Средство для борьбы с болезнями пшеницы
Владельцы патента RU 2331194:
Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (НИОХ СО РАН) (RU)
ГНУ Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН (ГНУ СибНИИЗХим СО РАСХН) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Проводят экстракцию смеси лишайников рода Cladonia при кипячении последовательно петролейным эфиром, этилацетатом, удалением этих экстрактов последующей экстракцией растительного сырья этиловым спиртом и удалением спирта. Изобретение позволяет реализовать указанное назначение. 9 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для защиты пшеницы от болезней, а также для повышения продуктивности и качества зерна.
В настоящее время основным фактором повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур является использование биологически активных веществ, повышающих устойчивость растений к отрицательному воздействию абиотических факторов, а также снижающих уровень инфекционного потенциала в посевах. Известен широкий спектр препаратов подобного рода. Их использование при обработке семян и вегетирующих посевов обеспечивает снижение поражаемости культур болезнями в 1,5-3 раза, повышение урожайности на 1,9-8,0 ц/га (Кобыльский Г.И., Кратенко В.П., Васецкая М.Н., Чекмарев В.В. Регуляторы роста защищают зерновые культуры от болезней // Агро XXI, 2001. - №1. - С.12-13). Однако эффективность таких препаратов не всегда стабильна, они не пригодны для применения в условиях эпифитотий, не подавляют развития некоторых заболеваний.
В настоящее время в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями зерновых культур, в частности пшеницы, для повышения урожайности культур широко применяются следующие препараты: химический протравитель Раксил и биологические ростостимулирующие препараты - Бинорам и Биосил.
Раксил (торговая марка зарегистрирована компанией Bayer CropScience [http://www.bayercropscience.com/bayer/cropscience/cscms.nsf/id/tebuconazo le_se.htm?Open]) - протравитель системного действия, используется для протравливания семян перед посадкой, действующее вещество - тебуконазол. Препарат повышает устойчивость растений ко многим болезням - септориозу, головневым, корневым гнилям и т.д., вызываемым следующими микроорганизмами: Alternaria spp., Blumeriella spp., Botryosphaeria spp., Botrytis spp., Cercospora spp., Curvularia spp., Erysiphe spp., Exobasidium spp., Fusarium spp., Helminthosporium spp., Hemileia spp., Leptosphaeria spp., Monilinia spp., Mycena spp., Mycosphaerella spp., Phakospora spp., Podosphaera spp., Puccinia spp., Pyrenopeziza spp., Pyrenophora spp., Rhizoctonia spp., Rhynchosporium spp., Sclerotinia spp., Sclerotium spp., Septoria spp., Uncinula spp., Venturia spp. Несмотря на столь широкий спектр действия, у Раксила есть недостаток: его действующее вещество тебуконазол - синтетическое химическое вещество, не встречающееся в природе. При возрастающих объемах применения таких чужеродных веществ их остатки или продукты метаболизма могут накапливаться в объектах природной среды, мигрировать по цепям питания и вызывать нежелательные эффекты в живой природе, губительно действуя на природную флору и фауну, а также, загрязняя продукты питания, корма и питьевую воду, влиять на здоровье человека.
Бинорам - микробиологический фунгицид, представляющий собой бактериальную суспензию, содержащую смесь штаммов Pseudomonas specias 7Г, 7Г2К и 17-2, взятых в соотношении 1:2:1 с концентрацией (2-2,5)×1010 кл./мл, работает против фитопатогенов рода Alternaria, Bipolaris, Rhizoctonia, Fuzarium, Helminthosporium и др. и оказывает ростостимулирующее действие (RU 2269894, ТУ 9291-001-56713841-02, номер государственной регистрации: 02-2713-0571-0).
Штаммы выделены из природной популяции ризосферных микроорганизмов диких злаков черноземных почв лесостепи Ордынского района Новосибирской области и отселектированы на устойчивость к микотоксинам и способность к интесивному росту в условиях разработанной оптимальной технологии наращивания биомассы.
Микробиологический препарат Бинорам, являясь частью естественной экосистемы, позволяет эффективно бороться с болезнями растений и в то же время избежать нарушения биологического равновесия и загрязнения окружающей среды. Но кроме несомненного достоинства Бинорама - его экологической безопасности, препарат имеет недостатки, свойственные всем микробиологическим препаратам, - это невысокая стабильность препарата, небольшой срок годности и технологические сложности, сопровождающие процесс его получения. Так, для приготовления суспензии бактериальных клеток музейными штаммами Pseudomonas sp. 7Г, 7Г2К, 17-2 засевают жидкую питательную среду (LB бульон), наращивают культуру 12 ч при 30°С и сразу же используют полученную биомассу в качестве инокулята для ферментера (объемы от 1 до 20 л). Ферментация проводится при 30°С при аэрации под давлением 0,04 кг/см2, при постоянном подтитровывании среды до рН 7.0-7.2; через 12-16 ч титр клеточной суспензии достигает (2-2,5)-1010 кл./мл. Каждый штамм наращивают отдельно, а затем полученные биомассы смешивают в соотношении 1:2:1.
Наиболее близким к заявляемому средству является Биосил - биопрепарат на основе тритерпеновых кислот, выделенных из хвои пихты сибирской, он применяется для предпосевной обработки семян и опрыскивания растений в период вегетации, повышает устойчивость растений к вирусным и бактериальным заболеваниям, оказывает ростостимулирующее действие (RU 2225100, ТУ 2449-001-56713841-02, номер государственной регистрации: 09 004991-0571-0). Получение действующего вещества (тритерпеновые кислоты) заключается в измельчении древесной зелени пихты и экстракции органическим экстрагентом с последующим выделением целевого продукта. В качестве экстрагента используют алифатический спирт, выбранный из группы спиртов с числом углеродных атомов 1, 2, 3, или ацетон, содержащие не более 50 мас.% воды, целевой продукт выделяют отгонкой смеси спирт/вода или ацетон/вода, затем отделяют воду с последующим использованием отогнанной смеси в качестве экстрагента. К недостаткам Биосила следует отнести недостаточно высокую эффективность в борьбе с болезнями растений.
Несмотря на утверждение английского автора [A century of fungicide evolution. P.E.RUSSELL, The Journal of Agricultural Science, 143 (2005), 1, 11-25] о том, что борьба с болезнями растений всегда будет потребностью сельского хозяйства и химические фунгициды останутся ключевым фактором в такой борьбе (хотя в будущем начнет доминировать интегрированный подход, использующий химические, биологические и биотехнологические методы борьбы), поиск новых экологически безвредных фунгицидов на основе растительного сырья является актуальной задачей.
Задачей настоящего изобретения является создание на основе растительного сырья эффективного препарата широкого спектра действия для борьбы с болезнями пшеницы.
Задача решается средством для борьбы с болезнями пшеницы, получаемым экстракцией смеси лишайников рода кладония (Cladonia).
Экстракт из смеси лишайников рода Cladonia (Cladonia stellaria, Cladonia rangiferina, Cladonia arbuscula, Cladonia uncialis) получают следующим образом. Воздушно-сухую смесь лишайников измельчают, экстрагируют последовательно при кипячении гексаном и этилацетатом. Полученные экстракты удаляют. Затем растительное сырье экстрагируют этиловым спиртом. Этиловый спирт удаляют, получают порошок светло-коричневого цвета. При использовании для обработки семян и вегетирующих посевов готовят суспензию из полученного порошка в воде и наносят в количествах, соответствующих эксперименту.
Новое средство на основе экстракта из лишайников рода Cladonia для обработки семян и вегетирующих посевов для оптимизации фитосанитарного состояния посевов в отношении болезней и повышения продуктивности яровой пшеницы и качества зерна названо нами «БИОКЛАД».
Проведена оценка влияния заявляемого средства БИОКЛАД на следующие параметры роста и развития пшеницы:
- воздействие обработки семян средством БИОКЛАД на густоту стояния, биомассу, энергию кущения, общую и продуктивную кустистость растений, площадь листьев;
- изучено воздействие средства БИОКЛАД на фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы в отношении листостеблевых и почвенно-семенных инфекций;
- выявлено влияние средства БИОКЛАД на продуктивность яровой пшеницы и качество зерна.
Способ получения заявляемого средства БИОКЛАД и результаты экспериментов, подтверждающие его биологическую активность в качестве средства защиты пшеницы от болезней, приведены ниже.
Пример.
Воздушно сухую смесь кладоний (лишайники Cladonia stellaris, Cladonia rangiferina, Cladonia arbuscula, Cladonia uncialis) массой 292.6 г измельчают, загружают в 2-литровую колбу, экстрагируют последовательно 1.2 л петролейного эфира 40-60°С (три раза по 4 часа) и 1.2 л этилацетата (три раза по 4 часа). Полученные экстракты удаляют и используют для других целей. Затем растительное сырье экстрагируют 1.2 л этанола (три раза по 5 часов). Этиловый спирт удаляют, получают 5.07 г светло-коричневого порошка, выход в расчете на воздушно-сухое сырье 1.73%.
Биологическая активность нового средства испытывалась на яровой пшенице сорта Новосибирская 15. Его эффективность сравнивали с химическим протравителем Раксил и биологическими препаратами Бинорам и Биосил. Опыт закладывали на стационаре СибНИИЗХим в ОПХ «Элитное» Новосибирской области. Почва - обыкновенный выщелоченный чернозем с содержанием гумуса до 5%.
Яровую пшеницу возделывали по яровому зерновому предшественнику согласно разработанной технологии [Яровая пшеница: прогрессивные технологии. - Новосибирск, 1988, 135 с.]. В качестве одного из факторов изучали обработку семян перед посевом следующими препаратами - средство БИОКЛАД (40 г/т) и химический протравитель Раксил, кс (0.5 л/т), норма расхода воды для каждого составила 10 л/т семян. Расположение делянок последовательное в один ярус. Опыт закладывали в 3-кратном повторении [Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1985, 333 с.].
Другим изучаемым фактором явилось опрыскивание пшеницы в фазе колошения. Варианты накладывали на схему опыта методом расщепленных делянок. Средство БИОКЛАД (125 г/га) сравнивали с Биосилом, вэ (0.03 л/т), Бинорамом, ж (50 мл/га). Норма расхода рабочей жидкости - 200 л/га.
В опыте учитывали:
- густоту стояния растения в фазе начало кущения и молочно-восковой спелости и выживаемость растений методом пробных площадок [Опытное дело в полеводстве / Сост. Никитенко Г.Ф. - М.: Россельхозиздат, 1982, 190 с.];
- энергию кущения в фазе кущения пшеницы [Юдин Ф.А. Методика агрохимических исследований. - М.: Колос, 1980, 362 с.];
- биомассу культуры (методом пробной площадки) в фазе цветения пшеницы [Юдин Ф.А. Методика агрохимических исследований. - М.: Колос, 1980, 362 с.];
- общую, продуктивную кустистость и высоту растений в фазе цветения [Опытное дело в полеводстве / Сост. Никитенко Г.Ф. - М.: Россельхозиздат, 1982, 190 с.; Юдин Ф.А. Методика агрохимических исследований. - М.: Колос, 1980, 362 с.];
- площадь листовой поверхности в фазе цветения пшеницы [Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1985, 333 с.];
- урожайность пшеницы, массу 1000 зерен и качество зерна [Беркутов Н.С. Методы оценки и формирования качества зерна. - М.: Колос, 1991, 206 с.; Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М., 1985, 333 с.; Опытное дело в полеводстве / Сост. Никитенко Г.Ф. - М.: Россельхозиздат, 1982, 190 с.].
Уборку урожая в опытах проводили комбайном Сампо 500. Урожайность приводили к 100%-ной чистоте и 14%-ной влажности (ГОСТ 1386.5-93).
С целью изучения фунгицидных свойств препаратов посевы яровой пшеницы обследовались на пораженность возбудителями грибных болезней. Для этого учитывали:
- распространение и развитие корневых гнилей в фазе молочно-восковой спелости пшеницы [Методические указания по учету обыкновенной корневой гнили хлебных злаков в Сибири дифференцированно по органам. - Новосибирск, 1972, с.16-18.];
- распространение и развитие септориоза в фазе молочно-восковой спелости [Практические рекомендации по диагностике, учету и защите пшеницы от бурой ржавчины, септориоза и мучнистой росы / Сост. Санин С.С., Пыжикова Г.В. и др. М.: Колос, 1988, 26 с.];
- биологическую эффективность мероприятий [Справочник агронома по защите растений / А.Ф.Ченкин, В.А.Черкасов, В.А.Захаренко, Н.Р.Гончаров. М.: Агропромиздат, 1990, 367 с.].
Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета прикладных программ СНЕДЕКОР [Ю.Сорокин О.Д. Пакет прикладных программ СНЕДЕКОР // Применение математических методов и ЭВМ в почвоведении, агрохимии и земледелии: тез. докл. 3-й науч. конф. Российского общ-ва почвоведов. Барнаул, 1992, с.97].
Результаты этих испытаний приведены в таблицах.
| Таблица 1 | ||||||
| Влияние обработки семян препаратами на ростовые процессы и процесс кущения пшеницы | ||||||
| Вариант | Густота стояния, шт./м | Выживаемость, % | Энергия кущения, шт. стеблей/м2 | Кустистость, шт./м2 | ||
| кущение | молочно-восковая спелость | общая | продуктивная | |||
| Контроль | 436 | 390 | 89,4 | 741 | 405 | 398 |
| БИОКЛАД | 532 | 486 | 91,4 | 851 | 510 | 505 |
| Раксил | 524 | 446 | 85,1 | 838 | 456 | 448 |
Как видно из таблицы, оздоровление посевного материала, обработанного препаратами, оказывает влияние на рост и развитие растений. В фазе кущения это проявляется в увеличении густоты стояния растений. Она возрастает относительно контроля в вариантах БИОКЛАД и Раксил примерно одинаково - на 39 и 37% соответственно. Однако процент сохранившихся растений выше в случае применения препарата БИОКЛАД - на 6,3% в сравнении с Раксилом.
| Таблица 2 | |||
| Влияние обработки семян препаратом экстракт лишайника (БИОКЛАД) на накопление биомассы и площадь листовой поверхности | |||
| Вариант | Биомасса, г/м2 | Биомасса, г/м2 корневая | Площадь листовой поверхности, см2/растение |
| Контроль | 263,0 | 30,4 | 12,5 |
| БИОКЛАД | 301,2 | 29,2 | 15,5 |
Как видно из табл.2, энергия кущения является самой высокой в варианте применения средства БИОКЛАД - на 14,8% больше, чем в контроле. В этом же варианте формируется больше общих и продуктивных стеблей - на 25,9 и 26,8% в сравнении с контролем.
Обработка семян биологическим препаратом БИОКЛАД оказывает влияние и на накопление надземной биомассы растениями. Она увеличивается на 14,5%, при этом площадь листовой поверхности возрастает на 24% относительно контроля.
| Таблица 3 | |||
| Влияние обработки семян препаратами на пораженность яровой пшеницы корневыми гнилями в фазе молочно-восковой спелости, % | |||
| Распространенность | Индекс развития | Эффективность | |
| Контроль | 100 | 17,3 | - |
| БИОКЛАД | 100 | 12,1 | 30,0 |
| Раксил | 100 | 12,6 | 27,2 |
Результаты, приведенные в табл.3, показывают, что наряду с ростостимулирующим действием обработка семян препаратами оказывает и защитное действие в отношении корневых гнилей. Так, в фазе молочно-восковой спелости развитие заболевания превышает порог вредоносности в 1,7 раза. Эффективность химического препарата Раксил и препарата БИОКЛАД является сопоставимой.
| Таблица 4 | ||
| Влияние обработки семян различными препаратами на урожайность яровой пшеницы | ||
| Вариант | Масса 1000 зерен, г | Урожайность, ц/га |
| Контроль | 27,9 | 16,7 |
| БИОКЛАД | 29,9 | 19,9 |
| Раксил | 29,8 | 19,1 |
Результаты табл.4 говорят о положительном влиянии обработки семян, что приводит и к росту массы 1000 зерен - на 2,0 г в варианте БИОКЛАД, что несколько выше, чем при применении Раксила (1,9 г). Сбор зерна возрастает относительно контроля при использовании средства БИОКЛАД на 3,2 ц/га, а при протравливании семян Раксилом - на 2,4 ц/га.
| Таблица 5 | ||||
| Влияние опрыскивания посевов препаратом БИОКЛАД на биометрические показатели яровой пшеницы в фазе колошения | ||||
| Высота, см | Биомасса, г/м2 | Площадь листовой поверхности, см2/растение | ||
| надземная | корневая | |||
| Контроль | 45,2 | 263,0 | 30,4 | 12,5 |
| БИОКЛАД | 50,3 | 350,4 | 30,0 | 13,7 |
Как видно из табл.5, опрыскивание вегетирующих посевов препаратом БИОКЛАД также оказывает ростостимулирующее действие на пшеницу. Это проявляется в ее росте в высоту на 11,3%, накоплении надземной биомассы - на 33,2%, увеличении площади листьев - на 9,6% по сравнению с контролем.
| Таблица 6 | ||||||
| Влияние опрыскивания посевов препаратами на развитие и распространенность болезней в фазе молочно-восковой спелости, % | ||||||
| Вариант | Септориоз | Мучнистая роса | Бурая ржавчина | |||
| распространенность | развитие | распространенность | развитие | распространенность | развитие | |
| Контроль | 85,0 | 18,7 | 63,0 | 3,9 | 17,0 | 0,5 |
| БИОКЛАД | 54,0 | 3,4 | 54,0 | 0,5 | 7,0 | 0,3 |
| Биосил | 77,0 | 7,0 | 61,0 | 1,5 | 11,0 | 0,1 |
| Бинорам | 67,0 | 4,7 | 55,0 | 3,9 | 4,0 | 0,4 |
В табл.6 средство БИОКЛАД (125 г/га) сравнивают с известными препаратами Биосилом, вэ (0.03 л/т) и Бинорамом, ж (50 мл/га). Норма расхода рабочей жидкости - 200 л/га.
В опыте опрыскивание посевов препаратами оказывает подавляющее действие на листостеблевые инфекции. Так, развитие септориоза и мучнистой росы лучше сдерживает опрыскивание посевов средством БИОКЛАД, его эффективность составляет 82 и 87%, тогда как Биосил подавляет развитие этих заболеваний на 63 и 61%, а Бинорам подавляет только септориоз на 75%. Распространенность септориоза снижается на 8-31%, мучнистой росы - на 2-9% и лучше - препаратом БИОКЛАД.
| Таблица 7 | |||
| Влияние опрыскивания посевов биологическими препаратами на урожайность яровой пшеницы и качество зерна | |||
| Вариант | Масса 1000 зерен, г | Урожайность, ц/га | Содержание клейковины в зерне, % |
| Контроль | 27,9 | 16,7 | 30,5 |
| БИОКЛАД | 29,8 | 23,1 | 31,2 |
| Биосил | 29,4 | 19,2 | 30,8 |
| Бинорам | 29,1 | 21,0 | 30,8 |
Как видно из табл.7, применение различных препаратов оказывает существенное влияние на формирование зерна. Опрыскивание посевов препаратами приводит и к увеличению урожайности пшеницы. При использовании средства БИОКЛАД сбор зерна увеличивается относительно контроля на 6,4 ц/га, а Биосил и Бинорам уступают ему на 3,9 и 2,1 ц/га соответственно.
| Таблица 8 | ||||
| Влияние предпосевной обработки семян в сочетании с опрыскиванием посевов на массу 1000 зерен, г | ||||
| Вариант | Контроль | Биосил | Бинорам | БИОКЛАД |
| Контроль | 27,9 | 29,4 | 29,1 | 29,8 |
| БИОКЛАД | 29,9 | 29,9 | 29,7 | 30,0 |
| Раксил | 29,8 | 29,8 | 29,9 | - |
Результаты табл.8 говорят о том, что объединение предпосевной обработки семян и последующего опрыскивания вегетирующих посевов различными препаратами оказывают позитивное влияние на продуктивность яровой пшеницы. В опыте масса 1000 зерен увеличивается на 1,8-2,1 г. Она возрастает при обработке семян средством БИОКЛАД и посевов Биосилом, Бинорамом и средством БИОКЛАД на 7,2; 6,4 и 7,5% в сравнении с контролем, а при протравливании семян Раксилом и опрыскивании посевов указанными препаратами - на 6,8; 7,2 и 7,9% соответственно. Наилучшие результаты получены при предпосевной обработке семян средством БИОКЛАД с последующим опрыскиванием посевов суспензией этого же средства.
| Таблица 9 | ||||
| Влияние предпосевной обработки семян в сочетании с опрыскиванием на урожайность яровой пшеницы, ц/га | ||||
| Вариант | Контроль | Биосил | Бинорам | БИОКЛАД |
| Контроль | 16,7 | 19,2 | 21,0 | 23,1 |
| БИОКЛАД | 19,9 | 21.8 | 20,2 | 23,6 |
| Раксил | 19,1 | 20,4 | 20,9 | - |
По результатам табл.9 видно, что сочетание двух указанных способов применения препаратов оказывает влияние и на урожайность яровой пшеницы, рост показателя относительно контроля составляет 2,5-6,9 ц/га, при этом самый высокий результат достигается при обработке семян и опрыскивании пшеницы средством БИОКЛАД.
Как видно из приведенных выше данных, существенным преимуществом предлагаемого средства БИОКЛАД по сравнению с известными препаратами (Раксил, Биосил и Бинорам) является более высокая биологическая активность средства БИОКЛАД, которая проявляется в значительном оздоровлении посевного материала, повышении устойчивости растений по отношению к листостеблевым болезням и корневым гнилям, стимуляции роста и развития растений, что в свою очередь приводит к значительному повышению урожайности пшеницы.
Средство для борьбы с болезнями пшеницы, получаемое путем экстракции растительного сырья, отличающееся тем, что в качестве растительного сырья используют смесь лишайников рода Cladonia, a экстракцию проводят последовательно петролейным эфиром и этилацетатом с отбрасыванием этих экстрактов и последующей экстракцией растительного сырья этиловым спиртом с выделением целевого продукта путем удаления спирта.
