Рекомендуем ознакомиться с очень интересной, на наш взгляд, статьей о различных способах выращивания миниклубней для семенного картофелеводства. Напомним, наш проект Meristem направлен именно на кардинальные преобразования в этом секторе агропромышленного комплекса.
Алексей Ковалев, основатель и генеральный директор НПО «Агросс»: «В сложившейся внешнеполитической обстановке появилось много вопросов, которые необходимо решать быстро и эффективно. А особенно вопросы продовольственной безопасности, которые напрямую связаны с независимостью страны, ее суверенитетом.
Выбранная доктрина поведения в таких критических отраслях, как сельское хозяйство, после развала СССР, в основу которой были положены принципы доверия и равноправного партнерства, оказалась неверной. К большому сожалению, отрасль селекции получила от западных партнеров только их селекционные достижения, а взамен полностью отдала свои рынки. Имеющиеся у них инструменты ускоренной селекции, в виде технологий и определенного рода устройств они оставили себе. Несомненно, здесь нужно подчеркнуть, что наш рынок полностью был обеспечен импортным лабораторным оборудованием, выводящим процесс семеноводства безвирусного материала на новый уровень. Но имеющиеся очевидные генетические преимущества импортных сортов и рыночные, построенные на экономических интересах производителей, производственные циклы наших российских предприятий — сделали свое дело. Семеноводческие предприятия стали оригинаторами семенного материала, в основе которого лежит зарубежная генетика и соответственно, определенные патентом обязательства. Свою селекцию в силу определенной неконкурентоспособности — мы задвинули на задний двор.
Сегодня, понимая всю очевидность принятых тогда неверных решений, мы должны обеспечить себя технологиями и оборудованием, позволяющим реанимировать процессы ускоренной селекции и семеноводства такой важной сельскохозяйственной культуры, как картофель. В данной статье, с нашей точки зрения, автором наиболее полно отражена текущая ситуация по данной проблематике».
Компания НПО Агросс и поддерживаемый и развиваемый ею проект «Платформа Меристема» предлагают ознакомиться с линейкой оборудования, обеспечивающей одно из звеньев технологической цепочки оригинального семеноводства картофеля — производство миниклубней безсубстратным методом в условиях фитотрона.
Сергей Банадысев, доктор сельскохозяйственных наук, ООО «Дока — Генные Технологии»
Мини-клубни картофеля (МК) — это первое клубневое потомство стерильных растений картофеля. Получение мини-клубней — первый год схемы семеноводства картофеля во всех странах с развитым картофелеводством. Мини-клубни картофеля выращиваются только в условиях защищенного грунта, исключающих риски повторного заражения растений вирусными, грибными и бактериальными болезнями (если клубни от стерильных растений выращивают в открытом грунте, то получают в результате не мини-клубни, а первое полевое поколение).
Принято считать, что диаметр мини-клубня должен составлять не менее 10 мм, все, что меньше — это микроклубни.
Потребность в мини-клубнях на производство 10 тысяч тонн элиты составляет: при пятилетней схеме ОС и ЭС (оригинального и элитного семеноводства) — 50 тыс. штук; при четырехлетней схеме ОС и ЭС — 400 тыс. штук; при трехлетней схеме — 3 млн штук.
Российская Федерация располагает собственной основательной научно-инновационной базой в этой сфере. Широкомасштабное внедрение самых современных технологий выращивания мини-клубней в РФ всегда велось с опережением по отношению к другим странам с развитым картофелеводством: так субстратная технология была внедрена 40 лет назад, по ней работали 15 биотехнологических центров; гидропонная — 30 лет назад, ее используют компании «Дока — Генные Технологии», «Меристемные культуры»; аэропонная — разработана во ВНИИСХБ (Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии) в начале 2000-х, с 2010 года эта технология начала пропагандироваться Международным центром по картофелю и активно распространяться по всему миру. В РФ производятся промышленные установки для выращивания мини-клубней: «Картофельное дерево» и Мeristem. В то же время большинство отечественных семеноводческих предприятий пока производят мини-клубни в небольших объемах, в пределах потребности пятилетней схемы получения элиты. Только компания «ФАТ-Агро» вышла на уровень более 2 миллионов штук в год, этого достаточно для перехода на трехлетнюю схему.
Всемерное наращивание производства мини-клубней с целью сокращения схемы семеноводства и повышения качества продукции — стратегический путь развития семеноводства картофеля. С учетом этой перспективы за последние годы предпринято много попыток усовершенствовать технологии выращивания. Основная цель новаций — получение как можно большего количества мини-клубней на одно растение in vitro и на единицу площади теплицы. Для ее достижения используются многие приемы растениеводства, но не все решения, предлагаемые по результатам научных исследований, дают результат в промышленном производстве.
Многие аспекты эффективного крупнотоварного производства мини-клубней относятся к сфере ноу-хау. Российское производство мини-клубней картофеля всегда велось на самой эффективной и передовой научно-технологической основе. И в настоящее время в стране доступны и применяются технологии, существенно превосходящие мировой уровень.
Первоочередным условием квалифицированного производства мини-клубней является соблюдение действующих правил и регламентов. Нормативная база Российской Федерации по данной тематике носит рекомендательный характер, в действующем положении о сертификации сельскохозяйственных культур, например, нет ни слова о правилах производства и сертификации мини-клубней картофеля. В такой ситуации нужно ориентироваться на международный опыт. Во всех странах развитого семеноводства картофеля приняты, официально утверждены и неукоснительно соблюдаются обязательные требования к организации, технологиям и качеству производимых мини-клубней.
Эти требования должны взять за основу отечественные предприятия, специализирующиеся на производстве мини-клубней, в формате стандартов предприятия, для самоконтроля, пока официальная нормативная база в этой сфере государством не сформирована. К примеру, в РФ действуют нормы технологического проектирования селекционных комплексов и репродукционных теплиц НТП-АПК 1.10.09.001-02. Однако разработчики НТП не включили в документ раздел об обязательных особенностях конструкций, предназначенных для выращивания мини-клубней. А таких особенностей много, например: теплица должна иметь двойную дверь с раздевалкой для переодевания. Зона переодевания должна быть оборудована подушечками для дезинфекции ног и моющим средством для мытья и дезинфекции рук. Входные двери и все вентиляционные отверстия должны быть закрыты сеткой, защищающей от тли (размер ячейки — максимум 0,5 на 0,9 мм). В помещении должен вестись надлежащий контроль температуры и влажности (применимо для стеклянного дома). Следует использовать среду без почвы для адаптации стерильных растений. Если используется почва / почвенная смесь, ее необходимо соответствующим образом обработать /стерилизовать, чтобы обеспечить отсутствие почвенных патогенов.
Урожай мини-клубней должен быть получен из официально сертифицированных микрорастений или микроклубней, выращенных в асептической среде из меристематической ткани исходного материала, проверенного на отсутствие вирусов, вироидов и бактерий, поражающих картофель, в аккредитованной должным образом испытательной лаборатории.
Методики, порядок, периодичность тестирования качества материала на всех этапах производства мини-клубней жестко регламентированы.
Накоплено много практически значимой информации по оптимизации протоколов микроразмножения картофеля. Исследования в этой сфере показывают широкие возможности для улучшения роста и развития растений на основе изменения концентрации и соотношения питательных элементов. Установлено, что использование регуляторов роста в культуре меристем картофеля необязательно, но добавление некоторых веществ даже в низких концентрациях увеличивает и ускоряет производство материала. Важно оптимизировать условия инкубации микроразмноженных растений картофеля с помощью различных источников света, режимов освещения и вентиляции помещений. С появлением светодиодных светильников их возможности стали активно изучаться применительно к микроразмножению картофеля. Красный и дальний красный спектр света увеличивают характеристики роста; однако комбинация красного + синего + дальнего красного/белого света лучше влияет на образование клубней и накопление первичных метаболитов.
Технологии выращивания мини-клубней подразделяются на две основные группы: субстратные (большое разнообразие) и бессубстратные (водная культура и аэропоника). Основные технологии производства мини-клубней: на природных субстратах (80% объемов), гидропонная и аэропонная. Получение микроклубней тоже примыкает к тематике МК и все более широко используется для массового размножения исходного материала. Разница между микроклубнями и мини-клубнями заключается в режиме среды (микроклубни выращивают только в стерильных условиях in vitro, а мини-клубни — только в защищенных условиях ex vitro) и в размере клубня. Полученные в практических экспериментах результаты и выводы во многих случаях не соответствуют теоретическим постулатам в отношении возможностей стимулирования клубнеобразования в культуре in vitro. Это касается как режимов питания, применения регуляторов роста, так и условий выращивания и применения стрессовых факторов. Если общедоступная информация по технологическим регламентам производства микроклубней позволяет, в большинстве случаев, получать довольно посредственные результаты — около или чуть больше одного микроклубня массой 200-400 мг на одно растение, то профессиональная корректировка технологии применительно к конкретным условиям производства повышает эффективность процесса в разы. В РФ есть ноу-хау в этой сфере с получением не менее трех микроклубней массой более 0,5 г от одного растения в стандартной пробирке.
Для круглогодичного выращивания микроклубней и улучшения их качества в мире серийно производится несколько различных конструкций биореакторов. Эти полуавтоматические системы позволяют сократить интенсивную ручную обработку и, следовательно, повысить производительность и снизить затраты на производство. Микроклубни, полученные в биореакторах, имеют гораздо большую массу и больший диаметр. Последним словом техники в этой сфере является разработка японских ученых и конструкторов.
Система крупномасштабного производства микроклубней с использованием пластиковых пакетов для культивирования успешно производит от 100 до 300 микроклубней на пакет, в зависимости от сорта. Изменение концентрации питательных веществ в части более низкого содержания сахарозы, азота, повышения уровня фосфата калия в среде позволили увеличить общее количество и среднюю массу микроклубней. Японская технология позволяет производить 250 000 микроклубней в год (за три урожая-цикла) в помещении для культивирования площадью 66 м2. и 80% микроклубней, полученных по этой технологии, имеют массу более 1 г, т.е. пригодны для посадки непосредственно в поле.
Во всем мире преобладает производство мини-клубней на природных субстратах. Такая технология хотя и хорошо налажена, но все же может быть значительно улучшена. Генотип, продолжительность и условия культивирования in vitro, размер растения, воздействие питательных веществ и регуляторов роста заметно влияют на производство мини-клубней. Возраст и предварительная обработка саженцев при посадке, условия и период закаливания, сезон посадки и выращивания, состав почвенной среды, способ посадки, плотность размещения растений, дозы удобрений, освещение также влияют на интенсивность производства мини-клубней.
Множество природных веществ и материалов пригодны в качестве среды для выращивания картофельных мини-клубней. Основным компонентом тепличных субстратов традиционно является торф. Альтернативные компоненты — такие как перлит, вермикулит и вермикомпост — в последнее время тоже получили большое распространение из-за их приемлемой аэрации и водоудерживающей способности.
В большинстве случаев при выращивании мини-клубней в субстратной культуре необходимо применять макро- и микроудобрения. В среде специалистов технология с использованием периодического полива и удобрения питательными веществами неплодородных субстратов называется гидропоникой. Гидропонные технологии выращивания мини-клубней картофеля имеют разновидности с использованием инертных субстратов (песок, кора деревьев, кокоса и т.п.) и чистой водной культурой (тонкая питательная пленка).
Все положения теории питания картофеля по отношению к возможности управления клубнеобразованием можно применить и при гидропонном выращивании, но есть понимание необходимости существенного изменения концентрации и соотношения питательных веществ по каждому сорту и на разных стадиях вегетативного роста, инициации клубнеобразования и роста клубней растений. Составы питательного раствора приведены в большинстве публикаций. При этом количество клубней, полученных с растения и с единицы площади различаются в несколько раз. Что касается целенаправленного внесения корректировок в состав питательного раствора с целью радикального увеличения количества клубней (а именно в этом и состоит преимущество гидропоники), то открытой информации очень мало. За последние годы вышло всего несколько публикаций не со ссылками на общеизвестные составы прошлых лет, а с оригинальными материалами.
Самая современная — аэропонная — технология выращивания мини-клубней имеет ряд принципиальных особенностей. На сегодняшний день проработаны все последовательные этапы ее реализации, но поисковые исследования продолжаются. Особая ценность технологической информации по аэропонике состоит в том, что она показывает направления разработок по мини-клубням во всем мире на сегодняшний день. Эти разработки применимы или их можно адаптировать к другим технологиям выращивания мини-клубней.
Выбор технологии производства мини-клубней для конкретных условий должен основываться на анализе производственных показателей, уровня рисков, потребности в трудовых ресурсах, сравнении инвестиционных затрат, себестоимости и рентабельности. У каждой технологии есть варианты исполнения и существенные колебания эффективности производства в зависимости от многих факторов. Все технологии используют и основаны на исходном растительном материале из стерильной культуры или микроклубнях. Этот этап практически универсален, его можно признать стандартным. В самой технологии выращивания мини-клубней приходится выбирать из большого числа переменных.
Подавляющее большинство крупных семеноводческих фирм в настоящее время выращивают мини-клубни в стеклянных или пленочных грунтовых теплицах на натуральных органо-минеральных субстратах с широким использованием торфа. Эта технология имеет самую низкую себестоимость мини-клубня. Как правило, выращивается один урожай в год. В Европе считается нормальным получить 4-5 клубней от одного растения. Дифференцированное применение микроудобрений, БАВ, РРР позволяют увеличить коэффициент размножения до 8-10.
Аргументы в пользу биореактора — стерильность, максимальный выход микро-клубней с единицы площади. Минусы биореактора — потребность в большом количестве растений, малый размер клубней, проблема дозревания и механизированной посадки в поле.
Плюсы гидропоники — технологичность, реальная возможность стимулирования клубнеобразования, промышленное оборудование; минусы — слабое развитие корневой системы, опасность распространения инфекции через питательный раствор, трудоемкость. Аэропоника требует больше пространства и полного затемнения для корневой системы, за счет лучшего ее развития и воздушного питания может формироваться больше клубней по сравнению с гидропоникой. Однако аэропонная технология самая требовательная, подача электроэнергии не должна прерываться больше чем на полчаса.
Приведенный краткий обзор показывает, что освоение трехлетней схемы производства элиты картофеля с помощью большого количества мини-клубней — уже реальность. Наращивание объемов и интенсификация производства достигается получением максимального количества мини-клубней с единицы площади при минимальном количестве исходных растений. Закрытый грунт и исходный материал имеют высокую стоимость, поэтому получение с одного растения всего 2-3 клубней — бесперспективный вариант, хотя основные объемы мини-клубней в мире производятся пока именно так. При субстратной технологии фактический уровень производства оценивается по следующим параметрам: обычный — 100 шт./м2, хороший — 200 шт./м2; высокий — 300 шт./м2 за вегетацию. Гидропонная технология имеет потенциал получения 500 мини-клубней, аэропонная — 1000 мини-клубней с кв. м. площади установок за вегетацию. Справочно: стоимость культивационных сооружений для субстратной технологии в 2021 году составляла 50 тыс. руб. за квадратный метр, для гидропонной — 100 тыс. руб., для аэропонной — 150 тыс. руб.
Основная проблема выращивания мини-клубней в закрытом грунте — добиться сочетания активного вегетативного развития с интенсивным формированием клубней. Повысить интенсивность клубнеобразования можно за счет оптимизации микроклимата (температура, влажность, фотопериод), оптимизации минерального питания; применения стимуляторов клубнеобразования, ограничения вегетативного роста. При этом получение мини-клубней в больших объемах представляет собой сложную организационную и технологическую задачу. Нюансы интенсивного выращивания мини-клубней уже более 20 лет относятся к коммерческой информации. В открытом доступе профессиональных регламентов нет, это ноу-хау каждого отдельного предприятия.
Во втором квартале 2022 года будет издана книга «Мини-клубни картофеля» с изложением и анализом доступной научной и коммерческой информации по тематике и с акцентом на эффективные приемы повышения интенсивности производства мини-клубней. Объем информации — более 400 стр. Книга будет доступна только по подписке. Заявки направлять по адресу: s.banadysev@dokagene.ru
Оригинал статьи https://potatosystem.ru/povyshenie-effektivnosti-tehnologij-proizvodstva-mini-klubnej-kartofelya /