Управляемый рост. Фотоника послужит сельскому хозяйству

На очередном заседании Президиума РАН участники обсудили вопросы агробиофотоники в сельскохозяйственном производстве, в том числе световое программирование растений и создание специальных световых режимов, использование управляемого растительного сырья для преодоления антибиотикорезистентности, а также запуск федеральной программы «Агробиофотоника» и другие задачи.

— Это очень важный вопрос, — отметил президент РАН академик Геннадий Красников, предваряя выступления. — Дальневосточное отделение Академии наук давно предлагало его рассмотреть.

С основным докладом на тему «Агробиофотоника: технология искусственного солнечного света и лазерной радиации» выступил вице-президент РАН, научный руководитель Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, академик Юрий Кульчин.

— Хотим представить новое научное междисциплинарное направление, которое активно развивается в РАН, и обозначить задачи, стоящие перед учеными, — сказал он и напомнил, что у России 10% мировых пахотных земель, однако более 70% территории страны находятся в зоне рискового земледелия с коротким вегетационным периодом.

По словам Юрия Николаевича, сегодня один из главных вопросов — адаптация к глобальным изменениям климата, необходимость стабилизации производства сельскохозяйственной продукции. Ученый отметил, что основой для принятия решений и разработки технологий управляемого земледелия должны стать достижения в области техники, биологии, генетики, физиологии, агрохимии, почвоведения, защиты растений. А одной из наиболее важных индустриальных практик является выращивание всех овощных культур в контролируемых условиях окружающей среды. Тепличные хозяйства становятся важным фактором, поскольку позволяют свести к минимуму риски, связанные с изменением климата.

Появились новые источники излучения, в том числе светодиодные, позволяющие изменять условия освещения, по сути приближаться к солнечному освещению.

Агробиофотоника — новое научное направление на стыке физики и биологии, которое ставит перед собой задачу управления жизненными циклами растений с помощью искусственного света.

– Для каждой растительной культуры на различных стадиях развития нужно свое освещение, — подчеркнул докладчик. — Изменяя его спектральный состав и интенсивность, можно понять, как различные длины волн и другие параметры света воздействуют на метаболические процессы в растениях.

Это позволяет создавать специальные световые режимы и адаптировать их под конкретные виды культур. Исследования подтверждают, что различные спектральные характеристики света могут значительно влиять на содержание полезных веществ.

— Свет для растения не только источник энергии, но и важный сигнальный фактор, регулирующий фотоморфогенез растений (то, как растение строит себя: вытягивается ли стебель, формируется ли корневая система, зацветает ли). Поэтому ключ к успеху — в понимании того, какой световой сигнал нужен конкретному виду растения на конкретном этапе развития, — сказал докладчик.

По мнению ученого, фотоника позволяет улучшить процесс фенотипирования растений, что открывает возможности для получения новых сортов и культур растений с заданными свойствами, определения потенциальных и фактических уровней урожая и решения ряда других задач. «Это очень важно для вопросов селекции, понимания культуры», — подчеркнул академик.

Он подробно остановился на технологиях умных теплиц, которые включают мониторинг освещения, полива, микроклимата и дренажа, а также обратную связь на основе полученных данных.

Подробности — в репортаже Андрея Субботина «Свет для земли».