data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-6dbe9055.png"
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-47f703ad.png"

Использование биостимуляторов в гидропонной культуре

By: Athanasios Koukounaras, Filippos Bantis, Papoui Eleni
Department of Horticulture, Aristotle University, 54124 Thessaloniki, Greece.
*Correspondence: thankou@agro.auth.gr

гидропонное выращивание

В настоящее время сельскохозяйственному сектору приходится сталкиваться с такими серьезными проблемами, как изменение климата, продовольственная безопасность, более эффективное использование ресурсов, а также логистическая неопределенность на рынке. Гидропонное выращивание решает вышеперечисленные проблемы с помощью широкого спектра преимуществ, таких как повышение урожайности, использование непригодных почв и расширение площади выращивания (теплицы, вертикальное производство, PFAL's, городское сельское хозяйство), биофортифицированные продукты, планирование производства, повышение эффективности использования питательных веществ, а также улучшение управления водными ресурсами. Растущий спрос на гидропонные системы отмечается во многих секторах, особенно в овощеводстве. В результате ожидается, что гидропонный сектор будет расти с темпом CAGR 11,3% и достигнет стоимости 17,9 млрд $ до 2026 года с 9,5 млрд $ в 2020 году [1]. Вышеупомянутые перспективы также основаны на растущем спросе на современные технологии, такие как фабрики растений с искусственным освещением (PFAL), плавающие системы, аквапоника, аэропоника и т.д.

Гидропонные системы можно классифицировать на основе использования или отсутствия субстрата или на основе управления питательным раствором. Независимо от типа гидропонной системы отсутствие почвы приводит к острой необходимости исключительно внешнего снабжения питательными веществами. Однако стоимость и экологические последствия их использования требуют оптимальных методов управления для повышения эффективности использования питательных веществ культурами. Биостимуляторы растений могут стать ценным инструментом для улучшения производства сельскохозяйственных культур в гидропонике.

гидропонное выращивание томатов

Рисунок 1. Гидропонное выращивание с использованием каменной ваты

Поскольку гидропонные системы в основном создаются в защищенной среде (т.е. в теплице, PFAL), внекорневая подкормка биостимуляторами может проводиться независимо от условий внешней среды, а культуры демонстрируют высокую однородность размеров. Более того, в жидких гидропонных системах биостимуляторы можно добавлять непосредственно в питательный раствор.

Различные категории биостимуляторов могут быть использованы с положительными результатами в гидропонных системах. Недавно сообщалось об использовании дигестата в качестве перспективного биостимулятора [2, 3], поскольку он богат как органическими веществами, так и питательными элементами и может быть легко применен в плавающей системе. Результаты показали, что добавление биостимуляторов позволяет снизить потребность в неорганических удобрениях без негативного влияния на урожайность и качество салата. Более того, предварительные результаты показали более низкий уровень нитратов в листьях при использовании дигестата, что является обнадеживающим фактором для производителей, чтобы удовлетворить требования регламента ЕС 1258/2011 по допустимому пределу содержания нитратов в салате. Следует уделить внимание регулировке pH, оптимальный диапазон которого составляет 6-7,2 для обеспечения доступности питательных веществ, а также физико-химическим характеристикам дигестата.

Плавающая корневая система

Рисунок 2. Корневая система ракитника, выращенного в плавающей системе

Белковые гидролизаты - это основная категория биостимуляторов растений, основанных на источниках белка, полученных путем частичного гидролиза [4]. Важным преимуществом является возможность применения в виде внекорневых опрыскиваний или в питательном растворе. В исследовании с зеленым баттерхедом и красным хрустящим салатом, выращенными в плавающей системе, применение биостимулятора на основе гидролизатов белка бобовых, внесенного как в листву, так и в питательный раствор, повысило их урожайность и оказало положительное влияние на физиологию растений и параметры качества [5]. Аналогичным образом, использование аминокислот в питательном растворе, даже при сниженной концентрации минералов, повысило урожайность, а также улучшило качество и безопасность питания, особенно за счет снижения накопления нитратов в тканях [6, 7].

Более того, благотворное влияние биостимуляторов растений было установлено и в классических гидропонных системах с субстратом, предназначенным в основном для выращивания овощей-фруктов. В частности, выращивание двух сладких желтых перцев в субстрате из каменной ваты при пониженной концентрации питательных веществ (30% от стандартного раствора) с добавлением четырех биостимуляторов привело к увеличению урожая и улучшению их питательных качеств с точки зрения антиоксидантной активности, содержания витамина С и фенолов в плодах [8]. В другом исследовании с участием гидропонных томатов, выращиваемых в условиях солевого стресса, комбинация аминокислот подавляла негативные эффекты засоления за счет увеличения накопления общего количества растворимых сахаров [9].

Кроме того, ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR), являются очень привлекательной категорией микробных биостимуляторов, которые усиливают поглощение питательных веществ и повышают важные количественные и качественные параметры культур (т.е. урожайность, качество), а также улучшают их устойчивость к абиотическим стрессовым факторам [10]. Несмотря на то, что изучение применения PGPR в основном сосредоточено в почвенных условиях, несколько испытаний в гидропонных системах показали увеличение урожайности ряда овощей (томат, огурец, перец) при использовании бактерий из рода Pseudomonas и Bacillus [11-13].

Одной из основных проблем в ЕС является сокращение потребления фруктов и овощей, ниже уровня, предложенного Всемирной организацией здравоохранения, несмотря на то, что несколько проектов направлены на поощрение молодежи к улучшению привычек питания. Поэтому программы биофортификации сельскохозяйственных культур были предложены в качестве инструмента для увеличения ежедневного потребления веществ, способствующих укреплению здоровья. В недавнем обзоре [14] приводится множество примеров успешной биофортификации в гидропонных системах, и ключевым моментом является одновременное применение биостимуляторов на доступность и взаимодействие питательных веществ в питательном растворе.

В целом, ожидается, что гидропонные системы будут находиться на переднем плане сельскохозяйственного сектора, особенно для производства овощей, как экологически чистая технология и ценный инструмент с точки зрения продовольственной безопасности. Основным преимуществом применения растительных биостимуляторов в гидропонных системах является гибкость применения - либо в питательном растворе, либо в виде внекорневого опрыскивания, что минимизирует затраты; это простая процедура, позволяющая снизить концентрацию питательных веществ в растворе и повысить урожайность с улучшением качественных характеристик. Однако необходимы дальнейшие исследования для уточнения оптимального способа применения биостимуляторов в гидропонных системах (тип, доза, форма применения и т.д.) для повышения продуктивности культур в различных условиях выращивания.

ссылки (клик)

1. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/hydroponic-market-94055021.html

2. Guilayn F., Benbrahim M., Rouez M., Crest M., Patureau D., Jimenez J., 2020. Гуминоподобные вещества, выделенные из различных дигестатов: Первые испытания биостимуляции салата-латука в гидропонной культуре. Управление отходами 114, 239-245.

3. Ntinas G.K., Bantis F., Koukounaras A., Kougias P.G., 2021. Использование жидкого дигестата в качестве единственного источника питательных веществ для плавающего гидропонного выращивания салата-латука (Lactuca sativa) в теплицах. Энергия 14, 7199.

4. Colla, G., Rouphael, Y., Lucini, L., Canaguier, R., Stefanoni, W., Fiorillo, A. and Cardarelli, M., 2016. Биостимуляторы на основе белковых гидролизатов: происхождение, биологическая активность и методы применения. Acta Hortic. 1148, 27-34.

5. Cristofano F., El-Nakhel C., Pannico A., Giordano M., Colla G., Rouphael Y., 2021. Урожайность корнеплодов и качественные характеристики двух сортов салата-латука, выращенных в плавающей системе. Агрономия 11, 1194.

6. Vernieri P., Borghesi E., Ferrante A., Magnani G., 2005. Применение биостимуляторов в плавающей системе для улучшения качества ракеты. Journal of Food, Agriculture & Environment 3, 86-88.

7. Tsouvaltzis P., Kasampalis D.S., Aktsoglou D.-C., Barbayiannis N., Siomos A.S., 2020. Влияние питательного раствора с пониженным содержанием азота и добавлением аминокислот на питательные качества зеленого и красного салата-латука, выращенного в плавающей системе. Агрономия 10, 922.

8. Paradikovic N., Vinkovic T., Vinkovic-Vrcek I., Zuntar I., Bojic M., Medic-SariC M., 2011. Влияние природных биостимуляторов на урожайность и питательные качества: на примере растений сладкого желтого перца (Capsicum annuum L.). Журнал науки, продовольствия и сельского хозяйства 91, 2146-2152.

9. Alfosea-Simóna M., Zavala-Gonzalez E.A., Camara-Zapata J.M., Martínez-Nicolas J.J., Simon I., Simon-Grao S., Garcia-Sanchez F., 2020. Влияние внекорневого применения аминокислот на устойчивость к засолению растений томата, выращиваемых в гидропонной системе. Scientia Horticulturae 272, 109509.

10. Vasseur-Coronado M., du Boulois H.D., Pertot I., Puopolo G., 2021. Отбор ризобактерий, способствующих росту растений, обладающих подходящими свойствами для коммерческой разработки в качестве биостимуляторов. Микробиологические исследования 245, 126672.

11. Gul A., Ozaktan H., Kıdoglu F., Tuzel Y., 2013. Ризобактерии способствовали повышению урожайности огуречных растений, выращенных в перлите в условиях стресса от фузариозного увядания. Scientia Horticulturae 153, 22-25.

12. Gul A., Ozaktan H., Yolageldi L., Cakir B., Sahin M., Akat S., 2012. Влияние ризобактерий на урожайность гидропонически выращенных растений томата. Acta Hortic. 952, 777-784.

13. García J.A.L., Probanza A., Ramos B., Palomino M.R., Gutiérrez Manero F.J., 2004. Влияние инокуляции Bacillus licheniformis на томаты и перец. Агрономия 24, 169-176.

14. Sambo P., Nicoletto C., Giro A., Pii Y., Valentinuzzi F., Mimmo T., Lugli P., Orzes G., Mazzetto F., Astolfi S., Terzano R., Cesco S., 2019. Гидропонные решения для систем беспочвенного производства: Проблемы и возможности в перспективе умного сельского хозяйства. Front. Plant Sci. 10, 923.