Влияние энергосберегающего режима облучения на растения земляники in vitro

Введение. По меристемной технологии выращивания растений [14] за кроткий срок получают генетически одинаковые копии совершенно здоровых растений в требуемом количестве (рисунок 1).

Рисунок 1 - Меристемные растения (in vitro)

За первые 30 дней происходит активное наращивание зеленой массы растений, в последующие 30 дней активно начинают развиваться корни. В заключительные 30 дней растения высаживают в грунт или в горшочек, где и происходит его адаптация к реальным условиям [15]. Меристема (от греч. meristos – «делимый») — это ткань растений, в течение всей жизни сохраняющая способность к образованию новых клеток. За счет меристемы деревья и цветы растут, образуют новые листья, стебли, корни, цветки. Меристемная технология предполагает размножение и выращивание растений in vitro, то есть в пробирке [14, 15].

Приоритетным фактором для полноценного роста растениям является свет, в том числе его спектральный состав [2, 9, 10]. С учетом все возрастающей стоимости электроэнергии необходимо обратить внимание на организационно-экономические проблемы развития аграрного сектора экономики [6, 7], что неразрывно связано с применением светодиодного облучения растений [1, 8, 11] и разработкой энергосберегающих режимов облучения [12, 13, 16] Целью работы является обоснование энергосберегающего режима облучения для выращивания in vitro меристемных растений земляники сорта «Корона» и «Брайтон», позволяющего повысить урожайность культуры и уменьшить затраты электроэнергии на ее выращивание.

Задачи исследования .

• 1.    Разработать цифровую автоматизированную систему для управления работой светодиодного мигающего фитооблучателя.

• 2.    Провести эксперименты для оценки эффективности мигающего и непрерывного режимов облучения на укореняемость и образование числа нормально развитых листьев.

Материалы и методы .

Опыты проводились в световой комнате лаборатории Удмуртского научноисследовательского института сельского хозяйства Удмуртского Федерального Исследовательского Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук. Объектами исследований являлись меристемные растения земляники садовой сорта «Корона» и земляники ремонтантной сорта «Брайтон». Сравнивались два режима облучения (освещения) растений. Первый режим осуществлялся непрерывно работающими люминесцентными лампами (ЛЛ), это был контроль. Второй режим (мигающий) реализовывался светодиодным (LED) фитооблучателем. Мигающий режим сочетал в себе короткие импульсы света по 0,5 с и один длинный импульс по 15 с. В обоих вариантах фотопериод составлял 16 час. в сутки; облученность (освещенность) составляла 75…85 мМоль/(м ²* сек); температура и относительная влажность воздуха соответственно были равны 22…25 ⁰ С и 70…75 % [3, 4, 5].

В LED фитооблучатель входило 32 светодиода. Основным узлом цифровой автоматизированной системы для управления работой LED фитооблучателя в мигающем режиме был программируемый микроконтроллер [4, 14, 15]. Импульсы генерировал кварцевый генератор. В схеме использовался один цифровой инвертор, один резистор, два конденсатора и кристалл кварца, который действует как высокоизбирательный элемент фильтра. Для реализации необходимого алгоритма используется схемное решение на микросхеме низкой интеграции серии К 561. Для преобразования напряжения использован понижающий однофазный трансформатор ОСМ 1-0.063.

Результаты и обсуждения.

LED мигающий фитооблучатель оказал существенное положительное влияние на укореняемость меристемных растений обоих сортов земляники (рисунок 2 ) .

Сравниваемые источники

• □ «Корона» ■ «Брайтон»

Рисунок 2 - Влияние мигающего света на укореняемость

Из рисунка 2 видно, что под ЛЛ фитооблучателем (контроль) укореняемость земляники была ниже, чем у LED, то есть у сорта «Корона» под ЛЛ укореняемость 90,0 % и под LED - 95,0 %. У сорта «Брайтон»: под ЛЛ укореняемость 80,0 % и под LED - 90,0 %.

LED мигающий фитооблучатель оказал положительное воздействие на число нормально развитых листьев у сорта «Корона» (рисунок 3).

■ «Корона» ■ «Брайтон»

Рисунок 3 - Влияние мигающего света на число нормально развитых листьев

Из рисунка 3 видно, влияние мигающего света оказалось разным: у сорта «Брайтон» количество листьев уменьшилось, а у сорта «Корона» наоборот увеличилось по сравнению с контролем.

Затраты на израсходованную электроэнергию уменьшились на 50%.

Выводы.

Таким образом, цель работы выполнена. По результатам работы можно сделать следующие выводы:

• 1.    Разработана цифровая автоматизированная система для управления работой светодиодного мигающего фитооблучателя.

• 2.    Проведенные эксперименты показали, что мигающее облучение оказало положительное воздействие укореняемость для обоих сортов земляники. Влияние мигающего облучения на количество нормально развитых листьев оказалось неоднозначным: положительно отреагировал только сорт «Корона». Поэтому здесь необходимо провести дальнейшие исследования.

• 3.    Энергосберегающий режим облучения позволил снизить на 50%. затраты на потребление электроэнергии.

Кондратьева Надежда Петровна ¹ , доктор техн. наук, профессор.

Большин Роман Геннадьевич ² , кандидат техн. наук. преподаватель

Батурин Андрей Иванович ¹ , ассистент

Краснолуцкая Мария Геннадьевна ² кандидат техн. наук. преподаватель Батурина Кристина Андреевна ¹ , инженер

¹ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»: 426069, Ижевск, ул.

Студенческая, 11

² Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Учебно—научный инновационный центр «Омега»:

Bolshin Roman Gennadievich ² , Candidate of Engineering sciences. teacher

Baturin Andrey Ivanovich ¹ , assistant

Krasnolutskaya Maria Gennadievna ² Candidate of Engineering sciences. teacher Baturina Kristina Andreevna ¹ , engineer