Томские ученые создали облучатель для выращивания растений в Арктике
18 июня 2019 г.
При должной настройке устройство может использоваться как на огороде у дачника, так и для выращивания картофеля в космосе.
Томские ученые создали светодиодную систему, которая сможет регулировать освещение в теплицах и таким образом позволит выращивать различные культуры, в том числе клубнику, в условиях отсутствия солнечного света, например, во время полярной ночи в Арктике или на космических станциях. Сейчас специалисты разработали систему с ручным управлением и занимаются ее автоматизацией для конкретных культур. Об этом рассказал инженер-исследователь кафедры лазерной и световой техники Томского политехнического университета (ТПУ) Сергей Туранов.
Солнце в коробке
Совместной разработкой системы облучения занимаются ученые ТПУ и Томского государственного университета (ТГУ).
"Мы разрабатываем систему, которая будет состоять из комбинации разных светодиодов - это, в первую очередь, весь видимый диапазон, синий, белый, красный светодиоды. И мы начали изучать ультрафиолетовое и инфракрасное излучения и, соответственно, эти светодиоды также будут добавляться в систему. Уникальность системы - в том, что мы будем управлять каждым цветом. В идеале это будет происходить в автоматическом режиме", - пояснил Туранов.
Он уточнил, что разработка ведется с 2013 года. Система уже протестирована на листьях салата, огурцах, пшенице, клубнике и помидорах.
"Наша работа состоит из двух частей. Первое - понять, что нужно растению, а тут сложность - в том, что каждое растение уникально, и для каждого нужны свои параметры. А второе - запрограммировать систему таким образом, чтобы она обеспечивала требуемый уровень облученности и спектрального состава для этого растения", - добавил Туранов.
Ученые уже создали первый вариант облучателя, который при ручной настройке может регулировать освещение для выращивания различных культур даже без солнечного света. В дальнейшем коллектив томского политеха намерен обучить систему самостоятельно подбирать освещение под определенную культуру, будь то овощи, фрукты или цветы, и при помощи света влиять на их размер, запах, вкус, цвет, периоды цветения, а также плодоносность. Автоматизировать устройство планируется в 2020 году.
Цвет имеет значение
Как пояснила заведующая лабораторией физиологии и биотехнологии растений Томского государственного университета Татьяна Астафурова, биологи вуза подключились к политехникам на этапе тестирования устройства - они использовали знания, накопленные в лаборатории с середины прошлого века.
По ее словам, сегодня для культивирования растений и создания в арктических условиях сельхозобъектов, где можно вырастить овощи, ягоды или фрукты нужных форм и размеров, популярно использовать не химические или генетические, а физические - более естественные - методы. Как раз одним из таких методов может быть воздействие светом.
"Растения таким образом устроены, что при разных режимах освещения могут менять форму, обмен веществ. Вот для цветочных культур что важно с нашей точки зрения? Чтобы раньше зацвело, соцветия были яркие, крупные и приятно пахли. При определенном спектре [освещения] такое возможно, и необязательно вносить генетические изменения", - рассказала Астафурова.
Она уточнила, что для изменения растений необходимо подобрать яркость, силу и динамику лампы, а также выбрать цвет.
"Продуктов [облучения] может быть множество, и мы научились это регулировать. Например, мы знаем, что красный цвет определенной длины волны позволяет растениям больше выделять углеводы. К примеру, ягоды становятся слаще. Если мы хотим усилить белковый обмен для белковых растений, тогда больше синего должно быть и чуть-чуть ультрафиолета", - пояснила специалист ТГУ.
В Арктику и в огород
Как уточнил Сергей Туранов, ученые рассчитали и экономическую составляющую проекта.
"Мы посчитали, что за четыре года [оснащенная системой] теплица на один га полностью себя окупит. А для промышленных теплиц это не такой уж серьезный срок. Существующие на рынке светодиодные светильники дороже, мы же пытаемся максимально снизить стоимость, - сказал он. - особенно эффективно систему можно использовать в зонах рискованного земледелия, в том числе, в Арктике.
"Я думаю, в ближайшем будущем мы перейдем к этому. Давно уже говорим про Арктику, и есть идея проекта про закрытый контейнер с размещенными в нем стеллажами и данной системой освещения, которая будет полностью заменять солнце", - добавил он.
Ученый отметил, что уже сейчас устройство имеет несколько конфигураций и при должной настройке может использоваться как на огороде у дачника, так и для выращивания картофеля в космосе. Наряду с доработкой и реализацией автоматического управления разработчики сейчас занимаются поиском партнеров для внедрения устройства в промышленное производство. Ведутся переговоры с крупными предприятиями из Новосибирска и Санкт-Петербурга, однако партнеры ждут результатов экспериментов, поставленных у них в теплицах.
"Пока основная сложность - высокая продолжительность экспериментов. Вегетативный период даже быстрорастущего растения, такого как салат, занимает месяц", - отметил Туранов.
Источник: ТАСС