Результат интеллектуальной деятельности: Композиция с фунгицидной и росторегулирующей активностью для предпосевной обработки семян зерновых культур

Предлагаемое изобретение относится к области новых технологий получения экологически сбалансированных препаратов для сельского хозяйства, в частности, к композициям, которые могут использоваться в качестве ростостимулирующих и фунгицидных препаратов при возделывании зерновых культур.

Несмотря на успехи, достигнутые в области селекции болезнеустойчивых сортов зерновых культур, фитопатогенные микроорганизмы уносят ежегодно 25 - 75% урожая [Лухмеев В.П. Защита зерновых культур на Южном Урале. Оренбург: ОГАУ. 2000. 340 с.]. Корневые и прикорневые гнили злаковых культур вызываются комплексом различных патогенов, главными из которых являются гельминтоспориозные (возбудитель Bipolaris sorokiniand), фузариозные возбудители (Fusarium nivale, F. graminearum, F. Culmorum и др.), грибы рода Altemaria, вирулентные штаммы которых не только являются причиной заболеваний, но и продуцируют разнообразные опасные токсины [Ганнибал, Ф.Б. Альтернариозы зерновых культур на Северо-западе России и в Северной Европе / Ф.Б. Ганнибал // Конференция по защите растений; Вопросы менеджмента в защите растений и устойчивом земледелии: исследования, развитие и информационные системы. Тезисы докладов. С. Петербург - Пушкин., 2005, С. 25-26]. По данным научных исследований, проведенных в Башкирском государственном аграрном университете в семенном фонде большинства хозяйств Республики Башкортостан практически отсутствует здоровый материал, почти каждая партия семян в той или иной мере заражена различными патогенными микроорганизмами [Ганиев, М.М. Химические средства защиты растений / М.М. Ганиев, В.Д. Недорезков, М.: КолосС, 2006, 248 с]. Применение предпосевного протравливания семян системными фунгицидами позволяет достаточно эффективно повысить продуктивность и снизить развитие фитопатологий у сельскохозяйственных культур [Миронова, Л.Н. Изучение влияния препарата Biodux на продуктивность некоторых цветочно-декоративных растений / Л.Н. Миронова, А.А. Реут, А.Ф. Шайбаков, Р.Р, Юлбарисова // Современное садоводство, 2013, No 3, С 1-6]. В тоже время химические фунгициды системного действия, увеличивают опасность загрязнения продуктов растениеводства разного рода поллютантами, поражают не только объекты подавления, но и множество других видов агробиоценоза, в том числе полезную почвенную микробиоту [Hollomon, D.W. Fungicide resistance: Facing the challenge / D.W. Hollomon, // Plant Protection Science. -2015. Vol. 51. -No4. -P.170-176]. В связи с этим большого внимания заслуживают исследования по разработке новых эффективных и экологически безопасных пестицидов и агрохимикатов для применения в сельском хозяйстве.

Известна композиция [патент РФ №2469536] в виде водорастворимого порошка, содержащая тебуконазол и водорастворимые природные или синтетические полимеры из группы: бета-цилодекстрин, арабиногалактан, гидроксиэтилкрахмал, пектин полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, в массовом соотношении 1:(1-5) соответственно. Композиция была получена методом механохимической активации, заявлена фунгицидная активность композиции.

В качестве недостатка стоит отметить, что композиция предназначена исключительно для борьбы с возбудителями корневых гнилей и не обладает активностью по отношению к другим фитопатогенам.

Известна композиция [патент РФ №2585858], позволяющая повысить всхожесть семян. Данная композиция включает регулятор роста (этиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты или его соль), фунгициды (тебуконазол и тетраметилтиурамдисульфид в соотношении 1,25:20,0), производное целлюлозы и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит антидот (нафталевый ангидрид) и вспомогательные вещества при следующем содержании компонентов (мас.%):

фунгицид ТМТД 19,0-20,0

фунгицид ТБК 1,0-1,25

нафталевый ангидрид 1,0-5,0

регулятор роста (РР) 0,0001-0,1

производное целлюлозы 0,5-1,0

вспомогательные вещества 13,0-26,0

вода деминерализованная - остальное

В качестве недостатка можно отметить сложность и многокомпонентность состава.

Известна композиция [патент РФ №2592616] для предпосевной обработки семян зерновых культур, которая позволяет усилить ростовые процессы, оздоровить и укрепить корневую систему, увеличить зерновую продуктивность. Композиция получена методом механохимической активации, соотношение и состав которой составляет (в мас. ч.): тебуконазол : природные или синтетические полимеры : высушенные части растений с содержанием сапонина не менее 20% - 1:4,5:1-1:5,5:1.

В качестве недостатка стоит отметить, что композицию получают в специальных аппаратах - активаторах (шаровые, валковые, вибрационные и др. мельницы ударно-истирающего воздействия), а также указанная композиция содержит большой набор высушенных трав и состав композиции может меняться, и, следовательно, это может отрицательно сказываться на качественных характеристиках композиции.

Считается, что в практике сельскохозяйственного производства целесообразно применять комплексную систему обработки, биологическими и химическими средства защиты растений, что приводит к аддитивному и синергетическому эффекту [Kоломбет Л.В. Научное обоснование и практическая реализация технологии создания грибных препаратов для защиты растений от болезней: автореф. дисс. докт. биол. наук. М.- 2006 г.- 42 с.].

В последние десятилетия внимание исследователей направлено на широкое изучение микофильных грибов как продуцентов антибиотиков с фунгицидным и антибактериальным спектрами действия, литических ферментов и других ценных продуктов метаболизма [Буракаева А.Д. Микофильные грибы в биотехнологии фунгицидных препаратов // Вестник Оренбургского государственного университета, 2014.- №6 (167).- С.98-103] / Наиболее изученными грибами-антагонистами являются представители рода Trichoderma [Коломбет Л.В., Жиглецова С.К., Дербышев В.В., Ужов Д.В., Косарева Н.И., Быстрова Е.В.

Авторами [L. V. Kolombet, S. K. Jigletsova, V. V. Derbyshev, D. V. Ezhov, N. I. Kosareva, and E. V. Bystrova. Studies of Mycofungicid, a Preparation Based on Trichoderma viride, for Plant Infection Control // Applied Biochemistry and Microbiology, Vol. 37, No. 1, 2001, pp. 98-102] предлагается композиция на основе Trichoderma viride для предпосевной обработки в качестве фунгицида зерновых культур от фитопатогенов с эффективностью до 65%.

Наиболее близким примером [Патент РФ № 2171799] является водный раствор смешанной соли N,N’-тетраметилметилендиамина с щавелевой кислотой и медным купоросом (1), водорастворимый препарат с ростостимулирующей активностью, позволяющий увеличить продуктивность растения.

В качестве недостатка можно отметить относительно высокие нормы расхода рабочей жидкости для предпосевной обработки семян.

Технический результат заключается в повышении качества и урожайности зерновых культур при применении композиции, состоящей из 0,01% водного раствора [N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрата общей формулы (1) и 0,01% культуральной жидкости Hypomyces odoratus ВКПМ F-242.

Указанный технический результат достигается тем, что композиция, состоящая из 0,01% водного раствора. [N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрата общей формулы (1) и 0,01% культуральной жидкости Hypomyces odoratus ВКПМ F-242, используемая в предпосевной обработке семян зерновых культур, обладает фунгицидным и ростстимулирующим действием, позволяет улучшить морфометрические показатели и увеличить урожайность растений пшеницы.

Водорастворимая аминная соль (N,N′-тетраметилметилендиамин щавелевокислый сульфат меди пентагидрат в концентрации 0,01% перспективна в качестве эффективного гербицида и средства, повышающего урожайность сельскохозяйственных культур [Набеева Р.А. Влияние предпосевных обработок 1,3-аминосульфидов и N,N -бис (диметиламинометил)-тиомочевиной на физиолого-биохимические процессы растений пшеницы: : автореф. дисс. канд.. биол. наук. Уфа- 2016.- 24 с.].

Микофильный гриб Hypomyces odoratus ВКПМ F-242 зарекомендовал себя как активный продуцент миколитических ферментов и антибиотиков с фунгицидным и антибактериальным спектром действия [Патент РФ №2687340]. В результате подбора оптимальной концентрации культуральной жидкости для предпосевной обработки семян установлено, что наибольший эффект при проращивании наблюдался при использовании 0,01 % культуральной жидкости [Буракаева А.Д., Петрова Г.В. Влияние биологически активных веществ микросокпического гриба на всхожесть бобовых культур // Труды Кубанского государственного университета, 2019.-№ 81.- С.78-84].

Сущность способа заключается в приготовлении двухкомпонентной композиции из водных растворов [N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрата (компонент А) и культуральной жидкости микофильного гриба Hypomyces odoratus ВКПМ F-242 (компонент Б). [N,N-Тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрат получен по известной [патент РФ №2171799] методике и представляет собой 0.01% -ный водный раствор. Компонент Б - 0,01% -ный водный раствор культуральной жидкости микофильного гриба Hypomyces odoratus ВКПМ F-242, получен по известной [патент РФ №2687340]. Оба компонента были смешаны в количестве 1:1 (масс.). Норма расхода композиции 1 л на 1 т семян.

Существенные отличия предлагаемого способа:

В предлагаемой двухкомпонентной композиции, в отличие от известных, применяется 0,01%-ный водный раствор [N,N′-тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрата и 0,01%-ный водный раствор культуральной жидкости микофильного гриба Hypomyces odoratus ВКПМ F-242.

Композиция обладает комбинированным фунгицидным и рострегулирующим действием при низких концентрациях исходных компонентов и позволяет повысить урожайность зерновых культур.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

Композиция, состоящая из [N,N′-тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрат и штамма микофильного гриба Hypomyces odoratus ВКПМ F-242] обладает комбинированным фунгицидным и рострегулирующим действием при низких концентрациях исходных компонентов.

Изобретение поясняется примерами:

Пример 1 Определение фунгицидной активности и фитотоксичности предлагаемой композиции

Антагонистическую активность предлагаемой нами композиции в отношении фитопатогенных микроорганизмов определяли методом диффузии в агар-агар [Егоров Н.С. Микроб антагонисты и биологические методы определения антибиотической активности. М.: Высшая школа, 1965, 212 с]. В качестве тест-организмов использовались штаммы фитопатогенных грибов-возбудителям болезней зерновых культур (таблица 1), полученных из коллекции микроорганизмов кафедры микробиологии МГУ им. М.В. Ломоносова. Наибольшая активность проявлялась в отношении возбудителей корневой гнили злаковых культур - Bipolaris sorokiniana, Helmintosporum sativum, Alternaria tenius и ржавчины злаков - Puccinia graminis (таблица 1).

Фитотоксичность предлагаемой композиции определяли согласно известной методике [Методы почвенной микробиологии / под ред. Д.Г.Звягинцева. М: Колос, 1983, С.178-179] и оценивали по влиянию на энергию прорастания мягкой яровой пшеницы “Оренбургская 10”, твердой яровой пшеницы “Харьковская 46” и мягкой озимой пшеницы “Пионерская 32” урожая 2019 года с естественным уровнем заражения посевного материала, полученного в условиях опытных полей. Исследования показали, что предпосевная обработка семян композицией способствовала стимуляции энергии прорастания и лабораторной всхожести опытных культур (таб. 2, 3).

На основании проведенной работы можно судить о том, что предлагаемая композиция при выбранных концентрациях оказывает стимулирующее воздействие на ростовые процессы растения, что обусловлено подавлением как патогенной, так и эпифитной микрофлоры сосредоточенной на семенах пшеницы.

Пример 2. Оценка влияния предпосевной обработки семян на морфометрические показатели и урожайность растений озимой пшеницы.

Полевые испытания проводили с озимой мягкой пшеницей сорта «Пионерская 32» на учебно-опытном участке ОГАУ. Сорт озимой пшеницы «Пионерская 32» создан в Оренбургском государственном аграрном университете и введен в Госреестр в 2006 году по Уральскому региону. Сорт среднераннеспелый, адаптирован к степным зонам возделывания, средневосприимчив к бурой ржавчине и мучнистой росе, слабо устойчив к корневым гнилям [Глинушкин А.П. Пшеница и хлеб: агроэкологическая и технологическая эффективность защиты яровой пшеницы в условиях степной зоны южного Урала. Саратов: ИЦ «Наука», 2009.198 с]. Норма расхода композиции (смеси для обработки семян) составляла 1 литр на 1 тонну. Контролем служили семена, обработанные водой водопроводной. Опытные делянки имели площадь 2 м², повторность опыта четырехкратная. Расстояние между рядами - 50 см. Норма высева пшеницы - 5 млн. всхожих зерен на га. Глубина заделки семян - 3 см.

Из приведенных в таблицах 4 данных видно, что композиция [N,N-тетраметилметилендиамин щавелевокислый]сульфат меди пентагидрата и культуральной жидкости Hypomyces odoratus ВКПМ F-242 в виде 0,01%-ных растворов при соотношении компонентов 1:1 (масс.) обладает выраженной фунгицидной и ростостимулирующей активностью и приводит к увеличению урожайности зерновых на 28.8%. Норма расхода каждого компонента уменьшается вдвое и суммарно составляет 1 литр композиции на 1 тонну семян. При раздельном использовании компонентов в той же концентрации эффект обработки семян на показатели продуктивности растений озимой пшеницы обеспечивает прибавку к урожаю 15,3% (компонент Б) и 20% (компонент А) и большей нормой расхода (каждого из них в количествах не менее 1 литр на 1 тонну семян).