Ацетохлор — широко используемый довсходовый селективный амидный гербицид, который в основном поглощается побегами и корнями сорняков, подавляя синтез белка и приводя к их гибели. В настоящее время он широко применяется на полях кукурузы, сои, хлопчатника и рапса для борьбы с однолетними злаковыми сорняками и некоторыми мелкосеменными широколиственными сорняками.
Однако традиционные гербицидные формулы, такие как эмульгируемые концентраты (ЭК) и водные эмульсии (ВЭ), могут представлять значительные риски, включая фитотоксичность для сельскохозяйственных культур, загрязнение окружающей среды остатками в почве и в воде. Кроме того, из нужно часто применять из-за быстрого разложения. Эти ограничения стимулировали разработку новых, экологически безопасных технологий формул.
Более широкое внедрение нанотехнологий в сельское хозяйство открывает широкие возможности для инноваций. Они позволяют разрабатывать передовые системы доставки, способные повысить эффективность и устойчивость агрохимикатов, таких как удобрения, биостимуляторы и пестициды.
Для оптимизации использования гербицидов крайне важны формулы с контролируемым высвобождением. Одним из перспективных подходов является технология нанокапсул, которая предполагает инкапсуляцию активного ингредиента в полимерную оболочку. Этот метод продемонстрировал значительный потенциал, снижая начальный «взрывной» эффект, продлевая гербицидную активность, минимизируя экологические потери и повышая безопасность урожая.
В предыдущих исследованиях ученых Колледжа защиты растений, Юго-Западный университет, и Института китайских лекарственных материалов, Мяньянская академия сельскохозяйственных наук, была разработана новая нанокапсульная форма ацетохлора, которая показала лучший контроль сорняков через 30 дней после применения по сравнению с традиционным эмульгируемым концентратом ацетохлора (ЭК).
Однако критический переход от разработки в лабораторных масштабах к оценке в полевых условиях не был должным образом изучен. Для полного понимания эффективности, физиологического воздействия и общих преимуществ этих новых формул необходима дальнейшая валидация в реальных агрономических условиях, особенно на высокоценных специализированных культурах.
Ophiopogon japonicus (O. japonicus) — травянистое растение из семейства лилейных. Его корневые клубни используются в качестве лекарственных средств и включены в издание Фармакопеи Китайской Народной Республики 2020 года. Многочисленные фармакологические исследования показали, что O. japonicus содержит сапонины, флавоноиды, полисахариды, эфирные масла и аминокислоты. Эти соединения проявляют ряд фармакологических эффектов, включая защиту сердечно-сосудистой системы, а также противовоспалительные, противораковые, антиоксидантные, иммунорегуляторные, противокашлевые, антибактериальные и антидиабетические свойства.
Офипогон в Китае подразделяется на два типа в зависимости от региона выращивания: сычуаньский и чжэцзянский. Сычуаньский в основном выращивается на равнине бассейна реки Фуцзян в округе Мяньян провинции Сычуань, где на его долю приходится более 70% национального урожая.
Расширение выращивания офипогона в Китае столкнулось со значительными трудностями, особенно из-за заражения посевов сорняками. Ключевой проблемой является то, что использование гербицидов в большинстве культур традиционной китайской медицины все еще находится на предварительной стадии, с небольшим количеством официально зарегистрированных и одобренных применений.
Согласно опросу, производители офипогона тратят более 300 долларов США в год на наем для ручной прополки, что составляет более 20% от их общих затрат на производство. Поэтому крайне важно разработать безопасную и эффективную стратегию борьбы с сорняками на полях офипогона, и эта задача является одновременно неотложной и сложной.
Основываясь на предыдущих исследованиях формул, китайские эксперты из вышеуказанных научных учреждений провели новое, направленное на преодоление разрыва между лабораторными инновациями и полевым применением. Они выдвинули гипотезу, что нанокапсулы ацетохлора обеспечат эффективную и устойчивую борьбу с сорняками, одновременно повышая безопасность урожая и сохраняя лекарственные качества O. japonicus.
Для проверки этой гипотезы был проведен всесторонний полевой эксперимент, чтобы (1) оценить эффективность борьбы с сорняками и устойчивость новой формулы нанокапсул ацетохлора, применяемой в трех различных нормах, по сравнению с обычным эмульгируемым концентратом (ЭК) ацетохлора, в системе производства O. japonicus в Сычуани; (2) оценить влияние этих обработок на агрономические признаки и урожайность O. japonicus; и (3) определить последующее влияние на качество клубней путем количественной оценки содержания ключевых биологически активных соединений: сапонинов, полисахаридов и флавоноидов.
Обработки включали ручную прополку (контроль без сорняков), обычный ЭК (900 г д.в. на га) и три дозы нанокапсул (450, 900 и 1800 г д.в. на га).
Эффективность борьбы с сорняками оценивали через 15, 30, 45 и 60 дней после внесения, после чего проводили измерение агрономических признаков, урожайности и содержания биологически активных соединений (сапонинов, флавоноидов и полисахаридов) после сбора урожая.
Нанокапсулы с высокой дозировкой (1800 г д.в./га) обеспечили превосходный контроль сорняков (96,54% за 45 дней), что было лучше, чем при использовании ЭК и более низких доз нанокапсул, и увеличили продолжительность контроля. Это не оказало отрицательного влияния на ключевые агрономические показатели, морфологию корнеклубней, конечную урожайность или содержание ключевых биологически активных соединений по сравнению с контролем без сорняков.
Таким образом, нанокапсулы ацетохлора, особенно в дозировке 1800 г д.в./га, предлагают эффективную и безопасную стратегию борьбы с сорняками при выращивании офипогона. Они обеспечивают превосходный, продолжительный контроль сорняков без ущерба для урожайности или качества культуры.
Данное исследование предоставляет важные эмпирические данные для практического применения нанокапсул ацетохлора в системе выращивания лекарственных культур. Оно позволяет лучше понять, как современные гербицидные формулы могут быть эффективно интегрированы в производство высокоценных культур, обеспечивая как продуктивность, так и качество.
Источник: Agriculture 2025, doi.org/10.3390/agriculture15212258
