемешивание еще в течение 4-х часов. Выгружают 1080 г коричневатой густой суспензии состава ТБК : фукус = 1:10.

В соответствии с примерами 1 и 2 были получены также суспензионные композиции следующих составов - тебуконазол : ламинария = 1:3-1:10 и тебуконазол : фукус = 1:3-1:10. Данные композиции позволяют получить стабильные в течение шести месяцев рабочие растворы.

В результате проведенных исследований установлено, что при увеличении соотношения тебуконазол : бурые водоросли выше 1:10 происходит образование густых суспензий с малым содержанием ДВ (ТБК), и такие препараты рассматриваются как неэкономичные. Снижение же соотношения ниже 1:3 не позволяет получать стабильные суспензии.

Установлено также, что при использовании бурых водорослей с влажностью выше 10% невозможно получить механохимическую композицию с равномерным распределением тебуконазола в порах ламинарии или фукуса, т.к. происходит комкование исходных компонентов, что затрудняет образование суспензии.

Ниже приводятся данные биологических испытаний суспензионных композиций тебуконазол : ламинария = 1:3-1:10 и тебуконазол : фукус = 1:3-1:10 в лабораторных и полевых экспериментах. При указанном соотношении ингредиентов достоверных различий в результатах биологических испытаний суспензионных композиций не обнаружено, и поэтому далее приведены средние значения исследуемых показателей.

Пример 3. Изучение ростовых процессов яровой пшеницы.

Семена яровой пшеницы сорта Омская 36 обрабатывают композициями тебуконазол : ламинария, получеными по примеру 1. Через 3, 5 и 7 суток фиксируют максимальное количество взошедших растений. В качестве стандарта для испытания используют семена, обработанные препаратом Раксил. Раксил - системный фунгицид на основе тебуконазола, выпускается фирмой Байер и разрешен для применения в РФ - адрес в Интернете - http://bayercropscience.ru/ru/Raksil-Ultra/).

В качестве контроля используют семена без обработки.

Результаты представлены в табл. 1.

Анализ результатов табл. 1 показывает, что суспензионная композиция, содержащая тебуконазол и ламинарию, повышает всхожесть семян на 13,3% по сравнению со стандартом (Раксил) и на 33,3% по сравнению с контролем.

Пример 4. Изучение влияния суспензионной композиции на ростовые показатели растений яровой пшеницы Омская 36.

Результаты биологических исследований представлены в табл. 2.

Анализ данных табл. 2 показывает, что предлагаемая композиция ТБК : ламинария стимулирует рост числа проростков, имеющих 2 листа, и увеличивает объем воздушно-сухой массы корней.

Пример 5. Изучение влияния суспензионной композиции тебуконазол : ламинария (ТЛ) на оздоровление корневой системы.

Методом рулонов было показано, что применение заявляемой композиции на зараженных семянах пшеницы позволило значительно оздоровить исходные семена. Зараженность обыкновенной корневой гнилью в контроле составила 17,0 (В. sorokiniana), 13,0%, (Fusarium spp.) и 61,0% (Alternaria spp.). Из плесеней хранения выделялись только грибы Penicillium spp. - 9%. Эффективность обработки Раксилом и ТЛ была на одном уровне и достигала - 82,3% (В. sorokiniana) и 23-30,7% (Fusarium spp.). Рост грибов Penicillium spp. (контроль - 9%; Раксил и ТЛ - 3%) подавлялся на 66,7%.

Зараженность семян ячменя В. sorokiniana в контроле достигала 33%. На этой культуре ТЛ была эффективна против гельминтоспориозной инфекции (биологическая эффективность (БЭ) = 93,6%; Раксил = 75,8%).

В полевых условиях из обработанных суспензией ТБК : ламинария семян развивались растения с более здоровой корневой системой (фиг. 1).

Эффективно были защищены первичные корни у пшеницы и слабее - у ячменя. В первом случае биологическая эффективность составила 66,9%, втором - 32,1% (Раксил - 54,0% и 33,7% соответственно). Эффективность обработки ТЛ ослабевает к концу кущения: частота встречаемости растений пшеницы с пораженными вторичными корнями в варианте ТЛ 13,3% относительно эталона (Раксил = 5,0%) возрастает в 2,6 раза, но остается в 1,4 раза ниже, чем в контроле (18,3%). Вторичные корни ячменя полностью защищает Раксил. Эффективность предложенной композиции несколько уступает эталону, но остается высокой - 83%.

Пораженность колеоптиле в варианте с обработкой семян ТЛ снижается до 2,5% и 9,2% (пшеница и ячмень; контроль 30% и 25,8% соответственно), биологическая эффективность достигает 91,7% и 64,3%. У ячменя колеоптиле поражается в меньшей степени, если при посеве используют семена, протравленные Раксилом. В этом случае биологическая эффективность возрастает до 74%. На пшенице защитный эффект ТЛ сопоставим с эффектом от Раксила (биологическая эффективность = 90,3%).

К фазе молочной спелости пшеницы в варианте с обработкой семян ТЛ распространенность корневой гнили ниже на 29%, чем в контроле (96%; Раксил = 72%). Индекс развития болезни достигает 18,3%, что в 1,4 раза ниже контрольного показателя (26,3%; Раксил 19,8%). Основания стеблей пшеницы в варианте ТЛ остаются более здоровыми (в 1,2 раза), чем в контроле. Показатель распространенности болезни в посевах ячменя (97%) не отличается от такового в контроле (99%), но интенсивность поражения в варианте ТЛ снижается в 1,2 раза (31,5%; Раксил - 32,0%). Количество растений ячменя со здоровым основанием стебля в варианте ТЛ (37%) превышает контрольный показатель (58%) в 1,5 раза.

Пример 6. Влияние суспензионной композиции тебуконазол : фукус (ТФ) на ростовые процессы.

Защищенные суспензионным препаратом ТФ растения в обе фазы развития интенсивнее наращивают биомассу надземной части растений. В отличие от эталона ТФ не оказывал ретардантного эффекта на изучаемые культуры (табл. 3).

Анализ данных табл. 3 показывает, что высота растений пшеницы и ячменя в опытном варианте достоверно превышает контроль как в фазе трех, так и пяти листьев. Биомасса растений, защищенных от почвенно-семенной инфекции предложенной композицией, увеличивается как относительно эталона (на 9,0% и 17,5% - пшеница; на 23,4% и 15,2% - ячмень, соответственно фазам), так и контроля (на 27,4% и 9,1% - пшеница; на 49,2% и 33,6% - ячмень). К фазе налива у растений пшеницы и ячменя, выросших из семян, обработанных ТФ, площадь флаг-листа (13,2 см² и 17,0 см²) достоверно превышает контрольный показатель (11,7 см² и 15,7 см²; НСР₀₅=0,29 и 0,17; V=96,6% и 98,4%).

Пример 7. Влияние суспензионной композиции тебуконазол : фукус на выживаемость растений, их всхожесть и продуктивность.

Суспензионный концентрат тебуконазол : фукус (ТФ) обеспечивает лучшую выживаемость растений пшеницы (на 9,7%) и ячменя (на 17,8%) в сравнении с контролем (табл. 4).

Анализ данных табл. 4 показывает, что густота стояния растений пшеницы и число продуктивных стеблей в опытном варианте (453 и 679 шт./м²; контроль = 386 и 452 шт./м²; НСР₀₅=21,8 и 22,5; V=88,2 и 98,7%) увеличивается на 14,3% и 50,2%. Посевы в варианте с протравливанием семян пшеницы Раксилом более разреженные (401 шт./м²) и слабее кустятся (в 1,5 раз), чем в варианте ТФ. Аналогичная эффективность обработки семян ТФ получена и у ячменя. Предложенная композиция способствует достоверному увеличению числа растений (493 шт./м², контроль = 404 шт./м²; НСР₀₅=9,29; V=98,6%) и продуктивных стеблей (781 шт./м², контроль = 540 шт./м²; НСР₀₅ - 13,3; V=99,6%) на 1 м² посева. Показатели в варианте с Раксилом существенно ниже.

Пример 8. Влияние композиции тебуконазол : фукус (ТФ) на структуру продуктивности растений.

Из обработанных предложенной фунгицидной композицией ТФ семян формируются более высокорослые растения (на 11,3% - пшеница; на 15% - ячмень) (табл. 5). У растений пшеницы и ячменя достоверно увеличиваются все показатели структуры продуктивности, за исключением числа колосков в главном колосе ячменя. Масса зерна главного колоса пшеницы увеличивается на 12%, боковых - на 75,5%; на ячмене - соответственно на 12,6% и 13,1%. Масса зерна 1 растения пшеницы по сравнению с контролем увеличивается на 41,5%, ячменя - на 30,5%. У обеих культур при применении заявленной фунгицидной композиции на семенах повышается крупность зерна - масса 1000 зерен увеличилась у пшеницы на 1,6 г, у ячменя - на 1,8 г.

Анализ табл. 5 показывает, что сбор зерна пшеницы и ячменя в опытных вариантах (2,73 т/га и 2,81 т/га) превышает контроль (2,45 т/га и 2,51 т/га). Урожайность пшеницы возрастает на 11,4% или 0,28 т/га, ячменя - на 11,9% или 0,3 т/га. Аналогичные прибавки в варианте с протравливанием семян Раксилом ниже - в 1,7 раза (пшеница) и 3,9 раза (ячмень).

Таким образом, получена доступная в сырьевом плане, экономически выгодная, удобная в применении, стабильная при длительном хранении композиция для предпосевной обработки семян зерновых культур, которая:

- основана на легкодоступных отечественных вспомогательных компонентах - бурых водорослях (ламинарии или фукусе);

- обладает высокой эффективностью за счет включения в состав бурых водорослей, содержащих в своем составе важные БАС: альгинаты, фукоиданы, антиоксиданты, флоротаннины, минеральные вещества, при одновременном снижении количества тебуконазола, т.к. комбинация тебуконазол + бурые водоросли обладает синергидным эффектом;

- позволяет уменьшить экологическую нагрузку на обрабатываемые объекты, т.к. бурые водоросли в составе композиции выполняют роль структурообразователей, поверхностно-активных веществ, стабилизаторов суспензии и антифризов, что позволяет исключить использование других вспомогательных веществ, необходимых для получения суспензионных препаратов;

- повышает всхожесть семян, стимулирует рост числа проростков, имеющих 2 листа, увеличивает объем воздушно-сухой массы корней;

- эффективно оздоравливает зерновые культуры от семенной инфекции;

- снижает развитие и распространение обыкновенной корневой гнили, а также ряда грибковых инфекций, борьба с которыми не характерна для препаратов на основе тебуконазола, например снижает пораженность колеоптиле;

- повышает всхожесть семян, образование первичных корней, увеличивает рост и структуру колоса, а также накопление биомассы растений и тем самым повышает зерновую продуктивность колоса и увеличивает урожайность зерновых культур с одного гектара посевов.