RU2765577C2 - Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds - Google Patents

Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds Download PDF

Info

Publication number
RU2765577C2
RU2765577C2 RU2020120024A RU2020120024A RU2765577C2 RU 2765577 C2 RU2765577 C2 RU 2765577C2 RU 2020120024 A RU2020120024 A RU 2020120024A RU 2020120024 A RU2020120024 A RU 2020120024A RU 2765577 C2 RU2765577 C2 RU 2765577C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seeds
silica
nanoparticles
amount
titanium dioxide
Prior art date
Application number
RU2020120024A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020120024A3 (en
RU2020120024A (en
Inventor
Ольга Алексеевна Шилова
Гаянэ Геннадьевна Панова
Тамара Владимировна Хамова
Александр Сергеевич Галушко
Ольга Рудольфовна Удалова
Людмила Матвеевна Аникина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН)
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Агрофизический научно-исследовательский институт" (ФГБНУ АФИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН), Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Агрофизический научно-исследовательский институт" (ФГБНУ АФИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН)
Priority to RU2020120024A priority Critical patent/RU2765577C2/en
Publication of RU2020120024A3 publication Critical patent/RU2020120024A3/ru
Publication of RU2020120024A publication Critical patent/RU2020120024A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765577C2 publication Critical patent/RU2765577C2/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • A01C1/06Coating or dressing seed

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to the field of agriculture for the activation of seed growing and plant protection, when growing grain crops. Tetraethoxysilane Si(OEt)4 in the amount of 1 vol.% is mixed at intensive stirring with a 0.25-molar solution of hydrochloric acid to form silica with pH~2-3 with the addition of an aqueous solution of mineral additives, while nanoparticles of titanium dioxide are added to silica in the amount of 0.003 g/ml of silica, as well as organic modifiers – polyethylene glycol or glycerin – in the amount of 1 vol.%.
EFFECT: providing, due to the synergetic effect of silica, nanoparticles of titanium dioxide and modifying organic additive, favorable effect on morphological parameters of barley sprouts, on their resistance to damage by phytopathogen – the causative agent of root rot, providing conditions for the development of useful epiphytic bacteria recycling organic and inorganic nitrogen compounds to forms available for plants.
1 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства для активации произрастания семян и защиты растений при выращивании зерновых культур. Способ осуществляется обработкой семян ярового ячменя в суспензиях, получаемых смешением кремнезоля на основе тетраэтоксисилана с нанопорошком диоксида титана и органических модификаторов - глицерина или полиэтиленгликоля. Лабораторные испытания показали высокую эффективность применения таких суспензий, полученных смешением кремнезоля на основе гидролизованного тетраэтоксисилана (1 об. % ТЭОС), нанопорошка диоксида титана (0.003 г TiO2/мл кремнезоля) с добавками глицерина или полиэтиленгликоля (ПЭГ-400) - 1 об. %.The invention relates to the field of agriculture for activating the growth of seeds and protecting plants in the cultivation of crops. The method is carried out by processing spring barley seeds in suspensions obtained by mixing silica sol based on tetraethoxysilane with titanium dioxide nanopowder and organic modifiers - glycerin or polyethylene glycol. Laboratory tests have shown the high efficiency of using such suspensions obtained by mixing silica sol based on hydrolyzed tetraethoxysilane (1 vol.% TEOS), titanium dioxide nanopowder (0.003 g TiO 2 /ml silica sol) with the addition of glycerol or polyethylene glycol (PEG-400) - 1 vol. %.

Данный способ обработки семян способствует ускорению развития проростков и корней растений на ранних этапах их развития, благоприятствует развитию полезных эпифитных микроорганизмов - бактерий, перерабатывающих органические и неорганические соединения азота в доступные для растений формы, и защите растений от фитопатогенов.This method of seed treatment accelerates the development of seedlings and roots of plants at the early stages of their development, favors the development of beneficial epiphytic microorganisms - bacteria that process organic and inorganic nitrogen compounds into forms available to plants, and protects plants from phytopathogens.

Известны различные способы предпосевной обработки семян для их стимуляции и более быстрого прорастания. Так, авторы [Булгакова Е.В., Нефедьева Е.Э., Павлова В.А. Увеличение всхожести семян с твердой семенной кожурой предпосевной обработкой ацетоном // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №6.; URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=15475 (дата обращения: 24.02.2020)] предлагают для семян растений, имеющих очень твердые оболочки, непроницаемые для воды, использовать обработку семян в ацетоне. В результате этой обработки на поверхности семян появлялись трещины и за счет этого всхожесть семян увеличивалась на 20%. Однако известно, что ацетон является токсичным веществом, к тому же появление трещин в оболочке, защищающей семена, может негативно отразиться на их стойкости к бактериальным заболеваниям.There are various ways of pre-sowing treatment of seeds to stimulate them and faster germination. So, the authors [Bulgakova E.V., Nefedeva E.E., Pavlova V.A. Increasing the germination of seeds with a hard seed coat by presowing treatment with acetone // Modern problems of science and education. - 2014. - No. 6.; URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=15475 (date of access: 02/24/2020)] suggest using seed treatment in acetone for plant seeds that have very hard shells that are impermeable to water. As a result of this treatment, cracks appeared on the surface of the seeds and due to this, the germination of seeds increased by 20%. However, it is known that acetone is a toxic substance, and the appearance of cracks in the shell that protects the seeds can adversely affect their resistance to bacterial diseases.

Известно применение наночастиц различной природы для предпосевной обработки семян растений. Например, семена фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L., сорта Бийчанка) и пшеницы мягкой яровой (Triticum aestivum L., сорта Новосибирская 29) перед посевом замачивали в суспензиях наночастиц TiO2, полученных методом электровзрыва, размером 5 нм, имевших концентрацию 8,9 мг/л в течение 2 суток - для фасоли, и в течение 1 суток - для пшеницы. Дополнительно, в течение вегетационного опыта растения дважды опрыскивали суспензиями наночастиц TiO2: в 18-дневном возрасте в концентрациях 8,7 мг/л и в 27-дневном возрасте - 9,5 мг/л. Суспензии подвергали ультразвуковому диспергированию с последующей выдержкой до стабилизации турбидности. У 21-дневных контрольных растений (семена по той же схеме замачивали в воде) и опытных растений измеряли высоту стебля: у пшеницы - в фазе кущения, у фасоли - в фазе первого настоящего листа. Однако, как показали результаты измерений высоты: у 21-дневных растений, замачивание семян и последующая однократная обработка растений суспензиями наночастиц оксидов титана и алюминия не оказали влияния на скорость роста растений фасоли и пшеницы на начальной стадии их развития по сравнению с контрольными растениями. Положительное влияние предпосевной обработки семян и последующих внекорневых подкормок водными суспензиями наночастиц проявилось лишь на более поздних этапах развития растений [Т.П. Астафурова, Ю.Н. Моргалёв, А.П. Зотикова, Г.С. Верхотурова, С.И. Михайлова, А.А. Буренина, Т.А. Зайцева, В.М. Постовалова, Л.К. Цыцарева, Г.В. Боровикова Влияние наночастиц диоксида титана и оксида алюминия на морфофизиологические параметры растений // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. №1 (13), с. 113-122].It is known to use nanoparticles of various nature for presowing treatment of plant seeds. For example, seeds of common bean (Phaseolus vulgaris L., cv. Biychanka) and soft spring wheat (Triticum aestivum L., cv. Novosibirskaya 29) were soaked before sowing in suspensions of TiO 2 nanoparticles obtained by electric explosion, 5 nm in size, having a concentration of 8.9 mg/l for 2 days for beans, and for 1 day for wheat. Additionally, during the growing season, the plants were sprayed twice with suspensions of TiO 2 nanoparticles: at 18 days of age at concentrations of 8.7 mg/l and at 27 days of age at 9.5 mg/l. The suspensions were subjected to ultrasonic dispersion followed by holding until the turbidity stabilized. In 21-day-old control plants (seeds were soaked in water according to the same scheme) and experimental plants, the height of the stem was measured: in wheat - in the tillering phase, in beans - in the phase of the first true leaf. However, as the results of height measurements showed: in 21-day-old plants, seed soaking and subsequent single treatment of plants with suspensions of titanium and aluminum oxide nanoparticles did not affect the growth rate of bean and wheat plants at the initial stage of their development compared to control plants. The positive effect of presowing seed treatment and subsequent foliar top dressing with aqueous suspensions of nanoparticles was manifested only at later stages of plant development [T.P. Astafurova, Yu.N. Morgalev, A.P. Zotikova, G.S. Verkhoturova, S.I. Mikhailova, A.A. Burenina, T.A. Zaitseva, V.M. Postovalova, L.K. Tsytsareva, G.V. Borovikova Influence of nanoparticles of titanium dioxide and aluminum oxide on the morphological and physiological parameters of plants // Bulletin of the Tomsk State University. Biology. 2011. No. 1 (13), p. 113-122].

Авторы ряда работ отмечают, что эффекты воздействия наночастиц диоксида кремния на прорастание семян растений были концентрационно зависимыми. Так, авторы [Siddiqui, М. Н. Role of nano-SiO2 in germination of tomato (Lycopersicum esculentum seeds Mill.). / M.H. Siddiqui, M.H. Al-Whaibi // Saudi Biol. Sci. - 2014. Vol. 21. P. 13-17] установили, что низкие концентрации наночастиц кремния увеличивали всхожесть семян томатов, а высокие подавляли. Увеличение всхожести обработанных наночастицами SiO2 семян кукурузы, как отмечено в работе [R. Suriyaprabha [et al.] Silica nanoparticles for increased silica availability in maize (Zea mays L) seeds under hydroponic conditions // Curr Nanosci. 2012. 8. P. 902-908], происходило из-за большей доступности питательных веществ и изменения рН питательной среды, однако наночастицы SiO2 замедляли прорастание семян фасоли в низких концентрациях (0,2%), тогда как более высокие концентрации тормозили рост корней проростков. Улучшение всхожести семян сои при обработке наночастицами диоксида кремния и титана происходило за счет увеличения активности нитратредуктазы [Lu [et al.] Research on the effect of nanometer materials ongermination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism // Soybean Sci. -2002. Vol. 21. P. 68-172], а также за счет лучшего поступления воды и питательных веществ [L. Zheng [et al. Effect of nano-TiO2 on strength of naturally aged seedsand growth of spinach // Biol. Trace Elem. Res. 2005. Vol. 104 (1). P. 83-91].The authors of a number of works note that the effects of the impact of silicon dioxide nanoparticles on the germination of plant seeds were concentration dependent. So, the authors [Siddiqui, M. N. Role of nano-SiO2 in germination of tomato (Lycopersicum esculentum seeds Mill.). / MH Siddiqui, MH Al-Whaibi // Saudi Biol. sci. - 2014. Vol. 21. P. 13-17] found that low concentrations of silicon nanoparticles increased the germination of tomato seeds, while high concentrations suppressed them. The increase in germination of corn seeds treated with SiO 2 nanoparticles, as noted in [R. Suriyaprabha [et al.] Silica nanoparticles for increased silica availability in maize (Zea mays L) seeds under hydroponic conditions // Curr Nanosci. 2012. 8. P. 902-908], was due to greater availability of nutrients and changes in the pH of the nutrient medium, however, SiO 2 nanoparticles slowed down the germination of bean seeds at low concentrations (0.2%), while higher concentrations inhibited growth seedling roots. Soybean seed germination improved when treated with silicon dioxide and titanium nanoparticles due to an increase in nitrate reductase activity [Lu [et al.] Research on the effect of nanometer materials ongermination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism // Soybean Sci. -2002. Vol. 21. P. 68-172], as well as due to a better supply of water and nutrients [L. Zheng [et al. Effect of nano-TiO 2 on strength of naturally aged seeds and growth of spinach // Biol. trace element. Res. 2005 Vol. 104(1). P. 83-91].

Для улучшения сопротивляемости растений пшеницы фитопатогенам предложена предпосевная обработка семян фунгицидной композицией (патент РФ №2656965), включающей тебуконазол, прохлораз, крезоксимметил, а также вспомогательные компоненты. При этом фунгицидная композиция представлена в форме суслоэмульсии. Изобретение обеспечивает расширение спектра фитопатогенов, которые поддаются контролю. Однако в данном случае использованы биоцидные добавки сильного действия, которые могут повышать нежелательную нагрузку на окружающую среду.To improve the resistance of wheat plants to phytopathogens, pre-sowing treatment of seeds with a fungicidal composition (RF patent No. 2656965), including tebuconazole, prochloraz, kresoximmethyl, and auxiliary components, has been proposed. At the same time, the fungicidal composition is presented in the form of a wort emulsion. The invention provides an expansion of the spectrum of phytopathogens that can be controlled. However, in this case, strong biocidal additives are used, which can increase an undesirable burden on the environment.

Из приведенных примеров, ряд которых можно было бы продолжать, следует, что в каждом конкретном случае, для каждого вида растения в определенных условиях необходимо изучать влияния состава наночастиц, их концентрации, а также технологических особенностей обработки семян.From the above examples, a number of which could be continued, it follows that in each specific case, for each plant species under certain conditions, it is necessary to study the effects of the composition of nanoparticles, their concentration, and also the technological features of seed treatment.

Известен способ предпосевной обработки семян ячменя по патенту РФ №2618143, который включает физико-химическое воздействие на семена, которое осуществляют с использованием тетраэтоксисилана Si(OEt)4 в количестве от 10 до 30 масс. %, который предварительно гидролизуют в водно-спиртовом растворе при недостатке воды в присутствии щелочи с образованием кремнезоля с рН~7-8, а также с добавкой раствора необходимых минеральных добавок. В данном способе используется золь-гель технология, благодаря чему на поверхности семян формируется покрытие, структура которого представляет собой кремнеземную или полисилоксановую матрицу, в которую можно дополнительно ввести полезные для растения минеральные вещества. Это облегчает прорастание семян и рост растений на начальном этапе их развития, повышает их конкурентоспособность по отношению к семенам сорняков и защищает семена культурных растений от вредных воздействий.A known method of pre-sowing treatment of barley seeds according to the patent of Russian Federation No. 2618143, which includes a physico-chemical effect on the seeds, which is carried out using tetraethoxysilane Si(OEt) 4 in an amount of from 10 to 30 wt. %, which is pre-hydrolyzed in a water-alcohol solution with a lack of water in the presence of alkali to form silica sol with a pH of ~ 7-8, as well as with the addition of a solution of the necessary mineral additives. In this method, the sol-gel technology is used, due to which a coating is formed on the surface of the seeds, the structure of which is a silica or polysiloxane matrix, into which minerals useful for the plant can be additionally introduced. This facilitates the germination of seeds and the growth of plants at the initial stage of their development, increases their competitiveness with respect to weed seeds and protects the seeds of cultivated plants from harmful effects.

Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа. Данный способ хорошо показал себя при лабораторных исследованиях на семенах зерновых и овощных культур на этапе раннего развития растений.This technical solution, as the closest to the declared technical essence and the achieved result, is accepted as its prototype. This method has shown itself well in laboratory studies on seeds of cereals and vegetables at the stage of early plant development.

В тоже время данный способ позволяет обеспечить благоприятные условия только на стадии развития растений ярового ячменя.At the same time, this method makes it possible to provide favorable conditions only at the stage of development of spring barley plants.

Задачей заявляемого изобретения является создание технологии предпосевной обработки семян ячменя, которая была бы в состоянии обеспечить благоприятные условия не только для развития растений ярового ячменя, но и для дальнейшего роста растений, а также повысить их устойчивость к фитопатогенам.The objective of the claimed invention is to create a technology for pre-sowing treatment of barley seeds, which would be able to provide favorable conditions not only for the development of spring barley plants, but also for the further growth of plants, as well as increase their resistance to phytopathogens.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features sufficient to solve the technical problem indicated by the applicant and obtain the technical result provided by the invention.

Согласно изобретению способ предпосевной обработки семян ячменя, включающий химическое воздействие на семена ячменя, которое осуществляют с использованием тетраэтоксисилана Si(OEt)4, характеризуется тем, что тетраэтоксисилан Si(OEt)4 в количестве 1 об. % смешивают при интенсивном перемешивании с 0.25-молярным раствором соляной кислоты, с образованием кремнезоля с рН~2-3 с добавкой водного раствора необходимых минеральных добавок, при этом в кремнезоли добавляют наночастицы диоксида титана в количестве 0.003 г/мл кремнезоля и органические модификаторы - полиэтиленгликоль или глицерин в количестве 1 об. %.According to the invention, the method of pre-sowing treatment of barley seeds, including chemical treatment of barley seeds, which is carried out using tetraethoxysilane Si(OEt) 4 , is characterized by the fact that tetraethoxysilane Si(OEt) 4 in the amount of 1 vol. % is mixed with vigorous stirring with a 0.25-molar solution of hydrochloric acid, with the formation of silica sol with pH ~ 2-3 with the addition of an aqueous solution of the necessary mineral additives, while titanium dioxide nanoparticles are added to the silica sol in an amount of 0.003 g/ml of silica sol and organic modifiers - polyethylene glycol or glycerin in the amount of 1 vol. %.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, предпосевная обработка семян в кремнезолях, обогащенных минеральными добавками и дополнительно наночастицами диоксида титана, способствует защите от фитопатогенов, но не всегда обеспечивает высокие показатели всхожести ярового ячменя. Поэтому для смягчения действия активного фотокатализатора диоксида титана в кремнезоли были дополнительно добавлены модифицирующие добавки - глицерин или полиэтиленгликоль. При этом синергетическое действие кремнезоля, наночастиц диоксида титана и модифицирующей органической добавки - глицерина или полиэтиленгликоля, оказывает благотворное действие и на морфологические параметры проростков ячменя и на их устойчивость к поражению фитопатогеном - возбудителю корневой гнили (Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur) и обеспечивает условия для развития полезных эпифитных бактерий, перерабатывающих органические и неорганические азотные соединения в доступные для растений формы.The claimed set of essential features ensures the achievement of a technical result, which consists in the fact that presowing treatment of seeds in silica sols enriched with mineral additives and additional titanium dioxide nanoparticles contributes to protection against phytopathogens, but does not always provide high germination rates of spring barley. Therefore, to mitigate the action of the active photocatalyst titanium dioxide in silica sol, additional modifying additives, glycerol or polyethylene glycol, were additionally added. At the same time, the synergistic effect of silica sol, titanium dioxide nanoparticles and a modifying organic additive - glycerol or polyethylene glycol, has a beneficial effect both on the morphological parameters of barley seedlings and on their resistance to damage by a phytopathogen - the causative agent of root rot (Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur) and provides conditions for the development of beneficial epiphytic bacteria that process organic and inorganic nitrogen compounds into forms available to plants.

Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.

Для обработки семян были приготавливают кремнезоли на основе гидролизованного в кислой среде тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты - тетраэтоксисилана (ТЭОС), которые различались вариантами модифицирующих добавок (допантов): нанопорошок диоксида титана, глицерин и полиэтиленгликоль ПЭГ-400. В качестве прекурсоров золей также используют соляную кислоту HCl в виде 0.25 М водного раствора и дистиллированную воду. В качестве питательных для растений добавок макро- и микроэлементов в кремнезоли вводят водный раствор, содержащий следующие соединения - микро и макроэлементы (см. табл. 1). Методика приготовления золей заключалась в последовательном смешивании водного раствора макро- и микроэлементов, ТЭОС, 0.25 М раствора HCl и модифицирующих добавок глицерина или ПЭГ-400. в результате чего получали кремнезоли с рН~2-3, составы которых представлены в табл. 1.For seed treatment, silica sols were prepared based on tetraethyl ester of orthosilicic acid - tetraethoxysilane (TEOS) hydrolyzed in an acidic medium, which differed in the variants of modifying additives (dopants): titanium dioxide nanopowder, glycerin and polyethylene glycol PEG-400. Hydrochloric acid HCl in the form of a 0.25 M aqueous solution and distilled water are also used as sol precursors. As plant nutritional supplements of macro- and microelements, an aqueous solution containing the following compounds - micro and macroelements (see Table 1) is introduced into silica sol. The procedure for preparing the sols consisted in successive mixing of an aqueous solution of macro- and microelements, TEOS, 0.25 M HCl solution, and modifying additives of glycerol or PEG-400. as a result, silica sols with pH ~ 2-3 were obtained, the compositions of which are presented in table. one.

Figure 00000001
Figure 00000001

Полученные кремнезоли выдерживают в течение 1 суток перед дальнейшим использованием. Для предпосевной обработки семян были выбраны семена ячменя ярового двух сортов - «Ленинградский» и «Атаман». Предпосевная обработка семян осуществлялась в результате перемешивания в течение 10 минут простым взбалтыванием семян ячменя в емкостях с водой (контроль), а также с исходным кремнезолем (опыт 1); и с суспензиями на основе этого кремнезоля: с добавкой нанопорошка диоксида титана (0.003 г TiO2/мл кремнезоля) - опыт №2; с добавкой нанопорошка диоксида титана (0.003 г TiO2/мл кремнезоля) и глицерина - опыт №3; с добавкой нанопорошка диоксида титана (0.003 г TiO2/мл кремнезоля) и ПЭГ-400 - опыт №4.The obtained silica sols are kept for 1 day before further use. For pre-sowing treatment of seeds, seeds of spring barley of two varieties were selected - "Leningradsky" and "Ataman". Pre-sowing treatment of seeds was carried out as a result of mixing for 10 minutes by simply shaking barley seeds in containers with water (control), as well as with the original silica sol (experiment 1); and with suspensions based on this silica sol: with the addition of titanium dioxide nanopowder (0.003 g TiO 2 /ml silica sol) - experiment No. 2; with the addition of titanium dioxide nanopowder (0.003 g TiO 2 /ml silica sol) and glycerin - experiment No. 3; with the addition of titanium dioxide nanopowder (0.003 g TiO 2 /ml silica sol) and PEG-400 - experiment No. 4.

В качестве нанопорошка диоксида титана использовали коммерческий фотокаталитический нанопорошок ТЮ2 Р25 (Degussa®), который содержит анатаз и рутил в соотношении примерно 1/3, средний размер наночастиц анатаза и рутила ~85 и 25 нм, соответственно [Т. Ohno., K. Sarukawa, K. Tokieda, М. Matsumura Hi. Catal. 2001. Vol. 203. No 1. P. 82-86]. Порошок диоксида титана смешивали с кремнезолем в соотношении 0.003 г TiO2 на 1 мл кремнезоля и подвергали полученные смеси ультразвуковому диспергированию в течение 10 мин. Семена сушили при комнатной температуре на воздухе и затем при 30°С в течение 60 мин в сушильном шкафу. Режимы сушки семян соответствовали указанным в ГОСТ 12038. Обработанные семена перед посевом хранились при комнатной температуре. Повторность опыта - 400 семян на каждый вариант опыта.As titanium dioxide nanopowder, commercial photocatalytic nanopowder TYu 2 P25 (Degussa®) was used, which contains anatase and rutile in a ratio of about 1/3, the average size of anatase and rutile nanoparticles is ~85 and 25 nm, respectively [T. Ohno., K. Sarukawa, K. Tokieda, M. Matsumura Hi. catal. 2001 Vol. 203. No 1. P. 82-86]. Titanium dioxide powder was mixed with silica sol in a ratio of 0.003 g TiO2 per 1 ml of silica sol, and the obtained mixtures were subjected to ultrasonic dispersion for 10 min. The seeds were dried at room temperature in air and then at 30°C for 60 min in an oven. Seed drying modes corresponded to those specified in GOST 12038. Treated seeds were stored at room temperature before sowing. Repetition of experience - 400 seeds for each variant of experience.

Изучение биологической активности тестируемых веществ заключалось в определении их влияния на морфологические показатели роста проростков. Семена ячменя проращивали в чашках Петри диаметром 10 см на фильтровальной бумаге, смоченной 10 мл водного раствора тестируемого вещества. В контрольных вариантах семена проращивали на дистиллированной воде. На 3-день измеряли длину ростков и корней проростков. Все эксперименты повторяли трижды.The study of the biological activity of the tested substances consisted in determining their effect on the morphological parameters of seedling growth. Barley seeds were germinated in Petri dishes with a diameter of 10 cm on filter paper moistened with 10 ml of an aqueous solution of the test substance. In the control variants, the seeds were germinated in distilled water. On the 3rd day, the length of the sprouts and roots of the seedlings was measured. All experiments were repeated three times.

Оценку влияния предпосевной обработки семян ячменя приготовленными кремнезолем и суспензиями на численный состав эпифитных микроорганизмов проводили следующим образом. Навески предварительно обработанных сухих семян (по 10 г) помещали в колбы со 100 мл натрий-фосфатного буферного раствора (рН 7.2). Колбы подвергали воздействию ультразвука в течение 18 мин. Длительность воздействия ультразвуком была выбрана на основании результатов предварительно выполненных экспериментов по определению зависимости количества смываемых с поверхности семян клеток микроорганизмов от временного периода ультразвукового воздействия. Далее с применением общепринятого метода серийных разведений, заключающегося в высеве 0.1 мл (или 1 мл) водных суспензий - смывов из соответствующих разведений в твердые и жидкие питательные среды с последующим их культивированием в термостате при 28°С, определяли численность микроорганизмов.The assessment of the effect of presowing treatment of barley seeds with prepared silica sol and suspensions on the numerical composition of epiphytic microorganisms was carried out as follows. Samples of pretreated dry seeds (10 g each) were placed in flasks with 100 ml of sodium phosphate buffer solution (pH 7.2). The flasks were sonicated for 18 min. The duration of exposure to ultrasound was chosen on the basis of the results of preliminary experiments to determine the dependence of the number of microorganism cells washed off the surface of seeds on the time period of ultrasonic exposure. Further, using the generally accepted method of serial dilutions, which consists in seeding 0.1 ml (or 1 ml) of aqueous suspensions - swabs from the corresponding dilutions into solid and liquid nutrient media, followed by their cultivation in a thermostat at 28°C, the number of microorganisms was determined.

Оценка влияния предпосевной обработки семян ярового ячменя на устойчивость к возбудителю корневой гнили Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur проводили по следующей известной методике [Методические указания по изучению устойчивости зерновых культур к корневым гнилям. Л. ВАСХНИЛ, ВИР, 1976]. Для опытов использовали стерильный песок, смоченный до 50-60% полной влагоемкости. В 500 мл пластиковые стаканы вносили мицелий Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur, в каждый стакан вносили мицелий с

Figure 00000002
чашки Петри. Стаканы выдерживали трое суток в помещении с температурой 24°С. Затем для равномерного распределения мицелия в плошках песок тщательно перемешивали и увлажняли. В каждый стакан высевали по 12 семян ячменя. Стаканы помещали в световой комнате под лампы дневного света, с режимом 16 часов день, 8 часов ночь. Учет проводили на 8-е сутки. Определяли массу выживших растений, визуально оценивали степень поражения каждого растения, давали оценку поражения в баллах по шкале Гоймана [Гойман Э. Инфекционные болезни растений / Пер. с нем. И.Г. Семенковой; Под ред. проф. М.С. Лунина. М.: Изд-во иностр. лит., 1954. 608 с.].Evaluation of the impact of presowing seed treatment of spring barley on resistance to root rot pathogen Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur was carried out according to the following well-known method [Guidelines for studying the resistance of cereal crops to root rot. L. VASKHNIL, VIR, 1976]. Sterile sand moistened to 50–60% of the total moisture capacity was used for the experiments. The mycelium of Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur was added to 500 ml plastic beakers;
Figure 00000002
Petri dishes. The glasses were kept for three days in a room with a temperature of 24°C. Then, to evenly distribute the mycelium in the bowls, the sand was thoroughly mixed and moistened. 12 barley seeds were sown in each glass. The glasses were placed in a light room under fluorescent lamps, with a mode of 16 hours a day, 8 hours a night. Accounting was carried out on the 8th day. The mass of surviving plants was determined, the degree of damage to each plant was visually assessed, the damage was assessed in points on the Goiman scale [Goiman E. Infectious plant diseases / Per. with him. I.G. Semenkova; Ed. prof. M.S. Lunin. M.: Izd-vo inostr. lit., 1954. 608 p.].

Результаты исследования влияния предпосевной обработки семян ярового ячменя на морфологические характеристики его проростков представлены в таблице 2.The results of the study of the effect of presowing treatment of spring barley seeds on the morphological characteristics of its seedlings are presented in Table 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Как видно из таблицы 2, как исходный кремнезоль, так и кремнезоль с добавкой наночастиц диоксида титана достоверно не увеличивают длину проростков и корней ячменя. В отличие от этих результатов, достоверное увеличение как длины проростков, так и длины корней зафиксировано для вариантов №№3 и 4, где в суспензии были дополнительно добавлены органические модификаторы глицерин или ПЭГ-400. Исходя из этой информации, следующие эксперименты по определению численности полезных бактерий на поверхности семян ячменя (см. табл. 3) и устойчивости его проростков к фитопатогену (возбудителю корневой гнили Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur) (см. табл. 4) проводили только для исходного кремнезоля и для суспензий с добавками глицерина и ПЭГ-400.As can be seen from Table 2, both the original silica sol and silica sol with the addition of titanium dioxide nanoparticles do not significantly increase the length of barley seedlings and roots. In contrast to these results, a significant increase in both the length of seedlings and the length of roots was recorded for variants Nos. 3 and 4, where organic modifiers glycerol or PEG-400 were additionally added to the suspension. Based on this information, the following experiments to determine the number of beneficial bacteria on the surface of barley seeds (see Table 3) and the resistance of its seedlings to a phytopathogen (the causative agent of root rot Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur) (see Table 3). Table 4) was carried out only for the initial silica sol and for suspensions with additions of glycerol and PEG-400.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Как видно из табл. 3, предпосевная обработка в суспензиях составов 3 и 4, содержащих смесь кремнезоля, наночастиц диоксида титана и добавок глицерина или полиэтиленгликоля достоверно повысило количество полезных бактерий, перерабатывающих соединения азота в легко усвояемую растениями форму. Этот факт будет способствовать улучшению физиологического состояния растений ярового ячменя и, в конечном итоге, - повышению его урожайности.As can be seen from Table. 3, pre-sowing treatment in suspensions of compositions 3 and 4 containing a mixture of silica sol, titanium dioxide nanoparticles and additives of glycerol or polyethylene glycol significantly increased the number of beneficial bacteria that convert nitrogen compounds into a form easily absorbed by plants. This fact will improve the physiological state of spring barley plants and, ultimately, increase its yield.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Данные таблицы 4 свидетельствуют о повышении устойчивости растений ячменя к фитопато гену - возбудителю корневой гнили при использовании предлагаемых суспензий с добавками диоксида титана и глицерина или полиэтиленгликоля.The data in table 4 indicate an increase in the resistance of barley plants to the phytopathogen - the causative agent of root rot when using the proposed suspensions with the addition of titanium dioxide and glycerol or polyethylene glycol.

Claims (1)

Способ предпосевной обработки семян ячменя, включающий химическое воздействие на семена ячменя, которое осуществляют с использованием тетраэтоксисилана Si(OEt)4, отличающийся тем, что тетраэтоксисилан Si(OEt)4 в количестве 1 об.% смешивают при интенсивном перемешивании с 0,25-молярным раствором соляной кислоты с образованием кремнезоля с рН~2-3 с добавкой водного раствора минеральных добавок, при этом в кремнезоли добавляют наночастицы диоксида титана в количестве 0,003 г/мл кремнезоля и органические модификаторы - полиэтиленгликоль или глицерин - в количестве 1 об.%.A method for presowing treatment of barley seeds, including a chemical treatment of barley seeds, which is carried out using tetraethoxysilane Si(OEt) 4 , characterized in that tetraethoxysilane Si(OEt) 4 in an amount of 1 vol.% is mixed with vigorous stirring with 0.25 molar hydrochloric acid solution to form silica sol with pH ~ 2-3 with the addition of an aqueous solution of mineral additives, while titanium dioxide nanoparticles are added to silica sol in the amount of 0.003 g/ml silica sol and organic modifiers - polyethylene glycol or glycerin - in the amount of 1 vol.%.
RU2020120024A 2020-05-19 2020-05-19 Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds RU2765577C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120024A RU2765577C2 (en) 2020-05-19 2020-05-19 Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120024A RU2765577C2 (en) 2020-05-19 2020-05-19 Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020120024A3 RU2020120024A3 (en) 2021-11-19
RU2020120024A RU2020120024A (en) 2021-11-19
RU2765577C2 true RU2765577C2 (en) 2022-02-01

Family

ID=78595622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120024A RU2765577C2 (en) 2020-05-19 2020-05-19 Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765577C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL445941A1 (en) * 2023-08-30 2024-10-07 Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Preparation of titanium(IV) oxide-enriched suspension, titanium(IV) oxide-enriched suspension, and use of titanium(IV) oxide-enriched suspension in plant cultivation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234828C1 (en) * 2002-11-20 2004-08-27 Борискин Владимир Дмитриевич Composition for presowing treatment of spring wheat seeds
RU2618143C1 (en) * 2016-02-02 2017-05-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Method for pre-sowing treatment of barley seeds
KR101862362B1 (en) * 2016-03-18 2018-06-01 경희대학교 산학협력단 A plant seed treated with silicic acid or silicate and a microorganism and the use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234828C1 (en) * 2002-11-20 2004-08-27 Борискин Владимир Дмитриевич Composition for presowing treatment of spring wheat seeds
RU2618143C1 (en) * 2016-02-02 2017-05-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) Method for pre-sowing treatment of barley seeds
KR101862362B1 (en) * 2016-03-18 2018-06-01 경희대학교 산학협력단 A plant seed treated with silicic acid or silicate and a microorganism and the use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020120024A3 (en) 2021-11-19
RU2020120024A (en) 2021-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yuan et al. Novel impacts of functionalized multi-walled carbon nanotubes in plants: promotion of nodulation and nitrogenase activity in the rhizobium-legume system
Mahmoodzadeh et al. Effect of nanoscale titanium dioxide particles on the germination and growth of canola (Brassica napus)
Alsaeedi et al. Application of silica nanoparticles induces seed germination and growth of cucumber (Cucumis sativus)
Sharonova et al. Nanostructured water-phosphorite suspension is a new promising fertilizer
AU2022204145B2 (en) Biological antifungal liquid preparation with microorganism pythium oligandrum and method of production
CN111543440B (en) Method for increasing yield and preventing diseases of wheat and application thereof
RU2765577C2 (en) Method for pre-sowing treatment of spring barley seeds
Shilova et al. Synthesis and research of functional layers based on titanium dioxide nanoparticles and silica sols formed on the surface of seeds of Chinese Cabbage
EP0459003A1 (en) Coating composition and antimicrobial deodorant composed of the coating compositions
JP2020171216A (en) Technology to promote symbiosis between plants and arbuscular mycorrhizal fungi
ES2364684B1 (en) PROCEDURE FOR OBTAINING A MICORRIZOGEN AGENT.
CN106900743A (en) The compound formulation of corn growth under a kind of promotion drought stress
CN114561324B (en) Tomato bacterial wilt antagonistic strain and application thereof in prevention and treatment of tomato bacterial wilt
CN113896786B (en) Artificial synthetic material with biological activity and agricultural application thereof
Goncharuk et al. The Biotesting of tap water treated with silicon mineral using plant test organisms
JPH045207A (en) Septic-deodorant
RU2618143C1 (en) Method for pre-sowing treatment of barley seeds
CN111909863B (en) Bacillus amyloliquefaciens and application thereof
WO2020221665A1 (en) Silica fertilizer and uses thereof
RU2658430C1 (en) Method for obtaining a biological preparation for plant treatment
Nayekova et al. Impact of diatomite priming of seeds of hordeum vulgaris in salinity.
CN112442524A (en) Evaluation and analysis method for preventing and controlling fusarium verticillium by chitin-enhanced trichoderma
Vershinina et al. Interaction of Tomatoes (Solanum Lycopersicum L.) Transformed with rapA1 Gene and Pseudomonas Sp. 102 Resistant to High Cadmium Concentrations as a basis for Effective Symbiotic Phytoremediation System
RU2748073C1 (en) Method for increasing the productivity of abyssinian nougat when germinating seeds
RU2747292C1 (en) Method for activating germination of sugar beet seeds