Способ предуборочной обработки сельскохозяйственных культур Российский патент 2023 года по МПК A01N27/00 A01N53/00 A01P21/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к технологии выращивания плодоовощной продукции.

В настоящее время наиболее значимым фактором, обусловливающим невысокую продуктивность садоводческих и овощеводческих хозяйств, а также заметные потери при хранении урожая, является усиление нестабильности погодных условий, в результате которых растения все в большей мере подвергаются многократному воздействию комплекса неблагоприятных (стрессовых) факторов, при которых устойчивость агроценозов снижается, а растения становятся более восприимчивыми к повреждению вредителями и поражению болезнями, а также к накоплению в плодах перед его уборкой и закладкой на хранение повышенного содержания эндогенного этилена.

Высокое содержание эндогенного этилена в растительной массе является реакцией (откликом) растений на вышеуказанные стрессовые ситуации, которым они подвергаются в течение всего периода вегетации, и резко снижает срок хранения плодоовощной продукции. [Стресс плодовых растений: монография / В.А. Гудковский, Н.Я. Каширская, Е.М. Цуканова; Всерос. науч. - исслед. ин-т садоводства. - Воронеж: Кварта, 2005.; Система сокращения потерь и сохранение качества плодов и винограда при хранении (методические рекомендации/В.А. Гудковский, Всесоюз. науч. - исслед. ин-т садоводства. - Мичуринск, 1990].

В последнее время в мире получил распространение способ, в котором для увеличения урожая плодоовощной продукции и увеличения срока его хранения, растения и плоды обрабатывают композициями, содержащими в своем составе так называемые этиленмодуляторы, среди которых одним из эффективных регуляторов роста растений является 1-метилциклопропен (МСР).

С учетом того, что в условиях окружающей среды МСР является газообразным веществом, способным превращаться в неактивные вещества, его хранят и используют в виде порошкового препарата (твердых частиц), представляющего собой продукт сорбции МСР (например, цеолитами) или комплекс МСР с молекулярным инкапсулирующим средством, например, а-циклодекстрином (α-ЦД), который может храниться в течение до двух лет.(US 6017849 и US 6953540).

Однако при обработке растений в полевых условиях быстро и равномерно распределить твердые частицы, содержащие МСР, над поверхностью растений очень проблематично и не всегда представляется возможным. Именно поэтому для обработки растений, находящихся в стадии вегетации, используют жидкие композиции - суспензии твердых частиц, содержащих МСР, которые распыляют над поверхностью растений (опрыскивают растения).

Данные композиции под торговыми марками AFXRD-038, SmartFresh (США и Европа) и «Фитомаг» (Россия) уже в течение последних пяти лет широко используются для обработки растений и плодов, находящихся как в фазе вегетации (ЕР 1856976, ЕР 1787513), так и для послеуборочной обработки урожая перед закладкой его на хранение (RU 2325810, RU 2325811, RU 2267272, US 6313068).

Известны способы обработки растений, находящихся в стадии вегетации, включающий стадии контакта растений с жидкой композицией, где указанная жидкая композиция содержит один или несколько циклопропенов, а также различные добавки вспомогательных веществ: ПАВ, спирты, масла, пигменты, наполнители, пластификаторы, смазочные вещества, смачиватели, распыляющие вещества, пеногасители, комплексоны и др. В процессе приготовления данных композиций ингредиенты композиции могут быть смешаны любым способом и любым порядком, а контакт композиции с растением предпочтительно осуществляют опрыскиванием (ЕР 1856975, ЕР 1856976).

Несмотря на очень большое количество ингредиентов, перечисленных в описании патента, в примерах, иллюстрирующий способ, приводится всего лишь одна композиция (водная смесь, содержащая в качестве вспомогательного вещества Dyne-Amic™ Spray Oil и два препарата, представляющие собой порошкообразный комплекс МСР с α-ЦД и содержанием МСР 3.8 и 2.0% масс.), а также метод ее приготовления, заключающийся в предварительном смешивании вспомогательного вещества с водой и последующее добавление в эту смесь препарата - комплекса МСР с α-ЦД. Кроме того, для достижения желаемого эффекта - повышения урожайности, необходимо проведение многократной обработки (опрыскивания) растений вышеуказанными композициями, находящихся на различных стадиях вегетации.

Основным недостатком данного способа является нестабильность полученной композиции во времени, заключающейся в преждевременном высвобождении МСР из жидкой композиции, которая из-за этого должна быть использована в течение 5-60 минут после приготовления.

Другим недостатком способа является относительно высокие нормы расхода МСР, которые, например, для яблок составили 211 г МСР на 1 гектар (ЕР 1856976).

Известен способ получения модифицированного порошкового препарата для предуборочной обработки растений в составе суспензий, содержащего комплекс МСР с α-ЦД, и вещество, замедляющее выделение МСР из водных растворов или суспензий, введенное в порошковый препарат после окончания сорбции МСР α-ЦД, в котором в качестве вещества, замедляющего выделение МСР, используют парафины, высшие жирные кислоты или их литиевые, натриевые, кальциевые или калиевые соли, либо любые смеси указанных веществ при массовом соотношении комплекс МСР с α-ЦД: вещество, замедляющее выделение МСР, равном 1:(0,001-10). В качестве порошкового препарата - источника МСР, использовали товарные отечественные препараты «Фреш-Форма», «Фитомаг», импортные «Смарт Фреш» и «Фрут Смарт», в которые вводили вещества, замедляющие выделение МСР (RU 2717300).

Предуборочную обработку растений (яблони, томаты), находящихся в стадии вегетации, данным препаратом осуществляли путем распыления над поверхностью растений водных суспензий состава, %масс: модифицированный порошковый препарат 0.63-0.82; ПАВ 2-3 (стиральный порошок «Миф», Неонол АФ 9-12, Кремофор А-23); щелочь 1.3-1.5.

Основным недостатком данного модифицированного препарата при использовании его в составе суспензий для опрыскивания растений, является высокие нормы расхода МСР на 1 гектар: 200-300 г МСР/Га.

В патенте RU 2400067 для предуборочной обработки сельскохозяйственных растений, находящихся в стадии вегетации, предлагается жидкая композиция, которая включает:

- частицы твердого порошкового препарата, содержащие МСР и вещества, замедляющие высвобождение МСР из препарата при контакте частиц порошка с водой;

- вспомогательные вещества и воду.

В качестве веществ, замедляющих высвобождение МСР из порошкового препарата при контакте его с водой, используют натрий кремнекислый, альгинат натрия, полиметакриламид. В качестве вспомогательных веществ - гидрофобные жидкие органические вещества (растительные масла) и поверхностно-активные вещества (оксиэтилированные спирты).

Предуборочную обработку растений (яблони, томаты) данной жидкой композицией осуществляли путем распыления ее над поверхностью растений.

Основным недостатком данной жидкой композиции является то, что даже наличие в используемом порошковом препарате веществ, замедляющих высвобождение МСР, не позволяет заметно снизить потери МСР, т.к. значительное количество МСР (22-54%), содержащегося в порошковом препарате, переходит в газовое пространство емкости для приготовления жидкой композиции и резервуара для ее распыления, и безвозвратно теряется еще до контакта жидкой композиции с поверхностью растений.

Это, вероятно, является причиной относительно высоких норм расхода МСР, которые составляют 64-80 г МСР на 1 гектар.

Технической задачей изобретения является разработка способа предуборочной обработки сельскохозяйственных культур, обеспечивающего снижение удельного расхода активного вещества - МСР, снижение потерь урожая от предуборочного опадения плодов, а также повышение качества урожая.

Данная задача решается способом предуборочной обработки сельскохозяйственных культур путем распыления над поверхностью растений жидкой композиции, содержащей порошковый комплекс 1- метилциклопропена с α-циклодекстрином, в котором на распыление подают поток жидкой композиции, получаемый непосредственно в процессе непрерывного смешивания:

а) потока суспензии, содержащего порошковый комплекс 1 - метилциклопропена с α-циклодекстрином, вещества, препятствующие высвобождению 1-метилциклопропена из порошкового комплекса и воду,

и

б) потока воды, содержащего вещества, способствующие высвобождению МСР из порошкового комплекса,

при соотношении подаваемых на смешивание потоков суспензии и воды, обеспечивающем концентрацию 1-метилциклопропена в жидкой композиции, равной 0.0009-0.0022% масс.

В качестве веществ, препятствующих высвобождению МСР из комплекса, могут быть использованы:

- водорастворимые Na, K, Mg, Са соли органических и неорганических кислот (нитраты, ацетаты, сульфаты, фториды, оксалаты, цитраты, лактаты и др.);

- многоатомные спирты (полиолы): глицерин, поливиниловый спирт, ксилит, манит, пропиленгликоль, сорбит, дипропиленгликоль и др.

В качестве веществ, способствующих высвобождению МСР из комплекса, могут быть использованы: бензойная кислота, бетаины (алкилбетаин С₁₂-С₁₄, кокамидопропилбетаин), амиды (ацетамид, карбамид и др.), гидроксиды щелочных металлов и/или их смеси.

Приготовление жидких суспензий:

Жидкие суспензии, содержащие в своем составе порошковый комплекс, воду и вещества, препятствующие высвобождению МСР из комплекса с α-ЦД готовили в аппарате с мешалкой, в который последовательно при перемешивании загружали заданные количества воды, полиола (или смеси полиолов) и водорастворимой соли (или смеси солей). После этого при выключенной мешалке в сосуд загружали порошковый комплекс МСР с α-ЦД.

Сосуд герметично закрывали и полученную смесь перемешивали до получения однородной суспензии в течение 4-5 мин.

Для иллюстрации способа в качестве порошковых комплексов МСР с α-ЦД использовали порошковые комплексы, способ получения которых описан в патенте RU 2400067. Однако не противопоказано использование комплексов МСР с α-ЦД, полученных другими способами (например, US 6017849 и US 6953540).

Для иллюстрации способа в качестве веществ, препятствующих высвобождению МСР из комплекса, использовали цитрат калия, сульфат магния, лактат аммония, глицерин, поливиниловый спирт, сорбит, дипропиленгликоль.

Состав жидких суспензий, используемых для иллюстрации способа, представлен в таблице 1.

• В составе суспензии А используют порошковый комплекс МСР с α-ЦД, состава, % масс: МСР - 3.0; Na₂SiO₃ - 1.4; α-ЦД - остальное;

• В составе суспензии Б используют порошковый комплекс МСР с α-ЦД, состава, % масс: МСР - 2.9; желатин - 3.7; α-ЦД - остальное;

• В составе суспензии В, Г и Д используют порошковый комплекс МСР с α-ЦД, состава, % масс: МСР - 3.0; α-ЦД - остальное;

Полученные жидкие суспензии перед использованием проверяли на стабильность во времени, определяя динамику высвобождения МСР из жидких суспензий при их хранении. Для этого жидкие суспензии сразу после получения помещали в закрытый сосуд и через определенные промежутки времени с помощью ГЖХ анализа, описанного в патенте RU 2325810, анализировали содержание МСР в газовом пространстве. Результаты исследования стабильности полученных жидких суспензий представлены в таблице 2.

Максимальные потери МСР за счет его преждевременного высвобождения при хранении суспензий в течение 4-х недель составили всего лишь 1.8-2.7% от исходного количества МСР, присутствующего в приготовленных образцах суспензий. Это подтверждает высокую стабильность во времени предлагаемых суспензий.

Приготовление водного раствора:

Водный раствор, содержащий в своем составе вещества, способствующие высвобождению МСР из комплекса с α-ЦД готовили в аппарате с мешалкой, в который последовательно при перемешивании загружали заданные количества воды и данных веществ.

Для иллюстрации способа в качестве веществ, способствующих увеличению скорости высвобождения МСР из препарата, использовали бензойную кислоту, бетаины (алкилбетаин С₁₂-С₁₄, кокамидопропилбетаин), амиды (ацетамид, карбамид), гидроксид натрия. Состав водных растворов, используемых для иллюстрации способа, представлен в таблице 3.

Получение жидких композиций и распыление их над поверхностью растений:

Обработку растений, находящихся в стадии вегетации, осуществляли жидкими композициями, которые получали непосредственно в процессе непрерывного смешивания потока суспензии и потока водного раствора. Для получения жидких композиций и их распыления над поверхностью растений могут быть использованы различные промышленные смесители (струйные, насадочные и др.) и распылители (форсунки).

Для иллюстрации способа для смешивания потоков суспензии и водного раствора в заданном соотношении, получения жидкой композиции требуемого состава и доставки ее к растениям путем распыления ее над поверхностью растений, использовали прицепной опрыскиватель ОП-2000, включающий в себя два бака для суспензии (20 л) и водного раствора (2000 л), насос для подачи водного раствора (максимальная скорость подачи 170 л/мин), дозирующее устройство Dosator Green Line D9GL2 и форсунки для распыления (разбрызгивания) смеси. Линия всаса насоса была подсоединена к баку с водным раствором, а линия нагнетания к дозирующему устройству. Бак с суспензией был подключен непосредственно к дозирующему устройству. К дозирующему устройству также были подсоединены две форсунки.

Основу дозирующего устройства Dosator Green Line D9GL2 составляли гидравлический двигатель и дозирующая система, которая использует энергию (давление) водного потока, прокачиваемого насосом через дозатор. В зависимости от объема прокачиваемого водного потока через дозирующее устройство в него забирается (всасывается) определенный объем жидкой суспензии, который всегда пропорциональна объему прокачиваемого через дозирующее устройство водного потока и не зависит от колебаний расхода на насосе. При этом требуемое объемное соотношение жидкой суспензии к водному потоку (в %) устанавливается (задается) перед началом работы. Жидкие потоки суспензии и воды смешиваются внутри гидравлического двигателя дозатора, а полученная смесь сразу направляется на форсунки и распыляется (разбрызгивается) над поверхностью растений. Данная система дозирования и смешивания позволяет даже при значительных колебаниях расхода на насосе подачи водного потока поддерживать заданную концентрацию активных веществ в распыляемой смеси.

Обработка сельскохозяйственных культур жидкими композициями на стадии их вегетации (за 10 и 20 дней до сбора урожая):

Оценку эффективности способа проводили путем сравнения потерь от предуборочного опадения плодов урожая плодоовощной продукции, а также качества урожая (твердость плода, содержание эндогенного этилена), получаемого на не обработанных участках (контроль) и урожая, полученного после обработки данным способом следующих растений и плодов:

- Яблони сорта Спартан. Зимний сорт канадского происхождения. Сорт включен в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Центральному и Центрально-Черноземному регионам. Территория выращивания: Белгородская область. Схема посадки деревьев 4×0,7 м, подвой: 54-118. Год посадки сада - 2014.

- Яблони сорта Женева Эрли. Летний сорт американской селекции, получен от скрещивания Квинти х Джулиред. Включен в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Центрально-Черноземному, Северо-Кавказскому, Нижневолжскому регионам. Территория выращивания: Белгородская область. Схема посадки деревьев 4×1,5 м, подвой: ММ-106. Год посадки сада - 2012.

- Яблони сорта Хонейкрисп.Позднеосенний сорт американской селекции, получен от скрещивания Хани Голд х Макаунд. Включен в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Центрально-Черноземному, Нижневолжскому и Северо-Кавказскому регионам. Территория выращивания: Курская область. Схема посадки деревьев 4×1,5 м, подвой: ММ106. Год посадки сада - 2017.

Даты прохождения фенофаз для испытуемых растений были определены заранее и представлены в таблице 4.

Пример 1

Иллюстрирует способ при двукратной обработке яблонь сорта Спартан. Первую обработку проводили за 20 дней до съема урожая, второе - за 10 дней до съема урожая.

В бак 1 прицепного опрыскивателя ОП-2000 в количестве 500 л загружали водный раствор состава 1, приведенного в таблице 3, содержащий вещества, способствующие высвобождению МСР из комплекса.

В бак 2 в количестве 1 л загружали суспензию А, состав которой приведен в таблице 1.

На дозирующем устройстве Dosator Green Line устанавливали соотношение расхода потоков суспензии и водного раствора, равным 1: 500 (0.2%), запускали в работу насос и проводили первую обработку яблонь (26 августа) за 20 дней до съема урожая (16 сентября) путем распыления получаемой жидкой композицией над поверхностью делянки яблонь сорта Спартан общей площадью 1 Га.

Всего за 30 мин было израсходовано 500 л водного раствора и 1.0 л суспензии А, содержащей 10.8 г активного вещества МСР. Концентрация МСР в распыляемой жидкой композиции - 0.0022% масс. Удельный расход МСР составил 10.8 г на 1 Га.

Через 10 дней (6 сентября, за 10 дней до съема урожая) обработанные ранее яблони подвергали повторной, аналогичной обработке, что и за 20 дней до съема урожая.

Суммарный удельный расход МСР при двукратной обработке составил 21.6 г МСР на 1 Га. Результаты обработки представлены в таблице 6.

Пример 2

Иллюстрирует способ при двукратной обработке яблонь сорта Женева Эрли. Первая обработка - за 20 дней до съема урожая, вторая - за 10 дней до съема урожая.

В бак 1 прицепного опрыскивателя ОП-2000 в количестве 700 л загружали водный раствор состава 2, приведенного в таблице 3, содержащий вещества, способствующие высвобождению МСР из комплекса.

В бак 2 в количестве 1.75 л загружали суспензию Б, состав которой приведен в таблице 1.

На дозирующем устройстве Dosator Green Line устанавливали соотношение расхода потоков суспензии и водного раствора, равным 1: 400 (0.25%), запускали в работу насос и проводили первую обработку яблонь (6 июля) за 20 дней до съема урожая (26 июля) путем распыления получаемой жидкой композицией над поверхностью делянки яблонь общей площадью 1 Га.

Всего за 20 мин было израсходовано 700 л водного раствора и 1.75 л суспензии, содержащей 12.2 г активного вещества МСР. Концентрация МСР в распыляемой жидкой композиции - 0.0017%масс.Удельный расход МСР составил 12.2 г на 1 Га.

Через 10 дней (16 июля), за 10 дней до съема урожая (26 июля) обработанные ранее яблони подвергали аналогичной обработке. Суммарный удельный расход МСР при двукратной обработке составил 24.4 г МСР на 1 Га. Результаты обработки представлены в таблице 7.

Пример 3

Иллюстрирует способ при двукратной обработке яблонь сорта Хонейкрисп. Первую обработку проводил за 30 дней до съема урожая, вторую - за 20 дней до съема урожая.

В бак 1 прицепного опрыскивателя ОП-2000 в количестве 1000 л загружали водный раствор состава 3, приведенного в таблице 3, содержащий вещества, способствующие высвобождению МСР из комплекса.

В бак 2 в количестве 3.5 л загружали суспензию В, состав которой приведен в таблице 1.

На дозирующем устройстве Dosator Green Line устанавливали соотношение расхода потоков суспензии и водного раствора, равным 1: 286 (0.35%), запускали в работу насос и проводили первую обработку (17 августа) за 30 дней до съема урожая (т.е. 17 сентября) путем распыления получаемой жидкой композицией над поверхностью делянки яблонь сорта Хонейкрисп общей площадью 1 Га.

Всего за 40 мин было израсходовано 1000 л водного раствора и 3.5 л суспензии, содержащей 18.9 г активного вещества МСР. Концентрация МСР в распыляемой жидкой композиции - 0.0019%масс.Удельный расход МСР составил 18.9 г на 1 Га.

Через 10 дней (27 августа) за 20 дней до съема урожая (17 сентября) обработанные ранее яблони подвергали аналогичной обработке.

Суммарный удельный расход МСР при двукратной обработке составил 37.8 г МСР на 1 Га. Результаты обработки представлены в таблице 8.

Пример 4

Иллюстрирует способ при однократной обработке яблонь сорта Спартан за 20 дней до съема урожая.

В бак 1 прицепного опрыскивателя ОП-2000 в количестве 1700 л загружали водный раствор состава 4, приведенного в таблице 3, содержащий вещества, способствующие высвобождению МСР из комплекса.

В бак 2 в количестве 4.3 л загружали суспензию Г, состав которой приведен в таблице 1.

На дозирующем устройстве Dosator Green Line устанавливали соотношение расхода потоков суспензии и водного раствора, равным 1: 400 (0.25%), запускали в работу насос и проводили обработку яблонь (26 августа) за 20 дней до съема урожая (16 сентября) путем распыления получаемой жидкой композицией над поверхностью делянки яблонь сорта Спартан общей площадью 1 Га.

Всего за 35 мин было израсходовано 1700 л водного раствора и 4.3 л суспензии, содержащей 15.5 г активного вещества МСР. Концентрация МСР в распыляемой жидкой композиции - 0.0009%масс.Удельный расход МСР составил 15.5 г на 1 Га. Результаты обработки представлены в таблице 9.

Пример 5

Иллюстрирует способ при однократной обработке яблонь сорта Женева Эрли за 10 дней до съема урожая.

В бак 1 прицепного опрыскивателя ОП-2000 в количестве 1800 л загружали водный раствор состава 5, приведенного в таблице 3, содержащий вещества, способствующие высвобождению МСР из комплекса.

В бак 2 в количестве 14.4 л загружали суспензию Д, состав которой приведен в таблице 1.

На дозирующем устройстве Dosator Green Line устанавливали соотношение расхода потоков суспензии и водного раствора, равным 1: 125 (0.8%), запускали в работу насос и проводили обработку яблонь (16 июля) за 10 дней до съема урожая (26 июля) путем распыления получаемой жидкой композицией над поверхностью делянки яблонь сорта Женева Эрли общей площадью 1 Га.

За 45 мин было израсходовано 1800 л водного раствора и 14.4 л суспензии, содержащей 26.0 г активного вещества МСР. Концентрация МСР в распыляемой жидкой композиции - 0.0014% масс. Удельный расход МСР составил 26.0 г на 1 Га. Результаты обработки представлены в таблице 10.

Таким образом, проведение процесса предуборочной обработки заявленным способом позволяет снизить расходные нормы дорогостоящего МСР с 64-80 до 15-38 г на 1 гектар обрабатываемых растений, уменьшить потери урожая от предуборочного опадения плодов с 2.7-14 до 0.5-1.0 т/Га, а также повысить качество урожая - повысить твердость плода и снизить в плодах содержание эндогенного этилена.

Предлагаемый способ может быть также использован для снижения потерь урожая и повышения качества других сельскохозяйственных культур (груши, сливы, вишня, черешня и др.).

Изобретение относится к технологии производства и сохранения плодоовощной продукции путем предуборочной обработки растений. Способ предуборочной обработки сельскохозяйственных культур включает распыление над поверхностью растений жидкой композиции, содержащей порошковый комплекс 1-метилциклопропена (1-МСР) с α-циклодекстрином, которую получают непосредственно в процессе непрерывного смешивания: а) потока суспензии, содержащего порошковый комплекс 1-МСР с α-циклодекстрином, вещества, препятствующие высвобождению 1-МСР из порошкового комплекса, и воду, и б) потока воды, содержащего вещества, способствующие высвобождению 1-МСР из порошкового комплекса, при соотношении подаваемых на смешивание потоков суспензии и воды, обеспечивающем концентрацию 1-МСР в жидкой композиции, равную 0,0009-0,0022 мас.%. Предлагаемый способ предуборочной обработки сельскохозяйственных культур обеспечивает уменьшение потерь урожая от предуборочного опадения плодов до 0,5-1,0 т/га при снижении нормы расхода 1-МСР, повышает качество урожая. 10 табл.

Способ предуборочной обработки сельскохозяйственных культур путем распыления над поверхностью растений жидкой композиции, содержащей порошковый комплекс 1-метилциклопропена с α-циклодекстрином, характеризующийся тем, что на распыление подают поток жидкой композиции, получаемый непосредственно в процессе непрерывного смешивания:

а) потока суспензии, содержащего порошковый комплекс 1-метилциклопропена с α-циклодекстрином, вещества, препятствующие высвобождению 1-метилциклопропена (1-МСР) из порошкового комплекса, и воду, и

б) потока воды, содержащего вещества, способствующие высвобождению 1-МСР из порошкового комплекса,

при соотношении подаваемых на смешивание потоков суспензии и воды, обеспечивающем концентрацию 1-метилциклопропена в жидкой композиции, равную 0,0009-0,0022 мас.%.