JP5036953B2 - 硫黄化合物を用いた土壌または基質の殺菌処理 - Google Patents
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Description
本発明の対象は土壌または人工土壌(植物の基質、substrates、コンポスト、泥炭、tourbes、岩綿、laine de roche・・・、以下「植物基質」ともいう)の処理、特に土壌中の線虫(nematodes)、病原性真菌(champignons pathogenes)、害虫(insectes nuisibles)および細菌(bacteries)をコントロールするのに用いられる臭化メチル代替品に関するものである。
USDA Report, Vol.6, No.4 Citrus & Vegetable Magazine, Methyl Bromide Update: Spring 2000
現在のところ臭化メチルの代替物と考えられる硫黄化合物はイソチオシアン酸メチル(MITC)、テトラチオカーボネートまたはMITC発生化合物、例えばメタムナトリウムおよびダゾメットのみである。
第1の条件は燻蒸剤を活性用量で用いた時に燻蒸処理した作物に薬害が出てはならないということであり、第2の条件は土壌に完全に吸収されず、処理すべき厚さの土壌中に気体状態で急速に拡散する、という極めて重要で稀な特性を有していなければならないことである。これは病原体が土壌の表面下少なくとも50cmまでに存在していることが多いためである。
その上、生産性の観点および再蔓延(reinfestation)を制限する観点から燻蒸剤が作用する処理時間はできるだけ短くしなければならないという条件もある。
Pestic. Sci. Vol. 55, 1999, 200‐202
Soil Biology and Biochemistry、Vol.14, No.3, 229-232
Agric. Biol. Chem., 1988, 52(9), 2383-2385
下記特許文献にはジメチルポリスルフィド(3つ以上の硫黄原子を有する)の線虫撲滅作用、殺真菌作用および殺菌作用が記載されている。
Rは1〜4個の炭素原子を含むアルキル基またはアルケニル基を表し、
nは0、1または2に等しく、
xは0〜4の数であり、
R'は1〜4個の炭素原子を含むアルキル基またはアルケニル基であるか、n=x=0の場合にのみ水素原子またはアルカリ金属元素を表す)
2)上記一般式(I)の硫黄化合物は処理すべき土壌中に厚さ方向へ急速拡散して、病原体を殺すのに十分なガス濃度になる。
3)上記一般式(I)の硫黄化合物は、病原体を殺すのに必要な量では、処理後に植えた農作物に全く薬害を与えない。
本発明の用途に必須な上記3つの特性を上記一般式(I)の硫黄化合物が有するということを記載した文献は無い。
これら配合物は全て当業者に周知の方法で調製できる。例えば、水性乳剤およびミクロエマルジョンは一般式(I)の化合物に1種または複数の界面剤を加え、得られた混合物に一定量の水を添加して安定した乳剤またはミクロエマルジョンにすることができる。
a) アルキル酸、アリール酸、アルキルアリールスルホン酸、塩基性pHの脂肪酸、スルフォコハク酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩またはトリエタノールアミン塩またはスルフォコハク酸のアルキルエステル、ジアルキルエステル、アルキルアリールエステルまたはポリオキシエチレンアルキルアリールエステル、
b) 硫酸、燐酸、ホスホン酸またはスルホ酢酸と飽和または不飽和脂肪アルコールのエステルのアルカリまたはアルカリ土類金属塩およびそのアルコキシル化誘導体、
c) アルキルアリール硫酸、アルキルアリール燐酸、アルキルアリールスルホ酢酸のアルカリまたはアルカリ土類金属塩およびそのアルコキシル化誘導体。
非イオン性の界面活性剤としてはエトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化アルコール、エトキシル化脂肪酸、グリセロールの脂肪酸エステルまたは糖の脂肪酸誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明で用いられる両性界面活性剤として例えばアルキルベタインまたはアルキルタウリンが挙げられる。
本発明の一般式(I)の化合物を溶解するのに用いられる有機溶剤は炭化水素、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、ハロゲン化溶剤、鉱油および天然油およびこれらの誘導体と、非プロトン性極性溶剤、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドまたはN−メチルピロリドン等である。生分解性溶剤、特にナタネ油のメチルエステルが特に適している。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
実施例1a
「水性乳剤」は下記成分を混合することによって調製後に化合物を土壌に均等に散布可能な十分に安定な乳剤として得られる:
1)配合物A: 692gの二硫化ジメチル、38.5gのToximul D(登録商標)、38.5gのToximul H(登録商標)(アルコール溶液に調製したアルキルベンゼンスルフォン酸およびアルコキシル化アルキルフェノールをベースにしたStepan社から市販の2つの界面剤)および9,230gの水。
3)配合物C: 1,600gの二硫化ジメチル、320gのToximul DH68(登録商標)、80gのToximul DM83(登録商標)(アルコール溶液に調製したアルキルベンゼンスルフォン酸をベースにしたStepan社より市販の2つの界面剤)および8,000gの水。
「ミクロエマルジョン」(配合物D)は、4,400gの二硫化ジメチルと、960gのToximul DH68(登録商標)と、240gのToximul DM83(登録商標)(アルコール溶液に調製したアルキルベンゼンスルフォン酸をベースにしたStepan社から市販の2つの界面剤)との混合物に4,400gの水を加えて水/二硫化ジメチルのミクロエマルジョンとして調製できる。
実施例1c
「二硫化ジメチル溶液」(配合物E)は、塗布する化合物の引火点を上昇させて塗布機の安全性を良くする生分解性の溶媒である7000gのナタネのメチルエステル中に3000gの二硫化ジメチルを溶解して得られる。
実施例2a
配合物Aの形で二硫化ジメチル(DMDS)を土壌の病原体に対して有効な投与量で用いた場合、薬害が無いことがキュウリの苗(9cm、葉が2枚、ARIS交配種)、トマトの苗(13cm、葉が3枚、JUMBO交配種)で立証された。これら両方の作物で20本の植物に対して下記4つの処理を実施した:
1)未処理の対照群
2)DMDS 360kg/ha
3)DMDS 540kg/ha
4)DMDS 720kg/ha
処理してから5日後に直径20cm、高さ35cmの鉢に苗を植え替え、植え替え後、15日と41日に観察して、苗毎の葉数と苗の状態を目視で調べた。
DMDSを150kg/haで与えた戸外温室でのレタスに対する薬害の有無
1.材料と方法
レタスの種類:Sprintia
処理:配合物Aの形のDMDSをジェット噴霧器を用いて噴霧し、回転鍬を用いて約5cmの深さに混ぜ込んだ後、土壌を黒いポリエチレンフィルムで覆った。
植付け:処理してから7日後に160,000本/ha
収穫:植付け後、20日後および2ヶ月後。
植付けから1〜2ヶ月の目視観測で薬害の徴候は全く見られなかった。収穫時にDMDSで処理したレタスの平均重量を測定したところ505gであった。これに対して全く処理をしていない対照の平均重量は490gであった。DMDSを用いた処理がレタスに薬害を与えず、収穫高を改善することがわかる。
DMDSの拡散速度を評価した。高さ40cmの密封した保温性の高い3.3リットルのガラス試験容器中にGaronne valleyから得られた2.5リットル(すなわち33cm)の土(1.6%の有機物を含む砂質−泥質土壌)を満たした。300および800kg/haの2種類の投与量でDMDSを土壌表面に散布した。すなわち、30cmを消毒することを考慮して単位土壌(cm3)当り100および266.6gを投与した。次いで、ガスクロマトグラフィで気体DMDSの濃度(g/m3)を時間(単位:時)の関数で測定した。すなわち、試験容器の上部自由空間(ポイントA)の気体DMDSの濃度を測定し、容器側を密封した隔壁に設けた3つの開口を介して地面から11cm下(ポイントB)、22cm下(ポイントC)および33cm下(ポイントD)の気体DMDSの濃度を測定した。[表2]は800kg/haの投与量の場合の4つの測定ポイントにおける時間を関数とした濃度変化を示している。
DMDSの殺菌効果を市場向け農作物に共通して加害する病原体(下記文献中に記載)の主要な4種類に対して評価した。
「Desinfecter les sols autrement」、CTIFL(Centre technique interprofessionnel des fruits et legumes)、1999、6 4種類の病原体は下記の通りである:
2)苗立枯病菌(Rhizoctonia solani):リゾクトニア属の非常に強い多食病原体群で、甘トウガラシやレタスを含む非常に多くの市場農作物に被害を与えている。
3)菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum):主にメロンに被害を与えている多食菌類。
4)白絹病菌(Sclerotium rolfsii):これもまた多食性で、例えばメロンおよびズッキーニに見られる。
菌核病菌: 菌核
白絹病菌: 菌核
苗立枯病菌: 大麦の種子に定着させる(菌糸状および菌核)
果実疫病菌: キビの種子に定着させる(菌糸状、胞子嚢および卵胞子)
1.菌核病菌および白絹病菌の菌核の調整:
菌核が得られるまで菌類を麦芽寒天培地で培養する。菌核を無菌状態で回収し、使用するまで乾燥状態で空のペトリ皿に貯蔵する。試験に用いた菌核は3ヵ月経った完全に休眠状態のものである。
2つの菌類の増殖に用いるキビと大麦を超純水に24時間浸して湿らせる。種子を少し乾燥させてからフラスコに分配し、加圧滅菌処理する(3台のオートクレーブで、110℃で20分間ずつ、24時間の間隔を置いて3回実施する)。菌の培地の断片をフラスコ内に導入し、均一に定着するまで22℃±2℃で培養する(白色光で18時間)。無菌状態で種子をフラスコから取り出し、無菌流で乾燥し、使用するまで乾燥状態で貯蔵する。
処理する全ての菌類のバッチを数時間試験温度(20℃)に置く。各試験では35〜300単位の菌類または「珠芽」(種子または菌核)に燻蒸処理を施した。
単数または複数の菌類種を含む各燻蒸室は容量が11リットルのガスを通さないガラス製の丸底フラスコである。この丸底フラスコの底部には液体のDMDSを回収する枝部を設け、上部にはシリンジを用いて気体サンプルを回収するための枝部が備えられている。
燻蒸終了時に丸底フラスコの蓋を取る。蓋を取ってから1分後に燻蒸された菌類のバッチを取り出し、外気に15分間放置してDMDSを脱着させる。次に、バッチをペトリ皿に移し、ペトリ皿を5分間開けたままにしてガスを完全に脱離させる。
燻蒸室の空気中のガスが均質化してから燻蒸室内のDMDSの平均濃度(C:g/m3)を測定する。測定はFID検出器付きのGCで行う。次に、露出時間(T)を用いて積CT(g.h/m3)を計算する。所定の病原体に対するガスの生物学的効果は病原体が一定の平均濃度Cに一定の露出時間だけ露出されていなければ有効ではないため、露出時間は考慮すべき重要なパラメータである。換言すれば、積CTの値を一定にし、低濃度で長時間露出するか、その逆にすることができる。
種子: 燻蒸後、90mmの各ペトリ皿毎に5〜10個の種子を選択培地上に置く(苗立枯病菌:麦芽寒天、果実疫病菌:麦芽寒天+ピマリシン、アンピシリン、リファンピン、ベノミル)。
菌核: 燻蒸後、菌核をジャベル水(1%NaOCl)で表面を殺菌してから滅菌水で2度洗浄し、麦芽寒天クロラムフェニコール培地(200ppm)上に一皿毎に1つずつ置く。
コロニーを作る珠芽(生存可能な珠芽)数え、変化が生じなくなるまで燻蒸後、最長で19日間毎日記録する。
結果は下記で示した:
1)生存可能性(viabilite)(V): コロニーを生じる生存可能な珠芽の比率。
2)対照に対する生存可能性の減少(Rv): 下記式で表される値:
4)対照に対する生命力得点の減少(R Nm ): 下記式で表される値:
1.果実疫病菌に対するDMDSの生理学的効果
結果を[表4]にまとめた。この結果からCT値が約2500g.h/m3以上で殺菌効果はCT値と共に規則的に上昇し、生存可能性および生命力得点が減少することが明らかに示されている。完全な効果(生存可能性0%)は約3500g.h/m3で得られる。
結果を[表5]にまとめた。この結果からCT値が約2000g.h/m3以上の場合に殺菌効果はCT値と共に規則的に上昇する、すなわち生存可能性および生命力得点が減少することが明らかである。完全な効果(0%生存可能性)は約3500g.h/m3で得られる。
結果を[表6]にまとめた。この結果からCT値が約1000g.h/m3以上である場合に、殺菌効果はCT値と共に規則的に上昇する、すなわち生存可能性および生命力得点が減少することが明らかである。3467というCT値は異常であると考えると、完全な効果(0%生存可能性)は約3500g.h/m3で得られる。
得られた結果は[表7]にまとめた。この菌類に関しては時間が経つにつれ接種物の品質のわずかな低下が見られた。しかし、生存可能性および生命力は900〜1000g.h/m3のCT値から大きく影響を受け、完全な効果は約2000〜2500g.h/m3で得られる。
アリウムの3つの主要な分解生成物である二硫化ジメチル(DMDS)、ジプロピルジスルフィド(DPDS)およびジアリールチオスルフィネート(アリシン)の線虫撲滅効果を、ネコブ線虫の1種であるアレナリアネコブ線虫(Meloidogyne arenaria)の幼虫に対してインヴィトロ検査で実証した。アレナリアネコブ線虫は大くの野菜、特に臭化メチルの大部分が使われているトマトおよびイチゴに対して有害性が高く、極めて多食性で、世界中に広く蔓延している線虫である。
第2段階の幼弱幼虫(自由な寄生段階)をテスト溶液に24時間浸し、麻痺を起こした幼虫の数を数えてから、純水に移してさらに24時間置く。こうして48時間経過した後に、麻痺した幼虫を再び数え、実際に死んだ幼虫を次の日に数える。
線虫をトマトの木の上で飼育した。0.0001重量%、0.1重量%、1重量%および5重量%のDMDSと、1質量%、5質量%および10質量%のDPDSおよび0.0003質量%、0.0015質量%および0.003質量%のアリシンから成る水溶液を用いてテストを行い、純水から成る対照と比較した。テストは5回繰返した。化合物への露出から5〜20日で孵化した数を数えて上記と同様な方法で殺卵性を評価した。
DMMSは1%以下の濃度では線虫安定性が非常に弱く、殺線虫活性が無い。
DMDSおよびDPDSは[表8]および[表9]にはっきりと示されている通り、1%以上の濃度で高い線虫安定性および殺線虫性を示す。DPDSの場合には1%以上の濃度で完全な効果(100%の死亡率)が得られる。
[表10]に示すように、アリシンはずっと低い濃度で線虫安定性および殺線虫性が高い。しかし、この化合物では完全な効果(100%の死亡率)は測定されなかった。
二硫化ジメチル(DMDS)、ジアリールジスルフィド(DADS)およびジアリールチオスルフィネート(アリシン)の殺虫作用を土壌昆虫のシロアリ(Reticulitermes santonensis)に対する生体外試験で立証した。
シロアリがたかっている枯れ木をコロニーに占められた地面の土壌から採取した。この枯れ木は繁殖培地の役目をする。繁殖は25度の一定温度で、昼/夜の交代を12:12にして維持した。
28匹の働きアリに対して2匹の兵隊アリを除去した。シロアリを収容した3Lの容積の密封したガラスジャーで試験を実施する。
ジャーを同じ培養条件下で24時間、培養器内に置く。
[表13]に示すとおり、テストした3種の化合物は用いた土壌内の虫に対する優れた殺虫作用を示している。DADSの作用はアリシンに近いが、DMDSの作用(臭化メチル(0.1g×24h/m3)の作用に匹敵する)より大きい。
配合物Aの形でDMDSを150kg/haの濃度で用いた時の土壌微生物に対する効果を下記の標準的な方法で評価した。
「土壌植物性微生物(Soil Microorganisms)に対する殺虫剤の副作用の評価に推奨されるテスト」、Technical Report Agricultural Research Council Weed Research Organization, 1980年(59)。
「OECD Guideline for Testing of Chemicals, Soil Microorganisms: Carbon Mineralization Test」, 草稿、1996年6月。
土壌植物性微生物に対するDMDSの効果は、これら微生物が消費した酸素の減少量で測定する。これを処理後14日、28日、42日、57日後の乾燥した土壌1kg当り、1時間当りのO2の重量(mg)で表した([表14])。
Claims (3)
- 線虫撲滅効果、殺真菌効果、殺虫効果および殺菌効果を有する、燻蒸による土壌または人工土壌の処理方法において、
二硫化ジメチル(DMDS)を150〜1000kg/haの量で土壌または人工土壌を燻蒸することを特徴とする方法。 - 二硫化ジメチル(DMDS)をそのままの状態か、水性乳剤、ミクロエマルジョンまたは生分解性溶剤溶液の形で用いて燻蒸する請求項1に記載の処理方法。
- 1,3−ジクロロプロペン、クロロピクリン、CH3−NH−CS2 -Na+またはテトラチオカーボネートナトリウムの水溶液およびイソチオシアン酸メチルから成る群の中から選択される他の農薬物質を用いた処理を、同時または別に、さらに行う請求項1または2に記載の処理方法。
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