Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности растениеводства, и нанотехнологиям. В способе обработку семян сельскохозяйственных растений проводят раствором биологически активного вещества, содержащим ионы серебра. При этом источником ионов серебра является коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2 с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0047% при норме ее расхода 10 л/т семян. Обработку ведут путем опрыскивания семян перед посевом. Способ позволяет ускорить произрастание сельскохозяйственных растений, сократить вегетационный период, в частности, в зоне рискованного земледелия и повысить урожайность. 17 табл., 4 пр.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано для ускорения произрастания семян сельскохозяйственных растений, сокращения вегетационного периода и повышения их урожайности.

К числу основных факторов повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур относятся биологически активные вещества, которые повышают иммунитет растений, защищают их от болезней и вредителей, улучшают усвоение питательных веществ почвы, стимулируют рост и развитие растений.

Известно большое количество различных препаратов, применяемых для обработки семян сельскохозяйственных растений, представляющих собой вещества химического, биологического и минерального происхождения, которые в очень малых концентрациях влияют на обмен веществ высших растений, что приводит к взаимным изменениям в их росте и развитии.

Известно возбуждающее влияние ионов металлов на прорастание, питание и развитие растений. На практике используют различные источники ионов металлов, такие как, например, растворы солей металлов.

Известны способы предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений, заключающиеся в замачивании семян в растворе солей металлов: семян кукурузы в составе, содержащем воду и соль магния, в качестве которой используют полистиролсульфокислоту магния (пат. РФ 2098932, кл. A01C 1/00, 1989); семян хлопчатника в растворе комплексного соединения железа с салициловой кислотой (авт. свид. СССР 1021370, кл. A01C 1/00, A01N 59/16, 1981); семян зерновых и овощных культур средством, включающим соли титана органических кислот, микроэлемент меди, сульфат аммония и воду (пат. РФ 2114805, кл. C05D 9/02, A01N 59/00, 1997).

Общим недостатком известных способов является невысокая их эффективность. Соли многих металлов в незначительных концентрациях действуют кратковременно, а при больших оказывают токсическое или раздражающее действие.

Биологические свойства металлов резко проявляются, когда металлы находятся в коллоидном состоянии, то есть в виде мелких порошков. Попадая в биологические объекты, порошки металлов образуют многочисленные, весьма продолжительно действующие очаги металлических ионов, непрерывно образующихся в незначительных концентрациях вокруг каждой частицы. Благодаря этому свойству коллоидные металлы сильно отличаются по своему биологическому воздействию от солей металлов.

Известно использование растворов коллоидных металлов для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур (пат. РФ 2056084, кл. A01C 1/00, 1993). Способ осуществляют обработкой семян водной суспензией продуктов восстановления естественных или искусственных соединений железа в концентрации

10-2-10-5%. Биологическое воздействие коллоидных растворов металлов определяется размерами используемых частиц. С уменьшением размеров частиц увеличивается удельная поверхность металлических порошков, входящих в суспензию, что способствует лучшему растворению металла. Правильный выбор химического состава дисперсных частиц суспензии способствует увеличению инжекции свободных электронов в раствор, то есть внесению дополнительной энергии в биологическую систему. Полевые испытания показали высокую эффективность препаратов.

Известно использование биологически активного комплекса - экогеля на основе хитозана в качестве средства с многофункциональным защитным свойством сельскохозяйственных культур, обладающим свойствами иммуностимулятора растений, бактерицидными свойствами, обеспечивающим повышение сопротивляемости растений вредным воздействиям внешней среды путем предпосевной обработки семян (пат. РФ 2316963, кл. A01N 59/00, A01N 25/04, A61K 31/722, A01N 37/02, 2006, прототип). Экогель - легкоподвижный, прозрачный, от бесцветного до желтого цвета гель (жидкость), без запаха и представляет собой магнитоструктурированную коллоидную систему, включающую хитозан, молочную кислоту, ионы серебра и воду.

Недостатком известного биологически активного комплекса является сложность его технологического исполнения, требующего специального технологического оборудования, и, кроме того, высокая стоимость препарата, обусловленная входящими в его состав компонентами (например, хитозан, изготавливаемый из панциря креветок или крабов).

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в расширении ассортимента эффективных биологически активных веществ для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в ускорении произрастания семян сельскохозяйственных растений, сокращении вегетационного периода, что важно в зоне рискованного земледелия, и повышении их урожайности.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе обработки семян сельскохозяйственных растений биологически активным веществом, содержащим ионы серебра, источником ионов серебра является коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2 с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0047% при норме ее расхода 10 л/т семян, а обработку семян ведут путем их опрыскивания перед посевом.

Препарат - коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2 - представляет собой концентрированный водный раствор наночастиц серебра. Действующим его веществом являются стабильные наноразмерные частицы серебра, средний размер которых 10-12 нм. Состав средства AgБион-2: наночастицы серебра, г/дм3, 0,27 0,32; ПАВ (диоктил-сульфосукцинат натрия), г/дм3 , 20 35; кверцетин, г/дм3, 0,002; аммиак, г/дм 3, 0,0016; вода - остальное. Концентрация наночастиц серебра 2,86·10-3 моль/дм3. Обладает бактерицидными, вирулентными, фунгицидными свойствами, активен по отношению к плесени и сине-зеленым водорослям, не содержит хлоросодержащих примесей и относится к биосовместимым веществам. Производится концерном «Наноиндустрия» в г.Москве (ул. Большая Татарская, 38). Назначение и область применения - дезинфекция предметов обстановки, санитарно-технического оборудования, изделий медицинского назначения, белья и др. Применяется распылением в виде аэрозоля, проведением влажной уборки при многократном разведении концентрата.

Расширение ассортимента биологически активных веществ достигается применением коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2. Дисперсные наночастицы серебра AgБион-2 способствуют увеличению инжекции свободных электронов в раствор и тем самым внесению дополнительной энергии в биологическую систему, благодаря чему происходит ускорение произрастания семян сельскохозяйственных растений, сокращение вегетационного периода, повышение иммунитета растений, снижение их заболеваемости и стимуляция роста и развития растений, в конечном итоге обеспечивающие повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Серебро относится к тяжелым металлам, но исследованиями было доказано, что дозы серебра 50-250 мкг/л являются физиологическими и не оказывают вредного воздействия на организм растений при длительном их применении. Концентрация препарата - коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в рабочей жидкости 0,0047% и норма ее расхода - 10 л/т семян, установлены экспериментально. Более низкие концентрации препарата в рабочей жидкости менее эффективны, а более высокие не проявляли заметно большей эффективности.

Внесение дополнительной энергии в биологическую систему семена - растение наиболее предпочтительно на стадии подготовки семян сельскохозяйственных растений к посеву путем предпосевной их обработки. Объясняется это тем, что обработка семян коллоидным раствором наночастиц серебра AgБион-2, обладающим фунгицидными и бактерицидными свойствами, позволяет защитить проростки растений от патогенов на самых ранних стадиях. Ионы серебра принимают участие в обменных процессах. Под влиянием серебра в два раза усиливается интенсивность окислительного фосфорилирования, что является очень важным на начальных этапах органогенеза. Серебро обладает и стимулирующим эффектом физиологических процессов, выявленным на основе исследования процессов фотосинтеза и элементов продуктивности сельскохозяйственных культур. Кроме того, расход рабочей жидкости на стадии предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений ниже по сравнению, например, с опрыскиванием вегетирующих растений, а следовательно, ниже и расход препарата в целом, что сказывается на себестоимости обработок, а значит и на себестоимости сельскохозяйственной продукции.

Опрыскивание как способ обработки предпочтительно при обработке семян различными фунгицидами и микроэлементами. Семена при этом не намокают, что исключает их размягчение и повреждение при высеве. Расход препарата небольшой при высокой его эффективности. В производстве используются машины типа «Мобитокс», ПС-10 и другие.

Изобретение поясняется таблицами.

Представлена таблица 1, представляющая даты наступления фаз развития кукурузы; таблица 2 - биометрические наблюдения кукурузы; таблица 3 - показатели фотосинтетической деятельности растений кукурузы; таблица 4 - распространенность болезней, степень поражения и развитие гельминтоспориоза на кукурузе; таблица 5 - урожай сырой и сухой массы кукурузы; таблица 6 - полевая всхожесть, сохранность и общая выживаемость семян и растений яровой пшеницы; таблица 7 - густота стояния растений перед уборкой, общая и продуктивная кустистость яровой пшеницы; таблица 8 - анализ продуктивности колоса яровой пшеницы; таблица 9 - урожайность яровой пшеницы; таблица 10 - полевая всхожесть, сохранность и общая выживаемость семян и растений овса; таблица 11 - густота стояния растений перед уборкой, общая и продуктивная кустистость овса; таблица 12 - анализ продуктивности метелки овса; таблица 13 - урожайность овса; таблица 14 - полевая всхожесть, сохранность и общая выживаемость семян и растений ячменя; таблица 15 - густота стояния растений перед уборкой, общая и продуктивная кустистость ячменя; таблица 16 - анализ продуктивности колоса ячменя; таблица 17 - урожайность ячменя.

Технический результат, заключающийся в ускорении произрастания семян сельскохозяйственных растений, сокращении вегетационного периода и повышении урожайности сельскохозяйственных растений, показан на примерах конкретного осуществления заявленного способа обработки семян сельскохозяйственных растений: кукурузы, яровой пшеницы, овса и ячменя. В каждом конкретном примере семена сельскохозяйственных растений обрабатывали путем их опрыскивания коллоидным раствором наночастиц серебра AgБион-2 с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0047% при норме ее расхода 10 л/т семян. Данные по урожайности, структуре урожая, пораженности болезнями и др. приведены в таблицах 1-17, при этом термин в таблицах «AgБион-2» означает «коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2 с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0047% при норме ее расхода 10 л/т семян».

Пример 1

В 2009 и 2010 годах проведены однофакторные полевые мелкоделяночные опыты на опытном поле кафедры растениеводства Тверской ГСХА на растениях кукурузы раннеспелого гибрида Каскад 195 СВ. Площадь учетной делянки 3,5 м2. Схема опыта включала 2 варианта, повторность четырехкратная. Контрольный вариант - посев сухими семенами, на втором варианте проводилась обработка семян путем их опрыскивания препаратом коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в экспериментально установленных концентрации 0,0047% и норме расхода рабочей жидкости 10 л/т семян.

Наблюдалось ускорение произрастания семян кукурузы на 2-3 дня, сокращение вегетационного периода на 2-3 дня и повышение урожайности, отразившееся в значительном увеличении высоты растений кукурузы, образовании початков, площади листового аппарата, на 20,8% по зеленой массе и 49% по сухой массе, и увеличение корневой системы по сравнению с контрольным вариантом.

Динамику роста площади листьев и накопления сырой и сухой фитомассы определяли путем отбора проб по 3 растения в пробе каждые 10 дней, таким же образом проводились наблюдения за динамикой роста растений кукурузы (Третьяков Н.Н., 1974). Показатели фотосинтетической деятельности растений определяли по методике Шатилова И.С., Каюмова М.К., 1978. Определение площади листьев одного растения в см 2 проводили весовым методом с помощью рамки 30×10 см (Коломейченко В.В., 1987), площадь листьев посева в тыс.м 2/га - путем умножения площади листьев одного растения на фактическую густоту стояния. Суммарный фотосинтетический потенциал посева (ФПП) за вегетационный период - методом графического интегрирования, чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) - по формуле Кидда, Веста и Бриггса (Ничипорович А.А., 1956-1978). Развитие корневой системы изучали по длине корней в слое почвы 0-50 см путем выкапывания монолита и отмывания корней. Учет болезней проводился (методика ВИЗР, 1998) визуально по вариантам опыта, во время уборки урожая с каждого варианта со всех четырех повторений делалась выборка по 10 растений. Рассчитывались распространенность, интенсивность поражения и развитие болезней. Учет урожая - путем определения массы растений с учетной площадки делянки. При учете определяли показатели структуры урожая и его качество. Статистическую обработку урожайных данных, наблюдений и учетов в опыте - путем дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1985, Кирюшин Б.Д. и др., 2009).

Данные по всхожести, биометрическим наблюдениям, показателям фотосинтетической деятельности растений кукурузы, распространенности болезней, степени поражения и развития гельминтоспориоза на кукурузе, урожаю сырой и сухой массы кукурузы представлены в таблицах 1-5.

Пример 2

В 2009 и 2010 годах проведены исследования в двухфакторном полевом опыте, заложенном в севообороте кафедры растениеводства на опытном поле Тверской ГСХА на растениях яровой пшеницы сорта Иволга. Общая площадь делянки - 47,6 м 2, учетная - 35,6 м2. Схема опыта включала 4 варианта, повторность - 3-х кратная, размещение - рандомизированными блоками.

В опыте изучалось влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы сорта Иволга препаратом коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в экспериментально установленной концентрации 0,0047% и норме расхода рабочей жидкости 10 л/т семян на полевую всхожесть, сохранность и общую выживаемость семян и растений яровой пшеницы, густоту стояния растений перед уборкой, общую и продуктивную кустистость яровой пшеницы, урожайность яровой пшеницы.

Контрольные варианты - посев семенами, обработанными дистиллированной водой (1 и 3 вариант). На 2 и 4 вариантах проводилась предпосевная обработка семян путем их опрыскивания препаратом коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в экспериментально установленных концентрации 0,0047% и норме расхода рабочей жидкости 10 л/т семян.

В опыте соблюдали запланированную технологию возделывания и выполнили все запланированные наблюдения и определения: фенологические, формирования густоты стояния, фотосинтетической деятельности растений в посевах, структуру урожая и урожайность по существующим современным методикам в растениеводстве. Визуально на растениях пшеницы, посеянных обработанными семенами, наблюдалось увеличение листового аппарата по сравнению с контролем, увеличение озерненности и массы зерна. Наблюдалось также ускорение произрастания семян пшеницы на 2-3 дня, сокращение вегетационного периода на 2-3 дня и повышение урожайности на 32,7%.

Обоснование запрограммированных уровней урожайности проводили по методике И.С.Шатилова, М.К.Каюмова, 1978; М.К.Каюмова, 1989.

Уборку урожая проводили прямым комбайнированием комбайном «Сампо-130» в фазу твердой спелости.

Данные по всхожести, сохранности, общей выживаемости, густоте стояния, продуктивной кустистости, урожайности, структуре урожая представлены в таблицах 6-9.

Пример 3

В 2009-2010 годах были проведены исследования в полевом опыте, заложенном в севообороте кафедры растениеводства на опытном поле Тверской ГСХА на растениях овса сорта Буг. Общая площадь делянки - 47,6 м2, учетная - 35,6 м2. В опыте изучалось влияние предпосевной обработки семян овса сорта Буг препаратом коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в экспериментально установленной концентрации 0,0047% и норме расхода рабочей жидкости 10 л/т семян на полевую всхожесть, сохранность и общую выживаемость семян и растений овса сорта Буг.

1,3 - контрольные варианты - посев сухими семенами. На 2 и 4 вариантах проводилась обработка семян путем их опрыскивания перед посевом препаратом коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в экспериментально установленной концентрации 0,0047% и норме расхода рабочей жидкости 10 л/т семян. Повторность опыта - четырехкратная, размещение вариантов - рандомизированными блоками. Посев проведен агрегатом МТЗ-82+СН-16. Глубина посева 4-5 см, норма высева - 6 млн. всхожих семян на гектар.

Наблюдалось ускорение произрастания семян на 3 дня, сокращение вегетационного периода - 3 дня. В течение вегетации в опыте выполнили все запланированные наблюдения и определения по современным методикам, строго соблюдали принятую технологию возделывания. Удобрения вносились на запрограммированный урожай в соответствии со схемой опыта.

Учет урожая провели комбайном «Сампо-130» путем прямого комбайнирования с учетной площади делянки. Урожайность пересчитывали на 14%-ную влажность и 100%-ную чистоту. Визуально на растениях овса сорта Буг, посеянных обработанными семенами, наблюдалось увеличение листового аппарата по сравнению с контролем, увеличение озерненности и массы зерна. Отмечено увеличение урожая на 7%.

Данные по всхожести, сохранности, общей выживаемости, густоте стояния, продуктивной кустистости, урожайности, структуре урожая представлены в таблицах 10-13.

Пример 4

В 2009-2010 годах были проведены исследования в полевом опыте, заложенном в севообороте кафедры растениеводства на опытном поле Тверской ГСХА на растениях ячменя сорта Заозерский 85. Учетная площадь делянки - 73,8 м2, схема опыта включала 2 варианта, повторность четырехкратная. Контрольный вариант - посев сухими семенами, на втором варианте проводилась предпосевная обработка семян препаратом коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 в экспериментально установленной концентрации 0,0047% и норме расхода рабочей жидкости 10 л/т семян. В опыте выполнялись все запланированные наблюдения и исследования по современным методикам.

Наблюдалось ускорение произрастания семян на 2-3 дня, сокращение вегетационного периода 3 дня. Визуально на растениях ячменя, посеянных обработанными семенами, наблюдалось увеличение листового аппарата по сравнению с контролем, увеличение озерненности и массы зерна.

Учет урожая проводили при полной спелости зерна поделяночно комбайном «Сампо-130» с учетной площади делянки. При учете отбирались пробы зерна для определения чистоты и влажности бункерной массы и расчета фактического урожая. Повышение урожайности составило 20,8%.

Данные по всхожести, сохранности, общей выживаемости, густоте стояния, продуктивной кустистости, урожайности, структуре урожая представлены в таблицах 14-17.

Экспериментальным путем установлено и доказано положительное и эффективное влияние ионов серебра, источником которых является коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2, на рост и развитие сельскохозяйственных культур. Выявлена эффективность использования препарата как профилактического средства от болезней растений и как одного из мощных средств повышения урожайности сельскохозяйственных растений. Помимо благоприятного воздействия на ростовые процессы, протекающие в растительных клетках, наночастицы серебра являются одним из средств повышения стрессо- и засухоустойчивости растений, что было выявлено в различных по погодным условиям 2009 и 2010 годах. Сумма активных температур за июнь-август в 2009 г. была выше среднемноголетней нормы на 53°C, в 2010 - на 923,1°C. Сумма осадков составила соответственно 103,4 и 89,1%.

В среднем по всем сельскохозяйственным культурам отмечено ускорение произрастания семян на 2-3 дня, сокращение вегетационного периода также на 2-3 дня, что важно в зоне рискованного земледелия, и повышение их урожайности на 24%.

Вышеизложенное подтверждает целесообразность использования коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион-2 как биологически активного вещества для предпосевной обработки сельскохозяйственных растений.

Формула изобретения

Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений раствором биологически активного вещества, содержащим ионы серебра, отличающийся тем, что источником ионов серебра является коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2 с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0047% при норме ее расхода 10 л/т семян, а обработку ведут путем опрыскивания семян перед посевом.