RU2799749C1 - Пленочное покрытие для обеззараживания семенного материала картофеля - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам защиты семенного материала картофеля. Пленочное покрытие для обеззараживания семенного материала картофеля, сформированное на поверхности клубня, в качестве основы содержит разрушаемый полимер поли-3-гидроксибутират в качестве материала-носителя и два или три системно-контактных фунгицида с различным механизмом действия, при этом компоненты в пленочном покрытии используют при следующем содержании, вес. %: каждый из двух фунгицидов 1-7,5 и поли-3-гидроксибутират 85-98 или каждый из трех фунгицидов 1-5 и поли-3-гидроксибутират 85-97. Полимерный материал-носитель получают из 1% раствора разрушаемого полимера поли-3-гидроксибутирата в дихлорметане или хлороформе, без применения каких-либо дополнительных и вспомогательных компонентов, и полимерный материал-носитель имеет период полуразрушения в почве не менее 23 суток. Системно-контактные фунгициды с различным механизмом действия выбирают из мефеноксама, пропиконазола, азоксистробина, обеспечивающих синергетический эффект. Предлагаемое пленочное покрытие для обеззараживания семенного материала картофеля обеспечивает длительную эффективную защиту не менее 23 суток и обладает синергическим эффектом. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, а именно к пленочному покрытию, содержащему фунгициды, в частности для покрытия и обеззараживания семенного материала картофеля.

Картофель - одна из немногих промышленно значимых культур, которая размножается вегетативно, поражается и накапливает в вегетативных поколениях возбудителей болезней: вирусы, бактерии, грибы. Основным источником инфекции являются богатые углеводами клубни, которые служат субстратом для развития патогенных микроорганизмов, вызывающих различные заболевания этой культуры Инфицирование клубней картофеля являются основной причиной резкого снижения урожайности. Масштабы развития болезней картофеля в процессе выращивания зависят от многих факторов, прежде всего, от уровня инфицирования посевного материала. Поскольку устойчивое производство картофеля зависит от постоянно пополняемых запасов незараженного посадочного материала, повышение качества производства семян является важнейшим направлением исследований и разработок, ориентированных на управление урожаем при выращивании картофеля. Обработка средствами защиты и стимулирующими веществами семенного материала является обязательным и эффективным этапом системы защиты в крупнотоварном картофелеводстве.

Эффективным приемом подавления (или минимизирующего) первичную инфекцию является предпосевная обработка клубней картофеля фунгицидами. Предпосевная обработка семенных клубней фунгицидными препаратами является действенным фактором снижения уровня развития болезней в ходе выращивания картофеля. Предпосевное протравливание клубней является более экономичным и экологически безопасным приемом, по сравнению с многократными обработками картофеля в период вегетации. Связано это с тем, что в расчете на 1 га вносят с клубнями меньшее количество действующего вещества, достаточно быстро разлагающегося в почве и отсутствующего в элементах урожая, по сравнению с многократным опрыскиванием растений растворами фунгицидов в период вегетации. Протравливание клубней эффективно по отношению к патогенам и минимизирует негативное влияние на агроценозы, полезную биоту и окружающую среду в целом. Это актуализирует исследования, направленные на улучшение качества и фитосанитарное состояния посадочного материала картофеля за счет новых и более эффективных препаратов и технологий их применения.

Наиболее доступные способы предпосевного протравливания клубней проводят с помощью сухих (порошков) фунгицидных препаратов и влажным способом, который реализуется с применением растворов пестицидов в двух вариантах: заблаговременно на стационаре или непосредственно при посадке в поле. Протравливание клубней в условиях стационара проводится в более спокойном режиме, характеризуется более точной дозировкой рабочего раствора, при этом, однако масштабы обработки малообъемные. Обработку клубней проводят с помощью специальных приспособлений, путем погружения контейнеров с клубнями в ванны с рабочим раствором фунгицида-протравителя на 2-3 часа или опрыскиванием перебранных клубней на специальных площадках. Обработка клубней погружением в рабочий раствор фунгицидного препарата имеет негативные эффекты, так как приводит к перезаражению клубней бактериозами. Второй тип влажной обработки клубней включает опрыскивание растворами фунгицидов с помощью специальных устройств (пульверизаторов, опрыскивателей), так называемый аэрозольный метод. В обоих вариантах влажная предпосевная обработка клубней (протравливание) проводится на высушенных клубнях. После обработки влажные клубни также необходимо просушивать. Для предпосевного обеззараживания семенного материала картофеля известен широкий спектр препаратов на основе флудиоксонила, пенцикурона, азоксистробина, манкецеба, тебуконазола, тиурама, карбендазима, а также медьсодержащие препараты и др. (Банадысев С.А. Защита и стимулирование семенного материала картофеля при посадке- Глава агроном 2020-16 апреля [Электронный ресурс].- URL: https://glavagronom.ru/articles/Zashita-i-stimulirovanie-semennogo-materiala-kartofelva posadke.

Известен способ использования фунгицидных композиций [ЕР №2319310 А2, опубл. 11.05.2011] с применением влажного обеззараживания семян при помощи раствора флуоксастробина, который смешивают с наполнителями и/или поверхностно-активными веществами. Изобретение относится к комбинациям активных веществ, которые состоят из флуоксастробина, с одной стороны, и других известных фунгицидных активных веществ, с другой стороны, и подходят для борьбы с нежелательными фитопатогенными грибками при их использовании в качестве водных растворов. Помимо воды, в качестве вспомогательных растворителей могут быть использованы также органические растворители. В качестве жидких растворителей в основном подходят: ароматические соединения, такие как ксилол, толуол или алкилнафталины, хлорированные ароматические соединения или хлорированные алифатические углеводороды, такие как хлорбензолы, хлорэтилен или метиленхлорид, алифатические углеводороды, такие как циклогексан или парафины. Обработку семян, а также частей растений активными веществами согласно изобретению, проводят непосредственно перед посевом или воздействуя на их среду обитания, или места хранения в соответствии с обычными методами обработки, например погружением, опрыскиванием, выпариванием, распылением, разбрызгиванием водных растворов активных веществ с последующим высушиванием семенного материала.

Известны пестицидные композиции [ЕР №2269457 А2, опубл. 05.01.2011] для контроля и ограничения патогенов семенного материала, включающие нанесение растворов пестицидной комбинации, содержащей один или несколько стробилуриновых фунгицидов в любой желаемой последовательности или одновременно. Примерами стробилуриновых фунгицидов являются азоксистробин, пикоксистробин, метоминостробин, пираклостробин, фамоксадон, фенамидон, флуоксастробин, крезоксим-метил и трифлоксистробин. Особенно предпочтительными фунгицидами стробилуринового типа являются азоксистробин, трифлоксистробин, флуоксастробин, пикоксистробин и крезоксим-метил. Комбинации по настоящему изобретению особенно эффективны против грибковых патогенов рода Fusarium, Pythium. Комбинация, согласно настоящему изобретению, подходит для различных культур: злаки, бобовые, масличные растения, овощи (капуста, морковь, лук, помидоры, картофель, паприка), а также декоративные растения. С помощью таких составов можно обрабатывать и защищать от патогена (патогенов), прямой или разбавленный материал для размножения растений путем опрыскивания, обливания или погружения. Активные ингредиенты можно наносить на семена с использованием обычных методов обработки и машин, таких как методы с псевдосжиженным слоем, метод вальцовой мельницы, ротостатические протравители семян и барабанные устройства для нанесения покрытия. Семена могут быть предварительно отсортированы перед нанесением покрытия. После покрытия семена сушат, а затем переносят в калибровочную машину для калибровки.

Недостатками влажной обработки семенного материала растворами фунгицидов являются возможное снижение всхожести семян, задержка появления всходов, ингибирование развития корневой системы. Эффективность действия предпосевной обработки клубней растворами фунгицидов в качестве протравителя достаточно быстро исчерпывается, поэтому приходится прибегать к дополнительной обработке растений в период вегетации с помощью опрыскивания растений пестицидами, что небезопасно для полезной биоты и окружающей среды в целом. При влажной отработке клубней имеет место потенциальная провокация развития бактериальных болезней, вследствие этого, возникает необходимость тщательной и оперативной просушки клубней; обработка клубней опрыскиванием - не безопасна для полезной биоты и персонала.

Для предпосевного обеззараживания (протравливания) клубней разрабатывают новые микронизированные формы фунгицидных препаратов, обладающие более пролонгированной активностью и менее вредоносные для окружающей среды. Актуальное направление - разработка и применение микрокапсульных форм пестицидов, используемых в виде водных дисперсий, эмульсий или микрогранул для протравливания семян. Пестицидные средства могут изготавливаться в твердых формах, таких как смачивающиеся порошки и гранулы, а также в жидких формах, таких как растворы, эмульгируемые концентраты (ЕС) или концентраты суспензий (SC). На практике применяют эффективные, но весьма сложные по составу комплексные суспензионные протравители клубней картофеля на основе тебуконазола, тиурама, карбендазима и нафталевого ангидрида с добавками стабилизаторов (натриевая соль

карбоксиметилцеллюлозы, ламинария) и различных эмульгаторов (сульфонолы, твин-60, тренд-90). Нанесение таких микронизированных форм фунгицидов, разбавленных водой в виде эмульсий или суспензий, обеспечивает более прочный контакт с клубнями и более длительное функционирование в почве. Оптимизация подобных пестицидных средств направлена на повышение их стабильности в окружающей среде, повышение эффективности действия по отношению к фитопатогенам, а также снижение токсичности для целевых культивируемых растений, полезной биоты и окружающей среды в целом.

Известна синергическая фунгицидная композиция [RU №2687225, опубл. 07.05.2019], состоящая из фунгицидного эффективного соединения (3S,6S,7R,8R)-8-бензил-3-(3-((изобутирилокси)метокси)-4-метоксипиколинамидо)-6-метил-4,9-диоксо-1,5-диоксонан-7-ил изобутирата и триазольного фунгицида (тебуконазол, пропиконазол, метконазол или ципроконазол), которая используется диспергированной в воде или другой жидкости частиц в виде эмульсии с применением ПАВ (включая сульфированные лигнины, нафталинсульфонаты, алкилбензолсульфонаты, алкилсульфаты и неионогенные поверхностно-активные вещества, такие как аддукты оксида этилена с алкилфенолами) или в виде дустов, или гранул, представляющих собой смесь синергической композиции, ПАВ и носителя (включая тонкоизмельченные пирофиллит, или тальк, или мел, бентонит, крахмал, казеин, и др.). Эмульсию или дуст наносят на очаг грибкового заражения, на семена, а также корни и листву растений с целью борьбы с различными грибами.

Известно пестицидное средство в виде микрочастиц [US №7070795, опубл. 04.07.2006], содержащее активные для агрокультур ингредиенты, такие как фунгициды из класса триазинов или инсектициды, включенные в полимерный матрикс в виде микрочастиц размером от 0,2 до 200 мкм. Соотношение фунгицид:полимернный материал составляет от 1:90 до 1:1. Для изготовления частиц применяют фунгицид (или инсектицид), один из полимерных материалов (полиметилметакрилат, полилактид, сополимер полилактид/гликолида, сополимер гидроксибутирата с гидроксивалератом, ацетат целлюлозы, а также пластификатор); микрочастицы в виде жидкой суспензии используют для обработки семян, почвы, корней, растений.

Известно новое фунгицидное средство [WO №2008148889, опубл. 11.12.2008] на основе смесей, содержащих инсектицид, фунгицид, бактерицид, аттрактант, акарицид или феромон, или другие соединения с биологической активностью и гетероциклил-пиримидинил-аминопроизводных соединений для борьбы с фитопатогенными грибами. Средство содержит C₁-С₆-алкилсульфонат, C₁-С₆-галогеналкилсульфонат; замещенный или незамещенный фенилсульфонат и др. Композиции можно использовать в различных формах: как аэрозольное распределяющее устройство, суспензия капсул, концентрат для образования холодного тумана, порошок для опыления, эмульгируемый концентрат, эмульсия масло-в-воде, эмульсия вода-в-масле, инкапсулированные гранулы, мелкие гранулы. Способ обработки включает протравливание посевного материала, клубней, корневищ, семян, саженцев растений.

Известна - антибактериальная активная композиция [CN №104719299, опубл. 24.06.2015], используемая в виде микрокапсулированной суспензии микрогранул (или эмульсии), обладающая высокой активностью в отношении различных случаев заражения различных культур, обладает расширенным бактерицидным спектром и имеет характеристики малой дозировки, устойчивость к смыванию дождем. Композиция используется в виде суспензии гранул, в которых активным ингредиентом является флуфеноксам, металаксил или азоксистробин, а также суспендирующий агент, смачивающий агент, диспергатор, пленкообразователь, антифриз, загуститель, пеногаситель и диионизированную воду. Микрокапсулированные микрогранулы применяют против различных гнилей культивируемых растений, фитофтороза, парши, антракноза, фитофтороз.

Известно пестицидное суспензионное протравливание семенного материала с действующим веществом в виде водной микронизированной композиции [CN №106489948, опубл. 15.03.2017], которая наносится на семенной материал с последующим высушиванием. Композиция включает пестициды металаксил и азоксистробин, а также дополнительные компоненты для микронгизации и закрепления на семенном материале: смачивающий диспергатор, пленкообразователь, загуститель, антифриз, консервант. Активные ингредиенты пестицидной композиции и ее суспендированное покрытие семян обладают превосходным ингибирующим действием на Pythium aphanidermatum и/или Fusarium moniliforme и могут быть использованы для предотвращения и сокращения с гнилей и фитофтороза.

Недостаток вышеперечисленных изобретений - сложный состав композиций для получения микрочастиц, микрогранул и капсул, которые включают, помимо действующего вещества, эмульгаторы, ПАВ, стабилизаторы, а также многоэтапность и сложность изготовления микрочастиц. Применение таких форм в виде водных суспензий или эмульсий для опрыскивания семенного материала не безопасно для полезной биоты и требует мер предосторожности для обслуживающего персонала. Имеющее место быстрое высвобождение действующего вещества из микрочастиц, например, в случае дождей вскоре после посадки протравленного семенного материала, смывает частицы с поверхности семян и снижает эффективность действия и требует внесения повторных и больших доз. Непосредственное нанесение микронизированных составов на семенной материал может сопровождаться эффектом фитотоксичности, включая снижение всхожести семян, подавление развития корневой системы и роста рассады, а также весьма быстро исчерпывающийся биологический эффект, что требует повторных применений пестицидов в период вегетации. В целом, торможение роста культивируемых растений сопровождается экономическими потерями.

Перспективным направлением исследований, ориентированным на обеззараживание семенного материала, является разработка экологически безопасных форм препаратов нового поколения в виде пленочного покрытия с контролируемым выходом действующих веществ, за счет использования специальных покрытий семян из полимерных материалов. Важным преимуществом включения активных ингредиентов в покрытие для семян является то, что это позволяет обеспечить точное и регулируемое высвобождение и дозирование в пересчете на проросток. Типичная методика нанесения покрытия на семена включает нанесение пленочного покрытия и образование защитного слоя на семенах. Особо перспективно применение разрушаемых материалов, которые распадаются в почве под действием микрофлоры без образования каких либо токсичных соединений. В качестве разрушаемых полимерных материалов возможно применение как синтетических, так и природных полимеров. При разработке пленочных форм фунгицидных препаратов-протравителей выдвигаются особые требования к полимерному материалу-носителю. Материал покрытия и продукты его разрушения не должны оказывать токсического действия на семена, материал должен обеспечивать образование на клубнях механически прочной пленки, прочно прилегающей к их поверхности, иметь соответствующие водо- и газобарьерные свойства, не сдерживающее развития проростков, не подвергаться выраженному набуханию и гидролизу, быть стабильным и обеспечивать длительное функционирование в почве, эффективно подавляя развитие инфекции на клубнях и обеззараживать ризосферное пространство. Композиции покрытия для семян предпочтительно готовят на водной основе и/или предпочтительно содержат нетоксичные летучие органические компоненты в низких концентрациях.

Известно изобретение [CN №110150310А, опубл. 23.08.2019] из области применения защитных пленочных композитных покрытий для обеззараживания семян, содержащих имидаклоприд, флудиоксонил и азоксистробин в концентрации, соответственно, по массе: 1-10%, 0,1-1% и 0,1-2%, а также адъюванты, что позволяет получить жидкофазную систему для покрытия семян. Композиция для формирования пленочного покрытия семян, помимо пестицидов, содержит смачивающий агент, диспергатор, эмульгатор, пленкообразующий агент, краситель, один или несколько клеев, консервантов, пеногаситель и антифриз. В качестве смачивающего агента выбирают додецилсульфат натрия, алкилнафталинсульфонат натрия, сульфат полигликолевого эфира жирного спирта, поливиниловый эфир жирного спирта; в качестве диспергатора выбирают из солей лигносульфоната, полиакрилата натрия, алкиламинотаурина, карбоксиметилцеллюлозы; в качестве эмульгаторов (эфир касторового масла, полиоксиэтиленовый эфир жирного спирта, полиметилакрилат, эфира полиэтиленгликоль); пленкообразующий агент выбирают из поливинилпирролидона, аравийской камеди, пектина, метилцеллюлозы, этил целлюлозы); вещество для повышения клейкости выбирают из одного или нескольких: ксантановой камеди, аравийской камеди, метилцеллюлозы, акрилата натрия и алюмосиликата магния.

Недостаток изобретения - очень сложный состав защитного пленочного покрытия, включающий, помимо, обеззараживающих фунгицидов, не менее 6 компонентов, представленный различными классами веществ для выполнения различных функций, а также длительность и многоэтапность приготовления композиции для получения пленочного покрытия на семенах.

Известно изобретение [RU 2694315 C2 опубл. 11.07.2019], в котором для защиты семян в качестве связующего использовано композитное покрытие, включающее один или большее количество нерастворимых в воде полимеров с температурой стеклования 35°С из группы акриловой кислоты, метакриловой кислоты или акриламида с минимальной температурой пленкообразования, по меньшей мере на 10°С более низкой, чем температура одного или большего количества нерастворимых в воде полимеров с температурой не ниже 35°С и в концентрации, не менее 2,0 мас. % акриловых нерастворимых в воде полимеров с T_g не ниже 60°С. Композиция покрытия для семян включает также воск, поверхностно-активное вещество и добавку, предохраняющую от замерзания и агент, оказывающий благоприятное воздействие на растение - это фунгициды металаксил и флудиоксонил и инсектицидный состав, содержащий тиаметоксам.

Недостатком этого изобретения является то, что выбор материалов покрытия является ограниченным, и то, что обработка липкого смолообразного соединения на основе акрилатов затруднена. Более того, нанесение покрытия при высоких температурах нежелательно, поскольку это может негативно влиять на качество семян и способность к прорастанию. В данном изобретение при использовании в качестве связующих из группы акрилатов исключается применении таких составов для нанесения на клубни картофеля вследствие того, мономеры акриловой кислоты при полимеризации в процессе образования покрытия разогреваются до 60°С и 90°С, что губительно для семенного материала картофеля.

Техническим решением, принятым в качестве прототипа, является изобретение [CN №104872168 А, опубл. 09.02.2015], представляющее собой гомогенное суспендированное покрытие, содержащее фунгициды флудиоксонил, азоксистробин и инсектицид клотианидин. Эффективные ингредиенты суспендированного покрытия семян картофеля включают, по массе, флудиоксонил 1-20%, азоксистробин 1-20%, клотианидин 1-60%, но также и необходимые вспомогательные ингредиенты. Суспендированное покрытие семян в основном используется против насекомых-вредителей, а также для предотвращения распространения болезней на ранней стадии развития картофеля. Помимо пестицидных средств для обеззараживания семян картофеля, композитное суспензионное покрытие на основе воды, способное к отверждению на поверхности клубней с образованием пленки, содержит и вспомогательные ингредиенты, включая: пленкообразующий, смачивающий и диспергирующий агенты, а также загуститель, краситель, наполнитель. Пленкообразующим агентом предпочтительно является гуммиарабик, желатин, пектин, ксантановая камедь, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, натрий карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, альгинат натрия, один или несколько поливиниловых спиртов, полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон, полиакриламид и полиакрилат натрия. Пленочное покрытие нерастворимо в воде; активный ингредиент в пленке покрытия постепенно высвобождается. Способ приготовления покрытия для семян включает смешение компонентов с образованием суспензии, которую помещают в шаровую мельницу для микронизации и получения частиц до крупности суспензии D₅₀ для 2-3 мкм, D₉₀%<8 мкм. Далее суспензию пропускают через сита 45 мкм для отбора до 98% крупности зерна D 50 на 2-3 мкм.

Добавление антифриза позволяет хранить жидкую суспензию при пониженных температурах и транспортировать к месту применения. Полученное многокомпонентное покрытие, обладающее синергическим эффектом, оценено положительно против личинок вредителей насекомых возбудителя черный невус с биологическим эффектом 70%, а также для контроля возбудителей черной парши и фитофтороза с биологическим эффектом в 92,3%,

Недостатки прототипа:

- сложный состав суспензионной композиции, содержащей, помимо активных пестицидных средств инсектицидного и бактерицидного действия, необходимые и вспомогательные компоненты, включая: пленкообразующий, смачивающий, диспергирующий агенты, а также загуститель, краситель, наполнитель, консервант, пеногаситель;

- многоэтапность и длительность работ для получения пленокообразующей композиции на семенах: подбор и смешение компонентов, микронизация в шаровой мельнице, фракционирование до заданной крупности суспензии на ситах;

- гарантия защиты урожая от личинок черного невуса, парши и фитофтороза картофеля на стадии рассады с биологическим эффектом, соответственно, в 70 и 92,3%;

- содержание в составе композиции антифриза для предотвращения замерзания суспензионной композиции на водной основе при хранении и транспортировке;

- в качестве бактерицидного действия композиция содержит два фунгицида: флудиоксонил, азоксистробин, максимальный синергический эффект подавления фитопатогенов не превышает 92,3%;

Техническим результатом изобретения является разработка простого в изготовлении, медленно и длительно, в течение вегетационного сезона, разрушаемого в почве гидрофобного, прочно прилегающего к клубням картофеля обеззараживающего пленочного полимерного покрытия с синергическим фунгицидным эффектом против широко распространенных и наиболее вредоносных фитопатогенов - возбудителей болезней картофеля.

Технический результат достигается тем, что для создание гидрофобного обеззараживающего пленочного покрытия клубней картофеля используется разрушаемый природный полимер - поли-3-гидрокисбутират, который характеризуется истинной биологической деградацией в почве в результате метаболизма почвенной микрофлорой до углекислоты и воды с периодом полураспада не менее 23 суток.

Для обеззараживания семенного материала картофеля заявлено простое по составу полимерное пленочное покрытие, сформированное из 1% раствора, разрушаемого поли-3-гидроксибутирата в дихлорметане, содержащего один или несколько фунгицидов, без применения адъювантов, которое быстро, без каких либо дополнительных добавок и приемов, растворяется в выбранном растворителе и, в результате испарения растворителя, обеспечивает образование гидрофобной и не набухающей в водных средах пленки, с благоприятными барьерными свойствами по отношению к кислороду и воде. Образованием гомогенных стабильных растворов, формирующих на поверхности клубней при испарении растворителя прочной полимерной пленки, плотно прилегающей к клубням картофеля, не требуя применения вспомогательных компонентов. В качестве растворителей предпочтение отдается хлорсодержащим растворителям, таким как дихлорметан и хлороформ, применение которых обеспечивает длительное хранение и транспортировку, не требуя добавок в виде антифриза.

Заявленное полимерное пленочное покрытие обеспечивает высокую биологическую активность за счет включения в его состав фунгицидов с различным механизмом действия из группы фениламидов (мефеноксам), группы триазолов (пропиконазол), группы стробилуринов (азоксистробин), эффективных против наиболее вредоносных фитопатогенов картофеля - представителей родов Alternaria, Fusariun, Phytophthora, Rhizostonia.

Синергетический эффект композиции достигается за счет использования двух (азоксистробин + мефеноксам;азоксистробин + протиоконазол; мефеноксам+протиоконазол) или трех (азоксистробин + мефеноксам + протиоконазол) фунгицидов, что обеспечивает 100% защиту посадок картофеля в течение вегетации от фитопатогенов - возбудителей заболеваний - от фазы цветения до созревания.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решения от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных в смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны структурные формулы фунгицидов с различным механизмом повреждающего действия. На Фиг. 2 в качестве примера даны фото проростков клубней картофеля сорта Красноярский ранний при различной предпосевной обработке: 1- необработанные клубни, 2- опрыскивание растворами фунгицидов, 3- нанесения 1% полимерного покрытия из поли-3-гидроксибутирата с фунгицидами. На Фиг. 3. показаны фото всходов клубней картофеля сорта Красноярский ранний с пленочным 1% полимерным покрытием из растворов поли-3-гидроксибутирата относительно контроля (К) - клубни без покрытия. На Фиг. 4 показана динамика убыли массы обеззараживающего пленочного полимерного покрытия клубней картофеля сорта Красноярский ранний в почве и фото разрушающегося пленочного полимерного покрытия в динамике наблюдения. На Фиг. 5 показано влияние способа предпосевного обеззараживания клубней картофеля на численность патогенных и сапрофитных микромицетов в ризосферной почве картофеля сорта Красноярский ранний при различном предпосевном обеззараживание семенного материала: 1- протравливание клубней опрыскиванием растворами двумя фунгицидами; 1 а - аналогично опрыскивание тремя фунгицидами; 2- использовании пленочного полимерного покрытия, полученного из 1% раствора поли-3-гидроксибутирата с двумя фунгицидами, 2 а - аналогично пленочное покрытие с тремя фунгицидами. На Фиг. 6 приведены фото урожая картофеля сорта Красноярский ранний при различной предпосевной обработке материала (уборка 5 сентября 2021 г. ): 1- интактные растения без предпосевной обработки фунгицидами (отрицательный контроль), 2 - предпосевное опрыскивание клубней растворами фунгицидных препаратов, 3 - пленочное полимерное покрытие семенных клубней, полученное из 1% полимера поли-3-гидроксибутирата с фунгицидами.

Техническое решение подразумевает приготовление раствора, перемешивание рабочего раствора с семенами, их последующее высушивание, в процессе которого на семенах формируется пленочное покрытие.

Характеристики заявляемого пленочного покрытия для обеззараживания семенного материала картофеля и результаты применения иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Для обеззараживания семенного материала картофеля заявлено простое по составу полимерное пленочное покрытие, сформированное из 1% раствора разрушаемого поли-3-гидроксибутирата в дихлорметане, содержащего только один компонент - активный противофунгицидный агент (фунгициды).

Для приготовления разрушаемого полимерного покрытия используют полимер поли-3-гидроксибутират, полученный микробиологическим способом на опытном производстве Сибирского федерального университета, согласно техническим условиям на полимер 3-гидроксимасляной кислоты (П(3ГБ)) (ТУ №2200-003-03533441-2005 рег. 27.04.2004 №068/003057). Полимер синтезирован штаммом Cupriavidus eutropha ВКПМ В-10646 [RU №2439143, опубл. 10.01.2012]. Характеристики полимера: средневесовая молекулярная масса 620 кДа; полидисперсность 3,2; температура плавления 167°С; степень кристалличности 76%.

В качестве агента обеззараживания семенного материала картофеля применяют контактно-системные фунгициды с различным механизмом действия, пригодные для довсходового грунтового применения, эффективные против представителей Rhizoctonia, Alternaria, Fusarium и подавления видов парши, фитофтороза, альтернариоза, ризоктониоза, питиоза (Фиг. 1):

Мефеноксам [(К)-энантиомер металаксила] [метил-N-(метоксиацетил)-N-(2,6-ксилил)-D-аланинат] (фунгицид из класса фениламидов); подавляет синтез рибосомальной РНК фитопатогенов;

Протиоконазол [2-[(RS)-2-гидрокси-2-(1-хлорциклопропил)-3-(2-хлорфенил)пропил]-2Н-1,2,4-триазол-3(4Н)-тион]-(фунгицид из класса производных триазола); ингибирует C-14-деметилазу, нарушая синтез грибных стеролов;

Азоксистробин [Метил(Е)-2-{2-[6-(2-цианофенокси)пиримидин-4-илокси]фенил}-3-метоксиакрилат] (фунгицид из класса стробилуринов); ингибирует митохондриальное дыхание в клетках патогенов, блокируя транспорт электронов в цепи цитохромов b и c₁.

Все фунгициды разрешены для применения в РФ для защиты картофеля (Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ, 2021).

В составе полимерного обеззараживающего покрытия семенного материала картофеля применяют два фунгицида из выбранных фунгицидов с различным механизмом действия по вариантам: азоксистробин + мефеноксам; азоксистробин + протиоконазол; мефеноксам + протиоконазол.

Содержание фунгицидов в полимерном пленочном покрытие, с сформированном на поверхности клубней из 1% раствора разрушаемого полимера поли-3-гидроксибутирата по вариантам составляет:

азоксистробин - 1-15%+мефеноксам -1-15%;

или азоксистробин - 1-15%+протиоконазол - 1-15%;

или мефеноксам - 1-15%+протиоконазол - 1-15%.

В качестве объекта исследования взят сорт картофеля "Красноярский ранний", включен в Госреестр селекционных достижений и допущен к использованию по Центрально-черноземному, Западно-сибирскому и Восточно-сибирскому регионам. Оригинаторами являются ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ и ФГБНУ ФИЦ картофеля имени А. Г. Лорха. Перед посадкой качество семенного материала протестировано согласно (GOST 33996-2016 Interstate Standard "Seed Potatoes). Клубневой анализ семенного материала, выявил поражение клубней грибным возбудителем ризоктонией (Rhizoctonia solani) и бактериальным возбудителем паршой обыкновенной (Streptomyces scabies). Доля клубней, пораженных ризоктониозом, составила 1,0%; паршой обыкновенной 0,3%. Механические повреждения клубней составили по глубине 0,5, длиной 1,0 см. По выявленным показателям заражения семенной материал картофеля сорта Красноярский ранний соответствует категории оригинального семенного материала, Простая процедура обеззараживания семенного материала включает погружение клубней в сетчатом контейнере в 1% раствор полимера, содержащий по вариантам два или три фунгицида, при допустимых значениях температуры от +5 до +35°С на одну минуту и последующее высушивание на воздухе в течение часа до полного испарения растворителя.

Характеристики заявленного обеззараживающего пленочного полимерного покрытия и возможность длительного функционирования протестирована в лабораторных и полевых условиях. Толщина полимерного пленочного покрытия составила 87±16 мкм. Нанесение растворов полимера с активным обеззараживающим компонентом (выбранные фунгициды) в дихлорметане не оказывало негативного влияния на целостность и биологическую активность клубней картофеля. Внешний вид клубней, общее состояние и всхожесть клубней с полимерным покрытием наблюдали при выдерживании в помещении при комнатной температуре. Видимых изменений (деформации, сморщивания, изъязвлений кожуры и др.) не зафиксировано.

Появление проростков зафиксировано через 8 суток после нанесения покрытия, что сопоставимо с контролем (необработанные клубни) (Фиг. 2).

Полевая всхожесть клубней, независимо от приема обеззараживания семенного материала (опрыскивание, нанесение плечного покрытия), составила 98±2%. Высокая всхожесть обусловлена адаптивной способностью этого сорта к почвенно-климатическим условиям Красноярского региона. Полная полевая всхожесть по всем вариантам с пленочным покрытием зафиксирована на 14 сутки после посадки аналогично всхожести необработанных клубней (Фиг. 3). Этими предварительными исследованиями показана возможность формирования на поверхности клубней без их повреждения и снижения всхожести полимерного пленочного покрытия с использованием 1% раствора поли-3-гидроксибутирата в дихлорметане.

Далее были определены: длительность функционирования полимерного покрытия в почве и биологическая эффективность пленочного полимерного покрытия, содержащего фунгицид, по отношению к возбудителям болезней картофеля.

Длительность функционирования заявленного пленочного покрытия доказана наблюдениями выращивания клубней в полевых условиях. Агропреобразованная почва представляла собой чернозем выщелоченный, слабо структурированный. Пахотный 0-20 см почвы с высоким содержанием гумуса (17.4%) и нитратного азота N-NO₃ - 120,0 мг/г; высокой обеспеченностью доступными формами фосфора (Р₂О₅ - 151.2 мг/100 г) и калия (K₂O - 80 мг/100 г почвы); реакция почвенного раствора близка к нейтральной (рН 6.6). В ходе полевого сезона удобрения в почву не вносили. Длительность экспериментов составила 35 суток. Периодически клубни извлекали из почвы и определяли состояние и остаточную массу полимерного покрытия, которое снимали с клубней, тщательно промывали дистиллированной водой, доводили до постоянного веса и взвешивали на аналитических весах четвертого класса точности.

Динамика разрушения пленочного полимерного покрытия была следующей (Фиг. 4): через неделю после посадки картофеля признаков разрушения покрытия не обнаружено; через две недели на пленках, сохраняющихся по всей площади клубней, появились небольшие дефекты в виде пор и небольших перфораций; отмечено и незначительным снижением массы покрытие (в пределах 20%). Еще через неделю остаточная масса покрытия была на уровне 55 - 60%. На 30 сутки после посадки больше половины площади пленочного покрытия была разрушена, сохранившиеся фрагменты были истончены и содержали множество крупных дефектов и разрывов; остаточная масса покрытия не превышала 30%. Спустя 35 суткам обнаруживались только остатки небольших фрагментов пленочного покрытия, масса которых не превышала 15% от исходной. Анализ результатов по деградации пленочного полимерного покрытия в почве достоверно описывается уравнением первого порядка:

где: M₀; M_i - исходная масса образца и масса образца после деградации, (г); k - константа скорости деградации; t - время, (сутки).

Значения константы скорости деградации полимерного покрытия по вариантам составили (-0,022 сутки^-1 и -0,031 сутки^-1). Период полураспада полимерного покрытия составил 23±2 суток. Таким образом, заявленное обеззараживающее пленочное покрытие функционирует в почве от момента посадки картофеля до начала фазы начала цветения, обеспечивая по мере разрушения покрытия и длительную доставку фунгицидов растениям.

В ходе вегетационного сезона проводится регулярный осмотр растений. Оценка влияния способа предпосевной обработки клубней на рост и развития растений включали: биометрические показатели (высота и число стеблей на одном растении; развитость корневой системы). Показателями зараженности картофеля в зависимости от способа обеззараживания семенного материала фитопатогенами (нанесение полимерного покрытия с фунгицадами или предпосевное опрыскивание клубней растворами фунгицидов) служили степень поражения растений и распространенность заболевания. Анализ полученных результатов по биологической эффективности защищаемого пленочного покрытия семенного материала картофеля представлен в Таблице 1.

Степень поражения растений картофеля определяли по 9-балльной шкале: 9 баллов - симптомы поражения отсутствуют; 8 - поражение может составлять от 1 до 10% поверхности листьев в виде единичных пятен на отдельных растениях (примерно до 10 листьев поражены инфекцией, всего около 50 пятен в расчете на одно растение); 7 -поражается от 10 до 25% поверхности листьев (симптомы поражения могут отмечаться почти на всех листьях у большей части растений, но кусты сохраняют нормальную форму, явно преобладающий цвет - зеленый, у растений может быть фитофторозный запах); 6 -поражается от 25 до 50% поверхности листьев растений (практически поражено каждое растение, но основной цвет куста остается зеленым, хотя бурые пятна на листьях составляют значительную часть); 5 - поражается до 50-60% поверхности листьев растений (практически поражено каждое растение, но основной цвет куста остается зеленым, хотя бурые пятна на листьях составляют значительную часть); 3 - поражается более 50% площади листовой поверхности всех растений (трудно определить, какой цвет доминирует - бурый или зеленый, но стебли у большинства растений остаются зелеными); 1 балл - все листья растения полностью поражены, стебли погибают или погибли.

Помимо степени поражения, характеризующей поврежденную фитопатогеном площадь вегетативных органов (или клубней), учитывали распространенность патогена внутри агроценоза. Этот параметр выражает отношение между количеством больных и общим числом учтенных растений (или клубней).

Распространенность болезни вегетативной биомассы (клубней) включал учет развитие (площадь пораженной поверхности листьев или клубней) по формуле:

где:

Р - распространенность болезней

n - количество больных растений (клубней)

N - общее количество учтенных растений (клубней) в пробе

Показателем эффективности предпосевного обеззараживания семенного материала служил также микробиологический контроль динамики фитопатогенов - возбудителей болезней картофеля. Микробиологические исследования почвы очень важны в подобных исследованиях, так как, почва, наряду с семенным материалом, является источником заражения культивируемых растений в течение вегетации. Важность исследования микробного статуса почвы и наличия в ней фитопатогенов еще более значима в нашем случае, при исследовании эффективности применения пленочного покрытия из разрушаемого полимера поли-3-гидроксибутирата. Связано это с тем, что доставка действующих веществ фунгицидов растениям происходят в результате микробного разрушения пленки и зависит от активности микрофлоры. При этом продукты распада собственно полимера - это дополнительный субстрат для почвенной микрофлоры.

Определение общей численности микромицетов в образцах почвы проводили методом высева почвенной суспензии на картофельно-декстрозный агар с бензилпенициллином (1000000 ЕД/1 л среды) для подавления роста бактерий. Посев образцов почвы производили в трехкратной повторности из разведений до 10⁴. Чашки инкубировали в термостате при температуре 25°С в течение 7-10 суток, микроскопический анализ колоний проводили с использованием микроскопа AxioStar (Carl Zeiss). Идентификацию микромицетов проводили по культурально-морфологическим признакам согласно по определителям.

В исходной почве перед посадкой клубней среди микромицетов доминирующими были представители родов Penicillium (46.6%) и Trichoderma (22.3%); в почве в незначительных количествах присутствовали фитопатогенные виды - возбудители болезней картофеля - Alternaria alternata (2.5%) и Fusarium oxysporum (7.8%).

В начале июля 2021, в фазу полных всходов соотношение фитопатогенных и сапротрофных микромицетов, в зависимости от способа обеззараживания семенного материала картофеля различалось, при этом доля фитопатогенов из родов Alternaria и Fusarium составляла 8,0% при предпосевном опрыскивание клубней и порядка 4,0% в случае пленочного покрытия (Фиг. 5). В последующие сроки (фаза начала физиологической зрелости, 27 августа 2021) в ризосфере интактных растений (использован необработанный фунгицидами посевной материал) доля грибов Alternaria и Fusarium возросла, соответственно, до 16.8% и 24.3%. Предпосевная обработка клубней опрыскиванием растворами фунгицидов в обоих вариантах (использован обрабатываемый раствор, который содержал два или три фунгицида) фунгистатическоле действие в этот период уже, по всей видимости, уже исчерпалось. Поэтому доля фитопатогенов Alternaria и Fusarium была ниже, чем в группе отрицательного контроля, но выше, чем на предыдущем сроке, - на уровне 14,6% и 11,7% для Alternaria и Fusarium соответственно. В отличие от этих показателей, при обеззараживании семенных клубней с применением пленочного полимерного покрытия, нагруженного двумя фунгицидами, количество возбудителей по вариантам зафиксировано на уровне следов или полного отсутствия (Фиг. 4), что связано с активным разрушением полимерного покрытия в эти сроки и проявлением биологической активности высвобождающихся фунгицидов. В период уборки (5 сентября 2021) показатели во всех вариантах были без изменений.

Фитосанитарное состояние семенных клубней и ризосферной почвы является важным фактором, определяющим эффективность возделывания картофеля. Картофель, ввиду вегетативного способа размножения быстро накапливает и переносит болезни, поэтому качество посадочного материала, определяемое наличием возбудителей заболеваний, значительно влияет на рост и развитие картофеля, общую урожайность и качество получаемых клубней.

Предпосевное обеззараживание клубней влияло на биометрические показатели растений картофеля. Данные представлены в Таблице 2.

Интактные растения в группе применения необработанного фунгицидами семенного материала в фазе цветения имели пониженное на 2, штуки/клон количество стеблей (порядка 14%) по сравнению с протравленными клубнями и клубнями с защитным пленочным покрытием. В фазе начала физиологической зрелости тенденция сохранилась. Растения, сформировавшиеся из необработанных клубней, были ниже двух других групп от 12 до 14 см. При вступлении в фазу физиологической зрелости разница в высоте растений сохранялась. Растения в группе с протравленными клубнями и пленочным покрытием были выше интактных растений на 5 и 8 см соответственно. Анализ зараженности картофеля в период вегетации также выявил различия в зависимости от способа обеззараживания семенного материала. В фазу массового цветения на листьях растений были обнаружены поражения альтернариозом и фитофторозом. Площадь поражения растений с группе с необработанными клубнями по 9-ти бальной шкале составила 6 баллов. Это соответствовало площади поражения листьев до 35-40%; при этом распространенность патогенов родов Alternaria и Fusarium в этой группе опыта была самой высокой, на уровне 70%, то есть признаки поражения были у 2/3 протестированных растений. При использовании обеззараженных клубней уровень поражения растений была ниже, - на уровне 7 и 8 баллов, соответственно, при опрыскивании клубней и при нанесении полимерного покрытия с фунгицидом (уровень поражения, соответственно, от 10 до 25% и на уровне 6-10%). Еще более различия проявились в фазе физиологической зрелости картофеля. У растений, растущих из необработанных клубней, распространенность альтернариоза и фитофтора зафиксирована у 100% растений; площадь поражения вегетативных органов у обследованных растений превышала 40%. В группе с протравленными клубнями поражение картофеля оставалось на уровне конца июля и составило 7 баллов; распространенность заболеваний незначительно возросла по сравнению с концом июля, достигнув 70%. В группе с пленочным покрытием с двумя фунгицидами наличия поражения картофеля патогенами не обнаружено. Биологическая эффективность применения пленочного обеззараживающего покрытия с двумя фунгицидами составила 100%.

Следует отметить, что на всех сроках мониторинга картофеля во всех группах опыта не обнаружено проявлений ризоктониоза, несмотря на инфицирование этим патогеном исходного семенного материала. Этот патоген в базидиальной стадии обнаруживается на вегетирующих растениях, как правило, в теплых и влажных условиях, обычно - во второй половине лета. Следовательно, условия вегетационного сезона 2021 года не были благоприятными для развития Rhizoctonia.

Оздоравливающее действие заявленного пленочного покрытия с фунгицидами на ризосферную почву положительно повлияло на формирование клубней картофеля. Фиг. 6 наглядно иллюстрирует, что в экспериментальной группе размеры клубней превосходили таковые в двух других группах.

Структура урожая картофеля Красноярский ранний при различных способах обеззараживания семенных клубней различалась. Данные приведены в Таблице 3.

При традиционном протравливании клубней растворами фунгицидов и при защите клубней пленочным полимерным покрытием с фунгицидами, количество клубней с одного клона не отличалось, и в среднем составило по 9 штук/клон; в отрицательном контроле было ниже (7 штук/клон). Размеры клубней и их вес существенно различались в зависимости от предпосевной обработки клубней и последующего развития инфекции растений в ходе вегетации. Средняя масса клубня была в случае обеззараживающего пленочного покрытия, содержащего два фунгицида, была выше (55 г). Ранжирование качества клубней внутри вариантов показало следующее: при обеззараживании семенного материала опрыскиванием клубней соотношение клубни «товарные/не товарные» было сопоставимым, практически как 1:1; доля товарных клубней составила 54%. Нанесение защитного пленочного покрытия с фунгицидами обеспечивало более высокий выход товарных клубней (60%) и общую урожайность 24 т/га. Это выше традиционного опрыскивания клубней растворами фунгицидов (18-19 т/га). Применение заявленного пленочного покрытия для обеззараживания посевного материала обеспечивает прибавку урожай картофеля 6-7 т/га по сравнению с традиционным обеззараживанием клубней картофеля опрыскиванием растворами фунгицидов.

Пример 2.

Аналогично Примера 1 для обеззараживания семенного материала картофеля сорта Красноярский ранний и нанесения на клубни полимерного пленочного покрытия используют разрушаемый полимер поли-3-гидроксибутират в виде 1% раствора в дихлорметане. В составе полимерного обеззараживающего покрытия семенного материала картофеля применяют три контактно-системных фунгицида с различным механизмом действия: мефеноксам+азоксистробин+протиоконазол.

Содержание фунгицидов в полимерном пленочном покрытии клубней, сформированном из 1% раствора разрушаемого полимера поли-3-гидроксибутирата составляет: мефеноксам - 1-10% + азоксистробин - 1-10% + протиоконазол - 1-10%.

В качестве объекта исследования взят сорт картофеля "Красноярский ранний". Все процедуры приготовления и формирования на поверхности клубней пленочного полимерного покрытия, методы оценки свойств покрытия и эффективности его применения выполнены аналогично Примера 1.

Характеристики и результаты применения пленочного покрытия, содержащего три фунгицида, приведены в Таблице 1.

Появление проростков у клубней с полимерным покрытием, содержащем три фунгицида, также зафиксировано через 8 суток после нанесения покрытия аналогично необработанным клубням. Полевая всхожесть клубней составила 99%. Период полураспада полимерного покрытия в полевой почве составил 24±2 суток; полученные значения константы скорости деградации полимерного покрытия составили (0,019 ч^-1 и 0,028 ч^-1).

В фазу полных всходов, фазы начала созревания и в период уборки при обеззараживании семенных клубней с применением пленочного полимерного покрытия, нагруженного тремя фунгицидами, количество возбудителей болезней - представителей родов Alternaria и Fusarium в ризосфере не зафиксировано (Фиг. 5). Биологическая эффективность обеззараживающего пленочного покрытия составила 100% (Таблица 1).

Анализ биометрических показателей растений картофеля, приведенный в Таблице 2 показал, что при обеззараживании клубней с применением пленочного полимерного покрытия, содержащего три фунгицида, количество стеблей было самым высоким (8±2 шт. ), значения высоты растений также были самыми большими (56.4±6.0 и 79.2±11.8 см в фазы цветения и начала созревания соответственно). Степень поражения растений болезнями в фазу цветения составило 8 баллов, при этом площадь поражения была самой низкой (на уровне 4-6%). В период созревания признаков заражения на растениях не зафиксировано. Биологическая эффективность применения пленочного обеззараживающего покрытия составила 100%.

Структура урожая картофеля Красноярский ранний в случае использования обеззараживающего пленочного покрытия, содержащего три фунгицида, имела самые высокие показатели (Таблица 3). Средняя масса клубня была самой высокой, составив 58 г; количество товарных клубней также было самым высоким (68%). Общая урожайность достигла 26 т/га.

Преимущества разработанного обеззараживающего пленочного полимерного покрытия клубней:

- простота проведения обработки;

- увеличение скорости обработки за счет снижения времени контакта клубней с раствором полимера, содержащим фунгицид;

- сокращение время сушки обработанных клубней, за счет использования органического растворителя в качестве основы;

- фунгицид вносят в почву одновременно с клубнями, этим достигается снижение норм внесения, за счет сокращения потерь в результате вымывания из почвы и адресность препарата, исключается опасность для окружающей среды, имеющая место при опрыскивании растений ядохимикатами;

- в результате постепенного биоразрушения полимерного покрытия происходит постепенный выход фунгицидов в почву в течение длительного времени (до 40 суток), с периодом полураспада 22-25 суток. Это обеспечивает более эффективное подавление фитопатогенов на протяжении начального периода вегетации;

- использование пленочного покрытия клубней, прочно закрепляет фунгицидный препарат и препятствует его осыпанию, тем самым исключается попадание токсичных препаратов в почву, воду, а так же снижается потенциальный ущерб от фунгицидов для человека.

Claims (6)

1. Пленочное покрытие для обеззараживания семенного материала картофеля, сформированное на поверхности клубня, характеризующееся тем, что в качестве основы использован полимерный материал-носитель в виде гидрофобной пленки, содержащей два или три системно-контактных фунгицида с различным механизмом действия, при этом полимерный материал-носитель представляет собой разрушаемый полимер поли-3-гидроксибутират, и компоненты в пленочном покрытии используют при следующем содержании, вес. %:

каждый из двух фунгицидов 1-7,5 поли-3-гидроксибутират 85-98

или

каждый из трех фунгицидов 1-5 поли-3-гидроксибутират 85-97

2. Пленочное покрытие по п. 1, характеризующееся тем, что полимерный материал-носитель в виде гидрофобной пленки получают из 1% раствора разрушаемого полимера поли-3-гидроксибутирата в дихлорметане или хлороформе, без применения каких-либо дополнительных и вспомогательных компонентов, и полимерный материал-носитель имеет период полуразрушения в почве не менее 23 суток.

3. Пленочное покрытие по п. 1, характеризующееся тем, что системно-контактные фунгициды с различным механизмом действия выбирают из мефеноксама, пропиконазола, азоксистробина, обеспечивающих синергетический эффект.