СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПЛОДОВ И ПИТАТЕЛЬНОЙ ЦЕННОСТИ ПЕРЦА СЛАДКОГО Российский патент 2024 года по МПК A01G7/04 A01G22/05 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, может найти применение при получении более качественной товарной продукции (плодов) и питательной ценности перца сладкого (Capsicum annuum var. grossum Sendtn.) без применения химических средств защиты или стимулирования растений.

Известно, что свет является одним из самых важных факторов роста и развития растений, но его влияние зависит от длительности, периодичности, интенсивности и спектральных характеристик, которые могут запускать множество регуляторных молекулярно-генетических путей, понимание которых позволит в будущем разработать набор основных алгоритмов светокультуры, оптимизированных для различных групп растений, что приведет к повышению урожайности и качества продукции, а также к снижению ее себестоимости [1, 2]. Использование искусственного светодиодного освещения позволяет повышать качество и питательную ценность растениеводческой продукции, в том числе за счёт увеличения содержания разных биологически активных веществ (витамины, антиоксиданты и др.) [3].

Известен способ выращивания растений в условиях защищённого грунта с применением системы освещения, оснащённой множеством светильников, которые излучают свет в диапазоне 400-800 нм при плотности фотосинтетического фотонного потока не менее 50 мкмоль⋅м⁻²⋅с⁻¹. Предполагается, что данная система должна быть оснащена регулирующим блоком для предотвращения изменения плотности фотосинтетического фотонного потока и за счёт этого снижения стресса у растений в условиях сильной или слабой освещенности [4].

Недостатками данного способа является необходимость размещения большого количества светодиодных светильников, излучающих свет в разных спектральных диапазонах. Кроме того, способ предполагает освещение растений искусственным светом в течение всего вегетационного сезона растений, что снижает энергоэффективность применения данной системы освещения.

Известен способ увеличения питательной ценности съедобной части растения при помощи света и предназначенного для этого осветительного прибора [5]. Осветительное устройство включает множество светодиодных источников света, установленных в виде 2-мерного множества источников, которые излучают свет с разной интенсивностью (плотность фотосинтетического фотонного потока от 50 до 400 мкмоль⋅м⁻²⋅с⁻¹) и в разных спектральных диапазонах: 300-475 нм и 600-800 нм и которые дополнительно усиливают и стимулируют образование питательных веществ в продукции растениеводства. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатками данного способа является необходимость размещения большого количества светодиодных светильников, излучающих свет разной интенсивности и в разных спектральных диапазонах, что требует сложную систему индивидуального регулирования светильников для выращивания разных сельскохозяйственных культур. Кроме того, способ предполагает освещение растений искусственным светом для повышения питательной ценности продукции во взрослом состоянии растений, за 2 недели до уборки урожая. Поскольку освещать необходимо уже взрослые растения, то это требует размещения большого количества светильников на большой площади.

Технической задачей является разработка способа выращивания рассады перца сладкого, позволяющего улучшить качество товарной продукции и питательную ценность плодов у взрослых растений, характеризующегося меньшей трудоемкостью и большей экономичностью.

Технический результат заключается в улучшении качества товарной продукции перца сладкого за счёт увеличении содержания аскорбиновой кислоты (витамин С) на 56 % в свежих плодах (на 41 % в абсолютно сухом веществе перикарпа плодов) и увеличения сухой массы перикарпа на 18 % без применения удобрений и химических стимуляторов.

Технический результат достигается за счет облучения растений в течение 2 месяцев на этапе выращивания рассады светодиодными светильниками, излучающими ультрафиолет с длиной волны 400 нм и суммарной плотности фотосинтетического фотонного потока 120 ± 5 мкмоль⋅м⁻²⋅с⁻¹ при 16-часовом освещении в сутки.

Пример осуществления способа улучшения качества плодов и питательной ценности перца сладкого.

Семена перца сладкого (Capsicum annuum var. grossum Sendtn.) раннеспелого сорта Шустрик (производитель: Группа компаний «Евро-Семена»), высаживались в плодородный грунт в тепличных условиях, а после пикировки рассаду случайным образом распределяли на 3 группы: первую группу (контроль) продолжали выращивать в теплице при естественном освещении. Вторую группу рассады выращивали в лаборатории при освещении лампами ДНаЗ (дуговые натриевые зеркальные), которые широко используются при выращивании овощных культур в современных тепличных хозяйствах, соответственно данную группу можно рассматривать в качестве дополнительного контроля, максимально приближенного к промышленным условиям культивирования. Третью, опытную группу рассады, также выращивали в лаборатории и в течение 2 месяцев выращивали при облучении экспериментальными квазимонохроматическими светодиодными светильниками, которые излучали ультрафиолет с длиной волны 400 нм. Условия выращивания второй и третьей группы были выровненными по температуре, влажности по интенсивности облучения: суммарная плотность фотосинтетического фотонного потока в обеих группах составляла 120 ± 5 мкмоль⋅м⁻²⋅с⁻¹. Растения выращивались при 16-часовом фотопериоде (16 часов день / 8 часов ночь).

Затем, через 2 месяца, облучённую рассаду возвращали и вместе с контрольной рассадой высаживали в грунт теплицы, где выращивали до окончания созревания урожая. В каждом варианте эксперимента выращивалось по 16 экземпляров растений. Измерялись следующие показатели: сухая масса перикарпа плодов, содержание аскорбиновой кислоты (витамин С) в плодах (в пересчёте на сырую массу перикарпа одного плода (мг) и в процентах в абсолютно сухой массе перикарпа). Определение содержания аскорбиновой кислоты проводили титриметрическим методом в свежих зелёных плодах товарной спелости [6]. Статистическая обработка данных проводилась с использованием программы Excel (Microsoft Office), рассчитывались следующие показатели: среднее арифметическое значение признака и ошибка среднего значения. Статистическая значимость отличий показателей у контрольных и опытных растений определялась t-тестом Стьюдента при Р < 0,05 (для сухой массы перикарпа плодов) и u-тестом Манна - Уитни - Уилкоксона (для содержания аскорбиновой кислоты).

Полученные данные свидетельствуют о том, что выращивание рассады перца сладкого при облучении длинноволновым ультрафиолетом оказывает последующее влияние на качество плодов товарной спелости у взрослых растений: по сравнению с контролем (выращивание при естественном освещении) на 18% увеличивается накопление сухого вещества в перикарпе плодов, увеличивается содержание аскорбиновой кислоты на 41 % в пересчёте на абсолютно сухое вещество перикарпа, что суммарно увеличивает содержание аскорбиновой кислоты в свежих плодах на 56 % (Таблица).

По сравнению со светильниками ДНаЗ (промышленный контроль), у рассады выращенной при облучении ультрафиолетовыми светодиодными светильниками, в зрелом состоянии образуются плоды, которые не имеют статистически значимых отличий по сухой массе перикарпа и содержанию аскорбиновой кислоты в абсолютно сухом веществе, но имеет достоверно выше (на 19 %) содержание аскорбиновой кислоты в свежих плодах товарной спелости.

Таблица - Показатели качества плодов перца сладкого (среднее значение ± ошибка среднего)

Показатель Контроль (естественное освещение) Лампа ДНаЗ Светодиодный светильник с длиной волны 400 нм Сухая масса перикарпа плода, г 6,1 ± 0,2^А* 7,04 ± 0,3^Б 7,2 ± 0,3^Б Содержание аскорбиновой кислоты в перикарпе свежего плода товарной спелости, мг 72,8 ± 2,6^А 95,0 ± 3,0 ^Б 113,4 ± 3,7 ^В Содержание аскорбиновой кислоты в абсолютно сухом веществе перикарпа, % 0,82 ± 0,03^А 1,09 ± 0,06^Б 1,15 ± 0,05^Б Примечание: * - при разных буквенных индексах отличия между вариантами статистически значимы при Р<0,05

Таким образом, разработанный способ позволяет улучшить качество и увеличить питательную ценность плодов перца сладкого за счёт выращивания рассады растений при облучении ультрафиолетом с длиной волны 400 нм и плотности фотосинтетического фотонного потока 120 ± 5 мкмоль⋅м^-2⋅с^-1. Способ является энергосберегающим, поскольку светодиодные светильники потребляют меньше электроэнергии, по сравнению с широко используемыми в промышленном растениеводстве лампами ДНаЗ.

Предложенный способ можно применять при разработке ресурсосберегающих агротехнологий производства растениеводческой пищевой продукции, поскольку воздействие фактора (в нашем случае ультрафиолетового излучения) происходит не на протяжении всего вегетационного периода растений (который может длиться до 6 месяцев), а только на этапе выращивания рассады (2 месяца).

Источники информации:

1. Mawphlang O.I.L., Kharshiing E.V. Photoreceptor mediated plant growth responses: implications for photoreceptor engineering toward improved performance in crops // Front. Plant Sci. - 2017. - V. 8. - P. 1181. Doi: 10.3389/fpls.2017.01181.

2. Закурина А.О., Щенникова А.В., Камионская А.М. Светокультура растениеводства защищенного грунта: фотосинтез, фотоморфогенез и перспективы применения светодиодов // Физиология растений. - 2020. - Том 67. - № 3. - С. 246-258.

3. Hasan M.M., Bashir T., Ghosh R., Lee S.K., Bae H. An Overview of LEDs’ Effects on the Production of Bioactive Compounds and Crop Quality // Molecules. - 2017. - 22(9). - P. 14-20. DOI: 10.3390/molecules22091420.

4. Патент N RU 2668341 C2 Российская Федерация. Система освещения для растениеводства и производственное помещение для растениеводства с применением такой системы освещения для растениеводства: заяв. 2015112211, 28.08.2013: опубликовано: 28.09.2018 / Николь Селин Катрин Сара, Цзи Ханфэн, Танасе Кристина, Онак Габриэль-Юджин, Петерс Марк Андре, заявитель Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. (NL).

5. Патент N RU 2636955 C2 Российская Федерация. Способ для увеличения питательной ценности съедобной части растения при помощи света и предназначенного для этого осветительного прибора: заяв. 2015112302, 30.08.2013: опубликовано: 27.10.2016 / Крейн Марселлинус Петрус Каролус Михаэль, Ван Хал Паулус Альбертус, Онак Габриэль-Юджин, Танасе Кристина, заявитель Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. (NL).

6. ОФС.1.2.3.0017.15 Методы количественного определения витаминов // Государственная фармакопея Российской Федерации XIII издания.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. В способе на этапе выращивания рассады растения перца сладкого облучают в течение 2 месяцев по 16 часов в сутки светодиодными светильниками, излучающими ультрафиолет с длиной волны 400 нм и суммарной плотностью фотосинтетического фотонного потока 120±5 мкмоль·м⁻²⋅с⁻¹. Способ обеспечивает улучшение качества товарной продукции перца сладкого за счёт увеличения содержания аскорбиновой кислоты на 56% в свежих плодах и увеличения сухой массы перикарпа на 18% без применения удобрений и химических стимуляторов. 1 табл., 1 пр.

Способ улучшения качества плодов и питательной ценности перца сладкого, согласно которому на этапе выращивания рассады растения облучают в течение 2 месяцев по 16 часов в сутки светодиодными светильниками, излучающими ультрафиолет с длиной волны 400 нм и суммарной плотностью фотосинтетического фотонного потока 120±5 мкмоль·м⁻²⋅с⁻¹.