Влияние действия полимерных систем при капсулировании на развитие семян и растений хлопчатника

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире на сегодняшний день площадь посева хлопчатника составляет 32 миллиона гектаров, и в среднем расходуется 20 кг семян на гектар1. Однако, в период неблагоприятных природных условий, дождливые, весенние месяцы, на поверхности почвы формируется корка, что затрудняет полное прорастание растений и вынуждает проводить пересевы, что увеличивает расход семян. Перед посевом для обработки семян применяются различные биологически активные вещества, что гарантирует появление полных всходов, рост и развитие растений, получение высокого урожая, экологически чистого хлопка-сырца. Рациональному использованию природных ресурсов, охране окружающей среды в республике уделяется особое внимание. В этой связи проводятся мероприятия по созданию и производству биодеградируемых полимеров, в частности, хитозана, с целью их широкого применения. Важным направлением при этом считается применение отечественных, экологически безопасных биологически активных соединений, в том числе природных полимеров, развитие и использование новых альтернативных агротехнологий предпосевной обработки семян методом капсулирования. Внимание уделяется поиску новых хитин-содержащих объектов, увеличению выпуска на их основе полимерной продукции, а также развитию разработанной технологии комплексной переработки куколок тутового шелкопряда - отходов шелковой промышленности. Для обеспечения сельского хозяйства республики необходимым количеством природного полимера хитозана налажено его производство, изучены его физико-химические и биологические свойства, проводятся глубокие научные исследования по синтезу производных на основе данного биополимера. Ежегодно мировое производство хитина и его производных составляет 3,0 миллиона тонн. Исследования ученых выявили, что для подготовки высококачественных посевных семян с помощью обработки биологически активными соединениями, источниками последних могут быть некоторые виды насекомых, грибов, белки водорослей, минеральные кислоты, совершенные грибы, ракообразные, креветки (из которых выделен хитозан). Эти соединения обладают защитными функциями, не наносят вреда окружающей среде и не создают преград решению экологических проблем. Капсулирование семян хлопчатника биологически активными и экологически безопасными полимерными препаратами способствует быстрому прорастанию на начальных стадиях онтогенеза и раннему развитию растений, без изменения их генетических признаков. Капсулированные семена в определенном количестве применяются в разных почвенно-климатических условиях регионов республики. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Законе Республики Узбекистан «О семеноводстве» и постановлении Кабинета Министров Республики Узбекистан №328 от 19 сентября 1996 года «О политике Правительства Республики Узбекистан в области семеноводства», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является применение отечественных экологически безопасных полимерных систем на основе хитозана и его производных путем внедрения технологии капсулирования семян хлопчатника для предпосевной подготовки, ускорения роста и развития растений, интенсификации физиологических процессов, улучшения сортовых и посевных качеств семян, повышения производительности и урожайности хлопка. Научная новизна исследования заключается в следующем: впервые изучено влияние капсулирования семян полимерными системами на основе Bombyx mori хитозана и его производных на процессы развития семян и растений хлопчатника; разработаны оптимальные и предельные дозы применения препаратов на основе хитозана и его производных; обоснованы происходящие процессы роста и развития в капсулированных семенах и растениях хлопчатника с применением отечественного препарата Узхитана; определено влияние различных внешних и внутренних факторов на фотосинтетический процесс; определена эффективность применения препаратов Узхитан, карбоксиметилхитозана (КМХ), а также металлокомплексов хитозана с кобальтом и медью (ПМК) при капсулировании семян. выводы 1. Испытаны полимерные системы на основе экологически безопасного биологически активного природного полимера хитозан и его производных - Узхитан, металлокомплексхитозан ион меди для предпосевной обработки оголенных и опушенных семян хлопчатника. Технологией капсулирования показано положительное влияние препарата Узхитани других соединений на энергию прорастания (2-4%), всхожесть (5-8%), а также на посевные качества семян, формирование и развитие проростков, обеспечение раннего точного сева семян. 2. Выявлено, что полимерный протравитель Узхитан не токсичен, не загрязняет экосистему, (рекомендация НИИСГПМЗРУз) легко утилизируется в почве, способствует увеличению полевой всхожести (2-8%), роста, развития растений, урожайности (2,5-4,0 ц/га) как оголенных, так и опушенных семян. 3. Экспериментально подтвержден механизм влияния капсулирования полимерами на водопоглощение семян (1,07-1,18г), на степень их насыщения, скорость сорбции воды (от 0,247-1,196 г) семенами вплоть до начала проклевывания и прорастания, причем наибольшее поглощение воды и ускорение роста корня (на 3,1-3,3 см) наблюдается при обработке семян Узхитаном. 4. Установлено, что при действии полимерных покрытий на основе хитозана и его полимерной препаративной формы Узхитан, в период прорастания семян повышается физиолого-биохимическая активность фермента пероксидазы более чем в 2 раза. 5. Показано, что обработка семян хлопчатника полимерными препаратами не нарушает их жирнокислотный состав. Выявлена липолитическая активность, прямо коррелирующая с гидролизом жира (14.26% против 13.21%), который наиболее сильно протекает при прорастании семян. Сокращение вегетации (до 8 дней) хлопчатника можно достигнуть за счёт более раннего высева семян, обработанных полимерными препаратами. 6. Применение капсулированных семян хлопчатника, обработанных полимерными препаратами, способствует накоплению хлорофилла (на 15%) в листьях хлопчатника и его сухой массы (от 5,9 до 8,3 г). Это указывает на то, что применяемые препараты на основе хитозана обладают стимулирующим действием на рост и развитие растений. 7. Капсулирование оголенных и опушенных семян хлопчатника полимерными препаратами позволяет повысить их сыпучесть, что, в свою очередь, делает возможным их сев с помощью сеялок точного высева, способствуя экономии посевного материала (до 25-30 кг/га), повышению коэффициента размножения семян, снижению расходов на прореживание. 8. В полевых испытаниях при точном севе капсулированными семенами определены полевая всхожесть, устойчивость растений к корневой гнили (до 92%) и неблагоприятным условиям среды. Доказано, что семена, капсулированные полимерными препаратами на основе хитозана, дают проростки, более устойчивые к воздействию неблагоприятных погодных условий, корневой гнили, растения хорошо переносят экстремальную температуру. Отмечено увеличение накопления плодоэлементовна протяжении вегетационного периода, увеличение массы коробочек (0,1-0,2г), повышение урожайности хлопка-сырца на 2,0-4,0 ц/га. 9. Разработаны Технические условия TSH-88-2007 «Семена хлопчатника посевные капсулированные», используемые при капсулировании семян хлопчатника с применением Узхитан, в цехах предпосевной подготовки посевных семян хлопчатника. 10. Производственные испытания подтвердили эффективность применения капсулированных семян препаратом Узхитан по улучшению качества продукции за счет сохранения и повышения показателей, характеризующих хозяйственно-ценные признаки растений, расширением посевных площадей под капсулированными семенами до 190 тысяч га, снижением расхода семян на гектар до 30-40 кг, повышением урожайности на 2,0-4,0 ц/га. 11. Учитывая, что капсулирование с применением полимерных препаратов на основе хитозана способствуют сохранению посевных качеств семян, при неблагоприятных погодных условиях, рекомендуется при проведении ранних посевов шире использовать капсулированные семена хлопчатника. 12. Производственные испытания с посевом оголенных капсулированных семян хлопчатника указывают на эффективность их применения. Исходя из этого, предлагается более широкое использование капсулированных оголенных семян, для сева, во всех регионах республики. 13. Для снижения норм расхода опушенных посевных семян, улучшения их сыпучести, следует разработать установку для подготовки капсулированных опушенных семян и более широко внедрять их в фермерских хозяйствах республики. 14. Предлагается к рассмотрению на техническом комитете «Навуругназорат» подготовленный вариант O’zDSt 663: 2006 «Семена хлопчатника посевные. Технические условия», с внесением позиции по подготовке капсулированных семян. 15. С учётом выявленных преимуществ возделывания капсулированных семян хлопчатника рекомендуется широко осуществлять предпосевную подготовку оголенных семян хлопчатника технологией капсулирования полимерметаллокомплексами хитозана с ионами меди.