Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Повышение устойчивости растений к болезням может быть достигнуто химическим методом с помощью различных веществ – химических иммунизаторов – соединений, которые могут проникать в растения, ассимилироваться ими, оказывать влияние на обмен веществ, повышая тем самым устойчивость к паразиту. Химическую иммунизацию могут вызывать фунгициды, рострегулирующие вещества, антибиотики, макро- и микроэлементы [2]. Фунгициды комплексно-иммунизирующего действия или продукты их декомпозиции изменяют метаболизм растений в сторону повышения устойчивости к заболеваниям не только в год обработки, но и в последующих поколениях [6], что дает основание отнести это явление к типу приобретенного иммунитета.

Среди различных приемов, позволяющих защитить картофель от болезней, наиболее экономичным и экологически безопасным является протравливание клубней. Основной идеей создания протравителей явилось присутствие пропагативных структур возбудителей болезней на поверхности семенного материала, а также внутри него. Ежегодная высокая инфицированность семенных клубней [5] обуславливает необходимость обязательного предпосадочного протравливания клубней. Протравливание обеспечивает максимальный эффект при минимально отрицательном влиянии на компоненты агроценоза [12]. Для прямого подавления и уничтожения патогенов в основном используются химические препараты контактного и системного действия, которые снижают жизнеспособность либо вызывают гибель возбудителя, прерывая его инфекционный цикл. Этим достигается уничтожение инфекции на клубнях и их защита от возбудителей почвенно-клубневых инфекций, как во время хранения, так и во время прорастания. Данный прием в определённой мере также препятствует поражению клубней нового урожая.

Однако пестициды требуют пристального внимания и изучения из-за их токсического воздействия на окружающую среду. Одним из путей повышения безопасности данного метода является совершенствование ассортимента пестицидов, направленное на улучшение их санитарно-гигиенических и экологических характеристик, высокую эффективность в сочетании с малой опасностью для теплокровных животных и окружающей среды [4].

Целью настоящей работы является синтез и изучение биологической эффективности полифункциональных комплексных препаратов-протравителей на основе карбендазима (БМК), полученных его механохимической модификацией с помощью водорастворимых полимеров.

Материалы и методы исследования

Карбендазим (БМК)- [N-(Бензимидазолил-2)-О-метилкарбамат] – действующее вещество (ДВ) пестицидов из класса бензимидазолов, один из первых системных фунгицидов, который используется и в настоящее время [7]. БМК представляет собой кристаллическое вещество от серого или голубого до темно-коричневого цвета. Плохо растворим в воде и многих органических растворителях, растворим в кислотах. Для изменения растворимости БМК применяли следующие водорастворимые полимеры:

– арабиногалактан (АГ) / ТУ 9363-021-39094141-08, серия 02042013/;

– гидроксиэтилкрахмал (ГЭК) /марки 200/05 фармакопейной чистоты/;

– поливинилпирролидон (ПВП) (ФСП 42-0345-4368-03).

Процесс получения композиций проводили при совместной обработке БМК с полимерами в измельчителях-активаторах ударно-истирающего типа [12]. Полученные при этом композиции были исследованы на растворимость в воде, дисперсность, а также методами ИК-спектроскопии и термического анализа для подтверждения стабильности БМК при механообработке (м/о) и образования межмолекулярных комплексов, которые были исследованы в период хранения и вегетации в отношении ризоктониоза и сухих гнилей, а также их влияния на продуктивность культуры.

Биологические испытания. Объектами изучения были: картофель (Solanum tuberosum L.), ризоктониоз картофеля (Rhizoсtonia solani Kuch.), сухие гнили при хранении (Fusarium spp. и Phoma exiqua sp.). Эксперименты проводили на сорте картофеля Любава в хранилище и на полях стационара СибНИИЗиХ СФНЦА РАН в ОПХ «Элитное» Новосибирской области, почвенно-климатические условия которого типичны для лесостепной зоны Западной Сибири в период 2013–2014 годов.

Клубни картофеля обрабатывали препаратами (см. табл. 1) осенью (для определения их биологической эффективности в отношении гнилей при хранении) и весной (против ризоктониоза). В качестве эталона (химического контроля) был выбран разрешенный для применения в РФ препарат на основе БМК – Колфуго Супер, КС (200 г/л). Норма расхода рабочей жидкости при осеннем и весеннем протравливании составляла соответственно 0,25 л/т и 10 л/т, согласно «Списку пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ» [10].

Основные элементы технологии возделывания картофеля соответствовали общепринятым для данного региона [1]. Опыт закладывали согласно методике проведения полевых исследований [3] на естественном инфекционном фоне R. solani. Учет пораженности растений картофеля ризоктониозом проводили через 4, 10 недель после посадки культуры по методике J. Frank [13]. В период вегетации также проводили наблюдения за фенологией растений [8]. Результаты обработаны с применением прикладного пакета программ СНЕДЕКОР [9]. Схемы опытов по осеннему и весеннему применению препаратов на основе БМК представлены в табл. 1.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам ИК-спектральных исследований было показано, что деструкции БМК при его механообработке с полимерами не происходит, а расширение характеристичных полос поглощения БМК говорит об образовании межмолекулярных водородных связей между молекулами БМК и полимеров.

Данные термического анализа показали, что в продуктах механообработки происходит смещение термоэффектов БМК в область в более высоких температур, т.е. образуются энергетически более стабильные системы.

Анализ растворимости БМК и его композиций (см. табл. 2) указывает на то, что все полученные композиции БМК обладают повышенной водорастворимостью по сравнению с исходной субстанцией БМК, причем наибольшая растворимость БМК наблюдается у препарата № 1, что предполагает и соответствующее увеличение биологической активности.

Было установлено, что все изучаемые препараты в среднем достоверно снижали развитие болезни на всходах картофеля в 1,9–5,4 раза в сравнении с контрольными растениями. Эффективность весеннего протравливания посадочного материала против черной парши была в среднем существенно выше, чем осеннего – в 1,4 раза.

В фазе полных всходов наиболее эффективно снижали развитие ризоктониоза препараты № 1 и № 2 (см. табл. 4) при использовании их весной перед посадкой, тогда как эффективность препарата № 3 не имела существенной разницы в зависимости от срока применения.

Все изучаемые препараты, нанесенные на клубни, как осенью, так и весной, к фазе полных всходов в сравнении с контролем достоверно снижали развитие ризоктониоза, в 1,5–8,0 и 2,3–8,0 раза соответственно. Для Колфуго Супер данный показатель в первом случае составлял 1,8 раза, во втором – 2,6 раза.

Изучение влияния композиций БМК на биометрические показатели культуры в фазе полных всходов показало, что в среднем длина растений не отличалась от таковой в контроле (табл. 5).

В среднем срок применения композиций БМК сказывался на росте культуры, как в период полных всходов, так и в фазе бутонизации-цветения. Использование препаратов осенью существенно увеличивало длину растений на 0,8–1,5 см, в сравнении с весенней обработкой.

Нанесение на клубни осенью препарата № 2 (см. табл. 5) способствовало существенному увеличению высоты растений в фазе полных всходов, а использование препарата № 1 в период бутонизации-цветения – на 3,0 и 4,2 см соответственно. При обработке клубней перед посадкой рост растений в фазе бутонизации-цветения достоверно увеличивал препарат № 1. В варианте с препаратом № 3 (клубни обработаны весной, фаза бутонизация-цветение) отмечено достоверное снижение данного показателя.

Композиции БМК оказывали влияние не только на длину растений, но и на их массу (табл. 6). В среднем достоверно увеличивали данный показатель препараты № 2 и № 3 (фаза полных всходов) на 12,5–31,3 г/растение в сравнении с контролем, а Колфуго Супер увеличивал массу растения на 23,8 г. К фазе бутонизации-цветения все изучаемые препараты в среднем существенно повышали массу картофеля на 26,7–47,4 г/растение, тогда как в варианте с химическим контролем эта величина составила 22,9 г/растение.

В среднем все изучаемые препараты достоверно повышали урожайность культуры на 1,52–4,75 т/га. Максимальную прибавку урожая из всех экспериментальных композиций обеспечил препарат № 3. При осеннем протравливании она составила 2,91 т/га, а при весеннем – 4,75 т/га. Препарат № 1 позволил получить одинаковый дополнительный урожай в размере 2,3 т/га, как при осеннем, так и весеннем сроке его использования. Наилучшим сроком использования композиции № 2 оказалась весна, в этом случае урожайность картофеля была на 2,73 т/га выше, чем в контроле. Колфуго Супер был наиболее эффективен в случае весеннего протравливания посадочного материала (прибавка составила 3,66 т/га).

Выводы

1. Наибольшую биологическую эффективность против сухих гнилей при хранении показали все композиции БМК с полимерами.

2. Максимальную продуктивность у растений картофеля наблюдали при использовании препарата № 3 (прибавка урожая в сравнении с контролем 35 % – осеннее протравливание и 57 % – весеннее). У препаратов № 1 и № 2 данный показатель составил 28 и 19 % при осеннем протравливании, а также 27 и 33 % при весеннем соответственно.

3. Более всего снижали развитие ризоктониоза в период вегетации препараты № 2 и № 3.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 15-29-05792).