ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2021-1-33-38ovoshchi-1222Research ArticleОВОЩЕВОДСТВОVEGETABLE PRODUCTIONВлияние тонкослойных аналогов почвы на продукционный процесс растений салата в интенсивной светокультуреInfluence of thin-layer soil analogues on the production process of lettuce plants in intensive artificial-light culturehttps://orcid.org/0000-0003-3521-0254УдаловаО. Р.UdalovaO. R.

Ольга Рудольфовна Удалова – кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник

 

 

Olga R. Udalova – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, 195220

АникинаЛ. М.AnikinaL. M.

Людмила Матвеевна Аникина – кандидат биологических наук, ведущий инженер

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Lyudmila M. Anikina – Cand. Sci. (Biology), Leading Engineer

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, 195220

lanikina_@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9149-3247ХомяковЮ. В.KhomyakovYu. V.

Юрий Викторович Хомяков – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории биохимии почвенно-растительных систем 

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14 

Yuriy V. Khomyakov – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, 195220

https://orcid.org/0000-0002-2936-5949ВертебныйВ. В.VertebniyV. E.

Виталий Евгеньевич Вертебный – старший научный сотрудник

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Vitalii E. Vertebniy – Senior Researcher

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, 195220

https://orcid.org/0000-0003-2410-5547ДубовицкаяВ. И.DubovitskayaV. I.

Виктория Игоревна Дубовицкая – научный сотрудник

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Viktoria I. Dubovitskaya – Researcher

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, 195220

https://orcid.org/0000-0002-1132-9915ПановаГ. Г.PanovaG. G.

Гаянэ Геннадьевна Панова – кандидат биологических наук, ведущийнаучный сотрудник, зав. отделом

195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., д. 14

Gayane G. Panova – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher

14, Grazhdanskiy pr., St.-Petersburg, 195220

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно- исследовательский институт» (ФГБНУ АФИ)РоссияAgrophysical Research InstituteRussian Federation202105032021013338Copyright © Удалова О.Р., Аникина Л.М., Хомяков Ю.В., Вертебный В.В., Дубовицкая В.И., Панова Г.Г., 20212021Удалова О.Р., Аникина Л.М., Хомяков Ю.В., Вертебный В.В., Дубовицкая В.И., Панова Г.Г.Udalova O.R., Anikina L.M., Khomyakov Y.V., Vertebniy V.E., Dubovitskaya V.I., Panova G.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/1222Актуальность

Актуальность. Решение задачи круглогодичного обеспечения населения нашей страны высококачественной растительной продукцией возможно при создании наукоемких автоматизированных фитотехкомплексов на основе инновационных, ресурсосберегающих технологий выращивания растений в условиях искусственного климата, включающих разработку корнеобитаемых сред нового поколения – тонкослойных аналогов почвы.

Материалы и методы

Материалы и методы.Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры, при выращивании растений салата сорта Тайфун на тонкослойных аналогах почвы различного состава и малообъемном аналоге почвы «Агрофит», выбранного в качестве эталона сравнения, в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ.

Результаты

Результаты. Оценка влияния тонкослойных аналогов почвы на основе суспензий с кембрийской глиной и/или сапропелем в различных соотношениях на продукционный процесс растений салата по сравнению с контролем (гидрофильная ткань) показала положительную тенденцию увеличения высоты, числа листьев с растения; достоверный рост сырой массы на 25-35%, сухой массы – на 54-80%, сухого вещества – на 16-36%; увеличение площади листьев и фотосинтетического потенциала – на 20-36%, чистой продуктивности фотосинтеза – на 16-45%; достоверное или в виде положительной тенденции увеличение содержания калия – на 14-17%, кальция – на 27-35%, цинка – на 29-53% и дисахаров – на 28-68%. По сравнению с малообъемным аналогом почвы на основе верхового торфа низкой степени разложения «Агрофит» (эталон) установлено увеличение в виде выраженной положительной тенденции показателей: высоты и числа листьев. продуктивности, содержания сухого вещества; чистой продуктивности фотосинтеза, достоверное или в виде положительной тенденции увеличение площади листьев, фотосинтетического потенциала – на 20-30%; увеличение содержания минеральных элементов. Определены возможные причины более низкой продуктивности растений салата в контроле, связанные с увеличением поступления воды в ткани листьев на фоне отсутствия дополнительного минерального и/или органического питания. Содержание тяжелых металлов и нитратов не превышало ПДК во всех вариантах. Все тонкослойные аналоги почвы с нанесением суспензий различного состава могут быть рекомендованы для выращивания салата в любых культивационных сооружениях в условиях интенсивной светокультуры.

Relevance

Relevance.The solution to the problem of providing the population of our country with high - quality plant production all year round is possible when creating high-tech automated phytotechnological complexes based on innovative, resource-saving technologies for growing plants in an artificial climate, including the development of a new generation of root inhabited thin-layer analogues of soils.

Materials and methods

Materials and methods. The research was carried out under controlled conditions of intensive artificial-light culture, when growing lettuce plants of the Typhoon variety on thin - layer analogs of soil of various composition and a low-volume soil analogue based on high-moor peat with a low degree of decomposition "Agrofit", selected as a reference for comparison, in plant growing light equipment developed at Agrophysical Institute.

Results

Results. Evaluation of the influence of thin-film analogues of the soil based on the suspensions Cambrian clay, and /or sapropel in different ratios on the production process of lettuces showed when compared with control (hydrophilic fabric): a positive tendency to increase of height, number of leaves per plant; a significant increase in wet mass by 25-35%, dry mass in 54-80%, percent dry matter in 16-36%; increase of leaf area and photosynthetic capacity at 20-36%, net productivity of photosynthesis by 16-45%; a significant or in a form of tendency to increase in the content of potassium by 14-17%, calcium by 27-35%, zinc by 29-53% and disaccharides by 28-68%. In comparison with the low-volume analogue of the soil based on high-moor peat of a low degree of decomposition "Agrophyte" (standard), it was found an increase in the form of a pronounced positive trend in growth indicators - the height and number of leaves. wet, dry mass of plants, percentage of dry matter; net productivity of photosynthesis, a reliable or in form of trend to increase in leaf area, photosynthetic potential by 20-30%; an increase in the content of mineral elements in lettuce leaves. Possible reasons for the lower productivity of lettuce plants in the control were determined, and it associated with an increase in water intake in leaf tissues against the background of the absence of additional mineral and / or organic nutrition. The content of heavy metals and nitrates did not exceed the maximum permissible concentration (MPC) in all variants. All thin-layer analogs of the soil with the application of suspensions of various compositions can be recommended for growing lettuce in any cultivation facilities in conditions of intensive artificial-light culture.

интенсивная светокультуракорнеобитаемая средатонкослойный аналог почвымалообъемный аналог почвыпродуктивностьплощадь листовой поверхностифотосинтетический потенциалбиохимический составintensive artificial-light cultureroot inhabited environmentthin-layer analog of soillow-volume analog of soilproductivityleaf surface areaphotosynthetic potentialbiochemical compositioРабота выполнена при финансовой поддержке Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Агрофизический научно-исследовательский институт» из средств Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы, этап № 0667-2019-0013.This work was carried out with financial support from the Federal State Budgetary Scientific Institution "Agrophysical Research Institute" from the funds of the Fundamental Scientific Research Program of the State Academies of Sciences for 2013-2020, stage No. 0667-2019-0013.ReferencesPanova G.G., Chernousov I.N., Udalova O.R., Alexandrov A.V., Karmanov I.V., Anikina L.M., Sudakov V.L., Yakushev V.P. Scientific and technical basis year-round obtaining high yields of quality plant products under artificial light. Reports of the Academy of Agricultural Sciences. 2015;(4):17-21.. Panova G.G., Chernousov I.N., Udalova O.R., Alexandrov A.V., Karmanov I.V., Anikina L.M., Sudakov V.L., Yakushev V.P. Scientific and technical basis year-round obtaining high yields of quality plant products under artificial light. Reports of the Academy of Agricultural Sciences. 2015;(4):17-21.Kozai, T., Niu, G., Takagaki, M. (ed.). Plant factory: an indoor vertical farming system for efficient quality food production. Academic press, 2019. 489 р.Kozai, T., Niu, G., Takagaki, M. (ed.). Plant factory: an indoor vertical farming system for efficient quality food production. Academic press, 2019. 489 р.Al-Kodmany Kh. The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City. Buildings. 2018;(8):24.Al-Kodmany Kh. The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City. Buildings. 2018;(8):24.Черноусов И.Н., Панова Г.Г., Удалова О.Р., Александров А.В Патент РФ на полезную модель № 189309 «Фитотехкомплекс для выращивания растений». 2019. Бюл. №15.Chernousov I.N., Panova G.G., Udalova O.R., Aleksandrov A.V.. Рatent for useful model No. 189309 "Phytotechcomplex for growing plants". 2019. Bul. No. 15. (In Russ.)Ермаков Е.И. Методология панопоники как основы защищенного грунта ноосферного уровня. Аграрная наука. 2001;(2):46-49.Ermakov E.I. Methodology of panoponics as the basis of protected soil of the noosphere level. Agrarian science. 2001;(2):46-49. (In Russ.)Sposito G. The Chemistry of Soils. New York: Oxford University Press, 2008. 342 p.Sposito G. The Chemistry of Soils. New York: Oxford University Press, 2008. 342 p.Новикова Ю.А. Корсаков В.Г. Влияние условий модификации на структуру и функциональный состав поверхности кембрийской глины. Журнал прикладной химии. 2003;76(4):556-560.Novikova Yu.A., Korsakov V.G. Influence of modification conditions on the structure and functional composition of the Cambrian clay surface. Journal of applied chemistry. 2003;76(4):556-560 (In Russ.)Аникина Л.М. Мухоморов В.К., Удалова О.Р. Выращивание растений томата на тонкослойном аналоге почвы и исследование колебательных процессов водноминерального обмена растений в онтогенезе. Агрофизика. 2014;4(16):11-27.Anikina L.M. Mukhomorov V.K., Udalova O.R. Growing tomato plants on thin-Layer soil analogues and research of vibrational processes of water-mineral exchange of plants in ontogenesis. Agrophysics. 2014;4(16):11-27. (In Russ.)Ермаков Е.И., Желтов Ю.И., Мильто Н.Е., Кучеров В.И. Почвогрунт для выращивания растений «Агрофит». Патент №2081555 РФ. БИ №17. 1997.Ermakov E.I., Zheltov Yu.I., Milto N.E., Kucherov V.I. Soil for growing plants "Agrofit»// Patent No. 2081555 of the Russian Federation. BI #17. 1997. (In Russ.)Чесноков В.А., Базырина Е.Н., Бушуева Т.М Выращивание растений без почвы Изд. ЛГУ, 1960. 170 с.Chesnokov V.A., Bazyrina, E.N., Bushueva, T.M. Growing plants without soil. Publishing house LSU, 1960. 170 p. (In Russ.)Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л. Агропромиздат 1987. 429 с.Ermakov A.I. Methods of biochemical research of plants. L. Agropromizdat. 1987. 429 p. (In Russ.)Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений. М., Агропромиздат, 1990. 271 сTretyakov N.N. Workshop on plant physiology. M., Agropromizdat, 1990. 271 p. (In Russ.)Ничипорович А.А. Фотосинтез и продуктивный процесс. М: Наука, 1988. 276 с.Nichiporovich A.A. Photosynthesis and productive process. M: Science, 1988. 276 p. (In Russ.)Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01", 06.11.2001.Hygienic requirements for food safety and nutritional value. SanPiN 2.3.2.1078-01", 06.11.2001. (In Russ.)Шлепетинский А.Ю., Федорова-Семенова Т.Е., Мельник Е.А. Сапропель – природный ресурс экологически чистого органического сырья. Журнал. Фундаментальные исследования. 2006;(10):80-80.Shlepetinsky A.Yu., Fedorova-Semenova T.E., Melnik E.A. Sapropel – a natural resource of environmentally friendly organic raw materials. Journal Fundamental study. 2006;(10):80-80. (In Russ.)Суханова И.М., Яппаров И.А., Газизов Р.Р., Бикинина Л.М., Сидоров В.В., Нуртдинова Г.Х. Действие органо-минеральных суспензий и наносуспензий на структуру урожая и содержания зольных элементов. Вестник Пермского национально исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2018;(2):23-34.Sukhanova I.M., Yapparov I.A., Gazizov R.R., Bikinina L M., Sidorov V.V., Nurtdinova G.H. Effect of organo-mineral suspensions and nanosuspensions on the structure of the crop and the content of ash elements. Bulletin of Perm regional research Polytechnic University. Chemical technology and biotechnology. 2018;(2):23-34. (In Russ.)Аникина Л.М., Удалова О.Р., Судаков В.Л., Шибанов Д.В., Эзерина О.В. Исследование влияния водорастворимого органического вещества на эффективность использования в регулируемых условиях почвоподобных сред нового типа. Овощеводство: сб. науч. трудов. НАН Беларуси; РУП «Институт овощеводства». Минск. 2008;(15):112-118.Anikina L.M., Udalova O.R., Sudakov V.L., Shibanov D.V., Ezerina O.V. investigation of the influence of water-soluble organic matter on the efficiency of using new-Type soil-like media under regulated conditions. Vegetable growing: collection of scientific works. National Academy of Sciences of Belarus; RUE "Institute of vegetable growing". Minsk. 2008;(15):112-118. (In Russ.)Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981. 196 с.Mokronosov A.T. Ontogenetic aspect of photosynthesis. Moscow: Nauka, 1981. 196 p. (In Russ.)Иванов Л.А., Иванова Л.А., Ронжина Д.А. Закономерности изменения удельной плотности листьев у растений Евразии вдоль градиента аридности. Доклады Академии наук. 2009;428(1):135-138.Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A. Regularities of changes in the specific density of leaves in plants of Eurasia along the aridity gradient. Reports of the Academy of Sciences. 2009;428(1):135-138. (In Russ.)Панова Г.Г., Шилова О.А., Николаев А.М., Коваленко А.С., Удалова О.Р., Аникина Л.М., Журавлева А.С., Хомяков Ю.В., Вертебный В.Е., Дубовицкая В. И. О влиянии наночастиц оксида железа на растения в вегетативный период развития. Агрофизика. 2019;(3):40-49.Panova G.G., Shilova O.A., Nikolaev A.M., Kovalenko A.S., Udalova O.R., Anikina L.M., Zhuravleva A.S., Khomyakov Yu.V., Vertebny V.E., Dubovitskaya V.I. on the effect of iron oxide nanoparticles on plants during the vegetative period of development. Agrophysics. 2019;(3):40-49. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.