Влияние наночастиц диоксида кремния на сорта пшеницы (Triticum aestivum L.) из Белуджистана, выращиваемые на засоленных почвах

Проведена оценка влияния наночастиц диоксида кремния (Si NPs) на рост и развитие двух сортов пшеницы из Белуджистана (Azri и Shalkot), выращиваемых на засоленной почве. Эксперимент включал три варианта обработки для каждого сорта в нормальных условиях и в условиях засоления: T1 (контроль) – внесение стандартного азотно-фосфорно-калийного удобрения (NPK), T2 – внесение Si NPs совместно с NPK и T3 – предпосевная обработка семян (прайминг) в растворе Si NPs (семена отдельно замачивали в воде и в растворе Si NPs в течение 24 ч). Всхожесть семян обоих сортов отслеживали в течение 10–15 суток. Биометрические и урожайные параметры фиксировали на ключевых этапах онтогенеза, включая фазу полной спелости. Установлено, что сорт Shalkot обладает более высокой адаптивной способностью и демонстрирует лучшие показатели роста в условиях засоления по сравнению с сортом Azri. Экзогенное применение Si NPs существенно нивелировало негативное действие солевого стресса у обоих сортов. Зафиксировано достоверное увеличение высоты растений, длины и массы колоса, количества продуктивных стеблей на единицу площади, накопления сухого вещества, а также содержания хлорофилла в листьях. Сравнительный анализ вариантов обработки показал, что почвенное внесение наночастиц (T2) заметно улучшало все ростовые параметры, однако максимальная эффективность по всем исследуемым показателям была достигнута в варианте с предпосевным праймингом семян (T3). Применение наночастиц диоксида кремния эффективно улучшало рост пшеницы даже в условиях солевого стресса. Исследование демонстрирует потенциал Si NPs в снижении негативного воздействия засоления и повышении урожайности пшеницы, что делает этот подход перспективной стратегией устойчивого земледелия в регионах с засоленными почвами.

1. Shirazi M. U., Asif S. M., Khanzada B., Khanand M. A., Mohammad A. Growth and ion accumulation in some wheat genotypes under NaCl stress. Pakistan Journal of Biological Sciences, 2001, vol. 4, no. 4, pp. 388–391. https://doi.org/10.3923/pjbs.2001.388.391

2. Shahzad A., Hamid A., Hussain A., Rashid M., Khan M., Hussain Z. Current situation and future prospects of wheat production in Pakistan. Journal of Life and Social Sciences, 2022, vol. 1, no. 1, art. 5. https://doi.org/10.64013/bbasrjlifess.v2022i1.5

3. Azeem M., Qasim M., Abbasi M. W., Tayyab, Sultana R., Adnan M. Y., Ali H. Salicylic acid seed priming modulates some biochemical parameters to improve germination and seedling growth of salt stressed wheat (Triticum aestivum L.). Pakistan Journal of Botany, 2019, vol. 51, no. 2, pp. 385–391. https://doi.org/10.30848/PJB2019-2(1)

4. Khan M., Shirazi M., Khan M. A., Mujtaba S., Islam E., Mumtaz S., Shereen A., Ansari R., Ashraf M. Y. Role of proline, K/Na ratio and chlorophyll content in salt tolerance of wheat (Triticum aestivum L.). Pakistan Journal of Botany, 2009, vol. 41, no. 2, pp. 633–638. Available at: https://www.pakbs.org/pjbot/PDFs/41(2)/PJB41(2)633.pdf (accessed 12 January 2026).

5. Ghafoor A., Qadir M., Murtaza G. Salt-affected soils: principles of management. Lahore, Allied Book Centre, 2004. XXV, 304 p.

6. Hussain S. S., Jamil M., Sadiq M., Mehdi S. M. Alleviation of adverse effect of first irrigation to wheat crop in saline sodic soil. Soil and Environment, 2012, vol. 31, no. 1, pp. 78–82.

7. Land use atlas of Pakistan. Ministry of Environment Government of Pakistan, 2009. Available at: https://wedocs.unep.org/items/58793c13-0f55-40eb-b6e4-800ee221abd9 (accessed 12 January 2026).

8. Larcher W. Physiological plant ecology: ecophysiology and stress physiology of functional groups. Berlin, Springer Science & Business Media, 2003. 514 p.

9. Mushtaq A., Jamil N., Riaz M., Hornyak G. L., Ahmed N., Ahmed S. S., Shahwani M. N., Malghani M. N. K. Synthesis of silica nanoparticles and their effect on priming of wheat (Triticum aestivum L.) under salinity stress. Biological Forum, 2017, vol. 9, no. 1, pp. 150–157. Available at: https://www.researchtrend.net/bfij/pdf/25%20BFIJ-1300-NELOFER%20JAMIL.pdf (accessed 12 January 2026).

10. Mushtaq A., Rizwan S., Jamil N., Ishtiaq T., Irfan S., Ismail T., Malghani M. N., Shahwani M. N. Influence of silicon sources and controlled release fertilizer on the growth of wheat cultivars of Balochistan under salt stress. Pakistan Journal of Botany, 2019, vol. 51, no. 5, pp. 1561–1567. https://doi.org/10.30848/pjb2019-5(44)

11. Mushtaq A., Khan Z., Khan S., Rizwan S., Jabeen U., Bashir F., Ismail T., Anjum S., Masood A. Effect of silicon on antioxidant enzymes of wheat (Triticum aestivum L.) grown under salt stress. Silicon, 2020, vol. 12, no. 11, pp. 2783–2788. https://doi.org/10.1007/s12633-020-00524-z

12. Mushtaq A., Sabir N., Kousar T., Rizwan S., Jabeen U., Bashir F. Effect of sodium silicate and salicylic acid on sodium and potassium ratio in wheat (Triticum aestivum L.) grown under salt stress. Silicon, 2022, vol. 14, no. 10, pp. 5595–5600. https://doi.org/10.1007/s12633-021-01342-7

13. Rao K. S., El-Hami K., Kodaki T., Matsushige K., Makino K. A novel method for synthesis of silica nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science, 2005, vol. 289, no. 1, pp. 125–131. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2005.02.019

14. Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range. Journal of Colloid and Interface Science, 1968, vol. 26, no. 1, pp. 62–69. https://doi.org/10.1016/0021-9797(68)90272-5

15. Rahman I. A., Padavettan V. Synthesis of silica nanoparticles by sol‐gel: size‐dependent properties, surface modification, and applications in silica‐polymer nanocomposites – a review. Journal of Nanomaterials, 2012, vol. 2012, art. 132424. https://doi.org/10.1155/2012/132424

16. Sabaghnia N., Janmohammadi M. Effect of nano-silicon particles application on salinity tolerance in early growth of some lentil genotypes. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska. Sectio C, Biologia, 2014, vol. 69, no. 2, pp. 39–55. https://doi.org/10.1515/umcsbio-2015-0004

17. Siddiqui M. H., Al-Whaibi M. H. Role of nano-SiO2 in germination of tomato (Lycopersicum esculentum seeds Mill.). Saudi Journal of Biological Sciences, 2014, vol. 21, no. 1, pp. 13–17. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2013.04.005

18. Liang Y., Yang C., Shi H. Effects of silicon on growth and mineral composition of barley grown under toxic levels of aluminum. Journal of Plant Nutrition, 2001, vol. 24, no. 2, pp. 229–243. https://doi.org/10.1081/PLN-100001384

19. Mecfel J., Hinke S., Goedel W. A., Marx G., Fehlhaber R., Bäucker E., Wienhaus O. Effect of silicon fertilizers on silicon accumulation in wheat. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2007, vol. 170, no. 6, pp. 769–772. https://doi.org/10.1002/jpln.200625038

20. Hameed A., Sheikh M. A., Jamil A., Basra S. M. A. Seed priming with sodium silicate enhances seed germination and seedling growth in wheat (Triticum aestivum L.) under water deficit stress induced by polyethylene glycol. Pakistan Journal of Life and Social Sciences, 2013, vol. 11, no. 1, pp. 19–24.

21. Ali A., Basra S., Ahmad R., Wahid A. Optimizing silicon application to improve salinity tolerance in wheat. Soil and Environment, 2009, vol. 28, no. 2, pp. 136–144.

22. Ahmad M., El-Saeid M. H., Akram M. A., Ahmad H., Haroon H., Hussain A. Silicon fertilization – a tool to boost up drought tolerance in wheat (Triticum aestivum L.) crop for better yield. Journal of Plant Nutrition, 2015, vol. 39, no. 9, pp. 1283–1291. https://doi.org/10.1080/01904167.2015.1105262

23. Ahmed M., Qadeer U., Ahmed Z. I., Hassan F. U. Improvement of wheat (Triticum aestivum) drought tolerance by seed priming with silicon. Archives of Agronomy and Soil Science, 2016, vol. 62, no. 3, pp. 299–315. https://doi.org/10.1080/03650340.2015.1048235

24. Bukhari M. A., Ashraf M. Y., Ahmad R., Waraich E. A., Hameed M. Improving drought tolerance potential in wheat (Triticum aestivum L.) through exogenous silicon supply. Pakistan Journal of Botany, 2015, vol. 47, no. 5, pp. 1641–1648.

25. Bradford K. J. Manipulation of seed water relations via osmotic priming to improve germination under stress conditions. HortScience, 1986, vol. 21, no. 5, pp. 1105–1112. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.21.5.1105

26. Azimi R., Borzelabad M. J., Feizi H., Azimi A. Interaction of SiO2 nanoparticles with seed prechilling on germination and early seedling growth of tall wheatgrass (Agropyron elongatum L.). Polish Journal of Chemical Technology, 2014, vol. 16, no. 3, pp. 25–29. https://doi.org/10.2478/pjct-2014-0045

27. Hattori T., Inanaga S., Tanimoto E., Lux A., Luxova M., Sugimoto Y. Silicon induced changes in viscoelastic properties of sorghum root cell walls. Plant and Cell Physiology, 2003, vol. 44, no. 7, pp. 743–749. https://doi.org/10.1093/pcp/pcg090

28. Hossain M. T., Mori R., Soga K., Wakabayashi K., Kamisaka S., Fujii S., Hoson T. Growth promotion and an increase in cell wall extensibility by silicon in rice and some other Poaceae seedlings. Journal of Plant Research, 2002, vol. 115, no. 1117, pp. 0023–0027. https://doi.org/10.1007/s102650200004

29. Tahir M. A., Rahmatullah, Aziz M., Ashraf M., Kanwal S., Maqsood M. A. Beneficial effects of silicon in wheat under salinity stress-pot culture. Pakistan Journal of Botany, 2006, vol. 38, no. 5, pp. 1715–1722.

30. Ali A., Basra S. M., Hussain S., Iqbal J., Bukhsh M. A. A. H. A., Sarwar M. Salt stress alleviation in field crops through nutritional supplementation of silicon. Pakistan Journal of Nutrition, 2012, vol. 11, no. 8, pp. 637–655. https://doi.org/10.3923/pjn.2012.735.753

31. Suriyaprabha R., Karunakaran G., Yuvakkumar R., Rajendran V., Kannan N. Silica nanoparticles for increased silica availability in maize (Zea mays. L) seeds under hydroponic conditions. Current Nanoscience, 2012, vol. 8, iss. 6, pp. 902–908. https://doi.org/10.2174/157341312803989033

32. Li Y., Xi K., Liu X., Han S., Han X., Li G., Yang L., Ma D., Fang Z., Gong S., Yin J., Zhu Y. Silica nanoparticles promote wheat growth by mediating hormones and sugar metabolism. Journal of Nanobiotechnology, 2023, vol. 21, art. 2. https://doi.org/10.1186/s12951-022-01753-7

33. Tereshchenko N. N., Makarov B. I., Kravets A.V., Lushchaeva I. V., Minaeva O. M., Svetlichnyi V. A. Efficiency of using silicon dioxide nanoparticles to increase wheat productivity in soil and climatic conditions of Western Siberia. BioNanoScience, 2024, vol. 14, no. 4, pp. 4633–4643. https://doi.org/10.1007/s12668-024-01313-3

34. Al‑Zboon K. K., Bani-Hani N. M., Al-Tabbal J. A., Al-Harahsheh M. S., Haddad M. A. A novel method for maximizing durum wheat yield using silica nanoparticles. International Journal of Environmental Science and Technology, 2024, vol. 21, no. 8, pp. 6207–6226. https://doi.org/10.1007/s13762-023-05434-2

35. Jolliffe I. T. Graphical representation of data using principal components. Principal component analysis. New York, 2002, pp. 78–110. https://doi.org/10.1007/0-387-22440-8_5

36. Abdi H., Williams L. J. Principal component analysis. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 2010, vol. 2, no. 4, pp. 433–459. https://doi.org/10.1002/wics.101

37. Mishra V. K., Singh T., Baranwal D. K. Genetic diversity based on cluster and principal component analyses for yield and its contributing characters in wheat (Triticum aestivum L.). Madras Agricultural Journal, 2013, vol. 100, no. 4–6, pp. 320–323. https://doi.org/10.29321/MAJ.10.00130