Гербицидное средство листового действия в отношении сорных трав и борщевика
FOLIAR-APPLIED HERBICIDE AGENT AGAINST WEEDS AND HOGWEED

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству, а именно к гербицидам листового действия. Гербицид представляет собой калийную соль 2,2-дихлорпропионовой кислоты, получаемый в виде соли с последующим разбавлением водой при следующем соотношении компонентов (мас.%): гербицид (калиевая соль 2,2 дихлорпропионовой кислоты) - 10-30%, растворитель - 90-70%.
Изобретение позволяет повысить эффективность подавления роста и жизнеспособности сорных растений во временной и дозозависимой манере, включая борщевик.
Уровень техники
Известны авторские свидетельства SU 1656704 А1 и SU 1681416А1. Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен состав из известных гербицидов, n-фосфонометилглицина, α,α дихлорпропионовая кислота, смачивателя, тетраметил-метилендиамина (ТММДА), вода остальное. Введение ТММДА позволяет получить стабильный состав, обладающий синергетическим действием как в отношениях многолетних, так и однолетних сорняков.
Известно авторское свидетельство SU 1656703 А1 Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно - к химическим средствам защиты растений, используемых для борьбы с сорными растениями. Цель изобретения повышение эффективности действия. Состав содержит известные гербициды, мас. n - фосфонометилглицин 5 15; 2,4 дихлорфеноксиуксусная кислота 8,4 20,0; α,α дихлорпропионовая кислота 12,5 36,0; смачиватель 1,0 - 20,0; тетраметилметилендиамин (ТММДА) 10,9 36,7; вода - остальное. Введение ТММДА позволяет получить стабильный состав, обладающий синергетическим действием как в отношениях многолетних, так и однолетних сорняков. Изобретение отличается от заявляемого отсутствием эффективности в отношении борщевика; композиция не содержит калийной соли дихлорпропионовой кислоты.
Известна гербицидная композиция (патент US 3188194), содержащая гербицид, выбранный из группы: пара-хлорфенилдиметилмочевина, аминотриазол, 2-хлор-4,6-бис(этиламино)-s-триазин, натриевую соль дихлорпропионовой кислоты, а также эфир фосфорной кислоты, выбранный из группы, состоящей из трибутилфосфата, триизобутилфосфата и трикрезилфосфата. Изобретение отличается от заявляемого отсутствием эффективности в отношении борщевика; композиция не содержит калийной соли дихлорпропионовой кислоты.
Известна композиция (патент US RE 48,057), в состав которой входят такие соединения далапона, как далапон-кальций, далапон-магний, далапон-натрий. Композиция не содержит калия и применяется в качестве пестицида. Кроме того, состав не применяется для подавления роста борщевика.
Известен гербицидный состав (патент US 9,723,841), содержащий, по меньшей мере, одно гербицидно-активное соединение и поверхностно-активное вещество, содержащее, по меньшей мере, один алкоксилированный моноглицерид, по меньшей мере, один алкоксилированный диглицерид или смесь алкоксилированных моно- и диглицеридов, при условии, что композиция не содержит соединения сульфонилмочевины, и при этом концентрация алкоксилированного глицеридного поверхностно-активного вещества составляет от 5 до 40 мас. %, в котором в качестве гербицида применяют далапон. Композиция не содержит калия и применяется в качестве пестицида. Кроме того, состав не применяется для подавления роста борщевика.
Известен способ остановки роста семян борщевика, включающий следующие этапы: приготовление жидкого ополаскивателя, нанесение указанного ополаскивателя на семена, находящиеся в естественной среде, причем указанный ополаскиватель содержит гербицид (патент US 9,084,395). В изобретении не используется калиевая соль дихлорпропионовой кислоты.
Наиболее близким к заявляемому гербициду является натриевая соль 2,2-дихлорпропионовой кислоты, т.н. далапон, с содержанием соли 85%. Далапон традиционно применяется в качестве листового и корневого системного гербицида. В ряде случаев далапон поглощается корнями растений. Натриевая соль 2,2-дихлорпропионовой кислоты применяется также в составе таких гербицидов, как даупон, омнидель, широко используемых в США и ряде европейских стран. Отличительным признаком далапона является тот факт, что он исходно не применяется против борщевика.
Таким образом, признаки, отличающие заявляемые технические решения, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Изобретение является промышленно применимым.
Сущность изобретения
Предложен гербицид листового действия, содержащий калийную соль 2,2-дихлорпропионовой кислоты, получаемый в виде соли с последующим разбавлением водой при следующем соотношении компонентов (мас.%): гербицид (калиевая соль 2,2 дихлорпропионовой кислоты) - 10-30%, растворитель - 90-70%. Изобретение позволяет повысить эффективность подавления роста и жизнеспособности сорных растений во временной и дозозависимой манере, включая борщевик.
Несмотря на огромное разнообразие гербицидных средств, которые можно использовать с целью подавления роста сорных трав, в сельском хозяйстве остаются определенные проблемы, связанные с отсутствием эффективных препаратов в отношении некоторых растений. Одним из таких примеров является борщевик. Это двулетнее растение, имеющие высокий потенциал к регенерации и демонстрирующий устойчивость ко многим современным гербицидам.
Гербицидное действие 2,2-дихлорпропионата калия проявляется в ингибировании синтеза пантотеновой кислоты в листьях растений (Кравцов, 1986). Пантотеновая кислота (витамин В5) является составляющей кофермента ацетилирования (КоА) и участвует в основных процессах обмена растения, а именно: в обмене белков, жиров и углеводов, органических кислот, в переносе ацетат-ионов к ацетилирующим соединениям, в переносе радикалов при аэробном превращении пировиноградной кислоты, в аэробном окислительном процессе дыхания цикла Кребса. Пантотеновая кислота является комплексным соединением β-аланина и 2,4-диокси-3,3-диметилмасляной кислоты, малоустойчива и легко гидролизуется по месту пептидной связи под действием слабых кислот, к которым относится и 2,2-дихлорпропиовая кислота (Смашевский, 2008).
Присутствующий в составе соли ион калия является для растений питательным элементом и, попадая в почву, не будет оказывать подавляющего действия на окружающую среду. Калийная соль 2,2-дихлорпропионовой кислоты легко растворяется в воде.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.
Пример 1. Получение гербицидного средства.
Получение гербицидного средства проводят по известному способу, заключающемуся в проведении реакции нейтрализации, при которой кислота и основание вступают во взаимодействие, обмениваются активными компонентами, в результате чего получается нейтральная соль и вода.
2
Берут 255 г 2,2-дихлорпропионовой кислоты и 100 г гидроксида калия, предварительно разбавляют его в 100 мл дистиллированной HO.
В результате проведения реакции получается 2,2-дихлорпропионат калия и вода:
Поскольку реакция нейтрализации протекает с выделением значительного количества тепла, то 2,2-дихлорпропионовую кислоту в раствор гидроксида калия добавляют дозированно, маленькими порциями, в охлаждающей водяной бане, поддерживая температуру реакционной смеси не выше 40-50°С.
Массовая доля сухой соли в растворе составляет около 91%. После полного перемешивания компонентов реакционной смеси раствор продолжают охлаждать до интенсивного выпадения кристаллов 2,2-дихлорпропионата калия и полного расслоения фаз. Полученный продукт декантируют и высушивают при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния.
Данный способ получения гербицида относительно прост, и его легко осуществить в промышленных масштабах.
Пример 2. Подтверждение химического состава калийной соли 2,2-дихорпропионовой кислоты на основе спектрального анализа.
Анализ вещества проводился на газовом хроматографе «Agilent Technologies» модели 7820А с масс-селективным детектором «Agilent 5975N MSD», колонка - кварцевая капиллярная HP-5MS (30 м × 0,25 мм, толщина пленки фазы - 0,25 мкм), температура инжектора - 250°С, интерфейса детектора - 280°С; начальная температура термостата колонки - 50°С, нагрев со скоростью 10 град/мин до 280°С, выдержка при конечной температуре 10 мин, при конечной температуре 25 минут в изотерме; газ-носитель - гелий высокой чистоты марки «5.5» (99,9995%); объем вводимой пробы - 1 мкл. Проба вводились в режиме с делением потока кратностью 1:30. Поток газа-носителя составлял 1 мл/мин. Ионизация - электронный удар энергией 70 эВ, детектирование осуществлялось по полному ионному току в диапазоне m/z 40-500 Дальтон с предварительной однократной фильтрацией потока ионов на квадрупольном фильтре масс.
Обработку хроматограмм проводили с использованием программного обеспечения MSD ChemStation Data Analysis F.01.01 («Agilent Technologies», США). Полученные масс-спектры компонентов хроматограммы сравнивали с библиотечными масс-спектрами с использованием поискового модуля NIST MS Search вер. 2.3 на основе библиотек масс-спектров NIST 17 (Mainlib, Replib) Национального института стандартов и технологий США и WILEY 9N11.
Полученные результаты приведены на Фиг. 2. Согласно результатам наглядны совпадения по основной группе фрагмента молекулы 2,2-дихлорпропионовой кислоты, - 2,2-дихлорпропионат-иону.
Учитывая «хвост» из 125-129 Дальтон, вероятно, что реальное вещество может иметь более тяжелые по молекулярной массе органические кислоты.
В качестве растворителя использовался метанол. Ожидаемого растворения объектов в хлористом метилене не произошло, в том числе не дало результат растворение объектов в дистилляте с последующей хлороформной переэкстракцией.
Пример 3. Применение гербицида на сорных (луговых) травах и борщевике.
Рабочие растворы различных концентраций наносились однократно методом распыления на объект исследования (надземная часть растений) с расстояния 20-25 см до достижения равномерно увлажненной поверхности обрабатываемого растения. Обработка происходила в сухую, безветренную погоду, в условиях достаточной освещенности (в солнечную погоду, либо с переменной облачностью).
Обработка сорных луговых трав
В исследовании гербицидной активности в отношении луговых (газонных) трав применяли следующие концентрации рабочего раствора (в мас.%): 1, 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30, 40, 50%. В качестве отрицательного контроля использовали необработанный участок. Обработку проводили на следующих травах: мятлик луговой, красная овсяница, побегоносная полевица, микроклевер, райграс и т.п. Оценку проводили визуальным методом с последующим описанием появившихся отличий и получением фотографий.
На фоне применения рабочих растворов в концентрациях 1, 2, 4, 6, 8 мас.% отмечается их низкая эффективность; в результате они признаны малоэффективными (результаты не приводятся).
Первые изменения после обработки рабочими растворами с концентрацией 10, 20, 30, 40, 50 мас.% начали проявляться на 3-й день, а именно пожелтение и дальнейшее появление коричневого окрашивания. Наблюдалось усыхание листвы и стеблей с последующим угнетением роста и гибели растения, полной потери жизнеспособности. На протяжении последующих 4 недель восстановление жизнеспособности растений не произошло. Изменения в динамике показаны на Фиг. 2. Согласно полученным результатам концентрация 10 мас.% является минимально необходимой и достаточной для достижения гербицидного эффекта на луговых (сорных) травах.
Обработка борщевика
Исследованию подвергалась молодая поросль борщевика Сосновского первого года вегетации; исходно растения были без повреждений, имели ярко-зеленый цвет листьев, высотой 15-30 см. В исследовании гербицидной активности в отношении борщевика применяли следующие концентрации рабочего раствора (в мас.%): 5, 10, 15, 20, 30 и 40%. В качестве отрицательного контроля служили необработанные гербицидом растения.
Согласно полученным результатам концентрация в 5 мас.% была неэффективной. Концентрация в 10 мас.% проявила гербицидную эффективность на 2-й неделе после нанесения, остальные рабочие растворы показали начальную эффективность уже на 1-й неделе. Таким образом, данный гербицид проявляет дозозависимую и временную эффективность: чем выше концентрация гербицида, тем быстрее наступает эффект. Гербицид наиболее эффективен в концентрации не менее чем 15 мас.%. В более высоких концентрациях (20, 30 и 40 мас.%) наблюдается более быстрое и сильное угнетение роста и жизнеспособности растения (Фиг. 3).
Список литературы
• Кравцов А.А. Препараты для защиты растений на приусадебном участке. - М.: Россельхозиздат, 1986. - 80 с.
• Смашевский Н.Д. Антивитамин пантотеновой кислоты (пизамин) в высшем растении (биологическая роль и механизм действия): монография. - Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2008. - 255 с.
• https://www.nist.gov/srd/nist-standard-reference-database-1а
Описание фигур, чертежей
Фигура 1. Спектральный анализ полученной соли.
А) Спектральные и хроматографические данные 2,2-дихлорпропионовой кислоты, согласно каталогу спектров NIST 17.
Б) Сопоставление масс-спектра пика исследуемой соли (верх) с библиотечным спектром из каталога NIST 17 (низ). Время удерживания - 10,5 мин.
Фигура 2. Оценка дозозависимого эффекта гербицидной активности в отношении сорных луговых трав в динамике рабочими растворами в концентрации 10, 20, 30, 40, 50 мас.%.
А) Опытное поле до нанесения рабочих растворов в изучаемых концентрациях 10, 20, 30, 40, 50 мас.%.
Б) Опытное поле после нанесения рабочих растворов в изучаемых концентрациях 10, 20, 30, 40, 50 мас.% (фото через 3 суток).
Фигура 3. Оценка дозовой и временной зависимости гербицидной активности в отношении борщевика в динамике рабочими растворами в концентрации 5-40 мас.% (10 фото).