ТЕРМОКАМЕРА ДЛЯ СУХОВОЗДУШНОЙ ТЕРМОТЕРАПИИ ВЕГЕТИРУЮЩИХ РАСТЕНИЙ И ЧЕРЕНКОВ САДОВЫХ РАСТЕНИЙ

Термокамера для суховоздушной термотерапии вегетирующих садовых растений и их черенков относится к сельскому хозяйству - к отрасли питомниководства, в частности к производству оздоровленного посадочного материала садовых культур. Термокамера - это закрытое сооружение и технические средства для создания в нем искусственного микроклимата.
В питомниководстве для инактивации вирусных частиц и освобождения отдельных органов растений от вирусной инфекции наибольшее распространение получил способ воздушной тепловой обработки вегетирующих растений (Технологический процесс получения безвирусного материала: методические указания / сост.: В.И. Кашин, А.А. Борисова, Ю.Н. Приходько и др. М.: ВСТИСП, 2001). Он заключается в следующем: растения укореняют в горшках с питательным субстратом и помещают в специальные камеры с регулируемой температурой от +32°C до +40°C и влажностью воздуха до 90%. Барабаш Т.Н. и др. (1995) предлагают использовать термотерапию при микроклональном размножении (Барабаш Т.Н., Радилова Л.Д., Бленда В.Ф. Термотерапия при микроклональном размножении // Современные проблемы плодоводства: тез. докл. международ. науч. конф., посвящ. 70-летию Бел. НИИ плодоводства; 9-13 окт. 1995. Самохваловичи, 1995. С. 128). Цуркан И.Г. (1989) рассматривает эффективность применения термотерапии при размножении винограда in vitro (Цуркан И.Г. Камера для термотерапии винограда in vitro // Садоводство и виноградарство Молдавии. 1989. №1. С. 43-44).
Успех в этом случае зависит от термостойкости вирусов, которыми заражены обрабатываемые растения. От вирусов освобождаются отдельные органы или только верхушки стебля, отросшие во время термообработки. Такие верхушки прививают на безвирусные сеянцы или используют для культуры in vitro.
С этой целью применяют различные устройства и методики. Так, Ахмет С. и др. (1977) приводят пример возможности использования серийно выпускаемых установок искусственного климата и фитотронов для этих целей (Ахмет С., Вертеши Ю., Бея Д. Технология выращивания безвирусного посадочного материала плодовых культур и винограда. Кишинев, 1977. С. 37-43). На стеллажи устанавливаются контейнеры (горшки) с почвенным субстратом, в который высажены растения. В установке поддерживается постоянная температура до +40°C и влажность воздуха до 90%. Окончание срока оздоровления определяется теплотолерантностью растения.
Существенным недостатком установок искусственного климата и фитотронов является то, что в них отсутствует корневой термостат, что имеет большое значение для жизнедеятельности растения при постоянных повышенных температурах окружающей среды.
Большинство исследователей, работающих в области суховоздушной термотерапии вегетирующих растений, используют в работе самодельные конструкции. Так, например, И.Г. Цуркан (1972) использовал в работе в качестве термокамеры «…сооружение из двойного застекления с размерами 2,4×2,2×1,6 метра (Цуркан И.Г. Отработка метода термического обеззараживания земляники от вирусной инфекции // Пути повышения урожайности плодовых культур и винограда. Кишинев, 1972. Ч. 2. С. 82-89). Для дополнительного освещения внутри камеры имелись 12 люминесцентных 40-ваттных ламп и четыре 60-ваттные лампы накаливания. Кроме того, снаружи термокамеры, над крышей, установлены еще четыре 200-ваттные лампы накаливания. Мощность нагревательных элементов камеры составляет 6 кВт. В центральной части термокамеры установлен стеллаж, на который помещаются растения». Влажность в данной установке регулируется автоматически. Однако это устройство не отличалось надежностью в работе, не оборудовалось корневыми термостатами так же, как и серийно выпускаемые установки искусственного климата.
Наиболее близкой к предлагаемому универсальному устройству для суховоздушной термотерапии вегетирующих растений является термокамера, смонтированная в лаборатории биотехнологии Крымской ОСС (Кошелева Т.Н. Использование термокамеры для проведения терапии плодово-ягодных культур от вирусных заболеваний // Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. Л., 1983. Т. 77. С. 89-91).
3
После технических доработок (Подорожный В.Н., 2012), проведенных в процессе эксплуатации, термокамера представляла собой помещение общим объемом 12 м, с двойными переборками для улучшения теплоизоляции, смонтированное в отсеке остекленной зимней теплицы (Подорожный В.Н. Устройство для суховоздушной термотерапии плодовых культур // Плодоводство и ягодоводство России. М., 2012. Т. 32, ч. 1. С. 336-341). Переборки камеры, выше одного метра от пола, и потолок были выполнены из стекла для обеспечения наилучшего освещения в дневное время суток. Работа камеры происходила в полуавтоматическом режиме. Для поддержания стабильной высокой температуры в ней установлены нагреватели, представляющие собой рамы с натянутым на них проводом ПОСХП-1,1. Датчиками температуры как в зоне побегов, так и в зоне корневой системы служили контактные термометры ТПК-1. Влажность в камере обеспечивают испарители. Контроль температуры и влажности в зоне побегов осуществлялся механическим недельным термографом и гигрографом.
Особое внимание при доработке термокамеры было обращено на создание отрицательного температурного градиента для произрастающего в ней растения. Надземные части и корни растения обитают в разных средах и имеют биологическую индивидуальность, выраженную в различных требованиях к условиям внешней среды, особенно к температуре. Исследуя температурные градиенты среды обитания растений, Радченко С.И. (1966) показал, что они лучше развиваются при отрицательном температурном градиенте, то есть когда температура почвы на 6-8°C (и даже на 10-12°C) ниже температуры воздуха (Радченко С.И. Температурные градиенты среды и растения. Л., 1966. 369 с.). Отрицательный температурный градиент в камере достигался подачей на корпус вегетационных сосудов циркулирующей по медным 9 мм трубкам холодной проточной воды. Сами сосуды находились в термоизолированном столе, внутри которого имеется вентилятор, дополнительно охлаждающий почву. С целью контроля температуры почвенного субстрата использовали контактный термометр ТПК-1, расположенный в сосуде с субстратом.
Для освещения в темное время суток и пасмурные дни включались лампы ДРЛФ, управляемые суточным программатором. При превышении заданной температуры в камере включался вентилятор.
Недостатком такого устройства является сложность и громоздкость конструкции, трудно контролируемые колебания температуры в весенне-летний период из-за повышения солнечной инсоляции, что недопустимо в период суховоздушной термотерапии, а также наличие большого количества различных приспособлений, не отличающихся надежностью.
Предлагаемое устройство, созданное на Крымской опытно-селекционной станции ВИР, используется для оздоровления произрастающего в нем растительного материала садовых культур от вирусной инфекции при повышенной температуре в зоне побегов. В ходе эксплуатации термокамеры за счет технических средств в ней обеспечивается искусственный микроклимат для произрастания в нем растения с заданными параметрами температуры, влажности и освещения.
Техническим результатом полезной модели является простота и надежность, а также - ускоренное отрастание побегов в условиях повышенных температур с созданием отрицательного температурного градиента в зоне базальной части для произрастающего растения (или его части - побега) в закрытом от солнечного освещения помещении, что исключает резкое колебание температуры в течение всего года.
Термокамера отличается от аналога тем, что в ней имеются термоизолирующая сменная плита с отверстиями разного диаметра, предназначенная для выращивания как целого растения, так и его частей, и ванна с проточной водой, а также тем, что корпус камеры изготовлен из двухслойного пластика с расположенным между слоями термоизолирующим материалом, и в верхнем отсеке термокамеры размещены инфракрасные и светодиодные лампы.
Технический результат достигается за счет создания условий для обеспечения эффективного роста побега посредством камеры размерами 1200×1400×780 мм с оборудованием.
Корпус термокамеры изготовлен из двухслойного пластика, между слоями которого расположен термоизолирующий материал (сэндвич-панель). Внутри камеры размещена термоизолирующая сменная плита (фигура 2, п. 11), с отверстиями различного диаметра: от 20,0 мм до 100,0-300,0 мм (фигура 1, п. 3), что позволяет культивировать как целое растение, произрастающее в сосуде, так и черенок, находящийся в растворе питательных элементов, а также микрорастения и микрочеренки, выращиваемые в культуральных сосудах in vitro. Термоизолирующая сменная плита делит термокамеру на два отсека (верхний и нижний), выполняет функцию изолятора и состоит из двухслойного материала: верхняя часть - текстолит (фигура 1, п. 1), нижняя - вспененный полиуретан (фигура 1, п. 2).
Термокамера оборудована инфракрасным нагревателем (фигуры 2 и 3, п. 7), тремя испарителями (фигуры 2 и 3, п. 8) и вентилятором (фигуры 2 и 3, п. 9), обеспечивающими стабильную температуру воздуха в верхней части от +35 до +39°C, а в нижней базальной - от +22 до 24±1°C при влажности воздуха окружающей среды 70-80%. Для обеспечения отрицательного температурного градиента в нижней части камеры установлена ванна с проточной водой (фигура 2, п. 12), которая охлаждает сосуды. Поддержание температуры воздуха происходит автоматически в заданном диапазоне при помощи электрического температурного датчика, для чего в камере установлен инфракрасный нагреватель - инфракрасная лампа мощностью 100 Вт, включаемая в сеть питания через температурное реле - типовой терморегулятор TP 515 (фигуры 2 и 3, п. 6). Равномерный прогрев воздуха в камере обеспечивается вентилятором, сблокированным по включению и выключению с лампой инфракрасного излучения.
Освещение в камере осуществляется светодиодными лампами (фигуры 2 и 3, п. 10), расположенными внутри верхнего отсека, на потолочной его части, которые включаются суточным программатором (фигуры 2 и 3, п. 4). Использование светодиодов исключает дополнительный нагрев помещения, одновременно увеличивая световой поток. В зависимости от необходимости на определенной стадии терапии требуемого уровня освещения включается необходимое количество светодиодов.
Совмещение светодиодов с инфракрасной лампой в предлагаемом устройстве позволяет добиться наибольшего приближения к спектру солнечного освещения.
Высокая влажность (70-80%) в камере обеспечивается за счет испарения воды из кювет с ткаными фильтрами - испарителей и контролируется посредством датчика влажности ВЕНТС-1-60 (фигуры 2 и 3, п. 5), встроенного в блок управления.
Снаружи на съемных кронштейнах расположены два люминесцентных светильника (так называемый «кососвет») общей мощностью 160 Вт со светоотражающими экранами. Они могут быть заменены на светодиодные. Периодичность их включения устанавливается с помощью суточного программатора в автоматическом режиме.
Для проведения термотерапии в зависимости от материала (растения in vitro, побеги или целые вегетирующие растения) внутри термокамеры располагают термоизолирующую сменную плиту с соответствующим диаметром отверстий. Растения размещают в верхнем отсеке для растительного материала термокамеры (фигура 3, п. 13), в котором устанавливают необходимые для термотерапии параметры (температура, влажность и освещенность). В ванну для охлаждения базальной части подают проточную воду.
Преимуществом термокамеры является надежность, простота в изготовлении, безопасность при эксплуатации.
Она располагается в закрытом помещении без дневного освещения и включает технические средства для создания искусственного микроклимата, способствующего эффективному освобождению частей вегетирующего растения от вирусной инфекции. Все оборудование работает в полуавтоматическом режиме (фигуры 4, 5, 6).
Предлагаемая полезная модель гарантирует обеспечение оптимальных условий для суховоздушной термотерапии растительного материала садовых растений.
Краткое описание чертежей
1 - текстолит (10 мм);
2 - вспененный полиуретан (50 мм);
3 - отверстие ⌀ 20 мм, или ⌀ 100 мм, или ⌀ 400 мм;
4 - суточное реле времени (программатор);
5 - датчик влажности;
6 - температурное реле;
7 - инфракрасный нагреватель;
8 - испаритель;
9 - вентилятор;
10 - лампы дневного света или светодиодные;
11 - термоизолирующая сменная плита (см. фиг. 1);
12 - ванна с проточной водой;
13 - верхний отсек для растительного материала.