Серед сучасних методик для покращення стійкості сільськогосподарських рослин вагоме місце займають підходи фотобіоніки — галузі, що досліджує реакції живих організмів на світлові сигнали. Одним із перспективних методів, який зараз знову впроваджується в наукову та практичну діяльність, є фотоактивація (фотостимуляція) насіння — техніка, відома ще з давніх часів, коли насіння традиційно піддавали впливу сонячного світла перед посівом. Сучасні технічні рішення дозволили відтворити і значно посилити цей природний ефект.
Фотоактивація — це технологічний процес, що передбачає опромінення насіння світловими потоками певної інтенсивності та спектрального складу. Його мета — пришвидшити початкові стадії розвитку рослин, підвищити життєздатність проростків, їх стійкість до несприятливих умов середовища та загальну продуктивність.
Фотоактивація насіння є новаторським біологічним методом, який стимулює проростання, прискорює ріст рослин, посилює їхній опір до абіотичних стресів та може призвести до збільшення врожайності на 10–35%. Застосування цієї технології дозволяє ефективно підвищити продуктивність технічних та олійних культур, а також медоносність посівів, що є вкрай актуальним для розвитку аграрного сектору та забезпечення продовольчої безпеки, особливо в умовах Південного Степу.
Фотоактивація вважається перспективним біологічним методом, який може бути інтегрований у сучасні агротехнології вирощування сафлору для підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва та раціонального використання ресурсів.
Згідно з результатами виробничих та наукових випробувань, застосування фотоактивації сприяє зростанню врожайності на 10–35 %, зменшенню потреби у мінеральних добривах, покращенню енергії проростання та вирівняності посівів. Під впливом короткочасного фотостимулюючого опромінення активізуються такі процеси: прискорення метаболічних реакцій у зародку; підвищення активності ферментів, відповідальних за гідроліз запасних речовин; зміцнення антиоксидантної системи; стимуляція водопоглинання та проростання; формування потужнішої кореневої системи; підвищення стійкості до посухи та перепадів температури.
У ході досліджень випробувалися роторні фотоактиватори серії ФОТОЗОН. Сучасна інженерна реалізація цього методу здійснюється за допомогою роторних фотоактиваторів ФОТОЗОН, які забезпечують:
- рівномірне опромінення насіння завдяки роторному механізму перемішування;
- оптимальний спектральний склад світла (комбіноване випромінювання);
- щадний режим обробки без нагрівання насіння;
- можливість обробки широкого спектра культур — від технічних до олійних.
Конструктивні особливості приладу забезпечують необхідну інтенсивність фотонного потоку та однорідність дози для кожної насінини, що є критично важливим для стабільності отриманих результатів.
Фотоактиватор серії ФОТОЗОН
Головною метою дослідження було визначення впливу фотоактивації насіння на проростання, розвиток рослин та врожайність олійних і технічних культур в умовах Південного Степу України. Завдання дослідження включали: оцінку впливу фотоактивації на енергію проростання та схожість насіння олійних та технічних культур; вивчення біометричних показників рослин (висота, розвиток кореневої системи, кількість генеративних органів) при вирощуванні з фотоактивованого насіння; визначення впливу обробки насіння на врожайність та олійність; оцінку доцільності інтеграції фотоактивації насіння в сучасні технології вирощування олійних та технічних культур для підвищення ефективності агровиробництва. Дослідження проводилися протягом 2023–2025 рр. на експериментальних ділянках Селянського господарства «В. В. Плакущенко» Роздільнянського району Одеської області.
У досліді проводили фотоактивацію насіння технічних та олійних культур: коріандру, сафлору та соняшнику. Перед посівом насіння піддавали фотоактивації шляхом опромінення світловими хвилями видимого спектра (λ= 400–700 нм) із визначеною інтенсивністю та експозицією. Контрольний варіант передбачав висів насіння без попередньої обробки. Досліджувалися такі показники: енергія проростання та лабораторна схожість; біометричні параметри рослин (висота, кількість кошиків на рослині, маса насіння з рослини); урожайність та олійність насіння. Облік урожайності проводився згідно із загальноприйнятими методиками польових досліджень.
Передпосівна фотостимуляція насіння коріандру забезпечила: підвищення енергії проростання на 8–15 %, збільшення вмісту ефірної олії та маси насінин Коріандр, який відзначається високою чутливістю до початкових умов розвитку, продемонстрував такі результати від передпосівної фотостимуляції: підвищення енергії проростання на 8–15 %; скорочення терміну появи сходів на 1–2 доби; формування більш розвиненої кореневої системи; зростання продуктивності на 12–28% залежно від умов року; збільшення вмісту ефірної олії та маси насіння. Фотоактивація коріандру є доцільною як на легких ґрунтах Південного Степу, так і за умов дефіциту вологи, оскільки ця культура надзвичайно чутлива до посухостійкісних сигналів, які індукуються світловим опроміненням.
Фотоактивація насіння сафлору сприяє: покращенню схожості на 5–10 %; активізації розвитку кореневої системи у перші тижні; підвищеній стійкості до посухи у фазі 2–5 листків; збільшенню кількості кошиків та маси 1000 насінин; приросту врожаю на 10–22 %. Особливо ефективною ця технологія виявилася в умовах півдня України, де високі температури та недостатність ґрунтової вологи часто обмежують потенціал сафлору. Фотоактивація позитивно вплинула на ранні стадії розвитку сафлору. Схожість насіння зросла на 5–8 % порівняно з контролем, енергія проростання — на 10–12 %. Рослини, вирощені з фотоактивованого насіння, формували потужнішу надземну частину та більш розвинену кореневу систему. У період бутонізації та цвітіння відзначалося збільшення кількості генеративних органів — кількість кошиків на рослині зростала на 0,6–1,2 шт., що призводило до підвищення врожайності. За результатами досліджень, урожайність сафлору у варіанті з фотоактивацією була вищою на 12–28% залежно від погодних умов року. Вміст олії в насінні збільшився на 0,5–1,2 %.
Соняшник демонструє стабільну позитивну реакцію на фотоактивацію: прискорення появи сходів; зменшення ураження ґрунтовими патогенами завдяки посиленню імунних реакцій Соняшник, стратегічна олійна культура України, демонструє стабільну позитивну реакцію на фотоактивацію: прискорення появи сходів; зменшення ураження ґрунтовими патогенами завдяки посиленню імунних відповідей; збільшення діаметра кошика та маси насіння; підвищення олійності; приріст урожаю на 14–35 % залежно від гібриду та погодних умов. У поєднанні з технологіями озонування або використанням біопрепаратів на основі мікроводоростей ефект може бути синергетичним.
Отже, фотоактивація насіння в рамках концепції фотобіоніки є дієвою, екологічно безпечною та енергозберігаючою технологією, яка дозволяє суттєво підвищити продуктивність технічних та олійних культур без додаткових витрат на мінеральні добрива чи засоби захисту. Роторні фотоактиватори ФОТОЗОН відкривають можливості для широкого впровадження цього методу у виробництво, забезпечуючи стабільність ефекту та високу якість обробки насіння. Технологія є особливо актуальною для Південного Степу України, де питання адаптації до посухи та підвищення ефективності використання ресурсів стоять найгостріше.
Шаляпін С.М., канд. техн. наук, ТОВ «Харківська інженерна компанія»,
В. Вегерчук, здобувач ступеня доктора філософії зі спеціальності 201 «Агрономія»,
В. Поздняков, здобувач ступеня доктора філософії зі спеціальності 201 «Агрономія»
А. Родіонов А.В., здобувач ступеня доктора філософії зі спеціальності 201 «Агрономія»
С. Петренко, канд. с.-г. наук, доцент, Інститут кліматично орієнтованого сільського господарства НААН