ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2021-2-39-44ovoshchi-1283Research ArticleОВОЩЕВОДСТВОVEGETABLE PRODUCTIONМалообъемная и тонкослойная панопоника в интенсивной светокультуре огурца: основы и результаты примененияLow-volume and thin-layer panoponics in intensive artificial-light culture of cucumber: basics and results of applicationhttps://orcid.org/0000-0003-3521-0254УдаловаО. Р.UdalovaO. R.

кандидат с.-х. наук, ведущий научный сотрудник,

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

Cand. Sci. (Agriculture), leading researcher,

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

udal59@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5217-174XАникинаЛ. М.AnikinaL. M.

кандидат биологических наук, ведущий инженер,

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

Cand. Sci. (Biology), leading engineer,

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

https://orcid.org/0000-0001-6207-736XМирскаяГ. В.MirskayaG. V.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, 

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

Cand. Sci. (Biology), leading researcher,

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

https://orcid.org/0000-0003-0449-5189КонончукП. Ю.KononchukP. Yu.

ведущий научный сотрудник,

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

leading researcher, 

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

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

 кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, зав. отделом,

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

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 Federation202119052021023944Copyright © Удалова О.Р., Аникина Л.М., Мирская Г.В., Конончук П.Ю., Панова Г.Г., 20212021Удалова О.Р., Аникина Л.М., Мирская Г.В., Конончук П.Ю., Панова Г.Г.Udalova O.R., Anikina L.M., Mirskaya G.V., Kononchuk P.Y., 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/1283Актуальность

Актуальность. Создание и широкое внедрение наукоёмких автоматизированных фитотехкомплексов на основе инновационных технологий выращивания растений в интенсивной светокультуре, включающих разработку корнеобитаемых сред нового поколения, малообъёмных и тонкослойных аналогов почвы и систем обеспечения растений водой и элементами минерального питания – один из перспективных путей решения проблемы круглогодичного обеспечения населения овощной продукцией.

Цель работы

Цель работы. Оценка влияния условий корнеобитаемой среды на продукционный процесс растений огурца в интенсивной светокультуре.

Методы

Методы. Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры при выращивании гибрида огурца Тристан F1 на малообъёмных и тонкослойных аналогах почвы с подачей питательного раствора к корням растений по щелевому капилляру и методом капельного полива в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ.

Результаты

Результаты. Оценка влияния условий корнеобитаемой среды – малообъёмного аналога почвы на основе верхового торфа – агрофита и тонкослойного аналога почвы на основе суспензии из глины с подачей питательного раствора по щелевому капилляру, на продукционный процесс растений огурца показала, что по сравнению с контролем – малообъёмным аналогом почвы – агрофитом с подачей питательного раствора методом капельного полива, наблюдается ускорение развития гибрида огурца Тристан F1 в виде положительной тенденции и достоверных значений; а также значимое увеличение числа плодов на 38-43%, массы плодов на 52-53% с растения; увеличение накопления сырой на 38-40% и сухой массы на 27- 32% листьями огурца; увеличение площади листовой поверхности на 38-40%, обводнённости листьев на 7,3-9,6%; достоверное или в виде положительной тенденции увеличение содержания в плодах огурца кальция – на 18-29%, магния – на 20-29%, железа – на 5-16%, витамина С – на 17-23%, при этом содержание тяжёлых металлов и нитратов не превышало ПДК во всех вариантах. Методы выращивания растений на малообъёмных и тонкослойных аналогах с поступлением питательного раствора к корням по щелевому капилляру могут быть рекомендованы для любых культивационных сооружений в условиях интенсивной светокультуры.

Relevance

Relevance. The year-round provision of the population of our country with fresh vegetable products remainsis relevant. The creation and widespread implementation of high-tech automated phytotechnological complexes based on innovative technologies for growing plants in intensive light culture, including the development of new-generation root-dwelling environments, low-volume and thin-layer analogs of soil and systems for providing plants with water and mineral nutrition elements, is one of the promising ways to solve this problem.

The purpose

The purpose. Assessment of the influence of root environment conditions on the production process of cucumber plants in intensive light culture is the aim of our work.

Methods

Methods. The research was carried out under controlled conditions of intensive artificial-light culture, when growing a hybrid of cucumber Tristan F1 by using of low-volume and thin-layer analogs of soil with the supply of a nutrient solution to the plant roots through a slit capillary and by drip irrigation with the use of plant growing light equipment developed at Agrophysical Institute.

Results

Results. Evaluation of the influence of the conditions of the root environment - alow-volume analogue of the soil based on high-moor peat – agrophyte and a thin-layer analog of the soil based on a clay suspension with a feed of nutrient solution through a slit capillary, on the production process of cucumber plants showed that in comparison with the control – a low-volume analog of the soil-agrophyte with a feed of nutrient solution by drip irrigation, there is growth acceleration of the cucumber hybrid Tristan F1 in the form of a positive trend and reliable values; as well as a significant increase in the number of fruits by 38-43%, the weight of fruits by 52-53% from the plant; an increase in the accumulation of raw by 38-40% and dry weight by 27-32% by cucumber leaves; an increase in the leaf surface area by 38-40%, leaf water content by 7.3- 9.6%; a significant or positive trend increase in the content of calcium in cucumber fruits by 18-29%, magnesium by 20-29%, iron by 5-16%, vitamin C by 17-23%, while the content of heavy metals and nitrates does not exceed exceeded the MPC in all variants. Methods of growing plants on low-volume and thin - layer analogs of soil with the supply of a nutrient solution to the roots through a slit capillary can be recommended for any cultivation facilities in conditions of intensive light culture.

интенсивная светокультураусловия корнеобитаемой средымалообъёмный аналог почвытонкослойный аналог почвыкапельный поливщелевой капиллярпродуктивностьразвитиеплощадь листьевбиохимический составintensive artificial-light cultureroot inhabited environmentthin-layer analog of soillow-volume analog of soilslit capillarydrip irrigationleaf surface areaproductivitybiochemical compositionРабота выполнена при поддержке Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Агрофизический научно-исследовательский институт» из средств Программы фундаментальных научных исследований государственной академии наук на 2013-2020 годы, этап №0667-2019-0013.ReferencesПанова Г.Г., Удалова О.Р., Канаш Е.В., Галушко А.С., Кочетов А.А., Прияткин Н.С., Архипов М.В., Черноусов И.Н. Основы физического моделирования идеальных агроэкосистем. Журнал технической физики. 2020;90(10):1633-1639.Panova G.G., Udalova O.R., Kanash E.V., Galushko A. S., Kochetov A. A., Priyatkin N. S., Arkhipov M. V., Chernousov I. N. Fundamentals of Physical Modelingof “Ideal” Agroecosystems. Tech. Phys. 2020;(65):1563-1569.(In Russ.)https://doi.org/10.1134/S1063784220100163Ермаков 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.)Удалова О.Р., Аникина Л.М., Хомяков Ю.В., Вертебный В.В., Дубовицкая В.И., Панова Г.Г. Влияние тонкослойных аналогов почвы на продукционный процесс растений салата в интенсивной светокультуре. Овощи России. 2021;(1):33-38. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2021-1-33-38.Udalova O.R., Anikina L.M., Khomyakov Yu.V., Vertebniy V.E., Dubovitskaya V.I., Panova G.G. Influence of thin-layer soil analogues on the production process of lettuce plants in intensive artificial-light culture. Vegetable crops of Russia. 2021;(1):33-38. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2021-1-33-38. (In Russ.)Ермаков Е.И. Принцип культивирования растений на пористой тонкослойной корнеобитаемой среде и его реализация в ризотронах первого поколения. Избранные труды. СПб: Изд-во ПИЯФ РАН, 2009.63-74 p.Ermakov Е.I. The principle of cultivation of plants on a porous thin-layer rootinhabited medium and its implementation in the first-generation risotrons. Izbrannye trudy. SPb: Izd-v oPIYaF RAN, 2009. 63-74 p. (In Russ.)Аникина Л.М., Мухоморов В.К. Удалова О.Р. Выращивание растений на тонкослойном аналоге почвы и исследование процессов водно-минерального обмена растений в онтогенезе. Агрофизика. 2014;16(4):11-26.Anikina L.M., Mukhomorov V.K., Udalova O.R.Growing plants on a thin-layer analog of soil and studying the processes of water-mineral exchange of plants in ontogenesis. Agrophysics. 2014;16(4):11-26. (In Russ.)Удалова О.Р., Панова Г.Г., Аникина Л.М. Влияние состава торфобрикетов на формирование рассады огурца в интенсивной светокультуре. Овощи России. 2018;(4):98-103. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2018-4- 98-103.Udalova O.R., Panova G.G., Anikina L.M. Effect of peat briquettes on the formation of cucumber seedlings in intensive light culture. Vegetable crops of Russia. 2018;(4):98-103. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2018-4-98-103 (In Russ.)Никитин С.Н. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах и динамика ростовых процессов при применении биологических препаратов. Успехи современного естествознания. 2017;(1):33-38.Nikitin S.N. Photosynthetic activity of plants in crops and dynamics of growth processes in the application of biological preparations. Advances in current natural sciences. 2017;(1):33-38.(In Russ.)Ермаков Е.И. Регулируемая агроэкосистема в агрофизике и растениеводстве. Избранные труды. СПб: Изд-во ПИЯФ РАН, 2009.12-28 p.Ermakov E.I. Methodology of panoponics as the basis of protected soil of the noosphere level. Agrarian science. 2001;(2):46-49. (In Russ.)Дубенок Н.Н., Майер А.В., Гуренко В.М., Бородычев С.В. Система комбинированного орошения и эффективность производства овощной продукции. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019;54(2):253-265. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2019-02-31Dubenok N. N., Mayer A.V., Gurenko V. M., Borodicev S. V. Combined irrigation system and efficiency of production of vegetable production. Proceedings of the NizhneVolzhsky Agrouniversitetskiy complex: science and higher professional education. 2019;54(2):253-265. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2019-02- 31. (In Russ.)Chen C., Xu F., Zhu J.-R., Wang R.-F., Xu Z.-H., Shu L.-Z., Xu W.-W. Nitrogen forms affect root growth, photosynthesis, and yield of tomato under alternate partial root-zone irrigation. J. PlantNutr. Soil Sci. 2016;179(1):104- 112. https://doi.org/10.1002/jpln.201500179.Chen C., Xu F., Zhu J.-R., Wang R.-F., Xu Z.-H., Shu L.-Z., Xu W.-W. Nitrogen forms affect root growth, photosynthesis, and yield of tomato under alternate partial root-zone irrigation. J. PlantNutr. Soil Sci. 2016;179(1):104-112. https://doi.org/10.1002/jpln.201500179Kromdijk J., Głowacka K., Leonelli L., Gabilly S.T., Iwai M., Niyogi K.K., Long S.P. Improving photosynthesis and crop productivity by accelerating recovery from photoprotection. Science. 2016;354(6314):857-861. https://doi.org/10.1126/science.aai8878.Kromdijk J., Głowacka K., Leonelli L., Gabilly S.T., Iwai M., Niyogi K.K., Long S.P. Improving photosynthesis and crop productivity by accelerating recovery from photoprotection. Science. 2016;354(6314):857-861. https://doi.org/10.1126/science.aai8878Mukhomorov V.K., Anikina L.M. Evolutionary dynamics of intercoupling of the chemical elements in plants and primary soil-forming processes. TrendsJournalofSciencesResearch. 2014;1(1):1-11.Mukhomorov V.K., Anikina L.M. Evolutionary dynamics of intercoupling of the chemical elements in plants and primary soil-forming processes. Trends Journal of Sciences Research. 2014;1(1):1-11.Ермохин Ю. И., Склярова М. А., Гоман Н.В. Поглощение солнечной энергии растениями при оптимальном сбалансированном минеральном питании. Проблемы агрохимии и экологии. 2016;(1):18-23.Yermokhin Y.I., Sklyarovа M.A., Goman N.V. The absorption of solar energy by plants at optimal balanced mineral nutrition. Problems of agrochemistry and ecology. 2016;(1):18-23. (In Russ.)Панова Г.Г., Черноусов И.Н., Удалова О.Р., Александров А.В., Карманов И.В., Аникина Л.М., Судаков В.Л., Якушев В.П. Научно-технические основы круглогодичного получения высоких урожаев качественной растительной продукции при искусственном освещении. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 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 basis for large yearround yields of high-quality crop products under artificial lightin. Russian Agricultural Sciences. 2015;5(41):335-339. (In Russ.) https://doi.org/10.3103/S1068367415050158

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