Результат интеллектуальной деятельности: Способ активации проращивания семян сахарной свеклы

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству и может найти применение для предпосевной обработки семян сахарной свеклы как активатора роста для селекции и семеноводства, при интродукции растений и получении проростков свеклы в технологиях получения микрозелени.

Известен способ, в котором используют кремнийсодержащее удобрение, в состав которого входит зола рисовых растительных остатков - лузгу в комплексе с макро- и микроэлементами (патент № 2525582, опубликован 20.08.2014, Бюллетень №23, МПК С05 G1/00).

Однако, в известном удобрении кремниевого компонента в лузге содержится не более 10%, а остальные минеральные компоненты в виде солей и окислов имеют изменчивый состав, что может негативно влиять на рост и развитие растений, особенно на первом этапе гетеротрофного питания растений при проращивании семян перед переходом на автотрофное питание при фотосинтезе. Также, кремниевое удобрение вносится в почву в высоких концентрациях и не позволяет его использование в виде предпосевной обработки семян.

Известен также кремнийсодержащий препарат Энергия М, состоящий из силатрана - 1-хлорметилсилатрана и синтетического аналога фитогормона ауксина - крезацина, что реализовано в способе культивирования салата в закрытой системе фитотрона (патент РФ № 2702086, опубликован 03.10.2019, Бюл.. №28, МПК А01 G22/15). Несмотря на положительный эффект применения комбинированного препарата 1-хлометилсилатрана с крезацином для выращивания салатных культур в фитотронах способ реализует некорневую обработку растений рабочим раствором препарата на 18-20 день вегетации салатной культуры в периоде активного фотосинтеза и максимального покрытия поверхности розетками листьев растений. Это снижает эффективность реализации способа при переносе его применения с периода активного фотосинтеза вегетации растений на начальный этап - проращивание семян и их предпосевной обработки.

Также, реализация на практике бинарных композиций менее технологична при приготовлении рабочих растворов и более затратная по суммарной стоимости его компонентов по сравнению с монопрепаратом.

Близким техническим решением к предлагаемому объекту является применение в сельском хозяйстве препарата, состоящего только из одного кремнийорганического вещества 1-хлорметилсилатрана, известного больше под товарным названием Мивал-Агро, который используется как универсальный регулятор роста растений, способный увеличить продуктивность на 10-20% ( интернет- cekator.ru/mival-agro, forundacha.ru)

Известный препарат широко используется для повышения урожайности сельскохозяйственных культур с его применением на различных этапах вегетации растений

В то же время субстанция Мивала-Агро - 1-хлорметилсилатран плохо растворим в воде и гидролизуется, как при длительном хранении, так и в процессе контакта с водой при приготовлении рабочих растворов перед обработкой растений, что затрудняет использование рабочих растворов. Данных по времени годности рабочих растворов перед применением препарата авторы не приводят и в литературе они не описаны, что сужает применение в связи с неоднозначностью экологичности его использования, поскольку в результате гидролиза 1-хлорметилсилатрана образуются производные вещества от хлорметильного радикала при расщеплении кремний - углеродной связи. А это осложняет прогноз последующего применения препарата по листу в фазе активного фотосинтеза после предпосевной обработки растений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому объекту является решение SU 1353338 A1, 23.11.1987, в котором раскрыт способ активации проращивания семян сахарной свеклы, включающий использование препарата, в котором предварительно замачивают семена свеклы.

Технический результат - расширение возможностей использования водных золей природного нанокремнезема гидротермального происхождения, и определенных его концентраций для повышения всхожести семян сахарной свеклы, стимуляции роста, продуктивности с реализацией технологий получения проросших семян для получения микрозелени, или в качестве предпосевной обработки семян для открытого и защищенного грунта, а также для интродукции и селекции для получения новых высокопродуктивных сортов, отзывчивых на наноразмерный кремнезем.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что семена сахарной свеклы Смена перед посевом предварительно замачивают на 120 минут с использованием кремнийсодержащего препарата в виде водного золя гидротермального нанокремнезема с полидисперсностью составляющих его наночастиц с преобладанием размеров 10-20 нм и его концентраций рабочих растворов в диапазоне 0,05-0,0005%, при этом проращивание семян осуществляют в темноте при поддержании их увлажнения водой.

Способ осуществляют следующим образом.

В способе используют водный золь гидротермального нанокремнезема (ГНК), который получают из природных гидротермальных растворов Мутновского месторождения Камчатки (производство ООО «Наносилика»). В испытаниях использовали исходный водный золь ГНК с концентрацией по кремнезему 2,5%, Для обработки семян исходный золь ГНК разводили дистиллированной водой до рабочих концентраций от 0,05 до 0,0005% по кремнезему. Гидротермальный нанокремнезем обладает высокой биохимической активностью, высокой скоростью проникновения в семена растений, высокой сорбционную емкостью за счет размеров частиц кремнезема и их площади поверхности до 500 см²/г. В приготовленном рабочем растворе гидротермального кремнезема отсутствуют токсические вещества, что придает предлагаемому решению более высокую экологичность и биодоступность для семян, в частности, к эндосперму и позволяет активизировать процесс проращивания семян в темноте для решения различных биотехнологических и селекционных задач.

Параметры размеров наночастиц преимущественно диапазона 10-20 нм достигаются возможностями ультрафильтрационного оборудования и технологиями проведения поликонденсации ортокремневой кислоты гидротермальных растворов Мутновского месторождения. Это позволяет обеспечить качественную обработку семян растений. Параметры способа наночастиц обоснованы экспериментально.

В качестве объекта исследований взята техническая сельскохозяйственная культура - сахарная свекла сорта Смена

Реализация способа приведена в нижеприведенных примерах.

Пример 1. Для приготовления рабочего раствора ГНК концентрации 0,05% исходный золь нанокремнезема концентрации 2,5 %, вводили из расчета 10 мл ГНК в 490 мл дистиллированной воды и перемешивали при комнатной температуре. Семена сахарной свеклы сорта Смена обрабатывали полученным рабочим раствором, выдерживая их в растворе в течение 120 минут. В качестве контроля проводили обработку семян дистиллированной водой, выдерживая их в ней в течение 120 минут. Далее размещали семена растений по 150 семян на блоки минеральной ваты размерами 25х18 (450 см² ). Для каждого варианта обработки семян водными золями ГНК проводили по 3 повторности для каждой концентрации ГНК. Проверку всхожести семян проводили на 7-е сутки проращивания в темноте в термостате при комнатной температуре (22°С). На 3-и сутки термостатирования семян определяли энергию их прорастания. Термостатирование семян растений при комнатной температуре (22°С) в процессе проращивания проводили при поддержании увлажнения минеральной ваты дистиллированной водой.

Пример 2. Для приготовления рабочего раствора ГНК концентрации 0,01% использовали 100 мл рабочего раствора ГНК концентрации 0,05% (см.пример 1), который разводили дистиллированной водой до объема 500 мл при перемешивании при комнатной температуре. Обработку полученным раствором ГНК семян сахарной свеклы сорта Смена проводили аналогично приведенной схеме в примере 1.

Пример 3. Для приготовления рабочего раствора ГНК концентрации 0,005% использовали 250 мл рабочего раствора ГНК концентрации 0,01% (см.пример 2), который разводили дистиллированной водой до объема 500 мл при перемешивании при комнатной температуре. Обработку полученным раствором ГНК семян сахарной свеклы сорта Смена проводили аналогично приведенной схеме в примерах 1 и 2.

Пример 4. Для приготовления рабочего раствора ГНК концентрации 0,001% использовали 100 мл рабочего раствора ГНК концентрации 0,005% (см. пример 3), который разводили дистиллированной водой до объема 500 мл при перемешивании при комнатной температуре. Обработку полученным раствором ГНК семян сахарной свеклы сорта Смена проводили аналогично приведенной схеме в примерах 1,2,3.

Пример 5. Для приготовления рабочего раствора ГНК концентрации 0,0005% использовали 250 мл рабочего раствора ГНК концентрации 0,001% (см.пример 4), который разводили дистиллированной водой до объема 500 мл при перемешивании при комнатной температуре. Обработку полученным раствором ГНК семян сахарной свеклы сорта Смена проводили аналогично приведенной схеме в примерах 1,2,3,4.

Проращивание семян сахарной свеклы осуществляли в темноте, в соответствии с ГОСТ 22617.2-94 («Семена сахарной свеклы. Методы определения всхожести , одноростковости и доброкачественности»).

Результаты испытаний предложенного способа приведены в таблицах 1 и 2.

Как видно из таблиц 1 и 2 применение наноразмерного кремнезема положительно сказывается на этапе проращивания семян сахарной свеклы.

Применение ГНК при предпосевной обработке семян увеличивает энергию прорастания от 1,1 % до 10,4 % и всхожесть от 1,0 % до 10,9 % при использовании предпосевной обработке семян растворами ГНК концентраций от 0,0005 % до 0,05 % (таблица 1)..

Применение предлагаемого способа для сахарной свеклы позволяет получить проросшие семена с увеличением продуктивности по росткам, (масса 100 ростков, г) от 3,3 % до 13,7 %, при увеличении их роста от 5,7 % до 18,1 %, и использовании предлагаемого способа с предпосевной обработкой семян наноразмерным кремнеземом природного происхождения в диапазоне концентраций ГНК от 0,0005 % до 0,05 % (табл.2).

Полученные экспериментальные данные позволяют заключить, что гидротермальный нанокремнезем является активатором проращивания семян сахарной свеклы при гетеротрофном питании и может найти применение для предпосевной обработки, расширить области применения ГНК в технологии получения проростков семян и далее микрозелени, а также для использования в селекции и в полевом агропроизводстве.