INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ 2587-6740 114193 10.55186/25876740_2024_67_3_273 Научное обеспечение и управление агропромышленным комплексом Scientific support and management of agrarian and industrial complex Научное обеспечение и управление агропромышленным комплексом Influence of zinc oxide nanoparticles on germination and biometric parameters of flax Влияние наночастиц оксида цинка на всхожесть и биометрические параметры льна-долгунца https://orcid.org/0000-0002-5831-5000 Любимова Надежда Андреевна Lyubimova Nadezhda Andreevna n.nemygina@gmail.com

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-5060-6241 Рабинович Галина Юрьевна Rabinovich Galina Yur'evna 2016vniimz-noo@list.ru

доктор биологических наук;

doctor of sciences in biology;

 Федеральный исследовательский центр «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» Москва Россия Federal Research Centre Dokuchaev Soil Science Institute Moscow Russian Federation Федеральный исследовательский центр «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» Москва Россия Federal Research Centre Dokuchaev Soil Science Institute Moscow Russian Federation 15 06 2024 15 06 2024 3 273 277 04 12 2023 17 01 2024 https://ecience.ru/en/nauka/article/114193/view

Использование наночастиц ZnO и биопрепаратов считаются экономически выгодными и экологически безопасными способами повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Данная работа посвящена исследованию влияния совместного применения биопрепарата ЖФБ (жидкофазный биопрепарат) и наночастиц ZnO, синтезированных с использованием экстракта зеленого чая и раствора ZnSO4∙7H2O концентрацией 0,5 моль/л, на энергию прорастания, всхожесть и биометрию проростков льна-долгунца сорта Тверской. Результаты микробиологического анализа биопрепарата ЖФБ-Zn показали, что при введении в ЖФБ наночастиц ZnO количество аммонифицирующих и амилолитических микроорганизмов снизилось в 4,5 и 13,7 раза по сравнению с ЖФБ. В работе изучалось два способа применения биопрепаратов: полив и инокуляция. Так, при поливе ЖФБ и ЖФБ-Zn энергия прорастания была 76-89,5 и 77-87% соответственно, тогда как всхожесть в обоих вариантах варьировалась от 82 до 90,5%. Наиболее выраженное положительное влияние совместного использования ЖФБ и наночастиц ZnO для полива было отмечено при исследовании средней длины одного проростка: в варианте ЖФБ-Zn была получена максимальная средняя длина 14-15 см, тогда как при использовании для полива ЖФБ и наночастиц ZnO средняя длина одного проростка была 12-14 см. Инокуляция семян в биопрепарате ЖФБ-Zn, наоборот, больше повлияла на энергию прорастания и всхожесть семян, которые увеличились по сравнению не только с контролем, но и с вариантом ЖФБ. При этом инокуляция семян в исследуемых препаратах не повлияла ни на среднюю длину, ни на среднюю массу одного проростка. Таким образом, совместное использование биопрепарата ЖФБ и наночастиц ZnO является весьма перспективным. Однако оно требует дополнительных исследований по выяснению максимальной концентрации наночастиц ZnO в ЖФБ, при которой теряются его полезные свойства.

The use of ZnO nanoparticles and biological products are considered cost-effective and environmentally friendly ways to increase crop yields. This work is devoted to the study of the effect of the combined use of a biological product LPB (liquid-phase biological product) and ZnO nanoparticles, synthesized using green tea extract and a ZnSO4∙7H2O solution with a concentration of 0.5 mol/l, on the germination energy, germination and biometry of fiber flax seedlings of the Tverskoy variety. The results of microbiological analysis of the biological product LPB-Zn showed that when ZnO nanoparticles were introduced into LPB, the number of ammonifying and amylolytic microorganisms decreased by 4.5 and 13.7 times compared to ZnO nanoparticles. The work studied two methods of using biological products: watering and inoculation. Thus, when irrigated with LPB and LPB-Zn, the germination energy was 76-89.5 and 77-87%, respectively, while germination in both options varied from 82 to 90.5%. The most pronounced positive effect of the combined use of LPB and ZnO nanoparticles for irrigation was noted when studying the average length of one seedling: in the LPB-Zn variant, a maximum average length of 14-15 cm was obtained, while when using LPB and ZnO nanoparticles for irrigation, the average length of one seedling was 12-14 cm. Inoculation of seeds in the biological preparation LPB-Zn, on the contrary, had a greater effect on the germination energy and germination of seeds, which increased compared not only to the control, but also to the variant LPB. At the same time, inoculation of seeds in the studied preparations did not affect either the average length or the average weight of one seedling. Thus, the combined use of the biological product LPB and ZnO nanoparticles is very promising. However, it requires additional research to determine the maximum concentration of ZnO nanoparticles in LPB at which its beneficial properties are lost.

 лен сорта Тверской биопрепарат ЖФБ оксид цинка биосинтез наночастиц энергия прорастания всхожесть длина и масса проростка flax variety Tverskoy biological product LPB zinc oxide biosynthesis of nanoparticles germination energy germination length and weight of the seedling Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 22-76-00016. The research was carried out with the support of the Russian Science Foundation within the framework of scientific project No. 22-76-00016.

Иванищев В.В. Цинк в природе и его значение для растений // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. Вып. 2. С. 35-49. Ivanischev V.V. Cink v prirode i ego znachenie dlya rasteniy // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2022. Vyp. 2. S. 35-49. Mattiello, E.M., Neves, J.C.L, Ventrella, M.C., Araujo, W.L. (2015). Zinc deficiency affects physiological and anatomical characteristics in maize leaves. Journal of Plant Physiology, vol. 183, pp. 138-143. Mattiello, E.M., Neves, J.C.L, Ventrella, M.C., Araujo, W.L. (2015). Zinc deficiency affects physiological and anatomical characteristics in maize leaves. Journal of Plant Physiology, vol. 183, pp. 138-143. Munirah, N., Khairi, M., Nozulaidi, M., Jahan, M. (2015). The Effects of zinc application on physiology and production of corn plants. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, vol. 9 (2), pp. 362-367. Munirah, N., Khairi, M., Nozulaidi, M., Jahan, M. (2015). The Effects of zinc application on physiology and production of corn plants. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, vol. 9 (2), pp. 362-367. Sabir, S., Arshad, M., Chaudhari, S.K. (2014). Zinc oxide nanoparticles for revolutionizing agriculture: synthesis and applications. The Scientific World Journal, Article ID 925494. Sabir, S., Arshad, M., Chaudhari, S.K. (2014). Zinc oxide nanoparticles for revolutionizing agriculture: synthesis and applications. The Scientific World Journal, Article ID 925494. Rossi, L., Fedenia, L.N., Sharifan, H. et al. (2019). Effects of foliar application of zinc sulfate and zinc nanoparticles in coffee (Coffea arabicaL.) plants. Plant Physiology and Biochemistry, vol. 135, pp. 160-166. Rossi, L., Fedenia, L.N., Sharifan, H. et al. (2019). Effects of foliar application of zinc sulfate and zinc nanoparticles in coffee (Coffea arabicaL.) plants. Plant Physiology and Biochemistry, vol. 135, pp. 160-166. Garza-Alonso, C.A., Juarez-Maldonado, A., Gonzalez-Morales, S. et al. (2023). ZnO nanoparticles as potential fertilizer and biostimulant for lettuce. Heliyon, vol. 9, p. e12787. Garza-Alonso, C.A., Juarez-Maldonado, A., Gonzalez-Morales, S. et al. (2023). ZnO nanoparticles as potential fertilizer and biostimulant for lettuce. Heliyon, vol. 9, p. e12787. Umar, W., Hameed, M.K., Aziz, T. et al. (2021). Synthesis, characterization and application of ZnO nanoparticles for improved growth and Zn biofortification in maize. Archives of Agronomy and Soil Science, vol. 67, pp. 1164-1176. Umar, W., Hameed, M.K., Aziz, T. et al. (2021). Synthesis, characterization and application of ZnO nanoparticles for improved growth and Zn biofortification in maize. Archives of Agronomy and Soil Science, vol. 67, pp. 1164-1176. Tarafdar, J.C., Raliya, R., Mahawar, H. et al. (2014). Development of zinc nanofertilizer to enhance crop production in pearl millet (Pennisetum americanum). Agric Res., vol. 3, pp. 257-262. Tarafdar, J.C., Raliya, R., Mahawar, H. et al. (2014). Development of zinc nanofertilizer to enhance crop production in pearl millet (Pennisetum americanum). Agric Res., vol. 3, pp. 257-262. Кожемяков А.П., Лактионов Ю.В., Попова Т.А. и др. Агротехнологические основы создания усовершенствованных форм микробных биопрепаратов для земледелия // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 3. С. 369-376. Kozhemyakov A.P., Laktionov Yu.V., Popova T.A. i dr. Agrotehnologicheskie osnovy sozdaniya usovershenstvovannyh form mikrobnyh biopreparatov dlya zemledeliya // Sel'skohozyaystvennaya biologiya. 2015. T. 50. № 3. S. 369-376. Муродова С.С., Давранов К.Д. Комплексные микробные препараты. Применение в сельскохозяйственной практике // Biotechnologia acta. 2014. Т. 7. № 6. C. 92-101. Murodova S.S., Davranov K.D. Kompleksnye mikrobnye preparaty. Primenenie v sel'skohozyaystvennoy praktike // Biotechnologia acta. 2014. T. 7. № 6. C. 92-101. Петрова С.Н., Парахин Н.В. Микробные препараты как способ формирования эффективных растительно-микробных систем // Зернобобовые и крупяные культуры. 2013. № 2 (6). С. 86-91. Petrova S.N., Parahin N.V. Mikrobnye preparaty kak sposob formirovaniya effektivnyh rastitel'no-mikrobnyh sistem // Zernobobovye i krupyanye kul'tury. 2013. № 2 (6). S. 86-91. Arough, Y.K., Sharifi, R.S., Sharifi, R.S. (2016). Bio fertilizers and zinc effects on some physiological parameters of triticale under water-limitation condition. Journal of Plant Interactions, vol. 11:1, pp. 167-177. Arough, Y.K., Sharifi, R.S., Sharifi, R.S. (2016). Bio fertilizers and zinc effects on some physiological parameters of triticale under water-limitation condition. Journal of Plant Interactions, vol. 11:1, pp. 167-177. Fomicheva, N., Rabinovich, G., Kashkova, A. (2023). The effect of the biopreparation of LPB on the yield of vegetable crops. E3S Web of Conferences, vol. 390, pp. 01016-01021. Fomicheva, N., Rabinovich, G., Kashkova, A. (2023). The effect of the biopreparation of LPB on the yield of vegetable crops. E3S Web of Conferences, vol. 390, pp. 01016-01021. Конова А.М., Прудникова А.Г., Гаврилова А.Ю. Управление продуктивностью льна-долгунца путем обработки семян микроэлементами и нанопрепаратом // Аграрный научный журнал. 2021. № 12. С. 27-31. Konova A.M., Prudnikova A.G., Gavrilova A.Yu. Upravlenie produktivnost'yu l'na-dolgunca putem obrabotki semyan mikroelementami i nanopreparatom // Agrarnyy nauchnyy zhurnal. 2021. № 12. S. 27-31. Яблоков А.Г., Ольховская И.П., Крохмаль И.И. Ответная реакция семян льна на воздействие наночастиц железа и цинка // Современные тенденции развития технологий здоровьесбережения: сборник трудов Седьмой научной конференции с международным участием, Москва, 19 декабря 2019 г. М.: ФГБНУ ВИЛАР, 2019. Т. 12. С. 133-138. Yablokov A.G., Ol'hovskaya I.P., Krohmal' I.I. Otvetnaya reakciya semyan l'na na vozdeystvie nanochastic zheleza i cinka // Sovremennye tendencii razvitiya tehnologiy zdorov'esberezheniya: sbornik trudov Sed'moy nauchnoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, Moskva, 19 dekabrya 2019 g. M.: FGBNU VILAR, 2019. T. 12. S. 133-138. Nilavukkarasia, M., Vijayakumar, S., Prathipkumar, S. (2020). Capparis zeylanicamediated bio-synthesized ZnO nanoparticles as antimicrobial, photocatalytic and anti-cancer applications. Materials Science for Energy Technologies, vol. 3, pp. 335-343. Nilavukkarasia, M., Vijayakumar, S., Prathipkumar, S. (2020). Capparis zeylanicamediated bio-synthesized ZnO nanoparticles as antimicrobial, photocatalytic and anti-cancer applications. Materials Science for Energy Technologies, vol. 3, pp. 335-343. Ahmad, W., Kalra, D. (2020). Green synthesis, characterization and antimicrobial activities of ZnO nanoparticles using Euphorbia hirta leaf extract. Journal of King Saud University – Science, vol. 32, pp. 2358-2364. Ahmad, W., Kalra, D. (2020). Green synthesis, characterization and antimicrobial activities of ZnO nanoparticles using Euphorbia hirta leaf extract. Journal of King Saud University – Science, vol. 32, pp. 2358-2364. Ali, A., Phull, A.-R., Zia, M. (2018). Elemental zinc to zinc nanoparticles: is ZnO NPs crucial for life? Synthesis, toxicological, and environmental concerns. Nanotechnol Rev., vol. 7 (5), pp. 413-441. Ali, A., Phull, A.-R., Zia, M. (2018). Elemental zinc to zinc nanoparticles: is ZnO NPs crucial for life? Synthesis, toxicological, and environmental concerns. Nanotechnol Rev., vol. 7 (5), pp. 413-441. Prasad, T.N.V.K.V., Sudhakar, P., Sreenivasulu, Y. et al. (2012). Effect of nanoscale zinc oxide particles on the germination, growth and yield of peanut. Journal of Plant Nutrition, vol. 35:6, pp. 905-927. Prasad, T.N.V.K.V., Sudhakar, P., Sreenivasulu, Y. et al. (2012). Effect of nanoscale zinc oxide particles on the germination, growth and yield of peanut. Journal of Plant Nutrition, vol. 35:6, pp. 905-927. De la Rosa G., López-Moreno, M.L., de Haro, D. et al. (2013). Effects of ZnO nanoparticles in alfalfa, tomato, and cucumber at the germination stage: Root development and X-ray absorption spectroscopy studies. Pure Appl. Chem., vol. 85, no. 12, pp. 2161-2174. De la Rosa G., López-Moreno, M.L., de Haro, D. et al. (2013). Effects of ZnO nanoparticles in alfalfa, tomato, and cucumber at the germination stage: Root development and X-ray absorption spectroscopy studies. Pure Appl. Chem., vol. 85, no. 12, pp. 2161-2174. Nandhini, M., Rajini, S.B., Udayashankar, A.C. et al. (2019). Biofabricated zinc oxide nanoparticles as an eco-friendly alternative for growth promotion and management of downy mildew of pearl millet. Crop Protection, vol. 121, pp. 103-112. Nandhini, M., Rajini, S.B., Udayashankar, A.C. et al. (2019). Biofabricated zinc oxide nanoparticles as an eco-friendly alternative for growth promotion and management of downy mildew of pearl millet. Crop Protection, vol. 121, pp. 103-112.