Интенсивная светокультура растений – альтернативная система жизнеобеспечения человека

Интенсивная светокультура растений – альтернативная система жизнеобеспечения человека

Значительное сокращение сельскохозяйственного производства по стране принимает угрожающие размеры, что может привести к продовольственно-демографическому кризису. Создание новых технологий в области жизнеобеспечения человека позволит восполнить указанный пробел и обеспечить продовольственную независимость России.

 Интенсивная светокультура, это совершенно новый подход  к выявлению и практической  реализации генетически заложенной  потенциальной продуктивности в  растениях. Он основан на полном  искусственном удовлетворении всех  потребностей растений и снятии  при этом ограничивающих и  стрессовых факторов их роста  и развития. Это практическая  реализация в растительном мире  известного лозунга: «Каждому по  потребностям, от каждого по возможностям!»  Интенсивная светокультура растений  открывает новые перспективы, особенно  для Северных и Восточных регионов  страны,  в сельскохозяйственном производстве, которое ограничено или вообще невозможно по климатическим условиям в виду кратковременности теплого вегетационного периода. А использование тепличного производства убыточно из-за огромных энергетических и прочих расходов.    

 Для осуществления  сельскохозяйственного производства  на основе интенсивной светокультуры  можно использовать любые приспособленные  помещения – подвалы, комнаты  или чердаки домов, дачи, сараи, ангары, хранилища, бывшие животноводческие  помещения и т.д. Основные требования  к помещениям – теплоизолированность в зимнее время, наличие электроэнергии, воды и вентиляция. Высота потолков не менее 2 метров.

Для технической реализации интенсивной светокультуры нами разработаны простые и высокоэффективные модули, получившие название  «Гидропонная осветительная установка для выращивания растений Ильина» (ГОУВРИ), автоматизированы производственные процессы выращивания, причем  как для промышленных, так и для любительских условий.   

 Для оптимизации питания  растений за основу была принята  гидропонная система выращивания  растений на нейтральном субстрате  – керамзите, с подачей питательного  раствора в нужные растению  сроки, и установленной концентрацией  необходимых солей, кислотностью  раствора, его температурой и  т.д. А для оптимизации светового  режима растений отработаны параметры  актиноритмов, облученности, позволяющие удовлетворить все потребности растений. Оптимальная облученность растений на уровне верхнего яруса порядка 120-140 ватт/м2  достигается уже при расходе электроэнергии порядка 0,25- 0,4 квт.час/м2, что позволяет минимально расходовать электроэнергию, причем в ночное, наименее нагруженное, время суток. Такая облученность  получена за счет применения отечественных ламп ДНаТ-250 или ДНаТ-400 с отражателями собственной конструкции, позволяющими почти 70% светового потока ламп преобразовывать в поляризованное объемное бестеневое освещение с наилучшим для растений спектром. Срок службы ламп позволяет им работать бессменно в течении  3 - 4 лет.   

 В основу разрабатываемых  технологий выращивания растений  положена теория ритмичности всех биологических процессов, протекающих в растении, при оптимальном подборе  режимов питания, температуры, влажности субстрата и воздуха, продолжительности актиноритмов и облученности растений во время их светлого цикла, сочетания всех условий этих циклов по фазам развития растений.   

 Наукоемкие, энергосберегающие, безотходные, экологически чистые  технологии для круглогодичного  выращивания диетических и лечебных  овощных, пряно-вкусовых, эфиромасличных, лекарственных, ягодных, декоративных  и прочих растений в любых  климатических зонах, в любых  приспособленных помещениях, призваны  устранить известный дефицит  в растительной продукции в  самые сжатые сроки, причем с  высокой экономической эффективностью.    

 Расчеты и практика  показывают, что окупаемость капвложений  в интенсивную светокультуру  составляет от 1 месяца до 1 года, что весьма трудно достижимо в условиях сельскохозяйственного производства открытого или, тем более, защищенного грунтов, как в России, так и за границей.    

 Так, разработанные технологии  производства сельскохозяйственной  продукции позволяют при еженедельной  срезке зеленой массы получать  по 4 - 8 кг/м2 в месяц диетической свежей зелени петрушки, сельдерея, кинзы, базилика, укропа и других зеленных культур, салатов листовых и кочанных, крессов, мангольда, редиса и т.д. За год возможно получать до 8 урожаев спелых диетических плодов томатов, их урожай достигает 350 кг/м2 за год при выращивании на многоярусном модуле  установки ГОУВРИ-1,5 «Елочка».

Рис.1 Блок-схема установки  ГОУВРИ: А-блок автоматики; С- блок освещения; Р- блок питания; Г- блок выращивания растений

а)  ГОУВРИ 1

 б) ГОУВРИ -1,5

Плотность растений супердетерминантного сорта томатов «Танюшка» достигает 49 штук на квадратном метре полезной площади светоустановки. Энергозатраты на получение 1 кг спелых плодов составляют около 16 квт.часов.

 Рис.2. Растения томата сорта «Танюшка»

Зеленый лук на установках ежедневного конвейерного производства дает урожай дважды в месяц при выходе готовой продукции до 22 - 24 кг/м2 за ротацию, при расходе электроэнергии всего 0,3 квт.час/кг. Окупаемость этой технологии, при 98% товарности продукции, составляет один месяц.

Рис.3 Зеленый лук, полученный в светокультуре

Интенсивная светокультура позволяет значительно сократить и раздвинуть сроки выращивания рассады всех возделываемых культур при значительном улучшении ее качества. Так, томаты на светоустановках ГОУВРИ дают цветущую рассаду уже через 15 дней, за месяц ее производство достигает 450 шт/м2. Расход электроэнергии на 1 шт. составляет 0,2 квт.часа, причем растения из этой рассады в открытом или защищенном грунте дают урожаи значительно более высокие и качественные.

Рис.4 Томаты на светоустановке «Елочка»

Разработанные технологии позволяют получать качественную рассаду амаранта, высадка которой в открытый грунт почти на месяц раздвигает сроки вегетации растения и гарантирует получение рекордных урожаев высокомасличных и высокобелковых семян этого растения и его зеленой массы.   

 Рассада капуст разных  видов, свеклы, кукурузы и др. со  светоустановки позволяет получать богатые урожаи этих культур в открытом грунте.    

 Рассада – усы земляники  с отличной корневой системой  может выращиваться все лето  до позднеосенних сроков высадки  на плантации, окупая за это  время все производственные и  эксплуатационные расходы почти  трижды.   

 При выращивании на  светоустановках ГОУВРИ декоративно-цветочной продукции выход срезки цветов экстра-класса – гвоздики, астры, и др. – достигает 2,5 тыс. шт/м2 за год, что в 15 - 20 раз производительнее тепличного цветоводства, при лучшем качестве цветков и снижении их себестоимости.

Рис.5 Гвоздика ремонтантная

Рис.6 Астры

Большинство различных видов редких лекарственных растений, особенно ценных как источники лекарственного сырья, в основном происходят из тропических и субтропических регионов. На территории России эти растения имеют весьма ограниченный ареал возделывания или не имеют его вообще. Ряд растений, хотя и могут возделываться, но при этом теряют свои лечебные свойства из-за несоответствия климатических условий. Выращивание их в тепличных условиях весьма энерго- и трудоемко, неэкологично. Приходится закупать сырье этих растений за границей, что делает лекарства из них дорогими, малодоступными для населения. Интенсивная светокультура позволяет выращивать эти растения на высшем пределе их генетически заложенной продуктивности, экологически чистыми, с  повышенными полезными для человека качествами.   

 Например, стахис. Нами отработана технология получения 6 урожаев в год при урожайности 5 кг/м2 за урожай, при полной экологической чистоте и удвоенном содержании стахиазы в клубнях, против продукции открытого грунта, т.е. годовой выход стахиазы увеличивается в 6 раз.

Рис.7.Зеленая масса стахиса

 Стевия. По разработанной нами технологии увеличивается содержание суммы сладких дитерпеновых гликозидов в зеленой массе почти в 3 раза, при увеличении выхода самой зеленой массы до 3,5 кг/м2 за месяц, или почти в 600 раз больше по сравнению с открытым грунтом за год при полной экологичности продукции, т.е. 1 м2 полезной площади светоустановки ГОУВРИ заменяет 6 соток открытого черноземного грунта.

Рис.8 Побеги различных сортов стевии

Почвенно-поглощающий комплекс находится в известном симбиозе с растением и поставляет ему элементы питания в наиболее приемлемых для растения формах, причем самому растению зачастую совершенно не обязательно получать и иметь эти элементы для нормального функционирования в органической форме, оно может получать  их и в минеральной форме. Отсутствие почвенно-поглощающего комплекса в гидропонной системе питания интенсивной светокультуры заставляет растение иначе реагировать на элементы питания, которые ему дает человек. В этом случае растение вынуждено по-разному относиться к тем или иным поступающим к его корням соединениям этих элементов, забирая и накапливая впрок одни из них в минеральной форме, а другие – в виде органически связанных соединений. Здесь важно, изучив механизм поступления и накопления растением различных солей, дать ему нужные элементы в таких соединениях, чтобы растение образовало и накопило в своих тканях именно то, что нужно человеку. И тут оказывается, что человек еще не совсем определился в вопросе, какие органически связанные комплексы вещества ему конкретно нужны от возделываемых растений. Рассмотрим некоторые из них.   

 Йод. Дефицит его по территории России общеизвестен и недостаток йода в щитовидной железе человека приводит к целому комплексу нарушений его здоровья. Йод, поступающий в организм в минеральной форме, начинает выводиться с потом или с мочой уже через 1 - 2 часа, а органически связанный йод, особенно в нужных человеку формах, задерживается в щитовидной железе на полгода и больше, являясь основным катализатором и составной частью необходимых человеку и вырабатываемых щитовидной железой гормонов.

Огромные усилия тратятся на получение йодированной соли, муки и др. продуктов только для того, чтобы через 2 часа этот дефицитнейший продукт ушел в «туалет» и никому в голову не приходит дать человеку йод в таких формах, чтобы он надолго остался в организме и работал на его благо. А вот некоторые растения «думают» об этом больше, чем мы сами, получая и накапливая в своих тканях такие органически связанные формы йода, которые быстро вылечивают болезни человека, если он употребит это растение в пищу.   

 Железо. Основное поступление его в организм человека происходит в трехвалентной форме, имеющей наибольшую константу стабильности комплексов с органическими лигандами и практически нерастворимых. В то же время давно определено, что основная форма железа, необходимая для построения молекулы гемоглобина крови человека – двухвалентная. Если по каким - либо причинам кроветворные органы человека выходят из строя, развивается анемия и человек погибает. Но если в это время дать человеку определенные формы органически связанного двухвалентного железа, то оно формирует молекулы гемоглобина, минуя пораженные органы, а активно работающая кровь помогает быстро восстановить утраченные функции этих кроветворных органов и восстановить деятельность организма в целом.   

 Фтор. Это активнейший элемент, уже микродозы которого в минеральных формах вредны для здоровья человека, а вот в органически связанных формах он не только безвреден, но и даже весьма полезен, особенно для пожилых людей, так как необходим для усвоения человеком поступающего в организм кальция. Без помощи фтористых соединений кальций транзитом удаляется из организма, приводя к болезням костей, зубов и т.д.    

 Селен. Опаснейший элемент для человека. Уже микродозы его минеральных соединений в организме человека приводят к утоньшению стенок кровеносных сосудов и массовой смертности от инсультов. В то же время определенные органически связанные формы селена оказывают обратное действие и способствуют восстановлению здоровья человека.   

 Кадмий. Тяжелый металл, его соли, попадая в организм человека, приводят к интоксикациям. Однако установлено, что если в определенных органически связанных формах кадмий находится в почках, то организм самостоятельно избавляется от злокачественных новообразований любой этиологии и на любых стадиях.

Таких примеров много. Получать такие формы органических соединений микроэлементов стало возможным через «братскую» помощь наших зеленых друзей – растений.

Сегодня нам известен целый ряд таких овощных растений и  соединений микроэлементов, накапливаемых в этих растениях при определенных условиях их выращивания, которые крайне необходимы для здоровья человека. Эти технологии мы продолжаем отрабатывать.

Крайне важным, фактически определяющим, условием является экологическая чистота продукции светокультуры. Сам факт полной гармонии световых и прочих условий выращивания растений делает невозможным накопление в них нитритов и нитратов в свободных и избыточных формах. Нейтральность субстрата и чистота применяемых для питательного раствора воды и минеральных солей исключают избыточное, более ПДК, содержание тяжелых металлов или радионуклидов. Оптимальное сочетание всех факторов роста и развития растений делают продукцию диетической. В ней значительно повышается содержание гликозидов, сахара, витаминов, сухого вещества, эфирных масел и других, крайне полезных для человека составляющих. Многочисленные, на разных растениях и в различных организациях, проводимые биохимические анализы однозначно подтверждают диетическую ценность и экологическую чистоту продукции интенсивной светокультуры, ее неоценимую полезность для человека.   

 Эффективное внедрение  разработанных технологий возможно в любых регионах России, малопригодных для сельскохозяйственного производства в открытом или защищенном грунтах, что в сочетании с полной экологической чистотой продукции делает интенсивную светокультуру незаменимой.