Гідропонний спосіб вирощування зелених кормів

Гідропонний спосіб вирощування зелених кормів, що включає висів насіння, його зволоження та досвічування проростків на вегетаційній поверхні, який відрізняється тим, що зелену біомасу одержують, застосовуючи передпосівну біостимуляцію насіння та імпульсно-люмінесцентний світловий режим. (19) (21) 20031212141 (22) 23.12.2003 (24) 15.12.2004 (46) 15.12.2004, Бюл. № 12, 2004 р. (72) Леонтович Валерій Петрович, Пузік Володимир Кузміч, Кандиба Віктор Миколайович, Омельченко Валерій Федорович (73) ІНСТИТУТ ТВАРИННИЦТВА УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ Н АУК, ХАРКІВСЬКИЙ НА 3 71787 4 тивність таких розчинів приблизно однакова. При Використовували насіння ячменю, сорт "Одеський вирощуванні зеленого корму із ячменю рекомен100". Управління агробіотехнологічними режимами дують застосовувати розчин Гейслера, який зазабезпечувала автоматична програмна система, безпечує максимальну урожайність при конценяка керувала температурою приміщення, трації мінеральних речовин у зволожуючому періодичністю зволоження вегетаційної поверхні розчині 6,2г/л [7]. Проте, при такій їх концентрації у та режимом освітлення. складі зволожуючих розчинів відмічається Зволоження посівів проводили 2 рази на добу підвищення вмісту нітратів у зеленому кормі у 4 методом підтоплення. Мінеральні речовини для рази. Використання мінеральних речовин у складі зволоження посівів не використовували. Вирощузволожуючих розчинів призводить до накопичення вали проростки при різних світлови х режимах екологічно небезпечних сполук у гідропонному (люмінесцентному енергетичному освітленні у кормі, до економічно невигідних витрат і усклад32Вт/м 2 та імпульсно-люмінесцентному у 8Вт/м 2) нення гідропонної агробіотехнології. на протязі 4 діб. Підсвічування проростків штучним Найбільш близьким за технологічною суттю до світлом починали на 4 день проростання. Загальзаявляємого способу є винахід [11] в якому виконий термін такого освітлення складає 14 годин на нується висів насіння на багатоярусну вегетаційну добу. В якості штучних джерел світла використоповерхню, періодичне зволоження насіння поживвували стаціонарно і рівномірно розміщенні ним розчином з використанням мінеральних речолюмінесцентні лампи ЛД-40. Для імпульсного вин у його складі. Штучне досвічування рослин освітлення використовували електронну імпульсну люмінесцентними лампами які рівномірно, міжярулампу "ІФК - 120", яка забезпечує спалахи світла сно розміщенні збоку від вегетаційної поверхні. малої тривалості (кілька мілісекунд) і великої поКерує агробіотехнологією вирощування тужності (декілька кіловат) і має амплітудну яркість гідропонного корму (зволоженням, освітленням, до 1010кд/м 2 і тривалість спалаху 1,2мс температурою) автоматична програмована систе(1,2×10-3сек). Інтервал спалахів в імпульсному рема. жимі 10 секунд. Температура проростання і росту Однак загальними недоліками використання проростив підтримувалась у межах 20-23°С. наведених способів у вирощуванні свіжого, зелеКількість спожитої електроенергії (кВт×г), на ного гідропонного корму є: по-перше, нерівномірпротязі усього циклу вирощування корму (7 діб), ність розподілу світового випромінювання на вегевраховували електролічильником СО-И449. Метотаційній поверхні та низька його потужність, що дом суцільного обліку визначали урожайність знижує продуктивність фотосинтезу; по-друге, вибіомаси вирощеного гідропонного корму з 1м 2 векористання мінеральних речовин у складі звологетаційної поверхні. Хімічний склад визначали по жуючих розчинів сприяє накопиченню екологічно загально прийнятим методам. Статистичну обробнебезпечних сполук у кормі. ку проводили методом дисперсійного аналізу по В основу винаходу поставлена задача – удоДоспехову Β.Α. сконалення гідропонного способу вирощування Найбільш важливе значення у реалізації зелених кормів за рахунок підвищення продуктивбіологічного потенціалу рослин належить ності фотосинтезу та позитивної дії світлозабезпеченню та кореневому живленню. В біостимулятора. Що дозволило підвищити урозапропонованому винаході головна увага для жайність зеленої біомаси та одержати екологічно вирішення поставленої мети приділена саме цим чистий зелений корм зниженої собівартості. двом факторам, як найбільш важливим. Поставлена задача досягається тим, що у відРішення цього завдання полягає у застосуповідному способі гідропонного вирощування зеванні біостимуляції, здатної забезпечити позитивлених кормів, який включає висів насіння, його ний старт проростанню і росту проростків за весь зволоження та досвічування проростків на вегетацикл вирощування корму (5-12 діб) та імпульсноційній поверхні, згідно винаходу, екологічно чисту люмінесцентного освітлення, яке створює рівномізелену біомасу одержують застосовуючи передпорність і достатню потужність освітлення ветаційної сівну біостимуляцію насіння та імпульсноповерхні для проходження ефективного фотосинлюмінесцентний світловий режим. тезу проростків. З одного боку, застосування імпульсноПроцес підготовки насіневого матеріалу люмінесцентного освітлення забезпечує рівномірвідноситься до ключових етапів вирощування. Це не розподілення випромінювання та підвищення так звана фаза активізації, в якій відбувається не його потужності на вегетаційній поверхні, що потільки підготовка запасних поживних речовин і кращує умови для фотосинтезу і сприяє росту фіпереміщення їх у точки росту, скільки кінцеве зняттомаси та економії електроенергії, а з іншого, петя механізмів блокуючих проростання і ріст. Власні редпосівна біостимуляція насіння “ Гумі солом” без запаси поживних речовин ендосперму забезпечузастосування мінеральних речовин у складі звоють реалізацію генетичних програм проростання, ложуючих розчинів забезпечує позитивний старторосту і розвитку проростків [10]. вий початок проростанню, заощаджує сировину, Великою кількістю досліджень (Буткевич В.В., спрощує агро біотехнологію, що дозволяє вирощуОвчарова К.Е., Строка І.Г., Наумов Г.Ф., Голубінвати екологічно чистий гідропонний корм. ський І.М. та ін.) встановлено, що передпосівна Запропонований спосіб здійснювали наступбіостимуляція насіння є найбільш перспективною. ним чином. Вона відрізняється задовільною та стабільною Приклад. Гідропонний зелений корм (надалі ефективністю, а головне не викликає забруднення ЗГК) вирощували на вегетаційних поверхнях 8 навколишнього середовища. Використання прийярусного автоматичного модуля протягом 7 діб. ому передпосівної біостимуляції насіневого ма 5 71787 6 теріалу дозволяє створити позитивний стартовий незамінну іншими речовинами складову частину початок для гетеротрофної фази проростання кормів, без яких тварини не можуть існувати. Вони насіння та підвищити біологічну продуктивність відносяться до органічних речовин дуже високої проростків у наступній автотрофній фазі при фобіологічної активності і необхідні для нормальної тосинтезі. життєдіяльності організму. Відсутність або нестача При розробці ефективного способу вирощуїх викликає тяжкі захворювання - авітамінози, які вання зеленого гідропонного корму мінеральне послаблюють здоров'я, спиняють ріст та розвиток живлення кореневої системи нами не використотварин, молодняк потерпає від шлункових та легевувалося. Теоретичне обґрунтування такого невих захворювань, розповсюджуються інфекційні підходу базується на тому, що на період 5-12 днів захворювання. У маточного поголів'я при недосендосперм насіння є фізіологічне активною живлятатності вітамінів спостерігається яловість та чою тканиною для проростання і розвитку проаборти. ростків до фази пастбіщної стиглості (16-20см). Сумарний вміст вітамінів (каротін, В1, В2, РР) у Насіння зернових і зернобобових культур має досзеленому гідропонному кормі одержаному з 1м 2 татній запас поживних речовин, які перебувають в вегетаційної поверхні при імпульсноендоспермі, та мобілізуються і використовуються люмінесцентному освітленні та передпосівній біояк при гетеротрофному періоді проростання так і стимуляції насіння “Гумісолом” на 17% перевищує на початку автотрофного живлення проростків при аналогічний показник при люмінесцентному освітфотосинтезі. Усі запасні речовини із ендосперму лені і складає 373,8мг/м 2 проти 319,4мг/м 2 (див. використовуються ростучим зародком (темнова Фіг.). Ці показники базуються на позитивній дії стадія), а у подальшому проростком при фотосинстимулятора в поєднанні з рівномірним та потужтезі (світова стадія). За даними різних досліджень ним комбінованим імпульсно-люмінесцентним на 5-12 день вирощування ЗГК хімічний склад освітленням посівів. Із літературних джерел та проростків істотно відрізняється від початкового практичного досвіду багатьох досліджень відомо, складу насіння. Відбувається збільшення вмісту що операція штучного досвічування в технології протеїну, вітамінів групи В та Е, С, РР, каротіна та вирощування ЗГК є найбільш дорогою у зв'язку з ін. значним споживанням електроенергії. Освітленість Використання передпосівної біостимуляції і вегетаційної поверхні впливає на енергоємкість зволоження насіння водою без мінеральних речопроцесу та собівартість ЗГК (табл. 2), яка знивин забезпечує позитивний старт проростанню, що жується при комбінованому імпульснодозволяє реалізувати умови як для гетеротрофнолюмінесцентному освітленні, що визначає констго так і для автотрофного живлення зародку і прорукцію освітлювальних приладів. ростків на протязі короткого початкового періоду Імпульсно-люмінесцентне освітлення в поєдза рахунок структурних речовин ендосперму та нанні з переднасіневою біостимуляціею "Гумісофізіолого-біохімічної дії біостимулятора, що долом", до складу якого входять неспеціфічні регузволяє виключати використання мінеральних релятори росту рослин (гумінові речовини), проявляє човин у зволожуючих розчинах та надмірне їх нанайбільш оптимальне поєднання агробіотехнічних копичення у складі біомаси гідропонного корму. факторів, які впливають на процес вирощування Результати впливу передпосівної біостимулягідропонного корму. ції насіння "Гумісолом" та різної енергетичної освіНа цій основі сформовані слідуючі показники : тленості вегетаційної поверхні на ріст проростків, - комбіноване освітлення сформувало уроформування вітамінного складу та урожаю зеленої жайність біомаси корму 18,2кг/м 2, яка перевищує біомаси корму, з ячменю "Одеський 100", одержана 29,1% урожайність при люмінесцентному ного з 1м 2 вегетаційної поверхні представлені на освітленні; фігурі і в таблиці 1. - низьке споживання електроенергії за весь На протязі семи діб вирощування люмінесценцикл вирощування (1 кВт.г) забезпечує економію тна енергетична освітленність ветаційної поверхні електроенергії на 83,1%; у 32Вт/м 2 сформувала урожайність зеленої біома- найбільший коефіцієнт приросту біомаси си в 14,1кг/м 2, з коефіцієнтом приросту біомаси до корму до сухого насіння (6,5), що перевищує на сухого насіння – 5, при споживанні електроенергії 30% аналогічний показник при люмінесцентному освітленні; модулем у розмірі 5,9кВт×г. - вміст вітамінів (каротін, В1, В 2, РР) у зеленоВ умовах передпосівної біостимуляції насіння "Гумісолом" та імпульсно-люмінесцентному енерму гідропонному кормі, який одержано з 1м 2 вегетаційної поверхні при імпульсно-люмінесцентному гетичному освітлені у 8Вт/м 2 одержана вирогідна освітленні на 17% перевищує аналогічний показурожайність корму у 18,2кг/м 2, з найбільшим коеник при люмінесцентному освітленні. фіцієнтом приросту біомаси до насіння – 6,5, та Одержання високих урожаїв зеленої фітомаси низьким споживанням електроенергії за весь пері– кінцева мета любої культури рослин, особливо у од,-1кВт×г. штучни х умовах гідропонної технології. Тому, Таким чином по відношенню до аналогічної практичний інтерес становить удосконалення агбіостимуляції в умовах люмінесцентної освітленоробіотехнологічних умов вирощування сті в 32Вт/м 2, біостимуляція при імпульсногідропонного корму, з можливо найменшими витлюмінесцентному освітленні у 8Вт/м 2 підвищила ратами сировини та енергії, з одночасним урожайність біомаси на 29,1%, забезпечила екопідвищенням урожайності, одержанням екологічно номію електроенергії на 4,9кВт×г, тобто на 83,1% і чистого корму та зниженням його собівартості. є вірогідною. Отже, передпосівна біостимуляція насіння Вітаміни представляють собою дуже важливу і 7 71787 8 "Гумісолом" з використанням комбінованого імпужуючих розчинів. Так, сумарний вміст вітамінів у льсно-люмінесцентного освітлення вегетаційної зеленому гідропонному кормі одержаному з 1м 2 поверхні формує задовільну економію електровегетаційної поверхні при імпульсноенергії, найвищий урожай екологічно чистої біомалюмінесцентному освітленні і біостимуляції си зеленого корму зниженої собівартості, що важ"Гумісолом" на 17% перевищує аналогічний показливо в гідропонній агробіотехнології. ник при люмінесцентному освітленні (див. Фіг.). Техніко-економічне обґрунтування. Проведені експерименти показали, що запроОптимізація світлового режиму - важливий понований винахід сприяє зниженню собівартості елемент вирощування зеленого гідропонного корта спрощенню процесу вирощування корму, пому. До теперішнього часу немає однозначного кращуючи загальні економічні показники. твердження про оптимальний світловий режим Собівартість корму вирощеного при для гідропонних рослин. Запропонований нами люмінесцентному освітленні у 32вт/м 2 більша на винахід дозволить: 34,7% за собівартість корму одержаному при - при імпульсно-люмінесцешиому освітленні імпульсно-люмінесцентному освітленні у 8вт/м 2 вирощувати корм з низькою витратою електрое(табл. 2). нергії; Його вирощування без використання - використовувати поряд з люмінесцентними мінеральних речовин в поєднанні з передпосівною лампами, імпульсні, які забезпечують спалахи свібіостимуляцією насіння «Гумісолом» та імпульснотла малої тривалості та великої потужності. люмінесцентним освітленням вегетаційної поПроведені дослідження свідчать, що імпульсверхні формує наступні еколого-економічні перено-люмінесцентне освітлення з енергетичним освіваги: тленням у 8вт/м 2 забезпечує зменшення витрат - відсутня витрата мінеральних речовин у електроенергії в 5,9 рази по відношенню до люміскладі поживних зволожуючих розчинів; несцентного освітлення у 32вт/м 2 і формує кращі - немає працеємких операцій по їх збереженпоказники росту і розвитку рослин, урожайність та ню, приготуванню та використанню; ін. (табл. 1). - зменшується витрата електроенергії та поНаступною перевагою запропонованого винакращується процес фотосинтеза рослин; ходу є використання передпосівної біостимуляції - знижується собівартість корму та спронасіння біостимулятором природного походження щується процес його вирощування; «Гумісол». Це рідке органічне добриво, одержане - покращуються загальні економічні показники з біогумусу. Його застосування не може призвести агробіотехнології; до негативних наслідків, пов'язаних з передозу- вирощується екологічно чиста рослинницька ванням. Біостимуляція забезпечує гарний стартопродукція, - вітамінізований гідропонний корм, вавий початок при переході насіння від стадії спокою жливе джерело комплексу вітамінів, ферментів та до стадії нормального росту і дозволяє не викоримінеральних речовин. стовувати мінеральні речовини у складі зволоТаблиця 1. Вплив передпосівної біостимуляци насіння "Гумісолом" і різного енергетичного освітлення вегетаційної поверхносгі на ріст проростків та урожайність зеленої біомаси гідропонного корму, вирощеного за 7 діб (ячмінь, сорт "Одеський - 100", середнє із 4 незалежних експериментів). Показники ЗГК Висота рослин, см Біомаса одного піддона, г Урожайність, кг/м 2 Коефіцієнт приросту, у.о. Спожита за 7 діб електроенергія, КВг.г Передпосівна біостиміуляція Вода, контроль Гумісол Гумісол Енергетична освітленшість ІмпульсноЛюмінесцентна, 32 Люмінесцентна, 32 2 2 люмінесцентна, 8 Вт/м Вт/м Вт/м 2 16,1 17,3 19,3" 3245 3520* 4545* 13,0 14,1 18,2 4,7 5,0 6,5 * - вирогідно на 5% рівні значимості 5,9 5,9 1,0 HIP05 1,3 248,3 9 71787 10 Таблиця 2. Втрати на виробництво зеленого гідропонного корму та його собівартість. № П.П. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Показник Вода Опалення приміщення Електроенергія Насіння Оплата праці Всього витрат Урожай ЗГК з модуля Урожай ЗГК з кв. м Собівартість 1 кг ЗГК Собівартість 1 т ЗГК Одиниці Виміру Грн. Грн. Грн. Грн. Грн. Грн. Кг Кг Грн. Грн. Перелік посилань: 1. Бобов С.С. Физика в сельском хозяйстве. Минск, "Урожай", 1966. 2. Патент Великобританії №2121263, кл. А01G31/00,1983. 3. А. с. СРСР №325941, кл. А01G9/24,1972. 4. Патент Франції №2522473, кл. А01G31/00, 1984. 5. Рабинович Е. Фотосинтез. Т.3. Изд-во иностранной литературы, М., 1959. Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Люмінесцентне, 32 вт/м 2 0,18 0,85 1,27 11,20 11,93 25,43 112,8 14,1 0,225 225 Імпульснолюмінесцентне, 8 вт/м 2 0,18 0,85 0,24 11,20 11,93 24,40 145,6 18,2 0,167 167 6. А. с. СРСР №166586L, кл. А01G31/00, 1991. 7. Кругляков Ю.А., Бурцева С.В. Влияние агротехнических факторов на питательность гидропонного корма. Вестник с.-х. науки, №8, 1986. 8. Патент Росії №2098940 кл. А01G9/24, 1997. 9. А с. СРСР №1591884, кл. А01G31/00, 1990. 10. Макрушин Н.М. Основы гетеросперматологии. М., « Агропромиздат», 1989. 11. Патент Великобританії №2030834, кл. А01G31/00, 1980. Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601