N'-метил-1-фенил-1-n,n-диэтиламинометансульфонамид в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства для зерновых культур

N'-метил-1-фенил-1-n,n-диэтиламинометансульфонамид в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства для зерновых культур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к органической химии и сельскому хозяйству, а именно к N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамиду формулы:

обладающего фунгицидными и росторегулирующими свойствами, и может быть использовано в сельском хозяйстве при протравливании семян зерновых злаковых культур.

Известно антибактериальное действие N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида [RU 2272619 C1, 2006.03.27].

Протравливание семян является обязательным приемом защиты зерновых злаковых культур. Одними из основных болезней, контролируемых в процессе протравливания, являются корневые и прикорневые гнили, ущерб от которых в некоторые годы достигает 25-30% урожая. В качестве протравителей семян выступают как химические (преимущественно триазольные), так и биологические препараты. Однако часто при протравливании семян используются токсичные для человека препараты, создаются опасные условия для работы.

Задача изобретения - расширение арсенала известных средств, обладающих фунгицидными и росторегулирующими свойствами при протравливании семян зерновых злаковых культур, препаратом, относящимся к классу амидов α-аминосульфоновых кислот, проявляющим активность в отношении корневых и прикорневых гнилей, увеличивающим всхожесть семян и сокращающим длину колеоптиля, относящемуся к 3 классу опасности (согласно ГОСТ 12.1.007-76).

Техническим результатом изобретения является фунгицидное действие N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида - сдерживание развития на семенах и проростках гельминтоспориозной (обыкновенной) и фузариозной корневых гнилей при протравливании семян зерновых злаковых культур, а также его росторегулирующие свойства - повышение всхожести семян и эффективность в отношении снижения длины колеоптиля, что предполагает меньшую глубину их посева.

Технический результат достигается применением N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства при протравливании семян зерновых злаковых культур.

N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамид получают путем взаимодействия комплекса диэтиламина с SO₂ (1:1) в растворителе, выбранном из ряда низших алифатичсских спиртов (C₁-C₄), или ацетонитриле, с последующим взаимодействием с бензальметиламином и добавлением воды. Препарат представляет собой кристаллический порошок белого цвета, растворимый в воде и органических растворителях.

Пример 1

Получение N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида

5 г (0.036 моль) комплекса диэтиламина с SO₂ растворяют в 50 мл ацетонитрила, при охлаждении и перемешивании прибавляют 4.28 г (0.036 моль) бензальметиламина, затем медленным прикапыванием добавляют 0.65 г (0.036 моль) воды при перемешивании и охлаждении реакционной смеси, контролируя, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 45°С. Раствор перемешивают в течение 30 минут, затем охлаждают до 15°С. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат в вакууме в течение 3-3,5 часов при температуре 50-60°С.

Выход 96% от теоретического.

ИК (KBr) в вазелиновом масле:

3265 см^-1 (N-H) ср.; 1215 см^-1 (_SSO₂) с; 1345 см^-1 (_OSSO₂) с.

Элементный анализ:

Найдено, %: С 55,78; Н 7,59; N 9,97; S 11,92

C₁₂H₂₀N₂O₂S

Вычислено, %: С 56,25; Н 7, 81; N 10,93; S 12,5.

Чистота продукта определена методом ВЭЖХ.

Хроматографическая колонка с обращенной фазой С-18, длина колонки 150 мм, внутренний диаметр 2,4 мм. Размер частиц 5,7 мкм, УФ детектор длина волны 275 нм, элюэнт - этиловый спирт.

Содержание продукта определялось по интеграфу или по соотношению пиков.

Чистота - 99,61%.

Исследования по оценке на фунгицидную активность вещества N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамид проводились в лабораторных условиях на кафедре Защиты растений и селекции Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанская государственная сельскохозяйственная академия».

Исследования проводились на семенах яровой пшеницы (сорт Люба), ячменя (сорт Рахат) и озимой ржи (сорт Эстафета Татарстана).

При протравливании семян злаковых культур использовались общепринятые в агрономии методы.

Расход рабочей жидкости - 10 л/т. Обработку проводили на лабораторной протравливающей установке.

Повторность в опыте - четырехкратная.

Пример 2

Опыты по оценке общих фунгицидных свойств

Определение фунгицидной активности против фитопатогенов проводят методом зоны лизиса на чистых культурах патогенов на среде Чапека аналогично (Мелентьев А.И. Бактериальный препарат бациспецин с фунгицидной ростстимулирующей активностью // Актуальные экологические проблемы республики Татарстан. Материалы 4 республиканской научной конференции. - Казань: Издательство «Новое знание», 2000. - С.170-171).

В качестве модельных объектов для оценки фунгицидных свойств N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида используют чистые культуры возбудителей корневых гнилей зерновых культур, грибы Bipolaris sorokiniana (обыкновенная или гельминтоспориозная корневая гниль), Alternaria tenius (альтернариоз), Fusarium culmorum. Оценку проводят с использованием зонального метода (по ширине зоны лизиса колонии патогена).

Диск фильтровальной стерильной бумаги, диаметром 1 см, смачивают раствором N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометан-сульфонамида, помещают в центр колонии гриба, высеянном на агаре Чапека в чашках Петри, инкубируют 7 дней при температуре 21°С. Расчет фунгицидной активности проводят при измерении зоны лизиса (чистая зона вокруг диска) при помощи линейки. Чем больше эта зона, тем выше фунгицидная активность опытного раствора. Результаты представлены в таблице 1. В контроле - семена зерновых культур без обработки.

Данные таблицы 1 показывают, что все концентрации N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида не оказывают фунгицидного действия на альтернариозную инфекцию. Слабое фунгицидное действие N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида проявляется в отношение Bipolaris sorokiniana и Fusarium culmorum. Преимущество по степени проявления фунгицидного действия имеют 0,1 и 0,5% концентрации препарата.

Пример 3

Опыты по оценке эффективности при обработке семян (метод рулонов согласно ГОСТ 12044-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями»)

Отбирают 4 рабочие пробы по 100 семян. Для проращивания используют 2 слоя увлажненной фильтровальной бумаги в виде полос. Семена раскладывают в одну линию с интервалом 1 см и на расстоянии 2-3 см от верхнего и боковых краев бумаги зародышами вниз. Разложенные на бумаге семена накрывают такой же полоской увлажненной фильтровальной бумаги, поверх накладывают полоску полиэтилена или коррекс и сворачивают в рулон. Рулоны ставят вертикально в сосуды и помещают в термостат при температуре 22-25°С, не допуская подсыхания рулонов при проращивании семян, для чего меняют воду в поддоне термостата каждые 3-5 суток.

По каждой из 4 проб подсчитывают количество семян, зараженных каждой болезнью, и общее количество зараженных семян.

Зараженность семян вычисляют как отношение суммарного количества зараженных семян в четырех пробах к общему количеству семян, взятых для анализа, выраженное в процентах.

Результаты экспериментов по обработке семян, полученные при применении метода рулонов, представлены в таблице 2.

На основании результатов таблицы 2 получают значения биологической эффективности (процент подавления болезни), представленные в таблице 3, которые рассчитывают по формуле Аббота:

Т=(П_к-П_о)·100%/П_к,

где Т - биологическая эффективность, выраженная в процентах,

П_к - развитие болезни в контроле, %,

П_о - развитие болезни в опыте, %.

Результаты таблиц 2 и 3 показывают, что подавление внешней и внутренней инфекций под влиянием препарата определяется концентрацией раствора.

Для определения оптимальной концентрации препарата используют показатель частоты положительного действия (количество положительных величин биологической эффективности в сравнении с максимальной - 4 вида фитопатогенов·3 вида сельскохозяйственных культур). Результаты представлены на фиг.1, которые показывают, что максимальное подавление микрофлоры семян наблюдается в варианте с 0,5% концентрацией раствора N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

Более точные результаты по зараженности семян патогенами получаются при применении метода высева обработанных семян на питательные среды (таблица 4), в частности на агар Чапека.

Данные по биологической эффективности подавления возбудителей болезней на семенах, рассчитанные по формуле Аббота на основании данных таблицы 4, представлены в таблице 5.

В большинстве случаев обработка семян N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидом снижает зараженность их возбудителями гельминтоспориозной и фузариозной гнилей.

Для оценки оптимальной концентрации используется показатель частоты положительного действия против возбудителей корневых гнилей {Bipolaris sorokiniana и Fusarium culmorum) (фиг.2).

Как видно из фиг.2, наибольшая частота положительного действия против возбудителей корневых гнилей отмечается при применении 0,01; 0,1 и 0,5% концентраций N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

В целом при сравнении результатов таблиц 3 и 5 видно, что максимальная биологическая эффективность против возбудителей корневых гнилей на семенах отмечается при применении 0,5% концентрации N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

Пример 4

Пораженность всходов яровой пшеницы корневыми гнилями при выращивании обработанных семян в песке

Исследования зараженности всходов возбудителями корневых гнилей осуществляют путем проращивания обработанных семян в кварцевом песке (Методическое руководство по проведению теплично-полевых испытаний протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов», Черкассы, ВНИИХСЗР, 1990. - С.22, 48, 49).

Для моделирования развития инфекций корневых гнилей в фазу всходов обработанные семена помещают в стерильный песок. Результаты учета развития и распространенности корневых гнилей на яровой пшенице представлены в таблице 6. Данные таблицы 6 показывают, что наименьшее распространение и развитие корневых гнилей отмечалось при использовании 0,1 и 0,5% концентраций N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

Пример 5

Посевные свойства семян при обработке N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидом

Биометрические исследования и оценку посевных свойств проводят с применением общепринятых методов исследований (Биометрия в генетике и селекции растений / А.В.Смиряев, С.П.Мартынов, А.В.Кильчевский. - М.: Изд-во МСХА 1992. - 268 с.; Определение всхожести по ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести».

Среди основных показателей воздействия препаратов на семенные свойства выделяют всхожесть, длину колеоптиля, количество первичных корней.

Всхожесть определяют следующим образом:

ванночку на дне с водой покрывают сверху стеклом, на которое кладут фильтровальную бумагу так, чтобы ее концы свешивались в воду в ванночке. На бумагу помещают семена в количестве 100 шт., обработанные опытным раствором. Расчет проводят по формуле:

Количество взошедших семян/общее количество семян в опыте·100%.

Количество корешков учитывают согласно ГОСТ 12038-84 (определение всхожести семян) по шкале. Хороший результат по шкале, если взошло более 5 корешков.

Влияние предпосевной обработки семян на посевные свойства и некоторые биометрические показатели, полученные для ячменя, приведены в таблице 7.

Данные показывают, что обработка семян N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидом в 0,5% концентрации повышает всхожесть растений. Все изучаемые концентрации N'-мстил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида несколько сокращали длину колеоптиля, что необходимо учитывать при определении глубины посева.

Таким образом, N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамид обладает слабым прямым фунгицидным действием в отношении патогенов, сохраняющихся на семенах зерновых культур, однако в оптимальных концентрациях проявляет выраженный фунгистатичный эффект, причем наилучшие свойства в отношении подавления семенной инфекции корневых гнилей проявляют 0,1 и 0,5% концентрации препарата.

0,5%-ная концентрация препарата значительно повышает всхожесть семян. Все концентрации проявляют эффект в отношении снижения длины колеоптиля, что предполагает меньшую глубину их посева.

Таким образом, предложено применение расширяющего арсенал известных средств N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида при протравливании семян зерновых культур, обладающего фунгицидными и росторегулирующими свойствами.

Таблица 1
Оценка фунгицидных свойств N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида с использованием зонального метода (по ширине зоны лизиса колонии патогена)
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида	Ширина зоны лизиса колонии патогенна, мм
Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenius	Fusarium culmorum
Контроль	0	0	0
0.01% раствор	0	0	0
0.05% раствор	0	0	0,1
0.1% раствор	0,5	0	0,8
0.5% раствор	0,7	0	0,9
0.75% раствор	0,4	0	0,3
1.0% раствор	0,4	0	0,6
5.0% раствор	0,1	0	0,6
10.0% раствор	0,1	0	0,4

Таблица 2
Зараженность семян фитопатогенными грибами (метод рулонов), %
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenius	Fusarium culmorum	Плесневые грибы
Яровая пшеница
Контроль	32	68	16	20
0.01% раствор	40	64	16	22
0.05% раствор	36	46	14	22
0.1% раствор	18	42	22	20
0.5% раствор	32	38	10	14
0.75% раствор	37	41	11	19
1.0% раствор	44	52	26	20
5.0% раствор	34	60	4	6
10.0% раствор	35	49	15	27
Ячмень
Контроль	72	58	4	6
0.01% раствор	34	78	0	4
0.05% раствор	54	56	0	8
0.1% раствор	46	64	6	10
0.5% раствор	62	46	4	14
0.75% раствор	73	82	1	8
1.0% раствор	42	50	20	8
5.0% раствор	50	52	4	6
10% раствор	76	76	2	10
Озимая рожь
Контроль	20	74	8	28
0.01% раствор	16	74	6	34
0.05% раствор	14	40	8	20
0.1% раствор	6	46	6	36
0.5% раствор	2	54	0	10
0.75% раствор	25	71	0	8
1.0% раствор	14	78	4	12
5.0% раствор	26	82	10	32
10% раствор	25	78	0	8

Таблица 3
Биологическая эффективность препарата против патогена (метод рулонов), %
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenius	Fusarium culmorum	Плесневые грибы
Яровая пшеница
0.01% раствор	0,0	5,9	0,0	0,0
0.05% раствор	0,0	32,4	12,5	0,0
0.1% раствор	43,8	38,2	0,0	0,0
0.5% раствор	0,0	44,1	37,5	30,0
0.75% раствор	0,0	39,7	31,3	5,0
1.0% раствор	0,0	23,5	0,0	0,0
5.0% раствор	0,0	11,8	75,0	70,0
10% раствор	0,0	27,9	6,3	0,0
Ячмень
0.01% раствор	52,8	0,0	100,0	33,3
0.05% раствор	25,0	3,4	100,0	0,0
0.1% раствор	36,1	0,0	0,0	0,0
0.5% раствор	13,9	20,7	0,0	0,0
0.75% раствор	0,0	0,0	75,0	0,0
1.0% раствор	41,7	13,8	0,0	0,0
5.0% раствор	30,6	10,3	0,0	0,0
10% раствор	0,0	0,0	50,0	0,0
Озимая рожь
0.01% раствор	20,0	0,0	25,0	0,0
0.05% раствор	30,0	45,9	0,0	28,6
0.1% раствор	70,0	37,8	25,0	0,0
0.5% раствор	90,0	27,0	100,0	64,3
0.75% раствор	0,0	4,1	100,0	71,4
1.0% раствор	30,0	0,0	50,0	57,1
5.0% раствор	0,0	0,0	0,0	0,0
10% раствор	0,0	0,0	100,0	71,4

Таблица 4
Зараженность семян фитопатогенными грибами (метод высева обработанных семян на агар Чапека), %
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenius	Fusarium culmorum	Плесневые грибы
Яровая пшеница
Контроль	52	76	8	12
0.01% раствор	40	56	4	8
0.05% раствор	28	64	4	12
0.1% раствор	36	40	4	16
0.5% раствор	36	88	4	12
0.75% раствор	44	64	12	4
1.0% раствор	40	68	0	16
5.0% раствор	20	64	8	12
10% раствор	28	60	4	8
Ячмень
Контроль	56	96	44	16
0.01% раствор	48	88	4	20
0.05% раствор	44	80	24	12
0.1% раствор	48	96	0	0
0.5% раствор	40	86	20	16
0.75% раствор	48	84	0	0
1.0% раствор	48	52	12	16
5.0% раствор	60	72	24	28
10% раствор	60	88	12	0
Озимая рожь
Контроль	48	72	8	16
0.01% раствор	40	68	0	4
0.05% раствор	52	96	8	20
0.1% раствор	28	84	4	16
0.5% раствор	44	88	4	12
0.75% раствор	36	76	20	0
1.0% раствор	48	84	12	0
5.0% раствор	60	64	8	32
10% раствор	40	60	12	0

Таблица5
Биологическая эффективность препарата против патогена (метод высева обработанных семян на агар Чапека), %
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида	Bipolaris sorokiniana	Alternaria tenius	Fusarium culmorum	Плесневые грибы
Яровая пшеница
0.01% раствор	23,1	26,3	50,0	33,3
0.05% раствор	46,2	15,8	50,0	0,0
0.1% раствор	30,8	47,4	50,0	0,0
0.5% раствор	30,8	0,0	50,0	0,0
0.75% раствор	15,4	15,8	0,0	66,7
1.0% раствор	23,1	10,5	100,0	0,0
5.0% раствор	61,5	15,8	0,0	0,0
10% раствор	46,2	21,1	50,0	33,3
Ячмень
0.01% раствор	14,3	8,3	90,9	0,0
0.05% раствор	21,4	16,7	45,5	25,0
0.1% раствор	14,3	0,0	100,0	100,0
0.5% раствор	28,6	10,4	54,5	0,0
0.75% раствор	14,3	12,5	100,0	100,0
1.0% раствор	14,3	45,8	72,7	0,0
5.0% раствор	0,0	25,0	45,5	0,0
10% раствор	0,0	8,3	72,7	100,0
Озимая рожь
0.01% раствор	16,7	5,6	100,0	75,0
0.05% раствор	0,0	0,0	0,0	0,0
0.1% раствор	41,7	0,0	50,0	0,0
0.5% раствор	8,3	0,0	50,0	25,0
0.75% раствор	25,0	0,0	0,0	100,0
1.0% раствор	0,0	0,0	0,0	100,0
5.0% раствор	0,0	0,0	0,0	0,0
10% раствор	16,7	16,7	0,0	100,0

Таблица 6
Пораженность всходов яровой пшеницы корневыми гнилями при выращивании обработанных семян в песке
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамила	Распространенность болезни, %	Развитие болезни, %
Контроль	65	9,8
0.01% раствор	60	9,3
0.05% раствор	66	9,7
0.1% раствор	47	6,9
0.5% раствор	48	6,2
0.75% раствор	61	7,8
1.0% раствор	55	7,1
5.0% раствор	59	6,3
10% раствор	60	7,0

Таблица 7
Влияние предпосевной обработки семян на посевные свойства и некоторые биометрические показатели на ячмене
Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида	Всхожесть, %	Количество корешков, шт.	Длина колеоптиля, см
Контроль	80	5,6	4,9
0.01% раствор	88	5,6	4,4
0.05% раствор	88	5,3	4,6
0.1% раствор	74	5,1	3,6
0.5% раствор	92	5,2	3,7
0.75% раствор	81	6,0	4,4
1.0% раствор	84	5,5	3,7
10% раствор	83	5,8	3,8

Применение N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида при предпосевной обработке в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства для зерновых культур.