Результат интеллектуальной деятельности: Способ защиты вегетирующих растений сахарной свёклы от негативного воздействия гербицидов

Изобретение относится к технологии защиты культурных растений от повреждающего действия гербицидов.

Для борьбы с сорной растительностью в растениеводстве широко применяются гербициды. Однако гербициды относятся к веществам, обладающим резко ингибирующим действием, они не только уничтожают сорную растительность, но и токсичны для сельскохозяйственных культур, в частности, они могут замедлять рост культуры, деление клеток, вызывать хлороз, влиять на биосинтез аминокислот, липидов, на деятельность фотосинтетической системы и т.д. (Захарычев В.В. Гербициды и регуляторы роста растений. М: РХТУ им. Менделеева. - 2007. - 204 с.).

Система химической защиты сахарной свеклы от сорной растительности должна быть эффективной, надежной, безопасной и экономически оправданной. Более специфичным является применение гербицидов по вегетации сахарной свеклы. Для послевсходового применения рекомендуются, как правило, препараты так называемой, бетанальной группы (на основе действующих веществ фенмедифам и десмедифам). Недостатком этих гербицидов являются температурные ограничения: оптимальная температура для их применения составляет 15-25°С. Несоблюдение этих требований может привести к серьезным негативным последствиям: ожогам листьев, угнетению и даже гибели всходов свеклы. В настоящее время предпочтительнее используют гербициды нового поколения Карибу и Карибу Экстра - высокоселективные препараты для всех гибридов сахарной свеклы, которые обеспечивают улучшенный контроль широкого спектра сорняков и пролонгированное действие. Действующим веществом этих гербицидов является трифлусульфурон-метил, в Карибу Экстра - в смеси с ленацилом.

Одним из путей повышения урожайности и сахаристости сахарной свеклы является снижение токсичности гербицидов. Для нивелирования токсического действия гербицидов на культурные растения активно используются препараты, стимулирующие их адаптивные возможности, в качестве которых могут использоваться регуляторы роста растений (Защита и карантин растений. - 2008. - №12. - С. 54).

Для повышения урожайности сахарной свеклы широко применяется регулятор роста Бигус, BP - прототип (Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. Минсельхоз России. Москва - 2015). Однако, в тандеме с гербицидами Карибу и Карибу Экстра он не обеспечивает существенной прибавки урожая.

Техническим результатом изобретения является повышение урожайности сахарной свеклы по сравнению с обработанным гербицидом контролем.

Этот результат достигается тем, что в способе защиты вегетирующих растений от повреждающего действия трифлусульфурон-метила, предусматривающем их обработку рострегулятором совместно с гербицидом, согласно изобретению в качестве рострегулятора используют 4-метил-2-хлор-6-{[1-метил-2-(замещенный бензилиден)]гидразино}никотинонитрилы формулы I-II:

I R=3-NO₂, R¹=Н; II R=5-Br, R¹=2-ОН;

в дозе 100 г/га в фазу первой пары настоящих листьев и через 10 дней.

Синтез действующих веществ I-II осуществлен авторами впервые взаимодействием 4-метил-6-(1-метилгидразино)-2-хлорникотинонитрила III с соответствующими бензальдегидами, что отражено на схеме 1:

Схема 1

При этом 4-метил-6-(1-метилгидразино)-2-хлорникотинонитрил III получали взаимодействием 4-метил-2,6-дихлорникотинонитрила IV с метил-гидразином (И.Г. Дмитриева, Л.В. Дядюченко, Л.Д. Конюшкин, Е.А. Кайгородова. Синтез 6-гидразино-(алкилгидразино)-4-метил-2-хлорникотинонитрилов. - Изв. Вузов. Химия и хим. технол. - 2006. - Т. 49. - №8. - С. 119).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Синтез 4-метил-2-хлор-6-{[1-метил-2-(3-нитробензилиден)]-гидразино}никотинонитрила (соединение I).

Смесь 1,0 г (4,82 ммоль) 4-метил-2-хлор-6-метилгидразиноникотино-нитрила и 0,79 г (4,82 ммоль) 3-нитробензальдегида в 30 мл этанола кипятят 2,5 ч. Реакционную массу охлаждают, выделившийся осадок отфильтровывают, промывают этанолом, сушат. После перекристаллизации из смеси этанол : ДМФА = 4:5 получают 1,30 г (81%) целевого соединения I в виде бесцветных кристаллов с т. пл. 272-273°С.

Найдено, %: С 54,79; Н 3,49; N 21,09; С₁₅Н₁₂С1N₅O₂;

Вычислено, %: С 54,63; Н 3,67; N 21,24.

ЯМР ¹Н, δ, м.д. (группа): 2,55 (3Н, с, 4-СН₃ Ру); 3,62 (3Н, с, N-CH₃); 7,48 (1Н, с, 5-Н Ру), 7,3…8,16 (4Н, м, Ar), 8,28 (1Н, с, N=CH).

Синтез 4-метил-2-хлор-6-{[1-метил-2-(5-бром-2-гидроксибензилиден)]-гидразино}никотинонитрила (соединение II).

Смесь 1,0 г (4,82 ммоль) 4-метил-2-хлор-6-метилгидразиноникотино-нитрила и 0,96 г (4,82 ммоль) 5-бром-2-гидроксибензальдегида в 30 мл этанола кипятят 3,0 ч. Реакционную массу охлаждают, выделившийся осадок отфильтровывают, промывают этанолом, сушат. После перекристаллизации из диоксана получают 1,50 г (76%) целевого соединения II в виде бесцветных кристаллов с т.пл. 238-240°С.

Найдено, %: С 47,65; Н 3,08; N 14,49; C₁₅H₁₂BrC1N₄O;

Вычислено, %: С 47,46; Н 3,19; N 14,76.

ЯМР ¹Н, δ, м.д. (группа): 2,55 (3Н, с, 4-СН₃ Ру); 3,64 (3Н, с, N-CH₃); 7,49 (1Н, с, 5-Н Ру), 6,88…7,95 (4Н, м, Ar), 8,22 (1H, с, N=CH), 10,245 (1Н, уш. с, ОН).

Синтез 4-метил-6-(1-метилгидразино)-2-хлорникотинонитрила (соединение III).

Навеску 1,5 г (8,02 ммоль) 4-метил-2,6-дихлорникотинонитрила IV растворяют в 20 мл этанола и приливают при перемешивании 1,48 г (32 ммоль) метилгидразина. Через 1-2 мин после начала прибавления наблюдается выделение осадка. Перемешивание продолжают при комнатной температуре в течение 1,5-2 ч, затем осадок отфильтровывают. Растворитель упаривают и получают дополнительное количество продукта. Осадки объединяют, промывают водой, сушат. После перекристаллизации из этанола получают 1,2 г (78%) целевого продукта III в виде белых кристаллов с т. пл. 184-185°С.

Найдено, %: С 48,56; Н 4,43; N 28,38. С₈Н₉CIN₄;

Вычислено, %: С 48,86; Н 4,61; N 28,49.

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д. (группа): 2,65 (3Н, с, 4-СН₃); 3,25 (3Н, с, CH₃-N); 5,02 (2Н, уш. с, NH₂); 7,05 (1H, с, 5-Н Ру).

Оценка рострегулирующей активности соединений I-II к гербициду Карибу и Карибу Экстра на растениях сахарной свеклы.

Опыты проводили на растениях сахарной свеклы гибрида F₁ Неро в условиях полевого стационара Учхоза Кубань, г. Краснодар. Испытуемые соединения I-II использовали совместно с гербицидом Карибу или Карибу Экстра. В опытах применяли рекомендованные дозы гербицидов. Прототип использовали в рекомендованном для сахарной свеклы количестве 250 мл/га. Опыт на сахарной свекле был заложен по схеме:

- Контроль - без обработки, ручная прополка.

- Карибу 30 г/га;

- Карибу 30 г/га + соединение I 100 г/га;

- Карибу 30 г/га + соединение II 100 г/га;

- Карибу Экстра 210 г/га;

- Карибу Экстра 210 г/га + соединение 1100 г/га;

- Карибу Экстра 210 г/га + соединение II 100 г/га;

- Карибу 30 г/га + Бигус, BP I 250 мл/га;

- Карибу Экстра 210 г/га + Бигус, BP I 250 мл/га;

Расход рабочего раствора 300 л/га;

Растения обрабатывали дважды: в фазу первой пары настоящих листьев и через 10 дней.

Площадь опытной делянки 25 м², повторность 4-х кратная, размещение делянок последовательное.

Во время вегетации определяли содержание пигментов в листьях растений, биометрические показатели надземной части и корнеплодов, структурный анализ урожая. Содержание пигментов в листьях растений сахарной свеклы определяли на спектрофотометре Spectrumlab SS2107. В конце вегетации проводили учет урожая корнеплодов и определяли содержание сахара рефрактометрически на приборе ИРФ-22 (А.В. Петербургский. Практикум по агрономической химии. Государственное издательство сельскохозяйственной литературы. - 1959. - С. 192-197).

Данные учета подвергали статистической обработке с использованием НСР₀₅ (Б.А. Доспехов. Методика полевого опыта. - М: Колос.- 1979. - С. 294-303).

Так, при изучении пигментного комплекса в листьях растений сахарной свеклы было выявлено, что уже через день после последней обработки гербицид Карибу Экстра снижает содержание пигментов в листьях растений хлорофилла «а» на 1,74, хлорофилла «b» - на 1,04, каротиноидов - на 0,36 мг/дм² по отношению контролю. Соединения I-II снижают токсичное действие гербицида на пигменты: хлорофилла «а» на 2,9% и 3,8%, хлорофилла «b» на 38,2 и 41,0%, каротиноидов на 9,4 и 10,6% соответственно. Влияние прототипа Бигус, BP существенно ниже (таблица 1). Такая закономерность наблюдается на всех сроках отбора образцов после последней обработки (через 5, 10, 15, 20 и 25 суток). Аналогичная картина наблюдалась и в опытах с гербицидом Карибу.

Применение на растениях сахарной свеклы соединений I-II совместно с гербицидами отразилось не только на содержание пигментов в листьях растений сахарной свеклы, но и на биометрических показателях надземных органов и корнеплодов. Применяемые гербициды существенно снижают значения по всем показателям надземных органов. Такая тенденция наблюдается по всем срокам вегетации сахарной свеклы. Соединения I-II, применяемые совместно с гербицидами увеличивали значения по следующим показателям: например, через 5 дней после последней обработки; по высоте - на 2,9-6,2%, по числу листьев - на 3,3-4,1%, по сырой массе черешка - на 6,2-10,2% и листовой пластинки - на 4,7-12,0%. Площадь листьев увеличилась на 4,8-12,0%. Такая закономерность наблюдается и на последующих сроках вегетации.

Продукты ассимиляции из листьев у сахарной свеклы стекаются в корнеплоды, за счет чего и идет активный рост подземных органов и накопление сахара. Как видно из таблицы 2, применение соединений I-II увеличивало размеры корнеплодов, их массу и сахаристость.

Перечисленные выше положительные факторы влияния применения соединений I-II совместно с гербицидами на рост и развитие растений сахарной свеклы сказались на урожайности культуры. Полученные данные представлены в таблице 3.

Испытания, проведенные на сахарной свекле позволили установить, что синтезированные соединения I-II проявляя свойства рострегуляторов, увеличивают стрессоустойчивость сахарной свеклы к применению гербицидов и, как следствие, повышают ее урожайность.

Соединение I увеличивает урожай корнеплодов на 15,56-17,26 ц/га и повышает выход сахара на 3-4,8 ц/га по отношению к гербицидному эталону, соединение II увеличивает урожай корнеплодов на 24,19-25,04 ц/га и повышает выход сахара на 5,6-6,2 ц/га по отношению к гербицидному эталону. При этом, Бигус, BP (прототип) повышает урожай корнеплодов на 4,7-5,96 ц/га, выход сахара на 0,7-1,4 ц/га.

Таким образом, предлагаемое изобретение реализует указанное назначение, обеспечивая прибавку в виде сохраненного урожая сахарной свеклы, а также повышая ее сахаристость в сравнении с гербицидным вариантом и превосходит прототип Бигус, BP.