Серед новітніх методик покращення адаптивності сільськогосподарських культур особливе місце займають підходи фотобіоніки — галузі, що досліджує біологічні відповіді живих організмів на світлові сигнали. Одним із перспективних напрямів, що зараз повертається до наукової та практичної діяльності, є фотоактивація (фотостимуляція) насіння — метод, відомий ще з давніх часів, коли насіння традиційно піддавали впливу сонячних променів перед посівом. Сучасні технологічні рішення дозволили відтворити та значно посилити цей природний ефект.
Фотоактивація — це технологічний процес опромінення насіння світловими потоками певної інтенсивності та спектрального складу, спрямований на прискорення ранніх стадій розвитку рослин, підвищення фізіологічної активності проростків, їхньої стійкості до абіотичних чинників та загальної продуктивності.
Фотоактивація насіння — новаторський біологічний метод, що стимулює проростання, прискорює вегетацію рослин, зміцнює їхню стійкість до несприятливих природних умов та може призвести до збільшення врожайності на 10–35%. Впровадження цієї технології дозволяє ефективно підвищити продуктивність технічних та олійних культур, а також медопродуктивність посівів, що є важливим для розвитку аграрного сектору та забезпечення продовольчої безпеки, особливо в умовах Південного Степу.
Фотоактивація є перспективним біологічним підходом, який може бути успішно інтегрований у сучасні агротехнології вирощування сафлору з метою підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва та раціонального використання ресурсів.
За результатами польових та наукових досліджень, застосування фотоактивації сприяє зростанню врожайності на 10–35 %, зниженню потреби в мінеральних добривах, покращенню енергії проростання та вирівняності посівів. Під впливом короткочасного фотостимулюючого опромінення активізуються такі процеси: прискорення метаболізму в зародку; підвищення активності ферментів, що розщеплюють запасні поживні речовини; зміцнення антиоксидантної системи; стимуляція поглинання води та проростання; формування більш розвиненої кореневої системи; підвищення стійкості до посухи та перепадів температур.
Під час досліджень випробовувалися роторні фотоактиватори серії ФОТОЗОН. Сучасна інженерна реалізація цього методу здійснюється за допомогою роторних фотоактиваторів ФОТОЗОН, які забезпечують:
- рівномірне опромінення насіння завдяки механізму роторного перемішування;
- оптимальний спектральний склад світла (комбіноване випромінювання);
- делікатний режим обробки без нагрівання насіння;
- можливість обробки широкого асортименту культур — від технічних до олійних.
Конструктивні особливості пристрою гарантують достатню інтенсивність фотонного потоку та однорідність дози для кожної насінини, що є критично важливим для стабільності отриманих результатів.
Фотоактиватор серії ФОТОЗОН
Метою дослідження було визначити вплив фотоактивації насіння на проростання, розвиток рослин та врожайність олійних і технічних культур в умовах Південного Степу України. Завдання дослідження: оцінити вплив фотоактивації на енергію проростання та схожість насіння олійних і технічних культур; дослідити біометричні показники рослин (висоту, розвиток кореневої системи, кількість репродуктивних органів) при вирощуванні з фотоактивованого насіння; визначити вплив обробки насіння на врожайність та вміст олії; оцінити доцільність інтеграції фотоактивації насіння в сучасні технології вирощування олійних і технічних культур для підвищення ефективності агровиробництва. Дослідження проводилися у 2023–2025 рр. на експериментальних ділянках Селянського господарства «В. В. Плакущенко» Роздільнянського району Одеської області.
В рамках досліду 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 встановленою інтенсивністю та експозицією. Контрольний варіант передбачав висів необробленого насіння. Досліджували такі показники: енергія проростання та лабораторна схожість; біометричні характеристики рослин (висота, кількість суцвіть на рослині, маса насіння з рослини); урожайність та вміст олії в насінні. Облік урожайності проводили згідно з загальноприйнятими методиками польових досліджень.
Передпосівна фотостимуляція насіння коріандру забезпечила: підвищення енергії проростання на 8–15 %, збільшення вмісту ефірної олії та маси насінин Коріандр характеризується високою чутливістю до початкових умов розвитку, тому передпосівна фотостимуляція сприяла: підвищенню енергії проростання на 8–15 %; скороченню терміну появи сходів на 1–2 доби; формуванню більш розвиненої кореневої системи; зростанню продуктивності на 12–28% залежно від кліматичних умов року; збільшенню вмісту ефірної олії та маси насіння. Фотоактивація коріандру є доцільною як на легких ґрунтах Південного Степу, так і за умов нестачі вологи, оскільки культура виявляє значну реакцію на посухостійкі сигнали, індуковані світловим опроміненням.
Фотоактивація насіння сафлору сприяє: покращенню схожості на 5–10 %; активізації розвитку кореневої системи у перші тижні; підвищеній толерантності до посухи у фазі 2–5 листків; збільшенню кількості суцвіть та маси 1000 насінин; приросту врожаю на 10–22 %. Особливо ефективною технологія виявилася в умовах Півдня України, де високі температури та дефіцит ґрунтової вологи часто обмежують потенціал продуктивності сафлору. Фотоактивація позитивно вплинула на ранні етапи розвитку сафлору. Схожість насіння зросла на 5–8 % порівняно з контрольною групою, енергія проростання — на 10–12 %. Рослини, вирощені з фотоактивованого насіння, формували потужнішу надземну масу та більш розвинену кореневу систему. У період бутонізації та цвітіння спостерігалося збільшення кількості генеративних органів — кількість суцвіть на рослині зросла на 0,6–1,2 шт., що призвело до підвищення врожайності. За даними досліджень, урожайність сафлору у варіанті з фотоактивацією була вищою на 12–28% залежно від погодних умов конкретного 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 відповідей. Соняшник, ключова олійна культура України, демонструє стабільну позитивну реакцію на фотоактивацію: прискорюється поява сходів; зменшується ураження ґрунтовими патогенами через посилення імунних механізмів; збільшується діаметр суцвіття та маса насіння; підвищується вміст олії; спостерігається приріст урожаю на 14–35 % залежно від гібриду та погодних умов. У поєднанні з технологіями озонування або обробкою біопрепаратами на основі мікроводоростей ефект може бути синергічним.
Отже, фотоактивація насіння в рамках концепції фотобіоніки є ефективним, екологічно безпечним та енергозберігаючим методом, що дозволяє суттєво підвищити продуктивність технічних та олійних культур без додаткових витрат на мінеральні добрива чи засоби захисту. Роторні фотоактиватори ФОТОЗОН надають можливість для широкого впровадження цього підходу у виробництво, забезпечуючи стабільність впливу 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