По прогнозу научно-технологического развития АПК России на период до 2030 г. проблема снабжения продуктами питания городов может быть решена за счет развития инфраструктуры урбанизированного сельского хозяйства.
Е.М. БАСАРЫГИНА, доктор технических наук, завкафедрой «Математические и естественнонаучные дисциплины»
С.В. ЧЕРЕПУХИНА, ректор, кандидат экономических наук
Южно-Уральский государственный аграрный университет
ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫЗОВЫ в развитии мирового агропромышленного комплекса, такие как снижение плодородия почв, нехватка воды для орошения, возрастающий спрос на продовольствие, увеличивающаяся концентрация населения в крупных городах, делают все более актуальной развитие агроурбанистики. Урбанизированное сельское хозяйство, предусматривающее использование природосберегающих агротехнологий для производства продуктов растениеводства в замкнутой контролируемой среде, имеет ряд преимуществ. К его экологическим преимуществам в сравнении с традиционным земледелием относится сохранение почвенных ресурсов, сокращение расхода воды и удобрений, а к социальным - улучшение условий труда, повышение занятости населения, введение экологических принципов.
В рамках Договора о сотрудничестве ученые Южно-Уральского ГАУ совместно со специалистами ООО «Нефтехимавтоматика» проводят экспериментальные исследования в области урбанизированного растениеводства по следующим направлениям:
- выращивание зеленных и плодовых овощей
- микроклональное размножение растений
- разведение энтомофагов, выращивание экзотических, декоративных, лекарственных и т.п. растений.
Цель исследований - разработка новых и совершенствование существующих агротехнологий растениеводства защищенного грунта:
- изучение воздействия светодиодного освещения для различных культур и методов выращивания в лабораторных и производственных условиях
- корректировка спектров, фотометрии, конструктивных элементов и электронных компонентов светотехнического оборудования
Изучается потребность корректировки фитоклиматических условий, методов поливов и прочих технологических параметров. Ведется разработка оптимального спектра для производства средств биологической защиты растений (энтомофагов), технических требований и технических заданий для изготовления промышленных и лабораторных фитотронов. Проводится оптимизация многоярусного выращивания культур с применением светодиодного оборудования и возможностей обеспечивать агрономическое сопровождение разработанных технологий.
Используя производственные возможности и опыт конструирования оборудования, ООО «Нефтехимавтоматика» оборудовало в предоставленных университетом помещениях лабораторию урбанизированного растениеводства, где проводятся необходимые исследования.
В 2020 г. первый этап экспериментальных исследований предусматривал апробацию оборудования для внесезонного произведений ГАУ получил также светильники ФИТО-СВЕТ, серийный номер ГЕЛИ0С-240, разработанные и изготовленные ООО «Нефтехимав- томатика».
Исследования на данном этапе включали: составление технологических схем выращивания растений, определение параметров листового аппарата растений для инструментального фитомониторинга и растительной диагностики, исследование изменений антиоксидантного статуса растений, оценку экологической безопасности продукции.
Осуществлялось выращивание 20 культур различных сортов (всего 33 сорта). Исследования проводились с культурами, выращиваемыми полным и сокращенным сроком: микрозелень, выгонка. При выборе культур учитывалось содержание функциональных компонентов: витаминов, микроэлементов, антиоксидантов и др., продолжительность вегетационного периода, пищевая и целебная ценность, урожайность. В качестве дополнительных к агрокультурам подбирались цветочные и декоративные культуры, а также многолетние растения, отличающиеся быстрыми темпами роста и развития, пищевой и целебной ценностью, защитным действием против вредителей и болезней. На рис. 1 указаны семейства и названия овощных культур, на рис. 2 - цветочных и декоративных культур.
Анализ результатов исследований показал, что использование оборудования, разработанного ООО «Нефтехимавтоматика», позволяет успешно возделывать овощные, цветочные и декоративные культуры в условиях агроурбанистики. Средняя производительность фитотрона «Роса-1» в период проведения эксперимента составила 1,90 кг/м2. Полученная продукция урбанизированного растениеводства являлась экологически безопасной. Содержание экотоксикантов было значительно ниже допустимого уровня.
Для всех культур составлены технологические схемы выращивания. Разработана технологическая схема урбанизированного агропроизводства, включающая выгонку овощных культур (с получением семян) и последующее выращивание микрозелени. При этом выращивание корнеплодов для выгонки может осуществляться в условиях как защищенного, так и отрытого грунта.
Для дальнейшего совершенствования агротехнологий и цифровизации процесса выращивания определялись параметры листового аппарата для инструментального фитомониторинга и растительной диагностики. На основании спектрограмм листового аппарата (с использованием авторской методики) произведена общая оценка фотопоглощающей системы, определено поглощение и содержание пигментов фотосинтеза, рассчитано отношение интегральных интенсивностей поглощения в основных энерготрансформирующих процессах: фотосинтез, дыхание, фотоморфогенез.
Биологическая полноценность выращенной продукции оценивалась по содержанию функциональных компонентов (на основании определения изменения антиоксидантного статуса растений). Установлено, что в зависимости от сорта содержание антоцианов может увеличиваться на 0,6 мг/г сырой массы: от 1,5 мг/г (сорт Ароматный пурпурный) до 2,1 мг/г (сорт Темная ночь), что составляет 40%.
Проводимые в настоящее время исследования связаны с инновационными подходами обеспечения конкурентоспособности, экологичности и качества продукции, в частности, с выращиванием посадочного материала на основе микрорастений, полученных in vitro, и использованием фитотронов, оснащенных светодиодным оборудованием для адаптации микрорастений.
Деятельность лаборатории урбанизированного растениеводства, созданной в Южно-Уральском ГАУ, осуществляется по следующим основным направлениям: научно-исследовательскому (выполнение НИР, НИОКР) и образовательному (формирование компетенций по различным дисциплинам, в первую очередь естественнонаучной направленности), а также практическая подготовка обучающихся и переподготовка и повышение квалификации специалистов АПК.
Внедрение результатов исследований запланировано в научно-производственных объединениях, крупных тепличных комплексах и фермерских хозяйствах. Согласовываются договоры о совместной научно-исследовательской деятельности с НПО «Сады России» и ООО Агрокомплекс «Чурилово», г. Челябинск. Планируется работа по организации участка урбанизированного растениеводства на базе челябинского лицея №77, включенного в список опорных школ РАН.
Источник: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Информационный бюллетень, Аграрный пульс великой страны, 02/2021, страница 20-22
