Содержание к диссертации
Введение
I. Обзор литературы 7
1.1. Применение проращенного зерна и гидропонного зеленого корма в кормлении птицы 7
1.2. Способы проращивания зерна и факторы, влияющие на процесс прорастания 14
1.3. Факторы, влияющие на результаты выращивания гидропонного зеленого корма 18
1.4. Технология производства гидропонного зеленого корма 27
II. Материал и методика исследований 30
III. Результаты исследований 37
3.1. Разработка конструкции и изготовление установки для гидропонного выращивания зеленого корма 37
3.2.Влияние спектрального состава света и питательных сред на рост растений и синтез питательных и биологически активных веществ . 38
3.2.1. Влияние люминесцентных ламп различной цветности и продолжительности выращивания зерна 38
3.2.2. Влияние продолжительности световой экспозиции на рост растений и синтез биологически активных веществ 48
3.2.3. Рост растений и синтез некоторых витаминов и каротина в зависимости от спектра излучения и питательных сред . 54
3.3. Эффективность применения в комбикормах для птицы гидропонного зеленого корма 68
3.4. Результаты производственной проверки 78
Выводы 79
Предложения производству 80
Список литературы 81
Приложения 92
- Способы проращивания зерна и факторы, влияющие на процесс прорастания
- Технология производства гидропонного зеленого корма
- Влияние люминесцентных ламп различной цветности и продолжительности выращивания зерна
- Рост растений и синтез некоторых витаминов и каротина в зависимости от спектра излучения и питательных сред
Введение к работе
Актуальность темы. В практике промышленного птицеводства находит применение прием повышения биологической полноценности зерна как проращивание. Разработку отдельных приемов проращивания зерна активно осуществляли в 50-60-годах. Накопленные за это время данные свидетельствуют, что при прорастании зерна под влиянием ферментов происходит разложение сложных органических веществ семени; белков до аминокислот, полисахаридов до моносахаридов, жиров до жирных кислот и оксикислот и т.д.
Проращивать зерно можно двумя способами. При первом, получившим широкое применение в птицеводческих хозяйствах, зерно проращивают в течение двух дней, то есть до наклева ростков. При втором способе зерно проращивают в течение нескольких дней до появления зеленого ковра, высота которого может достигать 15-20 см за 7-8 дней [1-2].
В последние годы для активизации процесса прорастания семян используют различные методы. Так, обработка зерна ультразвуком после воздействия кварцевого преобразователя при частоте колебаний 800 КГц в течение 1-Ю мин. способствует увеличению энергии прорастания семян. Имеются данные, что электромагнитные поля при определенных условиях могут стимулировать рост зародыша и ускорять ферментативные процессы [3-6].
В науке и практике солодоращения накоплен определенный опыт по использованию щелочей и кислот как для ускорения прорастания зерна, так и для увеличения силы роста и массы ростков. При добавлении в воду для замачивания щелочных растворов повышается скорость проникновения воды в зерно, стимулируется выщелачивание из оболочек ячменя полифенольных и горьких веществ [7].
Данные литературы свидетельствуют, что красный свет (особенно важна область излучения 625-680 нм) способствует интенсивному росту листьев и осевых органов. Отсутствие или низкая интенсивность в спектре источника света излучения в красной области вызывает формирование неполноценных генеративных органов, дающих низкий урожай. Процессы роста и развития задерживаются.
Синий свет (400-500 нм) тормозит рост стебля, черешков и площади листьев, что приводит к формированию низкорослых растений с низкой продуктивностью. Листья при этом более толстые, число клеток и хлоропластов в единице поверхности листа значительно больше, чем при красном и зеленом свете. Уровень фотосинтеза на единицу поверхности листа наиболее высок, но из-за малой листовой поверхности даже более высокая интенсивность фотосинтеза при синем свете не способна компенсировать торможение ростовых процессов. При нем в растениях обнаруживается значительно большее количество ингибиторов роста (абсцизовой и коричной кислот) по сравнению с растениями, выращенными при красном или зеленом свете, что и является причиной образования укороченных стеблей и более толстых, но мелких листьев.
В зеленой области спектра (500-600 нм) формируются вытянутые осевые органы, тонкие листья с меньшим числом клеток и хлоропластов и самым низким фотосинтезом на единицу площади листа, но более высоким в расчете на хлоропласт. Продуктивность растений низкая.
Таким образом, каждая из трех основных областей ФАР (фотосинтетически активная радиация - излучение в области 380-720 нм) взятая в отдельности, мало пригодна для выращивания растений, и только излучение с определенным соотношением энергии полос по спектру или с широкополосным равным энергетическим спектром может обеспечить выращивание полноценных растений [8-13].
Спектральный состав света оказывает влияние не только на рост растений, но и на синтез биологически активных веществ. Известно о неоднозначном влиянии красного и синего света на синтез каротиноидов, витаминов Вь В2, В5, В6, С, Е. Витамин Е синтезируется в проростках как в темноте, так и на свету, но в последнем случае синтез идет более интенсивно. Не только спектральный состав света, но и фотопериодизм оказывает влияние на витаминный состав растений, причем это влияние также неоднозначно. Поэтому выделяют короткодневные и длиннодневные растения. Особенно заметно влияние продолжительности светового дня при выращивании растений в несвойственных им фотопериодических условиях [14].
Скорость роста, количественные и качественные характеристики проростков зависят от различных факторов, таких как норма высева, длительность светового дня, источника освещения, качества питательной среды.
Для выработки наиболее оптимальных световых режимов, подбора питательных сред и разработки упрощенных конструкций установок для проращивания зерна был проведен ряд научных исследований и экспериментов.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы являлось повышение биологической полноценности зерна с использованием света люминесцентных ламп и различных питательных сред.
Учитывая состояние изученности вопроса, для решения были поставлены следующие задачи:
разработать установку для гидропонного выращивания зеленого корма;
изучить влияние спектрального состава света на рост растений и синтез питательных и биологически активных веществ;
разработать рекомендации по технологии производства зеленого корма;
дать экономическую оценку использования проращенного зерна в рационах кур.
Научная новизна. В результате исследований и экспериментов определено влияние различных источников света и питательных сред на биологическую полноценность зерна при проращивании, используемого в составе комбикормов для кур яйценосных пород. Российским агентством по патентам и товарным знакам выдан патент на изобретение № 2189734 «Способ выращивания гидропонного зеленого корма» (прилож. 1).
Практическая значимость заключается в том, что на основании результатов, полученных в работе, для выращивания гидропонной зелени с оптимальными параметрами световых режимов, составом питательных сред предложена конструкция установки, которая внедрена на птицефабрике АОЗТ «Владимировская» Красноярского края (прилож. 2).
Результаты исследований вошли в методические рекомендации «Проращивание зерна и гидропонное производство зеленого корма», которые одобрены Советом МНТЦ «Племптица» 20 апреля 2000 г.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены на совещании зооветеринарных специалистов ПНС «Свердловск» (Красноярск, 1997); на координационном совещании во ВНИТИП (1997, 1998, 2000) и на ученом совете института биотехнологии и ветеринарной медицины КрасГАУ (2003).
Основные положения, выносимые на защиту:
установка для производства гидропонной зелени;
определение оптимального спектрального состава света;
результаты использования различных питательных сред;
эффективность использования гидропонной зелени в кормлении птицы.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ.
Способы проращивания зерна и факторы, влияющие на процесс прорастания
Известно, что проращивать зерно можно двумя способами. При первом способе зерно проращивают в течение двух-трех дней, т.е. до наклева ростков. Этот способ получил широкое распространение в птицеводческих хозяйствах. При втором способе зерно проращивают в течение нескольких дней до появления зеленого ковра, высота которого может достигать за 7-8 дней 15-20 см [1-2].
В последние годы появились работы, свидетельствующие о возможности влияния на процесс прорастания семян различными факторами. В частности установлено, что излучение является фактором столь же важным для прорастания семян, как и для многих других процессов [59]. По мнению автора, семена можно разделить на три группы: 1 - нужен свет для прорастания; 2 - прорастание подавляется светом, 3 - по-видимому, невосприимчивы к освещению. По другим данным большинство семян при прорастании невосприимчивы к освещению, однако пределы их чувствительности не установлены [25-26].
Следует иметь в виду, что свежеубранные семена многих культурных растений имеют, как правило, плохую всхожесть, так как они являются физиологически незрелыми, то есть питательные вещества в них находятся в недоступном состоянии для питания зародыша. Поэтому после уборки необходим определенный период, в течение которого в семенах под влиянием различных ферментов происходят сложные биохимические реакции по превращению недоступных для питания зародыша веществ в доступные. Этот период называется периодом послеуборочного дозревания семян. Его продолжительность зависит от культуры, сорта и условий созревания [30, 60]. В пределах одной и той же культуры чем более позднеспелый сорт, тем длиннее период послеуборочного дозревания. При холодной дождливой погоде во время уборки семенного материала этот период затягивается до весны, а иногда не успевает закончиться и к моменту посева. Такие семена без воздушно-теплового обогрева дают неполные и недружные всходы, что ведет к резкому снижению урожая [61-63]. Кроме того, всхожесть семян зависит от таких факторов как интенсивность дыхания, влажность семян, температура окружающей среды [29, 60, 62-63, 64-66]. Например, чем выше всхожесть семян, заложенных на хранение, и выше температура хранения, тем интенсивнее идет процесс дыхания, больше расходуется на этот процесс питательных веществ семени и больше выделяется тепла, что ведет к самовозгоранию и частичной или полной потере всхожести и т.п. [65].
Имеются сообщения, что можно повлиять на процесс прорастания семян. Так, например, обработка ячменя ультразвуком способствует увеличению энергии про растания семян в 2 раза. Ускоряют ферментативные процессы и стимулируют рост зародыша электромагнитные поля [3-6].
Установлено, что в результате воздействия на некондиционные семена ячменя сорта "Луч" электростатическим полем высокого напряжения (4 кВ/см) в течение 30 с энергия прорастания возрастает на 14%, всхожесть на 13%, а урожайность на 6 ц/га [67].
При обработке семян электромагнитным полем 20-80 мГц увеличивается процент прорастания, лучше развивается корневая система, что, в свою очередь, обеспечивает повышение урожайности на 20% [5].
По другим данным, гамма облучение семян способствует повышению энергии прорастания семян на 5-18%, всхожести на 3-7, урожайности на 15-30%. При этом авторы указывают, что в семенах усиливаются окислительные процессы, углеводный, азотный и фосфорный обмен, повышается содержание сухих веществ, Сахаров и витаминов [3-4,68-69].
Широкое применение в предпосевной обработке семян находят химически активные вещества. Например, обработка семян томата 0,2-0,6% раствором перекиси водорода в течение 2-4 суток способствует повышению всхожести и урожайности на 27%. Замачивание семян томата в 1% растворе марганцевокислого калия в течение 24-28 часов приводит не только к обеззараживанию, но и более раннему созреванию плодов [69-70].
При замачивании семян в течение 6-24 часов в растворе солей микроэлементов урожайность возрастает на 12-20%. Для предпосевной обработки семян рекомендуется использовать следующие растворы: сернокислый марганец 0,05-0,1%; сернокислый цинк 0,005-0,05%; сернокислую медь 0,001-0,005%; борную кислоту 0,002-0,005%; молибденовокислый аммоний 0,05-0,1%; марганцевокислый калий 0,05-0,1%, сернокислый кобальт 0,05%; йодистый калий 0,01-0,03%. Микроэлементы, поступая в эндосперм и первичные корешки, повышают активность гидролаз, усиливают обмен веществ и интенсивность дыхания [55,69,70-71].
Кроме микроэлементов для обработки семян используют витамины группы В, органические кислоты (янтарную, фумаровую, яблочную и т.п.), аминокислоты (глу-таминовую, аспарагиновую, аланин) [73].
Установлено, что ферменты, участвующие в обмене веществ при прорастании ячменя, в большинстве случаев имеют оптимум активности в слабокислой среде. Поэтому добавление кислот (молочной, серной и т.п.) в воду активирует амилолитиче-ские и протеолитические ферменты. Установлено, что раствор соляной кислоты в концентрации 0,15 М снимает состояние покоя семян [72, 74]. Продолжительность замачивания семян сокращается при добавлении в воду морских водорослей, которые содержат определенные группы биологически активных веществ, таких как водорастворимые витамины и др. [75].
Серия работ посвящена изучению влияния электроактивированной воды на процесс прорастания семян. Так, при замачивании семян хлопчатника в католите рН 9,5-10,0 в течение трех часов полная всхожесть достигается на 6-11 дней раньше, а срок созревания коробочек сокращается на 10 суток. При этом урожайность возрастает на 7,2 ц/га, крепость волокна увеличивается на 0,2 г, сумма пороков уменьшается на 0,9%, кислотное число масла снижается до 1,13мг/КОН [76-78]. О положительном влиянии католита на урожайность культур сообщалось другими исследователями [79].
Положительные результаты получены при комплексном применении католита и анолита при замачивании семян [73, 80-81]. Группой авторов разработан способ повышения биологической полноценности зерна путем обработки его раствором карбамида. Сущность патента состоит в том, что зерно обрабатывают водным раствором карбамида концентрацией для кукурузы 10±1,0% в течение 6 суток при температуре 18-20С. Концентрация карбамида колеблется для кукурузы в пределах 9-11%, для ячменя оптимальной является концентрация 5,0±0,5% в течение 3 суток. При этом в зерне интенсивно протекает синтез аминокислот и в конечном итоге белка. После выдерживания зерно подвергают сушке в две стадии. В первую стадию зерно сушат при температуре 40-45С в течение 50-60 мин. При таких параметрах не происходит денатурация белка, что также повышает качество корма. Вторую стадию сушки проводят при температуре 80-90сС в течение 50-80 мин. При такой обработке зерна содержание протеина увеличивается в зерне кукурузы в 2,4 раза, суммы 15 аминокислот с 10,21 до 19,43% (в 1,9 раза), в том числе лизина с 0,36 до 1,51 (в 4,3 раза).
Технология производства гидропонного зеленого корма
Технология производства гидропонного зеленого корма включает в себя три главных этапа: подготовку и предварительное проращивание семян; зарядку поддонов-растилен проросшим зерном и его выращивание на искусственном свету; съем продукции.
Рекомендуется проращивать чистое, без грибковых заболеваний и механических повреждений высоконатурное зерно, имеющее всхожесть не менее 85%, желательно 90-95%. Для проращивания можно использовать зерно пшеницы, ячменя, ржи, овса, проса, вики, чины и других культур. После сбора урожая зерно должно храниться не менее двух месяцев и около месяца в теплом помещении зимой.
Требуемое количество зерна необходимо промыть проточной водой от пыли, при этом все легкие частицы, такие как полова, щуплое зерно, фрагменты стеблей всплывают на поверхность и их легко удалить. Для обеззараживания семян рекомендуется обработка слабо розовым раствором марганцовки (0,005%), после чего зерно замачивают на 6-8 часов и затем рассыпают в лотки из расчета 4,0 кг/м лотка при высоте слоя около 2,5 см. Чтобы зерно не подсыхало, его необходимо несколько раз в день обрызгивать водой с помощью распылителя. Предварительное проращивание можно проводить без досвечивания. Затем лотки с проросшим зерном подсвечивают люминесцентными лампами в течение 6-8 дней в зависимости от интенсивности роста растений. Продолжительность светового дня составляет 7-8 часов в сутки, температура в помещении 18-22С. Интенсивность освещения должна быть не менее 500 лк. В качестве источников света используют люминесцентные лампы. Частота орошения зерна водой или питательным раствором составляет 2-3 раза в день. С целью рационального использования питательной среды для орошения целесообразно использовать распылители.
После съема зеленого корма с остатками зерна и корневой системы рекомендуется поддоны промыть струей воды и прополоскать слабо розовым раствором (0,005%) марганцовки. Соблюдение технологии позволяет получить здоровый зеленый фураж в течение всего года независимо от наличия возделываемой почвы, климата и т.п. В процессе роста за 6-8 дней масса исходного зерна увеличивается в 4-6 раз, существенно увеличивается содержание витаминов и усвояемость питательных и биологически активных веществ такого корма [\-2, 57, 125-126].
Что касается оборудования для производства гидропонного зеленого корма, то это, как правило, этажерочного типа стеллажи различной ярусности, на которых размещаются поддоны. Установки оснащаются источниками света и устройствами для орошения зерна. Подробное описание установок дано в литературе [1-2, 127-131].
Для производства установок обычно используют металлические конструкции и металлические или пластмассовые поддоны. Несмотря на привлекательность установок заводского производства, снабжение ими птицефабрик обойдется дорого, что, очевидно, является причиной слабой оснащенности птицеводства оборудованием для гидропонного выращивания зеленого корма. Как справедливо заметил Э.А. Алиев [55], для широкого распространения технологии гидропонного выращивания зеленого корма необходимы поиски путей снижения стоимости и упрощения гидропонных сооружений. Что касается сложности применения гидропонного зеленого корма на фоне сухого типа кормления, то эта проблема решается за счет измельчения зеленой массы и последующего ввода ее в комбикорма.
Подводя итог изложенному, следует отметить, что важнейшими факторами в жизни растений является свет и питание. При этом, если говорить об освещении, то наибольший интерес представляют работы по изучению влияния спектрального состава света на рост растений и их состав. Имеющиеся результаты по влиянию спектрального состава света на рост растений получены на овощных культурах и не могут автоматически распространяться на технологию гидропонного выращивания зеленого корма.
Представленные в обзоре литературы питательные среды изучены и рекомендованы для гидропонного выращивания зеленого корма, однако они многокомпонентны, что также создает определенные трудности из-за возможных сбоев в наличии того или иного вещества.
На наш взгляд, имеющиеся установки для выращивания гидропонного зеленого корма также нуждаются в совершенствовании, направленном на снижение стоимости и разработке такой конструкции, которую можно было бы самостоятельно воспроизвести в условиях любого хозяйства. Исследования проводили в АОЗТ «Владимировское» Красноярского края и во ВНИТИП в период с 1996 по 2000 год, а производственную проверку в 2001 году. Научно-исследовательская работа включала в себя следующие этапы: - разработку конструкции и изготовление установки для гидропонного выращивания зеленого корма; - изучение влияния спектрального состава света и продолжительности выращивания на рост растений и синтез питательных и биологически активных веществ; - изучение влияния продолжительности световой экспозиции на рост растений и синтез биологически активных веществ; - изучение влияния новых питательных сред на рост растений и синтез питательных и биологически активных веществ; - изучение эффективности применения в кормлении птицы родительского стада гидропонного зеленого корма; - определение качества яиц кур, получавших гидропонный корм при частичной замене им травяной муки; - разработку рекомендаций по технологии производства гидропонного зеленого корма. В соответствии с задачами исследований при определении влияния спектрального состава света на рост растений и синтез питательных и биологически активных веществ были использованы лампы с ультрафиолетовым, синим, зеленым, красным, смешанным (синий+красный) излучением, а также лампы ЛБ (белой цветности). В первом эксперименте была определена эффективность освещения различными лампами при проращивании зерна.
Влияние люминесцентных ламп различной цветности и продолжительности выращивания зерна
С увеличением продолжительности выращивания, независимо от источника освещения, происходит увеличение массы зерна. Так, при естественном освещении (1 гр.) масса проростков через три дня по сравнению с исходным зерном увеличилась в 1,5 раза, в 5-7-10-дневном возрасте растений кратность увеличения массы по сравнению с исходным зерном составила соответственно 2,1; 2,9; 3,7 раза.
Кратность увеличения массы зерна во втором варианте, проращенного с использованием красных лучей (611 нм), в 3-5-7-10-дневном возрасте составила соответственно 1,9; 2,7; 3,7; 4,5 раза по сравнению с исходным зерном, т.е. рост растений был лучше, чем в контроле при естественном освещении у окна. К концу выращивания масса проростков в этом варианте превышала контроль на 24,3% (Р 0,05).
Подсветка синими лучами (3 вариант) также способствовала росту растений, однако он был менее интенсивный по сравнению с контролем и с подсветкой красным излучением. Кратность увеличения массы растений группе по сравнению с исходным зерном составила в 3-5-7-10-дневном возрасте 1,3; 1,9; 2,7; 3,5 раза. К концу выращивания при подсветке синими лучами выход массы снижался на 5% по сравнению с контролем и на 23,6% по сравнению с растениями второго варианта, выращенными при подсветке красным светом (611 нм) (Р 0,05).
Ультрафиолетовые лучи, хотя по длине волны (370 нм) и примыкали к видимой части спектра, все же несколько угнетали рост растений, что сказалось на накоплении массы. В частности, кратность увеличения массы растений в четвертом варианте по сравнению с исходным зерном на 3-5-7-10 сутки составила соответственно 1,2; 1,7; 2,5; 3,3 раза. К концу выращивания выход массы снижался на 10,5% по сравнению с контролем, на 28% (Р 0,001) по сравнению со вторым вариантом и на 5,8% по сравнению с третьим.
Освещение растений зелеными лучами (5 вариант) также по сравнению с контролем и остальными опытными группами не стимулировало рост растений. Исходная масса зерна на 3-5-7-10 сутки увеличивалась в 1,1; 1,6; 2,4 и 3,1 раза, что было ниже, чем в других группах. Общая масса проростков в этой группе к концу выращивания была ниже, чем в контроле, на 14,1%, а по сравнению со вторым, третьим и четвертым снижение массы составило 30,9% (Р 0,001), 9,6 и 4,1%.
Таким образом, только подсветка красными лучами по сравнению с контролем явно стимулировала рост растений. Остальные лучи, применяемые в отдельности слабее, по сравнению с контролем, стимулировали рост растений. И только комплексное применение красных и синих лучей (6 вариант) способствовало более интенсивному росту растений по сравнению не только с контролем, но и с подсветкой красными лучами. В частности, кратность увеличения массы проростков по сравнению с исходным зерном в 6-ом варианте составила на 3-5-7-10 сутки соответственно 2Д; 2,9; 4,1 и 4,6 раза. Масса зерна к концу выращивания увеличилась по сравнению с контролем на 26,1% (Р 0,001), а по сравнению со 2; 3; 4; 5 вариантами на 1,5%; 32,7% (Р 0,001); 40,8% (Р 0,001) и 46,8% (Р 0,001) соответственно.
Из литературы известно, что изученные нами области излучения по разному влияют на рост листьев и осевых органов. Красный свет, например, стимулирует рост осевых органов и листьев, синий тормозит рост стебля, но формирует более толстые листья, зеленый свет формирует вытянутые осевые органы, но с более тонкими ЛИСТЬЯМИ. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 300-380 нм положительно влияют на процессы формирования растений, предотвращая их вытягивание [8-11, 55, 91, 96]. Для того чтобы понять за счет чего накапливалась масса проростков, была измерена длина стеблей, При этом, анализируя данный показатель, следует отметить, что во втором и шестом вариантах длина стебля к концу выращивания, как и общая масса проростков, были выше, чем в контроле, на 13,7 и 15,8%. Учитывая, что в процентном отношении длина стеблей в опытных вариантах увеличивалась не столь интенсивно как масса, можно предположить, что накопление массы в этих вариантах шло за счет формирования более толстых листьев и стеблей.
Сопоставляя разницу по массе растений третьем опытном варианте по сравнению с контролем с разницей в длине листьев этих вариантов, которая составила 16,4%, можно предположить, что менее значительное снижение массы проростков (на 5%) связано с формированием на синем свету низкорослых проростков с утолщенными листьями.
При подсветке ультрафиолетовыми лучами (4 вариант) длина стеблей уменьшалась по сравнению с контролем на 26,2%, а масса только на 10,5%, что тоже сви детельствует о том, что излучение в данной области (370 нм) не является губительным для растения, предотвращает его вытягивание и способствует формированию более толстых листьев.
Подсветка растений зелеными лучами (5 вариант) обеспечивала практически такую же длину листьев, как и подсветка синими лучами (3 вариант) Разница с контролем составила 18,1%. Однако разница в массе проростков в этом случае по сравнению с контролем составляла 14Д против 5% в третьем варианте, что является подтверждением того, что на зеленом свету формируются листья вытянутые, но тонкие.
Таким образом, представленный анализ убеждает, что наиболее рациональной при искусственном освещении является подсветка растений смешанным светом (красный+синий в соотношении 87,5 и 12,5%) Этот световой комплекс способствует формированию высоких и относительно толстых листьев при гидропонном выращивании зерна.
Аналогичные результаты были получены при выращивании зерна под разными источниками освещения, излучающими красный, синий или зеленый свет. При этом лучшие результаты при выращивании зерна были получены под излучением фитоламп, у которых к красному свету было добавлено 25% излучения в синей области. Хороший результат был получен также под излучением красных ламп с добавкой 14% синего света. Эти растения отличались интенсивным ростом, имели хорошо сформированные плоды, которые созревали раньше, чем под зеленым и синим светом [10].
Для того чтобы сделать заключение о рациональной продолжительности выращивания растений, необходимо проанализировать данные о накоплении витаминов и каротиноидов в полученной массе, которые представлены в таблице 8. В данном эксперименте для анализа были взяты проростки без остатков зерна.
Рост растений и синтез некоторых витаминов и каротина в зависимости от спектра излучения и питательных сред
В третьем эксперименте для исследования была взята лампа ЛФ-40 со смешанным излучением (87,5% с длиной волны 611 нм и 12,5% с длиной волны 430 нм). Учитывая, что при выращивании овощей хороший результат дает освещение лампами, в которых доля синего света по отношению к красному увеличена до 25%, мы также взяли лампу Л-2 для испытаний. В качестве контроля было использовано естественное освещение растений у окна. Кроме того, это сравнение проводили с серийно применяемыми в теплицах лампами ЛБ (белой цветности). В качестве питательных сред были выбраны комплексные естественные удобрения, выпускаемые под товарными названиями «Плодородие» и «Гумат-80». Разведение для беспочвенного полива было подобрано предварительно на основании показателей роста растений. Результаты роста пшеницы представлены в таблице 11.
Увеличение доли синего света в источнике освещения до 25% и уменьшение доли красного света до 75% по сравнению с естественным освещением увеличивало рост растений и выход массы на 12,5% при орошении водой и на 15,2 и 10,3% соответственно при орошении растворами плодородия и гумата.
По сравнению с лампами ЛФ-40 лампы Л-2 практически не увеличивали длину и массу проростков. Новые источники освещения при проращивании пшеницы не уступали лампам ЛБ, применяемым в теплицах. Длина и масса проростков в этих группах были близкими. Что касается питательных сред, то подкормка растений растворами плодородия и гумата при естественном освещении увеличивала выход массы проростков на 3,95 и 11,1% соответственно.
При освещении лампами ЛФ-40 подкормка растений растворами плодородия и гумата по сравнению с водой увеличивала выход массы на 1,5 и 4,5% соответственно. На фоне освещения растений лампами Л-2 подкормка их растворами плодородия и гумата по сравнению с поливом водой увеличивала выход массы на 6,5 и 8,9%.
Лампы белой цветности в сочетании с раствором плодородия улучшали показатели роста по сравнению с водой на 4,5, а в сочетании с раствором гумата на 2,2%. Следует отметить, что даже при одинаковой длине проростков питательные среды по сравнению с водой обеспечивают рост более толстых и мощных стеблей и листьев, а не корневой системы, что в свою очередь, положительно сказывалось на результатах синтеза биологически активных веществ.
Как и в предыдущем опыте, результаты роста растений при искусственном освещении были лучше, чем при естественном. Лучший вариант при искусственном освещении это проростки, орошаемые гуматом при освещении лампами ЛФ-40 и Л-2, которые имели массу на 10,3% выше, чем аналогичный вариант при естественном освещении.
Для окончательного заключения о целесообразности использования питательных сред для подкормки растений при гидропонном выращивании необходимо проанализировать данные о синтезе витаминов и каротина, которые представлены в таблице 12. В данном исследовании для анализа брали всю массу, включая остатки зерна.
Так, концентрация каротина при естественном освещении и орошении растений раствором плодородия и гумата увеличивалась на 31,69% и 53,20% соответственно по сравнению с поливом водой. Лампы ЛФ-40 в сочетании с поливом растений раствором плодородия и гумата улучшали этот показатель на 8,5 и 67,6% соответственно по сравнению с водой. Лампы Л-2 и ЛБ обеспечивали близкие результаты.
При освещении лампами Л-2 и орошении растворами плодородия и гумата концентрация каротиноидов увеличивалась на 12,6 и 8,4% соответственно по сравнению с поливом водой. Полив растворами плодородия и гумата растений освещаемых лампами ЛБ, способствовал повышению концентрации каротиноидов на 33,67 и 29,40% соответственно.
Аналогичные изменения происходили в синтезе витамина В2 и альфатокофе-рола. Так, при естественном освещении подкормка растений питательными средами увеличивала содержание витамина В2 соответственно на 15,9 и 20,8% в случае орошения растворами плодородия и гумата. При подсветке растений лампами ЛФ-40 и поливе растений растворами плодородия и гумата результат улучшался на 10,9 и 16,7%. Лампы Л-2 в сочетании с поливом растений растворами плодородия и гумата также повышали концентрацию витамина В2 на 8,6 и 17,8% соответственно.
Лампы белой цветности несколько уступали цветным по влиянию на синтез витамина В2, но подкормка растений питательными средами улучшала этот показатель по сравнению с водой на 9,4 и 15,8%.
Концентрация альфатокоферола существенно менялась как в зависимости от источника освещения, так и в зависимости от подкормки растений. Самыми низкими показатели были у растений при естественном освещении у окна, однако на этом фоне питательные растворы улучшали этот показатель. Разница в концентрации токоферола в этой группе по сравнению с водой составляла 74,5% для раствора плодородие и 214% для раствора гумата. Подсветка лампами ЛФ-40 на фоне орошения растений раствором плодородия повышала концентрацию альфатокоферола в растениях на 59,5% и на 216% при орошении раствором гумата.
Лампы Л-2 в сочетании с растворами плодородия и гумата повышали концентрацию альфатокоферола в растениях на 69,0 и 39,7%. На фоне ламп белой цветности подкормка растений изученными питательными средами улучшала синтез альфатокоферола на 2,6 и 7,7%.
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о положительном влиянии питательных сред на рост растений и синтез ими биологически активных веществ. При прочих равных условиях подкормка растений способствовала значительному накоплению каротина, альфатокоферола и витамина В2 Лучшие результаты были получены при подкормке растений раствором гумата, хотя и раствор плодородия по сравнению с водой также эффективен. Масса растений при искусственном освещении и использовании для орошения раствора гумата увеличивалась в 4,5 раза, а концентрация каротиноидов по сравнению с естественным освещением и орошением водой увеличивалась на 36,5-95,1%, витамина В2 на 21,5-33,7% и альфатокоферола в ЗД-4,7 раза.
