Физико-химические свойства и агрохимическая эффективность новых дефолиантов на основе хлоратов натрия, магния и кальция, содержащих ПАВ

Physicochemical properties and agrochemical effectiveness of new defoliants based on sodium, magnesium and calcium chlorates containing surfactants
Цитировать:
Умиров Ф.Э., Номозова Г.Р., Шодикулов Ж.М. Физико-химические свойства и агрохимическая эффективность новых дефолиантов на основе хлоратов натрия, магния и кальция, содержащих ПАВ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 1(79). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11155 (дата обращения: 21.06.2021).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы получения новых дефолиантов из хлорноватистого натрия на основе хлорид-хлоратов натрия, магния и кальция, содержащих ПАВ. Дефолианты, как правило, принимаются в виде водных растворов. Поэтому, важным является изучение физико-химических свойств водных растворов (рН, плотность, потери хлорат–иона, вязкость, окислительно-восстановительный потенциал и поверхностное натяжение) дефолиантов и их агрохимической эффективности в условиях мелко деляночных и производственных испытаний.

ABSTRACT

The article discusses the issues of obtaining new defoliants from hypochlorous sodium based on sodium, magnesium and calcium chloride-chlorates containing surfactants. Defoliants are usually taken in the form of aqueous solutions. Therefore, it is important to study the physicochemical properties of aqueous solutions (pH, density, loss of chlorate ion, viscosity, redox potential and surface tension) of defoliants and their agrochemical efficiency under conditions of small-scale and production tests.

 

Ключевые слова: дефолиант, водный раствор, активность, компоненты, оптимальные сроки, приготовление, препараты, капле образование, опрыскивание, прилипание, листья, проникновение, растения, эффективность, плотность, коробочки, хлопок, хлораты, натрий, магний, ПАВ.

Keywords: defoliant, aqueous solution, activity, components, optimal timing, preparation, preparations, droplet formation, spraying, adhesion, leaves, penetration, plants, efficiency, density, bolls, cotton, chlorates, sodium, magnesium, surfactant.

 

В мире ежегодно получают более 20 млн. тонн хлопкового волокна.  Ведущими производителями хлопкового волокна сегодня являются Китай (4 млн.тонн в год), США (около 4 млн.тонн), Индия (2,5 млн. тонн), Пакистан (1,5 млн.тонн) и Узбекистан (1,2 млн.тонн). На эти пять стран приходится 65% всего мирового производства хлопка. Остальные 35% производятся в 70 странах мира, из которых можно выделить Грецию, Испанию и Австралию  [1, с.14-15].

Дефолиация хлопчатника является агротехническим приёмом для подготовки хлопчатника к своевременной уборке накопленного урожая хлопка-сырца. Дефолиация – искусственное удаление листьев, которое обычно производится с помощью химических веществ, которые вызывают в растениях процессы, аналогичные происходящим при естественном старении и опадении листьев [2, с. 12].

Известно, что дефолианты, как правило, применяются в виде водных растворов. Поэтому, изучив физико-химические свойства водных растворов дефолиантов, можно характеризовать поведение их компонентов в водных растворах и установить оптимальные сроки по их приготовлению и хранению. Физико-химические свойства растворов дефолиантов значительно влияют на каплеобразование при опрыскивании, на распределение и прилипание капель на листьях и на проникновение в листья растений [3, с. 198].

В связи с этим в статье приведены результаты по рН среды, плотности, потери хлорат–иона, вязкости, окислительно-восстановительному потенциалу и поверхностному натяжению рабочих растворов предложенных дефолиантов[4, с. 428].

Полученные данные представлены в таблицах 1 и 2. Из данных таблицы 1. видно, что потери хлорат–иона рабочих растворов изученных дефолиантов колеблются между 0,039 и 0,057% за сутки хранения после их приготовления. Через 15 суток после приготовления рабочих растворов эти данные составляли 0,131-0,410%, в то время как потери хлорат–иона рабочих растворов эталонных хлоратсодержащих дефолиантов за 15 суток после их приготовления составляли 0,181-0,952 % [5, с. 19].

Таблица 1.

Физико-химические свойства водных рабочих растворов полученных дефолиантов

Наименование дефолиантов

Содержание дефолиантов в растворе, кг, 200 дм3

Потери хлорат-иона

 

Плотность растворов, кг/м3

рН растворов

Взязкость   растворов мПа0С

Через 1 сут

Через  5 сут

Через  10 сут

Через  15 сут

Хлорат натрия + ПАВ

2,5+0,1

0,049

0,052

0,112

0,171

1011,5

7,50

1,159

Хлорат натрия + ПАВ

2,0+0,2

0,039

0,056

0,89

0,131

1011,1

7,70

1,175

Хлорат магния

10

0,181

0,563

0,694

0,952

1021,0

6,93

1,429

Хлорат магния +ПАВ

8+0,2

0,051

0,083

0,112

0,410

1021,5

8,30

1,160

Хлорат магния +ПАВ

7+0,4

0,053

0,071

0,109

0,315

1011,2

8,20

1,169

Хлорат кальция + ПАВ

9+0,2

0,049

0,071

0, 109

0,150

1011,5

7,72

1,173

Хлорат кальция +ПАВ

10+0,4

0,057

0,092

0,119

0,190

1029,2

8,12

1,189

 

Таким образом, введение в состав дефолиантов - хлоратов натрия, магния и кальция в качестве ПАВ содержащих соапсток натриевых солей высших жирных кислот приводили к повышению устойчивости хлорат-иона в рабочих растворах дефолиантов.

Устойчивость хлорат-иона в значительной степени зависит от значений рН среды. Отсюда можно заключить, что одним из возможных путей повышения устойчивости хлоратсодержащих препаратов и повышения их дефолиирующей активности, а также снижения «жесткости» действия является повышение значения рН среды рабочих растворов дефолиантов. Исследования показали, что рН рабочих растворов индивидуальных хлоратов колеблется в пределе 6,93, а водных растворов полученных нами дефолиантов – соответствовали 7,30-8,30. Поэтому повышение значений рН обеспечивает уменьшение потерь хлорат-иона в рабочих растворах предложенных дефолиантов. Кроме того, рН среды практически приближался к нейтральным и слабощелочным значениям и в связи с этим при приготовлении и применении отпадала необходимость установления специальных емкостей или оборудования.

Плотность рабочих растворов полученных дефолиантов находилась в пределах 1011,1-1029,2 кг/м3, что не влечет снижение грузоподъемности авиационной и наземной техники, а следовательно, и их дневной производительности.

Вязкость рабочих растворов полученных дефолиантов находилась в переделах 1,159-1,189мПа•с, а индивидуального хлората магния в пределе 1,429 мПа•с.

Необходимо отметить, что термин “жесткость” для действия хлоратов связана, прежде всего, с их окислительными свойствами. В этой связи представляет интерес определение окислительно-восстановительных потенциалов хлоратов и предложенных на их основе дефолиантов (рис.1.)

 

Рисунок 1. Изменение окислительно-восстановительных потенциалов индивидуальных хлоратов натрия, магния, кальция, трикарбамидохлората натрия (I-IV) и ПАВ-содержащих хлоратов натрия, магния, кальция (V-VII) и ПАВ (VII)

 

На рис.1. представлены данные по изменению окислительно-восстановительных потенциалов водных рабочих растворов хлоратов натрия, магния, кальция, трикарбамидохлората натрия в зависимости от их концентрации. Согласно приведенным данным, окислительно-восстановительные потенциалы изученных дефолиантов повышаются с ростом их концентрации в растворе. Это согласуется с тем, что чем выше гектарная норма расхода препарата, тем больше жесткости действия его на растения. Значения окислительно-восстановительных потенциалов рассматриваемых дефолиантов при их оптимальной гектарной норме расхода располагаются в следующем ряду - хлорат натрия > хлорат магния > хлорат кальция > трикарбамидохлорат натрия > хлорат натрия+ПАВ > хлорат магния+ПАВ>хлорат кальция+ПАВ > ПАВ. Практически это хорошо согласуется с последовательностью увеличения “жесткости” действия этих препаратов на растения. Хлораты проявляют «жесткий» характер действия (хлораты натрия, магния, кальция), а при низком значении окислительно-восстановительных потенциалов, наоборот, «мягко» действуют на растения -  трикарбамидохлорат натрия. Другими словами, для повышения эффективности хлоратов и положительного изменения характера их действия на растения целесообразно снижение окислительных свойств этих дефолиантов как в водном растворе, так и в кристаллическом состоянии.

Наши исследования по определению окислительно-восстановительных потенциалов исследуемых хлорат содержащих дефолиантов с добавкой поверхностно-активного вещества показали, что при этом происходило снижение их окислительных свойств.

Концентрация водных растворов исходных дефолиантов составила: хлората натрия – 0,0100; 0,0125; 0,0150 г/мл; хлората магния – 0,035; 0,045; 0,06; г/мл; хлората кальция – 0,05; 0,06; 0,09 г/мл; дефолианта ТКХТ – 0,050; 0,060; 0,070 г/мл. Полученные растворы по концентрации соответсвуют концентрацям рабочих растворов дефолиантов, используемых для дефолиации (200 л/га при норме расхода по препарату 2,0-3,0 кг/га хлората натрия, 7,0-12,0 кг/га хлората магния и 10,0-14,0 кг/га дефолианта ТКХН). Резкое снижение значений окислительно-восстановительных потенциалов хлоратов, натрия, магния и кальция наблюдается при добавлении в их растворы поверхностно-активного вещества.

Одним из важных физико-химических показателей водных растворов дефолиантов является поверхностное натяжение, которое характеризует смачивание и прилипание капель к листьям растений. Результаты определения поверхностного натяжения водных растворов предложенных дефолиантов и составляющих компонентов представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Поверхностное натяжение рабочих растворов предложенных дефолиантов и их составляющих компонентов.

Наименование дефолиантов

Норма расхода.

кг/га

Концентрация рабочего раствора, г/мл

Поверхностное натяжение

ͯ 10-3 н/м

1.

Хлорат натрия + ПАВ

2,5-0,1

0,050+0,0030

89,30

2.

Хлорат натрия+ ПАВ

2,0+0,2

0,0125+0,0050

90,78

3.

Хлорат натрия

3,0

0,015

92,36

4.

Хлорат-магниевый дефолиант

10,0

0,015

90,36

5.

Хлорат магния +ПАВ

7,0+0,1

0,058+0,00430

46,03

6.

Хлорат магния +ПАВ

6,0+0,2

0,038+0,00670

51,08

7.

Хлорат кальция +ПАВ

9,0+0,1

0,050

92,80

8.

Хлорат кальция+ПАВ

10,0+0,2

0,12

85,50

9.

ТКХН (трикарбамидохлората натрия)

12

0,050

92,80

10.

ПАВ

0,6

0,003

34,85

 

Из приведенных данных видно, что поверхностное натяжение водных растворов полученных дефолиантов было ниже, чем в эталонных хлоратосодержащих дефолиантах, то есть введение в состав последних ПАВ приводило к снижению поверхностного натяжения их водных растворов. Это обеспечивало увеличение смачиваемости и прилипаемости капель к листьям, а следовательно, увеличивало поглощение дефолиантов листьями растений, что приводило к повышению эффективности процесса дефолиации.

В хлопкоуборочных сезонах 2018-2020 годов на полях фермерских хозяйств Навоийской и Бухарской областей были проведены испытания новых дефолиантов. Мелкоделяночные опыты по определению дефолиирующей активности дефолиантов на основе хлората натрия, магния, кальция и трикарбамидохлората натрия с ПАВ проводили на полях фермерских хозяйств на средневолокнистых сортах хлопчатника «Бухара-102», «Бухара-106» и «Бухара-108».

Опыты проводили с трехкратной повторностью, размер делянок составлял 0,0018 га. Для обработки растений дефолиантами применяли ранцевый опрыскиватель с пневматическим двигателем ОРПД-12М. Расход рабочей жидкости дефолиантов составил 1000 дм3/га. В качестве эталона использовали жидкий хлорат магниевый дефолиант и трикарбамидохлорат натрия. Обработку растений проводили в период с 25 августа по 15 сентября. Фенологические наблюдения и учет эффективности были проведены по методике УзНИИХ до обработки, на 6-ой и 12-й день после обработки. Было учтено количество зеленых, сухих  листьев, раскрытых и зеленых коробочек хлопчатника. Количество учетных растений составило по 10 штук на каждой делянке. Полученные результаты на 12-день после обработки в усредненном виде приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Сравнительная эффективность дефолиантов на хлопчатнике сорта «Бухара-108»

 

Варианты

Норма расхода, л/га

Действие на 12 день, %

Количество

новых листьев

Опавших листьев

Сухих листьев

Раскры-

тых ко-

робочек

на 12-й день

на  18-й

день

1.

Жидкий хлорат-магниевый дефолиант (эталон)

8,0

80,8

11,3

80,6

2,8

7,0

2.

Хлорат натрия + ПАВ 

2,0 +0,2

88,9

2,8

91,6

-

-

3.

Хлорат магния + ПАВ

6,5 +0,2

86,4

2,8

81,3

-

-

4.

Хлорат кальция  + ПАВ

8,5+0,2

87,7

3,2

89,4

-

-

5.

«Садаф» (эталон)

6,5

80,9

2,1

85,3

 

 

 

Из данных, приведенных в таблице следует, что при применении в качестве дефолиантов композиций хлоратов натрия и кальция с ПАВ, отмечено усиление эффективности дефолиации. Степень опадения листьев и раскрытие коробочек в этих вариантах опыта достигала 87,7-88,9% и 89,4-91,6% соответственно. В этих вариантах практически исключалось вторичное отрастание листьев хлопчатника после дефолиации, что является важным фактором для качественной механизированной уборки урожая хлопка-сырца.

Таким образом, на основе анализа результатов агрохимических испытаний полученные препараты можно рекомендовать для дальнейшего использования в качестве дефолиантов, ускоряющих созревание и раскрытие коробочек хлопчатника, что дает возможность своевременно собрать урожай до наступления холодов.

 

Список литературы:

  1. Тешаев Ш. Дефолиация ва тола хусусиятлари //Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги журнали. - 2006. -№ 1. 14 – 15-бет.
  2. Назаров Р. Ғўза баргини сунъий тўктириш //Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги журнали. - 2003. -№ 8. 12-бет.
  3. Умиров Ф.Э. Разработка технологии получения эффективных  комплексных дефолиантов, содержащих  физиологически активных веществ. Дис... док. техн. наук. – Ташкент,2019. -198 с.
  4. Умиров Ф.Э., Худойбердиев Ф.И., Номозова Г.Р., Йулдошева М.,Сайфуллаева Н.Чикиндилардан натрий хлорат олиш йўллари. // “Зарафшон вохасини комплекс инновацион ривожлантириш ютуқлари, муаммолари ва истиқболлари” мавзусидаги халкаро илмий –амалий анжуман 2019 йил 27-28ноябр Навоий Узбекистон.- 428-430б.
  5. Умиров Ф.Э., Шодикулов Ж.М., Умиров У.Ф. Исследование процессов получения хлорат-магниевого дефолианта на основе серпентенита  Арветенского месторождения // Путь науки – 2020. - № 10 (80). - С.19-22.
  6. Umirov F.E., Nomozova G.R., Majidov H.B. Investigation of the production of surfactants containing sodium chlorate based on sodium hypochlorite // : Research,Journal of Critical Reviews http://www.jcreview.com/index.php
  7. Умиров Ф.Э., Номозова Г.Р., Худойбердиев Ф.И., Сайфуллаева Н.Ф. Новые дефолианты на основе хлората натрия, содержащего поверхностно-активные вещества // Нукусский государственный педагогический институт имени Ажинияза, Наука и общество – 2020. - № 2. -.С.12-14
Информация об авторах

д-р техн. наук, профессор кафедры “Химическая технология”, Навоийский государственный горный институт, Узбекистан, г. Навои

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Chemical Technology, Navoi State Mining Institute, Uzbekistan, Navai

докторант кафедры “Химическая технология”, Навоийский государственный горный институт, Узбекистан, г. Навои

Doctoral student of the Department of Chemical Technology, Navoi State Mining Institute, Uzbekistan, Navai

докторант кафедры “Химическая технология”, Навоийский государственный горный институт, Узбекистан, г. Навои

Doctoral student of the Department of Chemical Technology, Navoi State Mining Institute, Uzbekistan, Navai

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top