CC BY
102
УДК 661.2
И. А. Массалимов (д.т.н., проф., зав.каф.)1,2, Р. Д Давлетшин1, Р. Р. Гайфуллин3, Р. М. Зайнитдинова (асп.)1, Л. Р. Мусавирова (магистр.)2
Сравнение биологических свойств наночастиц серы и известных пестицидов
1 Научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений АН РБ 450029, г. Уфа, ул. Ульяновых, 65, e-mail: [email protected] 2Башкирский государственный университет, кафедра неорганической химии 450074, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32 3Башкирский государственный аграрный университет, кафедра растениеводства 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34
I. A. Massalimov1,2, R. D. Davletshin1, R. R. Gayfullin3, R. M. Zaynitdinova2, L. R. Musavirova2
Comparison of the biological properties of sulfur nanoparticles with known pesticides
1 Scientific-Technological Institute of Herbicides and Plants Growth Regulators of AS of Bashkortostan Republic 65, Ulyanovykh Str., 450029, Russia; e-mail: [email protected] 2Bashkort State University 32, Zaki Validi Str., Ufa, 450074, Russia 3Bashkir State Agrarian University 34, 50-letia Oktyabryai Str., Ufa, 450001, Russia
Проведено исследование антифунгальной активности наноразмерной серы в сравнении с активностью известных пестицидов. Установлено, что экологически безопасная наноразмерная сера по антифунгальным свойствам не уступает большинству известных и распространенных препаратов, а по росторегулирующим свойствам их превосходит. Полученные результаты указывают на возможность замены в ряде случаев традиционных токсичных препаратов на экологически безопасные и предотвращение тем самым загрязнения окружающей среды.
Ключевые слова: ангтифунгальная и росторе-гулирующая активность; наночастица; сера; фунгицид.
В настоящее время в развитых странах стратегия развития сельского хозяйства предполагает совершенствование и внедрение интегрированных систем земледелия, включающих в себя широкое применение минеральных удобрений, пестицидов и стимуляторов роста растений, что, в свою очередь, приводит к резкому возрастанию пестицидной нагрузки на окружающую среду. Например, широко используемый в сельском хозяйстве тетраметил-тиурамдисульфид (ТМТД) является средне
Дата поступления 10.09.13
A study of antifungal effects of nanoscale sulfur in comparison with well-known pesticides have been carried out. It was found that environmentally friendly nanoscale sulfur on antifungal properties are not inferior to most well-known and common drugs, and on the growth regulating properties of their superior. The results indicate the possibility of replacing, in some cases the traditional toxic drugs in an environmentally safe and prevent environmental pollution.
Key words: antifungal effects; growth regulating factors; nanoparticle; sulfur; fungicide.
опасным препаратом, обладает выраженным кумулятивным свойством и является липо-тропным ядом. Доказано гонадотоксическое и эмбриотоксическое действие ТМТД на теплокровных '.
Так как уменьшение объема химических препаратов, используемых в растениеводстве, не представляется возможным, возрастает необходимость в разработках и внедрении новых, более технологичных и экологически безопасных препаратов для эффективного использования их в сельском хозяйстве. Одним из перспективных направлений создания
экологически безопасных средств защиты и
стимуляторов роста для растений являются на-2
нотехнологии .
Ранее описано применение наноразмерной серы в качестве средства защиты растений и стимулятора роста для зерен пшеницы 3-5. Исследование антифунгального воздействия препаратов проводилось обработкой (протравливанием) семян пшеницы перед посадкой их в почву. Для сравнения с биологическим действием серы на семена пшеницы сорта «Воронежская» были использованы хорошо известные препараты тетраметилтиурамдисульфид (ТМТД), купробисан, карбендазим. Фунги-цидную активность препаратов определяли по снижению пораженности семидневных проростков зерен корневыми гнилями и плесневыми грибами. Корневые гнили вызываются комплексом патогенных несовершенных грибов, относящихся к разным родам Helmintosporium, Fuzarium и др., они способны заражать юве-нильные ткани и молодые корешки. Непатогенные плесневые грибы, главным образом Penicillium и Asperqillus, развиваясь на поверхности зародышей, в конечном итоге также приводят к снижению урожайности
Целью данной работы является исследование возможности использования препаратов на основе наноразмерной серы в качестве экологически безопасных фунгицидов и стимуляторов роста растений на примере проростков пшеницы.
Материалы и методы исследования
В данной работе нами проводилось исследование антифунгальной эффективности нано-размерной серы, полученной из водных растворов полисульфидов кальция и калия, на проростки семян пшеницы сорта «Воронеж-ская»и сравнение полученных данных с активностью известных фунгицидных препаратов (ТМТД, купробисана, карбендазима). Фунги-цидную активность определяли по известной формуле Эббота 6. Наряду с антифунгальным воздействием препаратов проводилось измерение энергии прорастания, всхожести семян, массы проростков согласно методикам, использованным в работах 3-5.
Результаты и их обсуждение
Фунгицидную активность препаратов оценивали по снижению пораженности семенной микрофлорой зерновых культур. Использование этого метода связано с возможностью оцен-
ки интегральной фунгицидной активности, так как корневые гнили вызываются комплексом патогенных несовершенных грибов, относящихся к разным родам Helmintosporium, Fusarium и др. Инфекция постоянно находится на поверхности семян и проявляется при проращивании семян во влажных условиях.
При сравнении эффективности против корневой гнили полисульфидов кальция (CaS4) и калия (K2S3) с такими фунгицидными препаратами, как ТМТД, купробисан и базуран выявлено, что самым эффективным препаратом является ТМТД, который уничтожает 100% патогенных грибов, в два раза слабее действует базуран, наименьшее воздействие оказывает купробисан (рис.1). Полисульфиды кальция и калия уничтожают более половины имеющихся грибов. Таким образом, наночас-тицы серы, выделенные из полисульфидов кальция и калия, уступают лишь ТМТД.
Рис. 1. Эффективность препаратов против корневой гнили
На рис. 2 представлена диаграмма эффективности препаратов против других грибов. В этом случае наилучшие показатели также имеет ТМТД — он уничтожает 90% имеющихся на зернах грибов; купробисан и базуран уничтожают 60% и 50% соответственно. Полисульфиды кальция и калия уничтожают 60% и 70% соответственно, уступая таким образом по эффективности антифунгального воздействия лишь более токсичному ТМТД. Но так как биологическое воздействие препаратов не исчерпывается только антифунгальным воздействием, нами проведена оценка величин лабораторной всхожести и массы проростков (рис. 3 и 4 соответственно). Последние характеризуют препараты с точки зрения их способности ускорять рост растений и являются очень важными показателями благоприятствования функционированию растений.
Лабораторная всхожесть
%
100
95 90 85
94 96 97 96 95
92
# ✓ ^ ^ ^
if ^
препарат
Рис. 2. Эффективность препаратов против других грибов
Из рис. 3 видно, что из всех испытанных препаратов только ТМТД подавляет всхожесть семян, остальные же, хоть и в незначительной степени, улучшают этот показатель по сравнению с контрольным опытом (К). В то же время измерение массы проростков показало, что все испытанные препараты стимулируют рост растений, причем наилучшие результаты показывает полисульфид калия. Таким образом, с точки зрения росторегулирующих свойств полисульфидные препараты превосходят ТМТД, купробисан и базуран.
При рассмотрении эффективности препаратов нужно не только учитывать эффективность подавления ими фитопатогенных грибов, но также оценивать их воздействие на окружающую среду. В этом отношении полисульфидные препараты не имеют себе равных, так как являются экологически безопасными, поскольку при разбавлении водой для приготовлении рабочих растворов в концентрациях, меньше 2—3 %, они и генерируют экологически безопасную серу.
Литература
1. Царев С. Г. Токсикология ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве.— М: Россель-хозиздат, 1969.— 176 с.
2. Gogos A., Knauer K., Bucheli T. D. / / Journal of Agricultural and Food Chemistry.— 2012.— V.60, no.39.— P. 9781.
3. Массалимов И. А., Абдракипова Л. Ф., Муста-фин А. Г. / / Нанотехника: Инженерный журнал.- 2009.- №1 (21).- С.66.
4. Абдракипова Л. Ф., Массалимов И. А., Муста-фин А. Г.// Защита и карантин растений.-2011.- №9.- C.30.
5. Massalimov I. A., Shainurova A. R., Zainitdino-va R. M., Mustafin A. G. // International journal of sciences.- 2013.-no.2.- P.25.
6. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р., Пылова Т.Н. Справочник по пестицидам.- М./ Химия, 1985.- 352 с.
Рис. 3. Лабораторная всхожесть препаратов
Рис. 4. Вес 100 проростков после обработки их фун-гииидными препаратами
Учитывая полученные результаты по ан-тифунгальной и ростостимулирующей активности испытанных препаратов, для снижения пестицидной нагрузки на окружающую среду можно рекомендовать протравливание семян смесью полисульфидов с одним из более токсичных фунгицидов с целью снижения дозы применения последних.
References
1. Tsarev S. G. Toksikologiya yadokhimikatov, primenyaemykh v sel'skom khozyaistve.— M: Rossel'hozizdat, 1969.- 176 p.
2. Gogos A., Knauer K., Bucheli T. D. Journal of Agricultural and Food Chemistry.- 2012.-V.60, no.39.- P. 9781.
3. Massalimov I. A., Abdrakipova L. F., Mustafin A. G. Nanotehnika: Inzhenernyj zhurnal.-2009.- no.1 (21).- P.66.
4. Abdrakipova L. F., Massalimov I. A., Mustafin A. G. Zashhita i karantin rastenii.- 2011.-no.9.- P.30.
5. Massalimov I. A., Shainurova A. R., Zainitdino-va R. M., Mustafin A. G. International journal of sciences.- 2013.-no.2.- P.25.
6. Mel'nikov N. N., Novozhilov K. V., Belan S. R., Pylova T. N. Spravochnik po pestitsidam.-Moscow: Khimiya, 1985.- 352 p.
