нематицидное средство против картофельной цистообразующей нематоды

Формула изобретения

Применение лигносульфонатов натрия бисульфитного щелока - отхода бисульфитной варки целлюлозы - в качестве нематицидного средства против картофельной цистообразующей нематоды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к нематицидам, и может быть использовано для борьбы с картофельной цистообразующей нематодой.

Картофельная цистообразующая нематода Globodera rostochiensis Woll. относится к высоковредоносным фитопаразитическим гельминтам и является карантинным объектом. При выявлении даже низкого уровня инвазированности почвы наблюдается снижение продуктивности картофеля до 60-70%, а при сильном заражении происходит гибель посевов картофеля.

В качестве средств защиты картофеля от нематоды широко используются химические средства. Среди них применяются 2 вида нематицидов: фумиганты и гранулированные нематициды. Фумиганты 1,3-дихлорпропен (1,3-D), метил бромид, смесь дихлорпропена и метилизотиоционата дают наибольший эффект в случаях карантинного регулирования, когда необходимо быстро снизить численность нематоды (Brodie В.В. and Mai W.F. Control of the golden nematode in the United States // Annual Review of Phytopathology, 1989, 27, P.443-461). Они широко использовались до конца 80-х годов, но в дальнейшем из-за высокой токсичности, больших доз внесения (например, 488-1464 кг/га для метил бромида, 156-1153 кг/га для 1,3-D, 441 кг/га для смеси 3-х фумигантов), необходимости иметь специальные устройства - аппликаторы и пленку для покрытия почвы за границей их перестали применять. Гранулированные нематициды (альдикарб, оксамил) используются до настоящего времени для снижения степени повреждаемости картофеля, что позволяет получить достаточно высокий урожай клубней на зараженном нематодой поле. Доза внесения - 5,6 кг/га для оксамила и 3,4 кг/га для альдикарба (Whitehead A.G. and Turner S.J. Management and regulatory control strategies for potato cyst nematodes (Globodera rostochiensis and Globodera pallida). In: Marks R.J. & Brodie, B.B. (Eds) Potato Cyst Nematodes. Biology, Distribution and Control. CAB International, Wallingford, UK, 1998, P.135-150).

Химические методы борьбы с картофельной нематодой приводят к загрязнению окружающей среды, а также к снижению качества получаемой продукции. Обработка ими полей негативно отражается на жизнедеятельности полезных почвенных организмов, обеспечивающих плодородие почвы. Частое применение ядохимикатов вызывает появление среди опасных вредителей рас, устойчивых к химикатам.

Недостатком химических средств защиты является то, что в условиях Северо-Запада России, в частности в Карелии, применение нематицидов затруднено из-за климатических условий. В соответствии с инструкцией по применению фумигантов их необходимо вносить на глубину до 15 см при температуре почвы свыше 10°С, а посадку картофеля можно осуществлять через месяц после обработки поля. Для Карелии это означает, что нематицид нужно вносить в конце мая или в июне, когда почва прогреется до необходимых параметров, а срок высадки клубней сдвигается на середину июля. Это исключает возможность получения урожая в год обработки, так как растения не успеют закончить цикл развития до периода созревания клубней в связи с наступлением осенних холодов и заморозков. К недостаткам способа также относится то, что все нематициды являются дефицитными дорогостоящими препаратами, в основном зарубежного производства. Ввоз их в Россию очень ограничен.

В основу настоящего изобретения положена задача получения эффективного, экономичного и экологически безвредного способа борьбы с картофельной цистообразующей нематодой.

В соответствии с изобретением это достигается за счет того, что в качестве нематицидного средства применяют отход бисульфитной варки целлюлозы - лигносульфонат натрия.

Лигносульфонат натрия (ЛСН) является отходом Кондопожского целлюлозно-бумажного комбината, образующийся при бисульфитной варке целлюлозы в процессе ее превращения в бумагу. ЛСН представляет собой смесь веществ, в которой основным компонентом является собственно лигносульфонат натрия (до 50% от сухого вещества). Кроме того, в состав ЛСН входят углеводы (до 12%), минеральные вещества (Na до 16%, S - до 4-6%), разнообразные продукты распада молекулы лигнина (органические кислоты, фенолы, метанол), а также микроэлементы: хром, свинец, кадмий, кобальт, никель, медь, цинк.

Образец ЛСН представляет собой темно-коричневую пасту, содержащую около 50% воды.

Ввиду получения большого количества ЛСН в процессе производства бумаги остро стоит вопрос о его утилизации. Одной из возможных областей применения ЛСН является сельское хозяйство, где предлагается его использование для улучшения структуры почвы (Васильев Е.В. Лигнин как основа препаратов - мелиорантов для почв (нерешенные проблемы) // Использование лигнина и его производных в сельском хозяйстве. Тезисы докладов I Всесоюзной конференции, Рига: Зинатне, 1978, С.112-115) и в качестве удобрений (Долинко В.В., Резник А.П., Нестерчук Е.Н. и др. Эффективные удобрения из отходов целлюлозно-бумажного производства // Бумажная промышленность, 1990, №7, С.29). Лигносульфонаты используют как добавку при силосовании кормов для обеспечения питания животных микроэлементами цинком и медью (Заявка РФ №93033614, МКИ А 01 С 1/00, 1997 г.). Продукты переработки, содержащие лигносульфонаты и другие производные лигнина, можно использовать в составах композиций при гранулировании органо-минеральных удобрений (Патент РФ №2113422, 1998 г.).

Поиск, проведенный по источникам научно-технической и патентной информации, не выявил использования ЛСН в качестве нематицидного средства против паразитических нематод, в том числе картофельной цистообразующей нематоды.

Использование водного раствора ЛСН путем внесения в почву до посадки клубней картофеля позволило значительно снизить зараженность почвы картофельной нематодой.

Предлагаемое средство является эффективным, недорогим и экологически безвредньм, так как при внесении в почву происходит быстрое разложение ЛСН ввиду его высокой способности к растворению водой. По нашим данным расчетный показатель СР ₅₀ для свободноживущих почвенных нематод составил 282±50 мл/л. Это в 2,8 раза превышает предлагаемую нами дозу ЛСН в качестве нематицидного средства против картофельной нематоды. Использование ЛСН в практике сельского хозяйства обеспечивает снижение плотности популяции паразита в 2-4 раза и позволяет исключить расходы на закупку нематицидов. Заявляемое средство позволяет утилизировать многотоннажные отходы переработки древесины в целлюлозу и бумагу, уменьшает загрязнение окружающей среды и снижает связанные с данной проблемой расходы.

Апробация способа проводилась в течение 3-х лет (2000-2002 г.г.) на восприимчивом к Globodera rostochiensis Woll. сорте картофеля в вегетационном и полевом экспериментах.

Пример 1.

Исследование нематицидного действия ЛСН в вегетационном опыте.

Исследование нематицидного действия ЛСН осуществляли на восприимчивом к нематоде сорте картофеля Невский. Растения картофеля выращивали в лабораторных условиях в вазонах емкостью 0,5 л с мая по август. Субстратом для выращивания являлся песок. Контрольные растения поливались питательным раствором Кнопа и водой, а опытные растения - питательным раствором Кнопа и 1% раствором лигносульфоната натрия. Уровень вносимой инвазии (Globodera rostochiensis Woll.) 50 цист на 1 растение. Жизнеспособность яиц и личинок составляла 90%. Нематицидное действие ЛСН оценивали по численности самок новой генерации, общему количеству яиц и личинок в цистах, жизнеспособности яиц, коэффициенту размножения. Коэффициент размножения нематоды определялся как отношение конечной численности нематоды к исходному уровню инвазии.

Исследовали 4 варианта опыта:

1) заражение растений картофельной нематодой без добавок ЛСН (контроль),

2) заражение растений нематодой с добавлением 1%-ного раствора ЛСН (10 г/л),

3) заражение растений нематодой с добавлением 1% ЛСН, обогащенного аммонием (ЛСН 1%+NH₄ ⁺)

4) заражение растений нематодой с добавлением 1% ЛСН, обогащенного кальцием (ЛСН 1%+Са ⁺⁺).

Каждый вариант и контроль выполнялись в 10 повторностях. Результаты обработаны статистически и представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Влияние ЛСН на численность и репродуктивные возможности КЦН
Вариант	Кол-во цист	Кол-во яиц и личинок в 1 цисте	Жизнеспособность яиц, %	Коэффициент размножения
Нематода	115±27	259	94	2.6
Нематода + ЛСН 1%	24±2*	266	96	0.6*
Нематода + ЛСН 1% + NH4 +	31±2*	289	70	0.8*
Нематода + ЛСН 1% + Са ++	44±3*	310	87	1.2*

Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что 1% ЛСН, используемый в вариантах 2-4, оказывает негативное действие на развитие картофельной нематоды. Наибольший нематицидный эффект наблюдался в варианте №2, где использовали чистый 1% раствор ЛСН без обогащения аммонием или кальцием, о чем свидетельствует снижение коэффициента размножения популяции нематод в 4,3 раза, тогда как в варианте 3 (с добавлением аммония) этот показатель снизился в 3 раза, а в варианте 4 (с добавлением кальция) в 2 раза.

Пример 2.

Исследовали нематицидного действия ЛСН в полевом опыте.

Исследование нематицидного действия ЛСН против картофельной цистообразующей нематоды проводили на восприимчивом сорте картофеля на микроучастках (6 м² ) бывшего картофельного поля, находящегося под паром на момент проведения исследования. Исходная плотность популяции нематоды на микроучастках составляла 0,7%. ЛСН в дозе 100 г/л (10% раствор) вносили в почву за 10 дней до посадки картофеля. В течение вегетационного периода проводили измерение высоты растений, количества стеблей (в фазу цветения). Вес ботвы, корневой системы и клубней, а также содержание в клубнях крахмала определяли в сентябре при уборке картофеля. Дважды (май, сентябрь) в течение опыта анализировали почву для установления уровня зараженности нематодой.

Исследовали 2 варианта в 10 повторностях:

1) контроль - растения выращивались без внесения ЛСН в почву.

2) опыт - в почву путем полива вносили 10%-ный раствор ЛСН (10 л на 6 м²).

Результаты опыта обработаны статистически и представлены в таблице 2.

Таблица 2.
Влияние ЛСН на популяцию картофельной нематоды (А) и на развитие и продуктивность картофеля (Б)
Показатели	Контроль	ЛСН 10%
А
Численность картофельной нематоды (% от общей численности нематод в 100 г почвы)	1,2%	0,6%	Снижение в 2 раза
Б
			% к контролю
Высота растений, см	35	39	111,4
Кол-во стеблей	3,0	3,7	123,3
Вес ботвы, г	197	222	112,7
Вес корневой системы, г	26,6	26,5	99,6
Кол-во столонов	8,3	7,6	91,6
Кол-во клубней	8,3	9,1	109,6
Вес клубней, г	285	323	113,3
Содержание крахмала в клубнях, %	12,18	12,18	1:1

Анализ полученных данных показал, что обработка почвы 10% раствором ЛСН позволяет снизить численность личинок картофельной нематоды в 2 раза и интенсифицировать развитие растений, что подтверждается улучшением показателей роста и развития картофеля. В опытном варианте наблюдается увеличение высоты растений на 11,4%, количества стеблей - на 23,3%, вес ботвы - на 12,7%, количества и веса клубней - на 9,6 и 13,3% соответственно. Вес корневой системы, количества столонов и содержание крахмала в клубнях остается на уровне контроля.

Таким образом, применение 10% раствора ЛСН обеспечивает нематицидное действие против картофельной цистообразующей нематоды и повышает продуктивность картофеля. Кроме того, использование предлагаемого средства в качестве нематицида позволяет утилизировать ЛСН и тем самым снизить природозагрязняющее действие отходов целлюлозно-бумажной промышленности на окружающую среду. Предлагаемое нематицидное средство просто в использовании и доступно для широкого использования в практике сельского хозяйства.