Известно, что через семена и почву передается от 30 до 60 % всех болезней сельскохозяйственных культур [1]. Протравливание посевного материала считается одним из наиболее экологичных способов применения химических препаратов. Это объясняется тем, что фунгициды вносятся только туда и когда они действительно необходимы с последующим разложением до кущения растений, и их остатки в зерне не содержатся [2]. Протравливание на 60–100 % ограничивает проявление семенной инфекции и на 30–80 % – первичной аэрогенной, почвенной и содержащейся в растительных остатках и повышает урожайность озимой пшеницы на 3–6 ц/га, яровой – на 2–3 ц/га [3]. Протравители семян достаточно эффективны в начальный период развития растений – от появления всходов до фазы кущения или трубкования. В дальнейшем их действие существенно ослабевает. Действие протравителей можно усилить подбором определенных наполнителей, поверхностно-активных веществ, клеящих добавок, обеспечивающих улучшение проникновения действующего вещества в ткань. А так как обработка семян фунгицидами может усилить состояние покоя или повлиять на рост и интенсивность деления клеток зародыша, то проблема снятия как биотических, так и абиотических стрессов при прорастании семян обработанных фунгицидами считается весьма актуальной и должна решаться комплексно [1].
В этом плане перспективной и актуальной будет разработка полифункциональных протравителей семян с помощью технологии механохимической модификации известных и применяемых на практике пестицидов при их совместной обработке с различными природными соединениями [4, 5].
Целью исследований явилась оценка эффективности нового механохимически синтезированного межмолекулярного комплекса (МСМК) тебуконазола (ТБК) с биомассой водоросли ламинарии, обладающей высоким содержанием полисахаридов, прежде всего альгиновой кислоты (до 50 % в сухом остатке) в подавлении обыкновенной корневой гнили на мягкой яровой пшенице и яровом ячмене и определение влияния препарата на ростовые процессы, формирование структуры продуктивности культур в условиях лесостепи Новосибирской области.
Материалы и методы исследования
В состав разрабатываемых композиций входили: тебуконазол (ТБК) от Shenzhen Sunrising Industry Co., Ltd. КНР, содержание основного вещества ≥ 98,0 %. А также порошок ламинарии от ОАО «Архангельский опытный водорослевый комбинат», полученный по ТУ 9284-039-00462769-02.
Совместную механохимическую обработку ТБК и ламинарии в массовых соотношениях 1:10 проводили в условиях, описанных нами ранее [6]. Обработку проводили в течение 24 часов, отбирая пробы через каждые 2 часа.
Полученные композиции анализировали методом ВЭЖХ на содержание действующего вещества (ТБК), растворимость в воде, рентгенофазового и термического анализов. Оптимальное время механохимической обработки выбиралось по критериям максимальной водорастворимости при условии сохранения содержания ТБК не менее 98 % от начального. Концентрацию ТБК в растворе определяли методом ВЭЖХ на хроматографе Agilent 1200 с колонкой Zorbax Eclipse XDB-C18, 4.6х50 мм; температура колонки +30 °С; детектор диодно-матричный. В качестве элюента применяли систему ацетонитрил – вода (1:1), скорость потока – 1 мл/мин., объем пробы – 5 мкл, детектирование на длине волны 238 нм. Концентрации ТБК определяли относительно его специально приготовленного раствора в этаноле.
Для определения содержания ТБК в полученных композициях, они растворялись в этаноле, затем фильтровались через бумажный фильтр (синяя марка). Затем полученные прозрачные растворы анализировались.
ЯМР спектры 1Н комплекса ТБК в растворе D2O регистрировались на спектрометре Bruker ADVANCE III 500 (Германия) на частоте 500 мгц. Измерение времен фазовой (спин-спиновой) релаксации Т2 проводилось с использованием стандартной последовательности Кара – Парсела – Мебума – Гилла (CPMG) при 30 °С. Порошок ТБК-ламинария 1:10 в количестве 12 мг/мл перемешивали с D2О 1 час на магнитной мешалке, затем центрифугировали 3 мин при 5000g. Прозрачный раствор анализировали на спектрометре ЯМР.
Измерение трансмембранной проницаемости на искусственных мембранах производилось методом РАМРА. Этот метод используется для предсказания проницаемости биологически активных веществ через клеточные мембраны [7]. Для проведения анализов использовались специальные 12-позиционные ячейки «Transwell» с поликарбонатной мембраной диаметром 12 mm, размерами пор 0,4 мкм и площадью 1,12 cm2 (CorningIncorporated, арт. 3401) по методике [8]. В донорную ячейку помещали исследуемый образец – навеску композиций ТБК (в пересчете на ТБК 0,002 г) в 0,5 mL дистиллированной воды, в «акцепторную» ячейку помещалось 1,5 мл воды. Сборку из указанных ячеек инкубировали в орбитальном шейкере при +37 °С. Через определенный интервал времени производили отбор 1 мл раствора из акцепторной ячейки с замещением его на равное количество воды. Концентрация ТБК в отобранных растворах измерялась методом ВЭЖХ по ранее указанной методике.
Рентгенофазовый анализ (РФА) композиций ТБК с ламинарией проводили на дифрактометре ДРОН-4 с использованием CuKα излучения, скорость вращения счётчика 2 град/мин, I = 1000.
Термический анализ ТБК и его композиций с ламинарией проводили методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с помощью прибора DSC-550 (Instrument Scientific Specialists Inc., USA) в атмосфере аргона. Температурная программа: +20 – +150 °С, скорость нагрева 100/мин.
Оценка биологической активности нового препарата МСМК – тебуконазол: ламинария проведена в лабораторных и полевом экспериментах. В лабораторных опытах изучали влияние обработки семян на уровень оздоровления посевного материала, подавления развития обыкновенной корневой гнили (возбудители – Bipolarissorokiniana Shoem. (syn. Helminthosporium sativumPam., KingetBakke, грибы рода Fusarium) на растениях мягкой яровой пшеницы и ячменя, а также на ростовые процессы растений. В полевых условиях определяли биологическую эффективность обработки семян новым препаратом МСМК против болезни на растениях пшеницы и ячменя, его влияния на ростовые процессы растений, на структуру продуктивности и урожайность зерновых. Опыты закладывали по схеме: 1 – контроль (без обработки семян); 2 – семена обработаны фунгицидным протравителем Раксил КС (д.в. ТБК, 60 г/л) с нормой расхода препарата 0,5 л/т семян принят в качестве эталона. В лабраторных опытах использовалась субстанция ТБК – норма расхода 0,3 кг/т; 3 – семена обработаны композицией МСМК – тебуконазол: ламинария (1:10) с нормой расхода 0,3 кг/т семян. Протравливание проводили с увлажнением из расчета 10 л/т семян.
Полевой эксперимент закладывали в 2016 г. на опытном поле СибНИИЗиХ СФНЦА РАН, расположенном в центрально-лесостепном Приобском агроландшафтном районе Новосибирской области. Пшеницу сорта Омская 36 и ячмень сорта Ача высевали по паровому предшественнику сеялкой СН-16, норма высева 6 и 5,5 млн всхожих зерен/га соответственно. Площадь делянки 29 м2, расположение делянок систематическое, в 4-кратной повторности. Уборку урожая осуществляли прямым комбайнированием. Урожайность приводили к стандартной влажности и чистоте согласно ГОСТ 1386.5-93 и 1386-2-81. Полевой эксперимент проведен в условиях повышенной теплообеспеченности и дефицита осадков. Третья декада мая и июнь 2016 г. были очень теплыми (среднедекадные температуры воздуха превышали норму на 2,3–3,7 °С, в мае ощущался небольшой дефицит осадков (13,8 %), а в июне выпало 63,7 % от нормы, при этом они отсутствовали в первую декаду, а в третью декаду дефицит составил 62,4 %. Июль был также немного теплее, чем обычно (на 0,8 °С), осадков выпало близко к норме, но в первую декаду они в 2,3 раза превысили ее, а во вторую и третью декаду их было меньше нормы на 34,6 и 40,7 %. Август был теплее обычного (на 1,5 °С), а осадков выпало всего 20 % от нормы.
Микологический анализ семенного материала проведен методом рулонов согласно ГОСТ 12044-93. Наблюдения за развитием обыкновенной корневой гнили осуществляли в фазы второго листа, кущение, молочная спелость зерна [9]. Структуру урожайности зерновых определяли согласно рекомендациям [10]. Математическую обработку данных полевых и лабораторных экспериментов осуществляли при помощи пакета прикладных программ «СНЕДЕКОР» [11] и Statistica 6.0.
Результаты исследования и их обсуждение
По совокупности характеристик максимального повышения растворимости и стабильности ТБК (табл. 1), была выбрана наилучшая по показателю растворимости композиция для дальнейших физико-химических и биологических исследований (ТБК/ламинария массовое соотношение 1/10, механохимическая обработка в течение 6 часов).
Физико-химическое исследование твердых фаз композиций
Во всех рентгенограммах РФА смесей ТБК и ламинарии наблюдаются характерные рефлексы кристаллической фазы ТБК. Однако их интенсивность уменьшается в результате механохимической обработки, тем не менее демонстрируя наличие остаточной кристаллической фазы. В термограммах ДСК смесей ТБК и ламинарии также наблюдаются характерные эндотермические пики плавления кристаллической фазы ТБК, площади которых уменьшаются после механохимической обработки в 3–10 раз, тем не менее также демонстрируя наличие остаточной кристаллической фазы. Термограммы и рентгенограммы вспомогательных веществ не показывают наличия выраженных тепловых эффектов фазовых переходов в пределах используемого температурного диапазона, проявляя тем самым их аморфное состояние и отсутствие кристаллической структуры.
Таблица 1
Данные увеличения растворимости ТБК из композиций с ламинарией
|
№ п/п |
Образец |
Определяемая концентрация ТБК, г/л |
Увеличение растворимости |
Содержание ТБК, в % от теоретического |
|
|
1 |
Исх. ТБК |
0,030 |
– |
100 |
|
|
2 |
ТБК/ламинария 1/10 |
Без м/о |
0,042 |
1,4 |
99 |
|
3 |
Вм 2 ч |
0,042 |
1,4 |
99 |
|
|
4 |
Вм 4 ч |
0,042 |
1,4 |
99 |
|
|
5 |
Вм 6 ч |
0,047 |
1,6 |
99 |
|
|
6 |
Вм 8 ч |
0,044 |
1,5 |
99 |
|
|
7 |
Вм 16 ч |
0,042 |
1,4 |
99 |
|
|
8 |
Вм 24 ч |
0,041 |
1,4 |
97 |
|
|
|
|
|
|
А |
Б |
В |
Рис. 1. Микрофотографии А – ламинария, Б – ТБК, В – ТБК/ламинария 1/10 ВМ 6 ч
Микрофотографии. При механохимической обработке происходит разрушение частиц ТБК и ламинарии с последующим формированием полидисперсных порошков, в основном состоящих из частиц неправильной формы и размером 5–50 мкм и их агрегатов (рис. 1).
Физико-химическое исследование композиций в растворе
Для доказательства образования межмолекулярных комплексов ТБК с полисахаридами ламинарии в водных растворах в настоящей работе был использован метод динамической 1Н ЯМР-спектроскопии. Спектр 1Н ЯМР раствора ТБК приведен, на рис. 2. Цифрами 1 и 2 помечены протоны для которых измерялись времена релаксации Т2. Известно, что времена спин-спиновой Т2 релаксации очень чувствительны к диффузионной подвижности молекул, что позволяет использовать этот подход для изучения слабых нековалентных связей между молекулами для комплексов типа гость – хозяин, где «хозяином» является макромолекула полисахарида, обладающая высокой молекулярной массой и низкой диффузионной подвижностью. Это явление может использоваться для доказательства образования комплексов включения [12].
После центрифугирования суспензии порошка ТБК-Ламинария в воде получился абсолютно прозрачный раствор. Величина рН раствора составила 7,04. Спектр ЯМР этого раствора содержит сигналы ТБК и полисахаридов с характерными значениями химических сдвигов протонов (3,2–4,2 мд). При этом сигналы ТБК сильно уширены и имеют более короткое время спин-спиновой релаксации по сравнению с чистым ТБК (рис. 3), что указывает на наличие комплекса [13], а сигналы полисахаридов ламинарии, наоборот, более узкие по сравнению с ранее изученным полисахаридом арабиногалактаном из древесины лиственницы [13], что указывает на наличие в их составе низкомолекулярных полисахаридов. Это подтверждается и измерением времени релаксации протонов ламинарии. Наблюдаемый спад сигнала 1Н ЯМР мульти-экспоненциальный, что указывает на присутствие полисахаридов в растворе с различной молекулярной массой (рис. 3).
Рис. 2. Спектр 1Н ЯМР ТБК в 20 % растворе метанола в воде. Цифрами 1 и 2 помечены протоны для которых измерялись времена релаксации Т2
При этом время релаксации протонов ТБК в комплексе с полисахаридами ламинарии оказалось около 50 мс, что указывает на существование «прочного» комплекса. Можно предположить, что значительный вклад в релаксацию протонов ТБК вносят сахара с большим молекулярным весом, т.е. комплексообразование происходит преимущественно за счет высокомолекулярных полисахаридов.
Рис. 3. Кинетики спада сигнала эха (логарифм) и времена релаксации Т2 протонов исходного ТБК, растворимых полисахаридов ламинарии и 2-Н протонов ТБК в комплексе с полисахаридами ламинарии в D2O при Т = +30 °С
Рис. 4. Динамика переноса ТБК из его композиций через искусственную мембрану – пористый поликарбонат/гексадекан
Результаты измерений трансмембранного переноса, проведенные по методу РАМРА, описанному в экспериментальной части, приведены на рис. 4.
Видно, что скорость диффузии/переноса молекул ТБК существенно увеличивается (до ~10 раз) из его композиции с ламинарией, по сравнению с исходной субстанцией ТБК. Высокая проницаемость и форма ее кинетической зависимости при испытаниях препарата Раксил, по нашему мнению, указывает на постепенное разрушение искусственной мембраны органическими растворителями, входящими в состав препарата.
Биологические испытания композиций в полевых и лабораторных условиях
В ходе лабораторных исследований с использованием естественно инфицированного семенного материала обеих культур выявлена высокая фитосанитарная эффективность изучаемой композиции против основного возбудителя – B. sorokiniana. Его развитие полностью подавлялось обработкой зерновок новым МСМК – тебуконазол: ламинария (табл. 2). Фузариевая инфекция была выявлена (6,4 %, порог вредоносности = 5 %) только на семенах пшеницы. Их обработка комплексом тебуконазол: ламинария обеспечила фитосанитарный эффект, сопоставимый с эталоном – Раксилом, который обеспечивал 100 %-ную защиту семенного материала от грибов Fusarium spp. Чистый ТБК контролировал Fusarium spp. в 1,5 раза слабее (биологическая эффективность = 67,2 %). На грибы Alternaria spp., комплексный препарат действовал слабее (в 1,3 раза) эталона (биологическая эффективность Раксила на пшенице = 69,2 %), но был эффективнее (в 1,1 раза) чистого тебуконазола и, как показала фитоэкспертиза, частично сдерживал бактериозную инфекцию. На ячмене биологическая эффективность (66,7 %) нового препарата МСМК в подавлении Alternaria spp. уступала таковой чистого тебуконазола и Раксила (100 %), но препарат полностью подавлял плесени хранения (грибы Penicillium и Aspergillum spp.). И, как показал микологический анализ, на этой культуре достигнут максимальный фитосанитарный эффект (82 % здоровых зерновок; пшеница = 62 %) от обработки семян изучаемой композицией.
В лабораторных экспериментах показано снижение распространенности обыкновенной корневой гнили на растениях пшеницы и ячменя при обработке посевного материала изучаемым комплексом (табл. 3). Его защитный эффект в зависимости от культуры разнился. Обработка семян пшеницы способствовала формированию растений с непораженными колеоптиле, ячменя – первичных корней. В первом случае частота встречаемости растений с пораженными первичными корнями достигала 6,0 против 20,0 % в чистом контроле (биологическая эффективность = 70,0 %; тебуконазол = 100 %), во втором – 1,1 % против 65,3 % (биологическая эффективность = 98,3 %; тебуконазол = 100 %).
Таблица 2
Фитопатогенный комплекс и биологическая эффективность предпосевной обработки МСМК – тебуконазола с ламинарией (метод рулонов)
|
Вариант |
Зерновки, не давшие колоний грибов, % |
Bipolaris sorokiniana |
Fusarium spp. |
Alternaria spp. |
Penicillium spp. |
Бактериоз |
||||||
|
зараженность, % |
биологическая эффективность, % |
зараженность, % |
биологическая эффективность, % |
зараженность, % |
Биологическая эффективность, % |
зараженность, % |
биологическая эффективность, % |
зараженность, % |
биологическая эффективность, % |
|||
|
Мягкая яровая пшеница Омская 36 |
||||||||||||
|
Контроль |
0 |
10,6 |
– |
6,4 |
– |
83,0 |
– |
0 |
– |
0 |
– |
|
|
Раксил |
64,4 |
0 |
100 |
0 |
100 |
26,7 |
69,2 |
0 |
100 |
8,9 |
0 |
|
|
Тебуконазол |
48,9 |
0 |
100 |
2,1 |
67,2 |
43,8 |
46,2 |
3,1 |
0 |
2,1 |
||
|
Тебуконазол: ламинария |
62,0 |
0 |
100 |
0 |
100 |
38,0 |
51,3 |
0 |
100 |
0 |
100 |
|
|
Яровой ячмень Ача |
||||||||||||
|
Bipolaris sorokiniana |
Fusariums pp. |
Alternaria spp. |
Penicillium spp. |
Aspergillumspp. |
||||||||
|
Контроль |
17,0 |
18,2 |
– |
0 |
– |
58,0 |
– |
6,8 |
– |
0 |
– |
|
|
Раксил |
100 |
0 |
100 |
0 |
100 |
0 |
100 |
0 |
100 |
0 |
100 |
|
|
Тебуконазол |
98,9 |
0 |
100 |
0 |
100 |
0 |
100 |
0 |
100 |
1,1 |
||
|
Тебуконазол: ламинария |
82,1 |
0 |
100 |
0 |
100 |
17,9 |
66,7 |
0 |
100 |
0 |
100 |
|
Таблица 3
Эффективность МСМК – тебуконазол: ламинария в ограничении распространения обыкновенной корневой гнили в фазе второго листа мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя (метод рулонов)
|
Оцениваемые органы |
Контроль |
Тебуконазол |
Тебуконазол: ламинария = 1:10 |
|||
|
распространенность болезни, % |
биологическая эффективность, % |
распространенность болезни, % |
биологическая эффективность, % |
распространенность болезни, % |
биологическая эффективность, % |
|
|
Мягкая яровая пшеница Омская 36 |
||||||
|
Первичные корни |
20,0 |
– |
0 |
100 |
6,0 |
70,0 |
|
Колеоптиле |
17,8 |
– |
0 |
100 |
0 |
100 |
|
Яровой ячмень Ача |
||||||
|
Первичные корни |
70,8 |
– |
0 |
100 |
0 |
100 |
|
Колеоптиле |
65,3 |
– |
0 |
100 |
1,1 |
98,3 |
Таблица 4
Влияние обработки семян МСМК – тебуконазол: ламинария на показатели роста растений (метод рулонов)
|
Вариант |
Длина главного корня, см |
Высота ростка, см |
Воздушно-сухая биомасса, мг |
|
|
корней 1 растения |
1 ростка |
|||
|
Мягкая яровая пшеница Омская 36 |
||||
|
Контроль |
12,7 ± 0,36 |
21,2 ± 0,35 |
11,8 ± 0,39 |
18,5 ± 0,51 |
|
Раксил |
15,0 ± 0,54 |
14,0 ± 0,11 |
12,8 ± 0,40 |
15,0 ± 0,45 |
|
Тебуконазол |
10,7 ± 0,06 |
16,3 ± 0,25 |
14,6 ± 0,29 |
15,7 ± 0,33 |
|
Тебуконазол :ламинария |
15,3 ± 0,23 |
20,1 ± 0,13 |
14,8 ± 0,43 |
18,7 ± 0,44 |
|
Яровой ячмень Ача |
||||
|
Контроль |
14,5 ± 0,21 |
21,0 ± 0,12 |
19,6 ± 0,62 |
23,7 ± 0,38 |
|
Раксил |
12,0 ± 0,04 |
10,4 ± 0,22 |
13,0 ± 0,74 |
17,2 ± 0,73 |
|
Тебуконазол |
13,0 ± 0,12 |
13,0 ± 0,07 |
15,8 ± 0,60 |
17,4 ± 0,76 |
|
Тебуконазол : ламинария |
15,4 ± 0,24 |
21,6 ± 0,49 |
22,0 ± 0,57 |
21,2 ± 0,41 |
Таблица 5
Влияние обработки семян МСМК – тебуконазол: ламинария на показатели роста мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя
|
Вариант |
Высота растения, см |
Воздушно-сухая биомасса надземной части 15 растений, г |
Площадь флаг-листа (см2), фаза налива зерна |
|||
|
пшеница |
ячмень |
пшеница |
ячмень |
|||
|
3 листа |
||||||
|
Контроль |
23,0 ± 0,15 |
21,8 ± 0,18 |
0,95 ± 0,02 |
1,20 ± 0,01 |
Пшеница |
11,7 ± 0,33 |
|
Раксил |
21,7 ± 0,07 |
21,2 ± 0,08 |
1,11 ± 0,01 |
1,45 ± 0,02 |
12,4 ± 0,31 |
|
|
Тебуконазол: ламинария |
24,6 ± 0,13 |
23,2 ± 0,19 |
1,21 ± 0,01 |
1,79 ± 0,03 |
13,2 ± 0,21 |
|
|
5 листьев |
||||||
|
Контроль |
37,8 ± 0,28 |
34,2 ± 0,11 |
7,02 ± 0,01 |
7,66 ± 0,39 |
Ячмень |
15,7 ± 0,19 |
|
Раксил |
35,8 ± 0,17 |
32,2 ± 0,22 |
6,52 ± 0,17 |
8,88 ± 0,41 |
17,0 ± 0,22 |
|
|
Тебуконазол: ламинария |
38,8 ± 0,23 |
37,1 ± 0,11 |
7,66 ± 0,04 |
10,23 ± 0,15 |
17,0 ± 0,25 |
|
Обработка семян МСМК – тебуконазол: ламинария, в отличие от чистого тебуконазола, не приводила к угнетению роста главного корня у обеих зерновых культур. Его длина у проростков пшеницы и ячменя (15,3 и 15,4 см) увеличивалась на 30,1 и 15,6 % (табл. 4).
Но лучшая ростостимуляция корней от применения фунгицидного комплекса наблюдалась у проростков ячменя, где масса корней одного растения относительно варианта с применением чистого тебуконазола (15,8 мг) увеличивалась на 28,2 % и превышала эталон (Раксил = 13 мг) на 41 %. На пшенице ростостимулирующий эффект проявился слабее. Биомасса корней одного растения (14,8 мг), выросшего из семян, обработанных фунгицидной композицией, не отличалась от таковой чистого тебуконазола (14,0 мг), но была выше (на 13,5 и 20,2 %) контрольного (11,8 мг) и эталонного (12,8 мг) вариантов.
Рис. 5. Влияние состава протравителей на развитие обыкновенной корневой гнили мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя. Обозначения: 1 – контроль, 2 – Раксил, 3 – тебуконазол: ламинария
Обработка семян МСМК – тебуконазол: ламинария способствовала несколько замедленному (меньше на 5,1 и 2,7 %), чем в контроле (20,1 и 21,6 см), развитию ростков пшеницы и ячменя. Но у обеих культур их высота (на 18,9 и 30,3 % – пшеница; 39,8 и 51,9 % – ячмень) и биомасса (на 16 и 18,4 %) превышала таковую для вариантов с обработкой семян чистым тебуконазолом и Раксилом.
В полевых условиях защищенные новым фунгицидным комплексом растения в обе фазы развития интенсивнее наращивали биомассу надземной части растений. В отличие от эталона, МСМК не оказывал ретардантного эффекта на изучаемые культуры (табл. 5).
Высота растений и ячменя в опытном варианте достоверно превышала контроль как в фазе трех, так и пяти листьев (НСР05 = 0,23 и 0,30 – пшеница; 0,24 и 0,28 – ячмень; степень влияния по Снедекору (V) = 98,7 и 99,1 % и 98,1 и 99,5 %). Биомасса растений в варианте с новым препаратом увеличивалась как относительно контроля (на 21,5 и 8,3 % – пшеница; на 33,0 и 25,1 % – ячмень соответственно фазам развития растений, так и эталона (на 8,6 и 14,9 – пшеница; на 19,0 и 13,2 % – ячмень). К фазе налива зерна у растений пшеницы и ячменя, выросших из семян, обработанных МСМК, площадь флаг-листа достоверно превышала контрольный показатель (НСР05 = 0,29 и 0,17; V = 96,6 и 98,4 %).
Протравливание семян комплексом тебуконазол: ламинария на ранних этапах развития растений эффективно снижало развитие обыкновенной корневой гнили (рис. 5).
Фитосанитарный эффект обуславливался высеваемой культурой (доля влияния фактора (V) = 54,8 – первичные корни; 48,9 % – вторичные корни). Эффективнее защищались первичные корни у пшеницы и слабее – у ячменя. В первом случае биологическая эффективность МСМК составила 66,9, во втором – 32,1 % (Раксил – 54,0 и 33,7 % соответственно). Его эффективность ослабевала к концу кущения: частота встречаемости растений пшеницы с пораженными вторичными корнями в варианте тебуконазол: ламинария (13,3 %) относительно эталона (Раксил = 5,0 %) возрастала в 2,6 раза, но оставалась ниже, чем в контроле (18,3 %) – в 1,4 раза. Вторичные корни ячменя полностью защищал Раксил. Эффективность нового фунгицидного комплекса несколько уступала эталону, но оставалась высокой – 83 %. Пораженность колеоптиле в варианте с обработкой семян новым фунгицидным комплексом сокращалась до 2,5 на пшенице и до 9,2 % – на ячмене (в контроле 30 и 25,8 % соответственно), биологическая эффективность достигала 91,7 и 64,3 %. У ячменя колеоптиле поражался в меньшей степени, если при посеве использовали семена, протравленные Раксилом. В этом случае биологическая эффективность возрастала до 74 % или в 1,2 раза. На пшенице защитный эффект комплекса тебуконазол: ламинария сопоставим с таковым от Раксила (90,3 %). Из пораженных колеоптиле незащищенных пшеницы и ячменя выделено 50 и 64 % грибов B. sorokiniana, защищенных Раксилом – 10 и 24, новым фунгицидным комплексом тебуконазола – 6 и 38 %. К фазе молочной спелости пшеницы в варианте с обработкой семян новым препаратом распространенность обыкновенной корневой гнили была ниже на 29 %, чем в контроле, где показатель был 96 % (Раксил = 72 %). Индекс развития болезни достигал 18,3 %, что ниже показателя в контроле (26,3 %) и в варианте с Раксилом – 19,8 %. Распространенность болезни в посевах ячменя при применении МСМК(97 %) не отличалось от таковой в контроле (99 %), но интенсивность поражения (31,5 %; Раксил – 32,0 %) понижалась в 1,2 раза.
Защита растений новым комплексным фунгицидным протравителем положительно влияла на все показатели структуры продуктивности посевов пшеницы и ячменя (табл. 6), но в большей мере – на продуктивный стеблестой обеих культур, который увеличился на 33,4 и 30,9 %, и сбор зерна с боковых колосьев пшеницы – на 43; ячменя – на 11,6 %.
Все показатели достоверно превышали контроль (без обработки семян протравителями) и 75 % из них – стандарт (Раксил, КС, 0,5 л/т). К показателям, достоверно не превысившим стандарт относятся длина колоса у ячменя, число колосков и число зерен в главном колосе обеих культур. Более высокорослые (пшеница на 10,1, ячмень – на 13 %) защищенные растения формировали колосья с большим, чем в контроле, числом зерен (на 5,9 и 6,5 %), их массой (на 10,8 и 11,2 %) и выполненностью зерновок (масса 1000 зерен – на 1,6 и 1,8 г). В конечном итоге сбор зерна с одного растения пшеницы повысился на 29,3, ячменя – на 23,4 %, а с 1 га посевной площади – на 0,28 и 0,3 т/га по сравнению с контролем.
Таблица 6
Влияние МСМК – тебуконазол: ламинария на густоту стояния растений, продуктивный стеблестой, структуру продуктивности и урожайность яровой пшеницы и ячменя
|
Показатель |
Контроль1 |
Раксил2 |
Тебуконазол: ламинария |
НСР05 |
|
Мягкая яровая пшеница, сорт Омская 36 |
||||
|
Число растений, шт/ м2 |
386 |
401 |
453 |
8,86 |
|
Число продуктивных стеблей, шт/ м2 |
452 |
581 |
679 |
9,29 |
|
Высота растений, см |
86,7 |
94,8 |
96,5 |
0,29 |
|
Число стеблей/растение, шт. |
1,17 |
1,45 |
1,5 |
0,01 |
|
Длина колоса, см |
8,14 |
8,76 |
8,81 |
0,16 |
|
Число колосков в главном колосе, шт. |
13,11 |
13,54 |
13,43 |
0,13 |
|
Число зерен в главном колосе, шт. |
26,9 |
28,5 |
28,6 |
0,33 |
|
Масса зерна с главного колоса, г |
0,99 |
1,06 |
1,11 |
0,03 |
|
Масса зерна с 1 бокового колоса, г |
0,45 |
0,49 |
0,79 |
0,01 |
|
Масса зерна с 1 растения, г |
1,06 |
1,27 |
1,5 |
0,03 |
|
Масса 1000 зерен, г |
33,7 |
34,4 |
35,3 |
0,34 |
|
Урожайность, т/га |
2,45 |
2,61 |
2,73 |
0,02 |
|
Яровой ячмень, сорт Ача |
||||
|
Число растений, шт/ м2 |
404 |
447 |
493 |
5,3 |
|
Число продуктивных стеблей, шт/ м2 |
540 |
702 |
781 |
16,4 |
|
Высота растений, см |
53,8 |
60,0 |
61,9 |
1,46 |
|
Число стеблей/растение, шт. |
1,34 |
1,58 |
1,59 |
0,06 |
|
Длина колоса, см |
7,7 |
8,0 |
8,3 |
0,11 |
|
Число колосков в главном колосе, шт. |
10,6 |
11,1 |
10,8 |
0,20 |
|
Число зерен в главном колосе, шт. |
18,8 |
20,3 |
20,1 |
0,46 |
|
Масса зерна с главного колоса, г |
0,95 |
1,02 |
1,07 |
0,01 |
|
Масса зерна с 1 бокового колоса, г |
0,76 |
0,78 |
0,86 |
0,01 |
|
Масса зерна с 1 растения, г |
1,21 |
1,47 |
1,58 |
0,09 |
|
Масса 1000 зерен, г |
46,6 |
46,9 |
48,4 |
0,29 |
|
Урожайность, т/га |
2,51 |
2,58 |
2,81 |
0,01 |
Примечание. 1, 2 – данные измерений контроля и раксила совпадают с ранее опубликованными данными в работах [4, 5], поскольку были получены в едином расширенном эксперименте.
Выводы
Механохимическим твердофазным синтезом получены композиционные материалы субстанции тебуконазола с биомассой ламинарии. Существование межмолекулярных комплексов ТБК с полисахаридами ламинарии в водных растворах доказано увеличением растворимости ТБК, а также их исследованием методом динамической спектроскопии 1Н ЯМР. На модели искусственной мембраны методом РАМРА показано увеличение трансмембранной проницаемости ТБК из полученного препарата МСМК по сравнению с исходной субстанцией ТБК. Изучение эффективности предпосевной обработки семян мягкой яровой пшеницы и ярового ячменя фунгицидным препаратом МСМК тебуконазол: ламинария в дозах по ТБК, эквивалентных промышленному препарату Раксил, показало, что препарат полностью оздоравливает посевной материал от фитопатогенов B. sorokiniana и Fusarium spp., на первых этапах органогенеза мягкой яровой пшеницы снижает распространение обыкновенной корневой гнили в 3,5 раза, интенсивности поражения растений в 5,5 раза. Новый препарат на основе межмолекулярных комплексов ТБК с полисахаридами ламинарии повышает рост и накопление биомассы растениями, продуктивный стеблестой, зерновую продуктивность колоса, и в итоге – сбор зерна с 1 га посевов мягкой яровой пшеницы на 0,28 т/га, ярового ячменя – на 0,3 т/га.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 15-29-05835).