Получение наноразмерного кремнегуминового препарата и его первичная апробация

Резюме: В последние десятилетия отмечается развитие и внедрение нанотехнологий, в том числе и в различных областях сельского хозяйства. Идет активный поиск способов получения препаратов для растениеводства с наночастицами, которые быстрее включаются в метаболические процессы растений. Целью данной работы являлось получение наноразмерного кремнегуминового препарата и его апробация на растениях картофеля. В качестве источника гуминовых веществ был использован жидкий гуминовый препарат БоГум (разработка Всероссийского научно-исследовательского института мелиорированных земель), источника кремния – метасиликат натрия. Для достижения наноразмерности образцов применяли метод ультразвукового диспергирования. Получение осуществляли путем введения источника кремния в количестве 0,1% (по SiO2) в БоГум, после чего применяли ультразвуковое воздействие в течение 5, 10, 15 и 20 мин. Анализ полученных образцов на анализаторе размера частиц 90 Plus/MAS показал, что с увеличением времени диспергирования эффективный диаметр частиц изменялся незначительно. В то же время отмечено перераспределение частиц: при воздействии на образцы в течение 20 мин увеличивалось количество частиц меньшего размера. После 5 мин обработки диапазон распределения частиц составил 115±13–830±23 нм, после 20 мин воздействия диаметр частиц приходился на две области – 81±8–120±10 и 280±4–470±18 нм. Применение ультразвука способствовало сохранению стабильного агрегатного состояния полученного препарата, большей микробиологической активности и большего содержания гуминовых кислот по сравнению с кремнегуминовым препаратом, полученным без применения ультразвука. Апробацию нового наноразмерного кремнегуминового препарата проводили на растениях картофеля. Обработка клубней перед посадкой с последующим некорневым опрыскиванием вегетирующих растений способствовала повышению урожайности картофеля на 18,7%. Отмечали изменения в содержании монокремниевых и поликремниевых кислот в почве, а также накопление кремния в ботве картофеля при применении кремнегуминовых препаратов в среднем на 0,96% абс.

1. Жемчужин С.Г., Спиридонов Ю.Я., Клейменова И.Ю., Босак Г.С. Нанотехнологии и пестициды (дайджест публикаций за 2011–2017 гг.) // Агрохимия. 2019. N 5. С. 89–96.

2. Nanotechnology for Agriculture: Crop Production & Protection. Eds.: Panpatte D.G., Jhala Y.K. Singapore: Springer, 2019. 337 p. https://doi.org/10.1007/978-981-32-9374-8

3. Кадырова А.И., Колесникова В.Г. Применение микроудобрений в наноформе в технологии возделывания овса // Вестник Ижевской государ- ственной сельскохозяйственной академии. 2016. N 4 (49). С. 3–12.

4. Yazdpour H., Noormohamadi G., Madani H., Heidari H., Abad Sh., Mobasser H.R., et al. Role of nano-silicon and other silicon resources on straw and grain protein, phosphorus and silicon contents in Iranian rice cultivar (Oryza sativa cv. Tarom) // International Journal of Biosciences. 2014. Vol. 5. Issue 12. P. 449–456. https://doi.org/10.12692/ijb/5.12.449-456

5. Панова Г.Г., Семенов К.Н., Шилова О.А., Корнюхин Д.Л., Шпанев А.М., Аникина Л.М. [и др.]. Влияние углеродных и кремнезольных наномате- риалов на устойчивость ярового ячменя к заболеванию корневыми гнилями // Агрофизика. 2018. N 3. С. 48–58. httpы://doi.org/10.25695/AGRPH.201 8.03.09

6. Lakzian A., Bayat M., Gadzhikurbanov A., Zargar M. The role of nanotechnology for improving crop production // RUDN Journal of Agronomy and Animal Industries. 2019. Vol. 14. Issue 4. P. 297– 305. https://doi.org/10.22363/2312-797X-2019-14-4-297-305

7. Силкин С.В., Куликов Е.Е., Попов И.А. Исследование управляемого ультразвукового диспергирования торфа и бурого угля в воде // Труды Московского физико-технического института. 2018. Т. 10. N 3 (39). С. 86–95.

8. Алферова Е.Ю., Проценко Е.П., Косолапова Н.И Определение влияния органического удобрения (диспергированного торфа) на биометрические показатели растений [Электронный ресурс] // Auditorium. 2016. N 4 (12). С. 14–19. URL: https://auditorium.kursksu.ru/#index (16.07.2020).

9. Косолапова Н.И., Проценко Е.П., Проценко А.А., Неведров Н.П., Алферова Е.Ю., Мирошниченко О.В. Некоторые протекторные свойства инновационного экологически безопасного агропрепарата «Сavita biocomplex» // Проблемы региональной экологии. 2016. N 3. С. 24–30.

10. Денисюк Е.А., Митрофанов Р.А., Кузнецова И.А. Технологии получения гуминовых веществ //Вестник НГИЭИ. 2014. N 2 (33). С. 66–80.

11. Rastogi A., Tripathi D.K., Yadav S., Chauhan D.K., Živčák M., Ghorbanpour M., et al. Application of silicon nanoparticles in agriculture // 3 Biotech. 2019. Vol. 9. Issue 3. Article number 90. https://doi.org/10.1007/s13205-019-1626-7

12. Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Пылаев Т.Е., Хлебцов Н.Г. Метод динамического рассеяния света в исследованиях силикатных и золотых наночастиц // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2017. Т. 17. N 2. С. 71–84. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-2-71-84

13. Мофа Н.Н., Жапекова А.О., Садыков Б.С., Баккара А.Е., Сахан М.Г., Бекентаева А.Д. [и др.]. Комплексное использование механохимической и ультразвуковой обработки для получения высоко- дисперсного диоксида кремния специального назначения // Горение и плазмохимия. 2019. N 17. С. 123–132.

14. Патент № 2508963, Российская Федерация. Способ диспергирования наноразмерного порошка диоксида кремния ультразвуком / Н.С. Хитерхеева, А.В. Номоев, С.П. Бардаханов, С.С. Уладаева; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет»; заявл. 18.05.2012; опубл. 10.03.2014.

15. Аминова Е.В., Мушинский А.А., КоротковА.М., Дергилёва Т.Т. Воздействие ультрадисперсных частиц диоксида кремния на биохимические показатели растений Solanum tuberosum // Животноводство и кормопроизводство. 2019. Т. 102. N 4. С. 33–42. https://doi.org/10.33284/2658-3135-102-4-33

16. Fraceto L.F., Grillo R., de Medeiros G.A., Scognamiglio V., Rea G., Bartolucci C. Nanotechnology in agriculture: which innovation potential does it have? // Frontiers in Environmental Science. 2016. Vol. 4. Article number 20. https://doi.org/10.3389/fenvs.2016.00020

17. Martin-Ortigosa S., Peterson D.J., Valenstein J.S., Lin V.S.-Y., Trewyn B.G., Lyznik L.A., et al. Mesoporous silica nanoparticle-mediated intracellular cre protein delivery for maize genome editing vialox site excision // Plant Physiology. 2014. Vol. 164. Issue 2. P. 537–547. https://doi.org/10.1104/pp.113.233650

18. Bao-shan L., Shao-qi D., Chun-hui L., Li-jun F., Shu-chun Q., Min Y. Effect of TMS (nanostructured silicon dioxide) on growth of Changbai larch seedlings // Journal of Forest Research. 2004. Vol. 15. Issue 2. P. 138–140. https://doi.org/10.1007/BF02856749

19. Забегалов Н.В., Дабахова Е.В. Влияние кремнийсодержащего нанопрепарата на урожайность и содержание кремния в зерновых культурах // Достижения науки и техники АПК. 2011. N 12. С. 22–24.

20. Рабинович Г.Ю., Смирнова Ю.Д., Васильева Е.А., Фомичева Н.В. Инновационная технология для решения проблем агроэкологии // Региональная экология. 2015. N 6 (41). С. 32–40.

21. Матыченков И.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В. Подвижные кремниевые соединения в системе почварастение и методы их определения // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2016. N 3. С. 37–46.

22. Офицеров Е.Н., Рябов Г.К., Убаськина Ю.А., Климовский А.Б., Фетюхина Е.Г. Кремний и гуминовые кислоты: моделирование взаимодействий в почве // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. N 4-2. С. 550–557.

23. Патент № 2529151, Российская Федерация. Кремнегуминовый регулятор роста растений и его применение / И.В. Перминова, Н.А. Куликова, О.Н. Филиппова; патентообладатель ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»; заявл. 17.12.2012; опубл. 27.09.2014.

24. Камбалина М.Г., Скворцова Л.Н., Мазурова И.С., Гусева Н.В., Бакебаев А.А. Исследование форм нахождения кремния в природных водах с высоким содержанием растворенных органических веществ // Известия Томского политехнического университета. Химия и химические технологии. 2014. Т. 325. N 3. С. 64–70.

25. Zhang M., Li D., Ye Z., Wang S., Xu N., Wang F., et al. Effect of humic acid on the sedimentation and transport of nanoparticles silica in water-saturated porous media // Journal of Soils and Sediments. 2019. Vol. 20. Issue 2. P. 911–920. https://doi.org/10.1007/s11368-019-02444-x

26. Куликова А.Х., Козлов А.В., Смывалов В.С. Влияние кремнийсодержащих материалов на свойства почвы, состояние посевов и урожайность зерновых культур в условиях среднего Поволжья // Агрохимия. 2019; N 4. С. 60–69. https://doi.org/10.1134/S0002188119040082