CC BY
23УДК 635.21:631.573-022.52:631.5:631.17
ИНЖЕНЕРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МИНИКЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ
В.Н. Зернов, А.Г. Аксенов, А.В. Сибирёв, А.С. Дорохов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Аннотация. Разработка реальной инновационной технологии промышленного производства оздоровленных миниклубней в больших объемах с низкой себестоимостью весьма актуальная задача.
В статье рассмотрен вопрос инженерного обеспечения требований инновационного получения миниклубней картофеля, отработки способа получения миниклубней со сбором их по мере нарастания на почвенных субстратах, оценено влияние основных внешних факторов на рост картофельного растения и интенсивность клубнеобразования.
Приведена конструктивная схема устройства, позволяющего обеспечить выполнение требований инновационной технологии получения миниклубней картофеля на твердом субстрате со сбором их по мере нарастания. На примере изготовленного в опытном производстве технологического модуля представлены результаты лабораторных испытаний по ускоренному размножению миниклубней картофеля.
Экспериментальные исследования по выращиванию картофеля на технологическом модуле из пробирочных микрорастений подтвердили возможность эффективного получения оздоровленных миниклубней на почвенных субстратах со сбором по мере их нарастания. Оценено влияние на индукцию клубнеобразования четырех основных внешних факторов: короткий день (длинная ночь), температура (ночное ее понижение), интенсивное освещение надземной части растений при затемнении зоны сталонообразования, а также умеренный уровень азотного снабжения. Показано, что под влиянием этих факторов происходит переключение физиологических и биохимических процессов в растении от линейного роста к образованию клубней.
Сделан вывод, что по сравнению с традиционной технологией на технологическом модуле увеличивается выход миниклубней с одного микрорастения в 4-6 раз, более чем в два раза сокращается объем требуемых питательных субстратов, удлиняется период активной продуктивности картофельного растения. За счет
оптимизации четырех внешних факторов кубнеобразования могут быть достигнуты потенциальные возможности модуля (более 50 клубней с 1 растения).
Ключевые слова: инженерное обеспечение, технологический модуль, семеноводство, миниклубни картофеля, факторы клубнеобразования.
Введение. Картофель имеет одну из самых длительных по времени (до 5 лет, реже больше) схему семеноводства. Наивысшей урожайности добиваются там, где в семеноводстве приняты укороченные схемы производства элиты, но для их реализации необходимо промышленное количество оздоровленных миниклубней (несколько сот тысяч и более в расчете на 1 семеноводческое хозяйство) [1]. Разработка реальной инновационной технологии промышленного производства оздоровленных миниклубней в больших объемах с низкой себестоимостью и ее инженерным обеспечением задача весьма актуальная.
Выполнение разработанных ФНАЦ ВИМ требований к инновационной технологии ускоренного воспроизводства исходного оздоровленного клубневого материала потенциально позволит увеличить выход миниклубней с одного микрорастения за две ротации в год на модуле на два порядка (в 100 раз) по сравнению с перспективными на данный момент гидропонными способами [2]-[5]. При этом почти в два раза сократится объем питательных субстратов, в 1,5-2,0 раза удлинится период активной продуктивности картофельного растения по сравнению с традиционной технологией [6]-[8]. Сбор клубней по мере нарастания обеспечит получение выровненных семенных клубней требуемого размера.
С целью инженерного обеспечения выполнения требований технологии инновационного получения миниклубней картофеля с автоматической фиксацией и поддержанием заданных технологических параметров в ФНАЦ ВИМ разработан, изготовлен и проходит лабораторные испытания модуль по ускоренному размножению миниклубней картофеля.
Разработка выполнена в рамках КПНИ «Развитие селекции и семеноводства картофеля» и предназначена для технического обеспечения производства миниклубней в системе оригинального семеноводства картофеля. Модуль позволяет увеличить выход миниклубней в расчете на одно растение при одновременном обеспечении однородности их размерно-массовых характеристик. В качестве посадочного материала могут быть использованы микрорастения и миниклубни.
Модуль (рисунок 1) является устройством стационарного типа, с возможностью пассивного перемещения в горизонтальной плоскости при помощи четырех колес со стопорами для фиксации от свободного перемещения. Короб имеет размер 2,0*1,0*0,35 м. Полезная площадь 2,0 м2. В коробе установлено металлическое сетчатое дно с ячейками 1*1 мм. На высоте 70 мм от дна короба перпендикулярно длинной стороне короба и параллельно его дну установлены металлические планки с отверстиями. Планки обеспечивают одинаковую глубину посадки посадочного материала (миниклубней и микрорастений), что облегчает в дальнейшем организацию процесса периодического сбора клубней.
Рисунок 1 - Общий вид модуля В верхней части короба над каждой планкой монтируется внешняя опалубка, состоящая из двух кроющих плашек с симметричными вырезами полукруглой формы под каждое растение. Опалубка выполняет две главные функции: закрепление стеблей растений в пространстве и размещение на ней технологических крышек, обеспечивающих затемнение зоны, необходимой для нормального протекания процесса клубнеобразования (рисунок 2).
Для обеспечения проведения поливов и жидких подкормок на модуле смонтирована система полива на основе готовых узлов (рисунок 3). Система полива состоит из емкости для воды объемом 100 л; фонтанного насоса «Калибр НФЭ-35», погруженного в бак; фильтра механической очистки воды; системы капельного полива «Cicle» с возможностью обеспечения подачи воды к растениям (до 60 шт.).
б
а) с открытыми технологическими крышками; б) с закрытыми технологическими крышками Рисунок 2 - Зона образования клубней
IV 1 ■—1 ■•
Ш ■ Ръ*
Рисунок 3 - Система полива и корневой подкормки
В системе освещения растений модуля (рисунок 1) использованы 2 лампы типа ДНаТ-400. Установка режима освещения и полива растений проводится с помощью программируемых реле времени.
Режим освещения растений на модуле следующий: до фазы бутонизации 14 часов день - 10 часов ночь. В течение 10 дней с началом бутонизации день укорачивается до 10 часов, что является фактором, стимулирующим растения картофеля к началу клубнеобразования. После того, как начался процесс образования клубней, световой день устанавливается равным 12 часам, соответственно ночь тоже 12 часов.
В качестве органоминерального субстрата использовали смесь следующего состава (по объему): торф - 90%, цеолит
а
модифицированный (с размером частиц 2-5 мм) - 10%. Торф марки TS-1 (на основе белого сфагнового мха) выработан фирмой «Klassman-Deliman» GmbH (Германия) и имел следующие агрохимические характеристики, и по факту не нуждался в коррекции питательного состава:
- кислотность pH 5,5-6,5;
- азот (N) - 100-120 мг/л;
- фосфор (Р2О5)- 70-130 мг/л;
- калий (К2О) - 140-240 мг/л.
Цеолит (сокернит) был модифицирован с целью насыщения питательными элементами в необходимой пропорции перед использованием в лабораторных условиях по следующей процедуре. Цеолит насыпается в бочку и равномерно заливается модифицирующим 1%-ным водным раствором минерального удобрения марки «полифид» (N19P19K19), производство «Хайфа Кемикалз Лтд», Израиль, таким образом, чтобы над слоем цеолита слой воды был не менее 5 см. Процедура длилась 5 суток, при этом производится добавление свежего раствора до нужного объема.
2-3 раза в сутки проводилось перемешивание смеси продолжительностью 5 мин. По завершении процесса, не впитавшуюся часть раствора из смеси сливали, а полученную массу модифицированного цеолита подсушивали до воздушно-сухого состояния. Полученный модифицированный цеолит смешивали с торфом до достижения состояния однородной смеси.
Внутри короба при подготовке установки к посадке растений укладывается синтетическое полотно «геотекстиль», которое пропускает воду в одном направлении и не пропускает в противоположном. Полотно располагают к грунту стороной, которая сдерживает сток воды из грунта. Поверх синтетического полотна накладывали грунт слегка уплотнив его, при этом уровень грунта должен быть 70-80 мм, т.е. вровень или чуть ниже уровня планки.
Процесс клубнеобразования на картофельном растении состоит из нескольких этапов, каждый из которых требует для нормального протекания определенного сочетания внешних и внутренних стимулов, и, в большинстве случаев, сопровождается как изменениями в синтезе и транспорте веществ, так и характерными морфологическими чертами.
Первый этап - возникновение и рост столона, где клеточные деления сосредоточены главным образом в апикальной почке и субапикальной зоне. Рост столона прекращается с началом инициации на нем клубня.
Второй этап - индукция клубнеобразования, т.е. приобретение растением способности формировать клубни. Заметных
морфологических изменений на этом этапе не происходит, но он является ключевым для всего процесса и включает в себя образование в листьях и транспорт в кончики столонов стимула клубнеобразования.
Третий этап - инициация клубней, когда клеточные деления в апексе столона прекращаются, а в субапикальной зоне деления активируются и меняют направление с поперечного к оси роста столона на продольное. На кончике столона возникает вздутие.
Четвертый этап - рост клубня, при этом клетки делятся и растягиваются во всех направлениях, особенно в сердцевине, в них активно идет синтез и накопление крахмала.
Клубнеобразование в целом и все его этапы находятся под воздействием внешних (условия окружающей среды) и внутренних (специфические белки, фитогормоны и углеводное снабжение) факторов.
В наших экспериментах учитывались внешние факторы. Для индукции клубнеобразования важны четыре основных внешних фактора: короткий день (длинная ночь), ночное понижение температуры, интенсивное освещение надземной части растений, а также умеренный уровень азотного снабжения. Под влиянием этих факторов происходит переключение физиологических и биохимических процессов в растении от линейного роста к образованию клубней.
Наиболее изученным внешним фактором является фотопериод (ФП). Картофель является короткодневным по клубнеобразованию растением, но разные подвиды и сорта картофеля существенно различаются по степени зависимости формирования клубней от длины дня. Рядом исследователей доказано что на самом деле более важна продолжительность темного периода суток, поскольку прерывание ночи всего пятиминутным освещением красным светом снимает индукцию клубней [9, 10].
Температура также оказывает заметное влияние на клубнеобразование. Индукции клубней способствует понижение температуры, особенно в ночной период, до 14-20°С. Более высокие ночные температуры задерживают переход к клубнеобразованию [11].
Важным фактором, влияющим на клубнеобразование, является азотное питание растений. Избыток доступного азота способствует росту надземной части растений и, как следствие, тормозит начало роста клубней. Уменьшение азотного питания приводит к ускорению образования клубней на столонах, а повторное увеличение азота вызывает израстание этих клубней в новые столоны [10].
Интенсивность фотосинтеза определяется уровнем освещенности, поэтому клубнеобразование идет интенсивнее при большей яркости освещения надземной части растений. Наоборот в
подземной части (в зоне клубнеобразования) благоприятна темнота, т.к. освещение столонов способствует их превращению в типичные растущие вверх побеги [12].
Цель исследования - отработка способа получения миниклубней на технологическом модуле со сбором их по мере нарастания с использованием твердых почвенных субстратов, оценка влияния четырех основных внешних факторов на рост картофельного растения и интенсивность клубнеобразования.
Материал и методы. В период испытаний технологический модуль размещался в не изолируемом закрытом помещении со слабым естественным освещением. Для проведения испытаний были использованы пробирочные микрорастения картофеля. Растения из пробирок были высажены в ячейки кассет для выращивания рассады овощных культур, заполненные тем же грунтом, которым заполняется короб модуля. Растения сажали на максимально возможную глубину, обильно поливая и на сутки не включали штатное освещение модуля. Затем режим освещения: день - 14 час., ночь - 10 час. вплоть до высадки в короб модуля.
Из кассет в короб модуля рассада была высажена через три недели (13.04.2019). Растения размещали вдоль планки с расстоянием 10 см, при посадке ориентировались на вырезы в плашке опалубки. В ряду размещалось 9 растений.
При достижении растениями высоты 13-15 см проводили установку опалубки и фиксировали положение растений в пространстве. Для этого сначала над рядком растений устанавливали одну плашку, при этом стопорными гайками фиксировали положение плашки за краевые пазы. Затем на стеблях, в местах где они могут контактировать с металлической кромкой, укрепляли вкладыш из пористого синтетического материала и осторожно заводили в вырезы плашки. Проделав эту операцию со всеми растениями на рядке, устанавливали вторую плашку на рядок, заводили вторую плашку в краевые пазы и после этого окончательно фиксировали опалубку на рядке.
Для создания зоны образования столонов и стимуляции нарастания на них клубней 14.05.2019 г. на модуль были установлены технологические крышки (Рисунок 2).
Высаженные в модуль растения поливали через систему полива, подающую раствор к каждому растению. Включение и выключение системы полива проводилось автоматически с помощью реле времени. Время включения системы полива определено опытным путем и составляло 2 минуты в сутки. Расход раствора - за один полив составлял 20 литров на модуль.
Удобрения к корневой системе подавали с помощью системы полива, предварительно растворяя их в объеме поливочного бака. Использовались легкорастворимые безбалластные удобрения с высоким содержанием действующих веществ, которые кроме макроэлементов содержат в виде хелатов (комплексонатов) полный набор микроэлементов - железо, цинк, медь, марганец, а также бор и молибден. Важно отметить, что все применяемые удобрения безхлорные.
В целом система минерального питания растений на модуле включала: основное удобрение; совмещенное с модифицированием субстрата; корневые подкормки через систему капельного орошения; некорневые подкормки.
Первичный запас питания в грунте был рассчитан таким образом, чтобы без дополнительного корневого питания из раствора, растения могли бы нормально развиваться не менее 60 дней. В дальнейшем корневые подкормки до начала клубнеобразования проводили 0,03% раствором акварина-12, а в период клубнеобразования - 0,05% раствором. Некорневые подкормки раствором калийной селитры способствуют оттоку питательных веществ из надземной части растения к клубням. Некорневая подкормка монофосфатом калия имеет целевое назначение -способствовать инициированию процесса клубнеобразования, и является обязательным. Такую обработку проводили с интервалом 5-7 дней, кратность обработок может достигать трех. В нашем конкретном случае оказалось достаточно 2 обработок.
Система защиты растений в оригинальном семеноводстве строится исходя из необходимости обеспечения полного отсутствия переносчиков вирусной инфекции. Модуль испытывался в помещении, которое не гарантировало в должной мере защиту от насекомых-переносчиков вирусов растений. Поэтому мы использовали самый строгий регламент применения инсектицидов и фунгицидов. Шестикратная обработка инсектицидом системного действия Актара, ВДГ, Syngenta. Для профилактики фитофтороза четырехкратно применяли высокоэффективный фунгицид Ридомил Голд МЦ, ВДГ, Букета.
Результаты и обсуждение. До середины мая температурные режимы выращивания поддерживали за счет воздухообмена с уличным воздухом. Однако после 15 мая до конца второй декады июня отмечалась очень высокая температура воздуха (до 30оС), что в сочетании с тепловой энергией, выделяемой лампами, и отсутствием кондиционирования привело к высокой температуре воздуха и субстрата в помещении, что остановило начавшийся было процесс образования клубней. Даже в ночное время температура субстрата
внутри короба не опускалась ниже + 24оС. Несмотря на высокую температуру столоны, формировались в большом количестве, но индуцирования клубнеобразования не происходило: на концах столонов формировались в подавляющем большинстве случаев побеги вместо клубней. Пришлось дважды удалять такие столоны, которые вышли на поверхность субстрата и даже упирались в технологические крышки.
После естественного падения температуры окружающего пространства до 20оС (из-за атмосферного похолодания) началась индукция клубнеобразования, на кончиках столонов появились утолщения и началось нарастание клубней (рисунок 4).
Рисунок 4 - Процесс нарастания клубней
Сбор клубней на модуле осуществляли по пятидневкам с 25 июня по 30 июля 2019 года (таблица 1). Урожай учитывали в штуках по рядам растений (9 растений в ряду). Контроль высаживали в овощные ящики по общепринятой технологии в тот же торфогрунт, что и в модуле.
К 25 июля ботва в контроле полностью отмерла и картофель в ящиках был убран. В то же время ботва на модуле оставалась зеленой, но интенсивность нарастания клубней снизилась. В связи с этим и с необходимостью подготовки модуля к испытанию в осенне-зимнем сезоне (дезинфекция и доработка по итогам лабораторных весенне-летних испытаний) 31 июля первый этап лабораторных испытаний технологического модуля был завершен.
Урожай с одного пробирочного растения за ротацию составил в среднем 35 шт. клубней. В то же время в контроле урожай составил 8
шт. клубней на одно растение, что почти в 4,4 раза меньше чем на модуле.
При проведении исследований было отмечено, что растения излишне вытягиваются, что стало причиной несбалансированности спектра излучения.
Таблица 1 - Результаты экспериментальных исследований по производству миниклубней в модуле и при традиционной посадке.
Период Снятые миниклубни по рядам** растений, шт. Контроль* (посадка традиционная)
сбора I ряд II ряд III ряд ГУ ряд У ряд
21-25/У1 13 8 10 5 12
26-30/У1 20 15 14 18 25
1-5/У11 60 45 50 58 69
6-10/УП 90 51 49 52 95
11-15/УП 80 40 47 43 88
16-20/УП 50 51 48 47 54
21-25/УП 35 38 40 43 45 73
26-30/УП 18 10 12 9 25
X 366 258 270 275 413 73
На одно 40,7 28,7 30,0 30,6 45,9 8,1
растение
* - Контроль - растения в торфогрунте в овощных ящиках, разовая уборка.
** - Рядов в модуле - 5 шт. Растений в ряду - 9 шт. Растений в контроле - 9 шт.
Лампы ДНАТ которыми укомплектован модуль, по данным многих исследователей, самые эффективные и идеально подходят при досвечивании растений в теплицах как дополнение к естественному солнечному освещению. При искусственном освещении или (как в нашем случае) слабом проникновении естественного света в спектре натриевых ламп ДНАТ сказывается существенный провал в фиолетовой и синей частях. Это способствовало избыточному развитию надземной части в ущерб клубнеобразованию, затягивая его начало. Объясняется это тем, что по спектральному составу свет не однороден. Световые лучи имеют разную длину электромагнитной волны и разный цвет. Оранжевые и красные лучи - важней всех остальных для растений, длины их волн составляют 620-595 нм и 720600 нм соответственно. Лучи этих спектров дают энергию для фотосинтеза и отвечают за скорость роста и развитие растений. Кроме оранжевых и красных участвуют в фотосинтезе фиолетовые (440-380
нм) и синие лучи (490-440 нм), в функции которых входят регулировка скорости роста и стимуляция синтеза белков. Недостаток синего заставляет растения тянуться вверх, делаясь более тонкими, высокими и хрупкими. Лучи с волнами 315-380 нм не позволяют стеблю слишком вытягиваться, ультрафиолет с длиной 280-315 нм повышает устойчивость к холодам — таким образом, у каждого спектра есть свое предназначение в регулировании роста, развития и клубнеобразования картофельного растения [13].
Для получения на технологическом модуле запланированного количества миниклубней при достаточно умеренной высоте зеленой массы необходимо применять лампы ДНАТ совмещая с другими видами светильников для корректировки спектра излучения, добавляя фиолетовые и синие лучи с длинами волн 490-380 нм и ультрафиолетовые с длиной 280-315 нм.
Выводы. Технологический модуль по ускоренному размножению оригинального семенного картофеля позволяет выращивать оздоровленные миниклубни на почвенных субстратах со сбором клубней по мере их нарастания при этом по сравнению с традиционной технологией увеличивается выход миниклубней с одного микрорастения в 4-6 раз, более чем в два раза сокращается объем питательных субстратов, удлиняется период активной продуктивности картофельного растения.
Потенциальные возможности модуля (более 50 клубней с 1 растения) могут быть достигнуты за счет оптимизации четырех внешних факторов клубнеобразования: короткий день (длинная ночь); температура (ночное ее понижение); интенсивное освещение надземной части растений при затемнении зоны сталонообразования; умеренный уровень азотного питания.
Совместно с натриевыми лампами ДНАТ, которыми укомплектован модуль, необходимо предусмотреть использование и галогенных ламп, а также размещение дополнительных линеек светодиодов с расширением спектра излучения в ультрафиолетовую, фиолетовую и синюю область.
Технологический модуль по ускоренному размножению миниклубней картофеля должен размещаться и использоваться строго в изолированном помещении, обеспечивающем режим кондиционирования с регулируемыми освещением, температурой и влажностью.
Свободный доступ к клубням и сбор их по мере нарастания позволяет более точно и в реальном времени провести экспериментальные исследования по оптимизации факторов, влияющих на процесс клубнеобразования, что превращает модуль в
экспериментальную установку для изучения морфологических и биологических особенностей картофельного растения.
Для отработки наиболее эффективной технологии получения оригинальных семян картофеля предлагается изучить влияние размеров, собираемых миниклубней на их количество, дальнейшее хранение и продуктивность как полевую, так и на технологическом модуле при повторном сборе их по мере нарастания, что создаст потенциальную возможность получения до 4000 шт. клубней первой клубневой репродукции от одного микрорастения в год.
Список использованных источников
1. Зернов В.Н., Петухов С.Н., Мусин М.С. Оздоровленные мини-клубни с торфоцеолитовых субстратов // Картофель и овощи. 1999. № 6. - С. 24.
2. Петухов С.Н. Обоснование принципиальной схемы технологического модуля в системе оригинального семеноводства картофеля // Картофель и овощи. 2019. № 2. - С. 30-31.
3. Зернов В.Н. Классификация способов получения безвирусных мини-клубней картофеля на основе биотехнологических методов // В сборнике: Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Государственной программы развития сельского хозяйства Сборник научных докладов Международной научно-технической конференции. Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства. 2015. С. 245-249.
4. Зернов В.Н., Пономарев А.Г. Воспроизводство миниклубней в оригинальном семеноводстве картофеля, технологические приемы возделывания и их эффективность // Агротехника и энергообеспечение. 2018. № 4 (21). - С. 57-64.
5. Зернов В.Н., Колчин Н.Н., Дорохов А.С., Аксенов А.Г., Петухов С.Н. Методология формирования технологий и технических средств для выполнения работ в селекции и семеноводстве картофеля // В сборнике: Картофелеводство Материалы научно-практической конференции. Под редакцией С.В. Жеворы. 2017. - С. 78-88.
6. Писарев Б.А., Зернов В.Н., Петухов С.Н., Кайдан В.П., Голосова Н.Н. Способ интенсивного получения клубней картофеля при малообъемном использовании субстратов // В сборнике: Вопросы картофелеводства Научные труды. Москва, 1994. - С. 120-126.
7. Зернов В.Н., Пономарев А.Г., Абрамов З.Т. Развитие и анализ технологического и технического обеспечения производства мини-клубней выращиваемых в условиях вегетационных сооружений // В сборнике: Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий Сборник научных докладов
Международной научно-технической конференции. 2014. - С. 149-153.
8. Зернов В.Н., Пономарев А.Г. Технологические приемы и технологии, применяемые в селекции и семеноводстве картофеля, их классификация // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. № 4 (29). - С. 294-310.
9. Константинова Т.Н., Ложникова В.Н., Махачкова И., Сергеева Л.И., Дудко Н.Д., Голяновская С.А., Грянко Т.И., Аксенова Н.П. (1996) Световое прерывание ночи в регуляции репродуктивного развития и гормонального статуса картофеля Solanum andigenum. Докл. Акад. Наук, 350 (6), 845-848.
10. Ewing E.E. (1995) The Role of Hormones in Potato (Solanum tuberosum L.) Tuberization. In: Plant Hormones. Physiology, Biochemistry and Molecular Biology / Ed. Davies P.G. Dordrecht: Kluwer, pp. 698-724.
11. Чайлахян М.Х. (1990) Механизм клубнеобразования у растений. Регуляция роста и развития картофеля. Москва: «Наука», -С. 48-61.
12. Prat S. (2004) Hormonal and daylength control of potato tuberization. PJ.Davies (ed.), Plant Hormones: Biosynthesis, Signal Transduction, Action. Netherlands: Kluwer Acad. Publ., 538-560.
13. Morphogenesis of Potato Plant in vitro. I Effekt of light quality and hormones / N.P. Aksenova, T.N. Konstantinova, L.I. Sergeeva, I. Machachkova, S.A. Golyanovskaya // J. Plant Growth Regul. - 2014. -V.13. - Р.143-146.
Зернов Виталий Николаевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, [email protected], +79067235763,
Аксенов Александр Геннадьевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник,
Сибирёв Алексей Викторович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник.
Дорохов Алексей Семенович, доктор технических наук, чл.-корр.
РАН
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, 109428, Российская Федерация, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5
ENGINEERING SUPPORT OF INNOVATIVE TECHNOLOGY OF POTATO MINI-TUBERS PRODUCTION
Abstract. The development of a real innovative technology of industrial production of health mini-tubers in large volumes with low cost is a very urgent task.
The article deals with the issue of engineering requirements for innovative production of potato mini-tubers, working out the method of obtaining mini-tubers with their collection as they grow on soil substrates, the influence of the main external factors on the growth of potato plants and the intensity of tuber formation.
The constructive scheme of the device allowing to provide performance of requirements of innovative technology of reception of mini-tubers of potatoes on a firm substrate with their collecting in process of increase is resulted. The results of laboratory tests on accelerated reproduction of potato mini-tubers are presented on the example of the technological module manufactured in pilot production.
Experimental studies on growing potatoes on the technological module from test tube micro-plants have confirmed the possibility of effective production of healthy mini-tubers on soil substrates with collection as they grow. The influence of four main external factors on the induction of tuber formation was estimated: short day (long night), temperature (its night decrease), intensive illumination of the above-ground part of plants when the zone of steel formation is darkened, as well as a moderate level of nitrogen supply. It is shown that under the influence of these factors there is a switching of physiological and biochemical processes in the plant from linear growth to the formation of tubers.
It is concluded that in comparison with traditional technology on the technological module the yield of mini-tubers from one micro-plant increases by 4-6 times, the volume of required nutrient substrates is reduced more than twice, the period of active productivity of the potato plant is prolonged. By optimizing the four external factors of cubing, the potential of the module (more than 50 tubers per 1 plant) can be achieved.
Keywords: engineering support, technological module, seed production, potato mini-tubers, factors of tuber formation.
Zernov Vitaly Nikolayevich, candidate of technical Sciences, Leading Researcher, [email protected], +79067235763;
Aksenov Alexander Gennadievich, candidate of technical Sciences, Leading Researcher;
Siberjev Alexey Viktorovich, candidate of technical Sciences, Leading Researcher;
Dorokhov Alexei Semenovich, doctor of technical Sciences, corresponding member.-Corr. RAS
Federal scientific Agroengineering center VIM, 109428, Russian Federation, Moscow, 1st Institutsky proezd, 5.
