Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЯРОВОЙ СИЛЬНОЙ ПШЕНИЦЫ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к новым регуляторам роста, которые могут быть использованы для предпосевной обработки семян зерновых культур, преимущественно пшеницы. Это достигается путем стимулирования процессов всхожести и энергии прорастания семян яровой сильной пшеницы, в котором в составе суспензии применяется ультрадисперсная смесь наночастиц, состоящая из SiO₂ × Fe соответственно размером 40,9±0,6 и 90±0,5 нм при процентном соотношении SiO₂ к Fe равном 60 на 40, при дозировке к раствору не менее 0,001 мас. % в смеси со стабилизированным ЭХА водным католитом с рН 8 и Eh=-400…-500 мВ. Обработку семян проводят в вакуумной среде при давлении 650-680 мм.рт.ст. при перемешивании с частотой вращения барабана 10 об/мин в течение 10-20 мин.

Используя достижения нанотехнологии применения обработки семян совместно со способом активации путем использования стабилизированного ЭХА католита, как допингового свойства при преодолении негативного воздействия [10], при этом представляется возможность значительно повысить энергию прорастания и всхожесть семян [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].

Известно, что недостаток кремния сдерживает рост и развитие растений, повышает их восприичивость к стрессовым ситуациям, к болезням и вредителям. Выводы ведущих мировых ученых выдвигают свойства кремния на первое место [13]. При улучшении кремниевого питания у злаковых растений повышается эффективность фотосинтеза и активность корневой системы [14].

Также известно возбуждающее влияние наночастиц железа на повышение энергии прорастания и всхожести семян, которое подтверждено многочисленными результатами исследований [6, 7, 8, 9].

Аналогом влиянию ЭХА католита [14] является электростимуляция семян путем обработки их аэроионами отрицательной полярности, подробно представленная в исследованиях А.Л. Чижевского [12].

Так, в опыте на твердой пшенице при дозировке аэроинами отрицательной полярности в течение 4 минут - прибавка всхожести по сравнению с контролем была 22%. Семена пшеницы лучше всего реагировали на 8-минутную экспозицию с учетом их качества. Эффективность уменьшает плотность и толщина оболочки семян, влажность зерна, содержание жира. Частицы белка в зерне несут отрицательный заряд, а оптимальная дозировка отрицательной полярности ускоряет клеточные реакции [12].

Для решения поставленной задачи повышения эффективности применения представленных способов нами предлагается совместить их влияние с вакуумной обработкой семян яровой пшеницы [6, 7, 8, 9, 15].

Наиболее близкими техническими решениями, заявленному нами изобретения, являются способы [6, 7, 9, 12, 15].

Анализ доступных источников информации не выявил применения наночастиц железа Fe и оксида кремния SiO₂ в смеси с католитом при обработке в вакуумной среде, как способ биостимуляции прорастания семян яровой сильной пшеницы. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует патентоспособности «новизна».

Способ разрабатывался на базе центра «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» ФГБНУ «Федерального научного центра биологических систем и агротехнологий Российской академии наук».

Схема опытов (табл. 1):

- контроль - замачивание - обработка семян в водопроводной воде с рН 8 и Eh=+200…+250 мВ;

- опытные варианты - замачивание - обработка семян в растворах заявляемых суспензиях в принятых концентрациях (дозах).

При проведении исследования учитывалось, что зараженность зерна сельскохозяйственных культур плесневыми грибами и бактериями в РФ составляет 60-80% [16] поэтому для биозащиты при предпосевной обработке семян использовали раствор препарата Фитоспорин-М (№ гос. Регистрации 1676-09-307-006-0031, производство «БашИнком») в дозе 1,5 г/л, при расходе 100-150 мл на 100 г семян. Повышение эффективности за счет содержания гуматов натрия (90%).

Для проведения эксперимента использовали смесь наночастиц, состоящую из SiO₂ × Fe, в соотношении 60/40%, произведенную ADVANSED POWDER TECHNOLOGIES LLC (Россия, г. Томск, ул. Академическая, д. 8/2) и PLASMOTERM (Россия, г. Москва, ул. Тарутинская, д. 1).

Подготовка проб наночастиц проводилась путем диспергирования в каталите на ультразвуковом диспергаторе UP50H, (hielscher,Ultrasound Technology, Германия) в течение 30 мин.

Характеристика наночастиц:

Семена обрабатывали суспензией наночастиц и «Фитоспорина-М» в стабилизированном каталите из расчета 0,18 мг/кг массы семян в объеме 500 мл.

Концентрация наночастиц Fe и SiO₂ взята на основании данных по патенту RU №2635103, как прототипу [7].

В качестве стабилизатора ЭХА катодного водного раствора использовали глицин в концентрации 0.01 мас. %, представляющий собой аминокислоту из группы полярных незаряженных аминокислот, что гарантировало сохранность допинговых его свойств рН 8 и Eh=-400…-500 мВ при проведении эксперимента в течение 7-8 суток, кроме того раствор демонстрирует высокую противомикробную и противогрибковую активность [6, 10].

Исследования проводили в условиях лабораторного опыта в чашках Петри, ложе для семян - два слоя фильтровальной бумаги. В каждую чашку помещали по 50 шт. семян. Экспозиция обработки семян пшеницы 10-20 мин.

Энергию прорастания определяли на 4-е сутки, всхожесть - на 8-е. При определении всхожести определяли энергию прорастания.

Исследование влияния предпосевной обработки проводили на яровой сильной пшенице Юго-Восточная 2 [11].

Результаты сравнительного исследования приведены в табл.1.

Явное преимущество по энергии прорастания, всхожести и морфологическим показателям проростков пшеницы было в 4-ом варианте.

Таким образом, предлагаемый способ предпосевной обработки семян яровой сильной пшеницы Юго-Восточная 2 позволяет снизить фактор влияния отрицательных погодных условий в Оренбургском Предуралье, зоне рискованного земледелия и может быть рекомендована для применения на практике.

Список использованной литературы

1. Коваленко Л.В., Фолманис Г.Э. Активация прорастания семян ультрадисперсными порошками железа // Достижения науки и техники АПК. 2001. №9. С. 7-8.

2. Виноградова Д.Л., Малышев Р.А., Фолманис Г.Э. Экономические аспекты применения нанотехнологий в земледелии / под общ. редакцией Г.В. Павлова - М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов. 2005. С. 8-34.

3. Коваленко Л.В., Фолманис Г.Э. Биологически активные нанопорошки железа. М.: Наука, 2006. 124 с.

4. Дерябина Т.Д. Оценка безопасности ионов, нано- и микрочастиц железа и меди тесте прорастания семян Triticum aestivum // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011, №12 (131). С. 386-389.

5. Калунянц К.А., Кочеткова А.А., Сушенкова О.А. и др. Интенсификация технологических процессов обработки зерна электрохимическим воздействием // Совещание по электрохимической активации сред: тезисы докладов. - Всесоюзное химическое общество им. Д.И. Менделеева, 1987. - С. 83.

6. Патент RU №2582499. Опубликовано 27.04.2016. Бюл. №12.

7. Патент RU №2635103. Опубликовано 09.11.2017. Бюл. №31 (прототип).

8. Патент RU №2623471. Опубликовано 26.06.2017. Бюл. №

9. Патент RU №2627556. Опубликовано 08.06.2017. Бюл. №

10. Патент RU №2234945. Опубликовано 27.08.2004. Бюл. №14

11. Патент на селекционное достижение РФ №0801 Пшеница твердая яровая Юго-Восточная 2. Зарегистрировано 05.12.1996.

12. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. М.: Госпланиз-дат, 1960. С. 531-557.

13. Ma J.F. et. al. (2004) Charactrization of Si uptake system and molecular mapping of si transporter gene in rice. Plant Physiol. 136. 3284-3289.

14. Wang S.Y., Galleta G.Y / Foliar application of potassium silicate induces metabolic changes in strawberry plants. Jounal of Plant Nutrition. Vol 21. Iss. 1, 1998.

15. Патент RU №2429592. Опубликовано 27.09.2011. Бюл. №

16. Горобей И.М., Ашмарина Л.Ф. Зараженность зерна бобовых и зернофуражных культур токсиногенными грибами в условиях Западной Сибири. // Аграрный вестник Юго-Востока. 2009. №3. С. 55-56.