Универсальное средство для обработки сельскохозяйственных культур

Универсальное средство для обработки сельскохозяйственных культур

Реферат

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам, улучшающим рост, развитие растений, качество продукции, обеспечивающим повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Средство для обработки сельскохозяйственных культур, содержащее хлорметилсилатран в качестве действующего вещества в водном растворе, дополнительно содержит кремнийорганическое эмульгирующее поверхностно-активное вещество (КЭПВ) в виде полиоксиалкиленорганосилоксанового блоксополимера в количестве 5-50% от веса действующего вещества. Применение КЭПВ способствует уменьшению скорости распада Мивала в воде и его более высокую растворимость. При этом повышается положительное действие средства как биорегулятора на всех стадиях роста и развития растений, а также в качестве адаптогена и антидота (способствует уменьшению содержания нитратов и пестицидов в продукции). Представлены данные исследований на различных сельскохозяйственных культурах в различных климатических зонах. 7 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к химическим средствам, улучшающим рост, развитие, качество продукции и обеспечивающим повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Известны различные средства из разных классов химических соединений и природных компонентов, используемые для ускорения развития и созревания сельскохозяйственных культур, например, хлорхолинхлорид, хлорэтилфосфоновая кислота, янтарная кислота, нафтилуксусная кислота [1. Никелл Л.Дж. Регуляторы роста растений. Применение в сельском хозяйстве, М., изд. "Колос", 1984 г., с.190].

Недостатками указанных известных средств являются высокая токсичность, кумулятивность, аллергенное действие и загрязнение окружающей среды.

Известно применение экологически чистых кремнийорганических соединений в качестве средств защиты и регуляторов на разных стадиях роста растений [2. М.Г. Воронков, Г.И. Зелчан, Э. Лукевич, Кремний и жизнь, изд. "Занятие", Рига, 1978 г.].

Наиболее изученным и эффективным к настоящему времени классом кремнийорганических соединений являются силатраны типа R Si (OCH₂ CH₂)₃N (R = алкил, алкенил, хлоралкил и др.). [3. М.Г. Воронков, В.М. Дьяков, Силатраны, изд. "Наука", Новосибирск, 1978 г., с. 118-134].

Указанные соединения характеризуются легкой биодеградабельностью, т.е. разложением, распадом в почве, воде и организмах животных и растений.

Известно применение органилсилатронов R Si (O CH₂CH₂)₃N с R = ClCH₂, C₂H₅O в качестве биостимуляторов и регуляторов роста растений и животных [3] , [4. В.М. Дьяков, В.В. Матыченков, Е.А. Чернышев, Я.М. Амосова. Использование соединений кремния в сельском хозяйстве. М., НИИТЭХИМ, 1990 г. ].

Производные 2-галогенэтилсиланов типа XCH₂CH₂Si(OR)₂Z (Z=OR, SR, R' и др.), применяемые в качестве десикантов и регуляторов роста растений, чрезвычайно лабильны и часто не обладают воспроизводимостью полезных свойств, например, при изменении температуры, при обилии или недостатке влаги в почве или воздухе [5. Патент США N 3421881, кл. 71-79, 1969 г.; 6. Патент США N 3928406, кл. 260/448. 8 R, 1973 г.; 7. Патент США N 4004909, кл. 71/79, 1975 г.].

Наиболее детально изучен, описан и широко применяется на практике 1-хлорметилсилатран (ХМС), получивший название Мивал [3], [4], [8. М.Г. Воронков, И. Г. Кузнецов, В. М. Дьяков. Новый биостимулятор - мивал в сельском хозяйстве, М. , изд. "Наука", 1982 г., с.87-89; 9. Сб. Регуляторы роста растений. Агропромиздат, 1990 г., с.52-61.], используемый, как правило, в виде водных растворов с концентрацией 0,02-0,005%.

Наиболее близкими к предложению являются средства для стимуляции роста хлопчатника, в которых действующими веществами являются производные силатранов с R = C₂H₅O и ClCH₂, которые используются в водных растворах в концентрации 50-400 мг/л для замочки семян и в концентрации 250-2000 мг/л для опрыскивания растений [10. Авт. свид. СССР N 827001, A 01 N 33/08, 1977 г. - прототип].

Указанные известные средства безвредны для фауны и флоры, в том числе для азотфиксирующих бактерий почвы [9]. Основным недостатком этих и аналогичных препаратов, содержащих связи Si-O-C и Si-C, является высокая гидролитическая лабильность. [11. М.Г. Воронков, В.П. Милешкевич, Ю.А. Южелевский, Силоксановая связь, изд. "Наука", Новосибирск, 1976 г.], т.е. быстрый распад в воде и организмах растений и животных. Так, хлорметилсилатран распадается на 50% в нейтральной воде за 10-12 часов при 25^oC, его константа скорости гидролиза в нейтральной воде K²₁⁵ = 9,73 0,02 л моль сек В кислой среде она на порядок выше K²₂⁵ = 0,62 0,02 л моль сек (HCl/0 = 2 10^-3 моль/л).

Этоксисилатран (мигуген) гидролизуется даже влагой воздуха, в герметичной упаковке он хранится не более 3-5 месяцев. По этой причине он не получил столь широкого распространения, как 1-хлорметилсилатран (Мивал), который более стабилен, но плохо растворим в воде.

Повышение растворимости Мивала может быть достигнуто введением в водный раствор полярных суперрастворителей, например, диметилформамид (ДМФА) или диметилсульфоксид (ДМСО), однако они токсичны для растений и почвенных микроорганизмов (Azotobacter), а также для гидробионтов (дафний, рачков, икры и мальков рыб).

Изобретение решает задачу создания нетоксичного универсального средства для обработки основных видов сельскохозяйственных культур с использованием хлорметилсилатрана (Мивала) в качестве действующего вещества, обладающего более высокой в сравнении с известными средствами эффективностью на всех стадиях развития растений, определяемой повышением устойчивости Мивала в водном растворе и улучшением его растворимости. Кроме того, предложенное средство проявляет новые свойства в качестве адаптогена, антидота, криопротектора.

Указанная задача решается тем, что средство для обработки сельскохозяйственных культур, содержащее хлорметилсилатран в качестве действующего вещества в водном растворе, дополнительно содержит кремнийорганическое эмульгирующее поверхностно-активное вещество (КЭПВ) в количестве 5-50% от веса действующего вещества.

КЭПВ по существу является заменителем и аналогом мыла или стирального порошка.

Применение КЭПВ определяет уменьшение скорости распада Мивала в воде и его более высокую растворимость при комнатной температуре за счет повышения поверхностно-активного натяжения молекул эмульгированной воды.

Благодаря КЭПВ увеличивается адгезия Мивала на листовую поверхность или на оболочку семени.

При этом повышается эффективность средства как биорегулятора на всех стадиях роста и развития растений. Эмульгатор (КЭПВ) сам по себе не проявляет свойства адаптогена, антидота, криопротектора, но выступает в качестве синергиста действия Мивала.

Так, например, Мивал в водном растворе в присутствии КЭПВ при 25^oC сохраняется в течение 2-3 суток. Растворимость Мивала в воде с КЭПВ повышается с 0,5-1,0 г/л до 3-5 г/л.

Применение предложенного средства (модифицированного Мивала) приводит к повышению жизнестойкости растений в экстремальных условиях, их устойчивости к отравлению фунгицидами, гербицидами, инсектицидами и обеспечивает, в конечном счете, повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции (снижение содержания нитратов и нитритов, увеличение содержания аминокислот, углеводов и провитаминов).

В качестве КЭПВ могут быть использованы, например, простые и доступные полиоксиалкиленорганосилоксановые блоксополимеры с молекулярной массой 60-2000 и вязкостью 50-5000 сСт, например со структурой типа БС-2 [12. Авт. свид. СССР N 1757559, кл. A 01 N 25/10, 1989 г.].

Научные исследования и полевые испытания, проведенные в 1984-1996 гг. для разных сельскохозяйственных культур в различных почвенных зонах, при различных климатических условиях подтверждают высокую эффективность предложенного средства.

Пример 1. Исследования проведены на кукурузе в Курганском НИИЗ (г. Курган) в 1989 г., в Восточно-Сибирском филиале ВНИПТИХИМ (г. Иркутск) в 1984 г. и Белгородском сельхозинституте (БСХИ) в 1988-1991 гг.

Для примера приведены результаты наиболее детальных исследований в БСХИ.

Вид опыта - полевой мелкоделяночный (площадь делянки 10 м², 4-х кратная повторность).

Использовались районированные гибриды: Харьковский 178ТВ(Х178), Харьковский 60ТВ (Х60), Воронежский ЭМВ (В3) и их родительские формы гибрид Харьковский 15Т (Х15), материнская и отцовская формы гибрида Х15, а также линии Харьковская 44ВТ (Х-44) и УХ 355ВТ (УХ355) и др.

Высев - 60 тысяч растений на 1 га.

Агротехника - обычная для данной зоны.

Способ обработки - замочка семян, инкрустирование.

Семена кукурузы замачивались в течение 10-12 часов в растворе, содержащем 1,0 г Мивала и 0,5 г КЭПВ на 1 л воды, т.е. весовое отношение КЭПВ к Мивалу составляло 50%. Расход раствора составил 100-200 л на 1 т семян.

При инкрустировании Мивал и эмульгатор добавляли (из расчета 3,0 г Мивала, 1,0 г КЭПВ на 1 л воды, т.е. при весовом отношении КЭПВ к Мивалу 33,33%) в состав с поливиниловым спиртом (ПВС) и фунгицидом (фентиурам). Расход раствора составил 50 л на 1 т семян.

Результаты опытов, подтверждающих влияние предложенного средства (Мивал - 0,3% раствор с добавкой кремнийорганического эмульгатора) на развитие и урожайность кукурузы (гибриды Х178 и Х15), в сравнении с контролем представлены в табл. 1.

Пример 2. Исследования на хлопчатнике приведены в Среднеазиатском НИИ хлопководства (СоюзНИХИ, г. Ташкент) в 1978 - 1993 гг., Азербайджанском НИИ хлопка в 1984 г., Туркменском НИИ селекции и семеноводства тонковолокнистого хлопчатника (НИИСХТ) (г. Иолотань, Марыйской области) в 1984 г.

Ниже представлены результаты опытов, проведенных в НИИСХТ на тонковолокнистом хлопчатнике.

Вид опыта - полевой мелкоделяночный (площадь делянки 100 м², 4-х кратная повторность).

Использовался хлопчатник сорта 9732-И. Характер почвы: генетический тип - луговой, механический состав - средний суглинок.

Использованная агротехника - общепринятая для данной зоны.

Способ применения средства - увлажнение семян перед посевом.

Семена хлопчатника увлажнялись раствором, содержащим 5,0 г Мивала, 2,0 г КЭПВ на 50 л воды, т.е. весовое отношение КЭПВ к Мивалу составляло 40%. Расход раствора составил 200-300 л на 1 т семян.

Срок сева - 13 апреля, норма высева - 120 кг/га.

Органические удобрения не вносились, минеральные - под пахоту (P₂O₅ - 70 кг/га).

Сбор доморозного урожая - 20 октября, послеморозного - 13 ноября.

Данные по урожайности культуры (ц/га) при использовании предложенного средства в сравнении с контролем представлены в табл. 2.

Пример 3. Исследования по антидотному действию средства для сахарной свеклы проведены на базе опытного сельхозпроизводства АН Украины (г. Киев) в 1989 г.

Вид опыта - полевой мелкоделяночный (площадь делянки 50 м², 4-х краткая повторность).

Тип почвы - темно-серая лесная, песчано-суглинистая, pH солевое 5,1, содержание гумуса 1,3%. Агротехника - общепринятая для культуры этой зоны.

Использовался сорт сахарной свеклы Ялтушковская.

Семена замачивали в течение 3 ч в 0,005%-ном растворе Мивала (из расчета 0,5 г Мивала, 0,2 г КЭПВ на 10 л воды, т.е. при весовом отношении КЭПВ к Мивалу 40%) при 25^oC. Перед высевом семена высушивали.

Гербицид ЭПТАМ (N,N-дипропил-5-этилтиокарбамат) из группы тиакарбаматов в дозах 3,0 и 5,0 кг/га вносили в почву перед посевом (вместе с удобрениями P₁₀₀, K₁₄₀, N_160-240).

В первую очередь было показано, что фитотоксическое действие гербицида не оказывало угнетающего действия на обработанные семена и проростки судя по урожайности и сахаристости (табл.3).

HCP_0,5 - урожая 20,3 ц/га, сахаристости 0,44.

Защитный эффект средства сохраняется и при повышении аммонийного питания свеклы. Снижение фитотоксического действия ЭПТАМА под влиянием Мивала связано с понижением кумулятивных свойств гербицида в тканях свеклы. Данные опытов по выявлению влияния отдельно Мивала и предложенного средства на содержание остаточных количеств ЭПТПМА (в мкг/г) представлены в табл. 4.

Пример 4. Исследования на зерновых злаках проведены в различных климатических зонах России, Украины, Крыма, Узбекистана, Казахстана на яровых и озимых злаках в 1984-1996 гг. Для примера ниже приведены данные исследований в Научно-производственном объединении "Южный Урал" (г. Оренбург) в 1994-1996 гг.

Вид опыта - полевой мелкоделяночный (площадь делянки 30 м², 3-х кратная повторность).

Использовались следующие культуры: яровые мягкие пшеницы Саратовская 42, Саратовская 55, Л-503, Оренбургская 13; яровые твердые сорта Харьковская 46, Саратовская золотистая, Харьковская 3; сорта ячменя Донецкой 8, Оренбургской 11, Нутанс 108; гречиха сорта Сучанка.

Тип почвы - южный чернозем солонцеватый.

Агротехника - обычная для южно-уральского степного региона.

Семена зерновых замачивали перед посевом в 0,05%-ном растворе Мивала с добавкой КЭПВ (из расчета 5,0 г Мивала, 2,0 г КЭПВ на 10 л воды, т.е. при весовом отношении КЭПВ к Мивалу 40%). Обработку проводили на протравителе семян (ПС-10) составом, содержащим прилипатель семян Na - КМЦ по принятой в хозяйствах Оренбуржья методике. Расход раствора составил 10 л на 1 т семян.

Данные опытов представлены в таблице 5.

Наиболее отзывчивыми оказались раннеспелые сорта мягкой пшеницы Саратовская 48 (прибавка урожая составила 29,9%) и Саратовская 55 (прибавка урожая составила 38,7%). У позднеспелого сорта Л-503 реакция оказалась отрицательной, а у Оренбургской 13 слабая положительная (прибавка урожая составила 10,4%).

У более ценных твердых сортов практически одинаковая реакция наблюдалась у Харьковской 46 (прибавка урожая 16%) и у Саратовской золотистой (прибавка 16,3%), в то время как раннеспелый новый сорт Харьковская 46 отреагировал отрицательно.

Подобная реакция наблюдалась и на сортах ячменя.

Пример 5. Исследования на картофеле проводились в Тимирязевской сельскохозяйственной академии (ТСХА, г. Москва) в 1985-1992 гг., В киевском отделе УкрНИОБ (г. Киев) в 1988-1990 гг., в Сибирском институте физиологии и биологии растений (СИФИБР, г. Иркутск) в 1980-1985 гг., ряде колхозов, совхозов Московской, Харьковской, Киевской, Вологодской, Ориенбургской, Кустанайской, Иркутской областей, южных регионов Узбекистана и Крыма. Для примера приведены результаты исследований в средней полосе России на базе учебно-опытного хозяйства "Михайловское" ТСХА в 1992-1995 гг.

Вид опыта - полевой мелкоделяночный (площадь делянки 15 м², 3-х кратная повторность).

Вид почвы - дерново-подзолистая, средне-суглинистая, pH-6,7.

Сорта картофеля: Невский, Гатчинский.

Агротехника - обычная для средней полосы.

Содержание питательных элементов на 100 г почвы P₂O₅-130, органических удобрений 10 т/га.

Норма посадки - 3 т/га.

Способы обработки: а) опрыскивание клубней за день до посадки из расчета 0,3 г Мивала, 0,1 г КЭПВ на 1 л воды, т.е. при весовом отношении КЭПВ к Мивалу 33,33%, расход раствора - 30 л/т; б) опрыскивание вегетирующих растений в начале фазы бутонизации (2,0 г Мивала, 0,5 г КЭПВ на 10 л воды, т.е. при весовом отношении КЭПВ к Мивалу 25%, расход раствора - 400 л/га).

При обработке посадочных клубней отмечено увеличение массы одного собранного клубня и массы клубней с одного куста, что обеспечило повышение урожайности картофеля на 6-22%. Более эффективной оказалась обработка растений в фазе бутонизации, после которой прибавка урожайности составила 20-50%. Данные исследований представлены в табл. 6.

Помимо повышения урожайности, предложенное средство благотворно влияет на качество картофеля. Обработка клубней увеличивает сумму хлорофилла "a + b" за счет содержания хлорофилла "b". Опрыскивание растений повышало содержание хлорофилла "a", сумма хлорофилла возрастала на 12% по сравнению с контролем, а содержание каротиноидов - на 8%. Данные по содержанию крахмала, витамина "C" (аскорбиновой кислоты) и нитратов представлены в табл.7.

Особый интерес представляет уменьшение нитратов в картофеле, что имеет большое практическое значение, так как увеличиваются сроки сохранности этой важной и распространенной во всем мире культуры.

Формула изобретения

Универсальное средство для обработки сельскохозяйственных культур, содержащее хлорметилсилатран в качестве действующего вещества в водном растворе, отличающееся тем, что дополнительно содержит кремнийорганическое эмульгирующее поверхностно-активное вещество в виде полиоксиалкиленорганосилоксанового блоксополимера в количестве 5 - 50% от веса действующего вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.10.2005        БИ: 29/2005