Наночастицы металлов в предпосевной обработке семян озимой пшеницы
Использование достижений наноиндустрии отвечает интересам государственной аграрной политики. Применяемые нанотехнологии ориентированы на изучение и применение материалов, которые наноструктурированы и имеют размер частиц от 1 до 100 нанометров, то есть это технологии, обеспечивающие на подконтрольном уровне создавать и модифицировать объекты в наносостоянии, имеющие принципиально новые качества.Применение в растениеводстве нанопрепаратов, в качестве микроудобрений, обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение урожайности. Эффект здесь достигается благодаря более активному проникновению микроэлементов в растение за счет наноразмера частиц и их нейтрального (в электрохимическом смысле) статуса.
Так как экспериментальных данных, связанных с изучением влияния наночастиц на процессы, проходящие в растениях, и на состояние самих растений, практически нет, то необходимость и важность таких исследований определяются сама собой. Особенно это актуально в условиях производства сельскохозяйственной продукции.
На базе изученных научных трудов различных авторов сотрудниками КубНИИТиМ совместно с представителями ФГБНУ «Росинформагротех», Института энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе РАН проведены опытно-производственные испытания предпосевной обработки семян озимой пшеницы наночастицами металлов.
Постановка и проведение полевого опыта в хозяйственных условиях на базе валидационного полигона КубНИИТиМ предусматривала исследование производственной технологии возделывания озимой пшеницы с применением наночастиц железа, цинка и меди при подготовке семян к посеву с последующим проведением фенологических наблюдений (по основным этапам роста и развития растений в вариантах опыта) и оценкой качества зерна.
Предпосевную отработку семян проводили в день посева. Наночастицы (НЧ) металлов диспергировали в воде на ультразвуковом дезинтеграторе УЗДН-А (рисунок 1) в лабораторных условиях.
Рисунок 1 - Ультразвуковой дезинтегратор УЗДН-А в рабочем состоянии
Полученную суспензию НЧ металлов в воде смешивали с водным раствором (баковой смесью) протравителя, используемого в хозяйстве для предпосевной обработки семян озимой пшеницы, состоящей из фунгицидного протравителя Бенефис и торфяного стимулятора роста Гумат Калия. Объединенный раствор диспергировали повторно в складском помещении и обрабатывали семена озимой пшеницы в процессе перемешивания на шнековом смесителе, добиваясь равномерного окрашивания семян при помощи штангового опрыскивателя.
Производственный посев озимой пшеницы районированного сорта «Стан» (РС-1) провели в оптимальный для Центральной агроклиматической зоны срок (первая декада октября) агрегатом МТЗ-82+СЗ-5,4 с одновременным внесением в засеваемые рядки гранулированного минерального удобрения аммофос (50 кг/га) и с установочной нормой высева семян 240 кг/га.
Заложено 5 вариантов опыта (по 4 га каждый):
вариант № 1 (контроль) - посев с хозяйственной предпосевной обработкой семян (10 л воды + 0,7 л Бенефис (фунгицидный протравитель) + 0,5 л Гумат Калия (торфяной стимулятор роста));
вариант № 2 – посев с хозяйственной предпосевной обработкой семян и добавлением НЧ железа (концентрация 5?10- 4 %);
вариант № 3 – посев с хозяйственной предпосевной обработкой семян и добавлением НЧ цинка (концентрация 1?10- 4 %);
вариант № 4 – посев с хозяйственной предпосевной обработкой семян и добавлением НЧ меди (концентрация 5?10– 7 %);
вариант № 5 – посев с хозяйственной предпосевной обработкой семян и добавлением смеси НЧ (концентрация железа 5?10- 4, цинка 1?10- 4 и меди 5?10– 7 %).
Климатические данные (2016-2017 гг.) вегетационного периода озимой пшеницы существенно не отличались от среднегодовых показателей по Новокубанскому району. Агротехнические мероприятия соответствовали общепринятой в хозяйстве технологической схеме возделывания озимых зерновых и проведены в оптимальный агросрок (для Центральной зоны Краснодарского края).
Биометрические измерения растений с опытных делянок и их сравнительные оценки проводились в течение всего вегетационного периода по фенологическим фазам (от всходов до полной спелости зерна).
Уборка на опытном поле проводилась при полном созревании культуры прямым комбайнированием зерноуборочным самоходным комбайном Десна Полесье GS-12 (рисунок 2).
Рисунок 2 – Зерноуборочный комбайн Десна - Полесье GS-12 на уборке вариантов опыта (выгрузка зерна)
Перед началом уборочных работ провели оценку хлебостоя каждого варианта в соответствии с ГОСТ 28301.
В результате обобщения данных мониторинга в течение всего вегетационного периода получены следующие выводы по каждому наноэлементу (железу, цинку и меди) и его влиянию на количественные и качественные параметры растений озимой пшеницы.
1. Предпосевная обработка семян с добавлением НЧ железа (вариант № 2) в большей степени повлияла на увеличение биометрических параметров (высота на 3,8 см, а толщина стеблей на 0,6 мм больше контрольных показателей), повышенный процент (97,9 %) продуктивных и низкий (0,6 %) – больных стеблей. Качество полученного зерна отличалось от контрольного варианта только повышенной стекловидностью (46,1 %).
2. Растения, обработанные перед посевом с добавлением НЧ цинка (вариант № 3) образовали наибольшее количество стеблей (коэффициент кущения 3,6), из которых большой процент непродуктивных (2,8 %), а продуктивные колосья – меньшего размера (7,6 см) с малым количеством зерна (на 8 штук меньше контрольного показателя). Предпосевная обработка семян НЧ цинка благоприятно повлияла на пониженный коэффициент зараженных (больных) колосьев в хлебостое (1,1 %) и повышенные параметры качества зерна (массовая доля сырой клейковины 20,6 %, белка – 12,1 % и натура зерна составила 772 г/л).
3. Обработка семян озимой пшеницы перед посевом с добавлением НЧ меди (вариант № 4) привела к активному росту биологической массы растений (высота до 95,8 см, толщина стеблей – 4,9 мм), повышенному проценту продуктивных стеблей (97,2 %), но небольшого размера (7,5 см) и с малым количеством зерен в колосе (36,3 шт). Качество полученного зерна отличалось повышенным содержанием белка (12,2 %), сырой клейковины (20,8 %) и стекловидностью (46,2 %).
4. Добавление в предпосевную обработку семян смеси исследуемых НЧ металлов (железа, цинка и меди) не оказали существенного влияния (положительного или отрицательного) на растения озимой пшеницы в течение всего вегетационного периода. Биометрические и качественные показатели, определяемые в опыте, соответствовали значениям контрольного варианта с хозяйственной предпосевной обработкой семян.
Качество бункерного зерна с опытных вариантов отличалось низкими показателями зараженности грибковым заболеванием (фузариозом) – в среднем по вариантам на 30 %.
По итогам проведенных в 2016-2017 гг. исследований возделывания озимой пшеницы районированного сорта Стан (РС-1) в производственных посевах на территории тестового полигона КубНИИТиМ (центральной зоны восточной подзоны Краснодарского края) можно сделать вывод о положительном влиянии предпосевной обработки семян нано-элементами (железом, цинком и медью) на биометрические показатели (рост биологической массы) растений, а так же на качество зерна.
Геннадий Дробин, директор
Татьяна Юрина, зав. лабораторией
Новокубанский филиал
ФГБНУ Росинформагротех (КубНИИТиМ)
ИСТОЧНИК: «АПК Эксперт»
