Планом отчётного 2020 года предусмотрено выполнение следующих НИР:
Испытание эффективности действия опытных образцов разработанных препаратов в полевых условиях в посевах зерновых и овощных культур; биологическая и экологическая оценка эффективности применения по сравнению с применением препаратов в свободном виде; технико-экономическая оценка эффективности применения депонированных препаратов; подача заявки на получение патента РФ; участие в конференциях; закупка оборудования, материалов и комплектующих для научных исследований; стажировки и повышение квалификации сотрудников лаборатории; организация конференций; разработка и регистрация в органах Росстандарта технических условий на препараты гербицидного и фунгицидного действия, сконструированные с применением разрушаемой полимерной основы; сертификация препаратов; разработка технико-экономического обоснования и Исходных данных на масштабирование и применение технологии; подготовка, написание и публикация статей в рецензируемых журналах, внедрение результатов. План НИР 2020 года выполнен полностью. Получены следующие основные результаты:
Проведены полевые испытания разработанных депонированных пестицидов трибенурон-метила, метрибузина, тебуконазола в сравнении с их коммерческими аналогами (препараты Мортира, Лазурит, Бункер) на яровой пшенице Новосибирская-15 и Красноярская-12, яровом ячмене Биом и свёкле столовой Бордо. Показано, что депонированные пестициды эффективно подавляют развитие сорных растений и корневых гнилей, повышая урожайность пшеницы по вариантам до 33,6 и 42,3 ц/га, что выше действия коммерческих препаратов (32,6 и 31,1 ц/га); ячменя – до 53,8 ц/га относительно применения коммерческих аналогов (49,2-50,7 ц/га); урожайность свёклы столовой достигла 637,1 ц/га, что значительно выше контроля (475,9 ц/га). Исследование эффекта применения разработанных форм пестицидов показало, что биологическая эффективность депонированных препаратов по отношению к сорным растениям и фитопатогенам, возбудителям корневых гнилей, выше традиционных средств и методов зашиты растений. Высокая биологическая эффективность депонированного гербицида трибенурон-метила обеспечивают 100%-е подавление сорных растений в посевах ярового ячменя Биом; от 92,3 до 100% в посевах пшеницы Новосибирская 15; до 87% в посевах пшеницы Красноярская 12; депонированный метрибузин обеспечивает до 86% подавление сорняков в культуре свёклы столовой Бордо, что превосходит показатели при обработке посевов коммерческими гербицидами Мортира и Лазурит. Депонированный фунгицид тебуконазол эффективнее предпосевного протравливания семян препаратом Бункер обеспечивает подавление инфекции на 90,6% в посевах ячменя Биом; на 88,6% в культуре пшеницы Новосибирская 15% и на 67% в инфицированных посевах пшеницы Красноярская 12. Экологическая оценка потенциальной токсичности депонированных пестицидов на примере отобранных тест-систем, обладающих адекватной чувствительностью к исследуемым концентрациям пестицидов (водные растения Lemna и Myriophyllum spicatum L., водоросль Chlorella), показана более сильное (для отдельных пестицидов от 2-4 и более раз) ингибирующее действие свободных форм пестицидов по сравнению с депонированными. Следовательно, депонированные формы пестицидов не только обладают повышенной биологической активностью по отношению к сорнякам и фитопатогенам, но также эти формы менее токсичны для биоты, то есть представляют собой экологически менее опасные формы пестицидов в сравнении с повсеместно применяемыми коммерческими препаратами. Выполненные экономические исследования показали, что при одинаковых затратах на посев и уборку урожая, довсходовое грунтовое применение депонированных препаратов, которые вносят в почву при посеве, исключаются материальные и производственные затраты на протравливание посевного материала и опрыскивание растений гербицидами в период вегетации, в результате этого и с учётом повышенной урожайности культур в экспериментальных вариантах получено снижение себестоимости 1 ц зерна пшеницы в зависимости от состава гранул (депонирован один гербицид или комплекс гербицид+фунгицид), соответственно, до 371,5 и 299,9 руб., относительно положительного контроля при использовании коммерческих препаратов «Мортира» или «Мортира+Бункер» - 394,8 и 418,4 руб. соответственно. Себестоимость 1 ц зерна ячменя, по аналогичным вариантам в эксперименте сопоставима (237,5 и 240,6 руб.), это ниже использования коммерческих пестицидов (соответственно, 258,5 и 258,0 руб.). Экономия затрат при производстве пшеницы составляет 327,34; ячменя 557,34; свёклы 17627,88 руб. на 1 га. Это позитивно влияет на себестоимость продукции, снижая её, и повышает рентабельность производство для пшеницы, ячменя и свёклы, соответственно, на 66,1; 20,5 и 39,8 % по сравнению с применением традиционных средств и методов защиты растений. Заявка на получение патента РФ на изобретение «Пестицидное средство длительного действия для грунтового применения» зарегистрирована под № 2020111985; приоритет от 23.03.2020. Техническим результатом изобретения являются разработанные экологически безопасные, медленно разрушаемые в почве и длительно действующие в течение вегетационного периода высокоэффективные пестицидные средства для защиты растений от сорняков и фитопатогенов, в виде твердых медленно разрушаемых гранул, пригодных для грунтового применения и внесения в почву вместе с посадочным материалом, применение которых снижает производственные затраты и повышает урожайность культур. Положительное решение о выдаче патента опубликовано ФИПС 25 августа 2020; патент РФ на изобретение № 2733295. Разработаны Технические условия «Пестицидные средства длительного действия для грунтового довсходового применения»; (ТУ) распространяются на пестицидные средства длительного действия, предназначенные для грунтового довсходового применения в сельском хозяйстве с целью защиты зерновых и овощных культур от сорняков и фитопатогенов – возбудителей корневых гнилей. Технические условия (ТУ - 20.20.19-015-02067876-2020 «Пестицидные средства длительного действия для грунтового довсходового применения» зарегистрированы в ФБУ «Государственном региональном центре стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае». Образцы депонированных пестицидных препаратов, испытанные в полевых условиях с положительным результатом, прошли сертификацию и зарегистрированы под номерами: №№ В220919; В220920; В220921.
Разработаны Технико-экономическое обоснование и Исходные данные, которые являются необходимыми документами для развития и внедрения результатов проекта и могут быть использованы для масштабирования технологии конструирования депонированных экологически безопасных долговременных пестицидных препаратов нового поколения. Полученные результаты в отчётном году опубликованы 9 статьях (в том числе 5 в журналах первого квартиля – Q1 в профильных международных журналах предметной области проекта); в 2-х монографиях, в составе коллектива редакторов которых – ведущий ученый профессор Сабу Томас и заместитель научного руководителя профессор Т.Г. Волова: «Controlled release of pesticides for sustainable agriculture» (Springer-Nature, 2020) и «Controlled release fertilizers for sustainable agriculture» (CRC/Taylor&Francis: Appl. Acad. Press, 2020) и в серии обзорных глав в международных монографиях: «Environmental Technology and Engineering Techniques Basic Concepts and Health Interventions» (Toronto-Canada: CRC/Taylor&Francis: Appl. Acad. Press, 2020); «Nanopesticides – From research and development to mechanisms of action and sustainable use in agriculture» (Springer-Nature, 2020); «The Handbook of Polyhydroxyalkanoates» (CRC/Taylor & Francis, 2020).
Исполнители проекта приняли участие в серии научных конференций (Международный форум «STEM-2020: Science - Technology- Engineering - Math», Россия, Москва; XVI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Проспект Свободный - 2020» 20 апреля - 18 мая; Международная научно-практическая конференция «Биотехнология: наука и практика» 22-26 сентября 2020, г. Ялта (Крым); 58-я Международная научная студенческая конференция (МНСК-2020), 10-13 апреля, Новосибирск; Международная конференция «Германия и Россия: экосистемы без границ», 3-5 ноября, Калининград.
Исполнители проекта прошли стажировки и курсы повышения квалификации: по программе повышения квалификации «Интеллектуальная собственность в цифровой экономике: от заявки до внедрения» на базе Федерального института промышленной собственности (ФИПС) в режиме вебинара; в вебинарах по темам "TRL – Уровень технологической готовности. Использование в разных странах, применимость к научной деятельности" (Новосибирск, 28 мая) и "Анализ размера наночастиц при помощи динамического светорассеяния", организованном автономной некоммерческой организацией «Центр оценки и развития проектного управления» (АНО «ЦОРПУ) (Москва, 15 июля). На базе выполняемого проекта и лаборатории инновационных препаратов и материалов прошли стажировку по Биотехнологии из категории научная молодежь из Института леса ФИЦ «КНЦ СО РАН». Опытные партия сконструированных депонированных препаратов гербицидного и фунгицидного действия внедрены на кафедре Агрохимии и почвоведения Красноярского государственного агроуниверситета и НИИ сельского хозяйства ФНЦ «КНЦ СО РАН». Подготовлено и издано новое учебно-методическое пособие «Детектирование физико-механических характеристик материалов и изделий медицинского назначения», которое внедрено в учебный процесс в качестве нового модуля учебных образовательных дисциплин «Современные проблемы и методы биотехнологии» и «Материалы для клеточной и тканевой инженерии». Программа работ 2020 г. и проекта в целом выполнена полностью.