RU2748073C1

RU2748073C1 - Способ повышения продуктивности нуга Абиссинского при проращивании семян

Info

Publication number: RU2748073C1
Application number: RU2020131768A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Зеленков; Вячеслав Васильевич Латушкин; Вадим Владимирович Потапов; Владимир Михайлович Косолапов; Владимир Владимирович Карпачев; Мария Ивановна Иванова; Анатолий Федорович Разин
Original assignee: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр овощеводства"
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-05-19

Abstract

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ повышения продуктивности нуга Абиссинского при проращивании семян, включающий использование кремнийсодержащего препарата. Для предпосевной обработки семян готовят рабочие водные золи гидротермального нанокремнезема концентраций 0,05-0,0005 % мас. на основе исходного водного золя нанокремнезема 2,5%-ной концентрации с преобладанием размеров составляющих его частиц 10-20 нм, который получают из гидротермальных растворов Мутновского месторождения Камчатки. Время экспозиции семян в приготовленных разбавленных водой золях гидротермального нанокремнезема составляет 120 минут. Способ позволяет расширить возможности использования водных золей природного нанокремнезема гидротермального происхождения и определенных его концентраций для повышения всхожести семян нуга Абиссинского. 2 табл., 5 пр.

Description

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)

	Энергия прорастания, %	Изменение энергии прорастания, %	Всхожесть, %	Изменение всхожести, %
0,05	61,9	-0,3	92	-1,1
0,01	66,7	+7,4	93	0
0,005	66,7	+7,4	94	+1,1
0,001	66,9	+7,7	94	+1,1
0,0005	66,7	+7,4	93	0
Контроль	62,1	-	93	-

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

Концентрация ГНК в рабочем растворе, %	Высота ростков на 3 сутки, см	Изменение высоты ростков на 3 сутки, %	Высота ростков на 7 сутки, см	Изменение высоты ростков на 7 сутки, %	Масса 100 ростков на 7 сутки, г	Изменение массы ростков на 7 сутки, %
0,05	1,9	+ 5,6	90	+ 7,2	2,6	+ 4,0
0,01	2,2	+ 22,2	94	+ 11,9	2,7	+ 8,0
0,005	2,2	+ 22,2	94	+ 11,9	2,9	+ 16,0
0,001	2,2	+ 22,2	96	+ 14,3	2,9	+ 16,0
0,0005	1,8	0	86	+ 2,4	2,7	+ 8,0
контроль	1,8	-	84	-	2,5	-

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.

Claims

Способ повышения продуктивности нуга Абиссинского при проращивании семян, включающий использование кремнийсодержащего препарата, отличающийся тем, что для предпосевной обработки семян готовят рабочие водные золи гидротермального нанокремнезема концентраций 0,05-0,0005 % мас. на основе исходного водного золя нанокремнезема 2,5%-ной концентрации с преобладанием размеров составляющих его частиц 10-20 нм, который получают из гидротермальных растворов Мутновского месторождения Камчатки, при этом время экспозиции семян в приготовленных разбавленных водой золях гидротермального нанокремнезема составляет 120 минут.