Способ оценки полноты протравливания семян Российский патент 2023 года по МПК A01C1/06 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к защите сельскохозяйственных культур от болезней и может быть использовано для определения качества протравливания семян кукурузы фунгицидами.

Известен способ оценки метода протравливания семян, при котором оценку ведут по изменению разности электрических потенциалов между ростком и зародышевыми корнями при нагревании проросших протравленных семян (патент РФ №2015631 от 15.07.1994 г., МПК А01С 1/00). Однако известный способ не позволяет идентифицировать препарат, которым проведена обработка семян, а также - определять его количество в семенном материале. Поэтому по результатам таких измерений нельзя определить полноту протравливания.

Известен способ определения равномерности протравливания семян,, основанный на определении фактической массы фунгицида ТМТД на поверхности отдельных семян колориметрическим методом, и оценки качества протравливания семян по удерживаемости фунгицидов на семенах, основанный на определении фактической массы препарата на поверхности семян путем взвешивания до и после стандартизированных механических воздействий (Тютерев С.Л. Обработка семян фунгицидами и другими средствами оптимизации жизни растений. - С.-Пб., 2006, с. 229-235). Равномерность распределения препарата оценивают по результатам его количественного анализа и определения фактической массы протравителя в семенах и выражают вели- чиной коэффициента вариации. Однако данный способ позволяет проводить количественное определение только одного фунгицида (ТМТД) на поверхности одиночных семян, не давая возможности проводить оценку содержания препаратов в конкретных партиях семенного материала. Удерживаемость фунгицидов рассчитывают как соотношение массы препарата на семенах до и после механических воздействий и выражают в процентах. Однако данный способ не позволяет давать оценку количества фунгицида, содержащегося в семенном материале, а также - идентифицировать определяемый фунгицид.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ колориметрического и спектрофотометрического определения полноты протравливания семян препаратами ТМТД и витавакс, при котором о количестве фунгицидов в семенах судят по измеряемой оптической плотности экстрактов протравленных семян. В соответствии с этим способом берут навеску протравленных семян, заливают их водой или этиловым спиртом и проводят экстракцию препаратов путем встряхивания в течение 1 минуты. Затем экстракт фильтруют, отбирают аликвоту, к которой добавляют реактивы (комплексный реактив для окрашивания на основе сернокислой меди, раствор едкого натра или этанол) и измеряют оптическую плотность полученных растворов. Для расчета содержания препаратов в семенах представлены формулы (Тютерев С.Л., Лукашевич О.В. Определение качества протравливания семян зерновых культур препаратами, содержащими тетраметилтиурам дисульфид и замещенный 1,4-оксатиин. - Л., Пушкин, 1987, с. 1.3-17).

Однако известный способ можно использовать только при работе с прозрачными растворами. В настоящее время протравливание семян проводится централизованно комплексными смесями многокомпонентных пестицидов с микроудобрениями. При экстракции фунгицидов с поверхности семян, протравленных такими смесями, в раствор переходят сопутствующие компоненты, которые обуславливают возникновение стойкой мутности или опалесценции (за счет присутствующих стабилизаторов суспензий) и не позволяют получать прозрачные экстракты. Второй недостаток известного способа состоит в том, что не позволяет проводить количественное определение фунгицидов, если семена протравлены препаратами, содержащими 2 и более действующих веществ. Способ не имеет метрологических характеристик, что исключает введение поправки на полноту извлечения. Поэтому известный способ может быть использован в ограниченных условиях, а именно - при оценке качества протравливания семян только однокомпонентными фунгицидами двух наименований (ТМТД или витавакс).

Цель изобретения заключается в повышении эффективности протравливания семян кукурузы фунгицидами путем оперативного количественного контроля за нормой расхода препаратов при обработке семенного материала.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от способов колориметрического и спектрофотометрического определения полноты протравливания семян препаратами ТМТД и витавакс в предложенном способе предусмотрены следующие операции:

- экстракция фунгицидов осуществляется ацетоном комнатной температуры (20°С±5°С);

- извлечение препаратов с поверхности семян проводится путем двухэтапной экспозиции в механическом встряхивателе или в ультразвуковой ванне;

- количественное измерение содержания действующих веществ проводится методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ).

За счет перечисленных выше отличий предложенный способ имеет перед прототипом следующие преимущества:

- позволяет определять большой спектр фунгицидных протравителей, используемых для обработки семян кукурузы (11 действующих веществ: имазалил, карбоксин, металаксил, мефеноксам, протиоконазол, тебуконазол, тиабендазол, тритикона- зол, флудиоксонил, флутриафол, ципроконазол);

- обеспечивает возможность количественного определения любого действующего вещества в присутствии других фунгицидных и иных компонентов, содержащихся в протравочных смесях;

- позволяет проводить идентификацию каждого действующего вещества по соответствующему аналитическому стандарту, а количественное определение - методом абсолютной калибровки;

- способ включает метрологические характеристики для определения каждого действующего вещества, позволяющие вводить поправочные коэффициенты корректировки потерь фунгицида при проведении анализа, а также оценивать достоверность полученных результатов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Навеску протравленных семян 10-20 г взвешивают с точностью 0,01 г на лабораторных весах. Семена помещают в коническую колбу емкостью 250 см³ с притертой пробкой, приливают 50 см³ ацетона и оставляют в темном месте на 120 минут. По истечении указанного времени колбу помещают на 60 минут в аппарат для встряхивания. Экстракт фильтруют через бумажный фильтр со слоем безводного сернокислого натрия в мерную колбу емкостью 100 см³. Экстракцию повторяют, заливая семена 50 см³ ацетона и встряхивая 15 минут. Колбу 2-3 раза тщательно ополаскивают небольшим количеством экстрагента, который переносят на фильтр. Объединенный экстракт доводят до метки ацетоном и перемешивают. Извлечение фунгицидов можно проводить в ультразвуковой ванне: экстракцию действующих веществ осуществляют в два этапа, каждый из которых включает экспозицию семян по 15 минут в 50 см³ ацетона (фильтрация и объединение экстракта - как и в случае со встряхиванием).

В объединенном экстракте на газожидкостном хроматографе определяют содержание действующего вещества; в испаритель хроматографа вводят 1 мм³ анализируемого раствора. Условия хроматографирования могут варьироваться в зависимости от типа прибора. В таблице 1 приведены установленные нами режимы хроматографирования фунгицидов на газожидкостном хроматографе «Хромое ГХ-1000» (ТУ 4215-003-50686735-6) с насадочными колонками и различными типами детекторов - термоионным детектором (ТИД) и электроннозахватным детектором (ЭЗД).

Фактический расход протравителя на 1 тонну семян для каждого действующего вещества рассчитывают по формуле:

где X - содержание препарата в семенном материале, л/т;

Н_ст - высота пика стандарта, мм;

Н_пр - высота пика анализируемой пробы, мм;

А - количество стандарта, введенное в хроматограф, нг;

V - конечный объем экстракта с учетом разбавления, см³;

V₁ - аликвота экстракта, введенная в хроматограф, мм³;

Р - масса пробы семян, г;

К - поправочный коэффициент для перевода количества действующего вещества в количество препарата;

k - среднее значение полноты извлечения определяемого действующего вещества (таблица 2);

100 - коэффициент для перевода значения полноты извлечения из процентов в безразмерную величину;

1000 - коэффициент для перерасчета содержания вещества на 1 т семян.

Полноту обработки рассчитывают как соотношение фактического содержания препарата в семенах к рекомендуемой норме расхода и выражают в процентах.

Предварительная подготовка газожидкостного хроматографа к работе заключается в его калибровке по определяемому действующему веществу. Для этого необходимо приготовить градуировочные растворы:

- основной раствор с концентрацией действующего вещества 100 мкг/см³: точную навеску 10 мг аналитического стандарта фунгицида помещают в мерную колбу емкостью 100 см³, растворяют в ацетоне, доводят до метки и тщательно перемешивают.

- градуировочные растворы с концентрацией действующего вещества 1, 2, 5 и 10 мкг/см³: в мерные колбы вместимостью 100 см³ вносят соответственно 1, 2, 5 и 10 см³ основного раствора и доводят объем ацетоном.

Градуировочные характеристики для каждого действующего вещества устанавливают методом абсолютной калибровки по 4-м рабочим растворам для градуировки. В испаритель хроматографа вводят по 1 мм³ градуировочных растворов и анализируют в соответствии с условиями хроматографирования (таблица 1). Осуществляют 3 параллельных измерения по каждой концентрации и находят среднее значение высоты пика. Строят градуировочный график зависимости высоты пика в миллиметрах от концентрации вещества в градуировочных растворах в мкг/см³.

Градуировочную зависимость признают стабильной при выполнении следующего условия:

где С - аттестованное значение массовой концентрации действующего вещества в градуировочном растворе;

Ск - результат контрольного измерения массовой концентрации действующего вещества в градуировочном растворе;

λ_контр. - норматив контроля градуировочного коэффициента, % (λ_контр. = 10% при Р=0,95).

Преимущество данного способа оценки протравливания семян заключается в возможности осуществлять количественное определение большого числа фунгицидов, используемых для протравливания семян кукурузы, независимо от комбинации компонентов в протравочных смесях. В последнее время это обстоятельство приобретает особую актуальность, т.к. на рынке фунгицидов преобладают двух- и трехкомпонентные протравители семян.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно:

- количественное измерение содержания действующих веществ с использованием газожидкостной хроматографии дает возможность анализировать фунгицидный компонент при любой комбинации сопутствующих компонентов в протравочной смеси; известный способ-прототип такой возможности дать не может;

- продолжительность двухэтапной экстракции фунгицидов в течение 75 мину (в случае встряхивания) и 30 минут (при обработке в ультразвуковой ванне) обеспечивают более полное извлечение действующего вещества по сравнению с прототипом: извлечение действующих веществ заявленным способом находится в пределах 90,8-92,8%, а известным способом-прототипом - 60-80%;

- имеющиеся метрологические характеристики способа позволяют корректировать потери действующего вещества при проведении анализа и получать результаты по норме протравливания семян, близкие к заданным, а также оценивать достоверность полученных результатов анализов.

Возможность осуществления заявляемого способа показана следующими примерами.

Пример 1. Семена кукурузы обработаны препаратом Виталон, КС (400 г/л тирама+14 г/л тебуконазола) с нормой применения 2,0 л/т. Определение тирама (ТМТД) известным способом-прототипом в данном случае оказалось невозможным, т.к. водный и спиртовой экстракты обработанных семян оказались окрашены за счет перехода в раствор красителя, содержащегося в препарате. При добавлении комплексного реактива на ТМТД происходит усиление окраски экстракта как за счет тирама, так и за счет красителя самого препарата. Это обстоятельство не позволяет определить содержание тирама в семенах и оценить расход препарата Виталон.

Определение содержания препарата Виталон (по действующему веществу тебуконазол) при норме применения 2,0 л/т предлагаемым способом дало результат - 2,02 л/т.

Пример 2. Семена кукурузы обработаны препаратом Витавакс 200 ФФ, ВСК (200 г/л карбоксина +200 г/л тирама) с нормой применения 2,5 л/т. Провести определение Витавакса (карбоксина) известным способом-прототипом не удается, т.к. при заданных параметрах анализируется одновременно 2 фунгицида - карбоксин и тирам. В итоге измеряется оптическая плотность раствора, обусловленная присутствием двух действующих веществ, что не позволяет селективно определять каждый компонент препарата Витавакс 200 ФФ.

При анализе протравленных препаратом Витавакс 200 ФФ семян предлагаемым способом (по карбоксину) при норме применения протравителя 2,5 л/т получен результат - 2,47 л/т.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет избирательно определять содержание каждого действующего вещества фунгицидов в протравленных семенах кукурузы, обеспечивая повышение качества протравливания посевного материала и улучшение фитосанитарной обстановки в посевах кукурузы при соблюдении принципов охраны окружающей среды. Особенно актуально использование предлагаемого способа для предупреждения эпифитотий вредоносных инфекционных заболеваний сельскохозяйственных культур, поскольку аналитический контроль за полнотой обработки обеспечивает качественное протравливание семян и как следствие - высокую биологическую эффективность протравителей. Способ обеспечивает улучшение качества предпосевной подготовки семян, позволяя за счет контроля за обработкой фунгицидами повысить полноту протравливания семенного материала до 100%.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ оценки полноты протравливания семян кукурузы, включающий взвешивание семян, экстракцию фунгицидов, количественный ГЖХ-анализ действующих веществ. Извлечение фунгицидных компонентов проводят экстрагентом путем 2-этапной экспозиции в механическом встряхивателе или в ультразвуковой ванне. После чего экстракты фильтруют в мерные колбы, осуществляют количественное измерение содержания действующих веществ на газожидкостном хроматографе с термоионным и электронно-захватным детектором и рассчитывают фактический расход протравителя на 1 тонну семян для каждого действующего вещества. Полноту обработки определяют как соотношение фактического содержания препарата в семенах к рекомендуемой норме расхода. Способ обеспечивает улучшение качества предпосевной подготовки семян. 2 табл., 2 пр.

Способ оценки полноты протравливания семян кукурузы, включающий взвешивание семян, экстракцию фунгицидов, количественный ГЖХ-анализ действующих веществ, отличающийся тем, что извлечение фунгицидных компонентов проводят экстрагентом путем 2-этапной экспозиции в механическом встряхивателе в течение 75 минут или в ультразвуковой ванне в течение 30 минут, после чего экстракты фильтруют в мерные колбы, осуществляют количественное измерение содержания действующих веществ на газожидкостном хроматографе с термоионным и электронно-захватным детектором при температуре термостата колонок 220-260°С, температуре испарителя 250-290°С, температуре детектора 290-330°С, объемном расходе азота 25-30 см³/мин, водорода 12,8-14,0 см³/мин, воздуха 160 см³/мин и рассчитывают фактический расход протравителя на 1 тонну семян для каждого действующего вещества по формуле

,

где X - содержание препарата в семенном материале, л/т;

Н_ст - высота пика стандарта, мм;

Н_пр - высота пика анализируемой пробы, мм;

А - количество стандарта, введенное в хроматограф, нг;

V - конечный объем экстракта с учетом разбавления, см³;

V₁ - аликвота экстракта, введенная в хроматограф, мм³;

Р - масса пробы семян, г;

К - поправочный коэффициент для перевода количества действующего вещества в количество препарата;

k - среднее значение полноты извлечения определяемого действующего вещества;

100 - коэффициент для перевода значения полноты извлечения из процентов в безразмерную величину;

1000 - коэффициент для перерасчета содержания вещества на 1 т семян, после чего вычисляют полноту обработки как соотношение фактического содержания препарата в семенах к рекомендуемой норме расхода и выражают в процентах.