Аэропоника – принципы и преимущества

Аэропоника – принципы и преимущества.

В аэропонных установках растения выращивают в культивационном помещении, построенном по принципу фитотрона и оборудованном контрольным климатическим блоком. Оздоровленные растения, полученные in vitro, фиксируют в посадочных крышках аэропонных желобов с заданным интервалом.

Общий вид аэропонного фитотрона

 

Питательный раствор в виде мелкодисперсного аэрозоля подают из общего бака с помощью насоса высокого давления и специальных форсунок непосредственно в корневую зону. Затем конденсированный раствор стекает по желобу обратно в бак. Периоды подачи питательного раствора чередуются с периодами «отдыха», во время которого происходит аэрация корневой системы растений. На сегодняшний день отработаны все последовательные этапы для реализации этой технологии: от получения оздоровленных от фитопатогенов растений до их высадки в аэропонные установки и производства миниклубней картофеля.

Клубнеобразование растений картофеля – сложный многофакторный растянутый во времени процесс, состоящий из нескольких этапов: образование и рост подземных столонов, индукция клубнеобразования, инициация и рост клубней.

Клубни картофеля в аэропонике

Основные факторы, влияющие на процесс клубнеобразования у растений картофеля

Основные факторы, влияющие на процесс клубнеобразования у растений картофеля, условно можно разделить на две группы – химические и физические.

К химическим факторам относятся:

•        состав и соотношение минеральных элементов в питательном растворе;

•        рН питательного раствора;

•        фитогормоны и гормоноподобные вещества роста;

•        газовый состав культивационной среды.

Среди физических факторов можно выделить следующие:

•        освещение (продолжительность светового дня, спектральный состав и интенсивость излучения;

•        температура;

•        влажность воздуха.

Из физических факторов очень важна температура окружающей среды вокруг ботвы и в корневой зоне. Не менее важен градиент ночных и дневных температур. Допустимые и оптимальные режимы отличаются для периода быстрого роста надземной части и для фазы индукции и инициации клубнеобразования. Например, для роста ботвы опримальная температура равна примерно 20 градусам, а для клубней – 14. Повышение температуры в период клубнеобразования до 26 и более градусов подавляет ростовые процессы и сильно снижает число и массу клубней.

На формирование клубней картофеля большое влияние оказывают фотопериод, спектральный состав и интенсивность света.

Светодиодное освещение в фитотроне

 

Большинство современных промышленных сортов относится к растениям с коротким фотопериодом, поэтому клубнеобразование у них начинается и усиливается при коротком световом дне. Важное условие инициации клубнеобразования – наличие мощной надземной части растений с хорошо развитым листовым аппаратом, в котором активно протекают фотосинтетические процессы и происходит усиленный синтез первичных метаболитов – сахаров.

Для формирования клубней необходим достаточно высокий уровень синтеза и накопления первичных метаболитов – углеводов в листьях и дальнейший интенсивный их транспорт в виде сахарозы в столоны. Сахароза служит не только источником энергии и субстратом для биосинтеза крахмала в клубнях, но и эффективным индуктором клубнеобразования. Конечно же, на формирование и рост клубней значительное влияние оказывает минеральное питание растений. Структура и состав питательного раствора в аэропонике меняется по фазам роста и от оптимального соотношения азота, фосфора и калия зависит процесс клубнеобразования и количество клубней на растении. Само формирование клубней происходит при постепенном сокращении продолжительности дня и понижении ночных температур, которые служат для растений картофеля сигналом о начале индукции клубнеобразования. Новообразованные клубеньки выступают в качестве акцепторов питательных веществ, в них активно происходят синтетические процессы и накопление крахмала.

Поглощение питательных веществ корнями, а также их накопление в клубнях зависят от уровня углеводного и азотного питания. Наличие различных форм азота (NH4+, NO3-) и их оптимальное соотношение на том или ином этапе развития позволяет растениям картофеля «выбирать» наиболее благоприятные внутренние условия для поддержания ростовых процессов и инициации клубней.

Под воздействием внешних факторов происходят значительные изменения в углеводном и белковом комплексе картофеля. Отток сахарозы в клубни ускоряет листовая подкормка сульфатом цинка. При снижении влажности и повышении температуры в составе крахмала возрастает доля амилопектина, а в составе белков – глобулинов.

Многочисленные исследования показали, что на рост и развитие растений, а также на клубнеобразование большое влияние оказывают все перечисленные факторы и очень важно их оптимальное сочетаение в критические фазы. Справедливо это утверждение и для фитогормонов. Установлено, что в регуляции клубнеобразования картофеля в той или иной степени принимают участие почти все известные фитогормоны. Причем одно и то же соединение может по-разному действовать на разных этапах формирования клубней. Поэтому экзогенные фитогормоны необходимо использовать с особой осторожностью и только при условии четкого понимания всех процессов, протекающих на том или ином этапе роста растений.

В качестве основных преимуществ аэропонной технологии и установок можно назвать следующие:

•        повышение качества и количества получаемой продукции;

•        сокращение срока вегетации растений и увеличение числа циклов их выращивания в течение года;

•        экономия минеральных элементов и воды;

•        резкое снижение энергозатрат в результате использования светодиодных светильников с оптимизированными спектральными характеристиками;

•        круглогодичное производство, не зависящее от внешних климатических условий и сезонности.