© Самодуров И.В. 2002
Технология выращивания растений и растительно-подобных форм в оптимальных условиях
Самодуров Игорь Викторович
Другие авторы, принявшие участие в разработке проекта
Основные преимущества применения предлагаемой технологии
Дополнительные предложения и выкладки
Концепция этой технологии заключается в выращивании растений и растительно-подобных форм в изолированном пространстве (среде), в отсутствии и защите от паразитов и неблагоприятных факторов, обеспечении растений всем необходимым для развития, и возможностью осуществления контроля и манипуляций за фазами развития растения.
Идея выращивания растений в герметичных стерильных условиях не нова, но лишь в последнее время появились технические возможности для её реализации и для разработки конкретных рентабельных технологий.
В настоящее время повсеместное применение подобных технологий проблематично из-за сложности и дороговизны, а так же незаинтересованности большинства причастных организаций в применении природосберегающих технологий. Но, возможно, есть регионы, где предлагаемую технологию можно с успехом применять уже сейчас. Технология может быть рентабельна при выращивании ценных прихотливых лекарственных растений. Применение этой технологии значительно удешевится при индустриальном внедрении.
Учитывая возможности растений по фотосинтезу и факт того, что будет высвобождена энергия, затрачиваемая растением на защиту от паразитов и неблагоприятных факторов, производительность технологии можно приближённо оценить в 50-100 кг cухой органической массы продукта с квадратного метра в год (или 0.5-2 т. живой растительной массы). При этом намного проще будет свести к минимуму или полностью исключить потерю и порчу продукта при сборе, транспортировке и хранении.
Вариантов реализации технологии можно предложить множество. Но наиболее приемлемыми из них я считаю варианты с применением гидропонных систем, располагаемых внутри герметичных ёмкостей, баллонов. Внутри таких баллонов может быть создана оптимальная для растений среда: внесены лишь полезные организмы, произведено обеспечение питательными веществами (в том числе устройство особой газовой среды) и поддержание оптимальных условий микроклимата (температурные режимы, освещённость, влажность).
Учитывая высокую производительность предлагаемой технологии, а так же сложность использования солнечной радиации (что неизбежно приведёт к усложнению системы, снижению её надёжности, существенной дестабилизации микроклимата ввиду неравномерности солнечной радиации), целесообразно применять преимущественно или исключительно искусственное освещение. Это обеспечит более точное регулирование облучения растений, оптимальные сочетания спектров и расположение источников, полную независимость внутренней среды от факторов внешней среды. Ёмкости необходимо изготовлять максимально герметизированными, например, цельными (цельнометаллическими, цельнополимерными или композитными), и размещать их в виде многоэтажных сооружений. Такие сооружения так же можно защищать различными способами от факторов внешней среды: например, заключив в защитные герметизированные оболочки и/или и дезинфицирующие среды.
Рисунок 1. Схема устройства комплекса вегетационных установок (в разрезе)
То же в формате *.dwg (AutoCAD)
Все виды внутренних работ, обработку растений и сбор урожая можно производить при помощи специальной аппаратуры, работающей автоматически или на дистанционном диспетчерском управлении. Обмен с внешней средой (загрузка-выгрузка материалов, оборудования, веществ и продуктов) может быть осуществлена при помощи специальных систем, устройств, дезинфицирующих камер и пр. оборудования.
С применением предлагаемой технологии возможна культивация водорослей и водных растений. Культивацию можно производить в ёмкостях, имеющих, например, вид прозрачных полимерных «рукавов», заполненных жидкой средой (например, водой) с устройством её циркуляции, или со 100% влажностью. Внутри таких «рукавов» также должна поддерживаться оптимальная среда и вноситься питательные вещества. Культивация водорослей и водных растений предположительно должна быть гораздо проще и дешевле технологии выращивания наземных растений, прозрачность «рукавов» позволяет использовать солнечную радиацию.
Предлагаемые технологии позволят культивировать генетически усовершенствованные растения и растительно-подобные формы. В перспективе возможны отмена у растений на генетическом уровне иммунной системы, каркасных функций, функций размножения, развития резервных органов и прочих ненужных частей растений, ликвидация ненужных частей плодов, получение плодов, оптимально питательных для человека, а так же отмена синтеза у растений некоторых веществ, которые целесообразнее синтезировать искусственно и вводить в питательные среды, частичная или полная замена несущей и питающей частей растения искусственными системами. Так же с применением методов генной инженерии можно создавать и выращивать новые растения и формы, даже нестареющие, которые будут максимально приспособлены для данной технологии и наиболее продуктивны. Возможно программирование реакций растения на различные управляющие воздействия, что позволит усилить контроль вегетации и сделать его точнее.
Основные преимущества применения предлагаемой технологии:
1. Преимущества для потребителей:
Продукты экологически чисты, плоды не заражены, не повреждены и не загрязнены. Поэтому, их можно дольше хранить, потреблять без лишних стадий предварительной обработки, снизив, таким образом, количество отходов и расход моющих средств, воды. В продуктах сбалансирован состав элементов (питательных веществ, витаминов, ферментов). Некоторые из элементов могут содержаться даже в повышенном количестве, что позволит использовать их в медицинских целях, дольше обеспечивать сохранность продуктов, сопротивляемость вредным факторам. В консервирующей среде продукты можно будет хранить достаточно длительный период.
2. Преимущества для производителя
Автоматический или автоматизированный контроль над всеми производственными и культивационными процессами, возможность планирования вызревания к определённому сроку, полная сохранность продуктов к моменту вызревания, а так же максимальная сохранность в процессе хранения и транспортировки. Относительно простые защита культивационной среды от неблагоприятных климатических и прочих факторов, и поддержание стабильности микроклимата. Культивационные устройства и установки можно располагать на любых территориях, независимо от факторов внешней среды. Сроки службы основных строительных конструкций и прочих устройств могут исчисляться сроками, намного превышающими их «моральное» устаревание. Применение робототехники освободит людей от тяжёлого и вредного в обычных условиях труда.
3. Преимущества для окружающей среды:
Полная замкнутость циклов, исключение любого воздействия на окружающую среду. Малая занимаемая площадь и потребляемые природные ресурсы, что позволит не только экономить, но и высвобождать используемые сельскохозяйственные угодья. Меньше отходов пищевой промышленности, стоков. В теплицах можно «утилизировать» различные газы (СО2, метан, соединения азота, серы и фосфора), являющиеся побочными продуктами промышленного производства. Замкнутость циклов также будет способствовать возвращению природных биогеоценозов к их первичному состоянию.
В конечном итоге, при развитии технического уровня цивилизации, усугублении экологических кризисов, ужесточении экологических норм, требований и санкций, применение предлагаемых технологий станет повсеместно дёшево и рентабельно. Люди начнут потреблять больше растительной пищи, так как продукты растениеводства будут достаточно сбалансированы по составу, абсолютно безопасны в потреблении и внешне более привлекательны. Так как пастбища сильно нарушают равновесие в природе, а животноводство способствует распространению паразитов и болезней, то оно будет терпеть всё большие ограничения и становиться всё менее рентабельно. Продукты животноводства будут становиться менее доступны и более дороги. Сложится новый образ чистого, полноценного растительного питания.
Дополнительные предложения и выкладки:
Внутренняя поверхность вегетационных установок должна быть светоотражающей или светоизлучающей.
В качестве дополнительных или основных источников света можно использовать систему световодов от внешней среды (для транспортировки света от внешней среды во внутреннюю). Или люминесцентные вещества, среды, циркулирующие от внешней среды к внутренней (идея люминесцирующих веществ Павла).
Авторы, принявшие участие в разработке проекта
В настоящее время скорость разрушения гумуса почв на нашей планете в 1000 раз превышает скорость его накопления.
На образование 1 мм почвы требуется в среднем 10 лет.
Скорость ветровой и водной эрозии почв в результате сведения лесов, неправильной агрокультуры только за последние 50 лет возросла по сравнению со среднеисторической в 30 раз.
Площадь лесов на планете за XX-е столетие уменьшилась на 1/3. При этом в Африке исчезло более 1/2, в Азии -2/5, а в Латинской Америке - около 1/3 лесов от их первоначальной площади.
За XX-е столетие полностью исчезли либо близки к исчезновению около 25000 видов высших растений, более 1000 видов диких животных, сотни уникальных пород домашних животных.
В беднейших регионах мира примерно каждый пятый ребёнок не доживает до пяти лет. Основной причиной смерти являются заболевания, связанные с состоянием окружающей среды. От них на планете ежегодно умирают 11 млн. детей, что равно населению Норвегии и Швейцарии вместе взятых. (По данным Института мировых ресурсов).
На естественное восстановление лесов средней полосы России требуется: 40-60 лет для берёзняка, 70-100 лет для сосняка, 120-150 для ельника. На искусственное восстановление времени уходит примерно вдвое- втрое меньше.
Территории опустынивания равны территории двух Канад, территории эрозии равны площади двух Швейцарий.
На земле осталось лишь 35% от того количества лесов, которое было до момента начала активной человеческой деятельности 10 тыс. лет назад.
В Африке плодородие почв будет полностью исчерпано через 30 лет, в США ‑ через 60, в России проблема не ставится (в разных регионах по-разному).
Через 50-60 лет могут быть практически полностью сведены леса Амазонки.
Ежедневно с лица земли исчезает 10-30 видов растений и животных (всего видов живой материи насчитывается примерно 8-10 млн.). До момента начала активной человеческой деятельности исчезало не более 1 вида в 1,5 года. То есть, скорость исчезновение видов возросла примерно в 10000 раз.
Число видов паразитов, устойчивых к определённым типам пестицидов, удваивается каждые 5-10 лет. Количество видов сорняков, устойчивых к гербицидам, удваивается каждые 5-8 лет. Появляются новые формы, ускоряются процессы естественного отбора (совершенствования) паразитов.
Недоедает каждый третий житель земли (Африка, Мексика, Индия). В этих же регионах и для этих же людей ощущается нехватка воды. Ежедневно умирают от голода боле 30 тыс. человек.
Одна порция бифштекса 200-300 грамм соответствует по затратам на производство 30-50 порциям растительных (зерновых) продуктов.
