PROSPECTS OF USING THE METHOD OF BIOCAPSULATION OF COTTON SEEDS WITH BACTERIAL FERTILIZER TERIA-S

АННОТАЦИЯ

В статье обоснованы перспективы использования метода биокапсуляции семян хлопчатника бактериальным удобрением TERIA-S с наполнителями (каолин, фосфоритная мука и КМЦ- карбоксиметилцеллюлоза). В результате проведения лабораторных опытов с хлопчатником было выявлено, что разработанный нами метод биокапсулирования чистых (непротравленных химическим фунгицидом) семян повышает биометрические показатели роста и развития проростков хлопчатника.

ABSTRACT

The article substantiates the prospects of using the method of biocapsulation of cotton seeds with TERIA-S bacterial fertilizer with fillers (kaolin, phosphorous flour and CMC- carboxymethylcellulose). As a result of laboratory experiments with cotton, it was revealed that the method of biocapsulation of pure (not etched with a chemical fungicide) seeds developed by us increases the biometric indicators of growth and development of cotton seedlings.

Ключевые слова: хлопчатник, семена, биокапсулирование, бактериальное удобрение TERIA-S, наполнители (каолин, фосфоритная мука, КМЦ), всхожесть семян, корневая система, надземная часть проростков, биометрические показатели.

Keywords: cotton, seeds, biocapsulation, TERIA-S bacterial fertilizer, fillers (kaolin, phosphorous flour, CMC), seed germination, root system, aboveground part of seedlings, biometric indicators.

Введение. Проблема сохранения окружающей среды привела к необходимости развития науки и практики такой проблемы как незагрязняющая биотехнология [5].

В настоящее время очень большую роль для получения высокого урожая сельскохозяйственных культур играет научно-практическое семеноведение. В последние 30 лет было выявлено несколько продуктивных технологий в этой области, одним из которых является капсулирование семян растений биологически активными полимерами.

Капсулирование является одной из новых и очень перспективных новых технологий и способов предпосевной обработки семян. Именно эта обработка и выросла в целое направление, названное капсулированием, и она должна способствовать:

• обеспечению длительного хранения семян без потерь посевных качеств;
• повышению посевных качеств семян;
• стимулированию физиолого-биохимических процессов роста и развития проростков;
• возможности осуществления точно рассчитанного посева и снижение расхода посевного материала;
• повышению устойчивости проростков к различным стрессам (перепадам температуры, влажности и действию патогенных микроорганизмов);
• совмещению в капсулирующей полимерной плѐнке свойств бактерицидов, фунгицидов и биостимуляторов, а также важнейших микроэлементов и биоактивных веществ, воздействующих на физиологические процессы.

Поэтому целью капсулирования семян является создание условий управляемого онтогенеза растений без радикального изменения генетической программы [6-8].

Подготовка семян к посеву остаётся одним из основных вопросов в сельском хозяйстве Республики Узбекистан. Применяемые в промышленности химические протравители не всегда обеспечивают надёжную защиту семенам после высева в грунт. Использование для предпосевной подготовки семян натуральных органических соединений представляет актуальность. Исследуемые нано-агрополимерные препараты являются экологически чистыми и безопасными. Они не ухудшают баланс почвенной микрофлоры (бактерий и грибов) и соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям для человека [7].

Термин «капсулирование» означает изготовление достаточно плотной и прочной оболочки вокруг семени, назначением которой является защита семени от повреждений и снабжение его питательными веществами с момента прорастания после высадки в грунт. При капсулировании семян, благодаря укрупнению посевного материала, создаются благоприятные условия для точного высева и в силу большей поверхности контакта с почвой семена интенсивней поглощают влагу.

Поэтому создание способа капсулирования семян, который не оказывал бы повреждающего воздействия на семя при его обработке, допускал бы простую техническую реализацию в условиях массового производства капсулированных семян, а также обеспечивал оптимальные условия прорастания семян и развития растений после высадки капсул в грунт является актуальной задачей [3].

Развитие растений начинается с семян, попавших в почву. Поэтому очень важно оберегать семена от неблагоприятных стрессовых почвенных условий - солевой стресс, температурный стресс, водный дефицит, зимняя засуха, водный стресс, пестицидный стресс, стресс при нарушении технологии применения удобрений и др.). Одним из эффективных биотехнологических методов адаптации семян с/х культур к стрессовым условиям почвы является внедрение высокопродуктивных штаммов микроорганизмов, использование которых является экологически безопасным. 

В современных экономических и экологически экстремальных условиях приоритетным направлением в исследованиях должна стать разработка таких энерго- и ресурсосберегающих биотехнологий, внедрение которых позволило бы в течение всей вегетации с/х культур защищать растения от комплекса стрессовых факторов на засоленных почвах при одновременном сохранении плодородия почвы и экологии окружающей среды.

Современные биометоды капсулирования семян представляют собой инновационные подходы в сельском хозяйстве, направленные на улучшение посевных качеств семян и повышение урожайности. При этом, биокапсулирование семян является одной из очень перспективных технологий.

В связи с вышеизложенным, нами разработана инновационная экологически безопасная биотехнология биокапсулирования семян хлопчатника на основе бактериального удобрения TERIA-S.

Целью исследований являлось изучение влияния биокапсулированных бактериальным удобрением TERIA-S семян хлопчатника на биометрические показатели роста и развития проростков в лабораторных условиях.

Материалы и методы исследований. Материалом исследований служили:

- бактериальное удобрение TERIA-S на основе солеустойчивых почвенных бактерий с комплексом полезных свойств,

- семена хлопчатника (чистые и протравленные химическим фунгицидом VITAVAKS 200FF),

- наполнители каолин, фосфоритная мука и водорастворимый пленкообразующий полимер- карбоксиметилцеллюлоза.

В работе использованы классические методы изучения макро-микроэлементного состава наполнителей [4], микробиологической обсеменённости наполнителей [2] и биометрических показателей роста и развития растений [9]. Математическая обработка полученных результатов проводилась методом дисперсного анализа при Р≤0,05 и корреляционного анализа с использованием электронной таблицы Microsoft Office Excel 2010.

Результаты и их обсуждение.

В первой серии лабораторных опытов была проведена работа по подбору компонентов для капсулирования семян различных с/х культур. Компоненты должны быть не дорогими и доступными, а также обладать полезными для растений и почвы макро-микроэлементным составом и в них не должна присутствовать посторонняя патогенная микрофлора.

В связи с этим, мы отобрали для исследований фосфоритную муку и каолин, и изучили их микробную обсеменённость и элементный состав (табл. 1-2).

Из полученных данных таблицы 1 видно, что в наполнителях были обнаружены только аммонификаторы, остальные группы микроорганизмов не были обнаружены.

Из данных таблица 2 видно, что все изученные наполнители содержат в себе полезные для почвы и растений макро-микроэлементы. В составе фосфоритной муки преобладают фосфор и кальций, в каолине больше всего калия, в составе КМЦ обнаружены все изученные элементы с преобладанием кальция и натрия.

Таблица 1.

Микробная обсемененность наполнителей, КОЕ/г

Таблица 2.

Элементный состав наполнителей и водорастворимого полимера КМЦ (мг/кг)

Борьба с болезнями хлопчатника занимает одно из центральных мест в агротехнологии выращивания этой важнейшей культуры. Наиболее вредоносным заболеванием является вертициллёзный и фузариозный вилт, альтернариоз, корневая гниль и др.

Нами изучена антагонистическая активность бактериального удобрения

TERIA-S по отношению к основным фитопатогенам хлопчатника (табл.3).

Таблица 3.

Антагонистическая активность бактериального удобрения TERIA-S по отношению к фитопатогенным грибам хлопчатника

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что бактериальное удобрение TERIA-S обладает ярко выраженной антагонистической активностью по отношению к фитопатогенным грибам хлопчатника, вызывающих вертициллезный и фузариозный вилт, корневую гниль и альтернариоз.

Поэтому применение TERIA-S для биокапсуляции семян хлопчатника будет способствовать подавлению роста фитопатогенов как на семенной инфекции, так и в почве и препятствовать распространению болезней на протяжении всей вегетации хлопчатника.

По технологии, принятой в сельском хозяйстве, протравливание семян химическими фунгицидами проводят заранее, а обработку стимуляторами как правило, проводят перед посевом на протравленные семена.

В связи с этим, в лабораторных условиях было изучено влияние биокапсулированных протравленных химическим фунгицидом и чистых семян на развитие проростков хлопчатника (рис.1).

Рисунок 1. Влияние биокапсуляции семян хлопчатника на биометрические показатели роста и развития 14 дневных проростков (через 5 мес. хранения семян в биокапсуле)

Из данных, представленных на рис.1 видно, что предпосевная обработка семян хлопчатника химическим фунгицидом VITAVAKS 200FF и капсуляция их бактериальным удобрением TERIA-S, каолином и КМЦ (№2), а также TERIA-S, фосфоритной мукой и КМЦ (№4) не оказывала существенного положительного влияния на развитие проростков хлопчатника и, в особенности их корневой системы. Напротив предпосевная обработка чистых, непротравленных химическим фунгицидом семян хлопчатника и капсуляция их бактериальным удобрением TERIA-S, каолином и КМЦ (№3), а также TERIA-S, фосфоритной мукой и КМЦ (№5) показала лучшие результаты по общему развитию проростков и их корневой системы, по сравнению с контролем (№1) и обработанными химическим фунгицидом VITAVAKS 200FF капсулированными семенами (№2) и (№4).

Нами определены биометрические показатели роста и развития биокапсулированных семян хлопчатника (через 5 мес. хранения семян в капсуле) (табл. 4, рис.2,3).

Таблица 4.

Влияние биокапсуляции семян хлопчатника на биометрические показатели роста и развития 14 дневных проростков

Примечание: *Р≤ 0,05 – достоверно по отношению к контролю

Рисунок 2. Влияние биокапсуляции протравленных химическим фунгицидом VITAVAKS 200FF семян хлопчатника на биометрические показатели роста и развития 14 дневных проростков хлопчатника

Рисунок 3. Влияние биокапсуляции чистых семян хлопчатника на биометрические показатели роста и развития 14 дневных проростков хлопчатника

Выводы. На основании проведенных лабораторных испытаний можно сделать вывод о том, что биокапсулирование чистых (непротравленных химическим фунгицидом VITAVAKS 200FF) семян хлопчатника с использованием бактериального удобрения TERIA-S, каолина или фосфоритной муки и КМЦ оказывало стимулирующее влияние на всхожесть семян, формирование корневой системы и надземной части проростков хлопчатника по сравнению с контрольными вариантами, где семена были протравлены только фунгицидом VITAVAKS 200FF и с фунгицидом в капсулах с TERIA-S и наполнителями.

Список литературы:

1. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии, Москва,1991, 303 c.
2. Кореневский Г. В. Способ капсулирования семян, патент R U 2537195 C 2, 27.12.2014 Бюл. № 36., Ростов-на-Дону.
3. Методы химических анализов почвы, применяемые в лаборатории массовых анализов, Ташкент, 2005 г.
4. Рамбиди Н.Г., Берѐзкин, А.В. Физические и химические основы нанотехнологий. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009, - 456с.
5. Рашидова С.Ш., И.Н. Рубан. Биологически активные полимерные композиции в семеноведении. Ташкент, «Фан», 1987, 108с.
6. Рашидова С.Ш., Р.Ю. Милушева. Хитин и хитозан (синтез, свойства и применение). Ташкент, «Фан», 2009, 248с.
7. Рубан И.Н., Влияние поливинилпирролидона в композиции с Na-бензолмуравьиной кислотой и фентиурамом на физиологические процессы при прорастании семян и урожайность хлопчатника //Автореф. на соискание уч. степ. канд. биол. наук. -Кишинев, -1986. - С. 24.
8. Федулов Ю.П., Котляров В.В., Доценко К.А., Тосунов Я.К. Методические указания по биометрическим анализам растений. Краснодар, 2013, 25с.