КОМПОЗИЦИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ И ИХ ОРГАНОВ Российский патент 1997 года по МПК A01C1/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для обработки семян, клубней и вегетативных органов растений.

Современная интенсивная технология возделывания сельскохозяйственных культур предусматривает широкое использование различного вида композиционных составов для обработки растений и их органов. Например, разработан гидрофобизирующий пленкообразующий состав, содержащий протравитель. Этот состав в настоящее время не используется из-за токсичности пленкообразователя (полистирол) и растворителя (хлороформ).

Известен также состав для предпосевной обработки семян, содержащий пестицид и натриевую соль гуминовой кислоты. Недостаток этого состава заключается в его низкой эффективности, т.к. используются труднорастворимые и несовместимые в растворе компоненты, которые легко осыпаются при высыхании семян, что приводит к потере препаратов и засорению окружающей среды.

В последнее время для повышения урожайности сельскохозяйственных культур используют различные составы, содержащие несколько компонентов. Эти составы включают удобрения, реторданты, гербициды, фунгициды и т.д. Весьма перспективными композиционными составами для внекорневых подкормок растений являются жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) и жидкие растворы, содержащие азотные удобрения (КАС). Основным недостатком этих составов является высокая степень вымываемости питательных элементов под действием атмосферных осадков и грунтовых вод.

Как показывает сельскохозяйственная практика, эффективность используемых композиционных составов можно повысить, если ввести в них полимерный пленкообразователь. С этой целью используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, поливиниловый спирт, полиакрилаты и др. Однако эти полимерные пленкообразователи обладают рядом существенных недостатков. Так, например, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы требует предварительного дробления, замачивания и процеживания. Поливиниловый спирт растворяется только в горячей воде и может образовать осадок на рабочих органах протравливающих машин. Если в композиционный состав входят микроэлементы, то в присутствии этих полимеров происходит коагуляция компонентов состава, что приводит к выходу из строя трубопроводов. К тому же эти полимеры дороги и дефицитны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предложенному является композиционный состав для обработки растений и их органов, содержащий полимерный пленкообразователь (фенолформальдегидную смолу) в количестве 2-10 мас. целевые добавки: пихтовое масло в количестве 0,5 - 4,0 мас. и растворитель ацетон в количестве 76,0 95,5 мас. Состав предназначен для предпосевной обработки семян, норма расхода состава на одну тонну устанавливается опытным путем.

Производственные испытания показали, что этот композиционный состав при данном конкретном содержании компонентов не является универсальным и пригоден для использования для конкретной сельскохозяйственной культуры.

Компоненты известного состава в процессе обработки поверхности семян и вегетативных органов растений образуют уплотненную пространственную полимерную сетку, структурные и физико-химические свойства которой в недостаточной степени обеспечивают освобождение питательных элементов для поступления их, например, к прорастающему семени сельскохозяйственной культуры.

Задачей изобретения является разработка композиционного состава, лишенного указанных выше недостатков, и применение которого должно способствовать повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Поставленная цель достигается тем, что композиционный состав для обработки растений и их органов, содержащий полимерный пленкообразователь, целевые добавки и растворитель, согласно изобретению в качестве полимерного пленкообразователя содержит карбамидоформальдегидную смолу, в качестве растворителя воду, а в качестве целевых добавок он содержит стеарат щелочного металла, натриевую соль гуминовой кислоты, жидкие макроэлементы, включающие жидкие комплексные удобрения и/или жидкие азотные удобрения, а также микроэлементы, включающие сульфат двухвалентного железа и/или сульфат меди, стимулятор роста 1-этоксисилатран и средство защиты растений при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидоформальдегидная смола /по сухому остатку/ 0,1 1,0
Стеарат щелочного металла 0,001 0,05
Натриевая соль гуминовой кислоты 0,005 0,15
Жидкие макроэлементы 1,0 45,0
Микроэлементы 0,1 2,0
1-этоксисилатран 0,001 0,01
Средство защиты растений 0,1 20,0
Вода Остальное
В качестве наилучших вариантов выполнения изобретения могут быть рекомендованы следующие:
Карбамидоформальдегидная смола /по сухому остатку/ 0,1 0,5
Стеарат щелочного металла 0,001 0,004
Натриевая соль гуминовой кислоты 0,005 0,05
Жидкие азотные удобрения 5,0 35,0
Сульфат меди 0,1 1,0
1-этоксисилатран 0,001 0,005
Средство защиты растений 0,1 4,0
Вода Остальное
или
Карбамидоформальдегидная смола /по сухому остатку/ 0,51 1,0
Стеарат щелочного металла 0,0041 0,05
Натриевая соль гуминовой кислоты 0,051 0,15
Жидкие комплексное удобрение 1,0 10,0
Сульфат двухвалентного железа 0,5 2,0
1-этоксисилатран 0,0051 0,01
Средство защиты растений 4,1 20,0
Вода Остальное
Выбор карбамидоформальдегидной смолы обусловлен ее недефицитностью, высокой смачивающей способностью и укрывистостью. Этот полимер под действием почвенных микробов полностью разрушается и усваивается растением. Гидрофильный характер полимерного покрытия на семенах и органах растений способствует активному протеканию процессов сорбции воды. Молекулы воды, сорбированные полимерным продуктом, всасываются белками клетки и служат пусковым механизмом для интенсификации обмена веществ.

Соединения микроэлементов, используемые в предлагаемом авторами составе, не только активизируют обменные процессы, протекающие в растительных клетках, но и играют роль инициаторов процесса отверждения покрытия. Спектр действия микроэлементов весьма широк, они необходимы растениям в биохимических процессах, происходящих при дыхании и фотосинтезе, обладают высокой степенью каталитических свойств, способствуют образованию хлорофилла. Масса микроэлементов в композиционном составе строго определенная и зависит от вида сельскохозяйственной культуры, от типа почвы, от pH почвы и т.д. Причем один из микроэлементов может быть использован весной при предпосевной обработке семян, другой летом при нанесении композиционного состава на вегетативные органы растений.

Натриевая соль гуминовой кислоты полифункциональное соединение. Главная функция этого препарата регулятор роста растений. Одновременно повышает засухо- и морозоустойчивость растений, активизирует процесс обмен веществ. Хорошо растворим в воде. Обладая поверхностно-активными свойствами, способствует совмещению твердых и жидких компонентов состава и их растворению в воде. Например, скорость растворения туков в холодной воде в присутствии натриевой соли гуминовой кислоты повышается в 2-2,5 раза.

Смесь макроэлементов питания, представляющих собой соединения азота, фосфора и калия, можно вводить в композиционный состав как в суспендированном, так и в жидком виде, например, в виде жидких комплексных удобрений или жидких азотных удобрений. Макроэлементы питания так же как и микроэлементы используются при весенней обработке семян и при летней обработке вегетирующих растений. Набор макроэлементов и их масса варьируется в зависимости от вида сельскохозяйственной культуры, от типа почвы, от ее pH.

Введение смеси макроэлементов (азота, фосфора, калия) в предлагаемый авторами композиционный состав позволяет решить вопрос дозированного их поступления в растение вследствие закрепления макроэлементов питания в структурной полимерной сетке.

Включение в композиционный состав кремнийорганического препарата 1-этоксисилатрана способствует усилению и активизации биологических процессов, повышению активности фитогормонов, активизирующих синтез ДНК и РНК, деятельность ферментов, что приводит к стимуляции деления, роста и дифференциации клеток, т.е. процессов, лежащих в основе морфогенеза.

При использовании органических соединений кремния наряду с активизацией биологических процессов наблюдается замедление поглощения растениями токсичных и радиоактивных элементов стронция, цезия и кадмия. Кроме того, введение в структурную сетку полимера гидролизующегося 1-этоксисилатрана задает режим иммобилизации компонентам из композиции покрытия в период, характеризующийся достаточным количеством влаги и тепла.

В композиционный состав вводится также средство защиты растений, предохраняющее их от вредителей, сорняков, болезней. Введение этого средства непосредственно в пленкообразующий состав позволяет уменьшить количество препарата, т.к. он не осыпается и не теряется при перевозке и распылении на семена, вегетативные органы или при внекорневой обработке посевов.

При выборе средства защиты растений предпочтение отдается препарату, который не вызывает побочных эффектов при контакте с другими компонентами состава.

В процессе поглощения влаги семенем, корнями, листьями, стеблями и т.д. компоненты состава также сорбируют влагу, локализуя молекулы воды в районе действия активных групп как полимера, так и остальных компонентов состава. С этого момента композиционный состав, нанесенный на поверхность семян или растения, начинает выполнять свои функции.

Композиционный состав, разработанный авторами изобретения, как показали лабораторные и производственные испытания, проведенные в хозяйствах Гомельской области Белоруссии, может быть использован при полном составе компонентов (при соответственном уменьшении их массы в составе), например, при предпосевной обработке семян и трижды летом при обработке вегетирующих растений. Например, для зерновых культур первая обработка (полив или опрыскивание) производится в фазу кущения выхода в трубку, вторая обработка через 14-15 дней после первой. В случае овощей (огурцы, томаты) первая обработка производится путем опрыскивания в фазе 1-2 листа, последующие обработки через 10-15 дней после первой.

Вместе с тем при весенней и летней обработках сельскохозяйственных растений компоненты композиционного состава могут быть использованы поочередно и с наибольшей эффективностью. Одновременно достигается эффект экономии компонентов и реализуется возможность получения более чистой в экологическом отношении продукции.

Например, при предпосевной обработке семян зерновых культур в композиционный состав могут входить: макроэлементы питания (азот, фосфор, калий) в жидком виде, например, в виде ЖКУ, микроэлементы, представленные соединениями железа, а также натриевая соль гуминовой кислоты, протравитель, например, байтан, карбамидоформальдегидная смола и стеарат щелочного металла. При предпосевной обработке семян свеклы в композиционный состав могут входить медь, натриевая соль гуминовой кислоты, карбамидоформальдегидная смола и стеарат щелочного металла.

При летней обработке сельскохозяйственных растений (например, зерновых) в композиционный состав могут входить жидкие макроэлементы, преимущественно азот, например, в виде КАС, смесь микроэлементов, например, медь, железо, натриевая соль гуминовой кислоты, карбамидоформальдегидная смола, стеарат щелочного металла и средство защиты растений от болезней, сорняков, вредителей и т.д. в зависимости от вида сельскохозяйственной культуры. Таким образом, комбинации компонентов композиционного состава могут быть весьма разнообразны и меняться в зависимости от вида растения, типа почвы, времени использования состава.

Использование в композиционном составе карбамидоформальдегидной смолы и стеарата щелочного металла (ингибирующего активные центры полимерных молекул) позволяет получить на обрабатываемых поверхностях растения покрытие с регулируемыми физико-химическими свойствами, например, комбинируя качественный и количественный состав компонентов покрытия, можно: 1) регулировать степень и время отверждения пленки покрытия, а значит и скорость выноса из полимерной сетки макро- и микроэлементов; 2) изменять в большую или меньшую сторону количество воды, поглощенной компонентами состава, создавая на поверхности семян и вегетативных органов растений своеобразную водяную "рубашку", предохраняющую их от иссушения при неблагоприятных погодных условиях.

Опытным путем установлено, что эффект в сельском хозяйстве от использования предлагаемого авторами изобретения определяется не только составом и массовым содержанием компонентов, но и технологией приготовления рабочего композиционного состава. У каждого отдельно взятого компонента состава имеется определенная функциональная нагрузка, реализуемая только в тех вариантах состава, которые предлагаются авторами. Подбор компонентов состава производился с учетом их физической и химической активности, способности к совмещению с другими компонентами состава, пленкообразующей и обволакивающей способности, оптимизации технологии приготовления и использования состава и т. д. Очень важным свойством предлагаемого авторами состава является в этом плане его технологичность при хранении и использовании, отсутствие побочных эффектов от протекания химических реакций при контакте в водной среде компонентов состава.

Для приготовления рабочего раствора, предлагаемого авторами композиционного состава, карбамидоформальдегидную смолу разбавляют водой до требуемой концентрации, тщательно перемешивая. Стеарат щелочного металла, соединения макро- и микроэлементов, стимуляторы, средство защиты растений и т.д. добавляют в рабочий раствор постепенно и в определенной последовательности. Приведем конкретный пример приготовления рабочего раствора для предпосевной обработки семян ячменя. Бак протравливающей машины, например, ПС-10 на 2/3 объема заливается водой. Затем в него загружаются компоненты состава на определенную массу семян. Если исходить из расчета одной тонны семян, то для этого требуется: 100 мл (130 г) водного раствора карбамидоформальдегидной смолы, 2 г стеарата щелочного металла, 100 г сульфата железа двухвалентного, 1,5 кг ЖКУ, 1 г 1-этоксисилатрана, 200 г водного раствора натриевой соли гуминовой кислоты, 1 кг байтана и 10 л воды. Каждый компонент состава добавляется при работающей мешалке.

Аналогичным образом приготавливается известный композиционный состав. Конкретные варианты предлагаемого композиционного состава и эффективность от его применения представлены в таблице. Эффективность предлагаемой разработки оценивали по прибавке урожая. В качестве примера приведены данные вегетационных опытов по зерновым сельскохозяйственным культурам.

Анализируя данные, представленные в таблице, можно сделать следующие выводы. Во-первых, вариантов композиционного состава может быть много и набор компонентов, а также их масса должна определяться конкретными условиями выращивания сельскохозяйственной культуры. Во-вторых, подбор компонентов состава осуществлен таким образом, что, улучшая технологический процесс формирования рабочего раствора и его распыление, получаем эффект синергизма от их совместного использования. В-третьих, очень важным моментом является возможность совмещения жидких комплексных макроудобрений с другими компонентами состава, закрепление их в матрице полимера с соответствующим снижением вымываемости. В-четвертых, из данных таблицы следует, что оптимальными свойствами обладает состав под номером 3.1.10. При применении состава 3.1.12. во время летней обработки вегетативных органов растений получается дополнительная прибавка урожая зерновых (ячменя) культур на 12,3% Составы 3.1.11 и 3.1.12 представляет собой один из возможных многочисленных вариантов предлагаемого авторами состава.

По мнению заявителей, предлагаемый композиционный состав для обработки растений и их органов отвечает критерию "новизна", поскольку авторам неизвестно указанное сочетание компонентов состава, а также является новым их массовое содержание в составе. При полном наборе компонентов состава проявляется синергизм его действия, что подтверждается данными опытов (повышение урожайности ячменя на 16-19%).

Предлагаемый композиционный состав отвечает критерию "изобретательский уровень", т. к. в заявке показана возможность образования на обрабатываемой поверхности композиционного покрытия, обладающего новыми физико-механическими свойствами, что подтверждается эффектом синергизма пленки в процессе ее эксплуатации в течение периода вегетации сельскохозяйственных культур.

Предлагаемый композиционный состав отвечает критерию применимости на том основании, что в настоящее время задача повышения урожайности сельскохозяйственных культур и получение более экологически чистой продукции является наиболее актуальной. Возможность использования композиционного состава подтверждается наличием в хозяйствах (колхозах, совхозах) оборудования как отечественного, так и импортного, например, машины для протравливания семян.

Сущность изобретения: разработан композиционный состав для обработки растений и их органов, содержащий полимерный пленкообразователь, целевые добавки и растворитель, отличающийся тем, что в качестве полимерного пленкообразователя он содержит карбамидоформальдегидную смолу, в качестве растворителя -воду, а в качестве целевых добавок он содержит стеарат щелочного металла, натриевую соль гуминовой кислоты, жидкие макроэлементы, включающие жидкие комплексные удобрения и/или жидкие азотные удобрения, а также микроэлементы, включающие сульфат двухвалентного железа и/или сульфат меди, стимулятор роста - 1-этоксисилатран и средство защиты растений при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбамидоформальдегидная смола /по сухому остатку/ 0,1-1,0; стеарат щелочного металла 0,001-0,05; натриевая соль гуминовой кислоты 0,005-0,15; жидкие макроэлементы 1,0-45,0; микроэлементы 0,1-2,0; 1-этоксисилатран 0,001-0,01; средство защиты растений 0,1--20,0; вода остальное. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Композиционный состав для обработки растений и их органов, содержащий полимерный пленкообразователь, растворитель и целевые добавки, отличающийся тем, что в качестве полимерного пленкообразователя он содержит карбамидоформальдегидную смолу, в качестве растворителя воду, а в качестве целевых добавок стеарат щелочного металла, натриевую соль гуминовой кислоты, жидкие макроэлементы, микроэлементы, 1-этоксисинатрон и средства защиты растений при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидоформальдегидная смола (по сухому остатку) 0,1 1,0
Стеарат щелочного металла 0,001 0,05
Натриевая соль гуминовой кислоты 0,005 0,15
Жидкие макроэлементы 1,0 45,0
Микроэлементы 0,1 2,0
1-Этоксисилатрон 0,001 0,01
Средство защиты растений 0,1 20,0
Вода Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидких макроэлементов он содержит жидкие азотные удобрения, в качестве микроэлементов сульфат меди при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидоформальдегидная смола (по сухому остатку) 0,1 0,5
Стеарат щелочного металла 0,001 0,004
Натриевая соль гуминовой кислоты 0,005 0,05
Жидкие азотные удобрения 5,0 35,0
Сульфат меди 0,1 1,0
1-Этоксисилатран 0,001 0,005
Средство защиты растений 0,1 4,0
Вода Остальное
3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидких макроэлементов он содержит жидкие компоненты удобрения, в качестве микроэлементов сульфат двухвалентного железа при следующем соотношении компонентов, мас.

Карбамидоформальдегидная смола 0,51 1,0
Стеарат щелочного металла 0,0041 0,05
Натриевая соль гуминовой кислоты 0,0051 0,15
Жидкое комплексное удобрение 1,0 10,0
Сульфат двухвалентного железа 0,5 2,0
1-Этоксисилатран 0,0051 0,01
Средство защиты растений 4,1 20,0
Вода Остальное1