Projekty 2014-2020

Innowacyjna technologia produkcji owoców jagodowych na przykładzie maliny o podwyższonej zawartości związków bioaktywnych oraz zwiększonej wartości handlowej

KONTEKST I CELE PROJEKTU

Projekt „Innowacyjna technologia produkcji owoców jagodowych na przykładzie maliny o podwyższonej zawartości związków bioaktywnych oraz zwiększonej wartości handlowej” powstał w odpowiedzi na duże zapotrzebowanie rynku na owoce malin o wysokiej jakości konsumpcyjnej. Zapotrzebowanie takie skutkuje intensyfikacją produkcji, która wiąże się z dużym zużyciem środków ochrony roślin w trakcie ich produkcji. Samo wytwarzanie środków ochrony roślin generuje problemy środowiskowe związane z powstającymi odpadami, znaczącym śladem węglowym i dużym żuciem wody, co w dobie zwiększających się jej niedoborów jest globalnym problemem. Uzasadnionym jest w tym wypadku poszukiwanie alternatywnych metod do stosowanych w uprawie malin fungicydów, środków ograniczających rozwój patogenów grzybowych. Kolejnym aspektem wskazującym na potrzebę realizacji projektu jest ograniczona trwałość podłoży kokosowych, stosowanych w uprawie tunelowej owoców miękkich, w tym malin. Problem ten można rozwiązać za pomocą udoskonalenia dotychczasowego podłoża poprzez zastosowanie impregnacji izolatem, będącym produktem ubocznym płyt pilśniowych.

Celem projektu było opracowane i wdrożone innowacyjnej technologii wspomagania ochrony roślin oraz zwiększania zawartości związków bioaktywnych w owocach malin, przy użyciu gazowego ozonu. Ponadto założono także zaprojektowanie i wykonanie innowacyjnego systemu dedykowanego do fumigacji roślin ozonem. W rezultacie owoce wyprodukowane na roślinach malin poddanych innowacyjnej metodzie ochrony wykazują zmniejszoną liczbę patogenów grzybowych, przez co wydłuża się ich trwałość w łańcuchu logistycznym. Dodatkowo traktowanie roślin malin ozonem skutkowało zwiększeniem zawartości związków bioaktywnych w owocach malin, poprzez mechanizm elicytacji. Produkowane w ten sposób owoce malin charakteryzują się zmniejszoną pozostałością substancji chemicznych, w tym środków ochrony roślin. Czynnikiem aktywnym w opracowanej metodzie jest bezpozostałościowy gazowy ozon. Zwiększona wartość handlowa wyprodukowanych owoców z zastosowaniem innowacyjnej technologii pozwoli na podwyższenie konkurencyjności produkcji w porównaniu do tradycyjnych, dotychczas stosowanych metod. Ponadto kolejnymi celami projektu było opracowanie podłoży do uprawy roślin malin cechujących się zwiększoną trwałością oraz polepszonymi właściwościami retencyjnymi. Ważnym celem było opracowanie modeli optymalizacji zbioru ręcznego owoców malin.

ZREALIZOWANE DZIAŁANIA

Głównymi zadaniami badawczymi w projekcie było:

„Zaprojektowanie i wykonanie automatycznego systemu do fumigacji roślin ozonem pod osłonami”
„Opracowanie innowacyjnych technologii wspomagania ochrony roślin przed patogenami grzybowymi i bakteryjnymi oraz zwiększających zawartość związków bioaktywnych w owocach malin”
„Weryfikacja skuteczności opracowanych technologii produkcji malin poprzez określenie chemicznych oraz mechanicznych parametrów jakościowych”
„Opracowanie modeli optymalizacji zbioru ręcznego owoców malin”.

W ramach zadania pierwszego zaprojektowano i wykonano automatyczny systemu do fumigacji roślin. System ten pozwolił oddzielić otaczające środowisko od wpływu gazowego ozonu, a także kontrolować warunki procesu ozonowania (czas zabiegu oraz stężenie ozonu). W oparciu wiedzę naukowców wchodzących w skład grupy operacyjnej zaprojektowany został prototypowy system do fumigacji roślin ozonem pod osłonami. Następnie system ten został wykonany i uzyskano gotowość jego weryfikacji skuteczności w warunkach rzeczywistych (uprawa malin pod osłonami). W ramach drugiego zadania przeprowadzono prace badawcze z wykorzystaniem prototypowego rozwiązania technicznego, pozwalające ustalić warunki procesu ozonowania. Testowano cztery stężenia ozonu oraz różne czasy ekspozycji roślin na działanie tego gazu na tle kontroli, co pozwoliło dobrać odpowiednią dawkę ozonu dla roślin malin. Skuteczność opracowanej, innowacyjnej technologii określono na podstawie oceny stanu zdrowotności roślin oraz porażenie owoców przez choroby grzybowe. W celu określenia wpływu opracowanej technologii na jakość owoców określono obciążenie mikrobiologiczne owoców oraz zawartość związków polifenolowych i witaminy C. Kolejne zadania dotyczyły opracowania innowacyjnych podłoży na bazie włókna kokosowego dedykowanego do produkcji malin. Ważnym rezultatem projektu jest innowacja organizacyjna opracowana w ramach ostatniego zadania. Innowacja ta dotyczy opracowania modeli optymalizacji zbioru ręcznego owoców malin. Opracowane modele pozwalają ograniczyć nakłady robocizny, zmniejszyć kosztochłonność zbioru, a tym samym zwiększyć efektywność ekonomiczną produkcji owoców deserowych malin.

OSIĄGNIĘTE REZULTATY I WNIOSKI

Wyniki uzyskanych prac badawczych były podstawą do opracowania i wdrożenia innowacyjnej na skalę światową technologii wspomagania ochrony roślin oraz zwiększania zawartości związków bioaktywnych w owocach malin, przy użyciu gazowego ozonu. Potwierdzona wynikami badań skuteczność proponowanego rozwiązania pozwoliła ograniczyć zużycie środków ochrony roślin w uprawie malin, w tym głównie fungicydów, średnio o 25%. Obniżenie to wynikało z zastąpienia co czwartego zabiegu fungicydowego procesem fumigacji roślin ozonem z wykorzystaniem odpracowanego systemu. Prowadzone lustracje zdrowotności roślin na poszczególnych wariantach doświadczenia pozwoliły na dynamiczną modyfikację przyjętego schematu ochrony przeciwgrzybowej w gospodarstwie produkcyjnym, poprawiając jego rentowność i konkurencyjność na rynku deserowych owoców malin. W konsekwencji wdrożenie opracowanej technologii wspomagania ochrony roślin poprzez stosowanie procesu ozonowania przyczyniło się do mniejszego zużycia fungicydów, a tym samym zmniejszenie pozostałości, a co za tym idzie zwiększenie jakości handlowej owoców. Oferowane owoce, po zastosowaniu innowacyjnej technologii, odznaczają się polepszoną jakością konsumpcyjną, ponieważ jednym ze skutków prowadzenia procesu ozonowania roślin malin jest zwiększona zawartość związków polifenolowych i witaminy C. Dodatkowo owoce wykazują zmniejszone obciążenie mikrobiologiczne, a przez to wyższą trwałość. Mniejsze zużycie środków ochrony roślin przyczyni się do zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko poprzez zmniejszenie śladu węglowego, zużycia wody wykorzystywanej do zabiegów, jak również produkcji fungicydów.

Spektakularne efekty działania opracowanego, innowacyjnego systemu do fumigacji roślin gazowym ozonem jako alternatywy zabiegu fungicydowego zostały uznane przez międzynarodowe gremia, w tym szczególnie na wystawie wynalazków ICAN - International Invention Innovation Competition w Kanadzie (24-26.08.2024r,Toronto), gdzie w trakcie prezentacji wynalazku jury przyznało Złoty Medal. Innowacyjność opracowanego wynalazku w ramach przedmiotowego projektu potwierdzona została pozytywnym raportem Urzędy Patentowego RP o stanie techniki do zgłoszenia patentowego nr P.44483.

Dodatkowo przygotowano ogólnodostępne materiały promujące rezultaty projekty, w tym audiowizualne (https://www.youtube.com/watch?v=Qv_y9uC0uSY).
Jednocześnie rezultaty przeprowadzonych prac badawczych zostały opublikowane w prestiżowych, międzynawowych czasopismach (https://doi.org/10.3390/molecules29163949).

Beneficjent

Grupa Operacyjna AGRO WIOSNA

Jagiellońska 55A, 03-301 Warszawa

Tel: 533487041

WWW: https://www.youtube.com/watch?v=Qv_y9uC0uSY

E-mail: nmatlok@ur.edu.pl

Program operacyjny

Program Rozwoju Obszarów Wiejskich 2014-2020

Priorytet PROW:

I. Wspieranie transferu wiedzy i innowacji w rolnictwie, leśnictwie i na obszarach wiejskich.

Działanie PROW:

M16-Współpraca