Средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений и способ его применения

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложено средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений, представляющее собой нанокомпозит на основе порошка металла и полисахарида. Нанокомпозит получен из водной суспензии наночастиц меди и/или кобальта сферической формы размером 20-40 нм, полисахаридного комплекса, выделенного из травы горца птичьего и воды. При этом компоненты перемешивают в течение 15 минут при помощи ультразвуковой обработки мощностью не менее 300 Вт с частотой 23,74 кГц, полученный нанокомпозит осаждают этанолом, промывают ацетоном и сушат. Изобретение обеспечивает получение высокоэффективного средства для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к составам, стимулирующим рост и развитие растений и, может быть использовано при проведении предпосевных агротехнических мероприятий.

Известно средство [1] для проведения предпосевных агротехнических мероприятий, содержащее две сложные композиции, одну, включающую макроэлементы в виде азота, калия, фосфора, и вторую, включающую микроэлементы в виде меди, цинка, бора, магния, железа, молибдена, марганца, кобальта, хрома, селена, никеля, лития, в сочетании с водорастворимыми углеводами и аминокислотами. Способ является трудозатратным, поскольку требует изготовления многокомпонентной композиции в виде двух отдельных составов, при этом использовать их необходимо непосредственно перед употреблением.

Из источника [2] известно предпосевное опудривание семян порошкообразной смесью солей микроэлементов и талька, содержащей сульфат цинка, сульфат марганца и сульфат меди. К недостаткам данного способа следует отнести его низкую эффективность, а также наличие в смеси дополнительных ионов (SO4"²), нарушающих процессы клеточного метаболизма растений и способных оказать токсическое воздействие на них.

Известно средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур «Мегамикс» [3], содержащее композицию микроэлементов в хелатной и минеральной формах, мас. %: медь - 1±0,2, цинк - 0,9±0,2, магний - 1,5±0,25, кобальт - 0,04±0,005, железо - 0,2±0,03, марганец - 0,2±0,05, молибден - 0,15±0,03, бор - 0,15±0,03, селен - 0,005±0,001, вода - остальное. Недостатком данной композиции является то, что хелатные и ионные формы микроэлементов обладают более низкой проникающей способностью и вызывают агрегацию веществ на поверхности семян, снижая тем самым биологическую активность препарата.

В настоящее время в качестве стимуляторов роста, используемых как для увеличения урожайности, так и для повышения кормовых качеств растений, применяются композиции микроэлементов на основе биологически активных наночастиц металлов, которые оказывают щадящее влияние на биоценоз полей и пищевых цепей. Одним из определяющих факторов биологических эффектов наночастиц являются их физико-химические характеристики: химический и фазовый составы, распределение частиц по размерам, величина удельной поверхности и степень агломерации.

Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения является способ предпосевной обработки семян водной суспензией наночастиц железа. [4] Недостатком средства по данному изобретению является нестабильное состояние водной взвеси наночастиц железа.

Техническая задача, решаемая данным изобретением, заключается в создании эффективного и стабильного средства для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, представляющего собой нанокомпозит, полученный из водной суспензии наночастиц меди (Cu) и/или кобальта (Со) сферической формы размером 20 – 40 нм, стабилизированной водорастворимым полисахаридным комплексом, который выделен из травы горца птичьего, при этом компоненты перемешивают в течение 15 минут при помощи ультразвуковой обработки мощностью не менее 300 Вт с частотой 23,74 кГц. Нанокомпозит осаждают с помощью этанола, промывают ацетоном и высушенной в вакуумном эксикаторе. Перед использованием нанокомпозит активируют в водной среде в течение 5 минут при помощи ультразвуковой обработки мощностью не менее 300 Вт.

Углеводы, выделенные из лекарственных растений нетоксичны, обладают мягким всесторонним воздействием на живые системы, при этом нанокомпозиты на основе растительных полисахаридов успешно используются для доставки и контролируемого высвобождения биологически активных веществ.

Исследованиями установлено, что наночастицы, кобальта и меди длительно сохраняют активность в коллоидном состоянии, в результате чего происходит наноструктурирование, формируется определенное соотношение свободных и заряженных частиц нанометаллов. На поверхности биоструктур, образуются нанослои, обладающие определенным запасом энергии и готовые обмениваться этой энергией и своей реакционной способностью с контактируемыми объектами - семенами растений. Таким образом, они активно включаются в ферментативные процессы обмена, обеспечивая энергичное прорастание и в дальнейшем - усиление процессов синтеза в растениях.

Исходными компонентами для приготовления биологически активного нанокомпозита являются:

- наночастицы Со и/или Cu в виде мелкодисперсных однородных порошков, сферической формы, полученных низкотемпературным водородным восстановлением гидроксидов соответствующих металлов, при этом размер частиц составляет 20-40 нм, чистота 99,8%, площадь удельной поверхности 30-50 м²/г;

- полисахаридный комплекс, выделенный из травы горца птичьего, представляющий собой смесь полисахаридных фракций: (I) номер государственной регистрации 6412486 и (II) номер государственной регистрации 6412585;

- дистиллированная вода.

Создание средства для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур включает следующую последовательность действий. К 1,0 г полисахаридного комплекса, выделенного из травы горца птичьего, добавляют 0,001 г нанометаллов (Cu и/или Со). В полученную смесь добавляют 500 мл дистиллированной воды. Компоненты перемешивают в течение 15 минут в ультразвуковой ванне мощностью не менее 300 Вт с частотой 23,74 кГц. Полученный нанокомпозит осаждают тройным объемом этанола, промывают ацетоном и высушивают в вакуумном эксикаторе.

Высушенный нанокомпозит из расчета 0,05-0,5 г на гектарную норму высева семян растворяют в воде в количестве и соотношении, зависящем от вида сельскохозяйственной культуры, далее активируют в течение 5 минут, используя ультразвуковую обработку мощностью не менее 300 Вт при частоте 23,74 кГц. Полученная таким образом суспензия стабильна в течение 5 месяцев при температуре 4-5°С. Семена растений обрабатывают вышеуказанной суспензией путем опрыскивания и выдерживают на воздухе 15-20 минут перед высевом.

Проведенные лабораторные и полевые исследования показали, что предлагаемое средство предпосевной обработки семян дает более дружные всходы, способствует увеличению урожайности и повышению качества некоторых сельскохозяйственных культур.

Результаты исследований на озимой пшенице

В производственных условиях предпосевная обработка проводилась совместно с протравливанием и способствовала повышению полевой всхожести (на 3-10% в зависимости от металла).

В таблице 1 представлены данные по структуре урожая, урожайности и содержанию клейковины.

Анализ таблицы 1 свидетельствует, что предпосевная обработка семян озимой пшеницы совместно с протравливанием показала высокую эффективность нанокомпозитов в производственных условиях. В зависимости от металла увеличилась масса 1000 зерен (на 4,0-7,4%), достоверно и значительно увеличилась урожайность зерна, а также содержание клейковины, что позволило в процессе опыта увеличить класс полученного зерна с 4 класса (контроль) до 3 класса (нанокомпозит на основе меди).

Результаты исследований на яровой пшенице

В таблице 2 представлена структура урожая яровой пшеницы «Агата».

Анализ таблицы 2 свидетельствует о том, что при предпосевной обработке семян нанокомпозитами на основе кобальта либо меди продуктивная кустистость, число колосков в колосе, длина колоса и так же масса тысячи семян превышают контроль, что говорит об активации процессов, связанных с ростом и развитием растений. Источники информации:

1. Патент РФ на изобретение №2370956, заявка №2008131270 от 30.07.2008, МПК A01N 59/26.

2. Патент РФ на изобретение №124222, заявка №624583/30 от 06.04.1959, МПК А01С 1/06.

3. Патент РФ на изобретение №2478273, заявка №2011127418 от 04.07.2011, МПК А01С 1/06, A01N 59/00.

4. Патент РФ на изобретение №2463758, заявка №2011100308 от 11.01.2011, МПК А01С 1/00.

1. Средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений, представляющее собой нанокомпозит на основе порошка металла и полисахарида, отличающееся тем, что нанокомпозит получен из водной суспензии наночастиц меди и/или кобальта сферической формы размером 20-40 нм, полисахаридного комплекса, выделенного из травы горца птичьего и воды, при этом компоненты перемешивают в течение 15 минут при помощи ультразвуковой обработки мощностью не менее 300 Вт с частотой 23,74 кГц, полученный нанокомпозит осаждают этанолом, промывают ацетоном и сушат.

2. Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений, характеризующийся тем, что семена перед высевом опрыскивают средством по п.1 в концентрации 0,05-0,5 г средства на гектарную норму высева семян с последующим выдерживанием семян на воздухе в течение 15-20 минут.