Способ получения микрозелени редиса в закрытой агробиотехносистеме Российский патент 2020 года по МПК A01G31/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к растениеводству, и может найти применение в селекции при отборе перспективных генотипов растений, отзывчивых на кремнийорганические регуляторы роста растений при искусственном светодиодном освещении в импульсном режиме, разработке систем минерального питания в закрытых агробиотехносистемах, в агробиофотонике и в технологиях получения пророщенного редиса и его микрозелени для здорового питания.

Последние годы появились модификации фитотронов для решения вопросов выращивания растений для космического питания и медицины (Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина C.O., Яковлева О.С, Знаменский А.И., Тараканов И.Г., Радченко С.Г., Лапач С.Н.. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т» // Авиакосм, и экол. мед. - 2016. - Т. 50, №4. - С. 28-36), а также класс агробиотехносистем - синерготроны с программно-управляемыми параметрами, включая и режимы освещения светодиодными источниками света.

Однако в известных способах не существует общих решений по использованию импульсных режимов светодиодного освещения с использованием фитоламп для растительных культур в фазе автотрофного питания растений за счет фотосинтеза, не говоря о первичной фазе проращивания семян и формирования ростков в начальном периоде фотосинтеза для получения микрозелени как основы продукции здорового питания. Эта отличительная характеристика всех малочисленных работ по изучению влияния импульсных режимов светодиодного освещения на продукционный процесс конкретных растений, поскольку генетический фактор является основным по проявлению эффектов стимулирования или ингибирования жизненных процессов в этих условиях автотрофного питания.

Наиболее близким к заявленному объекту является способ, в котором кремнийсодержащий препарат Энергия М, состоящий из силатрана 1-хлорметилсилатрана и синтетического аналога фитогормона ауксина - крезацина используют для культивирования салата в закрытой системе фитотрона (патент РФ №2702086, опубликован 03.10.2019, Бюл.. №28, МГЖ A01G 22/15).

Несмотря на положительный эффект применения комбинированного препарата 1-хлорметилсилатрана с крезацином для выращивания салатных культур в закрытой агробиотехносистеме, способ реализует некорневую обработку растений рабочим раствором препарата на 18-20 день вегетации салатной культуры в периоде активного фотосинтеза и максимального покрытия поверхности листьями растений. Это снижает эффективность реализации способа при переносе его применения с одного вида салатной культуры или сорта к другому. Использование дополнительно второго компонента - синтетического аналога фитогормона крезацина повышает затратность способа. Реализация данного способа в закрытой агробиотехносистеме при светодиодном постоянном (не импульсном) освещении фитолампами в комбинации с люминесцентными лампами и поддержанием 18-часового светового дня и 6-ти часовой ночи (темновой период) за суточный период проращивания семян и получения салатной культуры на 30-32 день увеличивает затратность по энергосоставляющей технологического процесса.

Технический результат - снижение затрат, расширение области применения 1 -этоксисилатрана, повышение экологичности реализации способа и качества продукции микрозелени редиса в условиях закрытой агробиотехносистемы с искусственным светодиодным освещением в импульсном режиме.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в закрытой агробиотехносистеме после проращивания в темноте семян редиса на 7-й день применяют одноразовую некорневую обработку ростков редиса 0,005%-ным водным раствором 1-этоксисилатрана и однократную подкормку пророщенных семян минеральным питательным раствором состава (мг/л): - N-NO₃ - 14,0; N-NH₄ - 0,5; Р - 4,1; K - 27,5; Са - 10,0; Mg - 2,4; S - 3,0; Fe - 0,094; Mn - 0,014; В - 0,016; Cu - 0,003; Zn - 0,013; Mo - 0,003. Далее проводят доращивание ростков с использованием светодиодного освещения при интенсивности генерируемых фотонов в 140 мкмоль/м с, количественной характеристикой светового потока по составляющим его длинам волн: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2%, причем освещение реализуют в импульсном (прерывистом) режиме в соотношении периодов свет/темнота равным 1 секунда /3 секунды с 7-го по 14-й день круглосуточного освещения проростков до получения микрозелени.

Способ осуществляют следующим образом:

Пример. Исследования проводили в синерготроне (закрытой климатической камере с цифровым программным управлением основными параметрами внешней среды) модели 1.01. конструкции Автономной некоммерческой организации «Институт стратегий развития». В качестве объекта исследований взяты семена и проростки редиса сорта «Юбилейный». Проращивание семян проводили в чашках Петри согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями - использовалась подложка из минеральной ваты. Количество семян - по 25 шт. в чашке Петри, повторность трехкратная. Температура 25-26°С.

Проверку проводили для 4-х вариантов, включая контроль:

- Проращивание в темноте (контроль) по ГОСТ 12038-84 в течение 7 суток (контроль),

- Проращивание в темноте 7 суток по ГОСТ 12038-84 при увлажнении дистиллированной водой с последующим доращиванием проростков до 14 дней при светодиодном освещении в импульсном режиме (вариант 1).

- Проращивание в темноте по ГОСТ 12038-84 с увлажнением дистиллированной водой и проведением однократной подкормки по 20 мл на чашку Петри на 7 сутки минеральным питательным раствором Далее с 7-го дня проращивание проводили при светодиодном освещении в импульсном режиме и поливе проростков дистиллированной водой до 14 дня (вариант 2).

- Проращивание в темноте по ГОСТ 12038-84 с увлажнением дистиллированной водой и проведением на 7 сутки некорневой обработки ростков 0,0005%-ным водным раствором 1-этоксисилатрана и однократной подкормки по 20 мл на чашку Петри минеральным питательным раствором. Далее доращивание ростков проводили при светодиодном освещении в импульсном режиме и поливе проростков дистиллированной водой до 14 дня (вариант 3).

Состав минерального питательного раствора в опытах (мг/л): N-NO₃ - 14,0; N-NH₄ - 0,5; Р - 4,1; K - 27,5; Са - 10,0; Mg - 2,4;S - 3,0; Fe - 0,094; Mn -0,014; В - 0,016; Cu - 0,003; Zn - 0,013; Mo - 0,003.

Уровень интенсивности света, создаваемый светодиодными светильниками конструкции АНО «Институт стратегий развития» на уровне субстрата в период действия импульса, составил 140 мкМоль/м²*с, 24 ч в сутки до получения микрозелени на 14 день. Использовали следующие режимы импульсного светодиодного облучения: 1 с / 3 с (длительность импульса 1 с, пауза-темнота 3 с).

Характеристики полихромного спектра светодиодного светильника в эксперименте: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2%.

На 14 день определяли биомассу 100 ростков и содержание в них хлорофилла и каротиноидов. Определение фотосинтетических пигментов растений проводили спектрофотометрическим методом по РД 52.24.784-2013 и ГОСТ 17.1.4.02-90.

В течение всего эксперимента проводили увлажнение подложки (минеральной ваты) дистиллированной водой.

Полученные результаты испытаний способа приведены в таблицах 1, 2.

Как видно из таблицы 1, использование на 7-й день от посева семян редиса 0,005%-ного раствора 1-этоксисилатрана в некорневой обработке ростков после завершения проращивания (перед начальным периодом фотосинтеза) в комплексе с однократной подкормкой минеральным питательным раствором, позволяет повысить эффективность предлагаемого способа получения микрозелени до 63,4% относительно контроля в условиях закрытой агробиотехносистемы с регулируемым по интенсивности и спектру освещением в импульсном режиме.

Также, предлагаемый способ, в отличие от контроля, позволяет получать микрозелень с содержанием фотосинтетических пигментов, обладающих биологически активным действием и представляющих биологическую ценность при использовании в диетическом и профилактическом питании. Это хлорофиллы а и b, а также пигменты - провитамин группы А - каротиноиды (таблица 2). При проращивании в темноте фотосинтетические пигменты не образуются.

Индикатором физиологического состояния растений может служить содержание в листьях фотосинтетических пигментов. В оптимальных для растений условиях содержание хлорофилла а превышает содержание хлорофилла b (соотношение а:b выше единицы), в неблагоприятных условиях это соотношение уменьшается, вплоть до значений меньше 1.

Полученные данные позволяют заключить, что некорневая обработка ростков редиса в начальной стадии фотосинтеза раствором 1 -этоксисилатрана и однократной минеральной питательной подкормкой на 7 день от посева семян по предлагаемому способу при использовании импульсного полихромного освещения в предложенном режиме в закрытой агробиотехносистеме, позволяет получать микрозелень с повышенной биологической ценностью.

Важным моментом является и экологичность применения 1-этоксисилатрана, поскольку продуктами распада 1-этоксисилатрана, не поглощенным растениями после некорневой обработки, являются: триэтаноламин, кремнезем и этиловый спирт в суммарных количествах менее 1,5 мг на 1 м² обрабатываемой поверхности закрытой агробиотехносистемы. Это принципиальный момент для получения экологически чистых продуктов в закрытых камерах агробиотехносистем различных конструкций.

Применение в способе импульсного полихромного освещения позволяет также снизить уровень затрат на световое освещение в период фотосинтеза с 7-го по 14-й день в технологии получения микрозелени. Так, усредненная по времени интенсивность освещения за сутки, используемая в предлагаемом способе снижена в 4 раза со 140 до 35 мкмоль/м²*с, что достигается импульсным режимом работы светодиодного светильника, что ведет к сокращению в 4 раза и затрат электроэнергии по сравнению с работой ламп в непрерывном режиме освещения.

Это может найти применение в селекционных работах, семеноводстве по отбору высокопродуктивных форм, отзывчивых на избирательное действие кремнийорганических регуляторов роста, режимов освещения на начальной стадии фотосинтеза и при разработке новых технологий получения микрозелени для здорового питания.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ получения микрозелени редиса в агробиотехносистеме, включающий использование кремнийорганического регулятора роста и светодиодного освещения. После проращивания в темноте семян редиса на 7-й день применяют однократно некорневую обработку ростков редиса 0,005%-ным водным раствором 1-этоксисилатрана и подкормку минеральным питательным раствором. Затем доращивают ростки с использованием светодиодного освещения при интенсивности генерируемых фотонов в 140 мкмоль/м²с и количественной характеристикой светового потока по составляющим его длинам волн: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2%. Причем освещение реализуют в импульсном режиме в соотношении периодов свет/темнота, равном 1 секунда/3 секунды с 7-го по 14-й день круглосуточного освещения проростков до получения микрозелени. Способ обеспечивает высокую эффективность при реализации. 2 табл.

Способ получения микрозелени редиса в агробиотехносистеме, включающий использование кремнийорганического регулятора роста, светодиодного освещения, отличающийся тем, что в закрытой агробиотехносистеме после проращивания в темноте семян редиса на 7-й день применяют однократно некорневую обработку ростков редиса 0,005%-ным водным раствором 1-этоксисилатрана и подкормку минеральным питательным раствором состава, мг/л: N-NO₃ - 14,0; N-NH₄ - 0,5; Р - 4,1; K - 27,5; Са - 10,0; Mg - 2,4; S - 3,0; Fe - 0,094; Mn - 0,014; В - 0,016; Cu - 0,003; Zn - 0,013; Mo - 0,003, с последующим доращиванием ростков с использованием светодиодного освещения при интенсивности генерируемых фотонов в 140 мкмоль/м²с и количественной характеристикой светового потока по составляющим его длинам волн: ультрафиолет 380 нм - 1,5%, синий 440 нм - 23,8%, зеленый 520-530 нм - 6%, красный 640 нм - 61,5%, дальний красный 740 нм - 7,2%, причем освещение реализуют в импульсном режиме в соотношении периодов свет/темнота, равном 1 секунда/3 секунды с 7-го по 14-й день круглосуточного освещения проростков до получения микрозелени.