[go: up one dir, main page]

RU2746277C1 - Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении - Google Patents

Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении Download PDF

Info

Publication number
RU2746277C1
RU2746277C1 RU2020131967A RU2020131967A RU2746277C1 RU 2746277 C1 RU2746277 C1 RU 2746277C1 RU 2020131967 A RU2020131967 A RU 2020131967A RU 2020131967 A RU2020131967 A RU 2020131967A RU 2746277 C1 RU2746277 C1 RU 2746277C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
germination
seeds
soybean seeds
control
soybean
Prior art date
Application number
RU2020131967A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Николаевич Зеленков
Вячеслав Васильевич Латушкин
Валентина Тимофеевна Синеговская
Петр Аркадьевич Верник
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация «Институт социально-экономических стратегий и технологий развития»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Автономная некоммерческая организация «Институт социально-экономических стратегий и технологий развития» filed Critical Автономная некоммерческая организация «Институт социально-экономических стратегий и технологий развития»
Priority to RU2020131967A priority Critical patent/RU2746277C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2746277C1 publication Critical patent/RU2746277C1/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/40Fabaceae, e.g. beans or peas
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • A01G7/04Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, и может найти применение для повышения всхожести семян сои, в селекции с использованием агробиотехносистем с искусственным освещением в технологиях получения пророщенных семян сои и получения микрозелени. Способ включает проращивание семян сои при светодиодном освещении. Семена сои проращивают в течение 7 суток в стандартных условиях при комнатной температуре и увлажнении семян с применением в качестве источника монохроматического непрерывного освещения светодиодов зеленого света с длиной волны 525 нм при генерации фотонов низкой интенсивности 1,44 мкмоль/(м2⋅с) на уровне подложки с семенами. Способ обеспечивает расширение возможностей использования светодиодного освещения в варианте монохроматического спектра зеленого света низкой интенсивности для повышения всхожести семян сои, продуктивности ростков при 7-суточном проращивании. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, в растениеводстве, может найти применение для повышения всхожести семян, в селекции с использованием агробиотехносистем с искусственным освещением в технологиях получения пророщенных семян сои и получения микрозелени.
Известна технология применения светодиодных источников света в светокультуре растений в теплицах и оранжереях, которая даёт возможность длительного постоянного облучения комбинированным светом с включением в световой поток полихромного освещения красного (СД КС), синего (СД СС) и зеленого (СД ЗС) светов (Курьянова И.В., Олонина С.И. Оценка влияния различных спектров светодиодного светильника на рост и развитие овощных культур» Вестник НГИЭИ, 2017.№7(74) с.35-44)
Такие источники света предлагаются многими производителями как фитолампы. Как правило, искусственное освещение для различных видов растений в теплицах исследуется только с точки зрения возможности повышения фотосинтеза на разных стадиях вегетативного и генеративного развития при вегетации конкретных растений в условиях защищенного грунта.
Для каждого растения конкретно исследуются вопросы влияния искусственного освещения в различных его составляющих по спектрам электромагнитного излучения, интенсивности и времени воздействия на разных этапах вегетации и фотосинтеза, при разработке элементов технологий для защищенного грунта (патент № 2601055,опубликован 27.10.2014 Бюл.№30. МПК А01С1/00, А01С1/02)
Аналогом предлагаемого решения является работа по изучению досвечивания горчицы салатной в фазе технической зрелости растений светодиодными светильниками с красным и синим полидисперсным спектром (Зеленков В.Н., Кособрюхов А.А., Лапин А.А., Латушкин В.В. Продуктивность и антиоксидантная активность горчицы салатной при облучении красным и синим светом в замкнутой системе фитотрона класса синерготрон ИСР-1.1 / Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Вып. 1/ Под редакцией проф. В.Н. Зеленкова – М.: Техносфера, 2018 - С. 144-154. ISBN 978-5-94836-543-5, DOI: 10.22184/978-5-94836-543-5-142-152.
Однако, данный аналог рассматривает источник света в красной области излучения светодиодного светильника как полидисперсный фотонный источник широкой области красного излучения регулируемого светильника синерготрона модели 1.01 (разработка АНО Институт стратегий развития, г. Москва) и дает техническое решение вопросов интенсификации роста растений салатной культуры только в фазе технической зрелости.
Известно, что влияние света на этапе прорастания семян мало связано с интенсивностью фотосинтеза, т.к. фотосинтетический аппарат – листья растений, еще не сформированы.
Известно техническое решение, в котором растения картофеля (Solanum tuberosum L.) сорта Жуковский ранний выращивали методом аэропоники в двух камерах фитотрона с преимущественным облучением растений светодиодами синего (λmax = 470 нм, СД СС) или красного света (λmax = 660 нм, СД КС) в области ФАР. В одной камере доля синего света при общей интенсивности облучения ФАР 400±28 мкМоль/ м2 с, составляла 293,6 мкМоль/ м2 с, в другой доля красного света — 262,0 мкМоль / м2 с (Ю.Ц.Мартиросян, Л.Ю.Мартиросян, А.А. Кособрюхов. Динамика фотосинтетических процессов в условиях переменного спектрального облучения растений. Сельскохозяйственная биология, 2019, том 54, №5, с.130-139).
Используя разные интенсивности освещения, с преобладанием в спектрах синей или красной составляющей светового потока авторы решали задачи понимания механизма приспособления растений в естественных условиях произрастания и о возможностях использования светодиодных источников различного спектрального состава для светокультуры с учетом времени действия синей или красной составляющей спектра облучения. Полученные авторами данные можно применить только для картофеля в условиях фитотронов при использовании только полихромного освещения. Вопрос об использовании данного подхода с реализацией конкретного способа искусственного освещения, например для белковой сельскохозяйственной культуры сои, остается открытым.
Известно, что при досвечивании горчицы салатной в фазе технической зрелости растений светодиодными светильниками с красным и синим полидисперсным спектром можно управлять продуктивностью растений и параметрами антиоксидантной активностью ее зеленой массы (Зеленков В.Н., Кособрюхов А.А., Лапин А.А., Латушкин В.В./ Продуктивность и антиоксидантная активность горчицы салатной при облучении красным и синим светом в замкнутой системе фитотрона класса синерготрон ИСР-1.1. // Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Выпуск 1/ под редакцией проф. В.Н.Зеленкова – М.: Техносфера, 2018 - С.144-154. ISBN 978-5-94836-543-5, DOI: 10.22184/978-5-94836-543-5-142-152.
Однако, данный аналог рассматривает источник света в красной области излучения светодиодного светильника как полихроматический источник фотонов широкой области красного излучения и дает решение вопросов интенсификации роста растений салатной культуры в фазе технической зрелости салата.
Близким к предлагаемому решению является исследование в ВНИИ лекарственных и ароматических растений при рассмотрении фактора освещения при проращивании семян лекарственных растений с длительным периодом покоя, что снижает эффективность их применения в лекарственном растениеводстве из-за низкой всхожести, как лабораторной, так и полевой. Авторы работы используют полные спектры излучателей красного и синего света при проращивании семян паслена и белладонны (Н.Ю.Свистунова, П.С.Савин. Влияние различных условий на всхожесть семян некоторых лекарственных растений после длительного хранения / Идеи Н. И. Вавилова в современном мире: тезисы докладов в IV Вавиловской международной конференции. -Санкт-Петербург, 20–24 ноября 2017 г. СПб.: ВИР, 2017, с.149).
В известном способе авторы применяют спектры синего и красного освещения широкого диапазона и высокой энергетической составляющей генерируемых пучков фотонов. Наиболее эффективным для реализации проращивания семян лекарственных растений белладонны и паслена оказался вариант с красным освещением семян при проращивании. Однако авторы не указывают интенсивности освещения и точных длин волн красного и синего света, что является существенным для практической реализации способа в технологиях проращивания для других сельскохозяйственных культур. Это не позволяет применить приведенные данные авторов, например, для сельскохозяйственной культуры сои при проращивании семян.
Наиболее близким к предлагаемому решению является патент Японии (JP 3198211 U, 18.06.2015). Авторы работы-прототипа используют полные спектры 3-х светодиодных излучателей в определенной комбинации красного, синего и зеленого света при определенных соотношениях диапазона интенсивности красный/зеленый и красный/синий, что не позволяет выявить оптимум для моноспектрального излучения для конкретной культуры сои при ее проращивании.
Технический результат - расширение возможностей использования светодиодного освещения в варианте монохроматического спектра зеленого света низкой интенсивности для повышения всхожести семян сои, продуктивности ростков при 7-суточном проращивании.
Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от прототипа, семена сои проращивают в течение 7 суток в стандартных условиях при комнатной температуре и увлажнении семян с применением в качестве источника света монохроматического непрерывного освещения светодиодами зеленого света с длиной волны 525 нм при генерации фотонов низкой интенсивности 1,44 мкмоль/м2с на уровне подложки с семенами.
Способ осуществляют следующим образом:
Исследования проводили с использованием экспериментального образца агробиотехносистемы - синерготрона с цифровым программным управлением основными параметрами среды (модель 1.01. конструкции АНО «Институт стратегий развития», Москва). В качестве объекта исследований взят представитель зернобобовых культур – соя, сорт Алена (селекция ВНИИ сои, г. Благовещенск).
Проращивание семян сои проводили согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями, а именно: вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты в виде пластин 20*20 см (400 см2). Количество семян 50 шт, повторность трехкратная. Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. В качестве контроля использовали 2 варианта:
- контроль 1 – проращивание в темноте,
- контроль 2 – проращивание под светодиодной полихроматической фитолампой с полихроматическим излучением фотонов и рекомендуемой для выращивания растений.
Проращивание семян сои в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84, а также 3 опытных варианта с монохроматическим светодиодным низкоэнергетическим освещением синего (СД СС), зеленого (СД ЗС) и красного (СД КС) света с длинами волн 440 нм, 525 нм и 660 нм и интенсивностью 6,53 мкМоль / м2 с, 1,44 мкМоль / м2 с и 2,36 мкМоль / м2 с, соответственно и контрольный вариант 2 под освещением полихроматического светодиодного источника- выпускаемой промышленностью фитолампы.
На 7-е сутки определяли всхожесть семян в контрольных и опытных вариантах, измеряли высоту, продуктивность проростков в 3-х повторностях. Определяли среднее арифметическое всхожести и измерение высоты и сырой биомассы ростков.
Результаты испытаний реализации способа приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Всхожесть (7-е сутки) семян сои (сорт Алена)
Вариант опыта Всхожесть, % Изменение всхожести относительно контроля 1, % Изменение всхожести относительно контроля 2, %
Проращивание семян в темноте – контроль 1 78 - -
Проращивание семян на свету под фитолампой – контроль 2 36 - -
Проращивание семян при постоянном освещении СД СС 440 нм, 6,52 мкМоль/м2 с 60 - 23,1 + 66,7
Проращивание семян при постоянном освещении СД ЗС 525 нм, 1,44 мкМоль/м2 с 77 - 1,2 + 105,6
Проращивание семян при постоянном освещении СД КС 660 нм, 2,36 мкМоль/м2 с 72 - 7,7 + 100,0
Применение предложенного способа, с использованием светодиодных источников синего (СД СС), зеленого (СД ЗС) и красного (СД КС) света с длинами волн 440 нм, 525 нм и 660 нм с низкой интенсивностью при проращивании семян 7 суток при непрерывном освещении ведет к снижению всхожести относительно проращиванию в темноте на 23,1 %, 1,2 % и 7,7 %, соответственно. Проращивание семян сои по предложенному способу в сравнении с проращиванием под освещением полихроматической фитолампы повышает всхожесть семян сои на 66,7 %, 105,6 % и 100,0 %, соответственно (табл.1).
Таблица 2. Высота (см) и продуктивность ростков (масса ростков, г) на 7-е сутки проращивания семян сои (сорт Алена)
Вариант опыта Высота ростков, см Изменение высоты к контролю 1, % Изменение высоты к контролю 2, % масса ростка, г Изменение массы ростка к контролю 1, % Изменение массы ростка к контролю 2, %
Проращивание семян в темноте – контроль 1 10,6 - - 0,80 - -
Проращивание семян на свету под фитолампой – контроль 2 6,8 - - 0,71 - -
Проращивание семян при постоянном освещении СД СС 440 нм,
6,52 мкМоль/м2 с
11,0 + 3,8 + 61,8 0,79 - 1,3 + 11,3
Проращивание семян при постоянном освещении СД ЗС 525 нм,
1,44 мкМоль/м2 с
10,7 + 0,9 + 57,4 0,80 0 + 12,7
Проращивание семян при постоянном освещении СД КС 660 нм,
2,36 мкМоль/м2 с
7,2 - 32,1 + 5,9 0,65 -18,8 - 8,5
В вариантах применения способа СД СС и СД ЗС наблюдается повышение высоты ростков сои на 3,8% и 0,9% в сравнении с контролем 1 и увеличение высоты ростков на 61,8% и 57,4% в сравнении с контролем 2 (фитолампа). При этом, положительный эффект сохраняется для этих вариантов и в случае продуктивности сои по росткам, что проявляется в повышении на 11,3 % и 12,7 % относительно контроля 2. Для варианта СД СС наблюдается незначительное снижение продуктивности (на 1,3%) относительно контроля 1, для варианта СД ЗС нет изменений по продуктивности относительно контроля 1 (табл.2).
Только в случае СД КС наблюдается существенное снижение высоты ростков на 32,2% относительно контроля 1 при повышении на 5,9 % относительно применения фитолампы - контроля 2 (табл.2). Однако, в этом варианте освещения СД КС наблюдается снижение продуктивности сои по биомассе ростков относительно контроля 1 и контроля 2 на 18,8% и 8,5%, соответственно.
Только вариант использования зеленого монохроматического освещения СД ЗС с низкой интенсивностью в 1,44 мкМоль / м2 реализует возможности максимального положительного влияния на параметры роста, продуктивности и всхожести. Только всхожесть относительно контроля в этом варианте способа имеет снижение показателя на 1,2 %, что находится в переделах погрешности определения. При этом формируется новое качество ростков при получении их биомассы. При действии фотонов запускается механизм синтеза фотосинтетических пигментов хлорофилла и каратиноидов и новый тип автотрофного питания на стадии проращивания.
Это позволяет получать пророщенные семена сои с повышенной биологической активностью относительно контроля - темнового проращивания семян с повышением продуктивности относительно контроля 2 (использования фитоламп).
Таким образом, использование предлагаемого способа с применением низкоэнергетического излучения монохроматического светодиодного светильника СД ЗС (интенсивности излучения 1,44 мкмоль/м2с) позволяет получать пророщенные семена сои в форме первичной микрозелени с содержанием новых фотосинтетических биологически активных компонентов – продуктов первичного фотосинтеза уже на 7 сутки для здорового питания, а также использовать этот подход для получения новых биотипов сои в селекции.

Claims (1)

  1. Способ активации проращивания семян сои, включающий светодиодное освещение, отличающийся тем, что семена сои проращивают в течение 7 суток в стандартных условиях при комнатной температуре и увлажнении семян с применением в качестве источника монохроматического непрерывного освещения светодиодов зеленого света с длиной волны 525 нм при генерации фотонов низкой интенсивности 1,44 мкмоль/(м2⋅с) на уровне подложки с семенами.
RU2020131967A 2020-09-28 2020-09-28 Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении RU2746277C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131967A RU2746277C1 (ru) 2020-09-28 2020-09-28 Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131967A RU2746277C1 (ru) 2020-09-28 2020-09-28 Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746277C1 true RU2746277C1 (ru) 2021-04-12

Family

ID=75521087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020131967A RU2746277C1 (ru) 2020-09-28 2020-09-28 Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746277C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118556595A (zh) * 2024-08-02 2024-08-30 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种大豆加速繁育的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3198211U (ja) * 2015-04-10 2015-06-18 昭和電工株式会社 植物栽培用光源及び植物栽培用光源装置
RU2704104C2 (ru) * 2016-06-22 2019-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "АТОМСВЕТ - ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ" Способ формирования спектра электромагнитного излучения, способ освещения агрокультуры и система для освещения агрокультуры
RU2018126320A (ru) * 2015-12-18 2020-01-20 Томатопью С.Р.Л. Устройство для выращивания овощей, грибов, декоративных растений и тому подобное
RU2731078C2 (ru) * 2014-12-23 2020-08-28 Родиа Операсьон Усиление роста растения с использованием катионных гуаров

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731078C2 (ru) * 2014-12-23 2020-08-28 Родиа Операсьон Усиление роста растения с использованием катионных гуаров
JP3198211U (ja) * 2015-04-10 2015-06-18 昭和電工株式会社 植物栽培用光源及び植物栽培用光源装置
RU2018126320A (ru) * 2015-12-18 2020-01-20 Томатопью С.Р.Л. Устройство для выращивания овощей, грибов, декоративных растений и тому подобное
RU2704104C2 (ru) * 2016-06-22 2019-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "АТОМСВЕТ - ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ" Способ формирования спектра электромагнитного излучения, способ освещения агрокультуры и система для освещения агрокультуры

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118556595A (zh) * 2024-08-02 2024-08-30 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 一种大豆加速繁育的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110769684B (zh) 利用uv的植物栽培方法及用于其的植物栽培系统
Li et al. Effect of supplemental blue light intensity on the growth and quality of Chinese kale
Xiaoying et al. Effect of light on growth and chlorophyll development in kiwifruit ex vitro and in vitro
RU2737174C1 (ru) Способ повышения всхожести семян озимой пшеницы
CN106718183B (zh) 一种生菜类蔬菜的水培育苗光环境和育苗方法
RU2734081C1 (ru) Способ активации проращивания семян пшеницы
Kulchin et al. Plant morphogenesis under different light intensity
CN110583389B (zh) 一种植物育苗的人工光环境方法
RU2746277C1 (ru) Способ активации проращивания семян сои при светодиодном монохроматическом освещении
Zhang et al. Rice yield corresponding to the seedling growth under supplemental green light in mixed light-emitting diodes.
Cabral et al. Different spectral qualities do not influence the in vitro and ex vitro survival of Epidendrum denticulatum Barb. Rod.: A Brazilian orchid
Britz Photoregulation of root: shoot ratio in soybean seedlings
RU2741085C1 (ru) Способ активации проращивания семян рапса
RU2740316C1 (ru) Способ активации проращивания семян салатных культур
RU2742614C1 (ru) Способ активации проращивания семян нуга Абиссинского при светодиодном монохроматическом освещении
RU2741089C1 (ru) Способ активации проращивания семян сои
RU2742535C1 (ru) Способ активации проращивания семян сахарной свеклы при светодиодном монохроматическом освещении
RU2745449C1 (ru) Способ активации проращивания семян злаковых луговых трав
RU2750265C1 (ru) Способ активации проращивания семян салатных культур при светодиодном монохроматическом освещении
RU2742611C1 (ru) Способ активации проращивания семян рапса при моноспектральном освещении
Moazzeni et al. Growth and chlorophyll fluorescence characteri‐stics of Sinningia speciosa under red, blue and white light‐emitting diodes and sunlight
RU2746275C1 (ru) Способ активации проращивания семян сахарной свеклы
RU2746276C1 (ru) Способ активации проращивания семян злаковых луговых трав при светодиодном монохроматическом освещении
JP2009183208A (ja) 小麦の発育促進方法及び小麦の交配育種方法
RU2767621C1 (ru) Способ активации проращивания семян пшеницы герматронолом при светодиодном освещении