СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОГО ПРОТРАВЛИВАНИЯ СЕМЯН Российский патент 2000 года по МПК A01C1/08 

Изобретение относится к области растениеводства и включает способ предпосевного протравливания семян с использованием пестицидов-протравителей в газовой фазе высокодисперсного аэрозоля, предназначенных для обеззараживания семян от находящихся на их поверхности или внутри возбудителей грибных и бактериальных болезней, а также для создания вокруг прорастающего семени фитосанитарной зоны с целью защиты от почвенных патогенов.

В настоящее время известны несколько способов нанесения на семена пестицидов-протравителей: опыливание (без увлажнения), полусухое протравливание (в том числе инкрустация, дражирование) и намачивание (Государственный каталог пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 1998).

Для каждого вида обработки семян предназначены определенные препаративные формы пестицидов-протравителей.

При опыливании используют порошкообразные пестициды - дусты, которые помимо действующего вещества (гидрофобного пестицида) содержат тот или иной инертный наполнитель, а также один-два вспомогательных инградиента для удерживания препарата на поверхности семян (Государственный каталог пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 1998). Однако используемые дусты неравномерно распределяются по поверхности семян, что приводит к снижению защитного действия препарата. При этом способе протравливания из-за слабого контакта препарата с поверхностью семян удерживаемость его на семенах низкая, а запыленность воздуха в помещениях для обработки чрезвычайно высока.

Намачивание семян может производиться методом окунания или опрыскивания семян, клубней и клубнелуковиц (с расходом жидкости до 100 л/т) разбавленными водными растворами (например, формалином) или суспензиями смачивающихся порошков (Государственный каталог пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 1998). После определенного времени экспозиции семена сушат до нормальной влажности, что предполагает высокие энерго- и трудозатраты.

Наиболее широкое распространение во всем мире имеет полусухое протравливание, когда определенное количество препарата суспензируется с небольшим количеством воды (0,5-10 л/т) (Методические указания по протравливанию семян сельскохозяйственных культур М., 1984, 47 с.). При этом способе дополнительная просушка обработанных семян не требуется. Стандартной препаративной формой используемых этим способом пестицидов являются смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий и суспензий, истинные растворы пестицидов, порошки, гранулы, пасты и таблетки водорастворимых пестицидов. В состав препаратов обычно введены наполнители, прилипатели (пленкообразующие полимеры), стабилизаторы, проникатели (мембрано-активные вещества), благодаря которым препараты удерживаются на поверхности семян. Среди водорастворимых пленкообразующих полимеров лучшими являются натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ) и поливиниловый спирт (ПВС). Полусухой способ обработки имеет существенные недостатки. При этом способе протравливания затруднительно получить частицы действующего вещества (ДВ) протравителя с высокой степенью дисперсности, вследствие чего покрытие семян препаратами не может быть равномерным. К оболочке семени происходит прикрепление достаточно крупных частиц, размер которых определяется степенью механического измельчения их ДВ и препаративной формой препарата. Крупные частицы препарата в процессе хранения, транспортировки и высева обработанных семян осыпаются с поверхности, препарат "пылит". В связи с этим норма расхода ДВ в расчете на единицу массы семян весьма высока (1-8 кг/т). Мишени достигает всего лишь 1-3% от массы введенного препарата.

Известен способ обеззараживания семян методом фумигации от карантинных объектов, при котором зараженное зерно подвергается газации (Мордкович Я.Б. Обеззараживание растительной продукции от карантинных и других опасных вредителей с помощью газообразных пестицидов. 1980, 66 с.). Обработанное таким способом зерно выгодно использовать для пищевых целей, т.к. фумигант (чаще всего это такие токсичные вещества как бромистый метил, хлорпикрин, фостаксин и т.п.) не закрепляется на его поверхности.

Из-за низкой адсорбции газообразного пестицида поверхностью зерен технология газации неприемлема для предпосевного протравливания, поскольку попавшие в почву семена оказываются незащищенными от почвенной инфекции.

Известно, что чем меньше размер частиц действующего вещества, тем выше целевой эффект обработки и тем ниже нормы расхода препарата. В связи с этим во всем мире активно развиваются методы ультрамалообьемных обработок (УМО), при которых использование ДВ пестицида не возможно без создания высокодисперсных жидкостных аэрозолей (Механизация защиты растений. Справочник. Ред. Жогова Е.П., 223 с, 1992). Однако этот способ может быть использован только для вегетирующих растений и обработки клубней картофеля (агрегат ПУМ-30).

Прототипом предлагаемого технического решения выбран полусухой способ предпосевного протравливания семян с увлажнением, включающий обработку семян пленкообразующим полимером и пестицидом-протравителем (Методические указания по протравливанию семян сельскохозяйственных культур. М., 1984, 47 с.). Для этого готовят раствор пленкообразующего полимера (NaКМЦ или ПВC), затем при работающей мешалке в раствор полимера постепенно добавляют протравитель. Смесь перемешивают до получения однородной жидкости. Полученную рабочую жидкость заливают в приемный бак установки протравливателя семян ПС-10, а затем дозировочным насосом подают на дисковые распылители, помещенные в камере протравливания. Камеру же для обработки клубней (ПУМ-30) крепят на транспортере в местах, где семена имеют наибольшее вращение, чтобы обеспечить эффективную полноту обработки в токе распыла рабочей жидкости.

Недостатки способа-прототипа: - возможность снижения норм расхода пестицида ограничена, так как процесс диспергирования действующего вещества основан лишь на простом механическом "дроблении" частиц, при котором довести размер частиц ДВ до мономолекулярного уровня практически невозможно. Кроме того, необходимо учитывать, что протравливание как с увлажнением, так и при применении сухих препаратов, осуществляют с помощью специальных машин, достаточно сложных и громоздких по конструкции, отличающихся весьма низкой производительностью.

В связи с этим в настоящее время из 20 млн. тонн семян каждый год предпосевному протравливанию подвергается всего лишь 6,5-7,0 млн.тонн. По этой причине потери сельскохозяйственной продукции от поражения болезнями могут быть значительными.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения плотности мономолекулярных частиц ДВ протравителя на поверхности семян в процессе предпосевного протравливания и повышения адсорбционной способности частиц протравителя к поверхности семян, что ведет к снижению норм расхода препарата при сохранении эффективности целевой обработки.

Указанная задача выполняется за счет образования высокодисперсного конденсационного аэрозоля ДВ протравителя, использования пленкообразующих полимеров-адсорбентов, обладающих сорбирующими и закрепляющими функциями.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе предпосевного протравливания семян, включающем обработку семян пленкообразующим полимером-адсорбентом и пестицидом-протравителем, в качестве полимера-адсорбента используют вещества, молекулы которого обладают зарядом, противоположным заряду молекул ДВ, а обработку пестицидом-протравителем осуществляют в виде высокодисперсного аэрозоля, образованного путем экзотермического разложения термовозгоночной основы пиротехнической смеси.

В результате экзотермического разложения термической основы пиротехнической смеси образуется газовая фаза высокодисперсного конденсационного аэрозоля возгоняемого пестицида-протравителя, частицы которого существуют на уровне размера одной или нескольких молекул, что ведет к увеличению поверхности вещества, повышению его поверхностной энергии и биологической активности. Используемые пестициды-протравители должны быть достаточно термостойкими и не разлагаться при температуре возгонки. При этом их температура возгонки должна быть не ниже температуры экзотермического разложения термической основы.

Использование пленкообразующих полимеров-адсорбентов, молекулы которых обладают зарядом, противоположным заряду молекулы действующего вещества пестицида, способствует не только быстрому и полному сорбированию частиц ДВ из образовавшейся газовой фазы конденсационного аэрозоля протравителя, но и более равномерному и прочному закреплению его по всей поверхности семени. Сочетание сорбирующих и закрепляющих функций, используемых пленкообразующих полимеров-адсорбентов и низкая дисперсность частиц ДВ пестицида позволяют снизить расход пестицида-протравителя при сохранении его целевой эффективности в 4-8 раз по сравнению с наиболее прогрессивным способом протравливания.

Пример осуществления способа.

В качестве опытного образца были использованы зерна пшеницы сорта Ленинградка урожая 1993 года с общей всхожестью 45-50%. Низкая всхожесть зерна обусловлена естественным уровнем зараженности грибами родов Alternaria, Helminthosporium, Penicillium, Aspercillius, Fusarium, бактериальным заражением материала. Дополнительно зерно было искусственно заражено грибом Fusarium culmorum, вызывающим корневые гнили пшеницы.

В ходе проведения работ семена проращивали в чашках Петри и в рулонах на фильтровальной бумаге при постоянной температуре 20^oC в темноте. Энергию прорастания определяли на 3-и сутки, а всхожесть на 7-е, что соответствует ГОСТ 12038-84. Продолжительность опыта 15 дней.

Семена, помещенные во вращающуюся (по принципу "пьяной бочки") рабочую камеру протравливателя, увлажняют водным раствором пленкообразующего полимера-адсорбента из расчета 10 л/т. В качестве полимеров-адсорбентов использовали уксуснокислый хитозан - полимер катионного типа (вариант N6), ацетосукцинат целлюлозы - полимер анионного типа (вариант N7) в концентрациях 1,0%. Для сравнения были рассмотрены варианты обработки аэрозолем пестицида-протравителя зараженного сухого зерна (вариант N4) и увлажненного водой (вариант N5).

Затем семена при перемешивании обрабатывали дозированным количеством конденсационного аэрозоля. Для этого навеску тиабендазола (ТБЗ - ДВ штатного пестицида текто, 450 г/л, к.с.) в смеси с термической основой (в частности, в составе пиротехнической смеси) сжигали в замкнутом пространстве, а затем в дозированном количестве подавали в рабочий орган протравливателя.

Газовая фаза ТБЗ в концентрации 30, 60, 120, 240 г/т оседала на предварительно смоченном полимером-адсорбентом зерне. Вследствие разноименных зарядов молекул пленкообразующего полимера-адсорбента и молекул ДВ газообразного пестицида происходит быстрое (в течение 5-10 минут) и полное сорбирование высокодисперсных частиц ДВ пестицида на поверхности семян. После чего навеска семян считается обработанной.

В качестве стандарта (прототипа) использовали полусухое протравливание текто из расчета 240 г действующего вещества на тонну (вариант N3). Сравнение проводили как с зараженным (инфицированным) грибом P. culmorum зерном (вариант N2, контроль 2), так и незараженным зерном (вариант N1, контроль 1), не подвергшимся обработке ТБЗ.

Предложенный способ протравливания семян в газовой фазе пестицида позволяет обеззараживать семена от возбудителей болезней. Достоверность реализации поставленной задачи подтверждена экспериментами, результаты которых представлены в таблицах.

Как явствует из таблицы 1, аэрозольная обработка сухих семян (N4) бесперспективна, т. к. снижение распространения болезни по отношению к необработанному контролю-2 (N2) незначительно (37,0-66,7%). Увлажнение семян водой (N5) больше способствует снижению распространения болезни (до 70,3-79,7%), а использование полимеров-адсорбентов (N 6,7) поднимает эффект от применения ТБЗ (например, при концентрации 60 г/т) до 87,0-90,8%, что соответствует эффективности полусухого протравливания ТБЗ (N3, прототип) из расчета 240 г/т (90,8%). Фактически, такой уровень снижения распространения болезни можно получить при использовании уксуснокислого хитозана, в качестве полимера-адсорбента катионного типа уже при концентрации ТБЗ, равного 30 г/т, в то время, как при использовании ацетосукцината целлюлозы - полимера-адсорбента анионного типа только при концентрации ТБЗ 240 г/т (как в способе-прототипе).

Следовательно, положительный заряд молекул уксуснокислого хитозана и отрицательный заряд молекул тиабендазола способствует не только более полному и равномерному сорбированию частиц ТБЗ из образовавшейся газовой фазы высокодисперсного конденсационного аэрозоля, но и прочному их закреплению на всей поверхности семян. Сорбирующие и закрепляющие функции уксуснокислого хитозана с повышением концентрации ТБЗ до 240 г/т обеспечивают снижение распространения фузариоза по отношению к необработанному контролю-2 до 98,1%.

Аналогичные закономерности наблюдаются и при использовании ТБЗ в других концентрациях.

В таблице 2 представлены результаты оценки уровня пораженности 15-дневных проростков, распространения на них корневой гнили, всхожести семян и биологической эффективности их обработки в зависимости от концентрации ТБЗ и природы применяемого пленкообразующего полимера-адсорбента.

Использование полимера-адсорбента повышает биологическую эффективность аэрозольной обработки тиабендазолом. Учитывая, что при полусухом стандартном методе протравливания семян ТБЗ (в концентрации 240 г/т) эффективность препарата составляет 80,7% (N3 прототип), эффективность ТБЗ при той же концентрации в случае предварительной обработки семян ацетосукцинатом целлюлозы (1%) повышается до 90,0% (N7). При обработке сухих семян эффективность ТБЗ против фузариоза составляет всего 74,7% (N4), а увлажненных водой - (N5) 83,3%. Снижение концентрации ТБЗ до 60-30 г/т ведет к снижению и эффективности обработки до 86,6-77,7% соответственно.

При использовании полимера-адсорбента катионного типа - уксуснокислого хитозана, молекулы которого обладают зарядом, противоположным заряду молекул ТБЗ, эффективность обработки достигает 88,3% уже при концентрации 30 г/т (N6), что обусловлено повышенной адсорбирующей и закрепляющей функцией данного полимера.

Эффективность обработки пестицидом практически не зависит от концентрации водных растворов пленкообразователя, если он взят в допустимых пределах. Как видно из табл.3, изменение концентрации водного раствора уксуснокислого хитозана от 0,1% до 2,0% (при расходе 10 л/т) не влияет на уровень физиологических параметров и зараженность Fusarium culmorum (искусственное заражение) пшеницы в первую стадию прорастания (15-дневные проростки).

Таким образом, расход препарата текто при аэрозольной обработке семян пшеницы в целом может быть снижен в 15-30 раз, т.е. до 30-60 г/т по сравнению с рекомендованными 900 г/г по ДВ (Государственный каталог пестицидов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 1998,75 с.). При этом пораженность растений заболеваниями, в том числе корневыми гнилями, уменьшается почти в 10 раз по сравнению с контролем-2 (с 89,7% до 8,8%) и в 2 раза по сравнению со способом-прототипом (с 17,7% до 8,8%).

Изобретение может быть использовано в защите растений и включает способ предпосевного протравливания семян с использованием пестицидов-протравителей в газовой фазе высокодисперсного аэрозоля. Способ предпосевного протравливания включает обработку семян пленкообразующим полимером-адсорбентом и пестицидом-протравителем. В качестве полимера-адсорбента используют вещества, молекулы которого обладают зарядом, противоположным заряду молекул действующего вещества. Обработку пестицидом-протравителем осуществляют в виде высокодисперсного аэрозоля, образованного путем экзотермического разложения термической основы. В качестве пестицида-протравителя используют соединения, температура возгонки которых не ниже температуры экзотермического разложения термической основы. Изобретение позволяет снизить расход препарата при сохранении эффективности обработки семян. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

1. Способ предпосевного протравливания семян, включающий обработку семян пленкообразующим полимером-адсорбентом и пестицидом-протравителем, отличающийся тем, что в качестве полимера-адсорбента используют полимер, молекулы которого обладают зарядом, противоположным заряду молекул действующего вещества пестицида-протравителя, а обработку пестицидом-протравителем осуществляют в виде высокодисперсного аэрозоля, образованного в результате экзотермического разложения термической основы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пестицида-протравителя используют соединения, температура возгонки которых не ниже температуры экзотермического разложения термической основы.