Mokslas ir IT

2019.05.19 18:03

Švieži vaisiai ir daržovės visus metus: Lietuvos mokslininkai tiria, ar šviesa gali pakeisti chemikalus

Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2019.05.19 18:03

Vaisių ir daržovių augintojai netrukus turės naudoti mažiau cheminių medžiagų, kurios neleidžia derliui greitai sugesti. Griežtėjant reikalavimams, mokslininkai siūlo išeitį – LED apšvietimą. Mokslų daktarė Neringa Rasiukevičiūtė LRT.lt papasakojo apie savo tyrimus ir bandymus šviesa sukurti amžiną vasarą.

– Bandote įvairią šviesą, kuri apsaugo augalus nuo ligų. Kokius bandymus atliekate? Ką pavyko sužinoti? Kodėl tai aktualu?

– Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Sodininkystės ir daržininkystės institute jau kurį laiką atliekami įvairūs fotofiziologiniai tyrimai. Siekiant didesnio šviežių vaisių ir uogų vartojimo, vis aktualiau tampa ne tik plėsti jų asortimentą, bet ir pailginti auginimo periodą auginant šiltnamiuose.

Siekiant išauginti kokybišką žalumyninių daržovių derlių kontroliuojamo klimato sąlygomis, būtinas apšvietimas, nes šviesa yra svarbiausias veiksnys, lemiantis augalų gyvybinius procesus. Pastaraisiais metais kontroliuojamo klimato sąlygomis vis plačiau taikomas šviesą emituojančių diodų (LED) apšvietimas, kuris leidžia parinkti norimus šviesos kiekybės ir kokybės parametrus ir taip reguliuoti augalų augimą, vystymąsi bei medžiagų apykaitos procesus.

Šviesos technologijų pritaikymas augalų apsaugai būtų kaip patogenų valdymo priemonė, neleidžianti jiems pasireikšti ir kartu mažinanti atsparumo pesticidams problemą. Manoma, kad kiekybiniai ir kokybiniai šviesos parametrai gali nulemti patogeno savybes bei patogenezės procesą. Tokio pobūdžio tyrimai tiek pasaulyje, tiek Lietuvoje yra tik pradėti.

Šiuo metu mes tiriame LED šviesos poveikį braškių patogenams. Tikimės, kad šie tyrimai sudarys prielaidas inovatyvių augalų apsaugos technologijoms, kurios ne tik neturės neigiamos įtakos agro-aplinkai, bet ir žmonių sveikatai, taikyti. Mūsų tyrimais siekiama įvertinti skirtingą šviesos trukmės poveikį braškių kekerinio puvinio (Botrytis cinerea) ir antraknozės (Colletotrichum spp.) biologinėms savybėms po skirtingu LED apšvietimu.

Pirminiai rezultatai su kekeriniu puviniu atskleidžia, kad skirtingas fotoperiodas veikia patogenų kolonijų augimą, micelio tipą bei išvaizdą, skleročių susidarymą ir išsidėstymą bei sporų dydį. Tačiau iki praktinio pritaikymo dar reikia atlikti nemažai eksperimentų. Pavyzdžiui, nėra aišku, kokiu paros metu bendrame apšvietime geriau naudoti atitinkamų bangų diodus, pasižymėjusius patogenų slopinimu – ar naktį, ar dienos metu, koks turėtų būti apšvietimo intensyvumas, trukmė ir pan.

Be to, trūksta žinių, kokią įtaką patogenezei turėtų kelių šviesos spektro dalių kombinacijos, skirtingas fotosintezės fotonų srauto tankis, šviesos dažnis ar kiti šviesos parametrai.

– Kaip galima apibūdinti augalo imunitetą, kuo jisai skiriasi nuo žmogaus imuniteto? Ar šviesa gali padidinti atsparumą patogenams?

– Augalų imunitetas patogenams gali būti įgimtas, paveldėtas arba įgytas. Trūkstant šviesos, susilpnėja augalų imunitetas, todėl augalai tampa labiau pažeidžiami.

Augalo atsparumas ligoms priklauso nuo sodinamosios medžiagos kokybės, atsparių veislių, aplinkos veiksnių, iš kurių vienas svarbiausių yra šviesa. Trūkstant šviesos, silpnėja augalo imunitetas, suplonėja augalo dengiamieji audiniai ir dėl to jis tampa labiau pažeidžiamas, kas sudaro palankias sąlygas patogenams patekti į augalo audinius.

Įvairiais tyrimais jau yra nustatyta, kad raudona LED šviesa skatina agurkų atsparumą miltligei (Sphaerotheca fuliginea), o raudona, mėlyna ir žalia LED šviesa gali paskatinti sisteminį atsparumą grybiniams patogenams. Raudona LED šviesa sukelia pupelių atsparumą kekerinio puvinio B. cinerea ir alternariozės Alternaria tenuissima sukėlėjams.

Nustatyta, kad mėlyna LED šviesa slopina tokių patogenų, kaip Penicillium spp., Aspergillus spp. ar Phomopsis spp., augimą ir sporuliaciją. Tačiau parinkę netinkamą apšvietimą mes galime netgi paskatinti patogeno vystymąsi. Po derliaus nuėmimo apšvietus mandarinus mėlyna LED šviesa, sumažėjo P. digitatum plitimas. Tuo tarpu žalia fluorescensinė šviesa slopina vynuogių kekerinio puvinio vystymąsi po derliaus nuėmimo.

– Įvairių cheminių preparatų naudojimas daržininkystėje yra ribojamas. Kodėl? Kaip apsaugoti daržoves, bet išlaikyti jų gerąsias savybes?

– Dėl didėjančios aplinkos taršos bei klimato kaitos svarbu mažinti prie to prisidedančius veiksnius. Taip pat augantis vartotojų poreikis saugiems produktams bei dėmesys auginimo technologijoms iškelia naujus uždavinius žemės ūkio produkcijos gamintojams dėl tvarių aplinkai technologijų naudojimo. Augalų ligas sukeliančių patogenų protrūkiai dėl klimato kaitos pokyčių, taikomų technologijų, jų atsparumo pesticidams ir kitų veiksnių reikalauja išskirtinio požiūrio į jų valdymą, siekiant patenkinti vartotojo poreikį vizualiai patraukliai ir saugiai produkcijai.

Europos Parlamento ir Tarybos direktyvoje 2009/128/EB, nustatančioje Bendrijos veiksmų pagrindus, siekiant tausiojo pesticidų naudojimo, akcentuojama, kad ateities augalų apsauga bus pagrįsta integruota kenksmingųjų organizmų kontrole, pirmenybę teikiant tiems metodams, kurie kelia mažiausią grėsmę žmonių sveikatai ir aplinkai. Žemės ūkio ministro 2012 m. birželio 29 d. įsakymu 3D-535 patvirtintame Augalų apsaugos plane pabrėžiama, kad „Integruota kenksmingųjų organizmų kontrolė“ neatsiejama ir nuo biologinių augalų apsaugos produktų naudojimo.

Augalų patogenų atsparumas cheminiams fungicidams yra vis didėjanti problema, nes pastaruoju metu nustatomas vis didėjantis atsparumas fungicidų veikliosioms medžiagoms. Tai yra ypač aktualu reguliuojamo klimato aplinkoje (šiltnamiuose, kamerose ir pan.), kur auginama didelė dalis daržovių, turinčių daug biologiškai vertingų maisto medžiagų, ir kur grybinės augalų ligos sunaikina dalį derliaus.

Kol kas biologinių augalų apsaugos produktų pasirinkimas labai menkas, todėl būtina ieškoti naujų nekenksmingų aplinkai augalų apsaugos produktų.

– Kaip šviesa gali paveikti pačius patogenus?

Didėjant patogeninių mikroorganizmų atsparumui cheminiams pesticidams, ieškoma naujų sprendimų augalų apsaugai, siekiama stiprinti augalų imunitetą bei kurti sumanias agrobiologines technologijas, kurios būtų grindžiamos natūraliais fiziologiniais procesais bei tvariais augalo ir aplinkos santykiais. Aplinkos sąlygų optimizavimas gali sumažinti ligų daromą žalą per medžiagų apykaitos pokyčius augalų ląstelėse.

Vienas iš būdų naikinti patogenus – šviesos technologijų taikymas. Literatūroje teigiama, kad, priklausomai nuo šviesos bangos ilgio, grybinė infekcija gali būti skatinama ar slopinama. Įvairių mokslininkų tyrimais nustatyta, kad mėlyna šviesa slopina Botrytis spp., Penicillium spp., Aspergillus spp. ir Phomopsis spp. patogenų micelio augimą, o tolima raudona, raudona ir mėlyna slopina Aspergillus spp. ir kitų ligų sukėlėjų vystymąsi. Mėlyna LED šviesa slopina citrusinių vaisių patogeno Penicillium spp. plitimą po derliaus nuėmimo.

Mūsų tyrimų rezultatai atskleidžia, kad skirtingas fotoperiodas veikia patogenų kolonijų augimą, micelio tipą bei išvaizdą, skleročių susidarymą ir išsidėstymą bei sporų dydį.

Nustatėme, kad 8, 12 ir 20 val. fotoperioduose intensyviausiu B. cinerea patogeno slopinimu pasižymėjo geltona LED, nors 16 val. fotoperiodu – raudona LED šviesa. Didžiausiu slopinamuoju efektu, šviečiant 24 val., pasižymėjo mėlyna LED šviesa. Tačiau iki praktinio pritaikymo dar reikia atlikti nemažai eksperimentų. Šiuo metu tęsiami tolimesni tyrimai, siekiant nustatyti, kaip LED apšvietimas veikia antraknozę (Colletotrichum spp.).

– Ar šviesa jau naudojama daržovėms apsaugoti kitose šalyse, Lietuvoje?

– Šiuo metu daugėja komercinių LED šviestuvų, skirtų augalams auginti. Tačiau mūsų turimomis žiniomis, šviesos naudojimas daržovėms apsaugoti nuo ligų, jas auginant kontroliuojamo klimato sąlygomis, vis dar labiau yra mokslinių tyrimų prerogatyva.

Šiek tiek daugiau tyrimai pasistūmėję su ultravioletine (UV) šviesa. Yra netgi sukurtas UV-C šviestuvas, skirtas naikinti grybiniams patogenams, tačiau jo našumas ir pritaikomumas dar nėra didelis. Floridoje (JAV) yra atlikti lauko tyrimai, siekiant apsaugoti braškes nuo miltligės panaudojant UV-B apšvietimą.

Tyrimams specialiai buvo sukonstruotas įrenginys su įmontuotomis UV-B lempomis, šviesos šaltinis buvo ne per arti augalo, kad jo nenudegintų. Tyrimo rezultatai parodė, kad braškių miltligės paplitimas sumažėjo 12 proc. Panašius tyrimus atliko ir kiti mokslininkai, jie nustatė ultra violetinės-C spinduliuotės (UV-C) poveikį braškių miltligei.

Rezultatai atskleidė, kad trumpalaikis UV-C spinduliuotės poveikis sumažino patogeno paplitimą bei padidino derlių ir jo kokybę. Tačiau UV spinduliai gali turėti ir neigiamą poveikį augalui, parinkus netinkamą apšvietimo trukmę, galima stipriai nudeginti augalą. Mokslininkai vis dar tiria šviesos poveikį patogenams, nes šie tyrimai reikalauja ne tik laiko, bet ir finansų.

Paieškos rezultatai

20180218

Įkelk naujieną

Nuotraukos
Nuotraukos
Kelkite nuotraukas tiesiai iš kompiuterio arba spauskite pridėti nuotrauką/as
Nuorodos į audiovizualinę informaciją
Autorius