Наука

Новая житница России. Ученые раскрыли неожиданный потенциал Арктики

Читать на сайте Ria.ru
МОСКВА, 27 июл — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Созданная российскими учеными агротехнология способна обеспечить население Заполярья свежими ягодами, овощами, зеленью и даже наладить поставки в другие регионы. Станет ли Арктика "второй целиной" — в материале РИА Новости.

Полярное импортозамещение

В лаборатории искусственного климата научного центра "Агротехнологии будущего" РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева реализуют флагманский проект "Новые агротехнологии для Арктической зоны". Для выращивания овощей и зелени в сложных климатических условиях создали умные сити-фермы — вертикальные теплицы с датчиками освещения, температуры и влажности. Это мобильные модульные системы замкнутого цикла. Им найдется место и в удаленных воинских гарнизонах, и в поселках вахтовиков, на полярных станциях, буровых платформах, в подъездах жилых домов и даже на подводной лодке.
В виде контейнеров их можно доставлять морем в арктические порты. Установленные рядом с населенными пунктами, они способны круглогодично обеспечивать местных жителей свежими овощами, ягодами, зеленью. Причем получится гораздо дешевле, чем сейчас, когда привозят на самолетах.
Заведующий кафедрой физиологии растений РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева профессор Иван Тараканов
"Это позволит приблизить салатно-зеленую продукцию к потребителю и повысить качество жизни людей в отдаленных регионах, — говорит заведующий кафедрой физиологии растений РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева профессор Иван Тараканов. — Такие агротехнологии востребованы не только на Крайнем Севере, но и на Юге, например, на засушливом Аравийском полуострове. Там слишком жарко и много солнечной радиации, а это плохо для растений".

Управляя природой

В лаборатории — в подвальном помещении без солнечного света — ученые выращивают салат, петрушку, руколу, базилик, томаты, ягоды. В вертикальных теплицах можно культивировать любые виды зелени, плодов и овощей. И по вкусу, содержанию полезных веществ они не уступают натуральным.
"В закрытых модулях с искусственным облучением — технологией светокультуры — мы создаем оптимальные условия, добиваемся высокой продуктивности и управляем качеством урожая", — подчеркивает профессор.
Раньше в теплицах применяли в основном натриевые лампы высокого давления. Теперь — светодиоды.
"Благодаря этому мы корректируем спектр света, меняем его: рассаде даем одно, взрослым растениям — другое, перед сбором урожая добавляем ультрафиолет. Так мы воздействуем на накопление биомассы, биосинтез целевых функциональных соединений", — объясняет ученый.
Автономный модуль умной сити-фермы в лаборатории искусственного климата НЦМУ "Агротехнологии будущего" РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева
Например, в эксперименте с солодкой — лекарственным растением, из корня которого получают препарат для лечения кашля, — только за счет коррекции света вдвое увеличили содержание главного полезного вещества — глицирризина.
Меняя соотношение синего и красного, можно ускорять или замедлять фотосинтез, формирование биомассы. А оптимизируя плотность потока фотонов и суточный уровень освещения — управлять скоростью созревания плодов. В результате создали, в частности, ультраскороспелые томаты. И никакой химии!
"Светодиодные облучатели — уникальный инструмент, — отмечает профессор. — Благодаря им мы разрабатываем подходящие для каждого вида световые рецепты. У светодиодов большой срок службы и малая теплоотдача, они не перегревают растения. При этом расход электроэнергии на килограмм зеленой массы у них в два раза меньше, чем у натриевых ламп высокого давления".
Ультраскороспелые карликовые томаты

"Стетоскоп" для растений

Сити-фермы оснащены гиперспектральными и RGB-камерами, а также тепловизорами. Цифровые камеры регистрируют суточные ритмы растений и их реакцию на изменение освещенности, спектра света, тепловизоры регистрируют ИК-излучение и измеряют температуру листьев.
"Температура меняется в зависимости от влагообеспеченности, освещенности, энергии, поступающей на единицу площади, — говорит Тараканов. — Это очень важный параметр. По нему мы оцениваем скорость испарения и подбираем оптимальный водный режим".
"Смена дня и ночи" на сити-фермах происходит не по часам, а так, как лучше для растений. То же самое с подкормкой и поливом. Всем управляет роботизированная система: отслеживает основные физиологические характеристики растений на протяжении всего продукционного цикла, вносит необходимые коррективы в микроклимат теплицы.
Большинство приборов и узлов автоматизированного комплекса — российского производства. Только светодиодные облучатели китайские. В промышленном варианте автономных модулей их заменят на отечественные.
Разработчики умных сити-ферм особенно гордятся программным обеспечением, созданным в сотрудничестве с коллегами из других российских институтов. Аналогов этому ПО нет. Все данные с датчиков поступают в компьютер, кодируются и затем используются для машинного обучения. Конечная цель — цифровая сити-ферма под управлением искусственного интеллекта.
"Суть в том, чтобы люди без специальных знаний и навыков могли выращивать овощи, ягоды, зелень", — уточняет инженер-исследователь лаборатории искусственного климата Иван Чуксин.
Инженер-исследователь лаборатории искусственного климата НЦМУ "Агротехнологии будущего" РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева Иван Чуксин

Зелень с настраиваемым составом

В планах — менять вкус плодов, исходя из индивидуальных предпочтений.
"Нас очень интересует проблема персонализированного питания, — добавляет Чуксин. — Варьируя спектр света, можно вырастить продукцию, максимально подходящую конкретному человеку. Это касается и диетических, и даже лечебных рекомендаций".
В лаборатории уже провели успешные опыты по культивированию стевии. Соединения, получаемые из экстракта этого растения, — стевиозиды — в 250-300 раз слаще сахарозы, но безвредны для диабетиков. На очереди — эксперименты с различными ягодами и лекарственными растениями.
"Это товары с высокой добавленной стоимостью, и их производство на автономных сити-фермах экономически оправданно", — утверждает профессор Тараканов.
В лаборатории искусственного климата НЦМУ "Агротехнологии будущего" РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева ученые оценивают влияние света различного спектрального состава на растения
А еще ученые думают, что в Арктике будет выгодно выращивать семенной картофель. В лаборатории реализуют проект по получению семенных мини-клубней методом аэропоники в условиях закрытых систем с регулируемыми освещением, питанием и микроклиматом.
Родина картофеля — высокогорные районы Южной Америки. Для максимальной продуктивности ему нужны относительно низкие температуры и много света.
"Для этого необходимо постоянно охлаждать помещение и поддерживать освещение, а это огромные энергозатраты. Поэтому семенной клубень очень дорогой, — поясняет Чуксин. — Мы подсчитали, и оказалось, что в Арктике, где бесплатный холод и много энергоносителей, выйдет дешевле".
"Урожайность по нашей технологии достигает ста и более клубней с одного растения. Остается построить вблизи портов Северного морского пути умные фермы и развозить семенной картофель по всему миру", — заключает ученый.
Похоже, Арктика действительно может стать новым аграрным регионом России, "второй целиной". Звучит неожиданно, но факты говорят сами за себя.
"Вырастут новые зубы". Российские ученые создали необычные биоматериалы
Обсудить
Рекомендуем