Наночастицы металлов - спасение от засухи

Назарова А.А., кандидат биологических наук, ООО «НАНОАГРОТЕХ»;
Полищук С.Д., профессор, доктор технических наук, Наноцентр для АПК ФГОУ ВПО «РГАТУ им. П.А. Костычева».

Посевы кукурузы

Наноразмерный мир – мир структур, размер которых лежит в пределах от 0,1 нм (единица длины порядка размера 1 атома) до 100 нм. Наноструктуры обладают свойствами, отличными от классических свойств элементов и их соединений. Одна из форм биологически активных наноматериалов – нанопорошки металлов. Их активные компоненты – металлы в ультрадисперсном состоянии. Эти биопрепараты обладают уникальными свойствами: они экологически безопасны, экономически выгодны и способствуют более эффективному повышению урожайности сельскохозяйственных растений и качества сельскохозяйственной продукции.

Отличительной особенностью ультрадисперсных порошковых материалов (УДПМ) является отсутствие токсичности по сравнению с солями металлов, и способность активизировать физиологические и биохимические процессы при использовании их в очень малых дозах.

Среди факторов, определяющих уровень развития сельскохозяйственных культур, большое значение имеют биологические стимуляторы. Исследования показывают, что в увеличении урожайности сельскохозяйственных растений и повышении качества продукции растениеводства большую роль играют биодобавки, способные активизировать биохимические и физиологические процессы.

Решить данную проблему могут биологически активные препараты в виде нанокристаллических металлов. Изучение влияния наночастиц меди и кобальта на рост и развитие растений кукурузы и подсолнечника позволяет получить подтверждение того, что наночастицы действительно создают благоприятную среду для их более интенсивного роста и развития, что выражается как в накоплении ими вегетативной и репродуктивной массы, так и в изменении их биохимического состава.

Исследования проводились в 2010 году в условиях демонстрационного полигона в ООО «Агротехнология» Пронского района Рязанской области, в процессе которых было изучено влияние наночастиц меди и кобальта на показатели роста, развития, продуктивности и биохимического состава гибрида кукурузы Обский 140 и гибрида подсолнечника Донской 22 с учетом их биологических особенностей и целевого назначения продукции для конкретных почвенно-климатических условий. В применялись семена первого поколения. Были использованы оптимальные дозы препаратов:

  • нанопорошок меди в дозе 0,04 г/гектарную норму высева семян;
  • нанопорошок кобальта в дозе 0,03 г/гектарную норму высева семян.

Так, обработка семян кукурузы нанопорошком кобальта способствовала повышению полевой всхожести на 6,8%, а нанопорошком меди – на 8% относительно контроля.

Однако, определение урожайности (таблица 1) показало невысокую эффективность наночастиц кобальта, так как урожайность зеленой массы с початками увеличилась лишь на 4,1%, а урожайность початков и зерна кукурузы снизилась до 11%. Такой эффект, видимо, связан с тем, что в условиях сильнейшей засухи произошло нарушение взаимодействия наночастиц кобальта с растением, в отличие от предыдущих лет, что и не помогло достигнуть должного результата.

Наночастицы меди показали лучший результат, так, урожайность початков увеличилась на 11,1% по сравнению с контролем, что подтверждает способность данного препарата усиливать засухоустойчивость растений в экстремальных условиях.

Обработка нанопорошками металлов семян подсолнечника показала другой эффект. В опыте был использован гибрид Донской 22, который по своим характеристикам является масличным, поэтому учитывалась, прежде всего, урожайность семян.

Таблица 1. Влияние нанопорошков меди и кобальта на урожайность кукурузы и подсолнечника
Показатели Контроль Нанопорошок кобальта Нанопорошок меди
Данные Отношение к контролю, % Данные Отношение к контролю, %
Гибрид кукурузы Обский 140
Урожайность зеленой массы с початками, ц/га 221,0 230,0 +4,1 229,3 +3,8
Урожайность початков, т/га 36,8 32,8 -10,8 41,77 +11,1
Гибрид подсолнечника Донской 22
Урожайность семян, ц/га 17,7 21,1 +19,2 20,8 +17,5

Так, наночастицы кобальта увеличили сбор семян подсолнечника на 19,2%, а меди – на 17,5% выше контроля, что подтверждает возможность использования наночастиц металлов как стимуляторов роста. Также был проведен биохимический анализ семян опытных гидридов кукурузы и подсолнечника (таблица 2).

Таблица 2. Биохимический состав семян изучаемых культур
Показатели Контроль Нанопорошок кобальта Нанопорошок меди
Данные Отношение к контролю, % Данные Отношение к контролю, %
Гибрид кукурузы Обский 140
Жир, % 4,49 5,12 +0,63 4,85 +0,36
Зола, % 1,30 1,50 +0,2 1,20 -0,1
Влажность, % 11,50 10,40 -1,1 11,6 +0,1
Сухое вещество, % 88,50 89,60 +1,1 88,4 -0,1
Сырой протеин, % 11,01 11,05 +0,04 10,39 -0,62
Витамин С, мг/100 г 0,80 4,90 больше в 6,1 раз 0,50 -37,5
Витамин А, мкг/100 г 0,35 0,92 больше в 2,6 раз 1,03 больше в 3 раза
Гибрид подсолнечника Донской 22
Зола, % 3,62 3,67 +0,05 3,74 +0,12
Кислотное число, мгКОН/г 2,5 0,98 -60,8 1,40 -44
Масличность, мг/кг 37,0 38,4 +3,8 39,4 +6,5
Протеин, % 13,13 17,78 +4,65 18,64 +5,51

Биохимический состав семян, как кукурузы, так и подсолнечника, показал возможные последствия влияния наночастиц металлов на обмен веществ растений.

В семенах кукурузы нанопорошок кобальта изменил все показатели, но максимальный результат получен по витамину C – содержание которого в семенах увеличилось в 6,1 раза и по витамину A (больше в 2,6 раза). Нанопорошок меди увеличил содержание витамина A в 3 раза. Известно, что витамины являются регуляторами обмена веществ. Витамин C является природным антиоксидантом и необходим для участия в окислительно-восстановительных процессах (ОВР). Так как биохимический состав семени определяет саму возможность и интенсивность его развития в период прорастания, то высокое содержание витамина C усилит скорость ОВР на клеточном уровне и позволит в следующий вегетационный период обрести семени преимущество в развитии. Витамин A необходим для роста и развития организма, особенно в начальных стадиях развития.

Нанопорошок кобальта способствовал значительному снижению (на 60,8%) кислотного числа липидов, также как и нанопорошок меди (на 44%), входящих в состав семян, что положительно отразилось на качестве масличных семян. Кислотное число определяет содержание свободных жирных кислот в липидах, т.е. степень гидролиза жира, и уровень его содержания, свидетельствует о качестве масла входящего в состав семян подсолнечника. Увеличилась масличность опытных семян подсолнечника до 6,5%, что свидетельствует о стимуляции обменных процессов в растениях, направленных именно на генетически заложенные свойства организма. Также увеличилось содержание протеина в семенах на 5,5%.

В целом, наночастицы меди и кобальта показали свою высокую эффективность в экстремальных условиях продолжительной жары и засухи лета 2010 года и возможность их использования в растениеводстве как биокатализаторов, способных увеличивать как количество, так и качество сельскохозяйственной продукции.


Читайте также другие статьи по тематике удобрений и защиты растений:
Экологические особенности защиты эфиромасличных и лекарственных культур от вредных организмов.
Минеральные удобрения при возделывании суданской травы в условиях Алтайского края.
Препараты «Августа» гарантируют урожай.

© AgroPost.ru 2010 - 2017
Все права защищены. При полном или частичном копировании материалов активная ссылка на наш сайт www.agropost.ru обязательна !