СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМ ВЕЩЕСТВОМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК A01N25/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для повышения урожайности агрокультур и ускорения их созревания, для борьбы с болезнями растений и с сорняками, путем аэрозольного нанесения на поверхность растения необходимого количества биоактивного вещества из классов регуляторов роста растений, фунгицидов, гербицидов и микроэлементов.

Известен метод нанесения на растения БАВ в виде коммерческих жидких препаратов (эмульгирующих концентратов или концентрированных водных или иных растворов), с помощью авиа- или наземных опрыскивателей. Для этого требуемое количество БАВ (обычно 0.2-5 л/га коммерческого препарата) разбавляют водой (3-300 л/га) и разбрызгивают над полем (Шамаев Г. Н., Шеруда С.Д. Механизация защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней. М.: Колос, 1978, с. 5-9; Применение авиации в сельском и лесном хозяйстве./Под ред. В.А. Назарова. М.: Транспорт, 1975, с. 71-106, 147-148). Иногда специальный коммерческий препарат используют без дополнительного разбавления водой (т.н. метод ультрамалообъемного опрыскивания, УМО).

Недостаток этого метода заключается в том, что рабочий раствор диспергируется на довольно крупные капли, от 50-70 до 100-150 мкм при методе УМО, и до 200-500 мкм - в методах мелко-, средне- и крупнокапельного опрыскивания. Такие капли в значительной степени, часто более 50%, быстро падают на почву, и биоактивное вещество теряется бесполезно. Попадающие на растения капли распределены по поверхности листьев относительно неравномерно и разрежено. Это затрудняет дальнейшее проникновение БАВ в растительные ткани, уменьшает вероятность контакта биовещества с болезнетворными грибками и т.п.. Все это приводит к относительно большему удельному расходу биоактивных веществ, чем это могло бы потребоваться при оптимальном выборе размеров частиц и ширин полос обработки. Ширина захвата при таком методе практически не может быть более 10-50 м, в зависимости от типа опрыскивателя.

Известен способ обработки растений, заключающийся в нанесении на растения осадков инсектицидов, гербицидов или фунгицидов с помощью аэрозольных частиц (Дунский В.Ф., Никитин Н.В., Соколов.М.С. Пестицидные аэрозоли. М.: Наука, 1982, с. 189-190, 221-222, 226-252).

Однако применительно к гербицидам или фунгицидам в данной работе приводятся только данные об использовании частиц диаметром свыше 50 мкм (56, 92, 100, 300, 600 мкм и другие размеры). Строго говоря, использование таких частиц нужно считать не аэрозольным методом (аэрозолями условно считаются частицы диаметром менее 50 мкм), а мелкокапельным и даже крупнокапельным опрыскиванием, или же методом УМО (для частиц 56, 92 и 100 мкм). Хотя использование частиц относительно небольших размеров (50 - 100 мкм) приводит к более равномерному осаждению вещества на растениях (что должно благоприятствовать более эффективному проникновению действующего вещества в растительные ткани) и к более прочному удерживанию вещества на поверхности листьев (т.е. к большей устойчивости к вибрационному стряхиванию и стеканию капель на землю или к дождевому смыву), однако даже частицы 50-100 мкм могут быть использованы для эффективных обработок полос с ширинами не более 30-50 м от линии прохода генератора таких частиц. Следовательно, такие частицы не могут быть использованы для однопроходных обработок полей на ширины, например, 100-200 м и, тем более, 1000 - 2000 м.

Наиболее близким к заявленному способу является способ аэрозольной защиты растений против вредных насекомых биоактивным веществом из класса химических инсектицидов (Оптимальная аэрозольная технология применения пестицидов./Под ред. К.П. Куценогий и Ю.Н. Самсонов Новосибирск, CO АН СССР, 1989, с. 22-40, 71-84). Обработку проводят с помощью специально разработанного аэрозольного генератора с регулируемой дисперсностью частиц (сокращенно ГРД) при типичных ночных температурно-инверсных устойчивых или нейтральных стратификациях приземного слоя атмосферы. Агрегат движется вдоль наветренного края обрабатываемого поля (полосы обработки) и формирует линейно-вытянутое аэрозольное облако (волну) с оптимальной, применительно к данной ширине полосы обработки, дисперсностью частиц. Это облако (волна) передвигается с ветром поперек обрабатываемого поля, оказывая заданное биологическое действие против вредных насекомых.

Однако несмотря на сходство в технологическом процессе проведения аэрозольных обработок с использованием веществ инсектицидного типа (по прототипу) и неинсектицидных веществ (фунгициды, гербициды, регуляторы роста растений и микроэлементы, по данной заявке), здесь имеются различия в принципах аэрозольного действия таких веществ и, соответственно, в получаемых оптимальных режимах аэрозольных обработок.

В случае инсектицидов принципиальная особенность заключается в том, что целевой мишенью аэрозольной обработки являются непосредственно вредные насекомые (летающие, сидящие или ползущие на растении), но не растения на обрабатываемом поле. При этом аэродинамика обтекания целевых мишеней (т.е. насекомых) и нецелевых объектов (различные части обрабатываемых агрокультур, почва и т.п.) ветровым потоком воздуха с аэрозолями и, соответственно, вероятности осаждения частиц на данных целевых и нецелевых объектах, а также процессы ветрового распространения (переноса) аэрозольного облака в приземном устойчиво-стратифицированном приземном слое атмосферы сильно и, главное, различно зависят от размеров аэрозолей. Это позволяет находить довольно узкие диапазоны размеров частиц, при которых в пределах определенной полосы обработки можно наносить летальную дозу инсектицида непосредственно на тела насекомых, но при этом на сами растения будет попасть относительно малая доза вещества. Для вышеуказанных неинсектицидных БАВ, наоборот, мишенями служат сами растения, на которые необходимо нанести определенную дозу вещества. Такое принципиальное различие целевых объектах и механизмах аэрозольного попадания с неизбежностью должно привести к появлению других оптимальных сочетаний "размер частиц/ширина захвата", а также других дополнительных технологических показателей, характерных именно для применения заявленных БАВ. Об эффективном аэрозольном применении неинсектицидных БАВ для обработок полей на большую ширину в литературе практически ничего не было известным.

Задача изобретения - нахождение оптимальных сочетаний "размер частиц/ширина захвата" для неинсектицидных аэрозольных обработок полей, обеспечивающих технический результат в виде достаточного уровня биологической эффективности при минимизации удельного расхода БАВ и при высокой производительности обработок.

Поставленная задача решается тремя вариантами заявленного способа аэрозольной обработки растений биоактивным веществом. Способ по 1 и 3 вариантам, как и известный способ-прототип, заключается в нанесении на вегетирующие растения при типичных ночных устойчивых или нейтральных стратификациях приземного слоя атмосферы осажденных аэрозольных частиц биоактивного вещества путем формирования вдоль наветренного края полосы обработки линейно-вытянутого аэрозольного облака с оптимальным диапазоном размеров частиц для заданной ширины полосы обработки (ширины захвата).

Отличие от прототипа состоит в использовании в качестве биоактивного вещества неинсектицидного вещества из класса фунгицидов, гербицидов, регуляторов роста растений или микроэлементов, а также в оптимальных режимах аэрозольной обработки, а именно:
по 1 варианту - при ширине полосы обработки 2000 м формируют аэрозольное облако с диапазоном частиц 10-15 мкм;
по 3 варианту - при ширине обработки 100-200 м формируют аэрозольное облако с дисперсностью частиц 30-40 мкм.

Способ по 2 варианту, как и прототип, заключается в нанесении на вегетирующие растения при типичных ночных устойчивых или нейтральных стратификациях приземной атмосферы осажденных аэрозольных частиц биоактивного вещества путем формирования вдоль наветренного края полосы обработки шириной 1000 м линейно-вытянутого аэрозольного облака с оптимальной для этого дисперсностью частиц. Отличительными от прототипа признаками являются:
а) использование неинсектицидного БАВ из группы фунгицидов, гербицидов, регуляторов роста растений, микроэлементов;
б) формирование аэрозольного облака из частиц с дисперсностью 18-25 мкм.

Диапазон наилучших размеров аэрозолей в каждом варианте был установлен опытным путем, и является необходимым и достаточным для наиболее эффективного нанесения, при прочих равных условиях, заданного осадка биоактивного вещества на поверхность растений в пределах заявленной в каждом варианте полосы обработки. Модельные эксперименты показывают, что если бы для получения требуемого осадка фунгицида, гербицида, регулятора роста растений или микроэлемента, например, на поле шириной 2000 м использовать аэрозоли не с дисперсностью 10-15 мкм, а существенно других размеров, то эта задача была бы практически неразрешимой. Например, при использовании аэрозолей существенно меньших 10 мкм, например 5 мкм, они бы хорошо переносились ветром на такое расстояние. Однако интенсивность их попадания на поверхность растений как по ветровому инерционному, так и по гравитационному (стоксовому) механизмам была бы очень малой и для достижения требуемого уровня осадка была бы необходима слишком большая мощность аэрозольного облака (т.е. большой удельный расход БАВ), что было бы недопустимым по экономическим и по экологическим причинам. Если же использовать слишком крупные частицы, например 25-40 мкм, то их было бы почти невозможно транспортировать ночным ветром на такое расстояние из-за интенсивного осаждения на растения и почву уже на коротких дистанциях.

Аналогично, при обработках полей шириной 100-200 м было бы экономически неэффективным и экологически опасным использовать частицы с размерами существенно меньшими 30 мкм, например 10-20 мкм, из-за их интенсивного ветрового сноса за пределы полосы обработки. Было бы также неэффективным использование более крупных частиц, например 50-60 мкм, из-за практической невозможности их переноса на расстояния свыше 50-70 м в типичных ночных ветровых условиях.

Каждый вариант предлагаемого способа реализуется с помощью аэрозольного генератора с регулируемой дисперсностью частиц ГРД (патент РФ N 950266, кл. A 01 M 7/00, опубликован 15.08.82, бюл. N 30), позволяющего регулировать медианно-массовые размеры аэрозолей от 1 -2 до 40-50 мкм, т.е. перекрывая требуемый диапазон. Во время ночной работы аэрозольный генератор движется по дороге вдоль поля или непосредственно по полю примерно перпендикулярно ветру, так чтобы ветер сносил образующееся линейно-вытянутое облако на обрабатываемую полосу поля. В зависимости от целей и условий работы - вида агрокультуры и БАВ, нормы расхода БАВ, ландшафтных и метеорологических условий во время обработки - выбирается один или, в принципе, несколько из заявленных вариантов оптимальных сочетаний "дисперсность аэрозолей/ширина полосы обработки". По выбранному варианту задаются необходимые мощность диспергирования рабочего раствора (л/мин), скорость движения агрегата (км/ч) и начальная форма образующегося аэрозольного облака. Установки вышеуказанных технологических характеристик работы ГРД определяются конструктивными особенностями конкретного аэрозольного агрегата, и является составной частью технической и технологической документации по использованию ГРД и аэрозольного метода в целом.

Способ оптимального аэрозольного применения фунгицидов, гербицидов, регуляторов роста растений и микроэлементов практически испытан на площади свыше 100 тыс. га в различных регионах (Новосибирская область, Оренбуржье, Северный Казахстан и др.). Ниже приведены примеры практической реализации 3-х вариантов аэрозольного способа применения неинсектицидных видов БАВ в типичных летних метеофизических, ландшафтных и агротехнических условиях.

Пример 1. Проведение аэрозольной обработки подсолнечника регулятором роста растений Гибберсиб 50% натриевая соль.

Условия обработки: поле площадью 170 га, шириной до 2000 м (Карасукский р-он, Новосибирская обл., 1992 г.). Фаза развития растений - начало цветения; высота растений 1-1.2 м; густота посева - стандартная для выращивания подсолнечника на маслосемена в агроклиматических условиях юга Западной Сибири. Метеоусловия - типичная летняя ночная устойчивая температурно-инверсная атмосферная стратификация; скорость ночного ветра 1.5-2.5 м/с на высотах 1.5-3 м. Ландшафт - ровное поле, с отдельными лесными колками.

Оптимальные режимы аэрозольной обработки: в соответствии с указанными выше агротехническими, метеофизическими и ландшафтными условиями, а также с известными биологическими и физико-химическими свойствами гиббереллинового препарата Гибберсиб выбирается оптимальный режим обработок - диапазон размеров аэрозолей 10-15 мкм и ширина обработки до 2000 м. Затем по специальным технологическим таблицам и графикам устанавливается т.н. линейный расход Гибберсиба равный 5-6 г/м (что соответствует эквивалентному удельному расходу препарата Гибберсиб ≈ 26 г/га). Исходя из концентрации и состава приготовленного раствора Гибберсиба задается мощность диспергирования этого раствора, скорость движения агрегата и другие технологические параметры, необходимые для реализации выбранной дисперсности и ширины захвата (10-15 мкм/2000 м) с заданным удельным расходом (≈ 26 г/га).

Технические результаты обработки: на обработку поля было затрачено около 20 мин, т. е. сменная (2-3 ч) работы агрегата в течение ночи) производительность может составить 1-2 тыс.га, что в 2-5 раз превышает производительность авиаопрыскивания; в 20-50 раз - наземного опрыскивания. Удельный расход Гибберсиба уменьшился на 30-35%, по сравнению со средними справочными нормативами (в среднем по разным агрокультурам 30-40 г/га; для подсолнечника конкретных данных нет).

Биологические результаты обработки: Маслосодержание в ядрах семян подсолнечника увеличилось на 4-13% по сравнению с контролем (погрешность анализа ±1.5%).

Пример 2. Проведение аэрозольной обработки яровой пшеницы фунгицидным препаратом Тилт 25% э.к.

Условия обработки: поле площадью 150 га и шириной 1000 м (Черепановский р-он, Новосибирская обл., 1989 г.). Фаза развития растений - начало колошения, высота растений 40-50 см. Растения в средней степени были поражены септориозом и ржавчиной. Метеоусловия - аналогичны примеру 1, но скорость ветра - 1-1.5 м/с. Ландшафт - ровная территория, ограниченная с трех сторон лесополосами.

Оптимальные режимы аэрозольной обработки: по методике, аналогичной примеру 11, выбираются оптимальный диапазон размеров частиц 18-25 мкм и ширина захвата 1000 м. Линейный расход Тилта 25% задается равным 40 г/м (что соответствовало удельному расходу 0.4 л/га по коммерческому препарату Тилт 25% э. к. ), а также устанавливаются остальные технологические характеристики обработок (пример 1).

Технические результаты обработки: время работы ГРД составило 8-10 мин, т.е. сменная производительность оценивается в 2-3 тыс. га, что в 3-6 раз и в 40-60 раз превышает производительности методов авиа- и наземного опрыскивания соответственно. Уменьшение удельного расхода - на 20% по сравнению с нормативом (0.5 л/га для препарата Тилт 25% э.к.).

Биологические результаты обработки: урожай пшеницы на обработанном поле составил 18 ц/га, на контрольном участке того же поля -15 ц/га.

Пример 3. Проведение обработки микроэлементными удобрениями сеянных кормовых трав.

Условия обработки: обработаны поля с кормовыми травами (кострец безостый и др. ) общей площадью 400 га, со средними ширинами около 200 м (иногда до 300 м) в Новосибирском р-оне Новосибирская обл., 1993-94 гг. Фаза развития растений - стадия кущения, высота травы 15-20 см. Метеоусловия - аналогичные примеру 1, но скорость ветра 1-1.5 м/с. Ландшафт - сравнительно ровная территория, но с большим количеством небольших лесных колков, определяющих вышеуказанные ширины полей. Микроэлементная композиция - водный раствор солей цинка, йода, кобальта. Удельный расход микроэлементов был задан заранее и составлял около 4 кг/га по общему составу солей.

Оптимальные режимы аэрозольных обработок: по методике, аналогичной примеру 1, устанавливаются оптимальный диапазон размеров частиц 30-40 мкм для средней ширины захвата 200 м, а также линейный расход микроэлементов 100-130 г/м по сумме солей (что соответствовало среднему удельному расходу около 4 кг/га) и остальные технологические характеристики (пример 1).

Технические результаты обработок: сменная ночная производительность оценивается в 300-500 га, что превышает производительность наземного опрыскивания примерно в 10 раз (авиаметод не мог бы использоваться при столь пересеченном ландшафте).

Биологические результаты обработок: увеличился выход урожая травы как по зеленой массе (на 10-20%), так и по содержанию в ней сухого вещества (на 5-10%).

Таким образом, в зависимости от целей обработок аэрозольное нанесение биовещества на растения обеспечивается в полосах, варьирующихся по ширине от 100-200 м и до 2000 м от наветренной линии прохода аэрозольного генератора, что приводит к повышению производительности в 2-6 раз по сравнению с авиационным опрыскиванием, и в 10-60 раз - по сравнению с наземным опрыскиванием.

Дополнительным, но иногда очень важным достоинством предлагаемого способа является возможность нанесения фунгицидов, регуляторов роста растений или гербицидов в виде сравнительно равномерного осадка, преимущественно на верхние активно вегетирующие и наиболее чувствительные элементы растений. Преимуществом является также то, что вследствие относительно большой ширины захвата (до 1-2 км) аэрозольные обработки часто проводятся непосредственно с дорог вдоль полей, т.е. без заезда на сами поля. При этом не повреждаются растения, обработки проводятся независимо от состояния почвы, например, в поливном земледелии.

В производственных условиях могут быть использованы разрешенные для применения препараты микроэлементов, регуляторов роста растений, фунгицидов и гербицидов в виде жидких растворов и эмульгирующих концентратов и, иногда, текучих суспензий. Они, как правило, используются непосредственно в виде исходных коммерческих препаратов, либо в виде самостоятельно приготовленных растворов, например, микроэлементных солей или регуляторов роста растений.

При использовании предлагаемого способа необходимо соблюдать меры личной и общественной безопасности, установленные для применения пестицидов и других типов БАВ, в т.ч. в виде аэрозолей.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для повышения урожайности агрокультур и ускорения их созревания, для борьбы с болезнями растений и с сорняками, путем аэрозольного нанесения на поверхность растения необходимого количества биоактивного вещества из классов регуляторов роста растений, фунгицидов, гербицидов и микроэлементов. При типичных ночных устойчивых или нейтральных стратификациях приземной атмосферы вдоль наветренного края полосы обработки формируют линейно-вытянутое аэрозольное облако (волну) с оптимальной для каждой конкретной полосы обработки диапозоном размером частиц биоактивного вещества. При ширине полосы обработки (ширине захвата) 2000 м формируют аэрозольное облако из частиц со средним размером 10-15 мкм, при ширине захвата 1000 м образуют частицы 18-25 мкм и при ширине захвата 100-200 м образуют частицы 30-40 мкм. Выбор оптимальных диапазонов размеров частиц для конкретных полос обработки на 20-35% снижает удельный расход биоактивных веществ по сравнению с известными способами их применения. Производительность метода в 2-6 раз превышает производительность метода авиаопрыскивания, и в 10-60 раз - наземного опрыскивания. 3 с.п. ф-лы.

1. Способ обработки растений биоактивным веществом, заключающийся в нанесении на вегетирующие растения при типичных ночных устойчивых или нейтральных стратификациях приземной атмосферы осажденных аэрозольных частиц биоактивного вещества путем формирования вдоль наветренного края полосы обработки аэрозольного облака с оптимальным диапазоном размеров частиц при заданной ширине полосы обработки, отличающийся тем, что в качестве биоактивного вещества используют вещество, выбранное из группы: фунгицид, гербицид, регулятор роста растений, микроэлемент и при ширине полосы обработки 2000 м формируют аэрозольное облако с диапазоном размеров частиц 10 - 15 мкм. 2. Способ обработки растений биоактивным веществом, заключающийся в нанесении на вегетирующие растения при типичных ночных устойчивых или нейтральных стратификациях приземной атмосферы осажденных аэрозольных частиц биоактивного вещества путем формирования вдоль наветренного края полосы обработки шириной 1000 м аэрозольного облака с оптимальным диапазоном размеров частиц, отличающийся тем, что в качестве биоактивного вещества используют вещество, выбранное из группы: фунгицид, гербицид, регулятор роста растений, микроэлемент и формируют аэрозольное облако с диапазоном размеров частиц 18 - 25 мкм. 3. Способ обработки растений биоактивным веществом, заключающийся в нанесении на вегетирующие растения при типичных ночных устойчивых или нейтральных стратификациях приземной атмосферы осажденных аэрозольных частиц биоактивного вещества путем формирования вдоль наветренного края полосы обработки аэрозольного облака с оптимальным диапазоном размеров частиц при заданной ширине полосы обработки, отличающийся тем, что в качестве биоактивного вещества используют вещество, выбранное из группы: фунгицид, гербицид, регулятор роста растений, микроэлемент и при ширине полосы обработки 100 - 200 м формируют аэрозольное облако с диапазоном размеров частиц 30 - 40 мкм.