Nitric acid solution after treating miscanthus as a growth regulator of seed peas (Pisum sativum L.)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Abstract: All over the world, miscanthus is positioned as an extremely promising and rapidly renewable cellulose- containing raw material for the production of a large number of substances of chemical and biotechnological synthesis. The Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies of the Siberian Branch оf the Russian Academy of Sciences has been developing its own methods of treating miscanthus using diluted solutions of nitric acid. While the amount of a waste solution (liquid phase) is 20 times greater than the target product — a solid phase -- intended for enzymatic hydrolysis and further microbiological synthesis of bioethanol, bacterial cellulose and other valuable products. The hypothesis states that a nitric acid solution after treatment with miscanthus, which was neutralized with ammonium hydrate (hereinafter referred to as the preparation), is a combined lignohumic fertilizer. Testing this hypothesis has required studying the growth-regulating activity of the preparation using the example of sowing pea seeds. The results show that, depending on the degree of dilution and the exposure time, the preparation acts in two ways: either as a stimulant or as a growth inhibitor. Thus, at a dilution rate of 1:10, the preparation acts as an inhibitor, and at a dilution rate of 1:1,000,000, its effect ceases. The working range includes the dilution rate between 1:100 and 1:10,000, when an increase in germination energy and rate is observed by 2–6% compared to the control and root growth is stimulated by 21–29%, i.e. an auxin-like growth-stimulating effect is observed. With prolonged endurance during the 4th day, the preparation showed a growth-inhibiting effect, indicated by the decrease in the germination energy and rate, the length of the stems and roots of the sowing pea. The new preparation showing growth-stimulating activity under certain conditions, supposedly confirms the hypothesis that it is a combined lignohumic fertilizer.

About the authors

E. A. Skiba

Institute for Problems of Chemical and Energetic Technologies SB RAS

Email: eas08988@mail.ru

M. A. Skiba

Biysk Lyceum School of Altai Region

O. I. Pyatunina

Biysk Lyceum School of Altai Region

References

  1. Geissdoerfer M., Savaget P., Bocken N.M.P., Hultink E.J. The circular economy – a new sustainability paradigm? // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 43. Р. 757–768. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.12.048
  2. Negro C., Garcia-Ochoa F., Tanguy P., Ferreira G., Thibault J., Yamamoto S., et al. 2018. Barcelona declaration – 10th world congress of chemical engineering, 1–5 October 2017. // Chemical Engineering Research and Design. 2018. Vol. 129. P. A1–A2. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2017.12.035
  3. Kang K.E., Jeong J.-S., Kim Y., Min J., Moon S.-K. Development and economic analysis of bioethanol production facilities using lignocellulosic biomass // Journal of Bioscience and Bioengineering. 2019. Vol. 128. Issue 4. Р. 475–479. https://doi.org/10.1016/j.jbiosc.2019.04.004
  4. Dubis B., Bułkowska K., Lewandowska M., Szempliński W., Jankowski K.J., Idźkowski J., et al. Effect of different nitrogen fertilizer treatments on the conversion of Miscanthus giganteus to ethanol // Bioresource Technology. 2017. Vol. 243. P. 731–737. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.005
  5. Zhang Y., Oates L.G., Serate J., Xie D., Pohlmann E., Bukhman Y.V., et al. Diverse lignocellulosic feedstocks can achieve high field-scale ethanol yields while providing flexibility for the biorefinery and landscape-level environmental benefits // GCB Bioenergy. 2018. 16 p. https://doi.org/10.1111/gcbb.12533
  6. Капустянчик С.Ю., Бурмакина Н.В., Яки- менко В.Н. Оценка эколого-агрохимического со- стояния агроценоза с многолетним выращивани- ем мискантуса в Западной Сибири // Агрохимия. 2020. N. 9. С. 65–73. https://doi.org/10.31857/S0002188120090082
  7. Капустянчик С.Ю., Поцелуев О.М., Галицын Г.Ю., Лихенко И.Е., Будаева В.В., Гисматулина Ю.А.. Эколого-биологическая оценка перспективной технической культуры Miscanthus sacchariflorus // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. N 1. С. 42–46. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10108
  8. Dorogina O.V., Vasilyeva O.Yu., Nuzhdina N.S., Buglova L.V., Gismatulina Yu.A., Zhmud E.V., et al. Resource potential of some species of the genus Miscanthus Anderss. under conditions of continental climate of West Siberian foreststeppe // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. Т. 22. N 5. C. 553–559. https://doi.org/10.18699/VJ18.394
  9. Budaeva V.V., Makarova E.I., Gismatulina Yu.A. Integrated Flowsheet for Conversion of Non-woody Biomass into Polyfunctional Materials // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 670. Р. 202–206. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.670.202
  10. Skiba E.A., Budaeva V.V., Baibakova O.V., Zolotukhin V.N., Sakovich G.V. Dilute nitric-acid pretreatment of oat hulls for ethanol production // Biochemical Engineering Journal. 2017. Vol. 126. P. 118–125. https://doi.org/10.1016/j.bej.2016.09.003
  11. Gismatulina Yu.A., Budaeva V.V. Chemical composition of five Miscanthus sinensis harvests and nitric-acid cellulose therefrom // Industrial Crops and Products. 2017. Vol. 109. Р. 227–232. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.08.026
  12. Корчагина А.А., Гисматулина Ю.А., Будаева В.В., Золотухин В.Н., Бычин Н.В., Сакович Г.В. Мискантус гигантский сорта «Камис» – новое сырье для нитратов целлюлозы // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2020. Т. 13. N 4. С. 565–577. https://doi.org/10.17516/1998-2836-0206
  13. Skiba E.A., Gladysheva E.K., Golubev D.S., Budaeva V.V., Aleshina L.A., Sakovich G.V. Selfstandardization of quality of bacterial cellulose produced by Medusomyces gisevii in nutrient media derived from Miscanthus biomass // Carbohydrate Polymers. 2021. Vol. 252. Р. 117178. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117178
  14. Gismatulina Y.A., Budaeva V.V., Sakovich G.V. Nitrocellulose synthesis from Miscanthus cellulose // Propellants Explosives Pyrotechics. 2018. Vol. 43. Issue 1. P. 96–100. https://doi.org/10.1002/prep.201700210
  15. Попов А.И. Гуминовые вещества: свойства, строение, образование / под ред. Е.И. Ермакова. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 248 с.
  16. Духанина И.Я., Верещагин А.Л., Егорова Е.Ю., Степанова Н.В. Влияние состава экстрактов торфа и биогумуса на их физиологическую активность // Химия растительного сырья. 1998. N. 4. С. 47–51.
  17. Суханова И.М., Алиев Ш.А., Газизов Р.Р., Ильясов М.М., Рахманова Г.Ф., Сидоров В.В. Влияние обработки семян органоминеральными суспензиями и их наноаналогами на морфометрические параметры проростков // Эффективное растениеводство. 2017. N. 8. С. 70–72.
  18. Белопухов С.Л., Гришина Е.А. Исследование химического состава и ростстимулирующего действия экстрактов из гумифицированной льняной костры // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2012. N. 1 (2). С. 97–103.
  19. Прусакова Л.Д., Кефели В.И., Белопухов С.Л., Вакуленко В.В., Кузнецова С.А. Роль фенольных соединений в растениях // Агрохимия. 2008. N. 7. С. 86–96.
  20. Павлова А.А., Верещагин А.Л., Чащилов Д.В. Влияние препаратов из частей растений вьюнка полевого (Cоnvolvulus arvensis L.) и сроков сбора на морфометрические показатели прорастающих семян гороха (Pisum sativum L.) // Вестник алтайской науки. 2014. N. 4. С. 162-165.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).