Информация для плодоовощного бизнеса СНГ
Микроволновые технологии в овощеводстве: практические результаты и перспективы внедрения
Комплексная целевая Программа Южного филиала Отделения промышленной радиоэлектроники Международной академии информатизации научно-исследовательских работ по созданию техники для микроволновой стимуляции и обеззараживания семян сельскохозяйственных культур [1] предусматривает проведение комплекса лабораторных и полевых исследований, которые определяют принципиальную целесообразность применения новой технологии в АПК, в том числе в овощеводстве.
По первому этапу завершены работы по изучению 118 сортов и гибридов семян различных культур, в т.ч. около 40 сортов семян овоще-бахчевых, результаты которых подтвердили возможность и необходимость улучшать урожайные показатели практически во всех агрозонах Украины.
Следует отметить, что крупномасштабных исследований (большой ассортимент культур, получение урожая в полевых условиях) в мировой практике не проводилось. В отдельных регионах России для небольшой выборки овощных культур в конце 80-х лет проводились исследования [2], которые дали обнадеживающие результаты. В методических рекомендациях по технологии [1] приведены режимы обработки некоторых овощных культур без учета их сортности, а также районирования. Как показали результаты следующих исследований, эти данные требуют уточнений, поскольку условия микроволновой обработки могут значительно отличаться в пределах одного вида в зависимости от сорта и условий выращивания. Кроме того, Программой предусмотрено продолжение работ по изучению возможности обеззараживания как самих семян, так и рассады, а также плодов. Это направление работ является перспективным, поскольку полученные результаты свидетельствуют о возможности улучшения качества товарной продукции, в первую очередь - за счет увеличения сроков ее хранения.
В данной статье представлены результаты многолетних работ (1992-2003 гг.), проведенных в разное время с разными видами овоще-бахчевых культур в разных климатических условиях. Это дает основание утверждать, что эти результаты являются объективными и подтверждают свидетельства в пользу перспективности дальнейшего внедрения микроволновой технологии в практику овощеводства Украины.
Оценка влияния микроволнового поля на схожесть семян.
Для выяснения влияния микроволнового поля на овоще-бахчевые культуры семян томатов, моркови, петрушки, столовой свеклы, капусты, кабачков, огурцов, перца сладкого, арбуза, дыни и других обрабатывали на микроволновой установке "Артемида" (частота 2450 МГц, мощность 1,6 кВт) в режимах от 30 до 180 сек. Целью исследований было выявление оптимальных режимов стимуляции семян микроволновой энергией.
Ряд экспериментов проводился совместно со специалистами ВАТТ "Сортнасінняовоч". Были определены благоприятные режимы влияния микроволнового поля на лабораторную схожесть семян ряда овоще-бахчевых культур. Результаты приведены в табл. 1.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Как видно из приведенных данных, микроволновое поле заметно влияет на схожесть семян овоще-бахчевых культур. В зависимости от культуры и исходных данных схожесть обработанных семян превышает контроль на 4-18%, что в определенной степени повышает их жизнеспособность. Больше того, семена моркови, петрушки, дыни, томатов и некоторых других культур под влиянием микроволнового поля значительно повысили свои посевные кондиции. Подобное улучшение качества семян очень важно для овоще-бахчевой области Украины.
Результаты исследований одесских ученых, касающихся положительного влияния микроволнового поля на семена овоще-бахчевых культур, были подтверждены учеными Института овощеводства и бахчеводства УААН. Ими также было отмечено важное повышение схожести семян под влиянием благоприятных режимов микроволновой обработки. Показано, что чем ниже исходная схожесть, тем лучше результаты микроволнового влияния. Это четко прослеживается на некондиционных семеннах моркови и свеклы столовой.
Повышение урожайности.
Как известно, объективным критерием оценки эффективности микроволновой технологии, как и другого агромероприятия в сельскохозяйственном производстве, является урожай. Поэтому особое внимание было уделено полевым испытаниям. Была поставлена задача - определить оптимальные режимы влияния микроволнового поля на семена на основании объективных показателей урожайности в сравнении с контрольным посевом.
С этой целью на базе хозяйств ВАТТ "Сортнасінняовоч" в землю на небольших участках с 6-разовой повторяемостью высеивались семена известных на юге Украины сортов огурцов, петрушки, кабачков, моркови, капусты, обработанные разнорежимным микроволновым полем. Получены такие результаты (табл. 2).
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Из приведенных данных видно, что овощные растения, выращиваемые из семян, обработанных микроволновым полем, заметно повышают урожай. В отдельных культурах, в зависимости от варианта опыта, увеличение урожая достигает 58% (огурцы Нежинские) и 150% (кабачки Одесские-52).
Как и ожидалось, на показатели урожая заметно влиял режим обработки семян. Так, семена петрушки, кабачков и моркови оказались более чувствительными к режиму 100 сек., а огурцов и капусты - соответственно 80 и 50 сек. Таким образом,можно сделать вывод, что при использовании микроволновой технологии в овощеводстве важно заранее установить оптимальные режимы допосевной обработки семян.
Некоторые обобщенные данные приведены в табл. 3.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Значительное увеличение урожая овощных культур с использованием микроволновой технологии получено в производственных условиях (табл. 4).
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Как видно из данных табл. 4, обработка семян микроволновым полем обеспечивает повышение урожая широкого ассортимента овощных культур. При этом отдельные из них по-разному реагируют на микроволновое поле, что отражается на их урожайности. Так, капуста, огурцы, перец сладкий и баклажаны почти на 50% увеличивали урожай. В других культурах он варьировал от 10% (кабачки) до 27,3% (свекла столовая). Характерно, что в производственных условиях не выявлено ни одного случая, где урожай с использованием микроволновой технологии не повышался бы.
На полях Одесского института агропромышленного производства УААН в 2003 г. были проведены опыты по определению эффективности микроволновой обработки семян огурцов. Два сорта (Северянин и Смак) показали увеличение урожая на 7,6% и 16,6% соответственно.
Необходимо подчеркнуть, что микроволновая обработка семян овощных обеспечивает заметное увеличение урожая не только в благоприятные, но и засушливые годы. Характерным в этом отношении был 2003 г. Для овощных, как и для многих других культур, он оказался крайне неблагоприятным, в особенности на юге Украины. Осадков не было практически на протяжении всех весенне-летних месяцев. Из-за недостатка влаги в почве многие из этих культур не дали ожидаемого урожая.
Вместе с тем, отдельные хозяйства, используя микроволновую технологию, в 2003 г. получили неплохой урожай овощей. Так, в фермерском хозяйстве А.А.Матюшенко (с. Николаевка-1 Овидиопольского района Одесской области), несмотря на засуху, лук сорта Халцедон из обработанных семян увеличил урожай в сравнении с контролем (семена без обработки) на 14%, дыня Леся - на 18%, огурцы Конкурент - на 35%, томат Новичок - на 25%. Кабачки Одесские-52 превысили контроль на 150%.
Опыт работы фермера А.А.Матюшенко наглядно показывает целесообразность и экономическую выгоду применения микроволновой технологии в овощеводстве.
С другой стороны, растения многих овощных культур из семян, обработанных МВ полем, выращиваемые в 2003 г. на небольших участках Института овощеводства и бахчеводства УААН (г. Мерефа, Харьковская обл.), не перенесли продолжительной засухи и не дали урожай. Для этой зоны текущий год оказался крайне неблагоприятным для овоще-бахчевых культур.
Говоря о микроволновой технологии для овощей, нельзя не отметить положительные результаты, полученные при выращивании картофеля. Это важная продовольственная культура, и ей было уделенное надлежащее внимание.
Исходным материалом послужили клубни сорта Крымская роза. Опыт проводился в засушливом 2002 году в ВАТТ "Сортнасінняовоч". Клубни перед посадкой обрабатывали на микроволновой установке "Артемида" в режимах 80, 90 и 100 сек. (контроль - клубни без обработки).
Контрольные и исследовательские растения выращивали в идентичных агротехнических и климатических условиях, которые характеризовались продолжительной засухой и не содействовали нормальному развитию картофеля. Несмотря на это, урожай из обработанных клубней был на 50% выше контроля. Во многих клубнях отмечено увеличение крахмала на 2,5-3%. Во всех вариантах исследовательские клубни были крупнее контрольных. Наиболее благоприятным для картофеля оказался режим обработки продолжительностью в 100 сек.
Нами подтвержден результат опыта русских ученых, которые показали увеличение урожайности и повышение содержания крахмала в клубнях картофеля при предпосевной обработке микроволновым полем.
Вместе с тем русские авторы отметили снижение на 10-20% содержания радионуклидов цезия (Cs-137) и стронция (Sr-90) в клубнях картофеля, выращенного из обработанного посевного материала.
Таким образом, лабораторные и производственно-полевые исследования, проведенные в 1992-2003 гг., убедительно свидетельствуют о положительном влиянии микроволновой обработки семян овощных и бахчевых культур на посевные и урожайные качества.
Ускорение вегетации растений.
В сельскохозяйственном производстве более раннее вызревание растений имеет важное практическое значение, поскольку появляется возможность раньше времени собрать урожай, избежать неблагоприятных погодных условий (засуха, дожди, заморозки), своевременно очистить семена, подготовить их к дальнейшему использованию и тому подобное.
В наших роботах по созданию микроволновой технологии отмечались факты ускоренного цветения и вызревания растений подсолнуха, гречки и некоторых других культур [5, 7, 8].
В особенности актуально это для овощных растений. Ускорение их вызревания дает возможность более ранних поставок населению продукции, улучшает ее ликвидность и,естественно, прибыльность данной области растениеводства.
В исследованиях 2002 г. в хозяйствах ВАТТ "Сортнасінняовоч" было отмечено сокращение сроков цветения и плодоношения огурцов на 6-10 дней, а кабачков - на 5-8 дней раньше контрольных растений. А на производственных посевах фермера Матюшенко А.А. томаты, огурцы, лук, дыни и кабачки с обработанных МВ полем семян вызревали на 5-8 дней раньше контроля.
Отмеченные факты лишний раз свидетельствуют о целесообразности применения микроволновой технологии в производстве овоще-бахчевых культур.
Проблема хранения овощеводческой продукции.
В овощеводстве важно не только получить высокий урожай, но и продлить срок его хранения без значительных потерь. Дело в том, что плодовые, луковичные, корнеплодные, листостебельные, клубнеплодные, листковые и прочие овощи при хранении поражает большая группа болезней грибкового и бактериального происхождения. Если не принимать соответствующие меры, овощи в результате вредной деятельности микрофлоры начинают портиться, загнивают и становятся непригодными для питания.
Вместе с тем, многочисленные исследования и накопленный опыт показали, что микроволновое поле может оказаться надежной защитой разнообразного ассортимента овощной продукции от ее порчи и уничтожения фитопатогенами.
Показательны в этом отношении работы с хранением зеленой продукции: салата, шпината, укропа, кинзы, щавеля, сельдерея, эстрагона, базилика, мелиссы, петрушки, зеленого лука и чеснока.
Зелень очень нестойкая к хранению и буквально через несколько дней после снятия вянет, теряет товарный вид и поддается порче микробными организмами и загнивает. Это затрудняет продажу зелени и не дает возможности транспортировать ее к местам сбыта, в особенности если для этого нужно затратить определенное время.
Обработка зеленых овощей микроволновым полем не только поддерживает их свежесть и вкусовые качества, но и обеспечивает продолжительное хранение.
Серьезной проблемой хранения урожая томатов, картофеля, капусты, моркови, свеклы, баклажан, огурцов и другой продукции является их подверженность болезнями грибковой и бактериальной этиологии. Например, томаты при хранении поражает большая группа фитопатогенов, способных вызвать значительную порчу плодов, их загнивание и полную непригодность к использованию. Основные болезни грибкового происхождения - альтернариоз, черная, бурая, серая гнили, бактериального - мокрая бактериальная гниль, черная бактериальная пятнистость и прочие.
Для картофеля наиболее характерны фитофтороз, фомоз, сухая фузариозная гниль и некоторые другие. Корнеплоды моркови чаще других поражает белая гниль, капусту - бактериоз и серая гниль.
Итак, практически каждая овощная культура имеет свою специфическую болезнь. Потери урожая от болезней при хранении нередко достигают 50% и более. При благоприятных для развития патогенов условиях может погибнуть весь урожай.
Источниками поражения овощной продукции фитопатогенами являются зараженные остатки продукции от предыдущего хранения, инфицированная тара, механизмы, помещения, занесение патогена с продукцией и др.
Как показывает опыт, бороться с патогеном, который инфицировал овощную продукцию, крайне сложно, так как его развитие, в особенности в теплое время года, протекает стремительно. На протяжении нескольких дней он может превратить свежие овощи в гниющую массу.
Для снижения потерь овощей от порчи обычно используются разные химические средства - диоксид серы, сорбиновая и борная кислоты, перманганат калия и прочие. Однако они не нашли широкого применения. Больше практикуется механическая сортировка продукции, при которой изымаются пораженные овощи.
В этой связи наиболее важными являются профилактические меры борьбы с фитопатогенами. Лучше не допустить их к овощной продукции, уничтожить в зачатке, чем потом безуспешно бороться с ними.
Многочисленными исследованиями установлено, что обработка овощей микроволновым полем, с одной стороны, уничтожает патоген, препятствует его внедрению в овощную массу, а с другой,- овощи не только не уязвляются болезнью, но более или менее продолжительно хранятся и улучшают свои вкусовые качества.
Опыты, проведенные в 1993-1995 гг. в Институте растениеводства (г. Тирасполь), убедительно это подтверждают. С помощью микроволновой технологии удалось уничтожить микрофлору сапрофитных бактерий, плесневых и дрожжевых грибков на плодах томатов сортов Кредо, Новинка Надднестрянщины и Новичок и обеспечить полное их хранение на протяжении двух месяцев. При этом качество плодов по показателям сухого вещества, общего сахара, аскорбиновой кислоты и другим не ухудшилось. В то же время контрольные образцы (плоды без обработки) оказались сильно поврежденными патогенами и утратили свои качества.
Основные результаты исследований приведены в таблицах 5, 6, 7, 8.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Используя микроволновую технологию, в этом институте приобрели опыт продолжительного хранения без потери качества также урожая картофеля сортов Светлячок, Ягодка, Спринтер, моркови, столовой свеклы Бордо-237, лука - Молдавский, Днестровский, Халцедон, Антей, Касатик, капусты - Лада, Харьковская, Южная и другие культуры [11].
Во всех приведенных случаях были подобраны благоприятные режимы обработки урожая овощей, что позволило не только исключить поражение продукции патогенами, но и сохранить и даже немного улучшить их качество.
Таким образом, экспериментально доказана возможность и перспектива использования микроволновой технологии для защиты овощной продукции от фитопатогенов в процессе продолжительного хранения без ухудшения ее качества.
На 2003-2005 гг. разработана и принята Министерством агрополитики Украины и Украинской академией аграрных наук новая Программа исследований и внедрения микроволновой технологии стимуляции и обеззараживания семян сельскохозяйственных, в том числе овощных и бахчевых, культур. Программой предусмотрены решения целого ряда проблем, а именно:
- уточнение режимов обработки семян с учетом видового и сортового состава и почвенно-климатического разнообразия;
- изучение вопросов стойкости растений к экстремальным факторам (засухоустойчивость, стойкость к низким температурам, болезням и др.);
- исследование возможности внедрения теплолюбивых овощных и бахчевых культур в северо-западные регионы Украины;
- использование микроволновых технологий в теплично-парниковых комплексах;
- усовершенствование технологии хранения овоще-бахчевой продукции и тому подобное.
К выполнению упомянутой Программы активно подключились научные работники и специалисты Института овощных и бахчевых культур УААН, Института картофельного хозяйства, Одесского института агропромышленного производства, отдельные структуры ВАТТ “Сортнасінняовоч”, а также фермерские и прочие хозяйства.
На основании полученных результатов можно сделать такие выводы:
1. Микроволновая технология является эффективной мерой повышения урожайности широкого ассортимента овоще-бахчевых культур: плодовых, луковичных, корнеплодных, побеговых, листостебельных, корнеплодных, листовых и других. Благоприятные режимы обработки обеспечивают прирост урожая на 12-150%.
2. Микроволновое поле заметно повышает жизнеспособность и энергетику семян овоще-бахчевых культур, в частности всхожесть, оказывает содействие переходу некондиционных семян в разряд кондиционных.
3. Растения из обработанного семени вызревают на 5-10 дней раньше контрольных, что имеет важное практическое значение, так как обеспечивает более ранний сбор высоколиквидной овощной продукции со значительным экономическим эффектом.
4. Микроволновая технология обеспечивает надежное хранение урожая без ухудшения его качеств, предотвращая порчу и гниение овощей под действием фитопатогенов.
5. Большие перспективы в овощеводстве и бахчеводстве открывает реализация новой Программы научно-исследовательских работ, которая предусматривает усовершенствование микроволновой технологии, внедрение теплолюбивых овоще-бахчевых культур в юго-западные регионы страны, получение высоких урожаев с улучшенным качеством плодов и обеспечение продолжительного их хранения без порчи и гноения.
Тучный В. П., Калинин Л. Г., Киндрук М.
О., Левченко Е. А., Бошкова И. Л.
Южный филиал Отделения промышленной радиоэлектроники
Международной академии информатизации, г. Одесса
Гаврилюк М. М.
Украинская академия аграрных наук, г. Киев
Гончаров О. М., Гончаренко В. Ю.
Институт овощеводства и бахчеводства УААН,
г. Мерефа, Харьковская обл.
Цандур М. О., Жаденко В. И.
Институт агропромышленного производства УААН, г. Одесса
Курманевич О. В.
ВАТТ "Сортнасінняовоч", г. Одесса
Литература
1. Комплексная целевая Программа НДОКР Южного филиала Отделения промышленной радиоэлектроники МАИ до 2005 г. Принятая коллективными членами филиала. Одесса, 1995 г.
2. Бородин И. Ф. Применение СВЧ техники в сельском хозяйстве. Растениеводство. "Электроника" №6, июнь 1989 г. Москва.
3. "Технология микроволновой обработки семян сельскохозяйственных культур. Методические рекомендации". Министерство аграрной политики Украины, ПФ ВПР МАИ. "Научная мысль", Киев, 2002-2003 гг.
4. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. ГОСТ 12038-84. - Госстандарт СССР. - 1984. - с. 1-9.
5. Бородин И. Ф., Шарков Г. А., Горин В. Д. Применение СВЧ энергии в сельском хозяйстве. Обзорная информация. - Г., Госагропром СССР. - 1987. - с. 1-54.
6. Лудилов В. А. Семеноводство овощных и бахчевых культур. - Г., "Глобус". -2000. - с. 147.
7. Калинин Л. Г., Гладкий В. П., Левченко Е. А., Гаврилюк Н. Н., Киндрук М. О., Вишневский В. В., Вишневская А. Н. Некоторые результаты натурных испытаний по изучению влияния микроволнового поля на урожай овощных культур. //В кн. "Микроволновые технологии - народному хозяйству. Внедрение. Проблемы. Перспективы." -Вып. 4. - Киев - Одесса. - 2002. - с. 56-62.
8. Калинин Л. Г., Тучный В. П., Левченко Е. А., Киндрук М. О., Вишневский В. В. Определение влияния микроволнового поля на посевные и урожайные качества семян злаковых, масличных и овощных культур. //В кн. "Микроволновые технологии - народному хозяйству. Внедрение. Проблемы. Перспективы." -Вып. 2-3. - Одесса - Киев. - ТЭС. - 2000. - с. 66-73.
9. Калинин Л. Г., Тучный В. П., Левченко Е. А., Бабаянц О. В. Влияние микроволнового поля на фитопатогены - возбудителей основных заболеваний семян злаков и подсолнуха. //В кн. "Микроволновые технологии - народному хозяйству. Внедрение. Проблемы. Перспективы." -Вып. 2-3. - Одесса - Киев. - 2000. - с. 73-77.
10. Полевик Н. Д., Изаков Ф. Я., Николаев Н. Н., Карелин А. В. Предпосевная обработка клубней картофеля энергией СВЧ. //В кн. "Микроволновые технологии - народному хозяйству. Внедрение. Проблемы. Перспективы." - Одесса, ОКФА. - 1996. - с. 42-45.
11. Двирникив В. П., Зродников В. В., Сангели А. Н., Калинин Л. Г., Гладкий В. П. Результат влияния микроволнового электромагнитного поля на свежие томаты с целью увеличения сроков их хранения. //В кн. "Микроволновые технологии - народному хозяйству. Внедрение. Проблемы. Перспективы." -Вып. 2-3. - Одесса - Киев. - 2000. - с. 18-23.
12. Панченко В.П., Иванова Е.И. "Влияние обработки СВЧ энергией на сохранность плодов и овощей". ВНИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства. Достижение науки и техники АПК, №11, ноябрь 1988 г. Москва.
Обсудить в форуме