Разработка экспериментального фитотрона и его применение в исследованиях по энергоэкологии светокультуры

Отметили междисциплинарность светокультуры как области знания, необходимость привлечения различных разделов технических наук в практических приемах выращивания растений в искусственных условиях. Показали, что на современном этапе целесообразно говорить об энергоэкологии светокультуры как комплексном научном направлении, основанном на учете потоков субстанции, формирующих энергетические и экологические показатели искусственной агроэкосистемы. (Цель исследования) Разработать экспериментальный лабораторный фитотрон, предназначенный для исследований по энергоэкологии светокультуры, провести его биологическое тестирование. (Материалы и методы) С позиции логико-семантического подхода обосновали суть термина «энергоэкологичность» как конъюкции его составляющих – энергоэффективности и экологичности. Изложили теоретические основы энергоэкологического подхода в светокультуре, определяющие особенности проведения экспериментальных исследований. Сформулировали требования, предъявляемые к техническим средствам проведения экспериментов. Описали устройство фитотрона и принципы его работы. Биологическое тестирование проводили на растениях томата (Lycopersicum Esculentum Mill.) сорта Благовест F1 в рассадной фазе развития. Определяли отклик растений на изменение факторов световой среды: фотопериода (нормальный и удлиненный),  спектра (с добавкой синего и контрольный) и уровня облученности (низкий, средний и высокий). (Результаты и обсуждение) В варьируемых условиях световой среды  энергоэкологичность изменялась в диапазоне от 0,075 грамма на моль (при контрольном спектре, удлиненном фотопериоде и высокой облученности) до 0,138 грамма на моль (при спектре с добавкой синего, нормальном фотопериоде и средней облученности). (Выводы) Разработали экспериментальный лабораторный фитотрон для изучения энергоэкологии светокультуры. Реализовали возможность управлять облучением в зависимости массы растений. Установка обеспечивает удобный доступ к растениям, компактна, эргономична и обладает повышенной функциональностью.  

1. Meiramkulova K., Tanybayeva Z., Kydyrbekova A., Turbekova A., Aytkhozhin S., Zhantasov S., Taukenov A. The efficiency of led irradiation for cultivating high-quality tomato seedlings. Sustainability. 2021. N13. 9426.

2. Гришин А.П., Гришин А.А., Гришин В.А. Результаты исследований влияния биоэнергетических факторов на повышение урожайности в растениеводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. T. 12. N2. С. 1925.

3. Кульчин Ю.Н., Булгаков В.П., Гольцова Д.О., Субботин Е.П. Оптогенетика растений – светорегуляция генетического и эпигенического механизмов управления онтогенезом // Вестник ДВО РАН. 2020. N1. с.5-25.

4. Ракутько С.А., Ракутько Е.Н. Моделирование и численный анализ энергоэкологичности светокультуры // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2019. Т. 13. N3. С. 11-17.

5. Белозеров Д.А., Денисова Н.Н., Закирова А.Н. и др. Энергоэкология как основа устойчивого развития России: опыт, методология и перспективы: Монография. Дубна: Государственный университет «Дубна». 2017. 202 с.

6. Сорока Б.С. Использование топлива и загрязнение окружающей среды // Часть 1. Энергоэкология использования топлива и нормирование вредных выбросов. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2007. N2. С. 39-52.

7. Субботин И.А. Энергоэкологическая оценка использования различных генерирующих источников в сельском хозяйстве // Инженерные технологии и системы. 2019. Т. 29. N3. С. 366-382.

8. Janick J. The origins of horticultural technology and science. Acta Hortic. 2007. 759. 41-60.

9. Paik I., Huq E. Plant photoreceptors: Multi-functional sensory proteins and their signaling networks. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2019. 92. 114-121.

10. Yang D., Seaton D.D., Krahmer J, Halliday K.J. 2016. Photoreceptor effects on plant biomass, resource allocation, and metabolic state. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. 113. 7667-7672.

11. Gómez C., Currey C. J., Dickson R. W., Kim H.-J., Hernández R., Sabeh N. C., Raudales R. E., Brumfield R. G., Laury-Shaw A., Wilke A.K., Lopez R.G., Burnett S.E. 2019. Controlled Environment Food Production for Urban Agriculture. HortScience. 2019. 54. 1448-1458.

12. Кулешова Т.Э., Блашенков М.Н., Кулешов Д.О., Галль Н.Р. Разработка лабораторного фитотрона с возможностью варьирования спектра излучения и длительности суточной экспозиции и его биологическое тестирование // Научное приборостроение. 2016. Т. 26. N3. С. 35-43.

13. Семенова Н.А., Гришин А.А., Дорохов А.А. Аналитический обзор климатических камер для выращивания овощных культур // Вестник НГИЭИ. 2020. N1(104). С. 5-15.

14. Измайлов А.Ю., Гришин А.А., Гришин А.П. Аэропонный модуль для фитотронов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2013. N5. С. 20-22.

15. Лобачевский Я.П., Ценч Ю.С., Бейлис В.М. Создание и развитие систем машин и технологий для комплексной механизации технологических процессов в растениеводстве // История науки и техники. 2019. N12. С. 46-55.

16. Ракутько С.А. Концептуальные основы энергоэкологии светокультуры // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N6. С. 38-44.

17. Wang Y., Wei Yu, Seligman J. Quantifier-free epistemic term-modal logic with assignment operator. Annals of Pure and Applied Logic. 2022. 173(3). 103071.

18. Anderson C.G., Bond-Lamberty B., Stegen J.C. Active layer depth and soil properties impact specific leaf area variation and ecosystem productivity in a boreal forest. PLoS ONE. 2020. 15(12). e0232506.

19. Ракутько Е.Н., Васькин А.В., Мишанов А.П., Маркова А.Е. Модели, методы и средства контроля энергоэкологичности в светокультуре: аналитический обзор // АгроЭкоИнженерия. 2021. N1(106). С. 25-50.

20. Pandey R., Paul V., Das M., Meena M., Meena R.C. 2017. Plant growth analysis. Physiological techniques analyze the impact climate change on crop plants. Indian Agricultural Research Institute (IARI): New Delhi, India. 103.

21. Ракутько С.А., Ракутько Е.Н. Экспериментальная проверка закона взаимозаместимости в светокультуре салата // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. N1(26). С. 22-27.