Способ активации проращивания семян рапса при моноспектральном освещении Российский патент 2021 года по МПК A01C1/00 F21K9/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при повышении всхожести семян растений в растениеводстве, в селекции и расширении области применения в технологиях получения пророщенных семян рапса для здорового питания.

Известна технология применения светодиодных источников света в светокультуре растений в теплицах и оранжереях, которая даёт возможность длительного постоянного облучения комбинированным светом с включением в световой поток полихромного освещения красного (СД КС), синего (СД СС) и зеленого (СД ЗС) светов (Курьянова И.В., Олонина С.И.» Оценка влияния различных спектров светодиодного светильника на рост и развитие овощных культур» Вестник НГИЭИ, 2017.№7(74) с.35-44).

Такие источники света предлагаются многими производителями как фитолампы. Как правило, искусственное освещение для различных видов растений в теплицах исследуется только с точки зрения возможности повышения фотосинтеза на разных стадиях вегетативного и генеративного развития при вегетации конкретных растений в условиях защищенного грунта.

Для каждого растения конкретно исследуются вопросы влияния искусственного освещения в различных его составляющих по спектрам электромагнитного излучения, интенсивности и времени воздействия на разных этапах вегетации и фотосинтеза при разработке элементов технологий для защищенного грунта (патент № 2601055,опубликован 27.10.2014 Бюл.№30. МПК А01С1/00, А01С1/02).

В последние несколько десятилетий активно в практику сельскохозяйственной науки и биотехнологии входят агробиотехносистемы различных конструкций и модификаций, предназначенные для исследования процессов выращивания растений в контролируемых условиях проведения эксперимента. В России эти технические системы наиболее известны под термином фитотроны. Последние годы появились и модификации фитотронов для решения вопросов выращивания растений для космического питания и медицины (Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., О.С. Яковлева, А.И. Знаменский, И.Г. Тараканов, С.Г. Радченко, С.Н. Лапач. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т» // Авиакосм. и экол. мед. – 2016. – Т. 50, № 4. – С. 28-36), а также класс фитотронов – синерготроны с программно- управляемыми параметрами, включая и режимы освещения светодиодными источниками света (Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Выпуск 1/ под редакцией проф. В.Н. Зеленкова – М.: Техносфера, 2018. - 208с. ISBN 978-5-94836-543-5). Известно техническое решение, в котором растения картофеля in vitro облучают светодиодными источниками разного цвета (красного, синего, зеленого, белого) с различной интенсивностью в нанометрах. (Ю.Ц. Мартиросян, Л.Ю. Мартиросян, А.А. Кособрюхов. Динамика фотосинтетических процессов в условиях переменного спектрального облучения растений. Сельскохозяйственная биология, 2016, том 51, №5, с.680-687). Однако в известном решении не выявлены четкие зависимости по росту и развитию растений и обозначены параметры одной изучаемой культуры при чередовании темноты и облучения разных цветов для листьев картофеля в условиях фотосинтеза вегетации культуры. Аналогом предлагаемого решения является работа по изучению досвечивания горчицы салатной в фазе технической зрелости растений светодиодными светильниками с красным, и синим полидисперсным спектром (Зеленков В.Н., Кособрюхов А.А., Лапин А.А., Латушкин В.В./ Продуктивность и антиоксидантная активность горчицы салатной при облучении красным и синим светом в замкнутой системе фитотрона класса синерготрон ИСР-1.1. // Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Выпуск 1/ под редакцией проф. В.Н. Зеленкова – М.: Техносфера, 2018 - С.144-154. ISBN 978-5-94836-543-5, DOI: 10.22184/978-5-94836-543-5-142-152.

Однако данный аналог рассматривает источник света в красной области излучения светодиодного светильника как полидисперсный фотонный источник широкой области красного излучения регулируемого светильника синерготрона модели 1.01 (разработка АНО Институт стратегий развития, г. Москва) и дает решение вопросов интенсификации роста растений салатной культуры только в фазе в фазе технической зрелости. Известно, что влияние света на этапе прорастания семян мало связано с интенсивностью фотосинтеза, т.к. фотосинтетический аппарат – листья растений, еще не сформированы. Близким к предлагаемому решению является исследование в ВНИИ лекарственных и ароматических растений при рассмотрении фактора освещения при проращивании семян лекарственных растений с длительным периодом покоя, что снижает эффективность их применения в лекарственном растениеводстве из-за низкой всхожести, как лабораторной, так и полевой.

Авторы работы используют полные спектры излучателей красного и синего света при проращивании семян паслена и белладонны (Н.Ю. Свистунова, П.С. Савин/ Влияние различных условий на всхожесть семян некоторых лекарственных растений после длительного хранения. //Идеи Н.И. Вавилова в современном мире: тезисы докладов в IV Вавиловской международной конференции. Санкт-Петербург, 20–24 ноября 2017 г. СПб.: ВИР, 2017, С.149). В известном способе авторы применяют не уточненные спектры синего и красного освещения без оценки влияния различных его участков и высокую энергетическую составляющую генерируемых пучков фотонов. Наиболее эффективным для реализации проращивания семян лекарственных растений белладонны и паслена оказался вариант с красным освещением семян при проращивании. Однако авторы не указывают интенсивности освещения и точных длин волн красного и синего света, что является существенным для практической реализации способа в технологиях проращивания как лекарственных, так и других сельскохозяйственных культур широкого применения в народном хозяйстве и имеющих высокую всхожесть семян. Это не позволяет применить приведенные данные авторов, например, для рапса.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является способ светодиодного облучения рапса (CN 106665297 А. (XU Z) 17.05,2017). Недостатком известного способа – прототипа является отсутствие данных для реализации возможностей использования низкоинтенсивного уровня моноспектрального светодиодного зеленого освещения семян рапса при проращивании семян с использованием приведенных вариантов реализации способа.

Технический результат - расширение возможностей использования светодиодного освещения в варианте монохроматического спектра зеленого света, определение параметров длины волны и излучения для повышения всхожести семян рапса и повышения качества проростков, а именно высоты и урожайности.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что семена рапса проращивают 7 суток на положке из минеральной ваты с поливом дистиллированной водой по мере подсыхания подложки, воздействие на проращиваемые семена осуществляют при постоянном моноспектральном светодиодном освещении зеленым светом с длиной волны 525 нм в режиме заданной низкой интенсивности фотонов в 1,68 мкмоль/м² с на уровне подложки с семенами.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Для экспериментальной проверки способа в качестве растительной культуры использовали сорт рапса (оригинатор сорта ВНИИ рапса, г. Липецк). Проращивание семян проводили согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями, а именно: вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты в виде пластин 20*20 см (400 см²). Количество семян 100 шт., повторность трехкратная. Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. В качестве контроля использовали проращивание семян рапса в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84, а также 3 варианта с монохроматическим светодиодным низкоэнергетическим освещением синего (СД СС), зеленого (СД ЗС) и красного (СД КС) света с длинами волн 440 нм, 525 нм и 660 нм и интенсивностью 6,90 мкмоль / м² с, 1,68 мкмоль / м² с и 2,58 мкмоль / м² с.

На 7-е сутки день определяли всхожесть семян в опытном и контрольных вариантах и измеряли высоту проростков и их биомассу с расчетом на 1 м² (урожайность) в 3-х повторностях. Определяли среднее арифметическое по всхожести и измеренным метрическим показателям высоты и урожайности по проросткам.

Результаты испытаний вариантов реализации способа приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Энергия проращивания (3-и сутки), всхожесть (7-е сутки) семян рапса (сорт Антарес) в опытах и контроле

Вариант опыта Энергия проращивания, % Изменение энергии относительно контроля, % Всхожесть, % Изменение всхожести относительно контроля, % Проращивание семян в темноте – контроль 88,2 - 88,8 - Проращивание семян при постоянном освещении СД СС 440 нм 89,2 +1,1 89,6 + 0,9 Проращивание семян при постоянном освещении СД ЗС 525 нм 94,8 + 7,5 95,2 + 7,2 Проращивание семян при постоянном освещении СД КС 660 нм 88,8 + 0,7 89,7 + 1,0

Применение предложенного способа с использованием монохроматического освещения СД ЗС позволяет повысить энергию прорастания и всхожесть семян рапса на 7,5% и 7,2%, соответственно, относительно контроля. При использовании монохроматического освещения СД СС и СД КС увеличение энергии и всхожести не превысило 1,1 % (табл.1).

Применение предложенного способа с использованием монохроматического освещения СД ЗС позволило увеличить высоту ростков пророщенных семян рапса на 7,9% и повысить их урожайность на 8,3% относительно контроля. Использование монохроматического освещения СД СС и СД КС ведет к уменьшению высоты ростков при проращивании семян рапса на 7-е сутки на 30,5 % и 19,9 % и снижению урожайности на 11,0 % и 8,7 %, соответственно (табл.2).

Таблица 2. Высота (см) и урожайность (г/ м²) проростков рапса (сорт Антарес) в опытах и контроле

Вариант опыта Высота ростков, см Изменение высоты относительно контроля, % Урожайность, г/ м² Изменение урожайности относительно контроля, % Проращивание семян в темноте – контроль 15,1 - 200,8 - Проращивание семян при постоянном освещении СД СС 440 нм 10,5 - 30,5 178,8 - 11,0 Проращивание семян при постоянном освещении СД ЗС 525 нм 13,9 + 7,9 219,0 + 8,3 Проращивание семян при постоянном освещении СД КС 660 нм 12,1 - 19,9 183,3 - 8,7

Полученные данные позволяют заключить, что проведение проращивания семян рапса в варианте низкоэнергетического монохроматического воздействия светодиодным освещением зеленым светом с длиной волны 525 нм, позволяет повысить всхожесть семян до 94,8% (увеличение на 7,5%), увеличить высоту ростков на 7,9% и их урожайность на 8,3%, что может найти применение в селекционных работах по отбору высокопродуктивных биотипов, отзывчивых на монохроматическое излучение, а также в практическом семеноводстве и в технологиях получения пророщенных семян растений для здорового питания.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе семена рапса проращивают 7 суток на подложке из минеральной ваты с поливом дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. Воздействие на проращиваемые семена осуществляют при постоянном моноспектральном светодиодном освещении зеленым светом с длиной волны 525 нм в режиме заданной низкой интенсивности фотонов в 1,68 мкмоль /м²⋅с на уровне подложки с семенами. Способ позволяет расширить возможности использования светодиодного освещения в варианте монохроматического спектра зеленого света, определять параметры длины волны и излучения для повышения всхожести семян рапса и качества проростков, а именно высоты и урожайности. 2 табл., 1 пр.

Способ активации проращивания семян рапса при моноспектральном освещении, отличающийся тем, что семена рапса проращивают 7 суток на подложке из минеральной ваты с поливом дистиллированной водой по мере подсыхания подложки, воздействие на проращиваемые семена осуществляют при постоянном моноспектральном светодиодном освещении зеленым светом с длиной волны 525 нм в режиме заданной низкой интенсивности фотонов в 1,68 мкмоль /м²⋅с на уровне подложки с семенами.