Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,831

КОМПЛЕКСНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯ НА ОСНОВЕ КАРБЕНДАЗИМА

Малюга А.А. 1 Чуликова Н.С. 1 Халиков С.С. 2
1 Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства СФНЦА РАН
2 ФГБУН «Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова» Российской академии наук
Методами механохимии получены инновационные композиции фунгицидов-протравителей на основе карбендазима и водорастворимых полимеров для комплексной защиты картофеля от возбудителей гнилей при хранении и ризоктониоза. Установлено, что введение в состав этих препаратов полисахаридов арабиногалактана и гидроксиэтилкрахмала, а также поливинилпирролидона позволило значительно увеличить водорастворимость карбендазима и получить протравители клубней картофеля с улучшенными физико-химическими, технологическими и биологическими параметрами. Испытания препаратов в полевых условиях показали синергизм биологических свойств, проявляющихся в ускорении роста растений и их массы, снижении развития ризоктониоза картофеля на стеблях и увеличении продуктивности культуры. Показано, что композиции карбендазима с указанными полимерами обладали высокой биологической активностью при сниженном расходе препарата.
карбендазим
механохимия
полисахариды
водорастворимость
фунгицидные композиции
протравители
картофель
клубни
сухие гнили хранения
ризоктониоз
биологическая эффективность
1. Бурлака В.В. Картофелеводство Сибири и Дальнего Востока. – М.: Колос, 1978. – 208 с.
2. Горленко И.В. Краткий курс иммунитета растений к болезням. – М.: Высшая школа, 1973. – 366 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: (С основами статистической обработки результатов исследований). – М.: Колос, 1979. – 416 с.
4. Захаренко В.А. Тенденции развития нанофитосанитарии в защите растений // Защита и карантин растений. – 2009. – № 5. – С. 13–17.
5. Иванюк В.Г., Банадысев С.А., Журомский Г.К. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков. – Минск: Белпринт, 2005. – 696 с.
6. Логинова Л.Н. Об особенностях и механизме действия комплексно-иммунизирующих фунгицидов на метаболизм растений // Патологическая физиология и иммунитет растений – М.: Изд. МГУ, 1976. – С. 230–245.
7. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. – М.: Химия, 1987. – 712 с.
8. Методика исследований по культуре картофеля. – М.: НИИКХ, 1967. – 264 с.
9. Сорокин О.Д. Пакет прикладных программ СНЕДЕКОР / О.Д. Сорокин // Применение математических методов и ЭВМ в почвоведении, агрохимии и земледелии: Тез. докл. 3-ей науч. конф. Российского об-ва почвоведов. – Барнаул, 1992. – С. 97.
10. Список пестицидов и агрохимикатов разрешенных к применению на территории Российской Федерации. – М., 2014. – 692 с.
11. Тютерев С.Л. Обработка семян фунгицидами и другими средствами оптимизации жизни растений. – СПб, 2006. – 248 с.
12. Халиков С.С., Халиков М.С. Модификация свойств сельскохозяйственных препаратов путем их механоактивации с полимерами.// Бутлеровские сообщения. – 2011. – Т. 25, № 8. – С. 20–26.
13. Frank J., Leach S.S., Webb R.E. Evalution of potato clone reaction to Rhizoctonia solani // Plant dis. reporter. – 1976. – V. 60. – № 11. – P. 910–912.

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].

Таблица 1

Состав препаратов и схема опыта с протравливанием клубней картофеля

Вариант защиты

Состав композиций, условия получения*, содержание БМК

Норма расхода препарата на тонну клубней картофеля

по препарату

по действующему веществу

осень

весна

осень

весна

Контроль, без обработки

Колфуго Супер КС, химический контроль

БМК (200 г/л); 20 %

250 мл

50 г

Препарат № 1

БМК/АГ (1/10); 9 %

555 г

100 г

50 г

10 г

Препарат № 2

БМК/ ПВП (1/2); 33 %

150 г

30 г

50 г

10 г

Препарат № 3

БМК/ ГЭК (1/5);16,6 %

300 г

60 г

50 г

10 г

Примечание. *препараты № 1, 2 и 3 получены на валковой шаровой мельнице (ВШМ) LE-101 при механообработке в течение 4 ч.

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.

Таблица 2

Растворимость БМК и его композиций с полимерами

Название образца

Концентрация БМК, г/л

Увеличение растворимости в воде, кратно

Карбендазим /БМК/ (исх.) без м/о

0,008

Препарат № 1

0,172

21,5

Препарат № 2

0,024

3,0

Препарат № 3

0,015

1,9

Анализ данных дисперсного состава исходного БМК и его композиций показал что все композиции являются нанодиспергированными твердыми дисперсиями, что также предполагало увеличение биологической активности.

Биологические исследования показали, что все композиции БМК с полимерами (далее препараты № 1, 2 и 3 – см. табл. 1) обладали более высокой эффективностью в отношении возбудителей сухих гнилей при хранении, чем стандартный фунгицид-протравитель – Колфуго Супер (см. табл. 3). Весовой процент больных клубней с сухими гнилями хранения был ниже в 12,5–14,5 раз в сравнении с контрольным вариантом, и в 4,1–4,8 раза в сравнении с химическим контролем.

Таблица 3

Влияние механохимических композиций БМК на сухие гнили при хранении

Вариант защиты

Весовой процент больных клубней

Биологическая эффективность, %

Контроль, без обработки

4,36

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

1,43

67,2

Препарат № 1

0,30

93,1

Препарат № 2

0,35

92,0

Препарат № 3

0,32

92,7

Установлено, что все предлагаемые препараты при протравливании клубней осенью показали высокую биологическую эффективность против возбудителей фузариозов и фомоза – 92–93 %, тогда как у Колфуго Супер данный показатель был на 25–26 % ниже.

Исследования также показали, что композиции БМК были эффективны и против возбудителя ризоктониоза картофеля, но данный показатель варьировал в зависимости от срока их применения (табл. 4).

Таблица 4

Влияние композиций БМК на развитие ризоктониоза в фазу полных всходов

Вариант защиты

Развитие ризоктониоза, %

Срок применения фунгицида

Средние по фактору защита

осень

весна

Контроль, без обработки

20,0

20,0

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

7,5

2,5

5,0

Препарат № 1

13,3

2,5

7,9

Препарат № 2

12,5

8,9

10,7

Препарат № 3

2,5

5,0

3,7

Средние по фактору срок

11,2

7,8

 

НСР05

По факторам: защита – 3,0; срок – 1,3;

частных средних – 4,3

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).

Таблица 5

Влияние композиций БМК на длину растений картофеля в фазу полных всходов

Вариант зашиты

Длина растений картофеля, см

Срок применения фунгицида

Средние по фактору защита

осень

весна

Фаза полных всходов

Контроль, без обработки

35,0

35,0

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

36,7

40,0

38,4

Препарат № 1

35,0

34,5

34,7

Препарат № 2

38,0

33,5

35,7

Препарат № 3

36,2

34,0

35,1

Средние по фактору срок

36,2

35,4

 

НСР05

По факторам: защита – 1,5; срок – 0,6;

частных средних – 2,1

Фаза бутонизации-цветения

Контроль, без обработки

42,5

42,5

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

42,5

40,8

41,7

Препарат № 1

46,7

45,8

46,3

Препарат № 2

42,5

42,8

42,7

Препарат № 3

41,9

36,7

39,3

Средние по фактору срок

43,2

41,7

 

НСР05

По факторам: защита – 3,0; срок – 1,3

частных средних – 4,3

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.

Таблица 6

Влияние композиций БМК на массу растения картофеля в фазу полных всходов

Вариант защиты

Масса растения картофеля, г/растение

Срок применения фунгицида

Средние по фактору защита

осень

весна

Фаза полных всходов

Контроль, без обработки

125,0

125,0

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

130,0

167,5

148,8

Препарат № 1

100,0

135,0

117,5

Препарат № 2

142,5

132,5

137,5

Препарат № 3

170,0

142,5

156,3

Средние по фактору срок

133,5

140,5

 

НСР05

По факторам: защита – 10,7; срок – 4,6

частных средних – 15,1

Фаза бутонизации-цветения

Контроль, без обработки

130,1

130,1

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

133,5

172,5

153,0

Препарат № 1

166,5

173,0

169,8

Препарат № 2

175,0

180,0

177,5

Препарат № 3

170,0

143,7

156,8

Средние по фактору срок

155,0

159,9

 

НСР05

По факторам: защита – 12,8; срок – 5,4;

частных средних – 18,1

В целом к фазе полных всходов существенную прибавку массы при обоих сроках применения защитных составов обеспечил препарат № 3 (на 17,5–45,0 г/растение), а также препарат № 2 в случае его использования осенью (на 17,5 г/растение) в сравнении с контролем. В фазе бутонизации-цветения существенное увеличение данного показателя наблюдали в вариантах с осенним протравливанием всеми изучаемыми препаратами (на 36,4–41,5 г/растение), и в случае весеннего использования препаратов № 1 и № 2 (на 42,9–49,9 г/растение).

Комплексное действие композиций БМК на развитие заболевания, развитие и рост растений картофеля обусловило изменение урожайности культуры (табл. 7).

Таблица 7

Влияние композиций БМК на урожайность культуры

Вариант защиты

Урожайность культуры, т/га

Прибавка урожайности, %

Срок применения фунгицида

Средние по фактору защита

осень

весна

осень

весна

Контроль, без обработки

8,30

8,30

Колфуго Супер, КС (200 г/л), химический контроль

9,82

11,96

10,89

18,3

44,1

Препарат № 1

10,64

10,56

10,60

28,2

27,2

Препарат № 2

9,87

11,03

10,45

18,9

32,9

Препарат № 3

11,21

13,05

12,13

35,1

57,2

Средние по фактору срок

9,97

10,98

     

НСР05

По факторам: защита – 1,31; срок – 0,56;

частных средних 1,85

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).


Библиографическая ссылка

Малюга А.А., Чуликова Н.С., Халиков С.С. КОМПЛЕКСНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯ НА ОСНОВЕ КАРБЕНДАЗИМА // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 2. – С. 15-20;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36355 (дата обращения: 08.02.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685