Результаты выполнения проекта «Агропрепараты нового поколения: стратегия конструирования и реализация» – Этапа 5 (01 января – 31 декабря 2022 г.) Объекты исследования – долговременные препараты фунгицидного действия для защиты картофеля от возбудителей болезней, депонированные в разрушаемую смесовую основу «разрушаемые биопластики полигидроксиалканоаты/древесные опилки». Цель проекта – разработка научных основ конструирования и применения экологически безопасных и долговременных форм препаратов для защиты культивируемых растений от возбудителей болезней с адресным и контролируемым выходом активного начала за счет использования в качестве основы для депонирования и доставки пестицидов биоразрушаемых природных материалов. Планом НИР отчетного 2022 года предусмотрено выполнение следующих задач: наработка опытных партий депонированных фунгицидных препаратов для проведения полевых испытаний; агрохимический и фитосанитарный анализ почвы и посадочного материала картофеля, предназначенных для проведения полевых испытаний; полевые испытания эффективности применения депонированных фунгицидов в посадках картофеля сортов, выращиваемых в регионах Сибири («Красноярский ранний», «Леди Клэр»), в сравнении с традиционными технологиями защиты культуры от возбудителей; разработка и регистрация технических условий на депонированные фунгицидные препараты для защиты картофеля, экономическая оценка эффективности выращивания картофеля при использовании депонированных препаратов для защиты от возбудителей болезней; разработка рекомендаций на применение. План НИР 2022 года выполнен, все поставленные задачи решены, получены следующие основные результаты:
Для наработки опытных партий депонированных фунгицидов препаратов для защиты посадок картофеля от заболеваний, предназначенных для полевых испытаний, исходя из концепции расширения сырьевой базы и необходимости снижения стоимости полимеров, разработаны и реализованы новые способы биосинтеза разрушаемого поли-3-гидроксибутирата П(3ГБ) с использованием гидролизатов и отходов растительных биомасс. Наиболее продуктивные процессы с использованием гидролизатов топинамбура обеспечили синтез опытной партии разрушаемого полимера П(3ГБ) в количестве 26 кг. Из сформированных порошковых смесей, содержащих разрушаемый полимер П(3ГБ), березовые опилки и фунгициды (азоксистробин, дифеноконазол, мефеноксам) в заданном соотношении по технологии, разработанной в рамках проекта (патент РФ № 2733295), изготовлена не имеющая аналогов партия 3х-компонентных гранулированных фунгицидных препаратов для защиты картофеля от болезней.
Выполнены оценка состояния плодородия почвы и агрохимический анализ чернозема опытного поля, а также фитосанитарный анализ семенного материала, показавший, что сорт «Красноярский ранний» соответствует заявленной категории элитного семенного картофеля, классу суперэлита; сорт «Леди Клер» относится к категории репродукционного картофеля, второй репродукции. Проведен предпосадочный фитосанитарный анализ почвы, определивший исходное соотношение эколого-трофических групп микроорганизмов; коэффициенты минерализации и олиготрофности; бактериальную и грибную компоненты; доминантные виды почвенного микробиоценоза и виды и распространенность фитопатогенов.
Проведены полевые испытания разработанных фунгицидных препаратов на двух сортах картофеля «Красноярский ранний» и «Леди Клэр», показавшие, что разработанные депонированные фунгициды в виде 3х-компонентных гранул, содержащих азоксистробин+мефеноксам+дифеноконазол, при однократном довсходовом применении обеспечивают пролонгированную доставку действующих веществ растениям, более эффективный рост, развитие и урожайность картофеля по сравнению с обработкой почвы традиционными методами коммерческими препаратами «Юниформ» и «Скор». Показано, что выход депонированных пестицидов и накопление в почве зависят от ее метаболической активности, определяемой структурой микробиоценоза, активность которого зависит от структуры и гидротермального режима почвы. Депонированные фунгициды обеспечивают более эффективное подавление фитипатогенов на растениях в период вегетации и снижение зараженности урожая клубней, повышая их качество вследствие пролонгированного антифунгального эффекта.
На основе анализа полученных пионерных результатов разработаны Технические условия «Средства фунгицидные длительного действия для защиты картофеля от болезней», которые зарегистрированы в Красноярском региональном центре стандартизации и метрологии «ТУ-20.20.19-015-02067876-2022». Проведена сертификация разработанных депонированных фунгицидных препаратов для защиты картофеля от болезней (сертификат соответствия №0022785).
Выполненный экономический анализ эффективности применения депонированных фунгицидных препаратов показал, что в результате сокращения технологических операций и исключения необходимости обработки культур химическими средствами защиты в период вегетации, сокращаются суммарные затраты на производство картофеля в расчете на 1 га на 11,5 тыс. руб., снижая себестоимость 1 ц картофеля «Красноярский ранний» и «Леди Клэр» на 174,33 и 163,47 руб. соответственно; уровень рентабельности производства при использовании депонированных фунгицидных препаратов превышает показатель при традиционном применении коммерческих аналогов на 34 процентных пунктов, составляя 66,9%.
Выполнение проекта показало, что довсходовое грунтовое применение депонированных в разрушаемую смесовую основу пестицидов обеспечивает постепенный и длительный выход действующих веществ из форм в почву и контролируемую доставку их растениям в течение вегетации; исключает технологические операции по многократным обработкам растений опрыскиванием растворами пестицидов в период вегетации; сокращает количество используемых пестицидов, исключает попадание их в воздушную среду и водоемы, а также негативное воздействие на полезную биоту и персонал; повышает экономические показатели технологии химической защиты культивируемых растений; снижает риск неконтролируемого распространения и аккумуляции пестицидов в биосфере. План публикаций по результатам проекта перевыполнен. В отчетном году опубликовано 7 статей в международных импактовых журналах, включая три в журналах категории Q1 («Polymers»; «Pest Menagement Sci»); три – Q2 («Bioengineering»; J. Appl Polymer Sci»; «Environ. Sci Pollution Res») и одна Q3 («Advances Polymer Technol»); подготовлена и издана коллективная монография «Агропрепараты нового поколения – стратегия конструирования и реализация»; учебно-методические пособия «Микробиологический мониторинг биотехнологических производств» и «Применение сахаросодержащих субстратов для повышения доступности «зеленых» биопластиков», используемые в образовательном процессе. Результаты РИД включают заявку на получение патента РФ на изобретение «Пленочное покрытие для обеззараживания семенного материала картофеля» (Заявка № 2022116520 приоритет от 17.06.2022 г.) и зарегистрированное Ноу-хау «Способ получения трехкомпонентных депонированных фунгицидных препаратов для защиты картофеля». Исполнители проекта приняли участие в серии международных научных форумов в основном с приглашенными докладами, включая: Форум «Наука будущего – наука молодых» в рамках «Технопром 2022» (Новосибирск); III Международную научную конференцию «Экосистемы без границ – 2022» в рамках X Международного Балтийского морского форума (Калининград); 5-й Съезд микологов России (Москва); научно-практическую конференцию с международным участием «AgroBioTech – 2022» (Новосибирск).
Научная молодежь – исполнители мега-гранта, аспиранты О. Д. Колесникова и А. Е. Дудаев выступили на молодежной научной сессии Института биофизики СО РАН (А. Е. Дудаев занял III-е место); аспиранты О. Д. Колесникова, Н. В. Стрельцова, А. Е. Дудаев, К. Ю. Сапожникова и студенты Р. А. Романчук, Е. М. Канцерева, очно выступили с устными докладами на XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный – 2022» (секция «Биотехнология») (Красноярск, 19-24 апреля 2022 г.); аспиранты, А. Е. Дудаев, К. Ю. Сапожникова, С. Ю. Липайкин представили научные доклады на XXVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2022», Москва, МГУ (заочно) (А. Е. Дудаев награжден грамотой). Аспирантка К. Ю. Сапожникова, ставшая в 2022 г. лауреатом стипендии Правительства Российской Федерации для студентов и аспирантов, на конкурсной основе выиграла поездку и участие в Молодежной международной научной конференции «Современные тенденции развития функциональных материалов» (16-18 ноября, 2022 г., «Сирус», г. Сочи) с устным докладом заняв первое место в секции «Умные материалы на основе мягких сред, включая биоматериалы». Аспирантка О. Колесникова (Петровская) досрочно 21 декабря 2022 г. успешно защитила диссертацию «Разрушаемый поли-3-гидроксибутират в качестве основы для конструирования гербицидных препаратов длительного действия» на соискание степени кандидата биологических наук по специальности 1.5.6. Биотехнология. Исполнители проекта прошли курсы повышения квалификации в НОЦ «Институт непрерывного образования» ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет: «Новое инженерное образование», «Инструменты для эффективного преподавания и обучения», организованной Sewa Madal Kamia Nehru Mahavidyalaya, Nagpur-440024 (Индия); «Современные методы диагностики болезней картофеля и средства защиты растений» на базе ФГБНУ ВИЗР Санкт-Петербург, а также приняли участие в серии on-line обучающих вебинаров: «Выбор оптимальной системы жидкостного термостатирования. Теория и практика», «Распылительная сушка на службе фармацевтической и пищевой индустрии», «Оборудование для постобработки реакционных масс», «Стандарты обслуживания и калибровки дозаторов», организованными АО «Донау ЛАБ», Москва. Магистр Е. М. Канцерева выиграла конкурс и прошла обучение по дополнительной профессиональной программе Университета «Сириус» по теме «Инженерия в биологии растений». За счет средств софинансирования со стороны Сибирского федерального университета приобретены приборы и оборудование, наборы комплектующих, реагенты и расходные материалы на сумму 5 088 096,82 рублей. Программа работ 2022 г. выполнена полностью. Полученные в полевых испытаниях положительные результаты оценки эффективности применения разработанных депонированных фунгицидных препаратов для защиты картофеля от возбудителей болезней является основой для последующей организации и проведения производственных испытаний с целью коммерциализации полученных в рамках проекта инновационных и социально значимых результатов.