Способ активации проращивания семян злаковых луговых трав при светодиодном монохроматическом освещении
METHOD FOR ACTIVATING GERMINATION OF SEEDS OF CEREAL MEADOW GRASSES UNDER LED MONOCHROMATIC LIGHTING

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение в растениеводстве, в селекции и расширении области применения светодиодного монохроматического излучения в технологиях получения пророщенных семян злаковых луговых трав для здорового питания и при подсеве трав на кормовых угодьях сенокосов и пастбищ.
Известна технология применения светодиодных источников света в светокультуре растений в теплицах и оранжереях, которая даёт возможность длительного постоянного облучения комбинированным светом с включением в световой поток полихромного освещения красного (СД КС), синего (СД СС) и зеленого (СД ЗС) светов  (Курьянова И.В., Олонина С.И. Оценка влияния различных спектров светодиодного светильника на рост и развитие овощных культур» Вестник НГИЭИ, 2017.№7(74) с.35-44)
Такие источники света предлагаются многими производителями как  фитолампы.  Как правило, искусственное освещение для различных видов растений в теплицах исследуется только с точки зрения возможности повышения фотосинтеза на разных стадиях вегетативного и генеративного развития при вегетации конкретных растений в условиях защищенного грунта.
Для каждого растения конкретно исследуются вопросы влияния искусственного освещения в различных его составляющих по спектрам электромагнитного излучения, интенсивности и времени воздействия на разных этапах вегетации и фотосинтеза при разработке элементов технологий для защищенного грунта (патент № 2601055, опубликован 27.10.2014 Бюл. №30. МПК А01С1/00, А01С1/02).
В последние несколько десятилетий активно в практику   сельскохозяйственной науки и биотехнологии входят агробиотехносистемы различных конструкций и модификаций, предназначенные для исследования процессов выращивания растений в контролируемых условиях проведения эксперимента. В России эти технические системы наиболее известны под термином фитотроны.  Последние годы появились и модификации   фитотронов для решения вопросов выращивания растений для космического питания и медицины (Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., О.С. Яковлева, А.И. Знаменский, И.Г. Тараканов, С.Г. Радченко, С.Н. Лапач. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т» // Авиакосм. и экол. мед. – 2016. – Т. 50, № 4. – С. 28-36), а также класс фитотронов – синерготроны с программно-управляемыми параметрами, включая и режимы освещения светодиодными источниками света (Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Выпуск 1/ под редакцией проф. В.Н.Зеленкова – М.: Техносфера, 2018. - 208с. ISBN  978-5-94836-543-5).
Известно техническое решение, в котором растения картофеля in vitro облучают светодиодными источниками разного цвета (красного, синего, зеленого, белого) с различной интенсивностью в нанометрах. (Ю.Ц.Мартиросян, Л.Ю.Мартиросян, А.А. Кособрюхов. Динамика фотосинтетических процессов в условиях переменного спектрального облучения растений. Сельскохозяйственная биология, 2016, том 51, №5, с.680-687)
Однако в известном решении не выявлены четкие зависимости по росту и развитию растений и обозначены параметры одной изучаемой культуры при чередовании темноты и облучения разным световым спектром излучения для листьев картофеля в условиях фотосинтеза при вегетации.
Известно, что при досвечивании горчицы салатной в фазе технической зрелости растений светодиодными светильниками с красным и синим полидисперсным спектром можно управлять продуктивностью растений и параметрами антиоксидантной активностью ее зеленой массы (Зеленков В.Н., Кособрюхов А.А., Лапин А.А., Латушкин В.В./ Продуктивность и антиоксидантная активность горчицы салатной при облучении красным и синим светом в замкнутой системе фитотрона класса синерготрон ИСР-1.1. //
Жизненный цикл и экология растений: регуляция и управление средой обитания в агробиотехносистемах. Сборник научных трудов. Выпуск 1/ под редакцией проф. В.Н. Зеленкова – М.: Техносфера, 2018 - С.144-154. ISBN 978-5-94836-543-5, DOI: 10.22184/978-5-94836-543-5-142-152.
Однако, данный аналог рассматривает источник света в красной области излучения светодиодного светильника как полидисперсный фотонный источник широкой области красного излучения регулируемого светильника синерготрона модели 1.01 (разработка АНО Институт стратегий развития, г. Москва) и дает решение вопросов интенсификации роста растений салатной культуры в фазе технической зрелости салата.
Наиболее близким к предлагаемому решению является патент КНР (CN 103687478 B, 23.09.2015), где рассматривается монохроматическое освещение для стимулирования роста растений. Авторы работы-прототипа используют полные спектры излучателей светодиодного монохроматического излучения только красной или синей области освещения для растений.
Технический результат - расширение возможностей использования светодиодного монохроматического освещения, определение параметров длины волны излучения для проращивания семян злаковых луговых трав и повышения качества проростков, а именно запуска первичного фотосинтеза с получением микрозелени, обогащенной биоактивными компонентами.
2
Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что, в отличие от прототипа, семена злаковых луговых трав проращивают 10 суток в стандартных условиях при комнатной температуре и увлажнении при постоянном монохроматическом светодиодном освещении зеленым светом с длиной волны 525 нм при низкой интенсивности фотонов 1,44 мкмоль/(м⋅с) на уровне подложки с семенами с получением микрозелени.
Способ осуществляют следующим образом
Исследования проводили с использованием экспериментального образца агробиотехносистемы - синерготрона с цифровым программным управлением основными параметрами среды (модель 1.01. конструкции  АНО «Институт стратегий развития», Москва).  В качестве объекта исследований взят представитель злаковых луговых трав – овсяница сорт Аллегро (селекция ФНЦ «ВИК им. В.Р. Вильямса»).
2
2
2
2
Проращивание семян овсяницы проводили согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями, а именно: вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты в виде пластин 20*20 см (400 см). Количество семян 100 шт, повторность трехкратная.  Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. В качестве контроля использовали проращивание семян овсяницы в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84, а также 3 опытных варианта с монохроматическим светодиодным низкоэнергетическим освещением синего (СД СС), зеленого (СД ЗС) и красного (СД КС) света с длинами волн 440 нм, 525 нм и 660 нм и интенсивностью 6,53 мкмоль / м с, 1,44 мкмоль /м с  и 2,36 мкмоль / м с, соответственно.
На 10-е сутки определяли всхожесть семян в контрольном и опытных вариантах, измеряли высоту, продуктивность проростков в 3-х повторностях.  Определяли среднее арифметическое всхожести и измерение высоты и сырой биомассы 100 ростков.
Результаты испытаний вариантов реализации способа приведены в таблицах 1, 2.
Таблица 1. Всхожесть (10-е сутки) семян овсяницы (сорт Аллегро)
Вариант опыта
Всхожесть, %
Изменение всхожести относительно контроля, %
Проращивание семян в темноте – контроль
74,8
-
Проращивание семян при постоянном освещении СД СС 440 нм,6,52 мкМоль / м<sup>2</sup> с
74,4
- 0,5
Проращивание семян при постоянном освещении СД ЗС 525 нм,1,44 мкМоль / м<sup>2</sup> с
72,1
- 3,6
Проращивание семян при постоянном освещении СД КС 660 нм,2,36 мкМоль / м<sup>2</sup> с
74,1
- 0,9
Таблица 2. Высота (см) и продуктивность ростков  (масса 100 ростков, г) на 10-е сутки проращивания семян овсяницы (сорт Аллегро)
Вариант опыта
Высота ростков, см
Изменение высоты относительно контроля, %
Продуктивность – масса 100 ростков, г<sup></sup>
Изменение продуктивности относительно контроля, %
Проращивание семян в темноте – контроль
12,6
-
2,67
-
Проращивание семян при постоянном освещении СД СС 440 нм,6,52 мкМоль / м<sup>2</sup> с
9,4
- 25,4
2,59
- 3,0
Проращивание семян при постоянном освещении СД ЗС 525 нм,1,44 мкМоль / м<sup>2</sup> с
<b>13,2</b>
<b>+ 4,8</b>
<b>3,05</b>
<b>+ 14,2</b>
Проращивание семян при постоянном освещении СД КС 660 нм,2,36 мкМоль / м<sup>2</sup> с
10,3
- 18,3
2,35
- 12,0
Применение предложенного способа с использованием монохроматического освещения СД СС, СД ЗС и СД КС дает незначительное снижение всхожести семян овсяницы на 0,5 %, 3,6 % и 0,9 %, соответственно (табл.1).
Для испытанных вариантов монохроматического освещения СД СС и СД КС по окончании периода мы получаем зеленые проростки (микрозелень) со снижением их высоты относительно контроля на 25,4 % и 18,3 %, соответственно. Также, наблюдается и снижение продуктивности по массе 100 ростков для этих вариантов. Снижение продуктивности при проращивании семян овсяницы для вариантов СД СС и СД КС составило 3,0 % и 12,0 %, соответственно (табл.2).
Применение предложенного способа с использованием светодиодов, генерирующих зеленое монохроматического излучение, приводит к повышению высоты ростков на 4,8 % при завершении проращивания семян на 10- е сутки и повышению продуктивности на 14,2 % (табл.2).
При этом наблюдается ярко выраженная зеленая окраска проростков овсяницы, что говорит о наличии фотосинтезируемых пигментов первичного фотосинтеза, в отличии от проращивании семян в темноте, что позволяет уже на 10-е сутки с момента посева семян получать микрозелень овсяницы, как рассаду для ведения селекции и основу для получения продукции для здорового питания.