СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ СТРУЧКА
METHOD OF POD SEALING

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу сокращения потерь семян из-за растрескивания стручков (семянок) с применением водной композиции уплотнителя (герметика) стручков, включающей карбоксиметилцеллюлозу низкой вязкости.
Это изобретение также относится к применению карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости в разбавленных композициях для разбрызгивания в качестве уплотнителя стручков.
Предшествующая область техники
Растрескивание стручка, также называемое осыпанием семян, является важным агрономическим показателем, поскольку оно влияет на выход урожая.
Растрескивание стручка представляет собой разброс семян, который происходит в результате процесса раскрывания.
Во многих семенных сельскохозяйственных продуктах, таких как масличные семенные сельскохозяйственные культуры, зерна и бобы, так же как семена для посева, преждевременное раскрывание до сбора урожая или высвобождение семян во время механического сбора урожая приводит к серьезным потерям. В неблагоприятных условиях, таких как очень ветреные условия, которые не являются редкостью во время сбора урожая, вплоть до половины урожая сельскохозяйственной культуры в итоге оказывается на земле. Это, в частности, верно для масличного рапса.
Визуальное наблюдение сельскохозяйственных культур и другие сельскохозяйственные методики, такие как определение содержания влаги, до сих пор являются основными средствами выбора наилучшего времени для сбора урожая семян.
Попытки решить проблему растрескивания стручков и раннего раскрывания плодов в течение последних 20 лет были сосредоточены на выведении сортов, устойчивых к растрескиванию. Однако эти гибридные растения часто являются бесплодными и теряют благоприятные характеристики, которые необходимо восстанавливать путем обратного скрещивания, которое является как времязатратным, так и трудоемким. До настоящего времени не описан простой способ получения генетически модифицированных растений, которые не раскрывают и не высвобождают свои семена преждевременно.
Другие стратегии уменьшения растрескивания стручков включают применение химикатов, таких как уплотнители/герметики стручков или механические способы, такие как валкование для снижения растрескивания, стимулируемого погодными условиями.
Валкование может снижать потери от растрескивания, поскольку оно приводит к более однородному созреванию семян. К сожалению, выбор времени для валкования представляет собой настоящую проблему, фактически позднее валкование приводит к увеличению потерь от растрескивания, а ранее валкование приводит к уменьшению размера семян и большей незрелости семян. Кроме того, многие производители в день могут засевать приблизительно в три раза больше акров земли, чем они могут завалковать, что делает выбор времени для обработки проблемой.
10
16
Уплотнители стручков действуют посредством образования сетки или ячеистого материала вокруг хрупких стручков, которые препятствуют растрескиванию стручка при созревании или во время сухих или дождливых условий. Это позволяет большему количеству стручков физиологически созреть и увеличиться в размере, что приводит к увеличенным урожаям и, практически, отсутствию зеленых семян, и позволяет проводить сбор урожая прямым комбайнированием. Первыми уплотнителями стручков, появившимися в области техники, являются уплотнители на основе сосновой смолы. Патент США 4447984 описывает применение группы пиноленовых продуктов на основе ди-1-п-ментена в качестве уплотняющего агента для стручков. Эти продукты, которые содержат ди-1-п-ментен и его определенные полимеры, дополнительно полимеризуются с образованием пленки, и такая дополнительная полимеризация может происходить или даже может быть инициирована перед применением. Также могут быть применены другие монотерпены общей формулы CH, которые соответствуют двум изопреновым единицам.
К сожалению, пинолены являются природными веществами и одновременно дорогими и дефицитными для возможных сельскохозяйственных потребностей.
Более того, продукты этого вида являются очень токсичными для рыб и обитающих в воде организмов и должны применяться с некоторой предосторожностью, чтобы избежать раздражения кожи и дерматита, вызываемого частым использованием.
Патент Великобритании 2073590 описывает способ сокращения потери семян сельскохозяйственных культур масличного рапса, высушенных обработкой дикватом, которая включает нанесение диквата в смеси с ди-1-п-ментеном.
В настоящее время авторы с удивлением обнаружили, что композиция уплотнителя стручков на основе одной только карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости (НВ-КМЦ) может быть применена с превосходной эффективностью уплотнения без вышеуказанных недостатков, связанных с применением традиционно применяемых агентов для уплотнения стручков. Кроме того, НВ-КМЦ не влияет на скорость сушки и не имеет никаких неблагоприятных эффектов на качество семян или зрелость семян.
В контексте раскрытия настоящего изобретения аббревиатура КМЦ обозначает карбоксиметилцеллюлозу, так же как соли карбоксиметилцеллюлозы, например, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы и под выражением «карбоксиметилцеллюлоза низкой вязкости» мы подразумеваем карбоксиметилцеллюлозу, со средней степенью полимеризации (СП) менее 1500.
НВ-КМЦ может также представлять собой деполимеризованную КМЦ. Согласно настоящему изобретению выражение «деполимеризованная КМЦ» обозначает карбоксиметилцеллюлозу, у которой СП снижена до менее 400 путем химической, ферментативной или физической обработки или комбинации этих обработок.
Согласно настоящему изобретению СП КМЦ может быть определена из средней молекулярной массы полимера, полученного эксклюзионной хроматографией (ЭХ) с детектированием рассеяния лазерного излучения с кратными углами (MALLS).
Описание настоящего изобретения
Таким образом целью настоящего изобретения является способ предотвращения преждевременного раскрытия стручков семян, включающий следующие стадии: i) получение водной композиции уплотнителя стручков, включающей от 0,035 до 1,2% масса/объем (мас./об.) карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости (в дальнейшем НВ-КМЦ) с СП<1500, предпочтительно, деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы, ii) разбрызгивание от 60 до 500 л/га указанной композиции на стручковые сельскохозяйственные культуры в течение месяца до сбора урожая.
В другом аспекте настоящее изобретение направлено на применение КМЦ низкой вязкости.
Характеристики и преимущества, относящиеся к применению карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости в качестве агента для уплотнения стручков согласно настоящему изобретению, проиллюстрированы подробно в следующем описании.
Подробное описание изобретения
Согласно настоящему изобретению, предпочтительная карбоксиметилцеллюлоза низкой вязкости имеет степень полимеризации менее 1000, вязкость по Брукфилду менее 500 мПа*с, измеренную при 20 оборотах в минуту и 20°C в водном растворе при концентрации 2,0% мас., предпочтительно, менее 500 мПа*с при концентрации 4,0% мас.
Преимущественно, НВ-КМЦ имеет степень замещения в пределах от 0,4 до 1,6, более предпочтительно от 0,6 до 1,2.
1
Выражение «степень замещения» (СЗ) обозначает количество карбоксиметильных групп на каждую ангидрогликозидную единицу целлюлозы; СЗ может быть измерена при помощи Н-ЯМР.
Самая предпочтительная НВ-КМЦ представляет собой деполимеризованную карбоксиметилцеллюлозу с СП менее 400. Известно много способов, полезных для деполимеризации карбоксиметилцеллюлозы; мы приводим, для примера, те из них, которые раскрыты в следующих патентах:
EP 382577, где описан ферментативный гидролиз производного соединения целлюлозы;
GB 2281073, где описан способ получения растворов карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости из растворения твердых смесей карбоксиметилцеллюлозы и ферментов;
EP 465992, где описан способ деполимеризации простых эфиров целлюлозы с перекисью водорода в воде;
EP 708113, где описано получение простых низкомолекулярных эфиров целлюлозы путем облучения;
WO/2005/012540, который описывает способ ферментативной деполимеризации карбоксиметилцеллюлозы средней вязкости в форме мелкодисперсного порошка в водно-спиртовой гетерогенной среде.
Фактически все эти способы пригодны для получения деполимеризованной КМЦ, подходящей для композиции уплотнителя стручков согласно настоящему изобретению. КМЦ, полученные способом ферментативной деполимеризации, являются предпочтительными при выборе.
Согласно аспекту настоящего изобретения, деполимеризованная КМЦ имеет СЗ между 0,4 и 1,6, предпочтительно, между 0,6 и 1,2 и вязкость по Брукфилду, составляющую при 35% мас., 20 оборотах в минуту и 20°C между 1000 и 6000 мПа*с, предпочтительно между 2000 и 5000 мПа*с.
Предпочтительно НВ-КМЦ по настоящему изобретению добавляют в концентрации от 0,1 до 0,35% мас./об. в композицию уплотнителя стручков.
НВ-КМЦ по настоящему изобретению может быть включена в композицию уплотнителя стручков в твердом виде или может быть добавлена в концентрированной жидкой форме. Вообще, предпочтительно добавлять деполимеризованную КМЦ по настоящему изобретению в виде концентрированного жидкого раствора или дисперсии.
Согласно другому предпочтительному аспекту настоящего изобретения, концентрированный жидкий раствор/дисперсия деполимеризованной КМЦ содержит от 20 до 40% мас. деполимеризованной КМЦ, предпочтительно, от 25 до 35% мас.
Раскрытая здесь композиция уплотнителя стручков для сокращения потери семян может состоять только из воды и НВ-КМЦ в качестве активного ингредиента для уплотнения стручков.
Удобным образом, композиции может также содержать агрохимически активные ингредиенты, такие как осушители, которые представляют собой вещества, улучшающие высушивание растения для ускорения сбора урожая, или гербициды для борьбы с сорными растениями, фунгициды, инсектициды, удобрения, питательные микроэлементы или их смесь. Предпочтительными агрохимически активными ингредиентами являются соли глифосата и диквата, тебуконазол, удобрения и питательные микроэлементы или их смесь.
Композиция уплотнителя стручков по настоящему изобретению может быть применена путем разбрызгивания на любые виды стручковых сельскохозяйственных культур, такие как: бобовые сельскохозяйственные культуры, включая чечевицу, горох, фасоль, сезам, льняное семя и т.д.; семенные сельскохозяйственные культуры семейства капустных, включая масличный рапс, канолу, репы и т.д.; соя. Предпочтительно, композицию уплотнителя стручков применяют к масличному рапсу и, в частности, к каноле.
Композицию уплотнителя стручков можно разбрызгивать в течение приблизительно месяца, предпочтительно, в пределах двух недель перед полным созреванием в зависимости от сорта сельскохозяйственной культуры и присутствия осушителя в танковой смеси. Композицию разбрызгивают на сельскохозяйственные культуры при помощи традиционных приемов, таких как внесение с воздуха или при помощи высокорамных опрыскивателей.
Применение раскрытой здесь композиции уплотнителя стручков рекомендуется в норме внесения между 60 и 500 л/га, предпочтительно, от 200 до 300 л/га. Более высокие нормы внесения необходимо применять при плотных сельскохозяйственных культурах.
Применение уплотнителя стручков по настоящему изобретению может быть объединено с валкованием, но максимальные результаты будут получены при возможности достижения стручковыми сельскохозяйственными культурами их полной зрелости и проведения сбора урожая путем прямого комбайнирования.
Следующие экспериментальные данные показывают сравнение между композицией уплотнителя стручков по настоящему изобретению и известными композициями уплотнителей стручков.
Примеры
Водный раствор деполимеризованной КМЦ (Д-КМЦ1), 35% мас. активного вещества, вязкость 3500 мПа*с, разбавляли водой до содержания активного ингредиента 0,12% масса/объем и применяли в качестве уплотнителя стручков.
Композицию уплотнителя стручков по настоящему изобретению сравнивали с тремя другими композициями уплотнителей стручков, которые рекомендуются для обработки масличного рапса перед сбором урожая и основаны на следующих продуктах:
Nu Film, выпускаемый компанией Miller Chemical Co., Ганновер, Пенсильвания 17331 - США
Elastiq, выпускаемый компанией Chemtura Миддлбери, Коннектикут 06749 - США
Alpha Clay, выпускаемый компанией Alpha Chemical Group, Киев, 03150, Украина.
Уплотнители стручков применяли при помощи тракторного разбрызгивателя со стандартным нанесением 300 л/га разбавленного раствора уплотнителя стручков. Сбор урожая растений масличного рапса проводили механическим комбайнированием. Экспериментальные условия для этих тестов были наиболее близки к нормальным условиям производства.
В таблице 1 приведены результаты, относящиеся к сбору урожая масличного рапса, выращенного без удобрения. В таблице 2 приведены результаты, относящиеся к сбору урожая масличного рапса, выращенного с применением удобрения N60P60K60.
Таблица 1
Композиция уплотнителя стручков (норма внесения)
Продуктивность (т/га)
Разница с контролем (т/га)
Стоимость сохраненной сельскохозяйственной культуры (стандартная стоимость 350 $/т)
Отсутствует
0,63
Nu Film 17 (1 л/га)
0,89
0,26
91
Elastiq(1 л/га)
1,16
0,53
186
Alpha Clay (1,5 л/га)
1,29
0,66
231
Д-КМЦ1(1 л/га)
1,85
1,22
427
 Контроль Сравнительные уплотнители стручков.
Вышеприведенные данные демонстрируют, что применение композиции уплотнителя стручков по настоящему изобретению может сокращать потерю семян из-за растрескивания стручков до указанной степени и с лучшими результатами по сравнению с соответствующими альтернативами на рынке.
Таблица 2
Композиция уплотнителя стручков (норма внесения)
Продуктивность (т/га)
Разница с контролем (т/га)
Стоимость сохраненной сельскохозяйственной культуры (стандартная стоимость 350 $/т)
Отсутствует*
1,07
Nu Film 17 (1 л/га)**
1,19
0,12
42
Elastiq(1 л/га)**
1,16
0,09
32
Alpha Clay (1,5 л/га)**
1,48
0,41
144
Д-КМЦ1(1 л/га)
1,71
0,64
224
* Контроль** Сравнительные уплотнители стручков.