Способ промышленного производства миниклубней картофеля в искусственном климате культивационного сооружения (фитотроне)

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве в искусственном климате культивационного сооружения (фитотроне). Способ включает создание управляемого воздействия на физиологические и фотосинтетические процессы на всех стадиях вегетации растений картофеля путем раздельного регулирования микроклимата (влажность, температура и газовый состав атмосферы) в стеблевой и корневой зоне фитотрона, изменения спектрального состава искусственного освещения стеблевой зоны растений картофеля в процессе вегетации и изменения состава питательного минерального раствора, используемого для питания растений в процессе вегетации. При этом создается градиент температуры в интервале от 2 до 16 градусов между атмосферой стеблевой зоны и атмосферой корневой зоны фитотрона, при этом в световой период вегетации растений градиент положителен в стеблевой зоне, а в темновой - в корневой, при этом абсолютная величина градиента температуры увеличивается в процессе роста растений и достигает своего максимума в период клубнеобразования картофеля; атмосфера в стеблевой зоне фитотрона постоянно и принудительно перемешивается; в световой период вегетации растений в атмосфере стеблевой зоне устанавливают содержание углекислого газа в размере 0,04-0,3%, в атмосфере корневой зоны растений картофеля устанавливают содержание углекислого газа в размере 0,04-0,19%; подвод питательного минерального раствора с рН 4-7,2 осуществляют при многократном, кратковременном опрыскивании или аэрозольном орошении всего объема корневой части растений; рН питательного минерального раствора в процессе роста картофеля постепенно снижают от значения 7,2 в начальный период роста растений до 4,2-4,0 в период клубнеобразования картофеля; опрыскивание или аэрозольное орошение всего объема корневой части растений питательным минеральным раствором осуществляется периодически в течение 3-45с с интервалами между ними 1-150 мин, влажность атмосферы в корневой зоне фитотрона в процессе роста картофеля уменьшается от 95-100% в начальный период роста растений до 65-80% в период клубнеобразования картофеля при активной аэрации всего объема корневой зоны; в процессе вегетации растений картофеля изменяют спектральный состав искусственного освещения в стеблевой зоне фитотрона, а именно: на этапе роста растений используются лампы со спектром 550 - 650 нм, а на этапе клубнеобразования картофеля - лампы со спектром 365 - 700 нм, при этом интенсивность света в процессе вегетации растений составляет 80-100 Вт/м². Способ позволяет с высокой эффективностью использовать физиологические возможности растений; регулировать фотосинтетические процессы; сроки и продолжительность различных этапов вегетации, создать промышленное производство миниклубней картофеля. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и биотехнологии, а именно к способу производства миниклубней картофеля в искусственном климате культивационного сооружения (фитотроне).

Известны способы гидропонного выращивания миниклубней картофеля, включающие размещение и фиксацию растения, искусственное освещение растений, подачу питательного раствора к корневой системе и сбор урожая (см. А.Ф. Садовой, В.П. Советов "Установки искусственного климата", М.: Агропромиздат, 1985 г.; см. авт. св. СССР N 1720593, МКл A 01 G 31/02, 1991 г.; см. патент РФ N 2038747, МПК A 01 G 9/24, 1992 г. - прототип).

Однако известные способы гидропонного выращивания миниклубней картофеля имеют низкую производительность, высокие эксплутационные расходы и не относятся к разряду промышленных производств.

В основу изобретения положена задача создания биотехнологического способа промышленного производства миниклубней картофеля в искусственном климате культивационного сооружения (фитотроне), позволяющего с высокой эффективностью использовать физиологические возможности растений, регулировать фотосинтетические процессы, сроки и продолжительность различных этапов вегетации.

Поставленная задача решается тем, что в биотехнологическом способе промышленного производства миниклубней картофеля в фитотроне, включающем размещение и фиксацию растения, искусственное освещение растений, подачу питательного минерального раствора к корневой системе растений и сбор урожая, отличительной особенностью является то, что создается управляемое воздействие на физиологические и фотосинтетические процессы на всех стадиях вегетации растений картофеля путем раздельного регулирования микроклимата (влажность, температура и газовый состав атмосферы) в стеблевой и корневой зоне фитотрона, изменения спектрального состава искусственного освещения в стеблевой зоне фитотрона в процессе вегетации растений картофеля и изменения состава минерального раствора, используемого для питания растений в процессе вегетации.

При этом создается градиент температуры в интервале от 2 до 16 градусов между атмосферой стеблевой зоны и атмосферой корневой зоны фитотрона, при этом в световой период вегетации растений градиент положителен в стеблевой зоне фитотрона, а в темновой - в корневой, при этом абсолютная величина градиента температуры увеличивается в процессе роста растений и достигает своего максимума в период клубнеобразования картофеля; атмосфера в стеблевой зоне фитотрона постоянно и принудительно перемешивается; в световой период вегетации растений картофеля в атмосфере стеблевой зоны фитотрона устанавливают содержание углекислого газа в размере 0.04-0.3%; в атмосфере корневой зоны фитотрона устанавливают содержание углекислого газа в размере 0.04-0.19%; подвод питательного минерального раствора с pH 4.0 - 7.2 осуществляют при многократном, кратковременном опрыскивании или аэрозольном орошении всего объема корневой части растений картофеля; pH минерального раствора в процессе роста картофеля постепенно снижают от значения 7.2 в начальный период роста растений до 4.2-4.0 в период клубнеобразования картофеля; опрыскивание или аэрозольное орошение всего объема корневой части растений картофеля питательным минеральным раствором осуществляется периодически в течение 3-45 с с интервалами между ними от 1 до 150 мин; влажность атмосферы в корневой зоне фитотрона в процессе роста картофеля снижают от значения 95-100% в начальный период роста растения до 65-80% в период клубнеобразования картофеля при активной аэрации всего объема корневой зоны фитотрона; в процессе вегетации растений картофеля изменяют спектральный состав искусственного освещения в стеблевой зоне фитотрона, а именно: на этапе роста растений используются лампы со спектром от 550 до 650 нм, а на этапе клубнеобразования картофеля - лампы со спектром от 365 до 700 нм, при этом интенсивность света в процессе вегетации растений картофеля составляет 80-100 Вт на 1 м².

В результате длительной экспериментальной практики было установлено, что в условиях фитотрона с использованием отличительных признаков предложенного биотехнологического способа промышленного производства миниклубней картофеля удалось значительно повысить производительность процесса и снизить эксплуатационные расходы. Разработанная технология позволяет организовать круглогодичное производство миниклубней картофеля (3-4 вегетации в год) и в больших объемах (миллионы штук в год), что по совокупности признаков позволяет отнести ее к разряду промышленных. При этом с каждого растения в результате периодического сбора собирают свыше 120 штук миниклубней картофеля весом 5-7 г каждое или 2880 штук с каждого 1 м² посадочной площади за одну вегетацию.

Пример осуществления предложенного способа.

Черенки растений оздоровленного картофеля сорта "Луговской" были размещены и зафиксированы на посадочной площади в культивационном сооружении - фитотроне. В световой период продолжительностью 16 ч температуру в стеблевой зоне фитотрона поддерживали на уровне 24-26 градусов в период вегетации (24-30 дней) и снижали до 20-22 градусов в период клубнеобразования. В темновой период температуру в стеблевой зоне фитотрона поддерживали на уровне 18-19 градусов в период вегетации и снижали до 10-12 градусов в период клубнеобразования. Температура атмосферы корневой зоны фитотрона поддерживалась на уровне 16-20 градусов. Содержание углекислого газа в атмосфере стеблевой зоны фитотрона в световой период поддерживали на уровне 0.18% при постоянном перемешивании атмосферы. Содержание углекислого газа в атмосфере корневой зоны поддерживали на уровне 0.09-0.1%. Опрыскивание всего объема корневой части растений картофеля питательным минеральным раствором в период вегетативного роста осуществляли в течение 35 с с интервалами в 5 мин, в период клубнеобразования - 5 с и 140 мин соответственно. Состав и pH питательной минеральной среды корректировались два раза в неделю на основе проводимых анализов, при этом pH раствора постепенно снижали со значения 7.2 в начальный период роста растений до 4.2 в период клубнеобразования, при этом влажность атмосферы корневой зоны снижали с 95 до 70% при активной аэрации всего объема корневой зоны. На этапе клубнеобразования лампы со спектром излучения от 550 до 650 нм заменяли на лампы со спектром излучения от 365 до 700 нм.

Сбор миниклубней, достигших кондиционного размера, производили ежедневно. В конце вегетационного периода с каждого растения было снято в среднем по 122 миниклубня весом 5-7 г.

Формула изобретения

1. Способ промышленного производства миниклубней картофеля в искусственном климате культивационного сооружения (фитотроне), включающий размещение и фиксацию растений, создание управляемого воздействия на физиологические и фотосинтетические процессы на всех стадиях вегетации растений картофеля путем изменения спектрального состава искусственного освещения, изменения состава и pH минерального раствора, используемого для питания растений в процессе вегетации, опрыскивания или аэрозольного орошения всего объема корневой части растений картофеля питательным минеральным раствором, изменение влажности, при этом создают градиент температуры в интервале от 2 до 16 градусов между атмосферой стеблевой зоны и атмосферой корневой зоны фитотрона, в световой период вегетации растений картофеля градиент положителен в стеблевой зоне фитотрона, в темновой период градиент положителен в корневой зоне, причем абсолютную величину градиента температуры увеличивают в процессе вегетации до достижения своего максимума в период клубнеобразования картофеля; в световой период вегетации растений картофеля в атмосфере стеблевой зоны фитотрона устанавливают содержание углекислого газа в размере 0,04 - 0,3%, в атмосфере корневой зоны - в размере 0,04 - 0,19%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опрыскивание или аэрозольное орошение всего объема корневой части растений картофеля осуществляют многократно, кратковременно путем подвода питательного минерального раствора с pH 4,0 - 7,2.

3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что pH питательного минерального раствора в процессе вегетации картофеля постепенно снижают со значения 7,2 в начальный период роста растений до 4,2 - 4,0 в период клубнеобразования картофеля.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что опрыскивание или аэрозольное орошение всего объема корневой части растений картофеля питательным минеральным раствором осуществляют периодически в течение 3 - 45 с с интервалами между ними 1 - 150 мин.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что влажность атмосферы в корневой зоне фитотрона в процессе роста картофеля снижают со значения 100 - 95% в начальный период роста растений до 80 - 65% в период клубнеобразования картофеля при активной аэрации всего объема корневой зоны.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в процессе вегетации растений картофеля изменяют спектральный состав искусственного освещения в стеблевой зоне фитотрона, а именно: на этапе роста растений используют лампы со спектром 550 - 650 нм, а на этапе клубнеобразования картофеля - лампы со спектром 365 - 700 нм, при этом интенсивность света в процессе вегетации растений картофеля составляет 80 - 100 Вт/м².