Ученые разработали новые капсульные гербициды для эффективной борьбы с сорняками

Согласно исследованию ученых Южного федерального университета, самыми экономичными и экологически безопасными системами доставки гербицидов являются капсулы, изготовленные из биоугля, кремнезема и глинистых минералов. В ходе исследования были проанализированы различные инновационные методы борьбы с сорняками.

Новая методика доставки гербицидов

Кремнезем удобен, поскольку можно регулировать скорость высвобождения гербицида от нескольких часов до месяца. Это предотвращает перемещение агрохимикатов в грунтовые и поверхностные воды, повышая результативность препарата в борьбе с сорняками для защиты зерновых культур.

В сельском хозяйстве гербициды, содержащие 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д), широко применяются для борьбы с сорняками. Это соединение входит в состав более 1500 различных препаратов и ценится за свою эффективность и избирательность. Оно подавляет рост таких сорняков как пастушья сумка, бодяк, ярутка, лебеда, не повреждая при этом большинство культурных растений. Это делает 2,4-Д идеальным средством для защиты зерновых культур и газонов.

Однако, по мнению исследователей, использование 2,4-Д в нужных концентрациях ведет к загрязнению грунтовых вод и поверхностных водоемов, отрицательно влияя на водоросли, рыбу и другие водные организмы. Традиционное опрыскивание приводит к неравномерному распределению препарата, что требует повторных обработок. Для повышения безопасности и эффективности 2,4-Д ученые разрабатывают новые методы его применения.

Капсульная доставка гербицидов

Сотрудники Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) изучили различные способы адресной доставки и контролируемого высвобождения 2,4-Д, описанные в литературе. Оказалось, что гербицид можно инкапсулировать в материалы из биоугля, кремнезема, глинистых минералов (бентонита, цеолита и других), полимеров и гелей. Эти материалы надежно удерживают гербицид, но, попадая в почву, постепенно высвобождают его при изменении температуры и кислотности. Такие системы доставки обеспечивают высвобождение 2,4-Д в верхнем слое почвы, возле корней сорняков, что гарантирует, что гербицид достигнет целевой области, не просочится в грунтовые воды и не будет расходоваться напрасно.

Исследования показали, что капсулы из биоугля высвобождают до 80% гербицида за 8 дней, при этом в грунтовые воды попадает на 75% меньше препарата по сравнению с обычным опрыскиванием. Однако скорость высвобождения при этом контролировать сложно. Зато капсулы из кремнезема позволяют управлять процессом доставки в почву. Регулируя их пористость и заряд на поверхности, можно достичь высвобождения 80% вещества в интервале от нескольких часов до месяца.

— При выборе системы доставки нужно учитывать время, за которое препарат проникает в почву. Так, в идеале большая часть гербицида должна высвобождаться за первые несколько часов, чтобы оказать выраженное действие на сорняки. Это важно, так как низкие дозы гербицида способны привести к появлению сорняков, устойчивых к данному препарату. Далее остаток вещества должен более продолжительное время медленно поступать в почву примерно в одинаковой концентрации, — рассказала Вера Бутова, доктор физико-математических наук, сотрудник Международного исследовательского центра «Интеллектуальные материалы.

Для использования глинистых минералов в качестве носителей, их поверхность предварительно обрабатывают поверхностно-активными веществами, чтобы удерживать гербицид и контролировать его высвобождение. Такие модификации позволяют высвободить до 64% активного вещества за неделю.