eng
Выпуск #1/2020
В.Н.Зеленков, В.В.Потапов
Гидротермальный нанокремнезем в сельскохозяйственном растениеводстве и биотехнологии
Гидротермальный нанокремнезем в сельскохозяйственном растениеводстве и биотехнологии
Просмотры: 2891
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.1.22.33
Выполнены эксперименты по применению гидротермального нанокремнезема для повышения урожайности сельскохозяйственных растений лекарственного и овощного применения. Золь нанокремнезема получали ультрафильтрационным мембранным концентрированием полимеризованной ортокремниевой кислоты гидротермального раствора до содержания SiO2 10–20 мас. %. Обработку растений проводили золем c содержанием SiO2 0,0001–0,2 мас. %. Применяли обработку семян либо внекорневой массы растений разного возраста однократно либо двукратно. Расход SiO2 был 10–20 г/га. Эксперименты велись с широким рядом растений. Урожайность, биохимические показатели разных частей растений (в некорневой и корневой массе), биометрические показатели изменялись после обработки. У амаранта в растительной массе при снижении содержания клетчатки установлено повышение содержания жирового компонента, суммарного сахара и сохранение содержания каротина и белка, в семенах – содержание масла, сквалена, крахмала, белка, витамина С.
Выполнены эксперименты по применению гидротермального нанокремнезема для повышения урожайности сельскохозяйственных растений лекарственного и овощного применения. Золь нанокремнезема получали ультрафильтрационным мембранным концентрированием полимеризованной ортокремниевой кислоты гидротермального раствора до содержания SiO2 10–20 мас. %. Обработку растений проводили золем c содержанием SiO2 0,0001–0,2 мас. %. Применяли обработку семян либо внекорневой массы растений разного возраста однократно либо двукратно. Расход SiO2 был 10–20 г/га. Эксперименты велись с широким рядом растений. Урожайность, биохимические показатели разных частей растений (в некорневой и корневой массе), биометрические показатели изменялись после обработки. У амаранта в растительной массе при снижении содержания клетчатки установлено повышение содержания жирового компонента, суммарного сахара и сохранение содержания каротина и белка, в семенах – содержание масла, сквалена, крахмала, белка, витамина С.
Теги: biochemical and biometric parameters of plants hydrothermal solution nanosilica sol orthosilicic acid productivity sio2 nanoparticles биохимические и биометрические показатели растений гидротермальный раствор золь нанокремнезема наночастицы sio2 ортокремниевая кислота урожайность
ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЙ НАНОКРЕМНЕЗЕМ
В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ
РАСТЕНИЕВОДСТВЕ И БИОТЕХНОЛОГИИ
HYDROTHERMAL NANOSILICA
IN AGRICULTURAL CROP AND BIOTECHNOLOGY
В.Н.Зеленков1, 2, д.с.-х.н., проф., гл. науч. сотр., (ORCID: 0000-0001-5481-2723) / В.В.Потапов3, д.т.н., проф., гл. науч. сотрудник, (ORCID: 0000-0001-6959-3324) / zelenkov-raen@mail.ru
V.N.Zelenkov1, 2, Doct. of Sc. (Agriculture),Prof., Senior Researcher, (ORCID: 0000-0001-5481-2723), V.V.Potapov3, Doct. of Sc.(Technical), Prof., Chief Researcher, (ORCID: 0000-0001-6959-3324)
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.1.22.33
Получено: 14.01.2020 г.
Выполнены эксперименты по применению гидротермального нанокремнезема для повышения урожайности сельскохозяйственных растений лекарственного и овощного применения. Золь нанокремнезема получали ультрафильтрационным мембранным концентрированием полимеризованной ортокремниевой кислоты гидротермального раствора до содержания SiO2 10–20 мас. %. Обработку растений проводили золем, разбавленным до содержания SiO2 в области 0,0001–0,2 мас. %. Применяли обработку семян, либо внекорневой массы растений в разном возрасте однократно либо двухкратно. Расход SiO2 составлял 10–20 г/га. Эксперименты проведены с широким рядом растений: картофель, амарант, томаты, кабачок, горчица, капуста, лук, яровая пшеница, сахарная свекла, редис. Кроме урожайности, после обработки изменялись биохимические показатели разных частей растений (в некорневой и корневой массе) и биометрические показатели: высота, число, длина, ширина листьев растений, др. Например, у амаранта в растительной массе при снижении содержания клетчатки установлено повышение содержания жирового компонента, суммарного сахара и сохранение содержания каротина и белка, в семенах – увеличение содержания масла, сквалена, крахмала, белка, витамина С.
Experiments on application of hydrothermal nanosilica to increase productivity agricultural plants were carried out. Nanosilica sol was produced by ultrafiltration membrane concentration of orthosilicic acid polymers of hydrothermal solution to SiO2 content 10–20 mas. %. Plants treatment was done by diluted sol with SiO2 content in the range 0.0001–0.2 mas. %. Treatment of seeds ore upground parts of plants once ore twice was applied. SiO2 consumption was about 10–20 g per hectare. Experiments with wide range of plants was done, including potatoes, cabbage, vegetable marrow, onion, mustard, amaranth, tomato, sugar, wheat, beet and radish. Besides productivity biochemical and biometric parameters were changed: plants height, quantity, length, wide of leafs and others. For example, in upground mass of amaranth was detected decreasing of cellular tissue content and increasing grease, total saccharin content with constant content of carotene and protein. In amaranth seeds increasing of oil, squalene, starch, protein, vitamin C content was detected.
ВВЕДЕНИЕ
Нанодисперсные кремнеземы под различными товарными знаками широко используются человеком многие десятилетия в фармпроизводствах получения таблетированных форм лекарств, как энтеросорбенты для связывания различных токсинов. Наноразмерный кремнезем под товарными знаками "Полисорб", "Аэросил" выпускается химической промышленностью в многотоннажных производствах для потребностей различных отраслей промышленности. Кремнезем является одним из приоритетных видов наноматериалов, используемых человеком во все возрастающих масштабах в составе пищевых продуктов и добавок, лекарственных препаратов и косметике и фармацевтике при разработке различных форм лекарственных препаратов на основе лекарственных растений.
Последние 20 лет в России активно развивается новое направление по получению и использованию нанодисперсного кремнезема гидротермального происхождения. В качестве сырья для получения нанодисперсного кремнезема используются жидкая фаза теплоносителя продуктивных скважин действующих гидротермальных электростанций южной Камчатки (Мутновская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС). Применение современных методов мембранной ультрафильтрации позволило создать современную технологию производства стабильных водных золей нанокремнезема с низкой концентрацией примесей.
Актуальной проблемой в лекарственном растениеводстве является научный поиск путей повышения урожайности растений. В этом направлении несомненный интерес представляют вопросы по выявлению новых регуляторов роста растений для некорневой обработки растений, позволяющих получать экологически чистое и биологически ценное растительное сырье и продукцию. В связи с этим, поиск новых стимуляторов роста является актуальной задачей как лекарственного растениеводства, так и бионанотехнологии.
Действие на растения наночастиц (NP´s) различного химического состава (нано- SiO2, ZnO, C, Au, Ag, TiO2, S, Ge, Ag, Fe2O3, CeO2, CuO, др.) c высокой удельной поверхностью и химической активностью, диаметром пор, морфологией, уникальными физико-химическими характеристиками было изучено в большом количестве экспериментальных работ, обзор которых сделан в публикации [1]. Установлено существенное влияние наночастиц на рост и развитие растений: повышение скорости проростания семян, увеличение длины и диаметра корней, сокращение сроков появления ростков, увеличение высоты растений, увеличение биомассы, количества листьев и цветков, урожайности и др.
Один из механизмов влияния наночастиц на эти показатели связывают с влиянием наночастиц, проникающих в клетки растений, на скорость фотосинтеза, эффективность использования растениями световой энергии. Углеродные нанотрубки можно направлять в хлоропласты клеток, увеличивая этим суммарное поглощение световой энергии, расширяя диапазон длин волн поглощения световой энергии в область ультрафиолета, зеленого света и около инфракрасного излучения [2, 3]. В частности, наночастицы SiO2 влияют на скорость фотосинтеза: 1) повышением активности ангидрата углерода и синтеза фотосинтетических пигментов (хлорофилла); 2) усилением фотолюминесцентных параметров хлорофилла, таких как активность потенциала PSII, скорость транспорта электронов, фотохимической эффективности [4, 5, 6, 7]. Модифицированные наночастицы могут осуществлять транспорт веществ внутрь клетки (в том числе, транспорт ДНК) [8, 9], за счет чего открывается возможность манипуляции генами.
Концентрации наночастиц в водной среде, применяемой для обработки растений, зависят от химического состава и морфологии поверхности, культуры растений и находятся согласно данным работы [1], в пределах, указанных в табл.1.
Действие наночастиц SiO2 было испытано:
на томате [4, 5] – ускорение прорастания семян, увеличение длины ростков (в три раза);
стимулирование антиоксидантных свойств, накопления пролина, свободных аминокислот, питательных веществ при NaCl-стрессе (повышение толерантности к абиотическому стрессу);
кукурузе (Zea mays L) [10] – повышение скорости проростания семян за счет улучшения доступности питательных веществ, изменения pH и проводимости среды роста;
лиственнице (Changbai larch (Larixolgensis)) [11] – повышение скорости роста и качества семян, включая среднюю высоту, диаметр и длину главного корня, число корней семян, индуцирование синтеза хлорофилла, устойчивость к абиотическому стрессу при проращивании семян;
салате [12] – повышение скорости проращивания семян;
соевых бобах [13] (Glycine max) – повышение скорости прорастания семян регулированием содержания нитратов, повышением способности семян к адсорбции и усвоению воды и питательных веществ;
рисе [14] – повышение скорости роста корня за счет обработки наночастицами SiO2, поверхность которых была покрыта CdTe квантовыми точками (QD´s).
Цель работы:
Получение золей нанокремнезема.
Гидротермальные растворы содержат SiO2 за счет растворения алюмосиликатных минералов земной коры (ортоклаз, микроклин K(AlSi3O8), альбит Na(AlSi3O8), анортит Ca(Al2Si2O8), др.) и поликонденсации молекул ортокремниевой кислоты. В недрах в условиях повышенных давлений и температур в гидротермальных растворах образуются молекулы ортокремниевой кислоты (ОКК). После выхода раствора на поверхность давление и температура снижаются, раствор становится пересыщенным относительно растворимости аморфного кремнезема и в нем проходят гидролиз и поликонденсация молекул ОКК, приводящие к формированию сферических наночастиц SiO2 с диаметрами от 5–100 нм до 300–600 нм: SimO(m-1)(OH)(2m+2) + SinO(n-1)(OH)(2n+2) Si(m+n)O(m+n-1)OH(2n+2m+2) + H2O.
Кроме кремнезема, в исходном растворе находятся другие компоненты, концентрации которых приведены в табл.2 [15, 16].
Поликонденсация молекул кремнекислоты проходит за счет конденсации силанольных групп с образованием силоксановых связей и частичной дегидратацией. Конечные размеры частиц кремнезема зависят в первую очередь от температуры и pH, при которых проходит поликонденсация молекул ОКК. Повышение температуры поликонденсации и снижение pH приводят к увеличению конечных размеров частиц. На стадии поликонденсации температуру варьировали в пределах от 20 до 40 ⁰С (предварительным охлаждением в теплообменниках), pH = от 9,2. Концентрированные водные золи кремнезема получали из жидкой фазы гидротермальных растворов 3-ступенчатым ультрафильтрационным мембранным концентрированием: на 1-ой ступени содержание SiO2 в золе повышали от 0,05 до 0,3–0,4 мас. %, на 2-ой ступени − до 10 мас. %, на 3-ей – до 20–30 мас. % и выше.
Ультрафильтрационные мембранные патроны капиллярного типа имели внутренний диаметр капилляров – 0,8 мм, площадь фильтрующей поверхности – 55 м2, параметр минимальной отсекаемой массы частиц (mass weight cut off) MWCO = 50 кДа.
Распределение частиц золей по размерам определяли методом динамического светорассеяния, дзета-потенциал частиц – методом электрофореза. На рис.1 приведены результаты определений для одного из образцов золя, имевшего характеристики: плотность золя ρs = 1 080 г/дм3, содержание SiO2 = 150 г/дм3, pH = 8,6, среднее значение диаметра частиц SiO2 dm = 41,6 нм, среднее значение дзета-потенциала поверхности частиц SiO2 xm = –28,2 мВ.
В табл.3 приведен диапазон характеристик золей SiO2, в котором могут варьироваться их значения с помощью предложенного подхода – ультрафильтрационного мембранного концентрирования гидротермального раствора.
Сферическая форма частиц SiO2 установлена методом туннельной электронной микроскопии (рис.2).
Удельная поверхность мезопористых порошков, получаемых криохимической вакуумной сублимацией золей SiO2 – от 50 до 500 м2/г, диаметр пор – 2–15 нм, поверхностная плотность силанольных групп – до 4,9 нм–2 [15].
Результаты экспериментов с сельскохозяйственными растениями
Водную среду для обработки растений получали разбавлением гидротермального золя кремнезема дистиллятом или водопроводной водой (в соответствии с требованиями Роспотребнадзора для питьевой воды) до достижения определенной концентрации SiO2, которую варьировали в пределах 0,0001–0,2 мас. %: 0,0001, 0,001, 0,01, 0,1, 0,2 мас. %.
При концентрации SiO2 0,005 мас. % и объеме воды, применяемой для обработки – 300 л/га, суммарный расход SiO2 составлял 15 г/га. Такому расходу SiO2 соответствует определенное количество наночастиц SiO2, приходящихся на литр воды Npv(шт/л) и на 1 га обрабатываемой площади – Nph (шт/га):
Npv= CSiO2/(ρSiO2·πd3/6), (1)
Nph= Npv·Wh, (2)
где CSiO2 – концентрация SiO2, равная 0,05 г/л (0,005 мас. %), ρSiO2 – плотность SiO2, 2,2 г/см3, d – среднекубический диаметр наночастиц, см, Wh – объем воды для обработки 1 га, 300 л/га.
Согласно уравнениям (1) и (2) количество наночастиц SiO2 в единице объема воды, применяемой для обработки, и количество частиц, приходящееся на единицу обрабатываемой площади обратно пропорционально размеру частиц d в третьей степени и прямо пропорционально концентрации CSiO2 в воде (табл.4).
В табл.5 представлены полученные нами результаты 2016–2019 годов повышения урожайности и других показателей для сельскохозяйственных растений в соответствии с применяемыми нами биотехнологическими подходами некорневой обработки растений наночастицами гидротермального кремнезема в различные вегетативные фазы их развития [17–32].
На рис.3 сопоставлены спектры оптического поглощения и люминисценции золей гидротермального нанокремнезема и спектры поглощения электромагнитного излучения (эми) для хлорофиллов a и b и для каратиноидов. Максимальные значения оптической плотности золей SiO2 приходится на длины волн 350–550 нм (рис.3а). В спектре возбуждения при изучении люминесценции наночастицы SiO2 в водной среде активное поглощение эми наблюдалось в невидимой ультрафиолетовой области с максимумом при длинах волн 320–340 нм (рис.3b). При этом наночастицы SiO2 переизлучают эми в режиме люминесценции при длинах волн в синей видимой области с максимумом 430–450 нм.
Активная люминисценция наночастиц SiO2 наблюдается в области от 410 до 510 нм. В этом диапазоне длин волн находятся левые максимумы спектров поглощения хлорофиллов a и b (рис.3c). В диапазоне длин волн 410–510 нм находится почти весь спектр поглощения каратиноидов (рис.3d). С учетом этого наночастицы SiO2 могут люминисценцией увеличивать количество квантов света, поглощаемых хлорофиллами a и b и каратиноидами. Это перераспределение световой энергии можно усилить, если модифицировать поверхность наночастиц SiO2 металлами или полупроводниками.
ВЫВОДЫ
Приведены обобщения по проведенным экспериментальным работам 2016–2019 годов обработки семян и (или) некорневой обработки растений по листу с применением концентратов золей наночастиц SiO2 гидротермального происхождения в пределах от 9 до 60%. Впервые показана возможность повышения показателей фотосинтеза, урожайности растений с применением новых биотехнологических подходов с применением наночастиц гидротермального происхождения. При повышении урожайности растений одновременно достигается повышение биохимических и биометрических показателей растений и увеличение показателей фотосинтеза.
Приросты урожайности растений, их биохимических и биометрических показателей зависят от содержания SiO2 в водной среде, применяемой для обработки, и одновременно достигают максимума при определенном значении содержания SiO2: для большинства культур растений от 0,01 до 0,005 мас. %.
Количественно прирост биохимических и биометрических показателей растений в большинстве случаев коррелирует с приростом урожайности. В случае горчицы сарептской Мустанг обработка наночастицами SiO2 привела к изменению формы листовой пластинки: при приросте урожайности 53,2% прирост ширины листовой пластинки (76,7%) был непропорционален и значительно больше по сравнению с приростом длины листовой пластинки (13,2%).
Значительное повышение содержания сахара после обработки кабачка гибрида Белогор F1 (50,2%) и амаранта (17,3% в растительной массе) показывает интенсификацию фотосинтеза, которая происходит за счет поступления наночастиц SiO2 в клетки растений.
Наиболее убедительным свидетельством интенсификации фотосинтеза после обработки растений наночастицами SiO2 следует считать данные по приросту содержания фотосинтетических пигментов и каратиноидов в салате листовом сорта "Балет", выращенном в фитотроне модели ИСР 0.1 при исключении множества неучитываемых факторов влияния внешней среды, присущей вегетации растений в открытом грунте и больших теплицах. Увеличение фотосинтетических пигментов составило: хлорофилл a – 60,2%, хлорофилл b – 79,3%; отношение содержаний хлорофиллов b и a увеличилось на 11,9%; содержание каратиноидов увеличилось – 11,9%.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Manzer H. Siddiqui, Mohamed H. Al-Whaibi, Mohammad Firoz and Mutahhar Y. Al-Khaishany. Role of Nanoparticles in Plants. In book: Nanotechnology and Plant Sciences. Springer International Publishing Switzerland. 2015. P. 19–35.
Cossins D. (2014) Next generation: nanoparticles augment plant functions. The incorporation of synthetic nanoparticles into plants can enhance photosynthesis and transform leaves into biochemical sensors. The scientist, news & opinion, March16. http://www.the-scientist.com/articles. view/ article No /39440 /title/ Next-Generation–Nanoparticles-Augment-Plant-Functions.
Giraldo J.P., Landry M.P., Faltermeier S.M., McNicholas T.P., Iverson N.M., Boghossian A.A., Reuel N.F., Hilmer A.J., Sen F., Brew J.A., Strano M.S. (2014) Plant nanobionics approach to augment photosynthesis and biochemical sensing. Nat Mater. doi:10.1038/nmat3890.
Siddiqui M.H., Al-Whaibi M.H. (2014) Role of nano-SiO2 in germination of tomato (Lycopersicum esculentum seeds Mill.). Saudi Biol Sci 21:13–17.
Siddiqui M.H., Al-Whaibi M.H., Faisal M., Al Sahli A.A. (2014) Nano-silicon dioxide mitigates the adverse effects of salt stress on Cucurbita pepo L. Environ Toxicol Chem 33(11):2429–2437. doi:10.1002/etc. 2697.
Xie Y., Li B., Zhang Q., Zhang C. (2012) Effects of nano-silicon dioxide on photosynthetic fluorescence characteristics of Indocalamus barbatus McClure. J Nanjing Forest Univ (Natural Science Edition) 2:59–63.
Xie Y., Li B., Zhang Q., Zhang C., Lu K., Tao G. (2011) Effects of nano-TiO2 on photosynthetic characteristics of Indocalamus barbatus. J Northeast For Univ 39:22–25.
Galbraith D.W. (2007) Nanobiotechnology: silica breaks through in plants. Nat Nanotechnol 2:272–273
Torney F., Trewyn B.G., Lin V.S., Wang K. (2007) Mesoporous silica nanoparticles deliver DNA and chemicals into plants. Nat Nanotechnol 2:295–300.
Suriyaprabha R., Karunakaran G., Yuvakkumar R., Rajendran V., Kannan N. (2012) Silica nanoparticles for increased silica availability in maize (Zea mays L) seeds under hydroponic conditions.
Bao-shan L., Shao-qi D., Chun-hui L., Li-jun F., Shu-chun Q., Min Y. (2004) Effect of TMS (nanostructured silicon dioxide) on growth of Changbai larch seedlings. J Forest Res 15:138–140.
Shah V., Belozerova I. (2009) Influence of metal nanoparticles on the soil microbial community and germination of lettuce seeds. Water Air Soil Pollut 197:143–148.
Lu C.M., Zhang C.Y., Wen J.Q., Wu G.R., Tao M.X. (2002) Research on the effect of nanometer materials on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism. Soybean Sci. 21:68–172.
Wang A., Zheng Y., Peng F. (2014) Thickness-controllable silica coating of CdTe QDs by reverse Microemulsion method for the application in the growth of rice. J Spectrosc. http://dx.doi.org/10.1155/2014/169245.
Потапов В.В., Сердан А.А., Кашпура В.Н., Горвев Д.С. Получение и свойства нанокремнезема на основе гидротермального раствора // Химическая технология. 2017. № 2. С. 65–73.
Зеленков В.Н., Потапов В.В. Биологическая активность соединений кремния. Часть 2. Аморфные наноразмерные кремнеземы: химико-технологическая аспекты получения, применения и перспективы использования гидротермальных источников (обзор литературы) // Вестник Российской Академии Естественных Наук. 2018. № 1. С. 41–50.
Патент РФ на изобретение. Алексеева К.Л., Зеленков В.Н., Потапов В.В. Способ борьбы с мучнистой росой томатов в теплицах. Патент РФ на изобретение № 2646058. Дата приоритета – 06 июля 2017.
Петриченко В.Н., Зеленков В.Н., Потапов В.В. Влияние наночастиц гидротермального кремнезема на урожайность кабачка в условиях Ростовской области // Сборник трудов Международной научно-практической конференции, посвященной VII Квасниковским чтениям, "Селекция, семеноводство и сортовая агротехника овощных, бахчевых и цветочных культур", 1 декабря, 2016 г. Рязань: ГУП РО "Рязанская областная типография". 2016. С. 225–227.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В., Карпачев В.В., Воропаева Н. Л., Лапин А.А. Испытание гидротермального нанокремнезема привнекорневой обработке вегетирующих растений амаранта // Сборник тезисов докладов Шестой Международной конференции "От наноструктур, наноматериалов, нанотехнологий к наноиндустрии", Россия, Ижевск, 4–6 апреля 2017. Ижевск: издательство ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2017. C. 186–189.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Петриченко В.Н., Потапов В.В. Фотосинтетическая и биологическая продуктивность брокколи и качество кабачков при внекорневой обработке растений наночастицами кремнезема гидротермального происхождения // Сборник материалов XII Международного симпозиума "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования", 19–23 июня 2017, Пущино. М.: Издательство российского университета дружбы народов. 2017. С. 125–127.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В., Логинов С.В. Использование наноразмерных структур кремнезема гидротермального происхождения и кремнийорганических препаратов нового поколения для получения продукции на основе топинамбура и амаранта нового качества // Сборник материалов XII Международного симпозиума "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования", 19–23 июня 2017, Пущино. – М.: Издательство российского университета дружбы народов, 2017. С. 216–218.
Зеленков В.Н., Алексеева К.Л., Потапов В.В., Воропаева Н.Л., Карпачев В.В. Водные золи гидротермального нанокремнезема и защита растений томата от мучнистой росы при внекорневой обработке // Сборник тезисов VIII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России, Москва 31.03.2017. С. 184–187.
Потапов В.В., Сивашенко В.А., Зленков В.Н., Воропаевна Н.Л., Карпачев В.В. Водные золи и порошки нанокремнезема и продуктивность картофеля // Сборник тезисов VIII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России, Москва 31.03.2017. С. 188–190.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Бухаров А.Ф., Литнецкий А.В. Воропаева Н.Л., Карпачев В.В. Гидротермальный нанокремнезем, горчица сарептская, внекорневая обработка, урожайность // Сборник тезисов VIII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России, Москва 31.03.2017. С. 197–199.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В. Гидротермальный нанокремнезем и его влияние на продуктивность кабачка и зеленых капустных культур привнекорневой обработке растений // Актуальная биотехнология. 2017. № 2(21). Материалы V Международной научно-практической конференции "Биотехнология: наука и практика". С. 98–100.
Костин В.И., Зеленков В.Н., Потапов В.В., Решетникова В.Н. Использование нанодисперсного кремнезема гидротермального происхождения в технологии выращивания яровой пшеницы и сахарной свеклы // Сборник научных трудов РАЕН "Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты". – М.: РАЕН, 2017. С. 11–19.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Бухаров А.Ф., Литнецкий А.В. Биологически активное действие гидротермального нанокремнезема при некорневой обработке лука-слизуна (ALLIUM NUTANTS L.) // Сборник научных трудов РАЕН "Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты". – М.: РАЕН, 2017. С. 51–56.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Литнецкий А.В. Гидротермальный нанокремнезем в технологии выращивания индау посевного // Сборник научных трудов РАЕН "Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты". – М.: РАЕН, 2017. С. 56–63.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В., Елисеева Л.Г., Иванова М.И., Латушкин В.В., Новиков В.Б. Проверка комплексного препарата гидротермального нанокремнезема с крезационом для гидропонного выращивания салата листового в замкнутой системе фитотрона ИСР-1 // Актуальная биотехнология. 2018. № 3 (26). С. 378–382.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Литнецкий А.В. Опыт применения гидротермального нанокремнезема в технологии выращивания редиса в условиях открытого грунта в осенний период в Московской области // Перспективы использования инновационных форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур: Материалы докладов участников 10-й научно-практической конференции "Анапа-2018" / Под ред. акад. РАН В.Г.Сычева. – М.: ООО "Плодородие", 2018. С. 98–101.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В. Эффективность применения комплексного препарата нового поколения крезацина с гидротермальным нанокремнеземом при внекорневой обработке картофеля в условиях Ростовской области // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы и перспективы развития сельского хозяйства юга России". – Майкоп: ООО «Качество», 2018. С. 90–94.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Иванова М.И., Латушкин В.В., Новиков В.Б., Потапов В.В., Елисеева Л.Г., Леонова И.Б. Проверка комплексного состава препарата гидротермального нанокремнезема с крезацином для выращивания салата листового в системе фитотрона ИСР-0.1 // Сборник научных трудов "Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах". Вып. 1. – М.: Техносфера, 2018. С. 56–69.
В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ
РАСТЕНИЕВОДСТВЕ И БИОТЕХНОЛОГИИ
HYDROTHERMAL NANOSILICA
IN AGRICULTURAL CROP AND BIOTECHNOLOGY
В.Н.Зеленков1, 2, д.с.-х.н., проф., гл. науч. сотр., (ORCID: 0000-0001-5481-2723) / В.В.Потапов3, д.т.н., проф., гл. науч. сотрудник, (ORCID: 0000-0001-6959-3324) / zelenkov-raen@mail.ru
V.N.Zelenkov1, 2, Doct. of Sc. (Agriculture),Prof., Senior Researcher, (ORCID: 0000-0001-5481-2723), V.V.Potapov3, Doct. of Sc.(Technical), Prof., Chief Researcher, (ORCID: 0000-0001-6959-3324)
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.1.22.33
Получено: 14.01.2020 г.
Выполнены эксперименты по применению гидротермального нанокремнезема для повышения урожайности сельскохозяйственных растений лекарственного и овощного применения. Золь нанокремнезема получали ультрафильтрационным мембранным концентрированием полимеризованной ортокремниевой кислоты гидротермального раствора до содержания SiO2 10–20 мас. %. Обработку растений проводили золем, разбавленным до содержания SiO2 в области 0,0001–0,2 мас. %. Применяли обработку семян, либо внекорневой массы растений в разном возрасте однократно либо двухкратно. Расход SiO2 составлял 10–20 г/га. Эксперименты проведены с широким рядом растений: картофель, амарант, томаты, кабачок, горчица, капуста, лук, яровая пшеница, сахарная свекла, редис. Кроме урожайности, после обработки изменялись биохимические показатели разных частей растений (в некорневой и корневой массе) и биометрические показатели: высота, число, длина, ширина листьев растений, др. Например, у амаранта в растительной массе при снижении содержания клетчатки установлено повышение содержания жирового компонента, суммарного сахара и сохранение содержания каротина и белка, в семенах – увеличение содержания масла, сквалена, крахмала, белка, витамина С.
Experiments on application of hydrothermal nanosilica to increase productivity agricultural plants were carried out. Nanosilica sol was produced by ultrafiltration membrane concentration of orthosilicic acid polymers of hydrothermal solution to SiO2 content 10–20 mas. %. Plants treatment was done by diluted sol with SiO2 content in the range 0.0001–0.2 mas. %. Treatment of seeds ore upground parts of plants once ore twice was applied. SiO2 consumption was about 10–20 g per hectare. Experiments with wide range of plants was done, including potatoes, cabbage, vegetable marrow, onion, mustard, amaranth, tomato, sugar, wheat, beet and radish. Besides productivity biochemical and biometric parameters were changed: plants height, quantity, length, wide of leafs and others. For example, in upground mass of amaranth was detected decreasing of cellular tissue content and increasing grease, total saccharin content with constant content of carotene and protein. In amaranth seeds increasing of oil, squalene, starch, protein, vitamin C content was detected.
ВВЕДЕНИЕ
Нанодисперсные кремнеземы под различными товарными знаками широко используются человеком многие десятилетия в фармпроизводствах получения таблетированных форм лекарств, как энтеросорбенты для связывания различных токсинов. Наноразмерный кремнезем под товарными знаками "Полисорб", "Аэросил" выпускается химической промышленностью в многотоннажных производствах для потребностей различных отраслей промышленности. Кремнезем является одним из приоритетных видов наноматериалов, используемых человеком во все возрастающих масштабах в составе пищевых продуктов и добавок, лекарственных препаратов и косметике и фармацевтике при разработке различных форм лекарственных препаратов на основе лекарственных растений.
Последние 20 лет в России активно развивается новое направление по получению и использованию нанодисперсного кремнезема гидротермального происхождения. В качестве сырья для получения нанодисперсного кремнезема используются жидкая фаза теплоносителя продуктивных скважин действующих гидротермальных электростанций южной Камчатки (Мутновская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС). Применение современных методов мембранной ультрафильтрации позволило создать современную технологию производства стабильных водных золей нанокремнезема с низкой концентрацией примесей.
Актуальной проблемой в лекарственном растениеводстве является научный поиск путей повышения урожайности растений. В этом направлении несомненный интерес представляют вопросы по выявлению новых регуляторов роста растений для некорневой обработки растений, позволяющих получать экологически чистое и биологически ценное растительное сырье и продукцию. В связи с этим, поиск новых стимуляторов роста является актуальной задачей как лекарственного растениеводства, так и бионанотехнологии.
Действие на растения наночастиц (NP´s) различного химического состава (нано- SiO2, ZnO, C, Au, Ag, TiO2, S, Ge, Ag, Fe2O3, CeO2, CuO, др.) c высокой удельной поверхностью и химической активностью, диаметром пор, морфологией, уникальными физико-химическими характеристиками было изучено в большом количестве экспериментальных работ, обзор которых сделан в публикации [1]. Установлено существенное влияние наночастиц на рост и развитие растений: повышение скорости проростания семян, увеличение длины и диаметра корней, сокращение сроков появления ростков, увеличение высоты растений, увеличение биомассы, количества листьев и цветков, урожайности и др.
Один из механизмов влияния наночастиц на эти показатели связывают с влиянием наночастиц, проникающих в клетки растений, на скорость фотосинтеза, эффективность использования растениями световой энергии. Углеродные нанотрубки можно направлять в хлоропласты клеток, увеличивая этим суммарное поглощение световой энергии, расширяя диапазон длин волн поглощения световой энергии в область ультрафиолета, зеленого света и около инфракрасного излучения [2, 3]. В частности, наночастицы SiO2 влияют на скорость фотосинтеза: 1) повышением активности ангидрата углерода и синтеза фотосинтетических пигментов (хлорофилла); 2) усилением фотолюминесцентных параметров хлорофилла, таких как активность потенциала PSII, скорость транспорта электронов, фотохимической эффективности [4, 5, 6, 7]. Модифицированные наночастицы могут осуществлять транспорт веществ внутрь клетки (в том числе, транспорт ДНК) [8, 9], за счет чего открывается возможность манипуляции генами.
Концентрации наночастиц в водной среде, применяемой для обработки растений, зависят от химического состава и морфологии поверхности, культуры растений и находятся согласно данным работы [1], в пределах, указанных в табл.1.
Действие наночастиц SiO2 было испытано:
на томате [4, 5] – ускорение прорастания семян, увеличение длины ростков (в три раза);
стимулирование антиоксидантных свойств, накопления пролина, свободных аминокислот, питательных веществ при NaCl-стрессе (повышение толерантности к абиотическому стрессу);
кукурузе (Zea mays L) [10] – повышение скорости проростания семян за счет улучшения доступности питательных веществ, изменения pH и проводимости среды роста;
лиственнице (Changbai larch (Larixolgensis)) [11] – повышение скорости роста и качества семян, включая среднюю высоту, диаметр и длину главного корня, число корней семян, индуцирование синтеза хлорофилла, устойчивость к абиотическому стрессу при проращивании семян;
салате [12] – повышение скорости проращивания семян;
соевых бобах [13] (Glycine max) – повышение скорости прорастания семян регулированием содержания нитратов, повышением способности семян к адсорбции и усвоению воды и питательных веществ;
рисе [14] – повышение скорости роста корня за счет обработки наночастицами SiO2, поверхность которых была покрыта CdTe квантовыми точками (QD´s).
Цель работы:
- выявление эффекта повышения урожайности для сельскохозяйственных растений обработкой гидротермальным нано- SiO2;
- выявление наиболее эффективной концентрации SiO2 в водной среде, применяющейся для обработки растений;
- выявления пределов изменения биохимических и биометрических показателей растений после обработки наночастицами SiO2.
Получение золей нанокремнезема.
Гидротермальные растворы содержат SiO2 за счет растворения алюмосиликатных минералов земной коры (ортоклаз, микроклин K(AlSi3O8), альбит Na(AlSi3O8), анортит Ca(Al2Si2O8), др.) и поликонденсации молекул ортокремниевой кислоты. В недрах в условиях повышенных давлений и температур в гидротермальных растворах образуются молекулы ортокремниевой кислоты (ОКК). После выхода раствора на поверхность давление и температура снижаются, раствор становится пересыщенным относительно растворимости аморфного кремнезема и в нем проходят гидролиз и поликонденсация молекул ОКК, приводящие к формированию сферических наночастиц SiO2 с диаметрами от 5–100 нм до 300–600 нм: SimO(m-1)(OH)(2m+2) + SinO(n-1)(OH)(2n+2) Si(m+n)O(m+n-1)OH(2n+2m+2) + H2O.
Кроме кремнезема, в исходном растворе находятся другие компоненты, концентрации которых приведены в табл.2 [15, 16].
Поликонденсация молекул кремнекислоты проходит за счет конденсации силанольных групп с образованием силоксановых связей и частичной дегидратацией. Конечные размеры частиц кремнезема зависят в первую очередь от температуры и pH, при которых проходит поликонденсация молекул ОКК. Повышение температуры поликонденсации и снижение pH приводят к увеличению конечных размеров частиц. На стадии поликонденсации температуру варьировали в пределах от 20 до 40 ⁰С (предварительным охлаждением в теплообменниках), pH = от 9,2. Концентрированные водные золи кремнезема получали из жидкой фазы гидротермальных растворов 3-ступенчатым ультрафильтрационным мембранным концентрированием: на 1-ой ступени содержание SiO2 в золе повышали от 0,05 до 0,3–0,4 мас. %, на 2-ой ступени − до 10 мас. %, на 3-ей – до 20–30 мас. % и выше.
Ультрафильтрационные мембранные патроны капиллярного типа имели внутренний диаметр капилляров – 0,8 мм, площадь фильтрующей поверхности – 55 м2, параметр минимальной отсекаемой массы частиц (mass weight cut off) MWCO = 50 кДа.
Распределение частиц золей по размерам определяли методом динамического светорассеяния, дзета-потенциал частиц – методом электрофореза. На рис.1 приведены результаты определений для одного из образцов золя, имевшего характеристики: плотность золя ρs = 1 080 г/дм3, содержание SiO2 = 150 г/дм3, pH = 8,6, среднее значение диаметра частиц SiO2 dm = 41,6 нм, среднее значение дзета-потенциала поверхности частиц SiO2 xm = –28,2 мВ.
В табл.3 приведен диапазон характеристик золей SiO2, в котором могут варьироваться их значения с помощью предложенного подхода – ультрафильтрационного мембранного концентрирования гидротермального раствора.
Сферическая форма частиц SiO2 установлена методом туннельной электронной микроскопии (рис.2).
Удельная поверхность мезопористых порошков, получаемых криохимической вакуумной сублимацией золей SiO2 – от 50 до 500 м2/г, диаметр пор – 2–15 нм, поверхностная плотность силанольных групп – до 4,9 нм–2 [15].
Результаты экспериментов с сельскохозяйственными растениями
Водную среду для обработки растений получали разбавлением гидротермального золя кремнезема дистиллятом или водопроводной водой (в соответствии с требованиями Роспотребнадзора для питьевой воды) до достижения определенной концентрации SiO2, которую варьировали в пределах 0,0001–0,2 мас. %: 0,0001, 0,001, 0,01, 0,1, 0,2 мас. %.
При концентрации SiO2 0,005 мас. % и объеме воды, применяемой для обработки – 300 л/га, суммарный расход SiO2 составлял 15 г/га. Такому расходу SiO2 соответствует определенное количество наночастиц SiO2, приходящихся на литр воды Npv(шт/л) и на 1 га обрабатываемой площади – Nph (шт/га):
Npv= CSiO2/(ρSiO2·πd3/6), (1)
Nph= Npv·Wh, (2)
где CSiO2 – концентрация SiO2, равная 0,05 г/л (0,005 мас. %), ρSiO2 – плотность SiO2, 2,2 г/см3, d – среднекубический диаметр наночастиц, см, Wh – объем воды для обработки 1 га, 300 л/га.
Согласно уравнениям (1) и (2) количество наночастиц SiO2 в единице объема воды, применяемой для обработки, и количество частиц, приходящееся на единицу обрабатываемой площади обратно пропорционально размеру частиц d в третьей степени и прямо пропорционально концентрации CSiO2 в воде (табл.4).
В табл.5 представлены полученные нами результаты 2016–2019 годов повышения урожайности и других показателей для сельскохозяйственных растений в соответствии с применяемыми нами биотехнологическими подходами некорневой обработки растений наночастицами гидротермального кремнезема в различные вегетативные фазы их развития [17–32].
На рис.3 сопоставлены спектры оптического поглощения и люминисценции золей гидротермального нанокремнезема и спектры поглощения электромагнитного излучения (эми) для хлорофиллов a и b и для каратиноидов. Максимальные значения оптической плотности золей SiO2 приходится на длины волн 350–550 нм (рис.3а). В спектре возбуждения при изучении люминесценции наночастицы SiO2 в водной среде активное поглощение эми наблюдалось в невидимой ультрафиолетовой области с максимумом при длинах волн 320–340 нм (рис.3b). При этом наночастицы SiO2 переизлучают эми в режиме люминесценции при длинах волн в синей видимой области с максимумом 430–450 нм.
Активная люминисценция наночастиц SiO2 наблюдается в области от 410 до 510 нм. В этом диапазоне длин волн находятся левые максимумы спектров поглощения хлорофиллов a и b (рис.3c). В диапазоне длин волн 410–510 нм находится почти весь спектр поглощения каратиноидов (рис.3d). С учетом этого наночастицы SiO2 могут люминисценцией увеличивать количество квантов света, поглощаемых хлорофиллами a и b и каратиноидами. Это перераспределение световой энергии можно усилить, если модифицировать поверхность наночастиц SiO2 металлами или полупроводниками.
ВЫВОДЫ
Приведены обобщения по проведенным экспериментальным работам 2016–2019 годов обработки семян и (или) некорневой обработки растений по листу с применением концентратов золей наночастиц SiO2 гидротермального происхождения в пределах от 9 до 60%. Впервые показана возможность повышения показателей фотосинтеза, урожайности растений с применением новых биотехнологических подходов с применением наночастиц гидротермального происхождения. При повышении урожайности растений одновременно достигается повышение биохимических и биометрических показателей растений и увеличение показателей фотосинтеза.
Приросты урожайности растений, их биохимических и биометрических показателей зависят от содержания SiO2 в водной среде, применяемой для обработки, и одновременно достигают максимума при определенном значении содержания SiO2: для большинства культур растений от 0,01 до 0,005 мас. %.
Количественно прирост биохимических и биометрических показателей растений в большинстве случаев коррелирует с приростом урожайности. В случае горчицы сарептской Мустанг обработка наночастицами SiO2 привела к изменению формы листовой пластинки: при приросте урожайности 53,2% прирост ширины листовой пластинки (76,7%) был непропорционален и значительно больше по сравнению с приростом длины листовой пластинки (13,2%).
Значительное повышение содержания сахара после обработки кабачка гибрида Белогор F1 (50,2%) и амаранта (17,3% в растительной массе) показывает интенсификацию фотосинтеза, которая происходит за счет поступления наночастиц SiO2 в клетки растений.
Наиболее убедительным свидетельством интенсификации фотосинтеза после обработки растений наночастицами SiO2 следует считать данные по приросту содержания фотосинтетических пигментов и каратиноидов в салате листовом сорта "Балет", выращенном в фитотроне модели ИСР 0.1 при исключении множества неучитываемых факторов влияния внешней среды, присущей вегетации растений в открытом грунте и больших теплицах. Увеличение фотосинтетических пигментов составило: хлорофилл a – 60,2%, хлорофилл b – 79,3%; отношение содержаний хлорофиллов b и a увеличилось на 11,9%; содержание каратиноидов увеличилось – 11,9%.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Manzer H. Siddiqui, Mohamed H. Al-Whaibi, Mohammad Firoz and Mutahhar Y. Al-Khaishany. Role of Nanoparticles in Plants. In book: Nanotechnology and Plant Sciences. Springer International Publishing Switzerland. 2015. P. 19–35.
Cossins D. (2014) Next generation: nanoparticles augment plant functions. The incorporation of synthetic nanoparticles into plants can enhance photosynthesis and transform leaves into biochemical sensors. The scientist, news & opinion, March16. http://www.the-scientist.com/articles. view/ article No /39440 /title/ Next-Generation–Nanoparticles-Augment-Plant-Functions.
Giraldo J.P., Landry M.P., Faltermeier S.M., McNicholas T.P., Iverson N.M., Boghossian A.A., Reuel N.F., Hilmer A.J., Sen F., Brew J.A., Strano M.S. (2014) Plant nanobionics approach to augment photosynthesis and biochemical sensing. Nat Mater. doi:10.1038/nmat3890.
Siddiqui M.H., Al-Whaibi M.H. (2014) Role of nano-SiO2 in germination of tomato (Lycopersicum esculentum seeds Mill.). Saudi Biol Sci 21:13–17.
Siddiqui M.H., Al-Whaibi M.H., Faisal M., Al Sahli A.A. (2014) Nano-silicon dioxide mitigates the adverse effects of salt stress on Cucurbita pepo L. Environ Toxicol Chem 33(11):2429–2437. doi:10.1002/etc. 2697.
Xie Y., Li B., Zhang Q., Zhang C. (2012) Effects of nano-silicon dioxide on photosynthetic fluorescence characteristics of Indocalamus barbatus McClure. J Nanjing Forest Univ (Natural Science Edition) 2:59–63.
Xie Y., Li B., Zhang Q., Zhang C., Lu K., Tao G. (2011) Effects of nano-TiO2 on photosynthetic characteristics of Indocalamus barbatus. J Northeast For Univ 39:22–25.
Galbraith D.W. (2007) Nanobiotechnology: silica breaks through in plants. Nat Nanotechnol 2:272–273
Torney F., Trewyn B.G., Lin V.S., Wang K. (2007) Mesoporous silica nanoparticles deliver DNA and chemicals into plants. Nat Nanotechnol 2:295–300.
Suriyaprabha R., Karunakaran G., Yuvakkumar R., Rajendran V., Kannan N. (2012) Silica nanoparticles for increased silica availability in maize (Zea mays L) seeds under hydroponic conditions.
Bao-shan L., Shao-qi D., Chun-hui L., Li-jun F., Shu-chun Q., Min Y. (2004) Effect of TMS (nanostructured silicon dioxide) on growth of Changbai larch seedlings. J Forest Res 15:138–140.
Shah V., Belozerova I. (2009) Influence of metal nanoparticles on the soil microbial community and germination of lettuce seeds. Water Air Soil Pollut 197:143–148.
Lu C.M., Zhang C.Y., Wen J.Q., Wu G.R., Tao M.X. (2002) Research on the effect of nanometer materials on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism. Soybean Sci. 21:68–172.
Wang A., Zheng Y., Peng F. (2014) Thickness-controllable silica coating of CdTe QDs by reverse Microemulsion method for the application in the growth of rice. J Spectrosc. http://dx.doi.org/10.1155/2014/169245.
Потапов В.В., Сердан А.А., Кашпура В.Н., Горвев Д.С. Получение и свойства нанокремнезема на основе гидротермального раствора // Химическая технология. 2017. № 2. С. 65–73.
Зеленков В.Н., Потапов В.В. Биологическая активность соединений кремния. Часть 2. Аморфные наноразмерные кремнеземы: химико-технологическая аспекты получения, применения и перспективы использования гидротермальных источников (обзор литературы) // Вестник Российской Академии Естественных Наук. 2018. № 1. С. 41–50.
Патент РФ на изобретение. Алексеева К.Л., Зеленков В.Н., Потапов В.В. Способ борьбы с мучнистой росой томатов в теплицах. Патент РФ на изобретение № 2646058. Дата приоритета – 06 июля 2017.
Петриченко В.Н., Зеленков В.Н., Потапов В.В. Влияние наночастиц гидротермального кремнезема на урожайность кабачка в условиях Ростовской области // Сборник трудов Международной научно-практической конференции, посвященной VII Квасниковским чтениям, "Селекция, семеноводство и сортовая агротехника овощных, бахчевых и цветочных культур", 1 декабря, 2016 г. Рязань: ГУП РО "Рязанская областная типография". 2016. С. 225–227.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В., Карпачев В.В., Воропаева Н. Л., Лапин А.А. Испытание гидротермального нанокремнезема привнекорневой обработке вегетирующих растений амаранта // Сборник тезисов докладов Шестой Международной конференции "От наноструктур, наноматериалов, нанотехнологий к наноиндустрии", Россия, Ижевск, 4–6 апреля 2017. Ижевск: издательство ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2017. C. 186–189.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Петриченко В.Н., Потапов В.В. Фотосинтетическая и биологическая продуктивность брокколи и качество кабачков при внекорневой обработке растений наночастицами кремнезема гидротермального происхождения // Сборник материалов XII Международного симпозиума "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования", 19–23 июня 2017, Пущино. М.: Издательство российского университета дружбы народов. 2017. С. 125–127.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В., Логинов С.В. Использование наноразмерных структур кремнезема гидротермального происхождения и кремнийорганических препаратов нового поколения для получения продукции на основе топинамбура и амаранта нового качества // Сборник материалов XII Международного симпозиума "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования", 19–23 июня 2017, Пущино. – М.: Издательство российского университета дружбы народов, 2017. С. 216–218.
Зеленков В.Н., Алексеева К.Л., Потапов В.В., Воропаева Н.Л., Карпачев В.В. Водные золи гидротермального нанокремнезема и защита растений томата от мучнистой росы при внекорневой обработке // Сборник тезисов VIII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России, Москва 31.03.2017. С. 184–187.
Потапов В.В., Сивашенко В.А., Зленков В.Н., Воропаевна Н.Л., Карпачев В.В. Водные золи и порошки нанокремнезема и продуктивность картофеля // Сборник тезисов VIII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России, Москва 31.03.2017. С. 188–190.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Бухаров А.Ф., Литнецкий А.В. Воропаева Н.Л., Карпачев В.В. Гидротермальный нанокремнезем, горчица сарептская, внекорневая обработка, урожайность // Сборник тезисов VIII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России, Москва 31.03.2017. С. 197–199.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В. Гидротермальный нанокремнезем и его влияние на продуктивность кабачка и зеленых капустных культур привнекорневой обработке растений // Актуальная биотехнология. 2017. № 2(21). Материалы V Международной научно-практической конференции "Биотехнология: наука и практика". С. 98–100.
Костин В.И., Зеленков В.Н., Потапов В.В., Решетникова В.Н. Использование нанодисперсного кремнезема гидротермального происхождения в технологии выращивания яровой пшеницы и сахарной свеклы // Сборник научных трудов РАЕН "Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты". – М.: РАЕН, 2017. С. 11–19.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Бухаров А.Ф., Литнецкий А.В. Биологически активное действие гидротермального нанокремнезема при некорневой обработке лука-слизуна (ALLIUM NUTANTS L.) // Сборник научных трудов РАЕН "Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты". – М.: РАЕН, 2017. С. 51–56.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Литнецкий А.В. Гидротермальный нанокремнезем в технологии выращивания индау посевного // Сборник научных трудов РАЕН "Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты". – М.: РАЕН, 2017. С. 56–63.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В., Елисеева Л.Г., Иванова М.И., Латушкин В.В., Новиков В.Б. Проверка комплексного препарата гидротермального нанокремнезема с крезационом для гидропонного выращивания салата листового в замкнутой системе фитотрона ИСР-1 // Актуальная биотехнология. 2018. № 3 (26). С. 378–382.
Зеленков В.Н., Иванова М.И., Потапов В.В., Литнецкий А.В. Опыт применения гидротермального нанокремнезема в технологии выращивания редиса в условиях открытого грунта в осенний период в Московской области // Перспективы использования инновационных форм удобрений, средств защиты и регуляторов роста растений в агротехнологиях сельскохозяйственных культур: Материалы докладов участников 10-й научно-практической конференции "Анапа-2018" / Под ред. акад. РАН В.Г.Сычева. – М.: ООО "Плодородие", 2018. С. 98–101.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Потапов В.В. Эффективность применения комплексного препарата нового поколения крезацина с гидротермальным нанокремнеземом при внекорневой обработке картофеля в условиях Ростовской области // Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы и перспективы развития сельского хозяйства юга России". – Майкоп: ООО «Качество», 2018. С. 90–94.
Зеленков В.Н., Петриченко В.Н., Иванова М.И., Латушкин В.В., Новиков В.Б., Потапов В.В., Елисеева Л.Г., Леонова И.Б. Проверка комплексного состава препарата гидротермального нанокремнезема с крезацином для выращивания салата листового в системе фитотрона ИСР-0.1 // Сборник научных трудов "Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах". Вып. 1. – М.: Техносфера, 2018. С. 56–69.
Отзывы читателей
