Результат интеллектуальной деятельности: Способ повышения продуктивности нуга Абиссинского при проращивании семян

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к получению микрозелени и может найти применение при предпосевной обработке семян регуляторами роста растений.

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 передпереходом 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.

Наиболее 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.

Технический результат – расширение возможностей использования водных золей природного нанокремнезема гидротермального происхождения и определенных его концентраций для повышения всхожести семян нуга Абиссинского, стимуляции роста и 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 для обработки семян нуга Абиссинского, повышения их всхожести, роста на стадии проращивания в отличие от прототипа, семена перед посевом предварительно замачивают на 120 минут в водном золе гидротермального нанокремнезема полидисперсностью составляющих его наночастиц с преобладанием размеров 10-20 нм и концентраций рабочих растворов в диапазоне 0,05–0,0005%.

Способ осуществляют следующим образом.

В способе используют водный золь гидротермального нанокремнезема (ГНК), который получают ультрафильтрационным мембранным концентрированием наночастиц SiO_2, после поликонденсации молекул ортокремневой кислоты в природном гидротермальном растворе Мутновского месторождения Камчатки (производство ООО «Наносилика»). Исходный золь ГНК с начальной концентрацией по кремнезему 2,5 %, полидисперсностью составляющих его наночастиц с преобладанием частиц размером 10-20 нм. Для обработки семян 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 интенсифицировать 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 ортокремниевой кислоты гидротермальных растворов Мутновского месторождения. Это позволяет обеспечить качественную обработку семян растений.

В качестве объекта исследований взята новая и интродуцированная в России сельскохозяйственная культура - нуг Абиссинский (Guizotia abyssinica (L.f.) Cass) сорт Липчанин (селекция ФГБНУ ВНИИ рапса).

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 нуга Абиссинского сорта Липчанин (первый сорт в реестре селекционных достижений РФ. Получен из сортообразцов интродуцированной в Липецкой области растительной культуры нуга Абиссинского) 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 1,5 г на блоки минеральной ваты размерами 25х18 (450 см² ). Для каждого варианта обработки семян водными золями ГНК проводили 3 повторности для каждой концентрации ГНК. Проверку всхожести семян проводили на 7-е сутки проращивания в темноте в термостате при комнатной температуре (22⁰ С). На 3-и сутки термостатирования семян определяли энергию их прорастания. Термостатирование семян растений 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 нуга Абиссинского 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 нуга Абиссинского 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 нуга Абиссинского 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 нуга Абиссинского проводили аналогично приведенной схеме в примерах 1,2,3,4.

Проращивание семян нуга осуществляли в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84 («Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести». - М. Стандартинформ, 2011).

Таблица 1 Влияние водных золей ГНК на энергию прорастания семян (в %, 3-и сутки после посева) и всхожесть семян нуга Абиссинского (в % на 7-е сутки после посева)

Таблица 2. Влияние водных золей ГНК на рост проростков при проращивании в темноте семян нуга Абиссинского на 7-е сутки от посева

Как видно из таблиц 1 и 2, применение наноразмерного кремнезема благотворно сказывается на этапе проращивания семян нового сорта нуга Абиссинского интродуцированного в условиях ЦЧЗ России.

Применение ГНК при предпосевной обработке семян повышает энергию прорастания нуга на 7,4-7,7 % при отсутствии достоверных изменений по сравнению с контролем для всхожести семян (табл. 1).

Увеличение энергии прорастания семян дает увеличение высоты ростков для нуга на 3-и сутки до 22,2 % и на 7-е сутки - до 14,3 % по отношению к контрольным образцам.

Применение предлагаемого способа для нуга Абиссинского позволяет получить проросшие семена с увеличением продуктивности проростков от 4,0 % до 16,0 % (табл.2).

Полученные экспериментальные данные позволяют заключить, что нанокремнезем гидротермального происхождения является стимулятором развития растений нуга Абиссинского на стадии проращивания семян при гетеротрофном питании и может найти применение для снижения трудоемкости и затрат на предпосевную обработку новых видов растений в условиях интродукции, повышения эффективности и расширения области применения наноразмерного природного кремнезема гидротермального происхождения в технологии получения проросших семян и микрозелени, а также для использования в селекции и в полевом (луговом) агропроизводстве.