doi: 10.15389/agrobiology.2019.5.1052rus
УДК 633.34:631.461.52:579.64
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашение № 14.607.21.0178, RFMEFI60717X0178).
ПРОТЕКТОРНЫЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ
КОМПОЗИЦИЙ И ИХ ТВЕРДОФАЗНОЙ МОДИФИКАЦИИ
ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ ИНОКУЛИРОВАННЫХ СЕМЯН
СОИ Glycine max (L.) Merr.
Ю.В. ЛАКТИОНОВ1, Ю.В. КОСУЛЬНИКОВ1, Д.В. ДУДНИКОВА1,
В.В. ЯХНО2, А.П. КОЖЕМЯКОВ1
Водорастворимые полимеры в качестве прилипателей и пленкообразователей обеспечивают лучшую адгезию бактерий на семенах (по типу многокомпонентных формуляций при производстве современных химических протравителей). В этом качестве испытывались альгинат натрия низкой и высокой молекулярной массы (FMC полимер), гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) (Colorcon®, «Colorcon, Inc.», США), полиэтиленгликоль (ПЭГ, PEG), карбомер (карбопол), поливиниловый спирт (PVA) и поливинилпирролидон (повидон, PVP). Более того, как оказалось, полимеры также способны удлинять период хранения биопрепаратов, повышать их совместимость с химическими средствами защиты, устойчивость к УФ-излучению, перепадам температур, высыханию, увеличивать выживаемость на поверхности семени, что позволяет производить обработку заблаговременно. Требования к создаваемым полимерным композициям — их бóльшая эффективность по сравнению с однокомпонентными при экономичности в производстве и технологичности в применении. В настоящей работе нами впервые показано, что твердофазный компонент (активированный уголь) улучшает протективные свойства полимерной композиции при предпосевной бактериальной инокуляции семян, а из исследованных полимеров выделен поливинилпирролидон как самый эффективный протектор ризобий, применение которого позволяет увеличить допустимый интервал между инокуляцией семян и их посевом. Цель работы заключалась в комплексном исследовании водорастворимых полимеров — поливинилпирролидона, поливинилового спирта, альгината натрия и карбоксиметилцеллюлозы как добавок к инокулянту для сои на основе штамма 634б Bradyrhizobium japonicum. Инокуляции и обработке полимерными композициями подвергали семена сои сорта Белгородская 7. По результатам исследования 10 % раствор поливинилпирролидона определен как наиболее эффективный среди исследованных полимеров. Его использование позволяет увеличить выживаемость клубеньковых бактерий на семенах более чем в 10 раз через 10 сут после инокуляции семенного материала. Варианты с различными концентрациями карбоксиметилцеллюлозы и альгината натрия не способны обеспечивать выживаемость бактерий на семенах более 3 сут. Возможно создание улучшенной полимерно-угольной композиции со сниженной концентрацией поливинилпирролидона (7,5 % PVP и 5,0 % активированного угля). Эффективность такой композиции выше, чем при использовании поливинилпирролидона без угля, и на 20-30 % уменьшает гибель бактерий на инокулированных семенах после первых 5-7 сут хранения семян.
Ключевые слова: симбиотические азотфиксаторы, Bradyrhizobium japonicum, биопрепараты, инокуляция, соя, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, альгинат натрия, карбоксиметилцеллюлоза.
Yu.V. Laktionov1, Yu.V. Kosulnikov1, D.V. Dudnikova1, V.V. Yahno2,
A.P. Kojemyakov1
The effectiveness of some water-soluble polymers as film-forming agents that provide better adhesion of bacteria to seeds (like multicomponent formulations in modern chemical dressings) remains practically relevant. The likely candidate adhesives are low and high molecular weight sodium alginate (FMC polymer), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) (Colorcon®, Colorcon, Inc., USA), polyethylene glycol (PEG), carbomer-carbopol 940 (Necardis SA), polyvinyl alcohol (PVA) and polyvinylpyrrolidone (povidone, PVP) (K15). Film-forming polymers can also improve the shelflife of biologicals, their compatibility with chemical protective agents and resistance to UV radiation, temperature extremes and drying, thus increasing survival of bacteria on the surface of inoculated seeds. These allow practitioners to carry out seed pre-sowing inoculation beforehand. Developed polymer compositions should be more effective than single-component, provided that they remain cost-effective and convenient for practical use. This paper is the first to report the effects of various polymer combinations on inoculated seeds and the improvement of protective properties of the water-soluble polymers by activated charcoal, a solid-phase component. Among the polymers tested, polyvinylpyrrolidone is revealed to be the most effective for rhizobial survival due to longer allowable interval between seed inoculation and sowing. Our objective was to compare survival rate of Bradyrhizobium japonicum 634b inoculum for soybean cv. Belgorodskaya 7 seeds as influenced by water-soluble polymers polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, sodium alginate and carboxymethylcellulose as additives. Our findings indicate that 10 % polyvinylpyrrolidone solution is the most effective among the studied polymers. Its use increases more than 10-fold the survival of nodule bacteria on seeds 10 days after inoculation of seed material. Variants with different concentrations of carboxymethyl cellulose and sodium alginate do not ensure bacterial survival on seeds for more than 3 days. It is possible to create an effective polymer-carbon composition with a lower concentration of polyvinylpyrrolidone (7.5 % polyvinylpyrrolidone and 5.0 % activated charcoal). This composition is more effective than polyvinylpyrrolidone without coal, and provides a 20-30 % reduction in bacterial death on inoculated seeds after the first 5-7 days of seed storage.
Keywords: symbiotic nitrogen, Bradyrhizobium japonicum, inoculation, soybean, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, sodium alginate, carboxymethylcellulose.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ сельскохозяйственной |
Поступила в редакцию |
