Биологи определили самый дешевый и экологичный способ доставки гербицидов

Ученые из Южного федерального университета (ЮФУ) выяснили, какая система доставки гербицидов является наиболее дешевой и экологически безопасной. Изучив статьи, посвященные инновационным способам борьбы с сорняками, исследователи пришли к выводу, что гербицид в капсулах из биоугля, кремнезема и глинистых минералов сделает борьбу с сорняками эффективнее и безопаснее. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Crop Protection.

В сельском хозяйстве для борьбы с сорняками широко используют гербициды, многие из которых в своем составе содержат 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-Д). Это вещество действует избирательно на ряд широко распространенных сорняков, высокоэффективно и идеально подходит для защиты зерновых культур. Однако использование гербицида 2,4-Д в концентрациях, необходимых для эффективной борьбы с сорняками, приводит к его попаданию в грунтовые воды и поверхностные водоемы и их загрязнению. Поэтому, чтобы повысить безопасность и эффективность 2,4-Д, ученые разрабатывают новые способы ее использования.

Ученыеиз ЮФУ сравнили описанные в литературе способы адресной доставки и контролируемого высвобождения препарата 2,4-Д. Оказалось, что его можно помещать в капсулы на основе разных соединений: биоугля, кремнезема, глинистых минералов (бентонита, цеолита и других), полимеров и гелей.

Анализ показал, что капсулы на основе биоугля высвобождают до 80% гербицида в течение 8 суток, при этом в грунтовые воды препарата поступает на 75% меньше, чем при стандартном опрыскивании. Однако при таком использовании скорость высвобождения препарата контролировать не удается.

Капсулы на основе кремнезема, наоборот, очень удобны для того, чтобы управлять поступлением гербицида в почву. Так, меняя их пористость и заряд на поверхности молекул, можно добиться того, что 80% вещества попадет в почву за время от нескольких часов до месяца.

Чтобы использовать в качестве носителей глинистые минералы, на их поверхность предварительно необходимо наносить поверхностно-активные вещества, которые позволяют удерживать гербицид и контролируемо высвобождать его. С помощью таких модификаций ученым удалось добиться того, что за неделю из капсул высвобождалось до 64% действующего вещества.

Исследования, проведенные с полимерными носителями для 2,4-Д, показали, что такой способ доставки повышает эффективность гербицида в 1,5 раза за счет того, что вещество не «рассеивается» в почве. Это позволит использовать препарат в меньших концентрациях и тем самым уменьшить его воздействие на окружающую среду. Однако такой подход значительно дороже биоугля, кремнезема и минералов. Кроме того, пока остается не до конца ясным, не будут ли полимеры-доставщики нести вред почвенным экосистемам.

Согласно экспериментам, гидрогелевые капсулы равномерно высвобождают 79–95% гербицида в течение 10 дней, при этом их эффективность оказывается в одних случаях сопоставимой, а в других даже большей (в зависимости от состава гидрогеля), чем у чистого гербицида. Еще одно преимущество гидрогелевых капсул – удобство в хранении и доставке.