Применение нанопрепарата висмута для максимального сохранения посевных качеств семян яровой пшеницы в условиях Cибири
В настоящее время, в связи с возрастающим производством зерна в Сибири, большое значение приобретают вопросы послеуборочной подработки и хранения семян. Главная задача послеуборочного периода - сохранить посевные качества семян злаковых культур, и здесь большая роль отводится изучению причин расхождения лабораторной и полевой всхожести семян. Известно, что в Сибири вызревание и последующее хранение семян злаковых, особенно пшеницы,происходит в сложных метеорологических условиях при сравнительно низких температурах и высокой влажности почвы и воздуха. Наблюдается большой разрыв между показателями лабораторной и полевой всхожести семян. Следует отметить, что низкая полевая всхожесть колосовых злаков, в частности пшеницы, характерна не только для Сибири, но и для более тёплых регионов с продолжительным вегетационным периодом. Так, полевая всхожесть семян озимой пшеницы ниже лабораторной на 25% на Кубани, а семян яровой пшеницы - ниже на 40% в Сибири [6]. В Сибири на 1 га высевают в среднем 2,5-3 ц, или около 7 млн лабораторно-всхожих семян пшеницы, из которых появляется 4-4,5 млн всходов. К периоду образования стеблей (выход в трубку) на 1 га остаётся не более 4 млн растений, а до уборки сохраняется всего 3-3,5 млн. Конечно, это средние цифры, которые колеблются в разные годы.
Одной из причин, приводящих к снижению полевой всхожести семян пшеницы, является применение уборочной и послеуборочной технологий обработки зерна, в результате которой высевается около 80% травмированных семян. Большая часть таких семян имеют скрытые, трудно различимые травмы, и только 5-6% семян -макротравмы. Таким образом, травмированные семена яровой пшеницы закладываются на хранение в Сибири на продолжительное время - не менее 6 мес (октябрь - апрель). Поэтому возможность уменьшения негативного воздействия на семенные качества зерна в этот период особо актуальна.
В свете изложенного наше внимание было привлечено, прежде всего, к оценке сегодняшнего состояния исследований влияния отрицательных температур на семенные и технологические свойства семенного зерна в условиях длительного хранения на производстве.
Действие отрицательных температур на семенные свойства зерна изучали многие советские исследователи: Н.Н. Кулешов, Л.А. Азин, З.Н. Галачалова, В.Л. Кретович, P.P. Токарева, Н.И. Соседов и др. Все они пришли к выводу, что действие низких температур на семенные свойства зерна зависит от содержания в нём влаги.
Н.И. Соседов указывает, что под влиянием неблагоприятных условий хранения семена переходят в состояние так называемого вторичного, или более глубокого покоя. В это время под влиянием низких отрицательных температур возможно временное снижение энергии прорастания и всхожести зерна влажностью 16-20%, чего большинство авторов не принимали во внимание. Под действием минусовых температур снижается скорость прорастания, в связи с чем энергия прорастания и всхожесть, определяемые на 3-7-й день проращивания, занижены.
В соответствии с Инструкцией о порядке приёмки, размещения, обработки и хранения семян (ВНПО «Зернопродукт», Москва, 1992 г.) сроки безопасного хранения семян пшеницы регламентируются их температурой и влажностью. При хранении семян до года температуру в хранилище рекомендуется поддерживать на уровне не ниже 5°С, а влажность - не более 14% [1].
В Сибири же семенное зерно пшеницы практически хранится в тех же условиях, что и товарное зерно. Эти условия следует характеризовать как стрессовые для зерна, так как послеуборочное дозревание и хранение его приходятся на суровые осенний и зимний периоды года с часто низко отрицательными температурами (- 20... - 30°С) окружающей среды и продолжительностью 100-120 дней. Зерно активно реагирует на негативные воздействия, расходуя часть белкового вещества [4].
Наряду с применением традиционных технологий послеуборочной обработки зерна (сушка, охлаждение естественным воздухом, очистка и обеззараживание) непрерывно ведётся поиск более дешёвых, экологически чистых и эффективных технологий послеуборочной обработки и хранения свежеубран-ного зерна. Так, в ФГБНУ «ВНИИЗ» в 2010 г. была исследована инновационная технология обработки зерна с применением экологически безопасных пирролидиниевых полимеров (на примере препарата «Авибиф»), полученных с использованием нанотехнологий, в целях обеспечения сохранности свежеубранного продовольственного зерна при неблагоприятных условиях хранения, а также улучшение санитарного состояния зерна и продуктов его переработки [2].
Объектом наших исследований является биологически активный нанопрепарат «Висмоцитрат® КС», обладающий фунгицидными, антистрессовыми и ростостимулиру-ющими свойствами. Этот препарат безопасен для животных, человека и окружающей среды [3]. Его эффективность подтверждена ранее проведёнными исследованиями при предпосевной обработке семян [5].
Основная задача исследований - проверка влияния нанопрепарата висмута на устойчивое сохранение посевных качеств семян яровой пшеницы в процессе длительного воздействия неблагоприятных условий резко-континентального климата Сибири, а также выявление эффективности препарата против корневых гнилей на яровой пшенице [7].
Исследования, проводили с репродуктивными семенами мягкой яровой пшеницы сортов Сибирская 12, Сибирская 17 и Памяти Вавенкова, предоставленных ФГБНУ СибНИИРС в 2014-2016 гг. и испытанных в дальнейшем на селекционных участках института.
Семена обрабатывали препаратом «Висмоцитрат® КС», который применяли в дозе 1 и 2% от массы зерна и в концентрации 5,6 мг/л в водном растворе. В качестве контроля выбрали необработанное зерно, увлажнённое до 14%.
После обработки нанопрепаратом «Висмоцитрат® КС» контрольные и опытные образцы семян яровой пшеницы хранили в полипропиленовых мешках в разных условиях: контрольный образец - в лабораторном корпусе института при положительных температурах 7-20°С в течение года (тёплое хранение), а опытные образцы - в холодном неотапливаемом стендовом корпусе при температуре, приближённой к температуре внешней среды: от +18 до -30°С (холодное хранение). Исходная влажность зерна 14%.
Результаты лабораторных исследований приведены в табл. 1 и 2.
По данным лабораторных исследований в среднем за 3 года установлено, что хранение семян яровой пшеницы исходной влажностью 14% в условиях резкоконтинентального климата Сибири приводит к снижению их всхожести до 2%, а энергии прорастания - до 6%, по сравнению с контролем.
Отмечено, что обработка нано-препаратом «Висмоцитрат® КС» семян яровой пшеницы перед хранением, независимо от его условий, приводит к повышению их семенных качеств: всхожести - на 1-2%, энергии прорастания - до 6%. Таким образом, применение нанопрепарата висмута способствует сохранению первоначального качества семян яровой пшеницы, подвергавшихся в период хранения негативному воздействию климата Сибири.
Равновесная влажность семян яровой пшеницы в условиях тёплого хранения составляла 12,2-12,9%, в условиях холодного хранения -13,7-14,7%.
Далее были проведены сравнительные исследования влияния способов хранения семян яровой пшеницы на их лабораторную и полевую всхожесть, а также на их урожайность. Полевую всхожесть и урожайность исследуемых семян изучали на селекционных участках ФГБНУСибНИИРС.
Из данных табл. 2 видно, что в среднем за 3 года исследований лабораторная всхожесть семян, обработанных нанопрепаратом висмута, повысилась на 1-2%.
Полевая всхожесть семян, обработанных нанопрепаратом висмута и подвергшихся во время зимнего хранения промораживанию, была на 3% выше полевой всхожести семян, необработанных висмутом и хранящихся в тех же условиях(контроль) - соответственно 74 и 71 %.
Также отмечается, что полевая всхожесть семян, необработанных нанопрепаратом висмута, при холодном хранении была ниже лабораторной всхожести на 19%, а обработанных семян - ниже на 17%, что соответствует полевой всхожести семян контрольного образца при тёплом хранении.
Проведённые в лабораторных условиях исследования влияния нанопрепарата висмута на поражение ростков яровой пшеницы корневыми гнилями позволили установить фунгицидное действие препарата. Анализ данных, полученных в полевых условиях за 3 года, показал, что в среднем поражён-ность проростков семян корневыми гнилями снижалась с 19,07% в контрольном образце до 13% в образце, обработанном висмутом (табл. 3).
Чтобы оценить последействие нанопрепарата висмута, семена урожая 2010 и 2012 гг., собранные с опытных растений, после 5 мес хранения проращивали и определяли поражение их возбудителями корневых гнилей. Как видно из данных табл. 3, фунгицидные свойства препарата сохраняются в течение длительного срока. Так, на семенах пшеницы нового урожая, обработанных нанопрепаратом висмута, снизилось поражение ростков патогенами от 2 до 6 раз.
Проведённые в полевых условиях исследования подтвердили лабораторные выводы. Анализ растений на поражение корневыми гнилями в фазе кущения показал, что применение нанопрепарата висмута снизило развитие болезни в среднем по растению почти в 2 раза (табл. 4).
Итак, обработка зерна нанопрепаратом висмута на разных этапах хранения позволяет снизить инфекционную нагрузку и улучшить фито-санитарное состояние семян.
По усреднённым данным за 3 года хранения семян яровой пшеницы при различных температурных режимах в период полевых испытаний зафиксировано стимулирующее действие фунгицида: сохранение посевных качеств семян и повышение их урожайности на 2 ц/га.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о перспективности применения нанопрепаратов висмута для максимального сохранения посевных качеств семян яровой пшеницы в процессе длительного хранения в условиях резко-континентального климата Сибири. Подобная обработка семян перед хранением будет способствовать существенному повышению урожайности зерна и снижению загрязнения его грибной и бактериальной микрофлорой.
Литература
1. Инструкция о порядке приёмки, размещения, обработки и хранения семян. - М.: ВНПО «Зернопродукт», 1992. - 106 с.
2. Мачихина, Л. И. Применение нового класса пирролидиниевых полимеров (на основе «Авибиф») как способ улучшения сохранности и санитарного состояния зерна / Л.И. Мачихина [и др.] // Сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов». - Углич, 2011 -С. 147-150.
3. Пат. РФ № 2556723, МПК А01 №37/04 (2006.01). Препарат стимулирующего действия с фунги-цидными и антистрессовыми свойствами для предпосевной обработки семян пшеницы /ЮМ. Юхин, Ю.И. Михайлов, В.А. Скрябин, В.П. Скрябин, В.П. Сухарева, Е.А. Орлова, В.В. Пискарёв. - №2014118665/13; заявлено 7.05.2014; опубл. 20.07.2015. Бюл. №20.-9 с.
4. Скрябин, В.А. Влияние отрицательных температур на семенные достоинства пшеницы / В.А. Скрябин //Хлебопродукты. - 2006. - № 5. -С.52-53.
5. Скрябин, В.А. Оценка биологической эффективности нанопрепаратов серебра и висмута для обеззараживания семенного зерна яровой пшеницы перед посевом / В.А. Скрябин [и др.] // Хлебопродукты. - 2015. - № 11. - С. 52-53.
6. Фадеев, Л. В. Зерно - живое существо. Не бей его! /Л .В. Фадеев// Хлебопродукты. - 2014. - № 9. -С. 42.
7. Чулкина, В.А. Методические указания по учёту обыкновенной корневой гнили хлебных злаков в Сибири дифференцированно по органам / В.А. Чулкина. - Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1972. -21 с.
B.A. Скрябин, канд. техн. наук, В.П. Сухарева,
Сибирский филиал ФГБНУ «ВНИИ зерна и продуктов его переработки»;
Е.А. Орлова, канд. с.-х. наук, ФГБНУ «СибНИИ растениеводства и селекции - филиал «Федерального исследовательского центра Института цитологии и генетики» СО РАН;
Ю.М. Юхин, доктор хим. наук, ФГБНУ «Институт химии твёрдого тела
и механохимии» СО РАН
Статья опубликована в журнале:
Хлебопродукьы. – 2017. - №8. – С.41-43.