Сергій Банадисєв, доктор сільськогосподарських наук, ТОВ «Дока – Генні Технології»
Міні-клубні картоплі (МК) – це перше бульбове потомство стерильних рослин картоплі. Отримання міні-клубнів – перший рік схеми насінництва картоплі у всіх країнах із розвиненим картоплярством. Міні-клубні картоплі вирощуються лише в умовах захищеного ґрунту, що виключають ризики повторного зараження рослин вірусними, грибними та бактеріальними хворобами (якщо бульби від стерильних рослин вирощують у відкритому ґрунті, то отримують у результаті не міні-клубні, а перше польове покоління).
Вважають, що діаметр міні-клубню повинен становити не менше 10 мм, все, що менше – це мікроклубні.
Потреба у міні-клубнях на виробництво 10 тисяч тонн еліти складає: за п'ятирічної схеми ОЗ та ЕС (оригінального та елітного насінництва) – 50 тис. штук; при чотирирічній схемі ОС та ЕС – 400 тис. штук; за трирічної схеми – 3 млн штук.
Російська Федерація має власну ґрунтовну науково-інноваційну базу в цій сфері. Широкомасштабне впровадження найсучасніших технологій вирощування міні-клубнів у Росії завжди велося з випередженням по відношенню до інших країн з розвиненим картоплярством: так субстратна технологія була впроваджена 40 років тому, по ній працювали 15 біотехнологічних центрів; гідропонна - 30 років тому, її використовують компанії "Дока - Генні Технології", "Меристемні культури"; аеропонна – розроблена у ВНДІСГБ (Всеросійський науково-дослідний інститут сільськогосподарської біотехнології) на початку 2000-х, з 2010 року ця технологія почала пропагуватися Міжнародним центром з картоплі та активно поширюватись по всьому світу. У РФ виробляються промислові установки для вирощування міні-клубнів: «Картопляне дерево» та Meristem. Водночас більшість вітчизняних насінницьких підприємств поки що виробляють міні-клубні у невеликих обсягах, у межах потреби п'ятирічної схеми отримання еліти. Тільки компанія «ФАТ-Агро» вийшла на рівень понад 2 мільйони штук на рік, цього достатньо для переходу на трирічну схему.
Всемірне нарощування виробництва міні-клубнів з метою скорочення схеми насінництва та підвищення якості продукції – стратегічний шлях розвитку насінництва картоплі. З урахуванням цієї перспективи за останні роки зроблено багато спроб удосконалити технології вирощування. Основна мета новацій – отримання якомога більшої кількості міні-клубнів на одну рослину in vitro та на одиницю площі теплиці. Для її досягнення використовуються багато прийомів рослинництва, але не всі рішення, пропоновані за результатами наукових досліджень, дають результат у промисловому виробництві.
Багато аспектів ефективного великотоварного виробництва міні-клубнів належать до сфери ноу-хау. Російське виробництво міні-клубнів картоплі завжди велося на найефективнішій та передовій науково-технологічній основі. І в даний час в країні доступні і застосовуються технології, що істотно перевершують світовий рівень.
Першочерговою умовою кваліфікованого виробництва міні-клубнів є дотримання чинних правил та регламентів. Нормативна база Російської Федерації з цієї тематики носить рекомендаційний характер, у чинному положенні про сертифікацію сільськогосподарських культур, наприклад, немає жодного слова про правила виробництва та сертифікації міні-клубів картоплі. У такій ситуації слід орієнтуватися на міжнародний досвід. У всіх країнах розвиненого насінництва картоплі прийняті, офіційно затверджені та неухильно дотримуються обов'язкових вимог до організації, технологій та якості вироблених міні-клубнів.
Ці вимоги мають взяти за основу вітчизняні підприємства, що спеціалізуються на виробництві міні-клубнів, у форматі стандартів підприємства для самоконтролю, допоки офіційна нормативна база у цій сфері державою не сформована. Наприклад, в РФ діють норми технологічного проектування селекційних комплексів та репродукційних теплиць НТП-АПК 1.10.09.001-02. Проте розробники НТП не включили до документа розділ про обов'язкові особливості конструкцій, призначених для вирощування міні-клубнів. А таких особливостей багато, наприклад: теплиця повинна мати подвійні двері з роздягальнею для перевдягання. Зона перевдягання повинна бути обладнана подушечками для дезінфекції ніг та миючим засобом для миття та дезінфекції рук. Вхідні двері та всі вентиляційні отвори повинні бути закриті сіткою, що захищає від попелиці (розмір комірки – максимум 0,5 на 0,9 мм). У приміщенні повинен вестися належний контроль температури та вологості (застосовується для скляного будинку). Слід використовувати середовище без ґрунту для адаптації стерильних рослин. Якщо використовується ґрунт/ґрунтова суміш, його необхідно відповідним чином обробити/стерилізувати, щоб забезпечити відсутність ґрунтових патогенів.
Урожай міні-клубнів повинен бути отриманий з офіційно сертифікованих мікророслин або мікроклубнів, вирощених в асептичному середовищі з меристематичної тканини вихідного матеріалу, перевіреного на відсутність вірусів, віроїдів та бактерій, що вражають картоплю, в акредитованій належним чином випробувальній лабораторії.
Методики, порядок, періодичність тестування якості матеріалу на всіх етапах виробництва міні-клубів жорстко регламентовані.
Накопичено багато практично значної інформації щодо оптимізації протоколів мікророзмноження картоплі. Дослідження у цій сфері показують широкі можливості для покращення росту та розвитку рослин на основі зміни концентрації та співвідношення поживних елементів. Встановлено, що використання регуляторів росту у культурі меристем картоплі необов'язкове, але додавання деяких речовин навіть у низьких концентраціях збільшує та прискорює виробництво матеріалу. Важливо оптимізувати умови інкубації мікророзмножених рослин картоплі за допомогою різних джерел світла, режимів освітлення та вентиляції приміщень. З появою світлодіодних світильників їх можливості стали активно вивчатися стосовно мікророзмноження картоплі. Червоний та далекий червоний спектр світла збільшують характеристики зростання; проте комбінація червоного + синього + далекого червоного/білого світла краще впливає утворення бульб і накопичення первинних метаболітів.
Технології вирощування міні-клубнів поділяються на дві основні групи: субстратні (велика різноманітність) та безсубстратні (водна культура та аеропоніка). Основні технології виробництва міні-клубнів: на природних субстратах (80% обсягів), гідропонна та аеропонна. Отримання мікроклубнів теж примикає до тематики МК і дедалі ширше використовується масового розмноження вихідного матеріалу. Різниця між мікроклубнями та міні-клубнями полягає в режимі середовища (мікроклубні вирощують тільки в стерильних умовах in vitro, а міні-клубні – тільки в захищених умовах ex vitro) та у розмірі бульби. Отримані у практичних експериментах результати та висновки у багатьох випадках не відповідають теоретичним постулатам щодо можливостей стимулювання бульбоутворення у культурі in vitro. Це стосується як режимів харчування, застосування регуляторів зростання, так і умов вирощування та застосування стресових факторів. Якщо загальнодоступна інформація з технологічних регламентів виробництва мікроклубень дозволяє, в більшості випадків, отримувати досить посередні результати – близько або трохи більше одного мікроклубню масою 200-400 мг на одну рослину, то професійне коригування технології стосовно конкретних умов виробництва підвищує ефективність процесу в рази. У РФ є ноу-хау у цій сфері з отриманням не менше трьох мікроклубнів масою понад 0,5 г від однієї рослини у стандартній пробірці.
Для цілорічного вирощування мікроклубнів та покращення їх якості у світі серійно виробляється кілька різних конструкцій біореакторів. Ці напівавтоматичні системи дозволяють скоротити інтенсивну ручну обробку і, отже, підвищити продуктивність та знизити витрати на виробництво. Мікроклубні, отримані в біореакторах, мають набагато більшу масу та більший діаметр. Останнім словом техніки у цій сфері є розробка японських вчених та конструкторів.
Система великомасштабного виробництва мікроклубнів з використанням пластикових пакетів для культивування успішно виготовляє від 100 до 300 мікроклубнів на пакет, залежно від сорту. Зміна концентрації поживних речовин у частині нижчого вмісту сахарози, азоту, підвищення рівня фосфату калію в середовищі дозволили збільшити загальну кількість та середню масу мікроклубнів. Японська технологія дозволяє виробляти 250 000 мікроклубень на рік (за три врожаї-цикли) у приміщенні для культивування площею 66 м.2. та 80% мікроклубнів, отриманих за цією технологією, мають масу більше 1 г, тобто. придатні для посадки у полі.
У всьому світі переважає виробництво міні-клубень на природних субстратах. Така технологія хоч і добре налагоджена, але все ж таки може бути значно покращена. Генотип, тривалість та умови культивування in vitro, розмір рослини, вплив поживних речовин та регуляторів росту помітно впливають на виробництво міні-клубнів. Вік та попередня обробка саджанців при посадці, умови та період загартовування, сезон посадки та вирощування, склад ґрунтового середовища, спосіб посадки, щільність розміщення рослин, дози добрив, освітлення також впливають на інтенсивність виробництва міні-клубнів.
Безліч природних речовин та матеріалів придатні як середовище для вирощування картопляних міні-клубнів. Основним компонентом тепличних субстратів зазвичай є торф. Альтернативні компоненти – такі як перліт, вермикуліт та вермикомпост – останнім часом теж набули великого поширення через їх прийнятну аерацію та водоутримуючу здатність.
У більшості випадків при вирощуванні міні-клубнів у субстратній культурі необхідно застосовувати макро- та мікродобрива. У середовищі фахівців технологія з використанням періодичного поливу та добрива поживними речовинами неродючих субстратів називається гідропонікою. Гідропонні технології вирощування міні-клубів картоплі мають різновиди з використанням інертних субстратів (пісок, кора дерев, кокосу тощо) та чистою водною культурою (тонка поживна плівка).
Усі положення теорії харчування картоплі по відношенню до можливості управління бульбоутворенням можна застосувати і при гідропонному вирощуванні, але є розуміння необхідності суттєвої зміни концентрації та співвідношення поживних речовин по кожному сорту та на різних стадіях вегетативного росту, ініціації бульбоутворення та росту бульб рослин. Склади поживного розчину наведено у більшості публікацій. При цьому кількість бульб, отриманих з рослини та одиниці площі різняться в кілька разів. Що стосується цілеспрямованого внесення коригувань до складу живильного розчину з метою радикального збільшення кількості бульб (а саме в цьому полягає перевага гідропоніки), то відкритої інформації дуже мало. За останні роки вийшло лише кілька публікацій не з посиланнями на загальновідомі склади минулих років, а з оригінальними матеріалами.
Найсучасніша – аеропонна – технологія вирощування міні-клубнів має низку принципових особливостей. На сьогоднішній день опрацьовано всі послідовні етапи її реалізації, але пошукові дослідження продовжуються. Особлива цінність технологічної інформації з аеропоніки полягає в тому, що вона показує напрямки розробок міні-клубів у всьому світі на сьогоднішній день. Ці розробки можна застосувати або їх можна адаптувати до інших технологій вирощування міні-клубнів.
Вибір технології виробництва міні-клубнів для конкретних умов має ґрунтуватися на аналізі виробничих показників, рівня ризиків, потреби у трудових ресурсах, порівнянні інвестиційних витрат, собівартості та рентабельності. Кожна технологія має варіанти виконання та суттєві коливання ефективності виробництва в залежності від багатьох факторів. Всі технології використовують і засновані на вихідному рослинному матеріалі зі стерильної культури або мікроклубні. Цей етап практично універсальний, його можна визнати стандартним. У самій технології вирощування міні-клубнів доводиться вибирати з великої кількості змінних.
Переважна більшість великих насінницьких фірм нині вирощують міні-клубні у скляних чи плівкових ґрунтових теплицях на натуральних органо-мінеральних субстратах із широким використанням торфу. Ця технологія має найнижчу собівартість міні-клубню. Як правило, вирощується один урожай на рік. У Європі вважається нормальним отримати 4-5 бульб від однієї рослини. Диференційоване застосування мікродобрив, БАВ, РРР дозволяють збільшити коефіцієнт розмноження до 8-10.
Аргументи на користь біореактора - стерильність, максимальний вихід мікро-клубів з одиниці площі. Мінуси біореактора – потреба у великій кількості рослин, малий розмір бульб, проблема дозрівання та механізованої посадки у полі.
Плюси гідропоніки – технологічність, реальна можливість стимулювання бульбоутворення, промислове обладнання; мінуси - слабкий розвиток кореневої системи, небезпека поширення інфекції через живильний розчин, трудомісткість. Аеропоніка вимагає більше простору та повного затемнення для кореневої системи, за рахунок кращого її розвитку та повітряного живлення може формуватися більше бульб порівняно з гідропонікою. Однак аеропонна технологія найвибагливіша, подача електроенергії не повинна перериватись більше ніж на півгодини.
Наведений короткий огляд показує, що освоєння трирічної схеми виробництва еліти картоплі за допомогою великої кількості міні-клубів – реальність. Нарощування обсягів та інтенсифікація виробництва досягається отриманням максимальної кількості міні-клубнів з одиниці площі за мінімальної кількості вихідних рослин. Закритий грунт і вихідний матеріал мають високу вартість, тому одержання з однієї рослини всього 2-3 бульб – безперспективний варіант, хоча основні обсяги міні-клубень у світі виробляються поки що саме так. За субстратної технології фактичний рівень виробництва оцінюється за такими параметрами: звичайний – 100 шт./м2, добрий – 200 шт./м2; високий – 300 шт./м2 за вегетацію. Гідропонна технологія має потенціал отримання 500 міні-клубнів, аеропонна – 1000 міні-клубнів з кв. м площі установок за вегетацію. Довідково: вартість культиваційних споруд для субстратної технології у 2021 році становила 50 тис. руб. за квадратний метр, для гідропонної – 100 тис. руб., Для аеропонної – 150 тис. руб.
Основна проблема вирощування міні-клубнів у закритому ґрунті – домогтися поєднання активного вегетативного розвитку з інтенсивним формуванням бульб. Підвищити інтенсивність бульбоутворення за рахунок оптимізації мікроклімату (температура, вологість, фотоперіод), оптимізації мінерального харчування; застосування стимуляторів бульбоутворення, обмеження вегетативного зростання. При цьому отримання міні-клубнів у великих обсягах є складним організаційним і технологічним завданням. Нюанси інтенсивного вирощування міні-клубнів вже понад 20 років належать до комерційної інформації. У відкритому доступі професійних регламентів немає, це є ноу-хау кожного окремого підприємства.
У другому кварталі 2022 року буде видано книгу «Міні-клубні картоплі» з викладом та аналізом доступної наукової та комерційної інформації з тематики та з акцентом на ефективні прийоми підвищення інтенсивності виробництва міні-клубнів. Обсяг інформації – понад 400 стор. Книга буде доступна лише за передплатою. Заявки надсилати на адресу: s.banadysev@dokagene. Ru