Главное меню
Реклама

`

Практическая светокультура на «Фитопирамидах» в светонепроницаемых помещениях

В последнее время в зарубежной печати появилась информация о футуристических проектах много­этажных теплиц, так называемых Vertical Farm. Статьи наперебой рассказывают о важностях подобных конструкций и об их колоссальных преимуществах.

В последнее время в зарубежной печати появилась информация о футуристических проектах много­этажных теплиц, так называемых Vertical Farm (рис.1, 2). Статьи наперебой рассказывают о важностях подобных конструкций и об их колоссальных преимуществах.
Вертикальную ферму можно по­­­ставить в большом городе, и за счет значительного уплотнения посадок растений на единице площади, снижения транспортных зат­­­рат и других особенностей вертикальных ферм такое производство становится высокорентабельным. Вы­­­ращи­вание растений в ней не будет зависеть от капризов погоды, и такая ферма будет давать несколько урожаев в год, что дополнительно увеличивает эффективность производства.
Растения в таких культивационных сооружениях будут выращиваться в условиях светокультуры, то есть в условиях, где все факторы внешней среды, в том числе и освещенность, создаются и регулируются человеком. Именно в таких условиях раскрываются биологические и хозяйственные особенности растений и создаются невиданные урожаи.
Многоярусные вегетационные трубные установки (МВТУ) «Фито­пирамида» как нельзя лучше подходят к применению на вертикальных фермах.
Растения на «Фитопирамидах» выращиваются аэроводным методом в вегетационных трубах. По определенной программе организуется их периодическое затопление. Происходит прилив-отлив питательного раствора, и растения получают сбалансированное минеральное и воздушное корневое питание. Ка­­кой-либо субстрат в данной технологии отсутствует. Корневая система растений находится в перфорированных стаканчиках-кон­­тей­­нерах и имеет возможность свободно развиваться в идеальных условиях аэрации. Вегетационные трубы размещены на нескольких уровнях по высоте, благодаря чему в объеме культивационного сооружения располагается сразу несколько плодоносящих ярусов. Каждый плодоносящий ярус, соответственно, имеет собственную корневую систему и свой ассимиляционный аппарат.
У низкорослых растений пути доставки питательных веществ и оттока ассимилянтов очень короткие, скорость происходящих в растении физиологических процессов и их напряженность очень высокая. Растения, находясь в комфортных условиях, очень быстро растут, развиваются, активно и дружно плодоносят (рис. 3). Отсутствие субстратов является значительным конкурентным преимуществом этих установок.
Простота конструкции вегетационных установок «Фитопирамида», простота ведения процесса и высокая эффективность позволят применять их на вертикальных фермах.
При такой комбинации многоэтажность вертикальных ферм будет сочетаться с многоярусностью вегетационных установок «Фитопира­мида», что умножит возможности площадей, занятых под подобными культивационными сооружениями.
Основным недостатком многоэтажных вертикальных ферм является недостаточное естественное освещение, особенно это касается растений, находящихся в глубине помещений. Поэтому в таких сооружениях будет применяться электрическое освещение.
При выращивании растений полностью в искусственных условиях, вне зависимости от естественных изменчивых внешних факторов (географических, почвенных и др.), долгое время самой сложной проблемой был свет. Еще совсем недавно считалось, что на электрическом освещении нельзя получить нормальных урожаев и что этот свет никогда не обеспечит высокой продуктивности растений. Но теперь, на основе теоретических знаний, выводов из экспериментов ведущих специалистов в области светокультуры растений, а также собственного практического опыта складывается обратное представление: только в условиях искусственного электрического освещения можно добиться получения очень высоких урожаев, которые никогда не были бы получены при изменчивом солнечном освещении.
Конечно, спектр солнца значительно богаче спектра электрического источника, но не весь спектр солнечных лучей необходим растению для фотосинтеза.
Основная энергетика солнца в видимом диапазоне спектра лежит в области 300–700 нанометров, но для растения не весь этот диапазон одинаково необходим. Зеленые лучи не являются абсолютно необходимыми для обеспечения фотосинтеза растений. Значение синих лучей более важно для растений, но в основном они играют фоторегуляторную роль. Максимум фотосинтеза находится в лучах красно-оранжевого спектра.
Учитывая эти особенности, мировые светотехнические гранды, такие как Philips, General Electric и другие ведущие производители создали достаточно эффективные источники света со спектральной кривой, приближенной к «комфортной» для большинства хозяйственно-значи­мых растений. В настоящее время идет работа над совершенствованием существующих источников света и созданием новых, достаточно мощных и экономичных, копирующих диапазон фотосинтетически активной радиации, как в спектральном, так и в энергетическом отношении.
Современные источники света уже сейчас широко применяются при досветке растений в условиях недостатка солнечного света, что позволяет значительно повысить эффективность выращивания теп­­личных растений.
Выращивание растений в полностью изолированных помещениях на электрическом освещении (светокультура растений) позволяет исключить влияние внешних факторов и круглогодично выращивать различные растения в самых комфортных для них условиях, а значит получать от растений высокую отдачу при высоком качестве продукции. Светокультура растений становится актуальной в связи с быстро нарастающим изменением климата, в отдаленных регионах с неблагоприятными и экстремальными климатическими условиями, а также в связи с быстрорастущими затратами на логистику.
Светокультура предоставляет уникальные возможности по избирательному применению источников света различного спектра. Комби­­­нируя источники света с различными спектральными особенностями, мож­­­­­но управлять ростом и развитием растений.
Светокультура в светонепроницаемых помещениях предоставляет ши­­­рокие возможности еще и по управлению ростом растений путем изменения фотопериода, т. е. изменения длины «дня» и «ночи». Известно, что различные растения по-разному воспринимают соотношение светового и темнового периодов. Управ­­­ляя этими инструментами, можно выстраивать различные комбинации, тем самым влияя на рост и развитие растений и значительно повышая продуктивность. Этой уникальной возможности лишены традиционные теплицы.
В летний солнечный полдень уровень освещенности доходит до 100 клк и более. Но не все растения хорошо переносят высокие уровни облученности (освещенности). Так, предел насыщения фотосинтеза у томата лежит на уровне 30 клк, а уровень 50 клк вызывает угнетение фотосинтеза. Вот и получается, что часть светового дня растения находятся в стрессовом и постстрессовом состоянии, при котором фотосинтез угнетен.
В условиях светонепроницаемых помещений под электрическим светом фотосинтез может проходить на максимуме или оптимуме в течение всего светового периода, а для некоторых видов растений можно организовать круг­лосуточное освещение, что сокращает сроки вегетации.
Бытует мнение, что солнце бесплатное. Вот только за бесплатное солнце приходится дорого платить!
В стеклянных теплицах зимой тепловые потери очень велики. В теплотехническом отношении такие теплицы являются «дырой» в космос, и нужно тратить большие средства на поддержание комфортной температуры для растений.
В летний же период растения в стеклянных и полимерных теплицах находятся в очень жестких условиях из-за жары. В таких условиях происходит угнетение растений и, как следствие, снижение продуктивности. Для того чтобы хоть как-то снизить температуру в теплицах, кроме вентиляции, применяют светозащитные экраны, дождевание, забеливают прозрачные поверхности. Но все эти мероприятия требуют немалых затрат.
Бесплатное солнце — основное преимущество традиционных теплиц — оказывается не таким уж и дешевым, если учесть, сколько нужно затратить на отопление в холодный период, сколько нужно дополнительно затратить на электродосветку в периоды, когда день короткий или солнечной радиации недостаточно для нормального фотосинтеза, сколько нужно затратить на то, чтобы спасти растения от перегрева летом и какие потери урожая несут хозяйства от летней жары и зимнего экстремального холода.
В светонепроницаемых зданиях тепловые потери несоизмеримо меньше, а значит — расходы на отопление будут гораздо ниже. Более того, при определенных условиях тепловыделений от источников света может быть достаточно для компенсации тепловых потерь даже в зимний период, а это значит, что в помещении может вообще отсутствовать традиционная система отопления, а соответственно — отпадает необходимость в дорогостоящей котельной!
В осенне-весенний период при необходимости избыточное тепло можно направлять в примыкающую светопроницаемую теплицу. Такая ком­­­бинация позволит получать до­­­полнительную продукцию с минимальными затратами.
Применение технологии полной светокультуры растений даст возможность строить или приспосабливать уже существующие, в том числе и брошенные, помещения под культивационные сооружения модульного типа, которые могут иметь многоэтажную планировку. В этом случае значительно возрастает эффективность единицы площади помещения.
В настоящее время за рубежом появились светонепроницаемые культивационные сооружения. Растения в таких «темницах» выращиваются в самых различных установках — от простых поддонов до совершенно экзотических конструкций. По-раз­­ному организовано и освещение в таких устройствах.
В нашем же случае вертикальные или наклонные плоскости выращивания на «Фитопирамидах» организованы по обе стороны технологического прохода (рис. 4), и это дает возможность располагать по оси прохода мощные источники света. Газоразрядные лампы высокого давления обеспечивают высокие уровни освещенности, что позволяет варьировать ассортимент выращиваемых видов растений.
При такой организации освещения растения получают в том числе и боковое освещение, которое эффективнее, чем освещение сверху. Оно более объемно и лучше распределяется по ассимилирующей поверхности ценоза. Это благоприятно влияет и на показатели фотосинтеза, и на скорость роста растений.
Доступ к растениям на «Фито­­пирамидах» значительно удобнее, чем на стеллажах, что значительно упрощает их обслуживание, а система становится технологичнее.
Уникальные возможности аэроводного метода (прилив-отлив), реализованного на МВТУ «Фито­­пирамида» в условиях полной светокультуры, позволяют получать высокие урожаи на минимальных площадях с экономически целесообразными затратами и очень высокого качества.
Аэроводный способ выращивания (субирригационная аэропоника) исключает условия накопления избыточного количества солей в прикорневой зоне, позволяет легко осуществлять контроль и управление питанием, при этом корни растений находятся в идеальных условиях аэрации, что способствует значительному улучшению пищевого достоинства продукции.
  В лаборатории СЭС мы проверяли растения листового салата (рис. 5, 6), выращенного на установках «Фитопирамида» в светонепроницаемом помещении при электрическом свете.
При ПДК 2000 мг/кг содержание нитратов в нашем случае составило 201,4 мг/кг, что почти в десять раз ниже «нормы»!!!
В настоящее время мы расширяем площади для экспериментов по светокультуре растений. Эта опытно-промышленная «теплица-темница», возможно, послужит прообразом будущих растениеводческих фабрик как основного звена индустриального растениеводства.
Наши наработки в области светокультуры растений в помещениях-термосах (рис. 7–9) могут стать основой для создания производственных модулей в отдаленных районах, в регионах с неблагоприятным и экстремальным климатом.
Преимущество многоярусного способа выращивания растений на ограниченной площади очевидно. Аэро­­водный метод, в силу своей эффективности, простоты и дешевизны, если не единственный, то один из немногих методов, позволяющих реализовать идею многоярусности. А МВТУ «Фитопирамида» — это ключевое звено, благодаря которому удается объединить и взаимно усилить такие возможности.
Если говорить об экономике обсуждаемой темы, то, по нашему мнению, вариант светокультуры растений на вегетационных установках «Фито­­пирамида» обладает неоспоримыми преиму­­ществами, такими как:

  • возможность размещения производственных модулей непосредственно в городах, что сокращает затраты на логистику;
  • возможность приспосабливать неиспользуемые, бро­­­шенные здания, в том числе и многоэтажные, что значительно удешевляет проект и сокращает сроки окупаемости;
  • компактность производственных площадей;
  • высокая продуктивность единицы площади культивационного сооружения;
  • значительно меньшие энергетические затраты (на освещение плюс отопление) в светонепроницаемых помещениях, чем энергетические затраты (на отоп­ле­­ние и досветку) в стеклянных или полимерных теплицах;
  • возможность круглогодичного использования, особенно в неблагоприятных климатических условиях;
  • возможность получать продукцию в периоды высокой реализационной цены;
  • низкая себестоимость продукции.

На «Фитопирамидах» применен бессубстратный метод выращивания, что является конкурентным пре­имуществом нашей технологии. В этом случае нет необходимости закупать, доставлять и утилизировать отработанный субстрат. Это особенно актуально в отдаленных регионах, где затраты на логистику расходных материалов могут стать определяющими.
Светокультура растений с применением МВТУ «Фитопирамида» очень гармонично вписывается в современную концепцию «Верти­­кальной, или городской фермы». Ввиду компактности таких теплиц их размещение возможно как в пригородной зоне, так и на свободных площадках в черте города, на крышах жилых домов и промышленных зданий. Осо­­бенно востребованными такие фермы могут быть в регионах с неблагоприятным и экстремальным климатом.
По нашему мнению, вертикальные фермы (рис. 10) в недалеком будущем станут основной частью сельского хозяйства, и даже если они не полностью заменят традиционные теплицы, то есть множество потенциальных рынков, где вертикальные системы могут иметь значительный успех!

А. Селянский, Е. Лобашев

Карманный справочник «Определитель ...
Wednesday, 11 March 2015
Справочник карманного формата содержит материалы о самых распространенных в Украине болезнях и вредителях капусты.
Определитель вредителей и болезней ...
Thursday, 24 March 2016
Карманный справочник Определитель вредителей и болезней огурца
Tuesday, 20 December 2011
Классификация. Первичным центром чеснока считаются горные и предгорные районы Средней Азии и Афганистана, там местное население до сих пор употребляет в пищу дикорастущий, мало чем отличающийся от культурного, чеснок....
Monday, 26 December 2011
Клещи, трипсы, нематоды повреждали растения на грядках и они же продолжают вредить луковицам во время хранения. Особенно благоприятна для жизни вредителей температура 1820С, при которой они хорошо развиваются и размножаются. Заметьте, что это же и темп...
Текущий номер
Поиск
Авторизация
Логин
Пароль
Реклама

© Copyright 2009 - Ovoschevodstvo.com All Rights Reserved     |     Дизайн — Свердличенко Алексей     |     Програмирование — Хагшенас Хажир