Главной задачей овощеводства защищенного грунта является круглогодичное производство свежих овощей.
Показатели ниже
По расчетам института питания РАМН, жители России должны ежегодно потреблять примерно 140 кг различных овощей, в том числе 13 кг овощей из защищенного грунта. На сегодняшний день за счет собственного производства обеспечивается потребление только 6,4 кг овощей на человека из защищенного грунта, а почти половина завозится из-за рубежа. Чтобы обеспечить необходимое производство овощей защищенного грунта, необходимо иметь на каждого жителя России хотя бы 1 м2 площади теплиц. Сейчас же на одного жителя приходится только 0,28 м2.
Защищенный грунт представлен различными сооружениями, но большинство овощной продукции получают в теплицах - весенних и зимних. По результатам производства овощей в 2017 году более 86% продукции получено в зимних теплицах.
К сожалению, во многих российских тепличных предприятиях урожай в среднем в 2-2,5 раза ниже, чем в тепличных хозяйствах Нидерландов, Дании, Франции. Ограничен и ассортимент: из 70 наименований овощей выращивается немногим больше 20. В 2-3 раза ниже и производительность труда в тепличном овощеводстве.
Причины сдерживания
Научный анализ и практический опыт позволили определить причины, сдерживающие инновационное развитие отрасли защищенного грунта. Это большой моральный и физический износ парка теплиц и их оборудования (более 80%), применение неэффективных технологий и технологического оборудования; зависимость тепличных хозяйств от инновационных гибридных семян зарубежной селекции, которые обеспечивают и в старых отечественных теплицах довольно высокие урожаи и устойчивость к вредителям и болезням.
Кроме вышесказанного существует острая нехватка кадров высшей категории и среднего звена для тепличного овощеводства. Требуется немедленное усиление подготовки кадров для промышленного тепличного овощеводства и расширение научных исследований по технологическим вопросам выращивания тепличных культур.
Повышение эффективности производства овощей в защищенном грунте возможно за счет внедрения современных технологий, систем управления микроклиматом, автоматизации технологических процессов с использованием современных компьютерных программ. В современных тепличных технологиях применяют различные способы гидропоники, капельное орошение, светокультуру растений.
Субстрат – основа малообъемной гидропоники
Ведущее место в процессе корневого питания растений занимает способ малообъемной гидропоники. Он предусматривает вместо тепличного грунта выращивание овощных растений на субстратах. В качестве субстратов применяют органо-минеральные и минеральные материалы.
Субстраты должны быть долговечными, безопасными для окружающей среды, пригодными для стерилизации, обеспечивать условия для свободного распространения корневой системы, легко смачиваться, быть хорошо водо- и воздухопроницаемыми, химически инертными.
Субстраты должны обладать достаточной влагоемкостью, не засоляться и легко промываться от избытка солей. В отличие от почвы, субстраты могут служить много лет при систематическом удалении корневых остатков, ежегодной дезинфекции, периодической регенерации для восстановления первоначальных свойств.
В качестве минеральных инертных субстратов используют такие материалы как керамзит, крупный речной песок, гравий, гранитный щебень, перлит, вермикулит, цеолит, пемзу, полиуретановую пену, минеральную вату.
В тепличных промышленных технологиях в качестве корнеобитаемого слоя широкое распространение получила минеральная вата. Минеральная вата (каменная вата) при производстве различными фирмами имеет названия: гродан, культилен, мультигроу, базалан, орсил и др. Благодаря очень тонкому диаметру волокна минеральная вата отличается оптимальными для выращивания растений физическими свойствами, ее пористость составляет 97%, влагоемкость 82%, pH 7,0.
Однако, субстраты из минеральной ваты не поддаются регенерации, из них невозможно извлечь корневые остатки. Минеральные субстраты достаточно дорогие, используются в основном 1 год и не утилизируются.
Из органоминеральных субстратов наиболее распространены торфяной субстрат из верхового торфа, опилки хвойных пород, коковита. Коковита представляет собой органический субстрат, который производят из луба кокосового ореха. Коковиту можно считать инертным субстратом, так как в процессе использования она практически не разлагается и не уменьшается в объеме. Коковита также может удерживать достаточное для растений количество воды (больше чем минеральная вата).
Сравнение минеральной ваты и коковиты
Различия при выращивании растений на минеральной вате и коковите состоят в том, что в начальный период на коковите требуется больше кальция, железа и бора, меньше калия, цинка, марганца, серы и фосфора по сравнению с уровнями содержания этих элементов на минеральной вате.
Для роста и развития овощных растений очень важны условия жизнедеятельности корневой системы, размещаемые в малом объеме субстрата (5 литров на растение).
С целью выявить особенности ростовых процессов и продуктивности томата при выращивании на кокосовом субстрате (коковите) и минеральной вате были проведены исследования в продленном обороте зимних теплиц ЗАО «Весна-Тихвин». В производственном опыте выращивали два крупноплодных гибрида томата иностранной и отечественной селекции.
Проведенные наблюдения показали, что в Северо-Западном регионе (1-я световая зона) в пределах опыта растения томата обоих гибридов на кокосовом субстрате росли более динамично, были более высокими, имели большую площадь ассимиляционной поверхности листьев, сформировали больше плодовых кистей на
растении и большее число плодов в каждой кисти. Процент завязываемости плодов в кистях был на 19-20% выше. В итоге выращивание томата на кокосовом субстрате позволило получить урожайность на 4,3-4,9 кг/м2 выше, чем на минеральной вате.
Хотя качество субстратов у разных производителей отличается, тем не менее нужно отметить, что при выращивании растений томата температура субстрата (tоС), влажность (%), показания реакции среды (pH), электропроводность (концентрация) питательного раствора (EC) были более оптимальные на кокосовом субстрате. В субстрате из минеральной ваты происходило подщелачивание раствора, труднее было поддерживать в норме реакцию корнеобитаемой среды. Минеральная вата переувлажнялась, и корневая система растений ощущала недостаток кислорода. Комплекс этих условий сказался на меньшей урожайности.
Светокультура для круглогодичного цикла
На большей части территории России, в том числе в Северо-Западном регионе, в зимние месяцы (декабрь, январь, февраль) из-за недостатка световой энергии практически невозможно выращивание основных многосборовых тепличных культур (огурца, томата, баклажана, перца) без дополнительного освещения. В тепличном овощеводстве важнейшей задачей является оптимизация фотосинтеза путем регулирования микроклимата. Для роста, развития, урожайности тепличных культур имеют значение как интенсивность и спектральный состав света, так и продолжительность светового дня. Обеспечить необходимые световые условия для круглогодового выращивания огурца, томата, баклажана можно, используя светокультуру.
Технология светокультуры предусматривает использование специальных фотосинтетических ламп для обеспечения фотосинтеза в зимние месяцы. Светокультура позволяет получать урожай плодов с ноября по февраль, и таким образом замкнуть круглогодичный цикл поступления урожая овощей из зимних теплиц.
Уровень освещенности в теплице, необходимый для выращивания растений, определяется их требованиями. Минимальный уровень составляет 6-7 тысяч люксов. Количество светильников, обеспечивающих требуемую освещенность, зависит от размеров теплицы и высоты подвеса светильников. Обычно для достижения минимально необходимой освещенности в теплицах устанавливают светильники с удельной мощностью от 100 Вт/ м2. Уровень освещенности от 10 до 12 клк (тысяч люксов) является гарантией хорошего урожая. При освещенности более 20 клк урожайность овощной продукции увеличивается в несколько раз, однако для этого необходимо большое число мощных светильников и ламп, что отразится на расходе электроэнергии и себестоимости продукции.
Светодиоды или натриевые лапмы?
В целях снижения энергозатрат и себестоимости овощей при использовании светокультуры в современных тепличных технологиях взамен стандартных ртутных, натриевых и люминесцентных фитоламп начинают использовать яркие светодиоды (фитодиоды). Составляя комбинации из светодиодов различных световых групп, можно получить источник света с практически любым спектральным составом в видимом диапазоне. Кроме этого, светодиоды имеют малое энергопотребление, направленность излучения, срок службы светодиодов не менее 50000 часов, можно регулировать интенсивность излучения светодиода, изменяя ток, протекающий через кристалл. Производители светодиодов уверяют, что современные светодиодные лампы способны обеспечить большее соответствие спектра фитолампы спектру фотосинтеза по сравнению с широко используемыми для светокультуры натриевыми фитолампами.
Основываясь на рекомендациях о перспективности использования светодиодных ламп для светокультуры, в ЗАО «Весна-Тихвин» был проведен производственный опыт по выращиванию двух среднеплодных партенокарпических гибридов огурца при досвечивании только светодиодными лампами в январе, феврале и марте. В теплице площадью 10000 м2 (1 га) было установлено 5700 светодиодных светильников. При их мощности 6170 Вт, установленная мощность была равна 97 Вт/м2, что обеспечивало освещенность в теплице около 5000 люксов. Для получения удовлетворительного урожая необходимо было иметь установленную мощность светильников 130-150 Вт/м2, обеспечивающих освещенность 8000-10000 люксов.
При использовании светильников с натриевыми фитолампами различных модификаций (ДнАТ) при установке по проекту в одной теплице (11000 м2) 4200 светильников в расчете на каждый квадратный метр энергетическая мощность составила 217 Вт, что обеспечило освещенность от 23 до 25 тысяч люксов.
Полученная урожайность среднеплодного огурца в ноябре-январе под натриевыми фитолампами равнялась 37-39 кг/м2,тогда как урожайность среднеплодного огурца под светодиодными лампами за январь, февраль, март составила от 4,5 до 4,8 кг/м2.
Причиной намного меньшего урожая при выращивании под светодиодными лампами по сравнению с применением досвечивания растений натриевыми фитолампами является сравнительно низкий приток световой энергии и низкая освещенность, что прямо связано с продуктивностью фотосинтеза. При использовании светодиодных ламп площадь листовой поверхности была меньше более чем на 100 см2 на растение, а недельный прирост растений был меньше в два раза. Несмотря на имеющуюся возможность регулировать спектр светового потока от фитодиодных ламп практическое использование этой возможности мало изучено. На сегодняшний день для досвечивания растений в технологии светокультуры, видимо, необходимо сочетать светодиодные и натриевые фитолампы. Необходимо продолжить изучение применения светодиодов в светокультуре овощных растений в целях определения величины установленной мощности и сочетания светодиодов из различных световых групп.
