Изучение влияния полимерных композитов на прорастание и формирование проростков

Содержание

I. ВВЕДЕНИЯ 3

Исследовательская часть 4

1.1 Химические и физические методы стимулирования семян 4

1.2 Посевные качества и методы стимулирования прорастания семян 7

1.3 Общие свойства полимеров, используемых при капсулировании семян и их роль в поглощении воды 8

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 11

2.1 Рабочие растворы, оборудование и условия измерений 11

2.2 Приготовление растворов полимеров 11

2.3 Исследование влияния полимерной композиции на прорастание и формирование проростков 14

2.4 Исследование влияния полимерных композитов на прорастание и формирование проростков с добавлением фунгицида «максим» 15

2.5 Поглощение воды капсулированными семенами. 15

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

Список литература 19

I Введение

Актуальность исследования.

Ведущей отраслью сельского хозяйства в Казахстане, в частности, Восточном Казахстане, является возделывание подсолнечника. При ранних сроках сева или резком похолодании и после продолжительных дождей наблюдается загнивание семян, поражение неокрепших проростков патогенными микроорганизмами. Во избежание массового заражения используется большое количество фунгицидов, что требует дополнительных финансовых расходов и, с другой стороны, ухудшает экологическое состояние окружающей среды. В связи с этим, большое внимание исследователей привлекает разработка новых технологий предпосевной обработки семян подсолнечника, обеспечивающих: повышение посевных качеств семян; стимулирование физиолого-биохимических процессов роста и развития проростков; снижение расхода посевного материала; повышение устойчивости проростков к патогенным микроорганизмам.

Одним из наиболее распространенных способов предпосевной обработки семян является капсулирование – покрытие их полимерной оболочкой с различными микродобавками. Этот способ позволяет в одной системе вместе с полимером использовать протравители семян, регуляторы роста и другие физиологически активные соединения.

Цель данной работы заключается в исследовании возможности использования полимеров синтетического и природного происхождения совместно с фунгицидами для капсулирования семян подсолнечника.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• подобрать компоненты полимерных композиций для покрытия семян;

• определить оптимальные концентрации полимеров в составе полимерных композиций;

• подбор оптимального капсулирующего состава из водорастворимых полимеров и фунгицидов;

• изучить влияние полимерной композиции на водопоглощение семян подсолнечника, их прорастание и формирование проростков;

• испытать влияние полимерной композиции на всхожесть семян, рост и развитие проростков.

Методы решения поставленной задачи.

Для получения оптимальных пленкообразующих покрытий были использованы метод обработки семян подсолнечника растворами полимеров синтетического и природного происхождения в т.ч. полиакриламид (ПАА), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), поливиниловый спирт (ПВС), желатин, геллан, поливинилпироллидон (ПВПД) разной концентрации. Для определения посевных качеств семян были использованы методы определения энергии прорастания, всхожесть семян и формирование проростков подсолнечника.

Исследовательская часть

1 ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА И МЕТОДЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН

1.1 Химические и физические методы стимулирования семян

Одним из наиболее удобных способов повышения жизнеспособности семян является применение химических средств защиты, искусственно синтезированных стимуляторов и природных физиологически активных веществ (ФАВ) при обработке семян растений. Такие способы не только увеличивает полевую всхожесть семян, но и играют положительную роль в борьбе с микроорганизмами и вредителями, снижают потери семян, как при хранении, так и при прорастании [1]. Способы предпосевной обработки семян биологически активными химическими веществами можно разделить на следующие группы:

• обработка семян растворами микроэлементов и их солей (замочка, увлажнение семян);

• обработка семян растворами органических соединений (замочка, увлажнение семян);

• опудривание семян различными химическими веществами;

• дражирование семян.

Одним из наиболее распространенных способов предпосевной обработки семян является капсулирование – покрытие их полимерной оболочкой с различными микродобавками. Разные авторы используют разные термины – капсулирование, инкрустация, дражирование, но суть способа одна. Этот способ позволяет в одной системе вместе с полимером использовать протравители семян, регуляторы роста и другие физиологически активные соединения. В состав дражирующих смесей входят почва, каолин, торф, перегной, керамзит, полевой шпат, суперфосфат, крахмал и другие соединения [2]. При дражировании семена могут покрывать двумя или несколькими слоями защитностимулирующих веществ. Метод [3] способствует увеличению урожая зерновых культур на 3,5-4 ц/га. Семена можно покрывать и жидкими препаратами [4], для чего контактным методом наносят защитно-стимулирующие вещества, что способствует увеличению энергии прорастания до 5 %.

Канадские ученые описывают способ дражирования семян яровых культур для подзимнего сева при помощи распылителей суспензий, которые наносятся на семена в 3 слоя, образуя пластическую оболочку [5]. Внутренний слой состоит из смеси различных веществ (тальк в водно-органическом растворителе, связующие вещества и пластификаторы, перекись водорода, гербициды). Средний слой очень тонкий и состоит из метилцеллюлозы, внешний слой непроницаем для воды, но постоянно разрушается под воздействием отрицательной температуры. Положительное значение этого метода состоит в том, что он пригоден для менее качественных семян и увеличивает их защиту при неблагоприятных условиях.

Институтом химии и физики полимеров АН Узбекистана разработан способ повышения качества оголенных семян хлопчатника путем нанесения защитно-стимулирующего покрытия, в состав которого входят физиологически активный синтетический биостимулятор А-1, полимерный компонент поливинилпирролидон и фентиурам [6]. При использовании этого метода полевая всхожесть увеличивается до 5-6 %.

В Институте физиологии растений и генетики АН Таджикистана испытывалась капсулирующая смесь, состоящая из 2 % ацетата целлюлозы (АЦ) и различных концентраций спирто-бензольного экстракта из бурого угля (ЭУ)[7] .Составные компоненты предложенной капсулирующей смеси имеют ряд положительных свойств. Производные целлюлозы являются структурообразователями почвы [8]. Спирто-бензольный экстракт по химической природе является продуктом окислительно-гидролитического расщепления угля. Он выделен из деминерализованного выветрившегося фюзинитового бурого угля Шурабского месторождения в Таджикистане. Добавка спирто-бензольного экстракта в состав капсулирующей смеси способствует увеличению энергии прорастания и всхожести семян хлопчатника на 4 -6 %, а также длины 4-х- дневных проростков в среднем на 2 см [9].

Изучалась возможность использования суспензии хлореллы, которой обрабатывали семена и в последующем опрыскивали растения [10]. Обработка опушенных семян суспензией хлореллы проверялась по двум вариантам – с протравителем фентиурамом и без него. При использовании фентиурама несколько повышалась лабораторная (1,5 %) и полевая (8,3 %) всхожесть семян.

Существенный интерес представляют исследования, связанные с использованием в качестве полимерного покрытия семян полиметилметакрилата в сочетании с пестицидами, микроэлементами и другими препаратами [11]. Лабораторная всхожесть семян, покрытых пленкой из полиметилметакрилата, не снижалась, а полевая всхожесть несколько увеличивалась. Такие семена дали всходы на 1-2 дня раньше, причем в период прорастания заметно усиливался темп роста проростков, увеличивалась надземная масса растений. Полиметилметакрилат растворяется в почве при +12...+15 ⁰С и посев в холодную почву не сопровождается потерей полевой всхожести. Полимерные композиции могут состоять из 2-4 компонентов, каждому из которых отведена своя роль.

Известен состав для предпосевной обработки семян, содержащий тетраметилтиурамдисульфид (ТМТД) и водный раствор поливинилового спирта ПВС. Однако при обработке семян этим раствором ТМТД слабо удерживается и большая его часть осыпается с поверхности семян.

Для увеличения всхожести семена хлопчатника также обрабатывают полимерной композицией (ПВС, водный раствор микроэлементов и гексахлорциклогексан) и в дальнейшем подвергают ультрафиолетовому облучению дозой 15-20 кал/см² в течение 2-6 ч при температуре 40-50 ^оС [12]. Этот метод испытывался на больших площадях в Туркменистане, было получено повышение всхожести на 2-3 %. Но при обработке семян возникают технологические сложности, т.к. ПВС растворяется при температуре около 80^оС.

При изучении совместного влияния полимера карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и стимуляторов цитизина и N-окси-хинолина на рост, развитие и урожайность хлопчатника сорта Ташкент-1 установлено, что при обработке семян 1 %-ным раствором КМЦ с 10^-4 %-ным раствором цитизина и 10^-3 %-ным N-окси-хинолина энергия прорастания семян увеличилась соответственно на 13 и 6 %. Цитизин в сочетании с КМЦ увеличивал полевую всхожесть на 9 %, урожай – на 4 ц/га, N-окси-хинолин с КМЦ несколько снижал эти показатели. Более высокий рост и темп накопления сухой массы растений, увеличение количества симподиев и коробочек получены при совместном использовании цитизина с N-окси-хинолином и КМЦ.

В Венгрии известен способ протравливания семян, включающий нанесение полимерной композиции путем распыления на 30-70 % поверхности семян [13]. Образующиеся из сополимера пленки, расположенные пятнообразно, при соприкосновении с водой становятся очень мягкими, а их удлинение в набухшем состоянии при небольшом разрывном усилии достигает значения в несколько сотен процентов. Но семена, покрытые предложенной полимерной композицией, нельзя сохранять длительное время.

В Австрии предложен метод дражирования лугопастбищных трав, суть которого заключается в получении гранул, содержащих 1-5 штук семян. Такие гранулы могут сохраняться в почве до наступления благоприятнх условий для прорастания семян. Применяется также метод многослойного дражирования семян: удобрение, затем манкоцеб (комплексная соль марганца и цинка этиленбидитиокарбаминовой кислоты), снова удобрение с гептахлором и вновь удобрение [14]. Этот метод способствует интенсификации ростовых процессов в начальный период развития.

На прорастание семян кукурузы значительное влияние оказывает полимер ПНА-30 и ПН-30, содержащий соответственно остатки -нафтилуксусной и никотиновой кислот (50 % от массы полимеров) [15]. Семена, покрытые полимером -нафтилуксусной кислотой, на второй день проращивания имеют меньшую по сравнению с контролем энергию прорастания, но через 3 дня она возрастает и достигает контрольных значений.

Институтом химии и физики полимеров Академии наук Республики Узбекистан испытаны полимерные препаративные формы химических средств защиты растений (ХСЗР) на основе комплексов металлов с хитозаном и выявлена их эффективность [16]. Семена хлопчатника, капсулированные полимерной препаративной формой, содержащей кобальтовый металлокомплекс хитозана, не поражаются почвенными фитопатогенами типа Risoctonia, Pithium и Fuzаrium после 40-дневного пребывания в почве. Хитозан способствует также увеличению всхожести, количества коробочек и, соответственно, урожайности. Использование хитина и хитозана для создания биодеградабельных полимеров оправдано и перспективно. Преимущества этих соединений заключаются в их биосовместимости, биоразрушаемости, низкой токсичности и доступности. Было изучено влияние хитина и хитозана при капсулировании семян риса на подавляемость патогена Fuzarium oxysporium [17].

В Институте химии и физики полимеров АН Уз предложена полифункциональная многокомпонентная полимерная система, предназначенная для покрытия семян хлопчатника. Эта композиция состоит из поливинилпирролидона (ПВПД), фентиурама и Na-соли бензоилмуравьиной кислоты – физиологически активного соединения – в следующем соотношении (мас. %): фентиурам – 23,8–24,1; ПВПД – 3,54-3,58 и Na-соль бензоилмуравьиной кислоты 0,16-0,94 [18]. Препарат предназначен для борьбы с с возбудителями заболеваний хлопчатника (корневая гниль, гомоз, вилт).

1.2 Посевные качества и методы стимулирования прорастания семян

При определении качества семян в первую очередь возникает вопрос о жизнеспособности семян, т.е. способности или совокупности потенциальных возможностей к реализации тех процессов, которые способствуют получению нормально сформированных проростков в тех или иных условиях проращивания – как в контролируемых, так и неконтролируемых. Такое определение жизнеспособности является близким определению силы роста семян, данное Мак Дональдом [19]. По его определению, сила роста семян – это потенциальная способность семян к быстрому и дружному развитию нормально сформированных проростков в широких пределах изменения условий проращивания. Следовательно, жизнеспособность семян в контролируемых условиях проращивания может определяться лабораторной, а в неконтролируемых – полевой всхожестью. Все эти три взаимосвязанных параметра – жизнеспособность семян, лабораторная и полевая всхожесть могут быть установлены независимо друг от друга и определение каждого из них представляет задачу различной степени сложности.

Под энергией прорастания семян, характеризующей дружность прорастания, понимают процент нормально проросших за определенный срок семян (ГОСТ 12038-66) [20].

Лабораторная всхожесть семян – основной критерий деления на классы качества семян и нормируется госстандартом для всех культур. Под всхожестью понимают способность семян формировать нормальные проростки за определенный для каждой культуры срок при оптимальных условиях проращивания.

Применяемые на сегодняшний день в практике сельского хозяйства методы определения посевных качеств семян при всей их простоте и доступности, тем не менее недостаточно эффективны с точки зрения необходимости получения более ценной информации о жизнеспособности семян. В основном это методы физиологического характера – определение энергии прорастания и всхожести семян [21]. Наряду с физиологическими методами разработаны биохимические – установление активности ферментов метаболизма, утилизации запасных веществ и биофизические – определение электропроводности эксудата семян, рентгенография [22], люминисценция, спектрофотометрия и т.п. В целом, у всех перечисленных выше методов есть определенные недостатки, поэтому перспективными являются исследования, которые ведутся по выявлению физиолого-биохимических и молекулярно-генетических основ разнокачественности и устойчивости семян к различным стрессовым воздействиям и определению их посевных качеств. На посевные качества семян существенно влияет их предпосевная обработка различными химическими веществами и физическими методами.

1.3 Общие свойства полимеров, используемых при капсулировании семян и их роль в поглощении воды

Использование физиологически активных полимеров и разработанных на их основе полимерных композиций, включающих протравители семян, стимуляторы и микроэлементы, достигло широких масштабов. В качестве полимерных матриц используют водорастворимые полимеры – поливинилпирролидон (ПВП) и его сополимеры поливинилкапролактам, поливиниловый спирт (ПВС), полиакриломид (ПАД) и другие. Используется широкий ассортимент выпускаемых эфиров целлюлозы: этилцеллюлоза (ЭЦ), ацетат целлюлозы (АЦ), этилцеллюлоза (ЭЦ), метилцеллюлоза (МЦ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ).

Перечисленные полимеры используются для предпосевной обработки семян с 60-х годов прошлого столетия. Их практическое применение определяется такими специфическими свойствами, как стойкость к микроорганизмам, повышенная теплостойкость, высокая стойкость к гниению и плесени, морозоустойчивость, устойчивость к воздействию кислот и щелочей. Кроме того, использование полимеров основано на их адгезионных свойствах, растворимости в воде, высокой вязкости и стабильности образующихся растворов. На физико-механические свойства полимерного материала влияет, конечно, и химическая природа макромолекулы. Если между макромолекулами линейного полимера нет сильно взаимодействующих друг с другом полярных групп, то полимерный материал становится тягучим [23].

Другим важным свойством полимеров является их водопоглощение. Обычно при контакте полимеров с низкомолекулярными жидкостями последние поглощаются полимерным материалом, вес и объем которого увеличиваются. Возможность набухания полимера в одном или другом веществе зависит от сродства между ними. Неполярные полимеры сильно набухают в полярных жидкостях или их парах. Полярные полимеры хорошо набухают в близких по полярности веществах. Набухание можно рассматривать как одностороннее смешение, т.е. проникновение низкомолекулярных веществ в полимер. Это обусловлено большим различием подвижности макро- и микромолекул. При использовании полимера важно, чтобы добавляемые к полимеру компоненты хорошо совмещались с ним, т.е. чтобы полимер в этих компонентах хорошо набухал [24].

Нанесенные на семена полимеры и полимерные композиции образуют оболочку-капсулу. Естественно, что капсулированные семена, попадая в почву, контактируют с почвенным раствором. Так как ряд полимеров и полимерных композиций на их основе являются гидрофильными соединениями, то первым результатом такого контакта является адсорбция воды на поверхности капсулы. Капсула по мере накопления воды начинает набухать. Однако это должно замедлять поступление воды в семя. Поскольку первые порции воды всасываются биоколлоидами клетки (белками) с силой 2-3 тыс. атм., это количество воды служит пусковым агентом для начала метаболических процессов. Так как поступление вода при покрытии семян полимерами и полимерными композициями не подавляется полностью, семя продолжает накапливать воду. Однако, по современным представлениям, вода в клетках растений разделяется на 3-4 фракции, одной из которых является коллоидно-связанная вода. Именно эта фракция воды, по мнению некоторых исследователей, является элементом тонкого механизма регулирования скорости и направления процессов жизнеобеспечения [25]. Недостаток коллоидно-связанной воды приводит к усилению гидролиза запасных веществ семени и накоплению метаболитов. Этот скрытый период определяется в случае обработки семян полимерами или полимерными композициями скоростью растворения капсулы. После полного растворения капсулы накопленные метаболиты начинают активно включаться в синтетические процессы. Вслед за этим начинается интенсивный рост проростка. Таким образом, в основе эффективности водорастворимых полимерных покрытий семян лежат те физиологические эффекты, которые возникают и регулируют скорость поступления воды в семя, связывают ее на поверхности биоколлоидов протопласта клетки и в силу этого влияют на скорость процессов жизнеобеспечения на начальных этапах онтогенеза растений.

Исследования показывают, что семена покрытые полимерной композицией поглощали воды больше, чем контрольные семена [26]. Увеличение энергии прорастания и лабораторной всхожести под влиянием полимерной композиции объясняется действием всех препаратов, входящих в ее состав.

Анализ литературных данных не позволяет говорить об уникальности какого-либо из изученных и использованных до настоящего времени полимера или полимерной композиции, т.к. это вызвано рядом обстоятельств. Во-первых, значительным арсеналом химических средств: полимеров, протравителей семян (фунгицидов, бактерицидов, акарицидов), веществ, регулирующих рост, развитие и урожайность сельхозяйственных культур. Во-вторых, отсутствием химических и биологических принципов использования физиологически активных полимеров и полимерных композиций, предназначенных для предпосевной обработки семян [27].

Таким образом, эффективность применения многофункциональных полимерных покрытий как способа предпосевной обработки семян хлопчатника обусловлена следующими причинами: уникальными физико-химическими свойствами водорастворимых полимеров (гидрофильными, комплексообразующими, адгезионными). Гидрофильные свойства водорастворимых полимеров позволяют направленно регулировать водный обмен в различных условиях прорастания семян. Комплексообразующие свойства полимеров могут быть использованы при составлении композиции с включением в нее биологически активных веществ. При этом полимерный комплекс можно рассматривать как систему с длительным выделением в почву действующего вещества. Адгезионные свойства полимерных композиций позволяют прочно удерживать на поверхности семян различные физиологически активные соединения.

Обзор литературы по вопросам биохимических основ прорастания и посевных качеств семян показывает, что разработано много физических и химических методов предпосевной обработки семян, различных способов стимулирования их прорастания, а также химических веществ для защиты семян от патогенных заболеваний и резкого понижения температуры воздуха в первые недели после сева. Проводятся исследования по капсулированию семян как способу предпосевной обработки и стимулирования прорастания и развития растений, и применению его на практике.

Недостаточно исследований проведено с целью выяснения действия биологически активных соединений в составе полимерных композиций на физиолого-биохимические процессы при прорастании семян подсолнечника, действие и последействие этих соединений на рост, развитие и урожайность растений.

II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Рабочие растворы, оборудование и условия измерений

В ходе эксперимента были использованы следующие водорастворимые пленкообразующие полимеры: карбоксиметилцеллюлоза (натрий КМЦ), полиакриамид (ПАА), геллан (E418), поливиниловый спирт (ПВС), семена льна, поливинилпирролидон (ПВПД), вода дистиллированная, желатин. Применяемые реактивы должны иметь квалификацию не ниже, чем чистый для анализа (чда), если нет других указаний.

В качестве фунгицидного вещества использовался препарат «Максим», предназначенный для защиты сельскохозяйственных культур от болезней, вызываемых грибами из классов Аскомицетов, Базидиомицетов и несовершенных грибов, которые передаются с семенами и через почву, при этом не оказывает отрицательного воздействия на полезные микроорганизмы. Входящее в его состав действующее вещество флудиоксонил относится к новому химическому классу фенилпирролов. В связи с этим, флудиоксонил обладает особым механизмом воздействия на патогены, принципиально отличным от веществ из других химических групп. (Рисунок 1).

Рисунок 1. Фунгицидный препарат «Максим»

При проведении работы были использованы: весы электронные аналитические ЛВ 210-А; НПВ 210 г; Нм ПВ 0,01 г; d = 0,1 мг; е = 1 мг; посуда мерная лабораторная: пипетки 1-2-2-5 по ГОСТ 29227-91; колбы Кн-2-50 (100, 250)-34 ТХС по ГОСТ 25336-82; стаканы В-1-25 (50, 100) ТС по ГОСТ 25336-82; чашки Петри 60х15 по ГОСТ 25336-82; бумага фильтровальная по ГОСТ 12026-76.

2.2 Приготовление растворов полимеров

Для приготовления 20 мл водного 4 %-го раствора полимера в стакан наливаем 2/3 части 20 мл воды. Далее нагреваем при температуре 35-40 ⁰С, насыпаем в стакан полимер определенными порциями. Если растворять весь полимер сразу в стакане, то образуются комочки полимера и растворение будет затруднено. Перемешиваем раствор втечение 30-40 минут. Полное растворение полимера проверяем пропусканием раствора через сито с диаметром ячеек 1 мм. Если полимер полностью не растворился, то нагреваем раствор еще 10-15 минут. Доливаем в стакан остальную часть воды (1/3 часть), раствор охлаждается до 20-25 ⁰С. Раствор полимера готов.

Равномерно с помощью валика на ровное стекло катетометра размером 10 х 10 см наносилось по 5 мл 0,5; 1,0; 2,0; 2,5 и 3,0 % раствора указанных полимеров. Отлитые пленки водорастворимых полимеров просушивались при температуре +25...+27 ^оС без покрытия (стеклянного колпака). Время просушивания пленок 5-10 ч.

Семена подсолнечника обрабатывались растворами полимеров тех же концентраций. Кроме того, состав полимерной композиции содержал протравитель «Максим» в концентрации 1,0 %. Капсулированные семена подсолнечника помещаем в стакане с водой. Через некоторое время капсула начинает растворятся в воде (Рисунок 2).

Рисунок 2. Растворимость полимера в воде

Приготовление 1,5%-го раствора полиакриламида (ПАА).

0,3 г полиакриамида взвешиваем на аналитических весах и растворяем в 19,7 мл воды при температуре + 35-40 ⁰С и перемешиваем до полного растворения. Охлаждаем расвтор до комнатной температуры и помещаем в чашку Петри. В раствор помещаем семена подсолнечника. После 24 часов семена покрываются пленкой. Семена подсолнечника, покрытые 1,5%-ым раствором ПАА не смогли произрастать из капсулы (Рисунок 3).

Рисунок 3 Семена подсолнечника, покрытые 1,5%-ым раствором ПАА

Приготовление 1,5%-го раствора геллана.

0,3 г геллана взвешиваем на аналитических весах и растворяем в 19,7 мл воды при температуре + 35-40⁰С и перемешиваем до полного растворения. Охлаждаем расвтор до комнатной температуры и помещаем в чашку Петри. В раствор помещаем семена подсолнечника. После 24 часов семена покрываются пленкой. (Рисунок 4).

Рисунок 4 Семена подсолнечника, покрытые 1,5%-ым раствором геллана

Однако, Семена подсолнечника, покрытые 1,5%-ым раствором геллана не смогли произрастать из капсулы (Рисунок 5).

Рисунок 5 Прорастание семян подсолнечника, покрытых 1,5%-ым раствором геллана

Приготовление раствора КМЦ и желатина.

КМЦ и желатин в соотношенях 0,5:1; 1:1; 1:2 растворяем в 19,3 мл воды при температуре +35-40⁰С и перемешиваем до полного растворения. Охлаждаем расвтор до комнатной температуры и помещаем семена подсолнечника. После 20 часов семена покрываются пленкой (Рисунок 6).

Рисунок 6 Семена подсолнечника, покрытые смесью КМЦ и желатина

Произрастание семян подсолнечника из капсулы, покрытых смесью растворов карбоксиметилцеллюлозы и желатина в сотношении 1:1 (Рисунок 7).

Рисунок 7 Прорастание семян подсолнечника, покрытых смесью растворов карбоксиметилцеллюлозы и желатина в соотношении 1:1

Прорастание семян подсолнечника, покрытых смесью растворов карбоксиметилцеллюлозы и желатина в соотношении 1:2 показано на рисунке 8.

Рисунок 8 Прорастание семян подсолнечника, покрытых смесью растворов карбоксиметилцеллюлозы и желатина в соотношении 1:2

Таким образом, проведенные опыты позволили выявить оптимальные концентрации полимеров, что видно из таблицы 1.

Таблица 1. Образование пленок при различных концентрациях полимеров

Не все концентрации растворов полимеров оказались пригодными для капсулирования семян. ПВС, обладающая большим объемным весом, при набухании дает наиболее густую консистенцию и из-за большой слипаемости, а также толщины получаемой пленки становится неприемлемой для обработки семян. Оптимальной конентрацией КМЦ в полимерной композиции оказалась 1% концентрация.

2.3 Исследование влияния полимерной композиции на прорастание и формирование проростков

После определения оптимальной концентрации полимера (3,5 %) для образования пленок были покрыты семена 4 сортов подсолнечника и исследованы их прорастания (Рисунки 9-16).

Семена для проведения опытов были взяты из партии семян, приготовленных для сева в полевых условиях (Таблица 2). Качество семян, несмотря на сертификат высокой сортности, было низким. Так, из 100 семян около 50 % дали нормальные проростки, примерно 10% были с небольшими морфологическими отклонениями от нормы и остальные 40% – составили группу непроросших твердых, гнилых семян.

Таблица 2. Сорта семян подсолнечника, взятые для проведения опытов

Рисунок 9 Семена подсолнечника (сорт №1), покрытые 3,5 % КМЦ + 1% желатина

Рисунок 10 Прорастание семян подсолнечника (сорт №1), покрытых 3,5 % КМЦ + 1% желатина

Рисунок 11 Семена подсолнечника (сорт №2), покрытые 3,5% КМЦ + 1% желатина

Рисунок 12 Прорастание семян подсолнечника (сорт №2), покрытых 3,5% КМЦ+ 1% желатина

Рисунок 13 Семена подсолнечника (сорт №3), покрытые 3,5% КМЦ + 1% желатина

Рисунок 14 Прорастание семян подсолнечника (сорт №3), покрытых 3,5 % КМЦ 1% желатина

Рисунок 15 Семена подсолнечника (сорт №4), покрытые 3,5% КМЦ + 1% желатина

Рисунок 16 Прорастание семян подсолнечника (сорт №4), покрытых 3,5% КМЦ + 1% желатина

2.4 Исследование влияния полимерных композитов на прорастание и формирование проростков с добавлением фунгицида «Максим».

По результатам лабораторных опытов были выбраны оптимальные концентрации полимеров (таблица 1), в которые вводился фунгицид «Максим» (Рисунок 17).

Рисунок 17 Семена подсолнечника, покрытые полимерным композитом КМЦ (3,5%) + Желатин (1%) с включением фунгицида «Максим».

В ходе исследования наблюдалось хорошее прорастание семян подсолнечника сорта №4, покрытые полимерной композицией 3,5%-ым раствором КМЦ и 1%-ым раствором желатина. Так же проращивали семена того сорта с той же полимерной композицией, но с добавлением фунгицида «Максим». При включении в полимерную капсулу фунгицида прорастание семян превышало все остальные варианты, что видно из рисунков 18, 19.

Рисунок 18 Проростание непокрытых семян подсолнечника (сорт №4)

Рисунок 19 Прорастание семян (сорт №4), покрытых 3,5% КМЦ + 1% желатина + фунгицид «Максим»

2.5 Поглощение воды капсулированными семенами

В лабораторных условиях были проведены испытания с целью определения количества воды, поглощенной капсулированными семенами за определенный промежуток времени. Полученные данные показывают, что полимерная пленка несколько снижает поглощение воды семенами в течение первых суток проращивания (Таблицы 3, 4).

Таблица 3 Поглощение воды капсулированными семенами подсолнечника

Таблица 4 Поглощение воды семенами подсолнечника, покрытыми полимерными пленками с добавлением фунгицида «Максим»

Не все концентрации растворов полимеров оказались пригодными для капсулирования семян. Геллан и полиакриламид, обладающие большим объемным весом, при набухании дают наиболее густую консистенцию и из-за большой слипаемости, а также толщины получаемой пленки, становится неприемлемой для обработки семян. Оптимальная концентрация КМЦ в полимерной композиции оказалась 3,5 %. КМЦ имеет меньший объемный вес, ее растворы менее вязкие и наиболее эффективными оказались растворы от 1 до 3,5 % концентрации.

В связи с указанными недостатками три полимера в наших дальнейших опытах не использовались. Из литературных данных было известно, что наиболее эффективной концентрацией полимеров является 1,0 – 2,5% растворы, которые дают толщину пленок в пределах 0,2-1,3 мм. Поэтому нами были испытаны и использованы пленки, полученные из 0,5 – 3,0 % растворов ПАА, геллана и КМЦ+желатина.

Проведенные нами исследования и полученный экспериментальный материал дает основание сделать следующее заключение.

Разработана полимерная композиция для предпосевного капсулирования семян подсолнечника на основе полимеров: КМЦ, ПАА, геллана, ПВС, семена льна, ПВПД и желатина с добавлением фунгицида «Максим». Испытаны и подобраны оптимальные концентрации полимеров и фунгицида для нанесения капсулирующей пленки на семена подсолнечника. Проведенные лабораторные испытания показали, что капсулирование семян положительно влияет на энергию прорастания, всхожесть семян и формирование проростков подсолнечника. Определено поглощение воды капсулированными семенами подсолнечника в лабораторных условиях, показано положительное действие полимерной композиции на водопоглощение семян.

Показано, что капсулирование семян полимерной композицией является эффективным способом предпосевной обработки семян подсолнечника, позволяющим одновременно соединить несколько функциональных компонентов и дающим возможность достаточно длительного хранения семян, предохранения их от действия патогенов, стимулирования ростовых процессов и увеличения урожайности.

Таким образом, нами показана принципиаьная возможность применения технологии капсулирования семян хлопчатника полимерными композициями с включением в фунгицида для повышения посевных качеств семян и лучшего формирования проростков и взрослых растений.

Высокая стоимость реактивов, полимеров и ФАВ, трудоемкие методы подготовки капсулированных семян не покрывают расходы из-за отсутствия собственного производства полимеров, ФАВ и производственных линий обработки семян. Необходимо иметь такой набор полимеров и с такими свойствами, чтобы эффективность их при капсулировании семян была намного выше имеющихся, с тем, чтобы экономическая эффективность использования технологии капсулирования семян была намного выше, чем в настоящее время.

Тем не менее, мировой опыт и опыт разработок технологий капсулирования семян подсолнечника, а также результаты наших исследований убеждают в том, что использование семян подсолнечника, обработанных полимерной композицией, может иметь перспективы на внедрение в производство, если будут получены новые полимеры, более дешевые, не загрязняющие окружающую среду, с лучшими адгезионными свойствами, совместимые в составе композиций с веществами-протравителями, ФАВ, микроэлементами.

В результате проведенных исследований нами показана принципиальная возможность применения технологии капсулирования семян подсолнечника полимерными композитами с включением в нее фунгицида для повышения посевных качеств семян и лучшего формирования проростков и взрослых растений.

III.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Показана принципиальная возможность использования полимеров синтетического и природного происхождения для капсулирования семян подсолнечника и одновременного включения в состав полимерного композита фунгицидов.

2. Установлены наиболее эффективное соотношение компонентов полимерной композиции.

3. Определены оптимальные соотношения и концентрация полимеров, и фунгицидов для капсулирования семян подсолнечника.

4. Исследованы влияния полученных полимерных композиций на всхожесть семян, прорастание и формирование проростков в лабораторных условиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рашидова С.Ш., Рубан И.Н.Биологически активные полимерные композиции в семеноведении. Т.: Фан, 1987. С. 22-23.

2. Дудка Е.Л., Мажара В.Н. Для обработки кукурузы // Защита растений, 1983. № 3, С. 34-35.

3. Размаев И.И. Взаимосвязь дыхания растений с обменом воды // Докл. ВАСХНИЛ, 1974. № 4. С. 21-22.

4. Размаев И.И. О плотности коллоидно-связанной воды in vivo // Докл. ВАСХНИЛ, 1976, № 8. С. 23-24.

5. Имамалиев А.И. Залог высокого урожая. Ташкент: Фан, 1982. 55 с.

6. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений. М.: Высшая школа. 1974. 216 с.

7. Старикова В.Г. Влияние ингибиторов роста и фитогормонов на рост и некоторые стороны энергетического обмена проростков кукурузы // Рост растений и пути его регулирования. М., 1980. С. 34-40.

8. Расулев У.У., Григорьянц Э.Г. Влияние эффективности протравителей семян хлопчатника на болезни всходов // Перспективные методы защиты хлопчатника, предотвращающие загрязнение внешней среды. Труды САНИИЗР. Вып.116. Ташкент, 1982. С. 42-44.

9. ГОСТ 21820.0-76-ГОСТ 21820.4-76. Посевной материал хлопчатника. Методы отбора проб и анализа. Москва, 1976, с. 22-29.

10. Войке Г. Роль качества семян в современном овощеводстве// Междунар. с/х. ж., 1978, № 2. С.36-44.

11. Кротова О., Андреева Р.А. Дражируйте семена овощных культур. М: Колос, 1966. 6 с.

12. Координационные соединения Ni (II), Zn (II), Co(II) с аспарагином как стимуляторы роста зеленых черенков / Хакимов Х.Х., Муталибов А.С., Муминов Н.Н.// Тез. Докл. XVI Всесоюз. Чугаевского совещания по химии комплексных соединений г. Красноярск (16-18 июня), Красноярск, 1987. С. 300.

13. А.С. 904640 (СССР), МКИ А 01 № 59/100. Способ стимулирования прорастания семян хлопчатника / Якубов Х.М., Юсупов З.Н., Нурматов Т.М., Рахимова М.М. и др. – Опубл. в И.Б.,1982, № 6.

14. А.С. 1021371, СССР, МКИ А 01 С 1/00, А 01 № 59/16. Способ предпосевной обработки хлопчатника / Якубов Х.М., Юсупов З.Н., Нурматов Т.М., Рахимова М.М. и др. – Опубл. в И.Б., 1983, № 21.

15. А.С. 1114363, СССР, МКИ 01 С 1/00. Стимулятор прорастания семян хлопчатника / Якубов Х.М., Юсупов З.Н., Рахимова М.М., Нурматов Т.М. и др. - Опубл. в И.Б.,1984, № 35.

16. Эффективность микроэлементсодержащих соединений / Нурматов Т.М., Якубов Х.М., Рахимова М.М.// Журн. Агропромышленный комплекс Таджикистана, 1988, № 9. – С. 55-56.

17. Нурматов Т.М., Рахимова М.М., Юсупов З.Н., Джафаров М.И./Предпосевная обработка семян хлопчатника цинксодержащими микроудобрениями // В кн. Физиология семян. Душанбе, Дониш, 1990. – С. 364-367.

18. А.С. 242593 (СССР) А 01 С 1/06.Состав гидрофильного пленкообразующего вещества для покрытия семян / Д.А. Яковлев. – Опубл. в И.Б. 1972, № 15.

19. А.С. 680709 (СССР) А 01 С 1/06. Состав для покрытия семян хлопчатника и способ покрытия семян составом.// Мелкумов А.И., Гуль В.Е., Пруткин В.П., Меренков К.В., Булатникова Л.И., Умарова М.Х., Лукьянова С.Н., Попова Е.В. – Опубл. в Б.И. 1979, № 31.

20. Лакаткин Н.П., Ибрагимов Ш.И. Влияние стимуляторов и Na-КМЦ на прорастание опущенных семян средневолокнистого хлопчатника// Химия в сельском хозяйстве, 1982. Т. 2. № 2. С.42-43.

21. А.С. 843806 (СССР). Композиция для капсулирования оголенных семян хлопчатника/ Рашидова С.Ш., Ли В.А., Искандаров С.И. и др. – Опубл. в Б.И. 1981. № 25. С. 7.

22. Голышин Н.М. Фунгициды в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1982. 270 с.

23. Белоусов Е.Ю. Микроэлементы и прорастание семян семян. Л-д., 1979, С. 15-16.

24. Отчет по х/д «Разработка условий получения FeГА» - 1986. – 97 с.

25. А.С.242589 (СССР) Кл 45, 5/00. Стимулятор роста растений / В.П. Лобов, М.О. Лозинский, Ю.В. Карабаев. – Опубл. в И.Б., 1969, № 15.

26. Tullin V.Способ для повышения всхожести семян посредством покрытия их двумя или несколькими слоями, внешний пропитывается кобальтом, а внутренний – кис лородсодержащим веществом. 8.55.124П, 1970, Шведский патент. Кл.451 21/02 (АО 1 и 21/02), № 309878, заяв. 13.04.68.Опубл. 08.04.69.

27. А.С. 680709 (СССР) А 01 С 1/06. Состав для покрытия семян хлопчатника и способ покрытия семян составом.// Мелкумов А.И., Гуль В.Е., Пруткин В.П., Меренков К.В., Булатникова Л.И., Умарова М.Х., Лукьянова С.Н., Попова Е.В. – Опубл. в Б.И. 1979, № 31.

6