Высокоэластичная полимерная композиция для защиты растений
Изобретение относится к полимерному пленкообразующему веществу, которое может быть использовано в агротехнике возделывания сельскохозяйственных культур. Композиция на основе лигносульфоната дополнительно содержит глицерин в количестве 6,2-32% по отношению к массе лигносульфоната. Кроме того, в композицию целесообразно ввести микроэлементы в количестве 0,5-4,0% по отношению к массе лигносульфоната и пестициды в количестве 3,0-12,5% по отношению к массе лигносульфоната. За счет более высокой эластичности образующейся пленки композиция обеспечивает прочное закрепление на поверхности семян растений при их предпосевной или заблаговременной обработке пестицидов и ионов микроэлементов, позволяет соблюдать высокий уровень санитарно-гигиенических и экологических требований при работе со средствами защиты (пестицидами). 2 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к полимерному пленкообразующему веществу, которое может быть использовано в агротехнике возделывания сельскохозяйственных культур для защиты семян и проростков растений от комплекса патогенов, уничтожения всех видов головни, корневых гнилей, плесневения семян и др.
Применение для защиты растений пленкообразующих полимерных композиций имеет преимущество перед использованием микробиологических средств и химических средств, направленных на уничтожение патогенных грибов и возбудителей болезней. Они достаточно дороги и имеют узконаправленное действие, а химические средства, как правило, являются токсичными.
Преимущество пленкообразующих полимерных композиций в качестве средств защиты растений связано с тем, что такие композиции при предпосевной и заблаговременной обработке семян позволяют обеспечить адгезию к их поверхности пестицидов и ионов микроэлементов, влияющих на рост и качество возделываемых культур.
Известны полимерные пленкообразующие композиции для защиты растений, основанные на использовании сложных химических соединений, например на основе полимерного имидазола (US 6207695, 27.03.2001), на основе циклических амидов, замещенных в α-положении различными арильными группами (RU 2126392 С1, 20.02.1999) и др. Недостатками таких композиций являются их высокая стоимость, высокая дозировка и недостаточная эффективность.
Настоящее изобретение относится к полимерным микроэлементсодержащим композициям на основе лигнинсодержащего вещества (лигносульфонатов). Лигнинсодержащие вещества получают как отходы целлюлозно-бумажной промышленности, а источником микроэлементов являются, в частности, лигносульфонаты, получаемые при переработке отходов ванн травления печатных плат, очистке отработанного электролита, промывных вод гальванических ванн и т.п., что обуславливает их дешевизну и делает привлекательными для использования.
Известно применение для защиты растений композиции, представляющей собой водную суспензию лигносульфоната с различными пестицидами-протравителями (RU 2058072 С1, 20.04.1996). Эта композиция выбрана в качестве прототипа.
Недостатком этой композиции является недостаточно высокая ее эффективность из-за низкой эластичности образующейся пленки. Эластичность пленки связана с температурой стеклования пленки: чем ниже температура стеклования пленки, тем выше ее эластичность. Стеклообразность пленки при предпосевной и заблаговременной обработке семян растений не обеспечивает прочного закрепления на их поверхности пестицидов и ионов микроэлементов, не позволяет эффективно использовать протравители (пестициды) и ионы микроэлементов, соблюдать высокий уровень санитарно-гигиенических и экологических требований при работе со средствами защиты (пестицидами).
Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является повышение эффективности композиции за счет повышения эластичности образующейся пленки.
Согласно изобретению в композицию на основе водного раствора лигносульфоната и пестицида введен глицерин в количестве 6,2-32,0% по отношению к массе лигносульфоната.
Целесообразно ввести в композицию микроэлементы в количестве 0,5-4,0% по отношению к массе лигносульфоната.
Целесообразно также ввести в композицию пестициды в количестве 3,0-12,5% по отношению к массе лигносульфоната.
В основе изобретения лежит экспериментально установленный факт, что введение в композицию указанного количества глицерина предотвращает стеклование пленки при температурах от -25°С и выше, т.е. пленка находится в высокоэластическом состоянии.
Указанное содержание глицерина и добавок в процентном отношении к массе лигнинсодержащего вещества является оптимальным, так как при этом достигается наибольшее снижение температуры стеклования при одновременном достижении максимальной эффективности применения композиции в сельском хозяйстве (примеры, табл.1, табл.2-6).
В табл.1 представлена зависимость температуры стеклования пленкообразующей композиции от содержания глицерина, пестицидов, ионов микроэлементов, ионов микроэлементов и пестицидов (композиции 1, 2, 3). Содержание глицерина, микроэлементов и пестицидов указано в процентном отношении к массе лигносульфоната. Тс - температура стеклования лигнинсодержащего компонента, Tс1 - температура стеклования композиции с добавкой пестицидов, Тс2 - температура стеклования композиции с добавкой ионов микроэлементов, Тс3 - температура стеклования композиции с добавкой ионов микроэлементов и пестицидов.
Из табл.1 видно, что при введении в композиции микроэлементной добавки (в виде ионов микроэлементов) температура стеклования снижается на 12-16%, введение пестицидов снижает температуру стеклования на 6-8%, а при совместном введении ионов микроэлементов и пестицидов - на 18-20%.
Введение глицерина в композиции значительно повышает их эффективность. Так, из табл.2, где в качестве примера приведено сравнение эффективности композиций 3 (содержащих совместно пестициды и ионы микроэлементов) с добавкой глицерина и без него, видно, что степень осыпаемости пестицида с поверхности семян различных культур после обработки их композицией 3 с глицерином значительно меньше (от 12,1% до 62%), чем в результате обработки их композицией 3, не содержащей глицерин.
Это в значительной степени улучшает экономическую эффективность использования дорогостоящих протравителей, санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала и экологическую ситуацию на территории, где проводится предпосевная обработка семян различных сельскохозяйственных культур.
| Таблица 2 Степень осыпаемости пестицида с поверхности семян различных культур после обработки их композицией 3 с глицерином и без него. | ||||
| Культура (сорт) | Содержание глицерина в композиции, % | Композиция 3 с глицерином (содержание микроэлементов 0,5-4,0, пестицидов 3,0-12,5) | Композиция 3 без глицерина (содержание микроэлементов 0,5-4,0, пестицидов 3,0-12,5) | Эффективность композиции с глицерином по отношению к композиции без глицерина, % |
| Степень осыпаемости пестицида, % | Степень осыпаемости пестицида, % | |||
| Пшеница (Московская) | 6,2 | 2,0-2,3 | 5,2-5,8 | 38,5-39,6 |
| 7,8 | 1,9-2,1 | 5,0-5,5 | 38,0-38,2 | |
| 10,9 | 1,9-2,1 | 5,0-5,5 | 38,0-38,2 | |
| 14,1 | 1,9-2,1 | 5,0-5,5 | 38,0-38,2 | |
| 18,7 | 1,9-2,1 | 5,0-5,5 | 38,0-38,2 | |
| 32,0 | 1,9-2,1 | 5,0-5,5 | 38,0-38,2 | |
| Ячмень (Зазерский) | 6,2 | 3,1-3,4 | 4,1-4,4 | 75,6-77,3 |
| 7,8 | 2,9-3,2 | 4,0-4,4 | 72,5-72,7 | |
| 10,9 | 2,9-3,2 | 4,0-4,4 | 72,5-72,7 | |
| 14,1 | 2,9-3,2 | 4,0-4,4 | 72,5-72,7 | |
| 18,7 | 2,9-3,2 | 4,0-4,4 | 72,5-72,7 | |
| 32,0 | 3,0-3,3 | 4,1-4,5 | 73,2-73,3 | |
| Кукуруза (Бемо-181 СВ) | 6,2 | 2,7-3,0 | 3,3-3,6 | 81,8-83,3 |
| 7,8 | 2,5-2,8 | 3,1-3,4 | 80,6-82,3 | |
| 10,9 | 2,5-2,8 | 3,0-3,3 | 80,6-82,3 | |
| 14,1 | 2,5-2,8 | 3,0-3,3 | 80,6-82,3 | |
| 18,7 | 2,5-2,8 | 3,0-3,3 | 80,6-82,3 | |
| 32,0 | 2,6-2,9 | 3,1-3,3 | 83,9-87,9 |
При использовании композиций (1-3) данного состава с глицерином улучшается эффективность действия различных протравителей (ТМТД, фенорам, фундазол, байтан, витатиурам и др.) по предотвращению таких заболеваний, как каменная и пыльная головня, корневые гнили (табл.3-6) и др., повышается урожайность различных сельскохозяйственных культур (зерновых, зернобобовых, овощных культур, хлопчатника, кукурузы и сахарной свеклы и др.) на 7-11% (композиция 1, пример - табл.3), на 18-24% (композиция 2, пример - табл.4), на 18-19% (композиция 3, пример - табл.5) по отношению к использованию композиций без глицерина.
| Таблица 3 Эффективность действия композиции 1 (с пестицидами). | ||||||||
| Содержание глицерина в композиции, % | Содержание в композиции 1 микроэлементов и пестицидов, % | Эффективность действия композиции 1 | ||||||
| Микроэлементов, % | Пестицидов, % | На каменной головне, % | На пыльной головне, % | На корневых гнилях в фазе кущения, % | На корневых гнилях в фазе восковой спелости, % | Урожайность | ||
| Композиция с глицерином, ц/га | Композиция с глицерином/композиция без глицерина, % | |||||||
| 6,2 | 0,0 | 3,0 | 82,8-84,5 | 80,9-83,5 | 60,5-62,5 | 20,8-22,0 | 35,5-37,5 | 107-111 |
| 7,8 | 0,0 | 4,0 | 84,2-84,7 | 83,5-84,7 | 61,5-63,5 | 22,1-23,0 | 35,8-37,9 | 107-111 |
| 10,9 | 0,0 | 8,0 | 84,2-84,7 | 83,5-84,7 | 61,5-63,5 | 22,1-23,0 | 35,8-37,9 | 107-111 |
| 14,1 | 0,0 | 12,5 | 84,2-84,7 | 83,5-84,7 | 61,5-63,5 | 22,1-23,0 | 35,8-37,9 | 107-111 |
| 18,7 | 0,0 | 12,5 | 84,2-84,7 | 83,5-84,7 | 61,5-63,5 | 22,1-23,0 | 35,8-37,9 | 107-111 |
| 32,0 | 0,0 | 12,5 | 84,2-84,7 | 83,5-84,7 | 61,5-63,5 | 22,1-23,0 | 35,8-37,9 | 107-111 |
| 0,0 | 0,0 | 3,0 | 70,4-71,5 | 68,8-71,3 | 51,3-53,3 | 17,7-19,0 | 33,1-33,8 | |
| 0,0 | 0,0 | 4,0 | 71,6-73,0 | 71,0-72,0 | 52,3-53,8 | 18,9-19,8 | 33,5-34,1 | |
| 0,0 | 0,0 | 8,0 | 71,6-73,0 | 71,0-72,0 | 52,3-53,8 | 18,9-19,8 | 33,5-34,1 | |
| 0,0 | 0,0 | 12,5 | 71,6-73,0 | 71,0-72,0 | 52,3-53,8 | 18,9-19,8 | 33,5-34,1 | |
| 0,0 | 0,0 | 12,5 | 71,6-73,0 | 71,0-72,0 | 52,3-53,8 | 18,9-19,8 | 33,5-34,1 | |
| 0,0 | 0,0 | 12,5 | 71,6-73,0 | 71,0-72,0 | 52,3-53,8 | 18,9-19,8 | 33,5-34,1 |
Причем все композиции, содержащие глицерин, более эффективны, чем композиции не содержащие его (примеры - табл.3-6). Наиболее эффективна композиция 3 (с глицерином, микроэлементами и пестицидами, пример - табл.6).
| Таблица 4 Эффективность действия композиции 2 (с микроэлементами). | ||||||||
| Содержание глицерина в композиции, % | Содержание в композиции 2 микроэлементов и пестицидов, % | Эффективность действия композиции 2 | ||||||
| Микроэлементов, % | Пестицидов, % | На каменной головне, % | На пыльной головне, % | На корневых гнилях в фазе кущения, % | На корневых гнилях в фазе восковой спелости, % | Урожайность | ||
| Композиция с глицерином, ц/га | Композиция с глицерином/композиция без глицерина, % | |||||||
| 6,2 | 0,5 | 0,0 | 30,0-30,1 | 27,9-28,8 | 33,5-35,0 | 16,5-17,8 | 36,4-37,2 | 118-119 |
| 7,8 | 1,0 | 0,0 | 30,0-30,1 | 27,9-29,0 | 33,5-35,0 | 16,8-17,8 | 37,0-39,5 | 119-124 |
| 10,9 | 3,0 | 0,0 | 30,0-30,1 | 27,9-31,0 | 33,5-35,0 | 16,8-17,8 | 37,0-39,5 | 119-124 |
| 14,1 | 4,0 | 0,0 | 30,0-30,1 | 27,9-31,0 | 33,5-35,0 | 16,8-17,8 | 37,0-39,5 | 119-124 |
| 18,7 | 4,0 | 0,0 | 30,0-30,1 | 27,9-31,0 | 33,5-35,0 | 16,8-17,8 | 37,0-39,5 | 119-124 |
| 32,0 | 4,0 | 0,0 | 30,0-30,1 | 27,9-31,0 | 33,5-35,0 | 16,8-17,8 | 37,0-39,5 | 119-124 |
| 0,0 | 0,5 | 0,0 | 25,5-25,8 | 23,7-24,5 | 28,5-29,7 | 14,0-15,1 | 30,9-31,3 | |
| 0,0 | 1,0 | 0,0 | 25,7-26,1 | 23,7-24,6 | 28,6-29,8 | 14,2-15,3 | 31,1-31,8 | |
| 0,0 | 3,0 | 0,0 | 25,7-26,1 | 23,7-26,0 | 28,6-29,8 | 14,2-15,3 | 31,1-31,8 | |
| 0,0 | 4,0 | 0,0 | 25,7-26,1 | 23,7-26,0 | 28,6-29,8 | 14,2-15,3 | 31,1-31,8 | |
| 0,0 | 4,0 | 0,0 | 25,7-26,1 | 23,7-26,0 | 28,6-29,8 | 14,2-15,3 | 31,1-31,8 | |
| 0,0 | 4,0 | 0,0 | 25,7-26,1 | 23,7-26,0 | 28,6-29,8 | 14,2-15,3 | 31,1-31,8 |
| Таблица 5 Эффективность действия композиции 3 (с микроэлементами и пестицидами). | ||||||||
| Содержание глицерина в композиции, % | Содержание в композиции 3 микроэлементов и пестицидов, % | Эффективность действия композиции 3 | ||||||
| Микроэлементов, % | Пестицидов, % | На каменной головне, % | На пыльной головне, % | На корневых гнилях в фазе кущения, % | На корневых гнилях в фазе восковой спелости, % | Урожайность | ||
| Композиция с глицерином, ц/га | Композиция с глицерином/композиция без глицерина, % | |||||||
| 6,2 | 0,5 | 3,0 | 94,3-97,1 | 88,2-92,2 | 68,5-72,3 | 28,4-31,0 | 39,4-42,5 | 118-119 |
| 7,8 | 1,0 | 4,0 | 97,1-98,0 | 92,1-96,0 | 72,0-76,1 | 31,1-33,5 | 42,2-45,5 | 118-119 |
| 10,9 | 3,0 | 8,0 | 97,1-98,0 | 92,1-96,0 | 72,0-76,1 | 31,1-33,5 | 42,2-45,5 | 118-119 |
| 14,1 | 4,0 | 12,5 | 97,1-98,0 | 92,1-96,0 | 72,0-76,1 | 31,1-33,5 | 42,2-45,5 | 118-119 |
| 18,7 | 4,0 | 12,5 | 97,1-98,0 | 92,1-96,0 | 72,0-76,1 | 31,1-33,5 | 42,2-45,5 | 118-119 |
| 32,0 | 4,0 | 12,5 | 97,1-98,0 | 92,1-96,0 | 72,0-76,1 | 31,1-33,5 | 42,2-45,5 | 118-119 |
| 0,0 | 0,5 | 3,0 | 80,1-82,5 | 75,0-78,4 | 58,2-61,4 | 24,1-26,3 | 33,5-35,8 | |
| 0,0 | 1,0 | 4,0 | 82,5-83,3 | 78,3-81,6 | 61,2-64,7 | 26,4-28,3 | 35,8-38,2 | |
| 0,0 | 3,0 | 8,0 | 82,5-83,3 | 78,3-81,6 | 61,2-64,7 | 26,4-28,3 | 35,8-38,2 | |
| 0,0 | 4,0 | 12,5 | 82,5-83,3 | 78,3-81,6 | 61,2-64,7 | 26,4-28,3 | 35,8-38,2 | |
| 0,0 | 4,0 | 12,5 | 82,5-83,3 | 78,3-81,6 | 61,2-64,7 | 26,4-28,3 | 35,8-38,2 | |
| 0,0 | 4,0 | 12,5 | 82,5-83,3 | 78,3-81,6 | 61,2-64,7 | 26,4-28,3 | 35,8-38,2 |
| Таблица 6 Эффективность действия композиции 3 (с микроэлементами и пестицидами) по отношению к композициям 1 и 2. | ||||||||||
| Содержание глицерина в композиции, % | Эффективность действия композиции 3 по отношению к композициям 1 и 2 | |||||||||
| На каменной головне по отношению к композиции, % | На пыльной головне по отношению к композиции, % | На корневых гнилях в фазе кущения по отношению к композиции, % | На корневых гнилях в фазе восковой спелости по отношению к композиции, % | Урожайность по отношению к композиции, % | ||||||
| Композиция | Композиция | Композиция | Композиция | Композиция | ||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
| 6,2 | 114-115 | 317-318 | 109-110 | 316-320 | 113-116 | 204-207 | 136-141 | 172-174 | 111-113 | 108-114 |
| 7,8 | 115-116 | 324-326 | 110-113 | 330-331 | 117-120 | 215-217 | 141-146 | 185-188 | 118-120 | 114-115 |
| 10,9 | 115-116 | 324-326 | 110-113 | 330-331 | 117-120 | 215-217 | 141-146 | 185-188 | 118-120 | 114-115 |
| 14,1 | 115-116 | 324-326 | 110-113 | 330-331 | 117-120 | 215-217 | 141-146 | 185-188 | 118-120 | 114-115 |
| 18,7 | 115-116 | 324-326 | 110-113 | 330-331 | 117-120 | 215-217 | 141-146 | 185-188 | 118-120 | 114-115 |
| 32,0 | 115-116 | 324-326 | 110-113 | 330-331 | 117-120 | 215-217 | 141-146 | 185-188 | 118-120 | 114-115 |
Обогащение композиции микроэлементами для получения микроэлементсодержащей полимерной композиции, обладающей защитными свойствами или совмещенной с пестицидами (протравителями) возможно как введением их в виде ионов соответствующих элементов из их чистых солей, так и путем использования отходов различных производств при получении содержащих ионы биогенных элементов лигнинсодержащих веществ (например, при использовании отходов: отработанного цинк- или медьсодержащего электролита или цинк- или медьсодержащих промывных вод гальванических производств). При этом лигнинсодержащее вещество представляет собой или медноаммиакатную или медную или цинковую или другую соль лигносульфоната. Введение пестицида (протравителя) проводится путем добавления его в водный раствор медноаммиакатной или медной или цинковой или другой микроэлементной соли лигносульфоната, содержащей или не содержащей глицерин.
Один из способов (пример 1) приготовления микроэлементсодержащей полимерной композиции, обладающей защитными свойствами, заключается в пропускании через ионнообменные фильтры (колонны), заполненные ионитом, содержащим ионы микроэлементов, раствора смешанного с глицерином лигносульфоната.
Пример 1. Получение микроэлементсодержащей полимерной композиции, обладающей защитными свойствами.
Процесс проводят в натрий-катионитовом фильтре (ионообменной колонне) типа ФИП-1,0-0,6, заполненном 1,5 т соли катионита, например медной, полученной в результате очистки медьсодержащих отработанного электролита или промывных вод гальванических ванн. Через фильтр пропускают раствор глицерина (в количестве 7% по отношению к массе лигносульфоната) в лигнинсодержащем веществе (32%-ный водный раствор соли лигносульфоната) до достижения концентрации меди в растворе на выходе из фильтра - 0,1 кг/м3. Полученная в результате композиция представляет собой водный раствор медной соли лигносульфоната - микроэлементсодержащую полимерную композицию, обладающую защитными свойствами, содержащую 7% глицерина, 0,75% ионов меди - по отношению к массе лигнинсодержащего вещества, 32% медной соли лигносульфоната и 60,2% воды - по отношению к массе раствора.
Содержание ионов микроэлементов определяли атомно-адсорбционным методом на приборе "Перкин Элмер-603" с электротермическим трубчатым графитовым атомизатором НСД-76. Погрешность метода - не более 3%. Содержание глицерина определяли хроматографически с помощью газового хроматографа "Цвет-101".
Ниже приведен пример приготовления микроэлементсодержащей полимерной композиции, обладающей защитными свойствами, путем смешения соответствующей микроэлементной формы (пример 2) лигнинсодержащего вещества с глицерином.
Пример 2. Получение микроэлементсодержащей полимерной композиции, обладающей защитными свойствами.
Процесс проводят в емкости-смесителе, заполненной водным раствором микроэлементной, например, цинковой соли лигносульфоната, полученной в результате пропускания через натрий-катионитовый фильтр типа ФИП-1,0-0,6 с 1,5 т цинковой солью катионита 32%-ного водного раствора лигносульфоната (см. пример 1).
Используют водный раствор лигносульфоната, содержащий ионы цинка в количестве 0,75% по отношению к массе лигнинсодержащего вещества и 32% лигносульфоната цинка по отношению к массе раствора. В емкость-смеситель с указанным раствором добавляют глицерин в количестве 7% по отношению к массе лигнинсодержащего вещества и перемешивают. Полученная в результате композиция представляет собой водный раствор лигносульфоната цинка - микроэлементсодержащей полимерной композиции, обладающей защитными свойствами, содержащей 7% глицерина, 0,75% ионов цинка - по отношению к массе лигнинсодержащего вещества, 32% цинковой соли лигносульфоната и 60,2% воды - по отношению к массе раствора.
Пример 3. Получение микроэлементсодержащей полимерной композиции, содержащей протравители для защиты растений.
Процесс проводят в емкости-смесителе, заполненной водным раствором микроэлементной, например, цинковой соли лигносульфоната, полученной в результате пропускания через натрий-катионитовый фильтр типа ФИП-1,0-0,6 с 1,5 т цинковой солью катионита 32%-ного водного раствора лигносульфоната (см. пример 1).
Используют водный раствор лигносульфоната цинка, содержащий ионы цинка в количестве 0,75% по отношению к массе лигнинсодержащего вещества и 32% лигносульфоната цинка по отношению к массе раствора. В емкость-смеситель с указанным раствором добавляют глицерин в количестве 7% по отношению к массе лигнинсодержащего вещества и перемешивают (см. пример 2). Затем в полученную таким образом композицию добавляют 3,5% по отношению к массе лигнинсодержащего вещества протравителя. Полученная в результате композиция представляет собой микроэлементсодержащую полимерную композицию с протравителем для защиты растений - водную суспензию протравителя в лигносульфонате цинка, содержащую 7% глицерина, 0,75% ионов цинка, 3,5% протравителя - по отношению к массе лигнинсодержащего вещества, 32% лигносульфоната цинка и 56,7% воды по отношению к массе раствора.
Содержание протравителя определяли фотоколориметрическим методом с погрешностью не более 5%.
1. Высокоэластичная полимерная композиция для защиты растений на основе водного раствора лигносульфоната, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен глицерин в количестве 6,2-32% по отношению к массе лигносульфоната.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в нее введена микроэлементная добавка в количестве 0,5-4,0% по отношению к массе лигносульфоната.
3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что в нее введены пестициды в количестве 3,0-12,5% по отношению к массе лигносульфоната.
