Дальневосточные ученые с помощью света научились выращивать овощи в два раза быстрее

36
Дальневосточные ученые с помощью света научились выращивать овощи в два раза быстрее

В Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН сняли первый урожай томатов, выращенных под фотонными лампами.

Здесь ведут разработки в области агробиофотоники, нового направления на стыке наук, которое даст возможность управлять жизненными циклами растений. По словам Юрия Кульчина, академика РАН и научного руководителя института, ученым удалось добиться ускорения процесса роста и созревания почти в два раза.

Сама идея не нова: лампы для досветки растений придумали давно. Но дальневосточники пошли намного дальше. Чтобы объяснить насколько, Юрий Кульчин проводит небольшую экскурсию: показывает пять боксов, где растут томаты и салат. Естественного освещения в общем помещении, где они находятся, нет совсем – для чистоты эксперимента, зато в каждом светит собственное искусственное солнце. В одном, например, оно фиолетовое. Здесь присутствуют два спектральных цвета – синий и красный, что способствует максимальному процессу фотосинтеза. Как объясняет ученый, такое решение используют аграрии и цветоводы. Есть бокс, где источник света повторяет применяемый в современных теплицах – тут помидоры еще зеленые. В “коробке” по соседству воспроизведен практически естественный солнечный свет, и разница, как говорится, налицо: под “правильным” солнцем растительность здоровее и гуще, а томаты уже красные.

– Мы решили сделать то, что делает природа. На растения светит солнце, но в разное время суток спектр излучения меняется. Солнечный свет нужен растению для двух вещей – фотосинтеза, который отвечает за набор массы, продуктивность, и управления морфогенезом – развитием систем и органов. При этом разные программы в геноме запускают разные спектры света. Один способствует развитию семян, другой – росту листьев. Мы вмешались в природный процесс и создали уникальный источник излучения, который позволяет управлять спектром. Более того – стали делать то, чего не умеет природа: варьировать спектральный состав и интенсивность излучения, – объясняет Юрий Кульчин.

Кроме того, эксперименты показали, что без генной модификации и химических удобрений, исключительно за счет “включения” светом в геноме растений тех или иных программ, можно увеличить производительность культур в полтора-два раза. К слову, поэтому выращенными томатами не угостили – ученым предстоит “поколдовать” над расшифровкой их генома и качества.

На основе разработок ДВО РАН подана заявка на создание федеральной программы “Агробиофотоника”, предусматривающей все этапы – от расширения объема исследований до внедрения их в производство

Команда из пяти биологов и физиков под руководством Юрия Кульчина экспериментирует с действием фотонного излучения на растения третий год, и пока на чистом энтузиазме: аппаратуру и оборудование собирали за свой счет. Но теперь, когда есть первые результаты, перспективные исследования могут получить государственное финансирование. На основе своих разработок ученые ДВО РАН совместно с коллегами из Москвы подали заявку на создание большой программы “Агробиофотоника”, предусматривающей все этапы – от расширения объема исследований до внедрения в производство. Предложение уже одобрили на совете по приоритетному направлению научно-технологического развития Российской Федерации по сельскому хозяйству, далее предстоит пройти экспертизу на научно-координационном совете, возглавляемом президентом Российской академии наук. После этого проект передадут в минобразования и минсельхоз России, которые придадут программе федеральный статус и определят ее финансирование.

По словам Кульчина, дальнейшие направления работы его команды уже ясны.

– Теплицы с фотонными лампами сделают “умными”. Ими станет управлять искусственный интеллект, – рассказывает академик. – Он будет анализировать информацию о влажности, температуре, освещенности, количестве минералов в почве, углекислого газа в воздухе и другие параметры, а затем с учетом состояния окружающей среды и растений давать команду на использование того или иного спектра освещения.

Ученые ведут переговоры с предприятием, которое возьмется за изготовление их осветительных приборов. Со временем планируется создать целую линейку ламп – от промышленных до тех, которые можно будет устанавливать на подоконниках в жилых домах. При массовом производстве их обещают сделать недорогими.

Где планируется использовать наработки команды Кульчина

Подобные решения пригодятся в условиях Сибири, Дальнего Востока и северных территорий, где выращивать овощи в открытом грунте сложно или невозможно. Их можно будет применять и в космосе во время длительных рейсов. Еще одно направление связано с медициной. Уже давно известно, что через зрительные нервы определенными цветами спектра можно воздействовать над подсистемы мозга, и работа в этом направлении также представляется перспективной.

Поделиться