Geum.ru

Кандрашина татьяна Федоровна

Вид материалаДокументы

Содержание


1.3 Общие свойства полимеров, используемых при капсулировании семян и их роль в поглощении воды
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   17

1.3 Общие свойства полимеров, используемых при капсулировании семян и их роль в поглощении воды


Использование физиологически активных полимеров и разработанных на их основе полимерных композиций, включающих протравители семян, стимуляторы и микроэлементы, достигло широких масштабов. В качестве полимерных матриц используют водорастворимые полимеры – поливинилпирролидон (ПВП) и его сополимеры поливинилкапролактам, поливиниловый спирт (ПВС), полиакриломид (ПАД) и другие [126]. Используется широкий ассортимент выпускаемых эфиров целлюлозы: этилцеллюлоза (ЭЦ), ацетат целлюлозы (АЦ), этилцеллюлоза (ЭЦ), метилцеллюлоза (МЦ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ).

Перечисленные полимеры используются для предпосевной обработки семян с 60-х годов прошлого столетия. Их практическое применение определяется такими специфическими свойствами, как стойкость к микроорганизмам, повышенная теплостойкость, высокая стойкость к гниению и плесени, морозоустойчивость, устойчивость к воздействию кислот и щелочей [127]. Кроме того, использование полимеров основано на их адгезионных свойствах, растворимости в воде, высокой вязкости и стабильности образующихся растворов. Общие свойства эфиров целлюлозы в основном зависят от степени замещения и чистоты продукта. Например, метиловые эфиры целлюлозы общей формулы [C6H7O2(OH)3-x.· (OCH3)x]Ln меняют свои свойства в зависимости от содержания митоксильных групп. Так, если низкомолекулярная МЦ растворяется лишь в горячей воде, при содержании в полимере от 14 до 30 % метиловых групп он растворяется даже в холодной воде [128]. Способность образовывать прочные волокна и пленки является характерной особенностью линейных полимеров [129]. На физико-механические свойства полимерного материала влияет, конечно, и химическая природа макромолекулы. Если между макромолекулами линейного полимера нет сильно взаимодействующих друг с другом полярных групп, то полимерный материал становится тягучим [130].

Другим важным свойством полимеров является их водопоглощение. Обычно при контакте полимеров с низкомолекулярными жидкостями последние поглощаются полимерным материалом, вес и объем которого увеличиваются. Возможность набухания полимера в одном или другом веществе зависит от сродства между ними. Неполярные полимеры сильно набухают в полярных жидкостях или их парах. Полярные полимеры хорошо набухают в близких по полярности веществах. Набухание можно рассматривать как одностороннее смешение, т.е. проникновение низкомолекулярных веществ в полимер. Это обусловлено большим различием подвижности макро- и микромолекул. Набухание – процесс самопроизвольный, а набухший полимер представляет собой истинный термодинамически устойчивый раствор низкомолекулярного вещества в полимере. Степень набухания определяется отношением объема (веса) полимера с низкомолекулярным веществом (например, водой) к объему (весу) исходного образца полимерного материала. Степень набухания зависит от сродства полимера к жидкости или ее пару. При использовании полимера важно, чтобы добавляемые к полимеру компоненты хорошо совмещались с ним, т.е. чтобы полимер в этих компонентах хорошо набухал [131].

Нанесенные на семена полимеры и полимерные композиции образуют оболочку-капсулу. Естественно, что капсулированные семена, попадая в почву, контактируют с почвенным раствором. Так как ряд полимеров и полимерных композиций на их основе являются гидрофильными соединениями, то первым результатом такого контакта является адсорбция воды на поверхности капсулы. Капсула по мере накопления воды начинает набухать. Однако это должно замедлять поступление воды в семя. Поскольку первые порции воды всасываются биоколлоидами клетки (белками) с силой 2-3 тыс. атм., это количество воды служит пусковым агентом для начала метаболических процессов. Так как поступление вода при покрытии семян полимерами и полимерными композициями не подавляется полностью, семя продолжает накапливать воду. Однако, по современным представлениям, вода в клетках растений разделяется на 3-4 фракции, одной из которых является коллоидно-связанная вода. Именно эта фракция воды, по мнению некоторых исследователей, является элементом тонкого механизма регулирования скорости и направления процессов жизнеобеспечения [23]. Недостаток коллоидно-связанной воды приводит к усилению гидролиза запасных веществ семени и накоплению метаболитов. Этот скрытый период определяется в случае обработки семян полимерами или полимерными композициями скоростью растворения капсулы. После полного растворения капсулы накопленные метаболиты начинают активно включаться в синтетические процессы. Вслед за этим начинается интенсивный рост проростка. Таким образом, в основе эффективности водорастворимых полимерных покрытий семян лежат те физиологические эффекты, которые возникают и регулируют скорость поступления воды в семя, связывают ее на поверхности биоколлоидов протопласта клетки и в силу этого влияют на скорость процессов жизнеобеспечения на начальных этапах онтогенеза растений.

Полимерная композиция оказывает влияние на набухаемость, оводненность и темпы роста проростков, динамику свободных аминокислот, липидов, азотистых соединений в прорастающих семенах и проростках хлопчатника, активность пероксидазы, каталазы и динамику -индолилуксусной кислоты. Исследования показывают, что семена покрытые полимерной композицией поглощали воды больше, чем контрольные семена [132]. Так, через 18 ч. полимерная композиция увеличила поглощение воды на 20%, а через 24 ч. набухаемость семян повышалась на 16% по сравнению с контролем. Увеличение энергии прорастания и лабораторной всхожести под влиянием полимерной композиции объясняется действием всех препаратов, входящих в ее состав. Опыты показывают, что фентиурам и полимерная композиция уменьшают степень оводненности семян и проростков на 1-3 сутки проращивания, на более поздних этапах ( 4-9-е сутки) способствуют увеличению темпов поступления воды в проростки. На 11-е сутки количество поступившей в проростки воды соответствует контролю.