КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ХИТОЗАНА ПРОТИВ ПИРИКУЛЯРИОЗА РИСА Российский патент 2000 года по МПК A01N43/16 A01N63/00 A01N43/16 A01N59/00 A01N41/10 A01N37/36 A01N37/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, точнее к области защиты растений риса от поражения пирикуляриозом (гриб Piricularia oryzae Br.et Cav. ) с помощью биологически активных веществ, а именно с использованием композиции на основе водного раствора природного полисахарида хитозана, включающей также органические кислоты (молочную и янтарную), кремневую кислоту в виде калийной соли и диметилсульфоксид. Изобретение может найти широкое использование для обработки вегетирующих растений риса против пирикуляриоза в качестве средства, существенно превосходящего по экологической чистоте применяемые в настоящее время фунгициды и практически не уступающего последним по эффективности против болезни. Известен ТМТД, 80% с.п. (тирам, тетраметилтиурамдисульфид) - протравитель семян различных с.-х. культур [1]. Обладает широким спектром действия - токсичен. Фундазол, 50% с.п. (действующее вещество - беномил) - протравитель семян и средство для защиты вегетирующих растений от различных болезней, в том числе риса от пирикуляриоза [1] . Является биоцидом, биологически опасным с широким спектром токсического (фунгицидного) действия. В качестве ближайшего аналога, принятого за прототип, использована композиция на основе водных растворов хитозана, обладающая биологической активностью [2]. Композиция содержит, мас.%:
Хитозан с ММ 41600-800000 Д и степенью деацетилирования 75-90% - 0,04-0,500
Органическая кислота - 0,04-0,500
Вода - Остальное
при pH раствора 5,6-6,0 и массовом соотношении хитозан : кислота 1 : 1.

Известная композиция действует против пирикуляриоза риса и является малотоксичной, однако эффективность ее ниже фундазола.

Задачей предлагаемого изобретения является создание композиции против пирикуляриоза риса, обладающей высокой биологической активностью против специализированного патогена и безвредной для окружающей среды.

Усиление биологической эффективности против пирикуляриоза риса заявленной нами композиции по сравнению с прототипом достигается введением в ее состав, наряду с хитозаном, органических кислот, калия кремнекислого и диметилсульфоксида при соотношении компонентов, мас.%:
Хитозан с ММ 800-50000 Д и степенью деацетилирования 70-90% - 0,1-0,3
Молочная кислота - 0,07-0,21
Янтарная кислота - 0,03-0,09
Калий кремнекислый (K₂SiO₃) - 0,02-0,06
Диметилсульфоксид - 0,01-0,03
Вода - Остальное
pH раствора - 6,0-6,5. Массовое соотношение хитозана и суммы органических кислот 1:1.

Хитозан - природный полисахарид - поли-В-(1-4)-2-ацетамидо- 2-дезокси-D-глюкопиранозид со структурой полимерного звена [3]

где n+m = 100 мол.%; n = 65-97 мол.%, MМ от 800 до 50000 Д.

Янтарная кислота - природная органическая кислота формулы HOOCCH₂CH₂COOH.

Молочная кислота - (-оксипропионовая кислота) - природная органическая кислота формулы [4] CH₃-CHOH-COOH.

Калий кремнекислый, мета - природная соль формулы [4] K₂SiO₃ - известен как индуктор болезнеустойчивости [6].

Диметилсульфоксид (метилсульфоксид) - соединение формулы

малотоксичен для животных и человека [5].

Диметилсульфоксид введен в состав композиции для усиления проницаемости в ткани растений других заявленных компонентов композиции.

Анализ известного уровня техники не позволил обнаружить какие-либо источники информации, где были бы описаны композиции, идентичные заявленной по всей совокупности существенных признаков. Это подтверждает соответствие заявленного решения условию охраноспособности "новизна".

Найденная впервые авторами настоящего изобретения активность заявленной композиции в качестве экологически чистого средства защиты вегетирующих растений от возбудителей грибных заболеваний не вытекает с очевидностью из структуры и известных свойств отдельных компонентов этой композиции и из состава в целом.

Действие заявленной композиции, как можно предполагать, основано на способности хитозана в совокупности с остальными ингредиентами композиции выступать в качестве фитоактиватора болезнеустойчивости к возбудителю пирикуляриоза через измененный обмен веществ фитопатогена и растения.

Вышеперечисленные доводы подтверждают наличие функциональной зависимости, ранее неизвестной, "состав - свойства". Это определяет соответствие заявленного решения такому условию патентоспособности, как "изобретательский уровень".

Заявленная композиция водорастворима и обладает хорошей пленкообразующей и проникающей способностью, высокой адгезией (прилипаемость) к листьям и стеблям растений, активна и устойчива в водных растворах при pH, близких к нейтральным, равных 6,0-6,5, и не обладает фитотоксичностью в диапазоне заявленных нами рабочих концентраций.

Заявленную композицию получают путем растворения хитозана в водном растворе смеси молочной и янтарной кислот при массовом соотношении хитозан:органическая кислота 1:1. Затем в раствор вводят заявленные добавки.

Пример 1. Композиция, использованная в качестве прототипа, оказывает очень слабое прямое фунгицидное действие на прорастание спор и рост культуры патогена. Протравитель семян ТМТД (д.в.-тетраметилтиурамдисульфид) в тех же условиях практически полностью подавляет прорастание спор и рост культуры гриба (табл.1).

Пример 2 показывает низкую эффективность композиции, взятой в качестве прототипа, в защите растений от возбудителя пирикуляриоза. Примеры выполнены в сопоставимых условиях. Растения ячменя (сорт Белогорский 5) опрыскивали в фазу 2-х листьев водой (контроль) или композицией, использованной в качестве прототипа, в концентрации 0,1 мас.% по хитозану и через 24 часа проводили инокуляцию конидиями патогена (20-40 конидий в поле зрения микроскопа при 10-кратном увеличении) с расходом 20 мл на 100 растений, помещали на трое суток во влажную камеру и через 6 дней учитывали развитие болезни по шкале локальных заболеваний (0; 1; 5; 10; 25; 50; 75; 100% занятой патогенами площади листа). Для сравнения использовали стандарт фунгицид фундазол, 50% с.п. в концентрации 0,1% (0,05% по д. в.) (табл.2).

Пример 3 подтверждает высокую эффективность композиции заявленного состава против пирикуляриоза риса при искусственном заражении. Примеры выполнены в сопоставимых условиях. Растения риса сорта Кубань выращивали в теплице до фазы кущения. С листьев снимали влажной ватой восковой налет и растения опрыскивали водой (контроль) или водными растворами композиции в концентрации 0,1, 0,2 и 0,3% по хитозану. Через сутки растения инокулировали конидиями патогена в 0,1%-ном водном растворе агара (20-40 конидий в поле зрения микроскопа при 10-кратном увеличении) с расходом 20 мл на 100 растений и помещали на трое суток во влажную камеру. Через 11 дней учитывали развитие болезни по шкале локальных заболеваний (0; 1; 5; 10; 25; 50; 75; 100% занятой патогенами площади листа). Для сравнения в пункте 14 использовали фунгицид фундазол, 50% с.п. в концентрации 0,22.

Как видно из представленных в таблице 3 пп. 10-14 данных, заявленная композиция в условиях тепличного опыта на фоне искусственного заражения растений лишь незначительно уступает по эффективности против пирикуляриоза фунгицидному средству фундазолу, использованному в качестве стандарта.

Пример 4 показывает эффективность композиции заявленного состава против пирикуляриоза риса в полевых условиях на естественном инфекционном фоне. Примеры выполнены в сопоставимых условиях. Опытные делянки площадью 20 м² в 3-кратной повторности были заложены на рисовом чеке в Славенском районе Краснодарского Края - основном районе возделывания риса. Растения риса сорта Лиман были опрыснуты водными растворами композиции в концентрации 0,1 и 0,2% по хитозану (200 л/га) в фазу флаглиста (период начала проявления болезни) и через 8 дней проведен учет распространения и развития пирикуляриоза по стандартной шкале. В фазу выметывания метелки проведена повторная обработка растений риса теми же композициями и через 14 дней (в фазу молочной спелости) проводили повторный учет распространения и развития болезни. В фазу созревания проведен учет пораженности листьев, узлов и метелок пирикуляриозом, количества продуктивных листьев на 1 м², массы 1000 зерен и массы зерна с 1 м² площади посева риса. В качестве стандарта использовали фундазол, 50% с.п. в концентрации 0,2% (200 л/га) (таблица 4, пп. 15-18).

Пример 5 то же, что в примере 3 (пп. 10-14 табл. 3), но использование запредельных концентраций компонентов композиции ниже 0,1% (п. 11 табл. 3) не дает эффект, а выше 0,3% (п. 13 табл. 3) ведет к угнетению растений.

Данные, представленные в п. п 15-18, показывают, что по эффективности против пирикуляриоза и защите урожая от потерь, вызванных этой болезнью, заявленная композиция не уступает фунгициду - фундазолу. Приведенные примеры показывают, что заявленное изобретение позволяет получать близкий к фунгициду или даже превосходящий его эффект по защите растений риса от пирикуляриоза. Для опрыскивания вегетирующих растений используют водные растворы композиции, содержащие 0,1-0,3% хитозана со смесью молочной и янтарной кислот (в соотношении массовых частей 7:3) при соотношении хитозан:органическая кислота 1: 1, в которую добавлены кремневая кислота в виде калийной соли (0,02-0,06% по K₂SiO₃) и диметилсульфоксид (0,01-0,03%) при расходе рабочей жидкости 200 л/га.

Использование заявленной композиции вместо фунгицида улучшает условия труда, предохраняет окружающую среду от загрязнения остатками пестицида и позволяет получить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию без потерь от болезни.

Перечень источников информации, принятых во внимание при составлении заявки
1. Список химических и биологических средств борьбы с вредителями, болезнями и сорняками, регуляторов роста и феромонов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве на 1986 - 1990 годы. - М.: 1987.

2. Заявка N 97101133/13 A 01 N 25/00, 23.01.97.

3. Yabuku M. Story of Chitin and Chitosan (Gihodo Shuppan Co., Ltd: Tokyo, Japan), 1992, 140 pp.

4. Каталог химических реактивов и высокочистых химических веществ. M.: Химия, 1971.

5. Вредные вещества в промышленности. Дополнительный том. (Справочник для химиков, инженеров и врачей). - Л.: Химия 1969.

6. Средства защиты растений и агрохимикаты. Справочник. - М.: 1998, с. 145.

Изобретение относится к области защиты растений от возбудителей болезней, точнее к защите риса от пирикуляриоза. Описывается композиция на основе водных растворов хитозана против пирикуляриоза риса, отличающаяся тем, что содержит смесь молочной и янтарной кислот, при этом хитозан с мол. м. 800-50000Д, калий кремнекислый мета в качестве индуктора болезнеустойчивости и диметилсульфоксид при следующих соотношениях компонентов, мас.%: хитозан с ММ 800-50000 Д и степенью деацетилирования 70-90% - 0,1-0,3; молочная кислота - 0,07-0,21; янтарная кислота - 0,03-0,09; калий кремнекислый мета - 0,02-0,06; диметилсульфоксид - 0,01-0,03; вода - остальное до 100 при рН раствора 6,0-6,5 и при соотношении хитозан:органическая кислота (в мас.ч.) 1: 1. Технический результат - повышение активности композиции и ее безвредности для окружающей среды. 4 табл.

Композиция на основе водных растворов хитозана против пирикуляриоза риса, отличающаяся тем, что содержит смесь молочной и янтарной кислот, при этом хитозан с мол. м. 800 - 50000 Д, калий кремнекислый мета в качестве индуктора болезнеустойчивости и диметилсульфоксид при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Хитозан с ММ 800 - 50000 Д и степенью деацетилирования 70 - 90% - 0,1 - 0,3
Молочная кислота - 0,07 - 0,21
Янтарная кислота - 0,03 - 0,09
Калий кремнекислый мета - 0,02 - 0,06
Диметилсульфоксид - 0,01 - 0,03
Вода - Остальное
при pH раствора 6,0 - 6,5 и при соотношении хитозан : органическая кислота (в мас.ч.) 1 : 1.