СПОСОБ УСКОРЕННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ГИДРОПОННОГО ЗЕЛЕНОГО КОРМА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ Российский патент 2025 года по МПК A01G31/00 A01C1/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для ускоренного проращивания семян зерновых и зернобобовых культур на зеленый корм для сельскохозяйственных животных и птицы в различных теплицах.

Одним из видов кормов, который помогает сбалансировать рацион животных и птицы, улучшить их здоровье, а следовательно, увеличить получение экологически чистой мясной и молочной продукции в животноводстве и птицеводстве, является гидропонный зеленый корм (ГЗК), в состав которого входят пророщенные злаковые или бобовые культуры, растущие при максимально благоприятных условиях, обеспечивающие стабильно высокий по количеству и качеству урожай. В 1 кг сухого вещества ГЗК содержится в среднем 0,9-1,1 кормовых единиц, 20-25% протеина, 250-300 мг каротина, тогда как в 1 кг сухого вещества лугового сена содержится всего 04-0,5 кормовых единиц, 4-5% протеина и 30 мг каротина. Кормление гидропонным зеленым кормом может полностью заменить витаминно-минеральный премикс, используемый для профилактики ацидоза, кетоза и других заболеваний животных и птицы.

ГЗК и смеси пророщенного зерна (СПЗ) начали применяться в сельском хозяйстве еще в начале 60-х годов XX века, а в настоящее время такой корм может являться лучшей альтернативой традиционному производству и заготовке кормов. Данный корм представляет собой зеленую биомассу, выращенную из семян различных злаковых (пшеницы, ржи, овса, ячменя и др.) и зернобобовых (гороха, вики, сои и др.) или из смеси данных бобово-злаковых культур под влиянием воды, тепла и света. Такая «трава» вырастает за 7-9 дней, достигая высоты стеблей приблизительно 25 см, ее скармливают скоту вместе с оставшимся зерном и образованными корешками. Гидропонный корм доступен в любое время года за счет использования автоматизированных комплексов по выращиванию, а его включение в рацион устраняет сезонное снижение продуктивности животных, что особенно актуально для северных регионов.

Технология производства гидропонного зеленого корма заключается в проращивании зерна в закрытом помещении. Быстрополучаемый продукт отличается высокой энергетической ценностью, питательностью, отличной усвояемостью, содержанием доступного протеина и жиров, аминокислот и клетчатки, а также витаминов, макро- и микроэлементов, селена, каротина и ряда других биологически активных веществ, способствующих улучшению аппетита, увеличению продуктивности и сохранению здоровья животных. В пророщенном зерне под действием собственных ферментов большая часть крахмала подвергается ферментативному гидролизу и превращается в сахара, дефицит которых может наблюдаться в рационах животных. При гидропонном выращивание 1 кг зерна с усвояемостью 40% превращается в 5-10 кг ЗГК с усвояемостью 95%, что соответствует 2 кг комбикорма.

Для производства ГЗК при проращивании зерна в принципе может быть достаточным использование высококачественного зерна различных зерновых и зернобобовых культур, а также очищенной воды.

Снимать урожай можно ежедневно в течение всего года на пике максимального накопления полезных веществ и витаминов. За цикл проращивания с одного квадратного метра производственной площади получают 25-30 кг фуражной массы ячменя, овса, ржи и до 50 кг фуражной массы кукурузы. Зеленый гидропонный корм на 70-80% удовлетворяет потребность животных и птиц в витаминах и микроэлементах, также является превосходным органическим "живым фуражом".

Типовой технологический процесс выращивания ГЗК содержит ряд основных последовательных этапов:

• подготовка семенного материала исходной культуры;

• замачивание семенного материала;

• распределение семенного материала по вегетационной поверхности растительности;

• выращивание зеленых проростков;

• уборка выращенной кормовой массы и скармливание ее с.-х. животным.

Набухание и прорастание семян. Для того чтобы семена проросли, они должны набухнуть, т.е. поглотить определенное количество воды, которое зависит от их крупности и химического состава. Например, от массы семена ржи поглощают 55-65% воды, пшеницы - 47-48%, ячменя - 48-57%, овса - 60-75%, кукурузы - 37-44%. Для набухания семян зерновых и бобовых культур требуется 100-125% воды от их массы. После набухания в семенах происходят биохимические и физиологические процессы. Под воздействием ферментов сложные химические соединения (крахмал, белки, жиры и др.) переходят в простые, растворимые соединения. Они становятся доступными для питания зародыша и через щиток перемещаются в него, который при получении питания переходит из состояния покоя к активной жизнедеятельности. Семена начинают прорастать, причем в это время им необходимы влага, кислород и определенные температурные условия.

В ряде исследований было доказано, что тяжелая - дейтериевая вода, относится к условной категории «мертвой», поскольку губительна для живых организмов. Дейтерий является изотопом водорода с молекулярной массой 2, имеет один протон и один нейтрон в ядре атома. В молекуле тяжелой воды, в отличие от обычной, вместо двух атомов водорода, связанных ковалентной связью с атомом кислорода, два атома водорода замещены на дейтерий.

Известно, что высокие концентрации тяжелой воды в ростовой среде могут вызвать ингибирование жизненно-важных функций роста и развития многих микроорганизмов [1]. Частичное удаление дейтерия значительно стимулирует жизненные процессы.

В диссертационной работе Пономаревой А.Л. [2] показано, что тяжелая вода (2300 ррт дейтерий) подавляла прорастание семян пшеницы, так как после инкубирования семян в этой воде их всхожесть была существенно ниже, чем в контроле (56±11,2% и 98,1±19,6%, соответственно). Также в этой же воде отмечали снижение размеров проростков. Так, на 3-и сутки длина стебля и корня проростков пшеницы в тяжелой воде и контроле составляла 0,36±0,09 и 0,67±0,14 см, 0,8±0,13 и 1,89±0,29 см соответственно.

Для ускорения проращивания семян можно использовать легкую воду, имеющую более низкое содержание дейтерия и обладающую особыми свойствами.

Выполненные учеными Кубанского ГАУ исследования по получению и применению легкой воды [3] показали возможность повышения скорости проращивания семян в 1,3 раза и проращивание луковиц в 1,5 раза по сравнению с контролем.

В России и за рубежом для получения легкой воды запатентовано несколько способов и устройств, которые позволяют очищать водопроводную воду от содержания различных вредных примесей, например известен способ получения экологически чистой воды и устройство для его осуществления [4], включающий охлаждение воды с образованием льда и последующее таяние, обработку магнитным полем и кристаллами кремния, причем обработку воды осуществляют поэтапно в две стадии: первоначально замораживают, содержащую дейтерий, при температуре от 0 до +3,8°С в верхнем сосуде А и переливают незамерзшую воду в нижний сосуд Б, где создают температуру -15°С и замораживают на 85%. Преимущества данного изобретения: поэтапная очистка воды в двух сосудах с теплоизоляционной оболочкой, замораживание воды, используемой для питья и полива, осуществляемое с последующим оттаиванием в магнитном поле с постоянными магнитами и кристаллами кремния, фильтрацией на каждом этапе, обеспечивает: 1) удаление дейтериевой, тяжелой воды D₂O и карбонатных солей; 2) получение экологически чистой обеззараженной воды; 3) очистку организмов людей и животных от солей, шлаков, камней и грибковой флоры.

Известен способ аэроводного выращивания растений [5], включающий их размещение и фиксацию в вегетационных сосудах и подачу в последние питательного раствора, осуществляемую периодически в течение заданного времени t₁=4-5 мин, с последующим сливом в течение времени t₂ и выдержкой t₁: t₂: t₃= 1: 1,0-1,5: 5-8,75 с последующим повторением указанного цикла. Недостатки использования этого способа: в зимний период наблюдается невысокая скорость роста растений, снижается их продуктивность в сравнении с летним периодом. Кроме того, даже в теплицах этот способ сложен в эксплуатации технологического режима для растений, не обеспечивает достаточного снабжения корневой системы растений кислородом, чего требуют современные технологии выращивания тепличных растений, например, в оранжереях закрытого помещения, не отапливаемого летом и отапливаемого зимой.

Известен способ, характеризующийся устройством для его осуществления для гидропонного выращивания растений [6], заключающийся в размещении растений в вегетационном лотке между двумя каналами, в каждый из которых помещают часть разделенной на две части корневой системы каждого растения, периодической подаче питательного раствора и последующем сливе питательного раствора и выдержке корневой системы растений в воздушной среде, при этом питательный раствор сначала подают в один канал при выдерживании части корневой системы каждого растения в другом канале в воздушной среде, а затем питательный раствор сначала подают в другой канал при выдерживании части корневой системы каждого растения в первом канале в воздушной среде с последующим повторением указанного цикла, при этом подачу питательного раствора осуществляют по методу капельного или проточного полива, растения размещают в емкостях на площадке с размещением разделенных частей корневой системы по ее обеим сторонам в каналах вегетационного лотка, при этом площадку и отходящие от нее стенки лотка покрывают влагоудерживающим материалом, поверх которого размещают емкости с растениями и разделенные части корневой системы. Недостатком данного способа является низкая эффективность роста растений, когда корневая система не дополучает максимального питательного вещества при накоплении воды и быстром ее сливе с удобрениями при покрытии только влагозадерживающим материалом, поверх которого размещают емкость с растениями и разделенные части корневой системы. Кроме того, гидропонная система не полностью решает проблему без внесения под покрытие слабоводопроницаемого геотекстильного материала органических удобрений животноводства или птичьего помета, или сапропеля, или торфа, которые в конечном итоге получения известными способами в виде гранулированного удобрения имеют однородный состав, сохраняют все питательные компоненты природного состава и за счет их использования позволяют добиться высокой точности требуемой дозировки при их укладке под полотно слабоводопроницаемого геотекстильного материала.

Наиболее близким прототипом к заявленному изобретению является "Способ обработки зерна на корм" [7], включающий увлажнение зерна, обработку раствором карбамида с последующей сушкой, отличающийся тем, что после обработки зерно выдерживают в течение 3-5 суток при 18-20°С, при этом сушку обработанного зерна проводят в течение 50-80 мин при 45-50°С, а затем при 80-90°С в течение 50-80 мин, причем для обработки каждой культуры используют раствор карбамида с концентрацией, обеспечивающей жизнедеятельность зародыша зерна. Недостатком этого способа является то, что скармливание сельскохозяйственной птице зерна, обработанного раствором карбамида, может привести к их токсикозу, и в данном корме отсутствуют важные биологически активные вещества (каротиноиды и др.). Поэтому данный способ не решает поставленной задачи.

Задачей предлагаемого изобретения является создание нового способа ускоренного выращивания гидропонного зеленого корма для сельскохозяйственных животных и птицы.

Технический результат заявленного способа заключается в ускорении сроков роста растений и получении биологической полноценности проращиваемого зерна через применение протиевой (легкой) воды, повышающей эффективность формирования биомассы стеблей и корешков проростков растений для использования в качестве зеленого гидропонного корма в питании сельскохозяйственных животных и птицы.

Для достижения поставленной задачи предлагается способ ускоренного выращивания гидропонного зеленого корма для скота и птицы, включающий световой, температурный и влажностный режимы, отличающийся тем, что увлажнение семян проводят с использованием протиевой воды.

Примеры конкретного использования

Пример 1. Для оценки влияния протиевой воды на ускорение проращивания семян озимой пшеницы авторами изобретения были проведены сравнительные испытания (эксперименты) двух способов увлажнения при выращивании гидропонного зеленого корма: 1) водопроводной водой при освещении бытовой светодиодной фитолампой; 2) с использованием протиевой воды. Срок проращивания зерна озимой пшеницы составил 7 дней. Температура в помещении была 18,9-25,8°С, влажность - 42-81%.

В опыте 30 зерен пшеницы проращивали с добавлением водопроводной воды (образец А, контрольный) и 30 зерен пшеницы с добавлением протиевой воды (образец Б, опытный). Семена для набухания замачивали в течение 12 часов с добавлением 100 мл водопроводной воды (образец А) и 100 мл протиевой воды (образец Б) в помещении без дневного света.

Проращивание происходило в чашках Петри. После замачивания семена были уложены на влажную фильтровальную бумагу. Каждые сутки семена увлажняли, добавляя по 20-30 мл воды в образец А - водопроводную, в образец Б - протиевую воду.

Для контроля условий проращивания (температуры и влажности воздуха) в месте проращивания был помещен Датчик климата (Xiaomi Mi Temperature and Humidity Monitor 2 NUN4126GL), позволяющий фиксировать измерения температуры и влажности, данные по изменению которых представлены в таблице 1.

С целью обеспечения поступления света для проростков пшеницы использовалась установка с бытовой светодиодной фитолампой. Высота лампы над чашкой Петри была 30 см. Освещенность измерялась с помощью экспонометра Свердловск-4 и составила 6760 лк. Каждые сутки проводилась фотофиксация изменений в семенах пшеницы, определялась длина стебля у каждого проростка.

Результаты сравнения испытания двух жидких сред при проращивании зерна озимой пшеницы (средние значения длины стебля проростков) на фоне оптимального освещения представлены на фигуре 1 и в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, при проращивании семян озимой пшеницы с использованием протиевой воды ускорялся рост стеблей проростков: в первый день - в 2,5 раза, во второй - в 1,8, в третий - в 2,1, в четвертый - в 1,6, в пятый - в 1,3, в шестой и седьмой день - в 1,2 раза.

На фигурах 2-4 представлена фотофиксация результатов наблюдений за проращиванием семян пшеницы в третий, четвертый и седьмой дни.

Результаты проведенного эксперимента показали эффективность использования протиевой воды для ускоренного проращивания зерна озимой пшеницы в течение нескольких дней, что очень важно при производстве гидропонного зеленого корма для животных и птицы.

Положительный эффект, выявленный по результатам проведенных опытов по влиянию протиевой воды на рост живых организмов, описанных в предлагаемом изобретении можно выразить в следующих сферах:

экономическая:

- снижение финансовых затрат при применении способа ускоренного выращивания гидропонного зеленого корма для сельскохозяйственных животных и птицы при использовании протиевой воды в связи с отсутствием многочисленных проблем:

а) приготовление питательной среды, например, по прописи К. Вебера требует наличие химически чистых препаратов солей, стоимость которых относительно высока;

б) специального оборудования (лабораторные весы, тара и т.д.);

в) квалифицированного персонала;

экологическая:

- проростки зерна, выращенные с использованием протиевой воды, по многим показателям не уступают, а по некоторым - превосходят аналогичные образцы пшеницы, увлажненные питательным раствором, содержащим химические соединения;

- снижение естественного и искусственного мутирования в клетках животных и птиц, вызванных действием промышленных загрязнений, так как витамин А (ретинол) и каротин, вырабатываемый в растениях при увлажнении их семян протиевой водой при выращивании на зеленый корм, осуществляют антимутагенное действие;

биологическая:

- возможность стимуляции деления клеток;

- оптимизация скоростей биологических реакций;

- повышение всхожести семян озимой пшеницы и ускорение их прорастания;

- увеличение содержания протеина и большинства аминокислот в пророщенном зерне, увлажняемом протиевой водой, по сравнению с натуральным зерном, используемым для кормления животных и птиц.

Список источников

1. Smith K., Barua J.М., Watt P. W. // Am. J. Physiol. - 1992. - V. 262. - N 3. - P. 1372-1376.

2. Автореферат диссертации к.б.н.: 03.02.08 / Пономарева А.Л. Изучение биологических эффектов воды с помощью методов биотестирования. - Иркутск, 2012. - 21 с.

3. Касьянов Г.И., Ольховатов Е.А., Косенко О.В. Перспективы получения и применения легкой воды / Научный журнал КубГАУ. - №127 (03). - 2017.

4. Патент RU №2707999.

5. Патент SU №1319793.

6. Патент RU №2635396.

7. Патент RU №2097985.

Способ ускоренного выращивания гидропонного зеленого корма из семян озимой пшеницы для сельскохозяйственных животных и птицы, включающий световой, температурный и влажностный режимы, заключается в том, что проводят обработку посевного материала путем увлажнения семян озимой пшеницы с использованием протиевой воды. Вначале замачивают семена в этой воде на 12 ч в помещении без дневного света, а затем добавляют ежедневно в течение 7 суток протиевую воду. Проводят фотофиксацию изменений в семенах и определяют длину стебля у каждого проростка. Техническим результатом является ускорение сроков роста растений и получение биологически полноценного проращиваемого зерна. 4 ил., 2 табл.

Способ ускоренного выращивания гидропонного зеленого корма из семян озимой пшеницы для сельскохозяйственных животных и птицы, включающий световой, температурный и влажностный режимы, отличающийся тем, что проводят обработку посевного материала путем увлажнения семян озимой пшеницы с использованием протиевой воды, причем вначале замачивают семена в этой воде на 12 ч в помещении без дневного света, а затем добавляют ежедневно в течение 7 суток протиевую воду, с проведением фотофиксации изменений в семенах и определением длины стебля у каждого проростка.