Оценка биологической эффективности нанопрепаратов серебра и висмута для обеззараживания семенного зерна яровой пшеницы перед посевом

Семенное зерно пшеницы, показывающее высокую жизнеспособность в лабораторных условиях, после посева в поле вступает в сложные, часто противоречивые, отношения с факторами внешней среды: температурой, влагой, питательными веществами почвы, бактериальной обсеменённостью и почвенными грибами. Известно, что приёмы стимуляции, ферментации, обогащения, бактеризации, дрожжирования и т.п. дают положительный эффект.

Поэтому использование более совершенных способов и средств защиты сельскохозяйственных растений в России и за рубежом имеют большое значение. В настоящее время достижения современной науки и практики в передовых областях связаны с освоением объектов наноразмерного масштаба. Установлено, что приоритетными направлениями проводимых исследований являются, в том числе медицина и агропромышленный комплекс. Поэтому исследования в целях разработки эффективных средств предпосевной обработки семян зерновых культур было принято проводить в увязке с достижениями в здравоохранении по применению наиболее известных нанопрепаратов на основе серебра и висмута [1, 2]. В настоящее время широкое развитие получили нанотехнологии с использованием серебряных препаратов с ярко выраженными антибактериальными и противовирусными свойствами, в том числе и для обработки семенного зерна. Внимание сибирских учёных-аграриев было привлечено к разработке висмутовых систем с антимикробными свойствами в наноразмерном состоянии [3, 4].

Висмут и его соединения успешно зарекомендовали себя в медицине. Так, цитрат висмута является исходным основным активным прекурсором для изготовления субстанции современных фармацевтических препаратов (De-Nol и др.), обладающих высокой терапевтической активностью и низкой токсичностью при лечении желудочно-кишечных заболеваний. По стоимости соединения висмута в 20 раз дешевле серебра, что очень важно для промышленного применения нанопрепаратов.

Эффективность исследуемых нанопрепаратов сравнивали с действием широко известных в настоящее время в зернопроизводстве импортных протравителей семян «Раксил-Ультра», «Витавакса» и др.
Цель исследования - разработка нанопрепаратов серебра и висмута для предпосевной обработки семенного зерна (далее - семян) яровой пшеницы и импортозамещение зарубежных протравителей зерна.

Задача по оценке нанопрепаратов на основе серебра и висмута, обладающих ростостимулирующими и фунгицидными свойствами для предпосевной обработки зерна является комплексной. В её решении принимали участие: Институт химии твёрдого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН - разработчик нанопрепарата; Сибирский филиал ВНИИЗ и СибНИИ растениеводства и селекции (СибНИИРС) - проведение лабораторных, опытных и производственных испытаний новых препаратов на сортах яровой пшеницы Сибирской селекции. Концентрация коллоидных растворов нанопрепаратов висмута находилась в пределах 2,8 - 5,6 мг/л, серебра - в пределах 5-10 мг/л.

Влияние нанопрепаратов висмута и серебра на посевные качества семян изучали в лабораторных условиях на сортах яровой пшеницы Новосибирская 29 и Сибирская 12. Посевные качества семян - энергию прорастания и всхожесть - определяли по ГОСТ 12038-84 «Метод определения всхожести», выбрав метод проращивания семян в рулонах (Р). Испытания проводили в 2010-2013 гг. Количество корневых гнилей семян пшеницы, обработанных нанопрепаратами, оценивали в лабораторных условиях методом рулонов одновременно с определением энергии прорастания, всхожести и биометрических размеров зародышевых органов.

Токсичное действие нанопрепаратов на фитопатогенные грибы семян пшеницы определяли в чистой культуре путём культивирования изолятов грибов на картофельно-декстрозном агаре.
Полевые опыты проводили в трёх повторностях на фитоучастке лаборатории иммунитета СибНИИРС.

Анализ семян в лабораторных условиях показал, что энергия прорастания и всхожесть семян, обработанных этими нанопрепаратами, в среднем на 2-3% превышали показатели, полученные в вариантах с контролем и химическим протравителем «Раксил-Ультра».

По результатам испытаний выявлено ростостимулирующее влияние нанопрепаратов на зародышевые органы зерна пшеницы. Во всех вариантах лабораторных опытов отмечено увеличение длины проростка, колеоптиля и корней, по сравнению с контролем, в среднем в 1,2-1,3 раза, которое не уступало по этим показателям импортным протравителям «Раксил-Ультра» и «Витавакс» (табл. 1).
Анализ семенного зерна, обработанного испытуемыми нанопрепаратами, свидетельствовал о существенном снижении поражённости его плесневыми грибами (табл. 2).
Оценка степени поражения проростков исследуемых семенных зёрен пшеницы корневыми гнилями показала, что фунгистатическое действие препаратов отмечено во всех вариантах опыта как на этапе предпосевной обработки, так и на семенах нового урожая в течение 5 мес хранения. При этом пора-жённость семян корневой гнилью в лабораторных опытах была в 2-4 раза ниже, чем у контрольной партии, и находилась на уровне влияния импортными протравителями (табл. 3).
Отмечено увеличение урожайности на 20% в вариантах с концентрацией висмута 2,8-5,6 мг/л и серебра 5-10 мг/л. При этом отчётливо прослеживается тенденция к повышению эффективности нанопрепаратов висмута и серебра в стрессовых условиях: в засушливый вегетационный период 2 012 г. и в дождливый 2013 г. (табл.4).   Выводы
•  Данные лабораторных и полевых (фитоучасток) опытов позволяют оценить высокую биологическую эффективность нанопрепаратов серебра и висмута, которая выражается в увеличении энергии прорастания и всхожести семян яровой пшеницы, в подавляющем воздействии на возбудителей болезней и устойчивость к стрессовым факторам.
•Применение нанопрепаратов на основе висмута и серебра для обеззараживания зерна (семян) может стать современным направлением применения нанотехнологии в АПК, обеспечивающим рост сельскохозяйственной продукции при существенном сокращении материальных затрат за счёт импортозамещения средств защиты растений.

Литература

1. Благитко, Е.М. Серебро в медицине / Е.М. Благитко [и др.]. - Новосибирск: Наука-Центр, 2004. - 254 с.
2. Кульский, Л.А. Серебряная вода/Л.А. Кульский. - Киев: Наукова думка, 1987. -103 с.
3. Скрябин, В.А. Наноструктуры на основе висмута и серебра для системы хранения зерна и производства комбикормов / В.А. Скрябин [и др.] // Материалы Всерос. науч.-практич. конф. «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов». - Углич, 2011. - С. 230-233.
4. Юхин, Ю.М. Химия висмутовых соединений и материалов/ Ю.М. Юхин, Ю.И. Михайлов. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. - 230 с.
 

---