СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ЗЕЛЕНЫХ ГИДРОПОННЫХ КОРМОВ Российский патент 2015 года по МПК A01C1/00 C02F1/00 

Изобретение откосится к сельскому хозяйству, а именно к способу выращивания зеленых гидропонных кормов (ЗГК).

Целью изобретения является активация проращивания семян, повышение всхожести и энергии прорастания путем обработки семян и зеленых проростков биологически активированной водой (католитом), полученной путем электролиза с pH 8-9 и окислительно-восстановительным потенциалом Eh=-350…-400 мВ со стабилизатором, и использованием аэроионного воздушного питания семян и проростков растений. Стабилизатор католита представляет собой одну из незаряженных аминокислот или их производных, или пептиды в количестве не менее 0,01 мас.%. Стабилизатор обеспечивает сохранение полезных качеств катодного раствора, предотвращает окислительную и микробиологическую реакцию [1].

Установлено, что в результате гидропонного проращивания химические свойства зерна у овса, ячменя и смеси вики с овсом существенно изменяются. Так, крахмал гидролизуется до декстринов и мальтозы, белки - до аминокислот и амидов, жиры - до глицерина и жирных кислот. На пятый день проращивания концентрация свободных сахаров возрастает на 10%, содержание лизина - на 28%, протеина - в 1,4…1,9 раза, витамина E - в 1,3…2 раза, а также происходит образование каротина, витаминов C, PP и др. [2, 3].

Типовой технологией процесса выращивания ЗГК предусматривается обязательный этап подготовки семенного материала - его дезинфекция, в нашем эксперименте путем обработки 0,01%-ным раствором перманганата калия, а если учесть, что предлагаемый способ предусматривает применение аэроионной активации воздухом семян и вегетативной массы, то плесневелые грибы, как строгие аэробы, т.е. активно растущие при наличии кислорода, являются продуцентами наиболее опасных микотоксинов для сельскохозяйственных животных [14, 15].

Дезинфекция семян при выращивании ЗГК вызвана и тем, что уровень зараженности зерна сельскохозяйственных культур плесневелыми грибами и бактериями по данным многолетнего мониторинга МСХ РФ (сайт: www.мсх.ru) составляет 60-80%.

После дезинфекции семена без просушивания распределяются по вегетационной поверхности.

Для активации процесса прорастания семян известны способы обработки ультрафиолетовым облучением, химически активными веществами, электрическим и магнитным полями [4].

Одним из перспективных методов активации проращивания семян является обработка зерна электрохимически активированной (ЭХА) водой - католитом, образующимся в катодной зоне диафрагменного электролизера, который обладает биостимулирующим действием [5, 6, 7, 9] - табл.1.

В результате обработки семенного материала активированной водой - католитом энергия прорастания семян на 3-й день увеличивается в 2,3-3,4 раза. При этом наблюдается увеличение длин проростков и длин корней на 7-й день по сравнению с контролем в среднем на 8,0-14,3%.

Масса семян при обработке в католите после суточной выдержки за счет активной проницаемости покровов семян увеличилась на 64,4%, что превышает контроль на 28%.

Повреждаемость болезнями при обработке водопроводной водой была 72,1%, а активированной - нулевая.

Пример. На основе анализа ранее проведенных исследований [2, 3, 9, 10, 12] выбирают способ проращивания семян ячменя в лабораторных условиях на «Гидропонном проращивателе зерен и семян. Здоровья КЛАД» (ТУ 4738-001-67278420-2012) [13]. Технологическая схема проращивателя представлена на фиг.1.

Гидропонный проращиватель состоит из пластмассовой емкости 1 с крышкой 4, уровень жидкости при работе должен быть приблизительно в 1 см от дна решетчатой корзины 3 размером 14×14 см с семенами, объем раствора - 3 л. Отличительной особенностью технологического приема является то, что проводится гидроаэроионная активация с помощью электрического компрессора 6 модели AIR - 22000-1, производительностью 1,6 л/мин, мощностью 2,5 Вт, соединенного с распылителем 2 силиконовым шлангом 5.

После базовой подготовки к работе проращиватель закрывают крышкой и через 36-48 часов снимают. Длительность выращивания ЗГК - 7-8 дней.

Ранее проведенные многочисленные исследования показали, что аэроионная активизация семян и вегетативной массы повышает продуктивность и качество ЗГК [10].

При этом следует учесть, что, во-первых, воздух, пропущенный через обычную водопроводную воду, выходит из нее с частицами кислорода отрицательной полярности, и концентрация их значительно повышается, если используется активированная вода - католит с pH 8-9 и Eh=-350…-400 мВ. Во-вторых, происходит очистка воздуха от пыли, дыма и микрофлоры воздуха, которые являются центрами образования тяжелых положительных аэроионов (псевдоаэроионов), оказывающих неблагоприятное действие на растительные клетки и частицы белка в зерне.

Молекула кислорода воздуха, пропущенная через актированную воду, легко присоединяет к себе один или два свободных электрона, ионизируется и превращается в аэроион кислорода отрицательной полярности.

При переводе кислорода в активированное состояние действие католита, как биостимулятора, сводится к улучшению фотосинтеза, за счет его электронодонорной способности поставлять электроны растению, стимулируя при этом тканевое дыхание, физиологическую регенерацию и активность ферментов [16, 17].

Постоянная гидроаэроионная активация в эксперименте вызвана тем, что существование легких отрицательных аэроионов кислорода равно в среднем всего 1 минуте. Концентрация их по сравнению с числом молекул в объеме 1 см³ воздуха (2,7*10¹⁹…3,0*10¹⁹) чрезвычайно мала и клеточное воздействие возможно лишь при концентрации 10³…10⁴ аэроионов в 1 см³. При энергии одного аэроиона в среднем 0,5*10^-10 эрг за время, равное 1 минуте, при концентрации 10³…10⁴ аэроионов в 1 см³ они создают внешний энергообмен, равный

E=1,6*10³*10³*0,5*10^-10=0,8*10^-4 эрг/мин,

где 1,6*10³ - минутный объем подаваемого воздуха компрессором 6, см/мин;

10³ - число отрицательных аэроионов в см³;

0,5*10^-10 - энергия одного аэроиона в эрг.

Полученная величина энергии обеспечивает энергообмен зарядами, включающий энергию проращивания семян и роста вегетативной массы на площади корзины 3, равной 196 см².

При теоретическом обосновании эффективности гидроаэроионного способа выращивания зеленых гидропонных кормов, сведения почерпнуты из работ А.Л. Чижевского [10].

Схема опыта:

Контроль - емкость 1 гидропонного проращивателя с семенами заполняется обычной водопроводной водой, которая соответствовала требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 [11].

Опыт I - емкость 1 заполняется водным раствором католита (pH 8-9 и Eh=-350…-400 мВ), который получали путем электролиза водопроводной воды с помощью биоэлектроактиватора «Эсперо - 1» Ташкентской фирмы.

Опыт II - емкость 1 проращивателя с семенами заполняется водным раствором католита (pH 8-9 и Eh=-350…-400 мВ) со стабилизатором (желатин листовой ТУ 9219-011-99205730-08), так как известно, что электроактивированный водный раствор католита теряет свои свойства в открытой посуде и тем более при активном барботаже воздухом через 2-3 часа, какой бы первоначальный окислительно-восстановительный потенциал указанный водный раствор не имел [1, 8].

В качестве стабилизатора использовали пептид, представленный желатином в концентрации не менее 0,01 мас.% [1], что гарантирует длительную сохранность свойств водного раствора католита (Eh и pH) при проведении эксперимента в течение 7 сут., при этом раствор демонстрирует противомикробную и противогрибковую активность, с другой стороны при скармливании выращенного ЗГК животным он активизирует рост «дружественной» микрофлоры бифидобактерий и лактобацилл [1].

Материалом для эксперимента были взяты семена ячменя сорта «Донецкий 8», качество их соответствовало первому классу ГОСТ 10469-76.

Режим выращивания ЗГК в эксперименте: норма высева зерна - 1,5 кг/м², длительность светового дня - 23 ч/сут, освещенность - 500 лк, длительность выращивания - 7 сут. при температуре +20°C [12] и постоянном барботаже воздухом - 1,6 л/мин.

Применение питательного раствора не предусмотрено.

Полученные данные по химическому составу и питательности ЗГК из зерна ячменя сведены в табл.2.

Из результатов проведенного исследования видно, что активация проращивания семян ячменя, повышение их всхожести и энергии прорастания путем обработки семян и зеленых проростков водным раствором католита (pH 8-9, Eh=-350…-400 мВ), стабилизированным желатином (в концентрации не менее 0,01 мас.%) в сочетании с постоянным аэробным барботажем воздухом, позволило:

- повысить урожайность ЗГК по сухой массе на 10,5% по сравнению с контролем;

- при этом содержание протеина повысилось на 4,7%;

- соответственно каротина на 56%.

Данные таблиц 2 и 3 иллюстрируют, что желатин, обладая свойствами стабилизатора активности катодного раствора [1] при гидроаэроионном способе выращивания гидропонных кормов, сохраняет высокую концентрацию частиц кислорода отрицательной полярности в растворе, повышает при этом энергию прорастания семян и роста вегетативной массы.

Таким образом, самопроизвольно изменяющиеся окислительно-восстановительные свойства водного раствора католита стабилизированы в эксперименте путем растворения в нем желатина в количестве не менее 0,01 мас.%, что обеспечило сохранность полезных свойств катодного раствора (pH, Eh) и предотвратило окислительные и микробиологические реакции в течение всего периода выращивания - 7 сут.

Источники информации

1. Патент на изобретете №2234945 RU. Стабилизатор водного раствора и водосодержащего сырья с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительными свойствами / В.М. Дворников: опубликовано 27.08.2004.

2. Кандыба В.Н., Котов А.Н. Использование зеленых гидропонных кормов круглый год - реальный путь к прибыльному и экологически чистому животноводству и птицеводству. - Технология животноводства, №8 (8), 2008 г. - С.6-7.

3. Осадченко И.М., Горлов И.Ф., Харченко О.В. Использование электрохимически активированной воды при возделывании ярового ячменя. - Кормопроизводство, №8, 2007 г. - С.26-28.

4. Зайналов А.А., Летова А.Н., Четокин А.М. Использование неионизирующих электромагнитных излучений в сельскохозяйственном производстве // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, №2, 2009 г. - С.31-32.

5. Бутко М.П., Фролов В.С., Тиганов В.С. Применение злектрохимически активированных растворов хлорида натрия для санации объектов АПК. - Веткорм, №1, 2007 г. - С.25-27.

6. Джурабов М. Применение электроактивированной воды в сельском хозяйстве. - Механизация, электрификация сельского хозяйства, №11, 1986 г. - С.51-53.

7. Калунянц К.А., Кочеткова А.А., Сушенкова O.А., Садова А.И., Филатова Т.В. Интенсификация технологических процессов обработки зерна электрохимическим воздействием. // Совещание по электрохимической активации сред. Тезисы докладов. - Всесоюзное химическое общество км. Д.И. Менделеева, 1987. - С.83.

8. Патент на изобретение №2155717 RU. Способ безреагентного изменения физико-механических свойств воды и/или водных растворов / В.М. Бахир: опубликовано 10.09.2000.

9. Патент на изобретение №2429592 RU. Способ выращивания зеленых гидропонных кормов / С.А. Мирошников, Т.Д. Дерябина и др.: опубликовано 27.09.2011.

10. Чижевский А.Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. - М: Госпланиздат, 1960. - 758 с.

11. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода, - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России. - 2002. - 103 с.

12. Кругляков Ю.А. Оборудование для непрерывного выращивания зеленого корма гидропонным способом. - М.: ВО «Агропромиздат», 1991. - С.11-13.

13. Руководство по эксплуатации «Гидропонный проращиватель зерен и семян «Здоровья КЛАД», изготовитель ООО «Стаксель», РФ.

14. Монастырский О.А. Токсикообразующие грибы, паразитирующие на зерне. - Агро XXI. - 2011. №11. - С.6-7.

15. Билай В.И. Фузарии. - Киев: «Наукова думка». - 1977. - 444 с.

16. Патент на изобретение №2349071 RU. Способ обработки озимой пшеницы / Э.А. Александрова, Р.М. Герчаулова, Г.А. Шрамко, Т.В. Князева: опубликовано 20.03.2009.

17. Патент на изобретение №2349072 RU. Способ некорневой подкормки озимой пшеницы / Э.А. Александрова, Р.М. Герчаулова, Г.А. Шрамко, О.С. Шишкова: опубликовано 20.03.2009.

Таблица 1 Влияние способа обработки семян на эффективность их проращивания Показатели замачивание семян в водопроводной воде (контроль) в активированной воде (опыт) Характеристика водного раствора Eh=+260 мВ, pH 6,7 Eh=-350…-400 мВ, pH 8-9 Энергия проращивания (% проросших семян на 3-й день) 80 (6% с корешками ≥10 мм) 88 (23% с корешками ≥10 мм) Всхожесть (% проросших семян на 7-й день) 93 95 Длина проростков на 7-й день, мм 80 мм - 75% 90 мм - 80% 55 мм - 18% 55 мм - 15% Длина корней на 7-й день, мм 75 мм - 75% 75 мм - 85% 65 мм - 13% 65 мм - 10% Масса 100 семян, г до замачивания 4,67 4,52 после суточной выдержки 7,02 7,43

Таблица 2 Химический состав и питательность ЗГК из зерна ячменя Показатели Значение показателя контроль опыт I опыт II Выход сухого вещества при норме закладки зерна 1,5 кг/м², кг/м² 1,05 0,10 1,16 Зола, % 5,1 5,2 6,5 Жир, % 2,6 3,0 3,5 Протеин, % 20,0 21,0 24,7 Клетчатка, % 15,4 19,0 17,0 Кальций, % 0,44 0,46 0,44 Фосфор, % 0,24 0,39 0,38 Энергетический эквивалент, МДж/кг 9,9 9,9 10,0 Питательность, корм. ед/кг 0,7 0,6 0,73 Кароин, мг/кг 10,0 10,2 15,6

Таблица 3 Характеристика окислительно-восстановительных свойств одного раствора при гидроаэроионном выращивании гидропонных кормов Показатели Значение показателя Контроль Опыт I Опыт II начальное через 7 сут начальное через 7 сут начальное через 7 сут Ph 6,7 8,12 8,6 7,97 8,62 7,92 Eh, мВ +250 +150 -350 +260 -350 -250

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу выращивания зеленых гидропонных кормов, включающему обработку посевного материала активированной водой - католитом. С целью длительной, не менее 7 суток, сохранности свойств активации катодного раствора pH 8-9 и Eh=-350…-400 мВ при активном непрерывном барботаже воздухом в водный раствор вводят стабилизатор - желатин в концентрации не менее 0,01 мас.%, что повышает энергию прорастания семян и вегетативной массы, предотвращает нежелательные реакции и повышает урожайность зеленых гидропонных кормов на 8-12%. 1 ил., 3 табл.

Способ выращивания зеленых гидропонных кормов, включающий обработку посевного материала активированной водой, полученной путем электролиза, отличающийся тем, что с целью длительной, не менее 7 суток, сохранности свойств окислительно-восстановительного потенциала водного раствора католита с pH 8-9 и Eh=-350…-400 мВ при активном барботаже воздухом в катодный раствор вводят стабилизатор желатин в концентрации не менее 0,01 мас.%, что повышает энергию проращивания семян и роста вегетативной массы в сочетании с непрерывной аэроионной активацией воздухом, предотвращает нежелательные окислительные и микробиологические реакции и повышает урожайность зеленных гидропонных кормов на 8-12%.