Агрохимия, 2020, № 5, стр. 72-79

ВВЕДЕНИЕ

Одной из главных причин снижения полевой всхожести яровой пшеницы, особенно в условиях Сибири, являются неблагоприятные температурные условия на начальных этапах роста растений. В период прорастания и всходов температура почвы и окружающего воздуха находится на уровне 5–10°С с частыми понижениями в ночное время до отрицательных величин. Низкие температуры приводят к усилению повреждения проростков патогенными микроорганизмами, ослаблению их роста и нередко к гибели, вызывая изреживание всходов. Большой интерес вызывает поиск препаратов на основе соединений, способствующих повышению стрессустойчивости к холоду, обладающих низкой фитотоксичностью, снижающих уровень пестицидной нагрузки. В настоящее время в сельском хозяйстве используют такие фунгициды с ростовой активностью, как квадрис, абакус ультра, также фунгициды класса азолов, содержащих триазольную или имидазольную группы против головни зерновых, корневой гнили. Проявляя ретардантный эффект, они характеризуются низкой фитотоксичностью по сравнению с другими азолами, эффективны в малых дозах [1].

Исследование проявления ретардантного воздействия препаратами на основе азола показало, что наименьшим его воздействием обладает тебуконазол. Воздействуя на растения, он не оказывает фитотоксического эффекта на клетки яровых злаков, но при этом повышает холодоустойчивость культуры, влияя на углеводный метаболизм и синтез низкомолекулярных дегидринов, повышает уровень ненасыщенных жирных кислот в побегах, запускает особый метаболизм дыхания митохондрий, поддерживая его скорость [2].

Среди многочисленных приемов повышения продуктивности яровой пшеницы большое значение придается сочетанию фунгицидов с регуляторами роста растений (РРР) [3]. Регуляторы роста нового поколения обладают тройным действием на растения – стимуляцией физиологических процессов, повышением собственной устойчивости растений к действию неблагоприятных факторов и усилением неспецифического иммунитета.

Такие защитно-стимулирующие составы повышают урожайность пшеницы за счет снижения стрессовых нагрузок на растения, формирования устойчивости к болезням, проявления рострегулирующей активности, что ведет к росту урожайности на 5.2–16%, улучшению качества зерна на 2.7% [4, 5].

Использование высокоэффективных современных химических средств защиты от вредных организмов вдвое сокращает потери зерна за счет повышения урожайности и качества. При этом становится важным не только безопасное и своевременное применение фунгицидов, но и уточнение возможностей по их направленному воздействию на физиологические и биохимические процессы, содержание минеральных веществ в растениях, что актуально в экстремальных условиях возделывания культур. Совмещение фунгицидов с регуляторами роста способствует росту урожайности и повышению качества зерна [6].

С учетом вышеизложенного, следует признать актуальными исследования по научно обоснованному поиску, разработке рецептуры и синтезу комбинированных препаратов, включающих в свой состав фунгициды и регуляторы роста. В этом отношении на протяжении ряда лет проводятся исследования по разработке таких комбинированных препаратов методами механохимии [7, 8] с учетом физико-химических свойств исходных действующих веществ. Для высокоплавких фунгицидов приемлемы и дают положительный результат методы твердофазной механообработки, тогда как для фунгицидов с низкими температурами плавления необходимо использование методов жидкофазного суспендирования и эмульгирования. Было также установлено, что многокомпонентные суспензионные формы композиций, полученные методами механохимии, представляли собой стабильные суспензии и были технологически удобными при их применении для протравливания семян [8].

Цель работы – подобрать рецептуры многокомпонентных суспензионных форм и приготовить методами механохимии композиции на основе тебуконазола, имазалила, металаксила и регуляторов роста растений крезацина и флороксана, а также дать оценку эффективности обработки семян яровой пшеницы этими композициями.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Металаксил – [N-(2,6-диметилфенил)-N-(2-метоксиацетил) аланина метиловый эфир] – пестицид, системный фунгицид из класса фениламидов, группы оксазолидинонов, эффективен против патогенных организмов, принадлежащих к порядку Peronosporales. Белые или бежевые кристаллы с температурой плавления 71.8–72.3°С, умеренно опасный [9].

Имазалил – [(±)-1-(β-аллилокси-2,4-дихлорфенилэтил) имидазол] – действующее вещество пестицидов, системный фунгицид класса имидазолов, жидкость, твердеющая на воздухе с температурой плавления 52.7°С, умеренно опасный [9].

Тебуконазол – [(RS)-1р-хлорфенил-4,4-диметил-3-(1H-1,2,4-триазол-1-ил-метил) пентан-3-ил] – пестицид, эффективный системный фунгицид для обработки семян зерновых культур в борьбе с фитопатогенами, передающимися с семенами. Относится к триазолам 3-го поколения системного действия. Бесцветные кристаллы с температурой плавления 105°С, умеренно опасный [9].

Крезацин – регулятор роста в виде кристаллического порошка, действующее вещество которого – триэтаноламмониевая соль ортокрезоксиуксусной кислоты. Синтетический адаптоген и иммуностимулятор, предназначен для обработки семян и посевов, стимулирует рост и прорастание семян, корнестимулятор, повышает стрессустойчивость растений, малоопасный. Белый порошок с кремоватым оттенком, температура плавления 82–84°С [10].

Флороксан – оригинальный РРР, описанный ранее [11].

С учетом физико-химических свойств исходных компонентов, в частности, их температур плавления, были приготовлены комбинированные суспензионные формы композиций и после оптимизации их состава и технологии они были переданы на биологические испытания.

В опытах использовали естественно зараженные семена сорта яровой пшеницы Новосибирская 31. Испытывали действие следующих суспензионных композиций для обработки семян:

1 – зеленоватая легко текучая суспензия состава: металаксил (7.8%), имазалил (9.8%), ТБК (5.9%) и крезацин (5.9%) с нормой расхода 0.36 л/т семян;

2 – подвижная коричневая суспензия состава: металаксил (4.3%), имазалил (5.4%), ТБК (3.3%) и флороксан (0.3%) с нормой расхода 0.64 л/т семян;

3 – зеленовато-серая густая однородная суспензия состава: металаксил (10.5%), имазалил (13.2%) и ТБК (7.9%) с нормой расхода 0.27 л/т семян.

В лабораторном опыте оценивали воздействие препаратов на энергию прорастания, всхожесть семян пшеницы методом проращивания в “растильнях” в четырехкратной повторности [12], на развитие семенных болезней [13] и на показатели силы роста – длину проростка, семядольного листа и длину корней методом “рулонов” в трехкратной повторности [14]. Навески по 25 г семян обрабатывали 0.25 мл рабочей суспензии препаратов, проводили экспозицию обработанного семенного материала в чашках Петри в течение 1 ч при температуре 21–22°С в отсутствии света и закладывали на проращивание [15].

Полевой эксперимент закложен в 2018 г. на опытном поле СибНИИЗиХ СФНЦА РАН, расположенном в Центрально-лесостепном Приобском агроландшафтном районе Новосибирской обл. Яровую пшеницу Новосибирская 31 возделывали после пара согласно принятой технологии [16]. Посев осуществляли 21 мая сеялкой СН-16 с нормой высева 6.5 млн всхожих зерен/га. Протравливание проводили с увлажнением с нормой расхода воды 10 л/т семян [17]. Расположение делянок площадью 21.4 м² последовательное в один ярус, повторность четырехкратная. Все делянки опытов были обработаны в фазе кущения баковой смесью противодвудольного и противозлакового гербицида, в фазе колошения – фунгицидом для снижения вредоносности листовых инфекций. В опыте проводили учеты всхожести семян [12], длины проростка, длины зародышевых корней в фазе 2- и 3-х листьев [14, 18], густоты стояния растений [18], воздушно-сухой биомассы растений [18], развития корневой гнили – дифференцированно по органам в начальных фазах развития и фазе восковой спелости зерна [19], урожайности пшеницы [17, 20]. Статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа с помощью прикладных программ Снедекор [21–23].

Температурно-влажностный режим от посева до формирования 3–4-х листьев пшеницы проходил в условиях, сильно отличающихся от среднемноголетних показателей (табл. 1). Температура воздуха 3-й декады мая составила 73% от нормы, осадков выпало больше в 2.1 раза. В 1-й декаде июня, напротив, температура была выше среднемноголетней на 16%, а приход атмосферной влаги был близок к среднемноголетним показателям. В целом год был благоприятным для формирования урожая зерна. Например, температурный режим июня был выше среднемноголетних показателей на 2.4°С, при этом норма осадков была превышена в 1.2 раза. В июле температура воздуха в среднем за месяц была близка к норме, но в 1-й и 3-й декадах она была ниже среднемноголетней на 1.1 и 2.8°С, а во 2-й декаде превысила ее на 2.5°С, при этом осадков в 1-й декаде выпало в 1.9 раза меньше нормы, во 2-й декаде они практически отсутствовали, а в 3-й декаде их было в 2 раза больше нормы. В 1-й декаде августа температура воздуха была на 2.1°С ниже среднемноголетней, а во 2-й и 3-й – превысила ее на 2.4 и 2.0°С. В августе отмечен дефицит осадков, их выпало в 1.9 раза меньше нормы, при этом в 1-й и 2-й декадах – в 6.3 и 7.4 раза меньше, в 3-й декаде – в 1.3 раза больше нормы.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Фитосанитарная диагностика посевного материала яровой пшеницы Новосибирская 31 показала, что зараженность контрольной пробы семян микозной инфекцией Alternaria spp., Penicillium spp., Bipolaris sorokiniana, Fusarium spp составила 73%, пораженность проростков возбудителем корневой гнили – 7.6% (рис. 1). Протравители с крезацином и флороксаном подавляли данное заболевание в 1.9 и 2.9 раза, композиция без ростовых веществ – в 6.3 раза. Анализ проростков в контроле в фазе 3-х листьев в полевых условиях показал, что их пораженность обыкновенной корневой гнилью была в 2.3 раза меньше в сравнении с лабораторной, а применение препаратов подавляло ее развитие до 1%. В фазе 4-х листьев при 4%-ном развитии болезни, считающимся низким, препараты снижали индекс развития болезни до 1.0–2.5%. Таким образом, эффект от применения препаратов был в лабораторных и полевых условиях аналогичным. Во 2-й половине вегетации индекс развития корневой гнили достиг 8.5–10.0% и характеризовался как умеренный, при этом защитное действие обработки семян препаратами к фазе молочно-восковой спелости нивелировалось. Исключение составило применение композиции с крезацином, которое обеспечило снижение индекса развития корневой гнили на 3–4% в сравнении с другими вариантами.

Рис. 1.

Пораженность проростков яровой пшеницы инфекцией, вызванной B. sorokiniana в условиях лабораторного (σ = 2.0) и полевого эксперимента: фаза 3-х листьев (σ = 0.9), 4-х листьев (σ = 1.1), молочно-восковая спелость зерна (σ = 0.5).

Эффект воздействия обработки семян суспензиями препаратов на ростовые процессы в течение первых 3-х сут в лабораторном эксперименте был различным – рост числа нормально проросших семян на 3% отмечали лишь при использовании суспензии протравителя с флороксаном, в то время как при использовании протравителя с крезацином и композицией без регуляторов роста их число снизилось соответственно на 1 и 9% относительно контроля, т.е. проявлялся ретардантный эффект, который немного нивелировался в первом случае (рис. 2). Через 7 сут отмечали дальнейший рост числа проростков на 3–4% при использовании протравителя с добавлением крезацина и флороксана, на 5% в контроле и на 13% при применении композиции на основе азолов, что было характерной особенностью проявления его воздействия, при котором трогаются в рост мелкие проростки. Сравнивая воздействие суспензионных препаратов на показатель всхожести, следует отметить, что наибольшее стимулирующее действие оказала обработка семян композицией с флороксаном, увеличив показатель на 2% в условиях лабораторного, и на 6.6% – полевого опыта. При использовании композиции фунгицида с крезацином проявлялось небольшое ретардантное воздействие, поскольку показатель снизился на 3 и 1.2% соответственно относительно контроля, а воздействие композиции без регуляторов роста было на уровне контроля.

Рис. 2.

Воздействие композиций протравителей класса азолов с крезацином и флороксаном: (а) – на энергию роста проростков (σ = 3.6), всхожесть (σ = 1.5), (б) – на густоту стояния (σ = 17.2).

Было установлено, что в лабораторных условиях, оптимальных по освещенности и температурному режиму, композиции фунгицида с крезацином и флороксаном стимулировали как рост проростков на 37 и 29%, так и длины листа – на 45 и 38% относительно контролей, воздействие композиции без ростовых веществ на оба показателя составило 28% (рис. 3а, 3б). В условиях полевого эксперимента биометрический анализ выборки (n = 100) показал аналогичную зависимость воздействия 2-х фунгицидных композиций, но с меньшим ростовым эффектом – на 24 и 20% на проростках и на 23 и 17% – на длину листа относительно контролей. Противоположное воздействие оказывала лишь композиция без ростовых веществ, при применении которой отмечали снижение указанных параметров на 9% в сравнении с контролем. Указанный эффект препаратов в полевом эксперименте был сформирован, как указывалось выше, при появлении всходов в условиях пониженных температур и повышенной влажности. Известно, что в таких условиях может усиливаться ретардантный эффект триазолов [24].

Рис. 3.

Воздействие композиций протравителей класса азолов с крезацином и флороксаном на длину проростков, длину листа и корневой системы в лабораторном эксперименте (σ = 1.5, σ = 1.5, σ = 0.8) и в полевом эксперименте (σ = 1.0, σ = 0.7, σ = 0.4) соответственно.

Влияние суспензионных концентратов препаратов на рост и развитие корневой системы растений пшеницы было положительным (рис. 3в). Композиции с крезацином и флороксаном показали стимулирующий эффект как в условиях лабораторного опыта, в котором он был более выражен, так и в полевом эксперименте. Например, в первом случае рост корней составил 29 и 40%, во втором – 6 и 23% относительно контролей. Одинаковое воздействие на рост корней оказала композиция без ростовых веществ, применение которой в обоих случаях увеличила их длину на 15% в сравнении с контрольными показателями.

В условиях полевого опыта зафиксировано увеличение надземной биомассы растений пшеницы в фазах 2-, 3-, 4-х листьев относительно контроля при применении композиций на 1–5% (табл. 2). Аналогичная тенденция проявлялась и при учете корневой биомассы, которая увеличилась относительно контроля на 6–10%. К концу вегетации культуры в варианте с применением флороксана надземная и корневая биомасса увеличилась в большей степени относительно контроля (соответственно на 19 и 30.7%), чем в варианте с применением крезацина (на 11 и 12.4%), а также в варианте композиции без ростовых веществ (на 5 и 10.3%).

Проявляя стимулирующее и защитное действие, композиции препаратов с флороксаном и крезацином не оказывали существенного влияния на структуру урожая. Отмечали незначительный рост длины колоса на 3.5 и 9.2%, количества колосков – на 7.8 и 12.0%, количества зерен в колосе – на 5.2 и 9.9%, массы зерна – на 7.5 и 10.1% относительно контроля (табл. 3).

При применении композиции без ростовых веществ рост показателей составил 2.9, 6.2, 1.5% соответственно, масса зерна снизилась в этом варианте на 3% относительно контроля. На рост показателя массы 1000 зерен несущественно влияла лишь обработка семян протравителем без применения ростовых веществ. В результате отмеченного воздействия обработка семян протравителем с флороксаном достоверно повышала урожайность на 0.62 т/га относительно контроля и на 0.33 т/га относительно суспензии без ростовых веществ. Прибавка урожая от применения композиции с добавлением крезацина составила 0.14 т/га, композиции без ростовых веществ – 0.29 т/га. Формирование урожайности зерна наиболее сильно было связано с показателями полевой всхожести (r = 0.88), надземной и подземной биомассой в фазе восковой спелости зерна (r = = 0.85 и 0.97 соответственно).

Таким образом, наиболее эффективно действующей формой оказалась суспензия многокомпонентного протравителя с флороксаном, которая может быть рекомендована для дальнейшей разработки эффективного протравителя семян яровой пшеницы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, приготовленные методами жидкофазной механообработки комбинированные суспензионные композиции на основе ряда фунгицидов металаксила, имазалила, тебуконазола и регуляторов роста флороксана, крезацина проявили широкий спектр биологической активности в лабораторных и полевых экспериментах.

Анализ основных морфологических показателей (длины проростка, листа, корней), ростовых процессов (энергии прорастания, всхожести, густоты стояния), фунгицидного воздействия на посевной материал и фитосанитарное состояние посевов в отношении корневой гнили показал, что наибольшим ростостимулирующим и защитным воздействием обладала композиция протравителя с флороксаном, применение которой обеспечило более пропорциональный рост проростков с мощной надземной и корневой системой, формирование растений с повышенной стрессоустойчивостью во влажных и прохладных условиях прорастания яровой пшеницы. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы суспензионной композицией состава (металаксил + + имазалил + ТБК + флороксан) обеспечила повышение сбора зерна на 0.62 т/га при урожайности в контроле 6.28 т/га.

Разносторонние положительные воздействия, проявляющиеся в усилении ростовых процессов за счет сочетания тебуконазолсодержащих препаратов с добавлением биорегуляторов, проявление эффекта защитного действия в отношении почвенно-семенной инфекции, повышение стрессустойчивости растений к абиотическим условиям могут быть положены в основу разработки инновационных фунгицидов для усовершенствования приемов фитосанитарных технологий с целью повышения продуктивности пшеницы.