Инновационные нанотехнологии для АПК России

Нанокомпозиты серебра и висмута дают высокий эффект

Разработка современных нанотехнологий представляет несомненный интерес для АПК России, и прежде всего применительно к зерну как к стратегическому сырью и одному из ключевых факторов продовольственной безопасности страны

Безопасность пищевых продуктов и кормов на зерновой основе означает отсутствие токсического, канцерогенного, мутагенного и другого негативного воздействия на организм человека и животных. Техногенные причины, нарушение культуры земледелия, хранения и переработки зерна увеличили зараженность зерна микотоксинами. Их известно более 120. Микотоксины в силу широкой распространенности и токсичности представляют реальную опасность для здоровья человека и сельскохозяйственных животных и наносят значительный экономический ущерб.

• Применительно к АПК, например, Новосибирской области, производящей 3,0–3,5 млн. т зерна в год, из-за нарушения технологии обработки и хранения зерна потери от патогенных микроорганизмов достигают не менее 15%. Это сопоставимо с объемами зерна пшеницы (300 тыс. т), необходимыми для обеспечения хлебом населения Новосибирской области. Поэтому даже частичное сокращение потерь зерна как в физических объемах, так и в сохранении его качества гарантирует для АПК Новосибирской области существенную экономическую выгоду.

Одним из значимых резервов повышения урожайности и качества зерна яровой пшеницы является фитосанитарная оптимизация технологии ее возделывания, важнейшим элементом которой является обеззараживание семенного материала от возбудителей болезней, которые в массе передаются с посадочным материалом. Так, через семенной и посадочный материал у однолетних культур передается около 75% возбудителей грибковой природы и более 88% бактериальной.

• Наше внимание привлекли серебро и висмут, обладающие широким спектром антибактериального и противовирусного действия, которые нашли широкое применение в медицине при создании фармацевтических препаратов, таких, например, как «Де-Нол» и др. При этом в исследованиях выявлено, что биологическая активность серебра и висмута в виде наночастиц значительно превосходит ее антимикробное действие в ионной форме. В частности, было установлено эффективное действие нанопрепаратов серебра и висмута на картофельную палочку, синегнойную бактерию, а также на кишечную палочку и золотистый стафилококк.

Сибирский филиал ГНУ ВНИИЗ совместно с Сиб. ГНУ НИИРС Россельхозакадемии, СибУПК и ИХТТМ СО РАН проводят комплексное научное исследование с целью изучения влияния нанопрепаратов серебра и висмута на фитосанитарное состояние, посевные качества и урожайность семян яровой пшеницы. Результаты исследований, проведенных в лабораторных и полевых условиях, выявили положительное влияние нанопрепаратов серебра и висмута на семенные показатели зерна (всхожесть и энергию прорастания) по сравнению с контролем и химическим протравителем «Раксилом». При этом рост проростков и корней семян яровой пшеницы превосходил контроль в 1,2–1,4 раза. Пораженность семян фитопатогенными грибами на фоне обработки нанопрепаратом висмута снижалась в 2,3–2,8 раза, и он превосходил по этому показателю нанопрепарат серебра.

• Урожай зерна яровой пшеницы «Новосибирская 29» на опытных делянках с нанопрепаратами серебра и висмута составил соответственно 49,6 ц/га и 49,0 ц/га против 43,4 ц/га на контрольной делянке, т.е. был на 14,5% выше.

Одним из приоритетных направлений исследований для АПК России является рецептура добавок для комбикормов с использованием наночастиц серебра для лечебного и профилактического кормления различных групп сельскохозяйственных животных и птицы. Известно, что на долю желудочно-кишечных заболеваний приходится до 70% причин гибели сельскохозяйственных животных.

 .

• По хоздоговору с Сибирским филиалом ГНУ ВНИИЗ в Сибирском ГНУ НИИЖ Россельхозакадемии успешно проведены научные исследования по теме: «Изучение влияния антимикробной активности нанобиокомпозита серебра на основе цеолита на состояние здоровья и продуктивность поросят-сосунов». Применялся серебряный нанокомпозит с содержанием серебра 0,0015%, разработанный в ИХТТМ СО РАН. В опытной группе не допускалось применение антибиотиков при возможных диарейных явлениях, в контрольных группах антибиотики использовались по необходимости.

В НГАУ проведены аналогичные научно-хозяйственные опыты с применением серебряного нанокомпозита на цеолите при откорме цыплят-бройлеров и утят мускусной утки. Для оценки эффективности нанокомпозита серебра в профилактике микотоксикозов и желудочно-кишечных болезней применение лекарственных препаратов в исследованиях было также только в контрольных группах.

• В проведенных исследованиях отмечено, что наносеребро в минимальной дозировке при выращивании подсосных поросят способствует повышению их среднесуточных приростов на 42% и увеличению конверсии корма на 30,5%. Наблюдалось также увеличение валовой массы цыплят-бройлеров на 7%, а утят – на 12,4% в сравнении с контролем. При этом нанокомпозит серебра проявил высокие лечебные профилактические свойства в борьбе с диарейными явлениями.

В результате комплексного исследования влияния нанопрепаратов серебра и висмута на фитосанитарное состояние семян пшеницы и на продуктивные показатели сельскохозяйственных животных и птицы установлено:

• 1. Современным направлением обеззараживания семян может стать применение нанопрепаратов на основе серебра и висмута, которые обладают многофункциональным действием, в частности, способностью подавлять возбудителей болезней, стимулировать рост и повышать устойчивость растений к стрессовым факторам.
• 2. Перспективным является также применение нанопрепаратов на основе серебра в качестве лечебно-профилактических препаратов в борьбе с желудочно-кишечными заболеваниями сельскохозяйственных животных и птицы и возможность полностью отказаться от применения антибиотиков.

Однако успешное развитие современных нанотехнологий для АПК накануне вступления России в ВТО и стремительного развития «глобальной технологической конкуренции» без государственной поддержки будет проблематично.

Лидия МАЧИХИНА, директор ГНУ ВНИИЗ РАСХН, г. Москва

Валентин СКРЯБИН, директор Сибирского филиала ГНУ ВНИИЗ РАСХН, г. Новосибирск

Юрий МИХАЙЛОВ, зав. кафедрой СибУПК, г. Новосибирск

Владимир БОЛДЫРЕВ, руководитель исследовательской группы в ИХТТМ СО РАН, г. Новосибирск