Композиция с фунгицидной и росторегулирующей активностью для предпосевной обработки семян зерновых культур
COMPOSITION WITH FUNGICIDAL AND GROWTH-REGULATING ACTIVITY FOR PRE-SOWING TREATMENT OF SEEDS OF GRAIN CROPS

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).
Таблица 1. Спектр действия композиции в отношении фитопатогенных грибов
Вызываемые болезни
Тест-организмы
Зоны подавления роста, мм
Фузариоз корней злаковых, гниль красная, «пьяный хлеб»
Fusarium roseum
22
Fusarium herbarum
21
Корневые гнили злаковых
Bipolaris sorokiniana
34
Гельминтоспориоз ячменя
Helmintosporium sativum
34
Бурая ржавчина злаков
Puccinia graminis;
26
Головня кукурузы
Ustilago zeae
19
Черная гниль плодовых и корневые гнили злаковых
Alternaria tenius,
22
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).
Таблица 2. Влияние композиции на энергию прорастания семян яровой пшеницы
Сорт
Вариант
На 2-й день после замачивания
На 3-й день после замачивания
Количество проросших семян
В % к общему числу
Количество проросших семян
В % к общему числу
Оренбург-ская 10
Предлагаемая композиция
43
93
50
100
Контроль (вода водопроводная)
33
66
42
84
Харьковская 46
Предлагаемая композиция
40
90
50
100
Контроль (вода водопроводная)
30
60
40
80
Таблица 3. Влияние композиции на энергию прорастания и лабораторную всхожесть озимой пшеницы пшеницы сорта Пионерская 32”
№ п/п
Варианты
2 сутки
3 сутки
7 сутки
Ко-реш-ки,см
Ко-реш-ки,шт.
Общее кол-вопроклюнувшихся семян из 100 шт.
Ко-реш-ки,см
Ко-реш-ки,шт.
Рост-ки,см
Ко-реш-ки,см
Корешки, шт.
Рост-ки,см
1
Контроль - вода дистил.
нет
нет
90
нет
нет
0,5
2,5
1-2
2,5
2
Компонент Б
1,5
1
100
2,0
2
2,0
3,2
3
4,0
3
Компонент А
1,5
2
100
3,0
3
1,9
5,5
3
3,2
4
Предлагаемая композиция
3,0
3
100
4,0
4
3,5
8,5
4-5
6,4
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.
2
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 м, повторность опыта четырехкратная. Расстояние между рядами - 50 см. Норма высева пшеницы - 5 млн. всхожих зерен на га. Глубина заделки семян - 3 см.
Таблица 4. Сводные данные полевых испытаний предпосевной обработки семян на морфометрические показатели и урожайность растений озимой пшеницы “Пионерская 32”
Варианты
Норма расходапрепарата, литр на 1 тонну семян
Продук-тивная кустис-тость
Кол-во зерен в 1 колоссе, шт.
Масса зерен с 1 колосса, г
Масса 1000 зерен, г
Биологическая урожайность
ц/га
Прибавка, %
Контроль
1
1.20
28.47
1.1
30.75
26.10
-
Компонент Б
1
1.42
31.10
1.29
38.20
30.10
15.3
Компонент А
1
1,4
28,52
1,11
39,05
32,63
20,0
Предлагаемая композиция
1(0,5 компонента А +0,5 компонента Б)
1.43
31.90
1.31
42.53
33.62
28.8
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).