Главная
Главная
О журнале
О журнале
Архив
Архив
Авторы
Авторы
Контакты
Контакты
Поиск
Поиск
Гоголь. Вечно живой
Размышления писателя о Николае Васильевиче Гоголе и его героях в контексте русск...
№04
(382)
01.04.2021
Естествознание
Инновационная сити-ферма для выращивания семенного материала картофеля
(№4 [382] 01.04.2021)

Зотов Василий Сергеевич

Руководитель проекта «Умная» сити-ферма» в рамках НЦМУ «Агротехнологии будущего». Руководитель группы альгобиотехнологии ФИЦ Биотехнологии РАН, кандидат биологических наук 

Кравченко Дмитрий Владимирович

Специалист по развитию и агросопровождению проекта «Умная» сити-ферма». Старший научный сотрудник, группа альгобиотехнологии ФИЦ Биотехнологии РАН, кандидат сельскохозяйственных наук

В рамках первого года работы научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего» учёные из ФИЦ Биотехнологий РАН создали опытно-промышленную полностью автоматизированную вертикальную ферму с применением принципиально нового подхода – динамического светодиодного освещения с сортоспецифичными режимами. В отличие от существующих сегодня на рынке решений, ориентированных в основном на выращивание дорогих культур (ягоды, съедобные цветы, редкая зелень и т.д.), разработанный учеными инновационный комплекс позволяет вывести на уровень рентабельности даже такую культуру, как картофель, и производить безвирусный семенной материал в полностью контролируемых условиях, добиваясь до шести урожаев в год. Возможность получать стандартизованную продукцию стабильного качества и вне зависимости от природно-климатических условий уже сделала эту разработку востребованной среди крупных сельхозтоваропроизводителей.

Из-за сложной эпидемиологической ситуации технологические цепочки производства оказались нарушены во многих отраслях сельского хозяйства. Вместе с тем никуда не исчезли задачи по обеспечению национальной продовольственной безопасности и продолжают разрабатываться стратегии по замещению импортных товаров отечественными. Сейчас как никогда важно возрождать собственную базу семенных культур, а для этого необходимы новые научные подходы. Именно они позволят сделать растениеводство не таким зависимым от погоды и вредителей, уменьшить необходимость ручного труда и в целом сделать сельское хозяйство более эффективным. Один из подходов — выращивание в автоматизированных теплицах и вертикальных фермах — сейчас экономически выгоден лишь для дорогих культур, таких как ягоды или зелень. Более массовые и дешевые продукты вроде картофеля, перцев и масличных остаются не у дел.

Для решения этой проблемы в ФИЦ Биотехнологии РАН был разработан первый экспериментальный образец автоматизированной вертикальной фермы. Она стала результатом работы по проекту «Умная» сити-ферма», который начался в 2020 году в рамках НЦМУ «Агротехнологии будущего». Инновационный комплекс для ускоренного воспроизводства семенного фонда сельскохозяйственных культур расположен в центре Москвы на базе ФИЦ Биотехнологии РАН и совмещает в себе современные цифровые технологии и приемы органического земледелия.

Нажмите, чтобы увеличить.
Опытно-промышленный экспериментальный образец автоматизированной вертикальной фермы на базе ФИЦ Биотехнологии РАН

Первой культурой стал картофель: здесь он проходит от стадии всего в несколько клеток на питательной среде до саженцев, а затем и готовой продукции — миниклубней, — которые отправятся на посадку в открытый грунт. Технология полностью рентабельна и позволяет выращивать продукцию превосходного качества в индустриальном масштабе. 

В вертикальной сити-ферме созданы контролируемые условия: динамическое освещение, система автоматического полива, воздух очищен от патогенов, а питательные вещества растение получает из специального субстрата. Уникальной особенностью инновационной фермы является индивидуально настраиваемое LED-освещение с разным спектральным составом, предпочтительным для конкретных сортов и для разных периодов роста растений.

Нажмите, чтобы увеличить.
Картофель сорт Инноватор под светодиодным освещением на стадии получения миниклубней

Все начинается с меристемы — образовательной ткани, благодаря которой растение увеличивается в длину и толщину, а также формирует все части своего тела. «Донора» такой ткани тщательно проверяют на наличие вирусов. Только здоровые клетки высаживают в стеклянные пробирки со стерильной питательной средой, чтобы превратить в молодое растение с корнями и листочками. Уже на этой стадии очень важен световой режим: он определяет, как будет развиваться молодой организм. В дальнейшем юному и взрослому картофелю потребуется иное освещение. То же самое и для разных сортов. Все эти потребности учитывает программируемая система LED-освещения, которая меняет режим в зависимости от возраста и сорта растения. Экспериментальным способом подбираются оптимальные световые условия на протяжении всего жизненного цикла растения. Данные для каждого сорта растений фиксируются в базу данных, которая в дальнейшем будет основой создания интеллектуальной системы управления освещением.

В настоящее время идёт процесс формирования таких данных и анализ влияния управляемого освещения на выращивание различных культур – от стадии in vitro до получения саженцев и готовой с/х продукции. Изучается влияние контролируемого освещения на морфогенез и продукционный процесс (включая биосинтез вторичных метаболитов) у разных сортов растений, в том числе в последующих поколениях.

Нажмите, чтобы увеличить.
Микроклональное размножение оздоровленного исходного материала картофеля в условиях управляемого светодиодного освещения

Вертикальная ферма состоит из модульных стеллажей с автоматизированной системой многоканального светодиодного освещения и полива, а также набором датчиков микроклимата и параметров субстрата. Картофель живет в поистине тепличных условиях: воздух очищается от пыли и патогенов в специальной системе фильтров, полив автоматизирован, грунтом служит не обычная земля, а особый питательный субстрат, который, кстати, позволяет откапывать клубни почти чистыми.

Комплекс позволяет выращивать продукцию с заданными свойствами в контролируемых условиях в индустриальном масштабе с более чем десятикратным превышением продуктивности с 1 м2 в год. Это стало возможным благодаря раскрытию природного потенциала сортов в контролируемых условиях вертикальной фермы, которые не зависят ни от климата, ни от погоды, ни от рисков заражения семенного материала. 

Модульные стеллажи вертикальной фермы

Традиционно миниклубни оздоровленного семенного картофеля выращивают в стандартных теплицах - один, иногда два урожая в год, с использованием большого количества ручного труда и регулярными химическими обработками. При этом требуются очень заметные мощности in vitro-лаборатории – для подготовки посадочного материала. Разработка ФИЦ Биотехнологии РАН позволяет делать до 6 урожаев в год, на существенно меньшей площади и с принципиально более комфортным режимом работы такой лаборатории. При этом, конечно, изначальные капитальные затраты на вертикальную ферму больше, расход электричества выше. Но и ручного труда требуется в разы меньше, при этом качество продукции всегда стабильно. 

Миниклубни оздоровленного семенного картофеля сорта Инноватор

Сейчас на базе ФИЦ Биотехнологии РАН планируется достичь производственной мощности почти в полмиллиона миниклубней в год. Это полностью экологически безопасное и безотходное производство. Необходимые характеристики культур достигаются не за счет генных модификаций (которые в российском сельском хозяйстве запрещены) или вредных добавок, а за счет реализации природного потенциала самих растений — все как в природе, только лучше.

Еще одной особенностью вертикальной фермы и разработанной технологии является ее «пластичность» и универсальность. Систему легко можно перестроить под конкретную задачу, подобрать и автоматически настроить необходимое освещение и другие параметры выращивания целевых растений — картофеля, свеклы или даже пшеницы. Перечень можно расширить и на другие культуры с особыми требованиями. Например, перспективно направление лекарственных, эфиромасличных растений; в их случае важны не скорость роста и объемы производства, но содержание эфирных масел и определенных соединений. 

У проекта уже есть первые коммерческие заказы от крупных производителей сельскохозяйственных товаров и переработчиков картофеля - в основном это производители чипсов и картофеля фри. В планах ученых на следующий год - разработка технологии управляемой вегетации эфиромасличных и овощных культур (томат, перец). 

___________________
«Золотая середина» как основа коммуникативной эффективности медийной информации
«Золотая середина», найденная специалистами по рекламе в сфере медиакоммуникации, позволяет аудитории адекватн...
Академик Дмитрий Сергеевич Лихачев. Из книги воспоминаний
«Незнанием» старались — и стараются — заглушить в себе совесть. Фрагмент из книги воспоминаний.
Интернет-издание года
© 2004 relga.ru. Все права защищены. Разработка и поддержка сайта: медиа-агентство design maximum