Sergey Banadysev, doktor i landbrugsvidenskab, Doka Gene Technologies LLC
Kartoffel-miniknolde (MK) er det første knoldede afkom af sterile kartoffelplanter. At få miniknolde er det første år af kartoffelfrøordningen i alle lande med udviklet kartoffelproduktion. Kartoffel-miniknolde dyrkes kun under beskyttede jordforhold, hvilket udelukker risikoen for geninfektion af planter med virus-, svampe- og bakteriesygdomme (hvis knolde fra sterile planter dyrkes i åben jord, opnås ikke miniknolde som en resultat, men den første feltgeneration).
Det er generelt accepteret, at diameteren af en miniknold skal være mindst 10 mm, alt mindre er en mikroknold.
Behovet for miniknolde til produktion af 10 tusind tons elite er: med en femårig ordning med OS og ES (original og elite frøproduktion) - 50 tusind stykker; med en fireårig ordning med OS og ES - 400 tusinde stykker; med en treårig ordning - 3 millioner stk.
Den Russiske Føderation har sin egen solide videnskabelige og innovative base på dette område. Den storstilede introduktion af de mest moderne teknologier til dyrkning af miniknolde i Den Russiske Føderation er altid blevet udført foran andre lande med udviklet kartoffeldyrkning: så substratteknologien blev introduceret for 40 år siden, 15 bioteknologiske centre arbejdede på det; hydroponic - for 30 år siden blev det brugt af Doka - Gene Technologies, Meristematic Cultures; aeroponic - udviklet på All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology) i begyndelsen af 2000'erne, siden 2010 er denne teknologi blevet fremmet af International Potato Center og aktivt spredt over hele verden. I Den Russiske Føderation produceres industrianlæg til dyrkning af miniknolde: Kartoffeltræ og Meristem. Samtidig producerer de fleste indenlandske frødyrkende virksomheder stadig miniknolde i små mængder inden for grænserne af behovet for en femårig ordning for at opnå eliten. Kun FAT-Agro-virksomheden har nået niveauet på mere end 2 millioner enheder om året, hvilket er nok til at skifte til en treårig ordning.
En total stigning i produktionen af miniknolde for at reducere frøproduktionsordningen og forbedre produktkvaliteten er en strategisk måde at udvikle kartoffelfrøproduktionen på. Med dette perspektiv in mente er der i de senere år gjort mange forsøg på at forbedre dyrkningsteknikker. Hovedmålet med innovationer er at opnå så mange miniknolde som muligt pr. plante in vitro og pr. arealenhed i drivhuset. For at opnå det bruges mange metoder til afgrødeproduktion, men ikke alle foreslåede løsninger baseret på resultaterne af videnskabelig forskning giver resultater i industriel produktion.
Mange aspekter af effektiv højvolumen miniknoldproduktion er knowhow. Den russiske produktion af mini-kartoffelknolde er altid blevet udført på det mest effektive og avancerede videnskabelige og teknologiske grundlag. Og nu har landet tilgængelige og anvendte teknologier, der er væsentligt overlegne i forhold til verdensplan.
Den primære betingelse for kvalificeret produktion af miniknolde er overholdelse af de gældende regler og forskrifter. Den russiske Føderations lovgivningsramme om dette emne er af rådgivende karakter, i den nuværende forordning om certificering af landbrugsafgrøder er der for eksempel ikke et ord om reglerne for produktion og certificering af mini-kartoffelknolde. I en sådan situation er det nødvendigt at fokusere på international erfaring. I alle lande med udviklet kartoffelfrøproduktion er obligatoriske krav til organisation, teknologi og kvalitet af producerede miniknolde blevet vedtaget, officielt godkendt og strengt overholdt.
Disse krav bør tages som grundlag af indenlandske virksomheder, der er specialiseret i produktion af miniknolde, i form af virksomhedsstandarder, til selvkontrol, indtil staten har dannet en officiel reguleringsramme på dette område. For eksempel er der i Den Russiske Føderation normer for teknologisk design af avlskomplekser og reproduktionsdrivhuse NTP-APK 1.10.09.001-02. Udviklerne af NTP inkluderede dog ikke i dokumentet et afsnit om de obligatoriske funktioner i strukturer beregnet til dyrkning af miniknolde. Og der er mange sådanne funktioner, for eksempel: et drivhus skal have en dobbeltdør med et omklædningsrum til at skifte tøj. Puslepladsen skal være udstyret med trædepuder og vaskemiddel til vask og desinficering af hænder. Indgangsdøre og alle ventilationsåbninger skal være dækket af bladlusbeskyttelsesnet (maskestørrelse maks. 0,5 x 0,9 mm). Rummet skal være korrekt kontrolleret for temperatur og luftfugtighed (gælder for et glashus). Til tilpasning af sterile planter bør der anvendes et jordfrit medium. Hvis der anvendes en jord/jord-blanding, skal den behandles/steriliseres passende for at sikre fravær af jordpatogener.
Miniknoldafgrøden skal opnås fra officielt certificerede mikroplanter eller mikroknolde dyrket i et aseptisk miljø fra kildematerialets meristematiske væv, testet for fravær af vira, viroider og bakterier, der inficerer kartofler i et korrekt akkrediteret testlaboratorium.
Metoder, procedure, hyppighed af test af materialets kvalitet på alle stadier af produktionen af miniknolde er strengt reguleret.
En masse praktisk talt information er blevet akkumuleret om optimering af kartoffelmikroformeringsprotokoller. Forskning på dette område viser rigelige muligheder for at forbedre planternes vækst og udvikling baseret på ændringer i koncentrationen og forholdet mellem næringsstoffer. Det er blevet fastslået, at brugen af vækstregulatorer i kulturen af kartoffelmeristemer ikke er nødvendig, men tilsætning af visse stoffer, selv ved lave koncentrationer, øger og fremskynder produktionen af materialet. Det er vigtigt at optimere inkubationsforholdene for mikroformerede kartoffelplanter ved hjælp af forskellige lyskilder, belysningstilstande og rumventilation. Med fremkomsten af LED-lamper begyndte deres evner at blive aktivt undersøgt i forhold til kartoffelmikroformering. Rødt og langt rødt lysspektrum øger vækstkarakteristika; dog har kombinationen af rødt + blåt + langt rødt/hvidt lys en bedre effekt på knolddannelse og ophobning af primære metabolitter.
Teknologier til dyrkning af miniknolde er opdelt i to hovedgrupper: substrat (stor variation) og ikke-substrat (vandkultur og aeroponik). De vigtigste teknologier til produktion af mini-knolde: på naturlige substrater (80% af volumen), hydroponiske og aeroponiske. At opnå mikroknolde er også relateret til emnet MC og bruges i stigende grad til massereproduktion af kildematerialet. Forskellen mellem mikroknolde og miniknolde ligger i mediets tilstand (mikroknolde dyrkes kun under sterile in vitro-betingelser og miniknolde kun under beskyttede ex vitro-betingelser) og knoldstørrelse. Resultaterne og konklusionerne opnået i praktiske eksperimenter svarer i mange tilfælde ikke til teoretiske postulater vedrørende mulighederne for at stimulere tuberisering i in vitro kultur. Det gælder både diæter, brug af vækstregulatorer, såvel som vækstbetingelser og brug af stressfaktorer. Hvis offentligt tilgængelige informationer om de teknologiske regler for produktion af mikroknolde giver mulighed for i de fleste tilfælde at opnå ret middelmådige resultater - omkring eller lidt mere end en mikroknolde med en vægt på 200-400 mg pr. plante, så faglig tilpasning af teknologien i forhold til specifikke produktionsbetingelser øger effektiviteten af processen til tider. I Den Russiske Føderation er der knowhow på dette område med produktion af mindst tre mikroknolde, der vejer mere end 0,5 g fra en plante i et standardreagensglas.
Til helårsdyrkning af mikroknolde og forbedring af deres kvalitet produceres flere forskellige designs af bioreaktorer kommercielt i verden. Disse semi-automatiske systemer giver dig mulighed for at reducere intensiv manuel behandling og dermed øge produktiviteten og reducere produktionsomkostningerne. Mikroknolde opnået i bioreaktorer har en meget større masse og større diameter. Den nyeste teknologi på dette område er udviklingen af japanske videnskabsmænd og designere.
Det store mikroknoldeproduktionssystem, der anvender plastikkulturposer, producerer med succes 100 til 300 mikroknolde pr. pose, afhængigt af sorten. Ændring af koncentrationen af næringsstoffer i form af et lavere indhold af saccharose, nitrogen, forøgelse af niveauet af kaliumphosphat i mediet gjorde det muligt at øge det samlede antal og den gennemsnitlige vægt af mikroknolde. Japansk teknologi gør det muligt at producere 250 mikroknolde om året (i tre høstcyklusser) i et 000 m dyrkningsrum2. og 80% af mikroknolde opnået ved denne teknologi har en masse på mere end 1 g, dvs. velegnet til udplantning direkte i marken.
Overalt i verden er der produktion af miniknolde på naturlige substrater. Selvom denne teknologi er veletableret, kan den stadig forbedres betydeligt. Genotype, varighed og betingelser for in vitro-dyrkning, plantestørrelse, eksponering for næringsstoffer og vækstregulatorer påvirker produktionen af miniknold markant. Alder og forbehandling af frøplanter under plantning, betingelserne og perioden for hærdning, sæsonen for plantning og vækst, sammensætningen af jordmiljøet, metoden til plantning, tætheden af planteplacering, gødningsdoser og belysning påvirker også intensiteten af miniknoldproduktion.
Mange naturlige stoffer og materialer er velegnede som medium til dyrkning af mini-kartoffelknolde. Hovedbestanddelen af drivhussubstrater er traditionelt tørv. Alternative ingredienser - såsom perlit, vermiculite og vermicompost - har også vundet popularitet for nylig på grund af deres acceptable luftnings- og vandholdende kapacitet.
I de fleste tilfælde, når man dyrker miniknolde i en substratkultur, er det nødvendigt at anvende makro- og mikrogødning. Blandt specialister kaldes teknologien, der bruger periodisk vanding og befrugtning af infertile substrater med næringsstoffer, hydroponics. Hydroponiske teknologier til dyrkning af mini-kartoffelknolde har sorter, der bruger inerte substrater (sand, træbark, kokosnød osv.) og ren vandkultur (tynd næringsfilm).
Alle bestemmelser i teorien om kartoffelernæring i forhold til muligheden for at kontrollere knoldning kan også anvendes i hydroponisk dyrkning, men der er en forståelse for behovet for en væsentlig ændring i koncentrationen og forholdet mellem næringsstoffer for hver sort og på forskellige stadier af vegetativ vækst, igangsættelse af knoldning og vækst af planteknolde. Næringsopløsningssammensætninger er angivet i de fleste publikationer. Samtidig adskiller antallet af knolde fra en plante og fra en enhedsareal sig flere gange. Hvad angår de målrettede justeringer af næringsopløsningen for radikalt at øge antallet af knolde (og det er netop fordelen ved hydroponics) er der meget lidt åben information. I de senere år er der kun udkommet få publikationer, ikke med referencer til tidligere års kendte kompositioner, men med originale materialer.
Den mest moderne - aeroponic - teknologi til dyrkning af miniknolde har en række grundlæggende funktioner. Hidtil er alle på hinanden følgende stadier af implementeringen blevet udarbejdet, men den sonderende forskning fortsætter. Den særlige værdi af teknologisk information om aeroponics er, at den viser retningen for udviklingen af miniknolde rundt om i verden i dag. Disse udviklinger er anvendelige eller kan tilpasses til andre teknologier til dyrkning af miniknolde.
Valget af teknologi til produktion af miniknolde til specifikke forhold bør baseres på en analyse af produktionsindikatorer, risikoniveauet, behovet for arbejdskraftressourcer, en sammenligning af investeringsomkostninger, omkostninger og rentabilitet. Hver teknologi har implementeringsmuligheder og betydelige udsving i produktionseffektiviteten afhængigt af mange faktorer. Alle teknologier bruger og er baseret på oprindeligt plantemateriale fra en steril kultur eller mikroknolde. Denne fase er næsten universel, den kan betragtes som standard. I selve teknologien med at dyrke miniknolde skal du vælge mellem en lang række variabler.
Langt de fleste store frøfirmaer dyrker i dag miniknolde i glas- eller filmjorddrivhuse på naturlige organo-mineralske substrater med udstrakt brug af tørv. Denne teknologi har den laveste pris for en mini-knold. Som regel dyrkes en afgrøde om året. I Europa anses det for normalt at få 4-5 knolde fra en plante. Differentieret anvendelse af mikrogødning, biologisk aktive stoffer, PPP tillader at øge multiplikationsfaktoren op til 8-10.
Argumenter til fordel for bioreaktoren er sterilitet, det maksimale udbytte af mikroknolde pr. arealenhed. Ulemperne ved en bioreaktor er behovet for et stort antal planter, den lille størrelse af knolde, problemet med modning og mekaniseret plantning i marken.
Fordelene ved hydroponics er fremstillingsevne, en reel mulighed for at stimulere tuberisering, industrielt udstyr; ulemper - dårlig udvikling af rodsystemet, risiko for smittespredning gennem næringsopløsningen, arbejdsomhed. Aeroponics kræver mere plads og fuldstændig skygge til rodsystemet, på grund af bedre udvikling og lufttilførsel kan der dannes flere knolde i forhold til hydroponics. Imidlertid er aeroponisk teknologi den mest krævende, strømforsyningen bør ikke afbrydes i mere end en halv time.
Denne korte gennemgang viser, at udviklingen af en tre-årig ordning for produktion af kartoffel elite ved brug af et stort antal miniknolde allerede er en realitet. Stigningen i mængder og intensivering af produktionen opnås ved at opnå det maksimale antal miniknolde pr. arealenhed med et minimum antal startplanter. Dækket jord og kildemateriale er dyrt, så at få kun 2-3 knolde fra en plante er en lovende mulighed, selvom hovedmængderne af miniknolde i verden stadig produceres på denne måde. Med substratteknologi estimeres det faktiske produktionsniveau i henhold til følgende parametre: normal - 100 stykker / m2, god - 200 stykker/m2; høj - 300 stykker/m2 til vækstsæsonen. Hydroponisk teknologi har potentialet til at producere 500 miniknolde, aeroponic - 1000 miniknolde pr. m. af installationsareal til vækstsæsonen. Til reference: Omkostningerne ved dyrkningsfaciliteter til substratteknologi i 2021 var 50 tusind rubler. kvadratmeter, for hydroponisk - 100 tusind rubler, for aeroponic - 150 tusind rubler.
Hovedproblemet ved at dyrke miniknolde indendørs er at opnå en kombination af aktiv vegetativ udvikling med intensiv knolddannelse. Det er muligt at øge intensiteten af tuberisering ved at optimere mikroklimaet (temperatur, fugtighed, fotoperiode), optimere mineralernæring; brugen af tuberiseringsstimulerende midler, restriktioner på vegetativ vækst. Samtidig er det en kompleks organisatorisk og teknologisk opgave at skaffe miniknolde i store mængder. Nuancerne ved intensiv dyrkning af miniknolde har været kommerciel information i mere end 20 år. Der er ingen faglige regler i det offentlige domæne, det er den enkelte virksomheds knowhow.
I andet kvartal af 2022 udkommer bogen "Mini-kartoffelknolde", der præsenterer og analyserer tilgængelig videnskabelig og kommerciel information om emnet, og med vægt på effektive metoder til at øge intensiteten af miniknoldeproduktion. Informationsmængden er på mere end 400 sider. Bogen vil kun være tilgængelig som abonnement. Send ansøgninger til: s.banadysev@dokagene.ru