CC BY
21Вестник защиты растений. 4. 2013 УДК 633.11:632.952+631.811
Краткие сообщения
НАНОРАЗМЕРНАЯ СЕРА - ЭФФЕКТИВНЫЙ ФУНГИЦИД И СТИМУЛЯТОР
РОСТА ПШЕНИЦЫ
$ $$ _ _ __$$ _ __ФФ __$
И.А. Массалимов ' , Р.Д. Давлетов , Р.Р. Гайфуллин , Р.М. Зайнитдинова , А.Р. Шайнурова*, А.Г. Мустафин*
*Башкирский государственный университет, Уфа **Научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений АН Р.Башкортостан, Уфа ***Башкирский государственный аграрныйуниверситет, Уфа
В настоящее время в развитых странах стратегия развития сельского хозяйства предполагает совершенствование и внедрение интегрированных систем земледелия. включающих в себя широкое применение минеральных удобрений. пестицидов и стимуляторов роста растений. В связи с этим важны химическая обработка как полей. так и посевного материала. внесение удобрений и использование стимуляторов роста растений (Берим. 1972; Lex. 2008; Bailey et al.. 2010). Все это приводит к возрастанию потребности в использовании химических препаратов (удобрений. фунгицидов. гербицидов. инсектицидов. десикантов. регуляторов роста растений). что в свою очередь приводит к увеличению пестицидной нагрузки на окружающую среду. Возрастает необходимость в разработках и внедрении новых. более технологичных и экологически безопасных препаратов для эффективного использования в сельском хозяйстве.
Одним из перспективных направлений создания экологически безопасных средств защиты и стимуляторов роста растений являются нанотехнологии (Глазко. 2008; Gogos et al.. 2012). Целью данной работы является исследование препарата на основе наноразмерной серы (НС) в качестве экологически безопасного фунгицида и стимулятора роста и сравнение полученных данных с уже известными препаратами.
Сера широко используется на протяжении многих лет в медицине. сельском хозяйстве. химической промышленности. Чрезвычайно высокая активность серы в
качестве фунгицида и акарицида и ее экологическая безопасность обусловили появление большого количества работ, направленных на практическое применение в виде препаративных форм, предназначенных для обработки растений. Так как эффективность использования препаратов зависит от дисперсности серы, основное внимание в работах по практическому применению уделялось методам получения высокодисперсной серы. Ранее в СССР и сейчас в России смачивающийся порошок серы микронных размеров получил широкое применение в качестве фунгицида (ТУ 113-04-327-90 сера 80% смачивающийся порошок, ТУ 113-04232-86 сера 90% СП).
Ранее предлагалось применение НС в качестве средства защиты растений и стимулятора роста для семян пшеницы (Массалимов и др., 2006,2009; Абдракипо-ва и др., 2011). Позднее нами был разработан способ получения порошка НС, в данной работе на основе этого способа (Массалимов и др., 2012) предлагается исследование антифунгальной эффективности НС и сравнение ее с данными для хорошо известных препаратов: тетраметилти-урамдисульфида (ТМТД), раксила и кар-бендазима, оказывающих неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Препараты на основе НС были получены из водных растворов полисульфидов кальция и калия (Массалимов и др., 2009а,2009б; ЫаББаНшоу et а1., 2012). Ан-тифунгальное воздействие препаратов изучалось при обработке (протравливании) семян пшеницы перед посевом.
Наряду с антифунгальным воздействием препаратов проводилось измерение энер-
Методика
В работе использовались следующие реагенты: элементная сера для получения полисульфидов кальция и калия, из которых получали наноразмер-ную серу. Для сравнения биологического действия серы на семена пшеницы сорта Воронежская применялись препараты ТМТД, карбендазим и раксил.
Из синтезированных препаратов, чью фунги-цидную активность исследовали, готовились 30% препаративные формы в виде пленкообразующих текучих паст, которыми обрабатывали семена. При изготовлении препаратов на основе серы в пасты, содержащие наполнители (бентонит, каолин и др.) в смеси с водорастворимыми полимерами (поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза и др.) добавляли непосредственно полисульфиды кальция и калия. В результате распада полисульфидов в пасте появлялись наноразмерная сера и карбонаты кальция и калия. Дозу серы выбирали из расчета 60 г се-1 2 ры на 1 м .
Вестник защиты растений. 4. 2013 гии прорастания. всхожести семян. массы проростков.
исследований
Зараженные грибной инфекцией семена были протравлены фунгицидными препаратами. Для этого в круглодонную колбу объемом 100 мл помещали 10 г семян, вносили расчетную на данное количество семян дозу препаративной формы и добавляли воду. Колбу с семенами встряхивали в течение 2-3 минут до полного распределения препарата по поверхности семян.
Затем семена выдерживали 3 дня до проращивания. раскладывали в чашки Петри на смоченную (6 -7 мл воды) фильтровальную бумагу и инкубировали в термостате при температуре 24оС. Повторность опытов трехкратная.
Всхожесть семян и пораженность их болезнями определяли через 7 дней от начала проращивания. Фунгицидную активность препаратов определяли по степени подавления семенной инфекции возбудителей корневых гнилей (грибы родов Helminthospori-um, Fusarium и др.) и плесневых грибов (главным образом рр. Penicillium и Aspergillus).
Результаты
Фунгицидную активность препаратов оценивали по снижению пораженности пшеницы семенной инфекцией. Эффективность воздействия препаратов определяли по процентному содержанию неза-раженных семян. Самым эффективным является ТМТД, этот препарат уничтожает 100% патогенных грибов, чуть слабее действует раксил, а наименьшее воздействие оказывает карбендазим. Полисульфиды кальция и калия ингибируют развитие более половины грибной инфекции (рис. 1). Среди препаратов против плесневых грибов наилучшие показатели имеет раксил - он ингибирует рост всей имеющейся на се-
исследований
менах инфекции, 90% грибов подавляет ТМТД, 80% - карбендазим (рис. 2). Полисульфиды кальция и калия эффективны на 60% и 70% соответственно. Таким образом, полисульфиды кальция и калия уступают по эффективности антифун-гального воздействия более токсичным ТМТД, раксилу и карбендазиму. Но так как биологическое воздействие препаратов не исчерпывается только антифун-гальным воздействием, нами проведена оценка лабораторной всхожести и массы проростков, что является очень важными показателями нормального функционирования растений (рис. 3 и 4).
Рис. 1. Эффективность препаратов против корневой гнили Рис. 2. Эффективность препаратов против плесневых грибов Рис. 3. Лабораторная всхожесть семян пшеницы Рис. 4. Вес 100 проростков после обработки их фунгицидными препаратами
Из всех испытанных препаратов только полисульфид кальция улучшает всхожесть
1
2
3
4
Вестник защиты растений. 4. 2013 семян, остальные хоть и в незначительной степени подавляют ее. В то же время измерение массы проростков показало, что все испытанные препараты стимулируют рост растений, и наилучшие результаты показывает полисульфид калия. Таким образом, с точки зрения регулирующих свойств полисульфидные препараты не уступают ТМТД, раксилу и карбендазиму.
При рассмотрении эффективности препаратов учитывались не только подавление ими фитопатогенных грибов, но также оценивалось их воздействие на окружающую среду. В этом отношении полисульфидные препараты не имеют себе равных, так как являются экологически безопасными - при разбавлении водой при приготовлении рабочих растворов в дозах меньше 2-3% они разрушаются и генерируют экологически безопасную серу. Напротив, все три препарата (ТМТД, карбендазим и раксил) представляют опасность для окружающей среды. Например, ТМТД является средне опасным препаратом, который обладает выраженным кумулятивным свойством и является липотропным ядом. Доказано гонадотоксическое и эмбриотоксиче-ское действие ТМТД на теплокровных (Царев, 1969; Мельников и др., 1985).
Карбендазим, хотя и относится к классу малоопасных препаратов согласно данным Всемирной организации здравоохранения, токсичен для печени, влияет на репродуктивную систему и считается потенциально канцерогенным соединением (http:-/ / arivera.ru/truth / plant / pesticides.html).
Из-за способности проникать сквозь покровные ткани растений его невозможно смыть до конца. Он является химикатом, нарушающим гормональную систему организма и вызывающим раковые заболевания. Раксил относится ко 2-му классу опасности, для млекопитающих среднетоксичен. Препарат не влияет на численность полезной флоры и фауны, но нельзя допускать попадания в водоемы остатков препарата и воды, использованной для промывки оборудования.
Учитывая полученные результаты по антифунгальной и рост стимулирующей активности рассмотренных выше пяти препаратов можно для снижения пестицидной нагрузки на окружающую среду рекомендовать протравливать семена смесью полисульфидов с одним из выбранных более токсичных препаратов (ТМТД, карбендазим и раксил) со снижением дозы применения последних.
Авторы выражают благодарность за поддержку в работе АН Р.Башкортостан и фонду РФФИ - грант №12-03-97024 р_ поволжье_а.
Абдракипова Л.Ф., Массалимов ИА, Мустафин А.Г. Регуляторы роста пшеницы на основе наноразмерной серы / / Защита и карантин растений, 2011, 9, с. 30-35.
Берим Н.Г. Химическая защита растений. Изд. 2, Ленинград, 1972, 320 с.
Глазко В. И. Направления использования нанотехноло-гий в сельском хозяйстве / / Овощи России, 2008, 1, 2, с.30-33.
Массалимов И.А., Мустафин А.Г., Шангареева АР, Хусаинов АН. Способ получения коллоидной наноразмерной серы. Патент РФ №2456231 от 20.07.12.
Массалимов И.А., Удовенко И.Ф., Киреева М.С., Вихарева И.Н. Применение водных серосодержащих композиций в качестве средств защиты растений // Башкирский химический журнал, 2006, 13, 4, с. 97-100.
Массалимов И.А., Абдракипова Л.Ф., Мустафин А.Г. Биологическая активность нанодисперсной серы на ранних стадиях развития пшеницы // Нанотех-ника, 2009а, 1, 21, с. 66-68.
Массалимов И.А., Хусаинов А.Н., Абдракипова Л.Ф., Мустафин А.Г. Выделение наночастиц серы из растворов полисульфидов щелочных и щелочно-земельных металлов // Нанотехника, 20096, 2, 18, с. 32-37.
Массалимов И.А., Абдракипова Л.Ф., Хусаинов А.Н., Мустафин А.Г. Получение наноразмерных ча-
Литература
стиц серы из водных растворов кальция и натрия / / Журнал прикл. химии, 2009, 82, 12, с. 1946-1951.
Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р., Пылова Т.Н. Справочник по пестицидам. М., Химия, 1985, 352 с.
Царев С.Г. Токсикология ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве. М., Россельхозиздат, 1969, 176 с.
ТУ 113-04-327-90. Сера 80 % смачивающийся порошок. ТУ 113-04-232-86. Сера 90 % смачивающийся порошок. Bailey L.H. Amazon: Farm and garden rule-book. Macmillan, 2010, 18th edition, 587 p.
Gogos A, Knauer K, Bucheli TD Nanomaterials in Plant Protection and Fertilization: Current State, Foreseen Applications, and Research Priorities // Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60, 39, p.9781-9792.
Lex R. Hesler. Manual Of Fruit Diseases" (1917). Also available from Amazon: Manual Of Fruit Diseases, 2008, 488 p.
Massalimov I.A., Shainurova A.R., Khusainov A.N., Mustafin A.G. Production of Sulfur Nanoparticles from Aqueous Solution of Potassium Polysulfide / / Russian Journal of Applied Chemistry, 2012, 85, 11, p. 1832-1837. http: / / arivera.ru / truth/plant/pesticides.html.
Р.З.Гайфуллин, д.с-х.н., gayfullin@bk.ru И.А.Массалимов, д.т.н., ismail_mass@mail.ru Р.Д.Давлетов, и.о. заведующего сектора. gayfullin@bk.ru Р.М.Зайнитдинова, аспирант, rezeda_zlv@mail.ru А.Р.Шайнурова, магистр, selestia_777@mail.ru А.Г.Мустафин, д.х.н., mag@anrb.ru
