ПРИМЕНЕНИЕ  НАНОРАЗМЕРНЫХ  БИОГЕННЫХ  МЕТАЛЛОВ  В  ТЕХНОЛОГИИ  ВЫРАЩИВАНИЯ  ПШЕНИЦЫ  ОЗИМОЙ  В  УСЛОВИЯХ  ПРАВОБЕРЕЖНОЙ  ЛЕСОСТЕПИ  УКРАИНЫ

Гончар  Любовь  Николаевна

канд.  с.-х.  наук,  ст.  препод.  НУБиП  Украины,  г.  Киев

E-mail: 

THE  APPLICATION  OF  BIOGENIC  METALS  NANODIMENSIONS  IN  THE  WINTER  WHEAT  CULTIVATION  TECHNOLOGY  ON  THE  TERRITORY  OF  UKRAINE  RIGHT-BANK  STEPPE

Lyubov  Gonchar

phD  in  Agriculture,  senior  lecturer  of  National  University  of  Life  and  Environmental  Sciences  of  Ukraine,  Kiev

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассмотрено  применение  нанопрепаратов  в  растениеводстве,  а  именно,  при  выращивании  пшеницы  озимой  для  обеспечения  урожайности  и  качества  зерна  и  предотвращения  накопления  тяжелых  металлов.

ABSTRACT

The  aim  of  this  study  —  the  application  of  nanopreparations  in  agriculture,  in  the  technology  of  winter  wheat  cultivation  for  providing  of  higher  yields,  seeds  quality  and  preventing  of  heavy  metal  accumulation.

Ключевые  слова:  пшеница  озимая,  нанопрепарат,  продуктивность.

Key  words:  winter  wheat,  nanopreparation,  productivity.

Разработка  нанотехнологий  и  их  применение  в  сельском  хозяйстве  очень  актуальны.  Предполагается,  что  они  позволят  повысить  эффективность  и  рентабельность  выращивания  сельскохозяйственных  культур,  и,  вероятно,  качество  самой  продукции.  В  растениеводстве  применение  нанопрепаратов  обеспечивает  повышение  урожайности  1,5—2  раза  и  устойчивости  к  неблагоприятным  погодным  условиям  почти  всех  продовольственных  (картофель,  зерновые,  овощные,  плодово-ягодные)  и  технических  (хлопок,  лен)  культур  [4,  с.  67;  6,  с.  350].

Особенность  использования  наноразмерных  биогенных  металлов  заключается  в  том,  что  их  свойства  проявляются,  если  эти  металлы  находятся  именно  в  атомарном,  а  не  ионном  состоянии.  Имея  чрезвычайно  высокую  активность  и  размеры,  соответствующие  размерам  живых  клеток,  биогенные  металлы  в  таком  состоянии  более  эффективно  и  безопасно  воспринимаются  растениями  при  использовании  их  в  качестве  микроудобрений.  В  результате  значительно  уменьшаются  как  существующие  нормы  внесения  жизненно  необходимых  микроэлементов,  так  и  возможные  негативные  последствия  от  передозировки  ими,  и  в  первую  очередь,  от  тех  из  них,  что  относятся  к  тяжелым  металлам  [1,  с.  1].

Уменьшить  отрицательное  влияние  почвы  возможно  за  счет  предпосевной  обработки  семян  или  при  некорневой  подкормке  растений.  Следовательно,  остается  найти  форму,  в  которой  бы  растение  максимально  усваивало  микроэлементы.  В  последнее  время  такая  форма  была  найдена  в  виде  наночастиц  микроэлементов  с  размером  1—100  нм,  которые  за  счет  малых  размеров  проникают  сквозь  мембрану  клеток,  а  благодаря  значительной  удельной  поверхности  имеют  большую  реакционную  способность.  Большая  проникающая  способность  частиц  нанометаллов  обусловлена  не  только  малыми  размерами  частиц,  а  также  их  электронейтральностью  [2,  с.  47;  5,  с.  1].  Электронейтральность  комплекса  обеспечивает  его  низкую  токсичность.  Ученые  Российской  академии  наук  [3,  с.  59]  указывают,  что  наночастицы  металлов  менее  токсичны,  чем  их  соли,  например,  меди  —  в  7  раз  ,  цинка  —  в  30,  а  железа  —  в  40  раз,  чем  их  сернокислые  соли,  которые  часто  используют  в  комбикормах.

Исследования  проводились  в  научных  лабораториях  и  в  стационарном  севообороте  кафедры  растениеводства  в  ОП  Национального  университета  биоресурсов  и  природопользования  Украины  «Агрономическая  исследовательская  станция»,  расположенная  в  с.  Пшеничное  Васильковского  района  Киевской  области.  Опытная  станция  находится  в  северо-восточной  части  правобережной  Лесостепи.  Исследования  проводили  на  двух  сортах  озимой  пшеницы:  Национальная  и  Бриллиант;  варианты  опыта:  контроль  (обработка  водой)  и  опыт  (препарат  нанометалла).

Проведенные  в  2010—2012  гг.  исследования  подтверждают  мнение  российских  ученых  и  свидетельствуют  о  минимальном  остаточном  содержании  их  в  зерне  пшеницы.  Так,  по  результатам  исследований  состава  полученного  зерна  (табл.  1),  установлено,  что  содержание  меди,  железа,  серебра  и  марганца  в  вариантах  обработки  коллоидными  растворами  наночастиц  металлов  уменьшилось  по  сравнению  с  контрольным  вариантом.  Только  содержание  цинка  увеличилось  в  зерне  сорта  Национальная  на  0,39  мг/кг,  а  в  сорте  Бриллиант  на  4,58  мг/кг.  Металлы,  входящие  в  коллоидные  растворы  для  обработки  посевов,  не  накапливались  в  зерне,  о  чем  свидетельствуют  полученные  данные.

Таблиця  1.

Остаточное  содержание  металлов  в  зерне  пшеницы  озимой,  мг/кг

Примечание*:  Проводилась  обработка  семян  и  по  вегетации  в  фазу  кущення,  выхода  в  трубку,  колошения

Проведены  исследования  токсического  действия  коллоидного  раствора  на  растение.  В  опыте  использовались  наноразмерные  частицы  серебра  и  цинка.  На  рис.  1  изображены  исследуемые  растения,  не  имеющие  признаков  проявления  токсического  действия  нанометаллов. 

Рисунок  1.  Влияние  нанометаллов  на  ростовые  процессы  пшеницы  озимой  (слева  —  на  28.01,  справа  —  на  01.02);  8  —  контроль  (вода);  3  —  Хитозан;  6  —  Цинк+Серебро  (концентрация  1:50);  7  —  Хитозан+Цинк+Серебро  (концентрация  1:50)

Результаты  исследований  действия  наночастиц  показывают,  что  оно  обусловлено  их  малыми  размерами,  и,  соответственно,  высокой  удельной  поверхностью  и  реакционной  способностью.  Так,  токсичность  наночастиц  зависит  от  физической  природы,  способа  получения,  размеров,  структуры  наночастиц  или  нанокластеров,  а  также  от  биологического  объекта,  на  который  они  действуют.

Большинство  экспертов  сходятся  во  мнении  о  зависимости  действия  наночастиц  от  дозы,  указывают  на  пороговые  дозы,  с  которых  начинается  действие  наноматериалов.  Установлено,  например,  что  токсичность  наночастиц  меди  увеличивается  с  уменьшением  их  размеров.  Но  размер  сферических  наночастиц  меди  зависит  от  модификации,  т.  е.  среды,  в  которой  они  получены  и  средний  размер  колеблется  от  33  нм  (воздух)  до  103  нм  (кислород).  При  одинаковом  размере  наночастиц  их  веретенообразная  форма  имеет  большее  повреждающее  действие,  чем  шаровидная.

Предпосевная  обработка  семян  нанопорошками  железа  в  концентрации  0,001  %  положительно  влияла  на  энергию  прорастания,  но  увеличение  концентрации  до  0,01  %  приводило  к  подавления  прорастания.  Оптимальной  оказалась  доза  предпосевной  обработки  —  2—6  мг  на  1  га,  что  дает  повышение  урожайности  от  5  до  30  %  и  улучшение  товарного  вида.

Список  литературы:

1.Ишлер  С.Ю.  Наноперспективи  Украины  //  Материалы  международной  научно-практической  Интернет-конференции  «Современные  направления  теоретических  и  прикладных  исследований  ‘2011»  с  15  по  28  марта  2011  г.  —  [Електронний  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URLːhttpː//  www.sworld.com.ua  (дата  обращения  14.07.2011)

2.Каплуненко  В.Г.  Нанотехнологии  в  сельском  хозяйстве  /  Каплуненко  В.Г.,  Косинов  Н.В.,  Бовсуновский  А.Н.  //  Зерно,  №  4  (25).  —  2008.  —  С.  47—54.

3.Фолманис  Г.Є.  Наноразмерные  биологически  активные  материалы  /  Г.Е.  Фолманис,  Л.В.  Коваленко  //  Нанотехнологии:  наука  и  производство.  —  №  2  (3),  —  2009.  —  С.  58—59.

4.Каленська  С.М.,  Новицька  Н.В.  Використання  нанотехнологій  в  сільському  господарстві  //  Науковий  збірник,  Вип.  6  Кіровоград,  2009.  —  С.  67—71. 

5.Машков  О.  Нанотехнології  в  Україні:  прискорення  чи  гальмування.  2009-02-18  [Електронний  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://kyivregion.edc.org.ua/ua/publications/5467_Nanotehnologii_v_Ukraini:_pryskorennya_chy_galmuvannya.  (дата  обращения  12.08.2013).

6.Функціональні  наноматеріали  для  потреб  сільського  господарства  /  [В.А.  Копілевич,  В.І.  Максін,  В.Г.  Каплуненко,  М.В.  Косінов]  //  Вісник  НАУ.  —  2008.  —  №  130.  —  С.  349—354.