НАНОТЕХНОЛОГИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

NANOTECHNOLOGY IN AGRICULTURE

Anastasia Lisina

master's student, Faculty of Agronomy and Forestry, Vologda SDFA of the N.V. Vereshchagin,

Russia, Vologda, Molochnoye village

АННОТАЦИЯ

В настоящее время наноматериалы и нанотехнологии находят применение во всех областях сельского хозяйства в том числе и в растениеводстве. Согласно общепринятой научной терминологии продукт может считаться «нанопродуктом», если при его выращивании, производстве, переработке использовались наночастицы, нанотехнологические разработки и инструменты.

ABSTRACT

Currently, nanomaterials and nanotechnologies are being applied in all areas of agriculture, including crop production According to commonly accepted scientific terminology, a product can be considered a nanoproduct if nanoparticles, nanotechnological developments, and tools were used in its cultivation, production, and processing.

Ключевые слова: нанотехнологии, наноматериалы, растениеводство, инновации, микроудобрения.

Keywords: nanotechnology, nanomaterials, crop production, innovations, microfertilizers.

В настоящее время наноматериалы и нанотехнологии находят применение во всех областях сельского хозяйства в том числе и в растениеводстве.

В растениеводстве нанотехнологии предполагают использование для защиты растений препаратов новейшего поколения, которые отличаются максимальным проникновением в листья, стебли и корни активных действующих веществ за счет необычайно малых размеров. Широко применяются наноэмульсии при обработке пестицидами полевых культур.

Микроудобрения на основе коллоидных растворов наночастиц биоэлементов широко используются при обработке семян и растений. Их применение позволяет повысить холодостойкость, выносливость к жаре и засухе, стрессам, усиливает защитные функции растений к болезням и вредителям и снимает угнетающее действие химических реагентов на растения.

Нанотехнологии используют для решения проблемы с нитратами в сельскохозяйственной продукции.

Использование наноэлектротехнологии в растениеводстве связало молекулярную и клеточную биологию с помощью внешних электромагнитных полей и биополей живых клеток в общем нанопроцессе. Электрофизическое воздействие на семена способствует увеличению водопоглощения, энергии прорастания и обеззараживанию семян. Наилучшие результаты стимуляции данный метод показывает на наихудшем посадочном материале. Разработаны установки для магнитной обработки семян, которые легко устанавливаются на погрузчик или протравливатель, не требуют энергозатрат при обработке. Обработку магнитным полем можно отчасти использовать как альтернативу химическому протравливанию семян.

Метод диэлектрического сепарирования семян разработан и применяется для повышения качества семенного материала. В процессе сепарирования удаляются травмированные, поврежденные и карантинные семена.

Обработка семян электромагнитными излучениями СВЧ-диапазона при закладке на хранение обеззараживает их от патогенной микрофлоры и насекомых-вредителей, что исключает применение ядохимикатов и фумигацию.

Наноэлектротехнология комбинированной сушки зерна осуществляется циклично: конвективный нагрев зерна до 50 С, а затем кратковременная СВЧ-обработка его, при которой в нагретом зерне создается избыточное давление влаги при температуре ниже температуры кипения воды. Вследствие этого ускоряется фильтрационный перенос влаги из зерновки на поверхность в капельно-жидком состоянии. С поверхности влага удаляется подогретым воздушным теплоносителем. При этом снижается расход энергии на 30-50%, микроповреждения семян – до 6 %, их посевные качества улучшаются на 5 %.

Наноэлектротехнология СВЧ-микронизации зерна основана на эффекте декстринизации зерен крахмала – расщепление полисахаридов крахмала и переход их в усвояемые питательные вещества. Степень декстринизации увеличивается с 1 до 80%, энегросодержания корма – с 7,7 до 15,7 МДж/кг.

Установлено, что каратиностабилизирующая СВЧ-обработка витаминной травяной муки сокращает потери каротина в процессе сушки в 2,5 раза с 10 до 45, а в период шести- семимесячного хранения обеспечивается сохранность каротина в муке до 9 %.

При предпосевной подготовке семян и при производстве удобрений применяют многостенные углеродные нанотрубки. Благодаря своим микроскопическим размерам нанотрубки легко проникают сквозь кожицу семени, способствуя лучшему проникновению воды и питательных веществ внутрь семян. Это и сказывается на скорости прорастания семян.

Нанотехнологии наиболее востребованы в области биотехнологии и генной инженерии. Нанобиотехнология объединяет достижения нанотехнологии и молекулярной биологии. В ней широко используется способность биомолекул к самосборке в наноструктуры. Нанобиотехнология занимается биообъектами и биопроцессами на молекулярном и клеточном уровнях. Растительные клетки из зон роста могут служить источником генетического потенциала, свойственного данному растению. Используя способность растительных клеток меристимной зоны превращаться в специальных средах в сформированное растение, меристимные клетки применяют для получения безвирусных растений и в селекционной работе для получения растений с заранее нужными свойствами.

Ведущие направление нанобиотехнологии – создание гибридов устойчивых к насекомым-вредителям и сорной растительности. Созданы трансгенные гибриды растений, устойчивые к гербицидам, на основе глифосата путем введения в клетку генов гербицид-толерантности. Введение генов инсектицидного белка-токсина и растительных белков защищает генетически модифицированные (ГМ) растения от вредных насекомых.

Изменяя соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в мембранах растительных клеток, были выведены холодоустойчивые, засухоустойчивые формы ГМ растений, что значительно расширило ареал произрастания многих культурных растений.

Нанотехнологии применяют при послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, хранении яблок в регулируемых средах, озонировании воздуха, для дезинфекции помещений и инструментов, при упаковке и хранении пищевых продуктов (например, наносеребро и наномедь).

Таким образом, применение нанотехнологий в растениеводстве открывает новые горизонты для повышения урожайности и устойчивости сельскохозяйственных культур. Наночастицы и наноструктуры используются для создания эффективных удобрений и пестицидов, которые обеспечивают растения необходимыми питательными веществами и защищают их от вредителей и болезней.

Список литературы:

1. «Современные технологии в растениеводстве» (Современные технологии в растениеводстве : учебное пособие / составители А. Б. Исмаилов  — Махачкала : ДагГАУ имени М.М.Джамбулатова, 2022. — 131 с. — Текст : непосредственный
2. Ториков В.Е. Агропочвоведенье с научными основами адаптивного земледелия: учебное пособие для СПО / В.Е. Ториков, Н.М. Белоус, О.В. Мельникова; под редакцией В.Е. Торикова. - 2-е изд., стер. - Санкт-Петербург: Лань, 2021. - 236 с. – Текст: непосредственный.
3. Растениеводство: учебник / В. А. Федотов, С. В. Кадыров, Д. И. Щедрина, О. В. Столяров. — Санкт-Петербург: Лань, 2022. - Текст: непосредственный.