6. КОНСТРУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА

После изучения главы вы узнаете: о парниках, утепленном грунте и теплицах, а также найдете сведения о всех современных укрывных (светопрозрачных) материалах и их использовании в овощеводстве защищенного и открытого грунта.

6.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТИПЫ КУЛЬТИВАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

По конструктивным признакам культивационные сооружения делят на парники, сооружения утепленного грунта и теплицы.

Парники и утепленный грунт являются простейшими сооружениями защи­щенного грунта. Они улучшают температурный режим воздуха и почвы, ускоряют поступление урожая по сравнению с открытым грунтом. Однако степень механиза­ции технологических процессов в этих сооружениях, а также производительность труда не отвечают современным требованиям. Кроме того, производство носит явно выраженный сезонный характер, а обслуживающий персонал и оборудование не защищены от условий внешней среды.

Наиболее старым типом культивационных сооружений является утепленный грунт. Выделяют собственно утепленный грунт, т.е. различные приемы и способы обогрева грунта, укрытия без обогрева грунта и укрытия с обогревом. Для обогрева грунта используют биотопливо (биологический обогрев), а также пар, горячую воду или электрические нагревательные устройства (технический обогрев).

Биологический обогрев грунта известен давно и применяется в виде паровых ям, куч, гребней, гряд и навозной постели.

Паровые ямы и кучи устраивают на поверхности или ниже уровня почвы. Па­ровая куча представляет собой насыпь биотоплива диаметром 40-60 см и высотой 35-50 см. Для устройства паровой ямы делают углубления в почве диаметром 40 см, биотопливо засыпают в яму так, чтобы над поверхностью почвы его слой составлял 20-30 см. Поверх биотоплива укладывают плодородную почву слоем 15-20 см.

Паровые гребни по устройству напоминают паровую яму, но представлены в виде сплошной борозды, заполненной биотопливом. Паровые гряды отличаются от паровых гребней большей шириной. Их используют главным образом для выращи­вания зеленных культур. Применяют также сплошную укладку биотоплива под слоем плодородной почвы. Такой способ получил название навозной постели.

Обогрев грунта более эффективен в сочетании с укрытием растений светопрозрачным ограждением. Одним из первых типов культивационных сооружений тако­го рода является парник.

Парник – сооружение, полностью или частично заглубленное в почву. Типичным примером такого сооружения является русский углубленный парник, представляющий собой траншею (глубина 0,2-0,3 м, ширина 1,6 м), закрытую свер­ху рамами со стеклом или пленкой (размер 106×160 см). Рамы опираются на север­ный и южный парубни, расположенные на разных уровнях, благодаря чему светопрозрачное ограждение парника имеет уклон в южном направлении. Стандартный парник состоит из 20 рам и имеет длину 21,2 м.

Парубни изготовляют из дерева или железобетона. Имеется ряд модификаций конструкций русского парника, в том числе двускатный, позволяющий механизи­ровать процесс открывания рам. Наиболее часто в качестве источника тепла в парниках используют биотопливо. Существуют варианты технического обогрева с при­менением пароводяных калориферов, асбоцементных труб со стальным нагревате­лем и электрических нагревательных проводов и кабелей.

С появлением полимерной пленки массовое развитие получили малогабарит­ные защитные укрытия, отличающиеся простотой конструкций и легкостью изго­товления. Одной из разновидностей сооружений такого рода являются тоннельные укрытия.

В качестве опорных элементов в них используют дуги из стальной проволоки диаметром 5-6 мм, пластмассовых труб и других местных материалов. Дуги заглубляют в землю на 20-25 см на расстоянии 1-1,5 м друг от друга, поверху их соединяют шпагатом. Концы шпагата привязывают к кольям, вбитым в землю по торцам укрытий. Ширина укрытия 75-120 см, высота 50-60 см.

Разновидностью малогабаритных сооружений являются двускатные укрытия разборно-переставного типа (УРП). Они получили наибольшее распространение среди других малогабаритных конструкций благодаря быстроте монтажа и удобству вентиляции. Типовое укрытие УРП состоит из 25 разборно-переставных каркасов, установленных встык друг к другу. Для механизации выращивания рассады и ово­щей укрытия размещают двухрядными лентами с расстоянием между рядами 0,6 м, между лентами – 5 м. Как правило, под таким укрытием сначала выращивают расса­ду капусты, затем высаживают рассаду томата или огурца. По способу использова­ния и назначению разборно-переставные укрытия заменяют парник.

В конце ХХв. широкое распространение получили бескаркасные пленочные укрытия. В этом случае растения укрывают следующим образом: специ­альный агрегат одновременно формирует земляной валик высотой 20-25 см, высева­ет семена по обе стороны валика, укрывает посевы пленкой и закрепляет ее края землей. Расстояние между рядами растений в ленте 50 см, между лентами 90. Снимают укрытия с помощью другой установки, когда растения достигнут поверх­ности пленки.

Для облегчения процесса вентилирования малогабаритных каркасных и бес­каркасных укрытий применяют перфорирование укрывающей пленки. Площадь перфораций (отверстий) составляет 1,5-3% общей ограждающей поверхности. Нано­сят их, как правило, в один или два приема. Для укрытия посевов используют также пленку, разрушающуюся под действием света. В этом случае одновременно прово­дят посев, укладку и перфорацию пленки. Разлагается она под действием света за 60-80 дней, после чего растения развиваются в естественных условиях.

Ни защитные сооружения, ни обогрев почвы сами по себе не дают такого эф­фекта, как их сочетание. Наиболее перспективным по экономическим соображениям является одновременное применение обогреваемого грунта за счет тепловых отхо­дов с пленочными укрытиями. При этом полезно используется отбросное тепло, а невысокая стоимость укрытий позволяет строить их на больших площадях.

Теплицы. Наиболее совершенным видом культивационных сооружений за­щищенного грунта являются теплицы. Существенным отличием теплиц от осталь­ных типов сооружений защищенного грунта является возможность создания благо­приятных условий не только для выращивания растений, но и для обслуживающего персонала и технологического оборудования. В результате в теплицах резко повы­шаются производительность труда и культура производства, исчезает сезонный характер традиционных сельскохозяйственных работ, сам труд становится разновидно­стью промышленного. В отличие от малогабаритных укрытий и пар­ников теплицы позволяют без нарушения целостности ограждения выполнять все агротехнические мероприятия, а также широко использовать различные механизмы для ухода за растениями. Так же как и все культивационные сооружения, теплицы можно классифицировать по ряду эксплуатационных и строительных признаков: по назначению, сезонности, технологии выращивания, виду светопрозрачного ограж­дения, конфигурации ограждения, обогрева.

По назначению теплицы разделяют на овощные, рассадные и цветочные.

По продолжительности эксплуатации теплицы разделяют на зимние (кругло­годовые) и весенние (эксплуатируются весной, летом и осенью). Как правило, кар­кас теплицы устанавливается жестко на постоянное место. Исключение составляют передвижные теплицы, получившие распространение в ряде северо-западных облас­тей России для выращивания рассады и более ранней выгонки зелени многолетних овощных культур.

В зависимости от технологии выращивания различают стеллажные, бесстел­лажные (грунтовые), гидропонные теплицы, фитотроны и шампиньонницы.

По виду светопрозрачного ограждения теплицы делят на остекленные, пле­ночные и с покрытием из жестких полимерных материалов. Пленочные те­плицы укрывают пленкой в один или два слоя. Для экономии энергии применяют также специальные многослойные жесткие полимерные материалы с воздушными промежутками между слоями 5-25 мм.

По конструктивно-планировочным решениям теплицы (рис.2) можно разде­лить на ангарные и блочные. По профилю поперечного сечения – на односкатные и двускатные, двускатные с равными и неравными скатами, с плоскими и цилиндри­ческими скатами. Одним из первых типов теплиц была клинская теплица. Она име­ла глухую северную стену и стеклянную односкатную кровлю, обращенную на юг. Такая конструкция обеспечивала хорошую тепловую изоляцию и освещенность в зимние месяцы.

Рис. 2. Теплицы:

а – односкатная (клинская); б – стреловидная; в – полигональная с равными скатами;

г – блочная; д – арочная цилиндрическая; е – гиперболическая;

ж, з, и – ангарные (соответственно двускатная , с неравными и с крутыми скатами)

В дальнейшем, по мере увеличения площади теплиц, односкатные теплицы уступили место двускатным ангарным. В них нет каких-либо внутренних опор. Не­сущими элементами кровли являются опорные арки. Наряду с двускатными ангар­ными теплицами с плоскими скатами широкое распространение получили теплицы, профиль поперечного сечения которых приближается к дуге окружности или пред­ставляет ломаную линию (полигональный профиль).

Блочные теплицы включают произвольное количество ангарных. При этом стенки между соседними теплицами устраняют, оставляя только поддерживающие стойки. Изменить площадь теплицы можно путем увеличения числа секций, что не требует каких - либо существенных изменений в конструкции. Эту особенность ши­роко используют на практике, когда на основе одного унифицированного блока соз­дают теплицы площадью 500-60000 м2.

Кроме основных конструктивных решений, принятых в типовых проектах, имеется ряд инженерных разработок, которые представляют определенный интерес. Это вантовые (подвесные) и воздухоопорные конструкции, а также высотные конвейерные теплицы. Вантовые конструкции способны перекрывать большие пролеты при минимальных расходах материала.

На конструкцию теплиц существенное влияние может оказать способ обогре­ва. Так, например, для использования низкопотенциальных тепловых отходов про­мышленных предприятий и электростанций потребовалось создать теплицу с вод­ным фильтром, или гидротеплицу. Она имеет горизонтальную или слегка покатую кровлю, по которой постоянно циркулирует теплая вода (зимой обогревает теплицу, летом защищает от перегрева).

Основной структурной единицей тепличного комбината является блок теплиц площадью 6 га. Тепличные комбинаты строят площадью 6, 12, 18, 24, 30 и 60 га, рассадно-овощные комбинаты – 1, 3, 6, 12, 18, 24 и 30 га.

Строительные конструкции теплиц выбирают с учетом воздействия внеш­них климатических факторов: средней температуры наиболее холодных суток, вет­ровой и снеговой нагрузки, а также на­личия вечномерзлых грунтов и сейсмической активности в районе строительства те­пличного комбината (табл. 6.1).

Таблица 6.1. Типовые проекты теплиц для различных климатических районов

Элементы конструкции теплиц

Современные теплицы собирают из деталей заводского изготовления, что в значительной степени упрощает и ускоряет их монтаж, снижает трудоемкость воз­ведения. Большинство элементов конструкций унифицировано, что позволяет ис­пользовать их в различных типах теплиц.

Основными элементами конструкции теплиц (рис. 3) являются: фундаменты, цоколь, стойки, фермы каркаса. В зимних остекленных теплицах цоколь должен иметь высоту 0,3 м, в весенних пленочных – 0,1 м. Для стока воды по лоткам кровли фундаменты устанавливают на разных отметках, обеспечивающих уклон конструк­ций 0,03 (3%) от центральной дорожки к торцам блочных теплиц.

Высота стоек в ангарных теплицах принимается 1,8 м, в блочных - 2,2. Шаг стоек соответственно 6 и 3 м. Пролет ангарных теплиц 8 и 12 м, возможен пролет 6 м в теплицах с покрытием из пленки, в блочных теплицах - 12 и 6 м. Допускается пролет 6,4 м в теплицах, элементы конструкций которых изготовляют по типу им­портных на отечественных предприятиях.

Рис. 3. Основные конструктивные элементы ангарной теплицы:

1 – цоколь; 2 – стойки; 3 – форточка (фрамуга); 4 – прогоны; 5 – шпросы;

6 – ригель; 7 – ферма;  а – пролет; в – шаг стоек;

hб – высота бокового ограждения; h – высота теплицы; α – угол наклона кровли

Наклонные элементы фермы называются ригелями, горизонтальную часть – за­тяжкой. Затяжка к ригелям крепится с помощью подвесок. Продольную жесткость теплиц обеспечивают прогоны (балки, скрепляющие ригели между собой) и конько­вый элемент. Коньковый элемент также является одним из прогонов и, кроме того, выполняет роль опоры для фрамуг системы вентиляции. К прогонам крепятся шпросы, на которых закрепляется стекло или пленка. Остальные элементы конструкций теплиц изготавливают из специальных гнутых облегченных профилей из алюминия и его сплавов. Применение алюминия позволяет экономить металл при строительст­ве, обеспечивает быстрый и легкий монтаж конструкций. Кроме того, уменьшаются эксплуатационные расходы в результате снижения боя стекла и экономии топлива.

Важное значение имеет герметизация теплиц, зависящая от способов крепле­ния стекла и пленки. В современных конструкциях со стальными шпросами стекло закрепляется при помощи герметизирующей мастики «Гэлан», сохраняющий свои свойства в диапазоне температур от -40 до +80°С. Мастику наносят при помощи электрогерметизатора «Шмель». При использовании алюминиевых шпросов герме­тизация осуществляется за счет уплотняющих прокладок или обеспечивается выбо­ром рационального сечения шпроса.

В пленочных теплицах с металлическим и деревометаллическим каркасом ис­пользуют безгвоздевой способ крепления пленки при помощи специальных реек с пазом и зажимов.

В некоторых типах теплиц с деревянным каркасом сохраняется способ креп­ления пленки при помощи гвоздей и плоских реек. Для плотного натя­жения пленки ее укладывают на теплицы в теплое время года. В период эксплуата­ции при воздействии пониженных температур пленка сокращается и надежно натя­гивается на элементах каркаса.

Особое место в конструкции теплиц занимает система вентиляции, предназна­ченная для устранения перегревов. В ангарных теплицах вентиляционные проемы устраивают в боковых стенках и в коньке, в блочных – только в коньке каждого пролета. Площадь вентиляционных отверстий определяют расчетным путем. Однако в сооружениях, где выращивают рассаду для открытого грунта, она должна состав­лять не менее 30% площади ограждения. Конструктивно система вентиляции вы­полнена в виде сплошных фрамуг, устанавливаемых вдоль конькового элемента и управляемых независимыми приводами (рис. 4).

Рис. 4. Схемы вентиляции теплиц:

А – блочной: 1 – мотор-редуктор; 2 – приводные валы; 3 – цилиндрический редуктор;

4 – червячные редукторы; 5 – обойма; 6 – форточка; 7 – рейки;

Б – пленочной: 1 – вал; 2 – пленка; 3 – ручка со стопором

В некоторых конструкциях теплиц применяют тросовый привод фрамуг. Кро­ме того, возможна установка не сплошных, а отдельных форточек.

В ангарных пленочных теплицах применяется шторная вентиляция, осуществ­ляемая путем закатывания части пленочного ограждения на специальный вал.

6.2. СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Светопрозрачные материалы, применяемые в строительстве культивационных сооружений, должны пропускать фотосинтетически активную радиацию (ФАР), за­держивать длинноволновые излучения, быть прочными, иметь значительное терми­ческое сопротивление. Наиболее распространенными материалами для укрытия культивационных сооружений являются стекло и полиэтиленовая пленка. Стекло при всех положительных качествах обладает серьезным недостатком – хрупкостью. В результате необходима постоянная замена части остекления, вышедшего из строя. Для теплиц используют стекло толщиной 4 мм и шириной 600 (590) и 750 (730) мм.

Полимерные материалы имеют близкие к стеклу показатели проницаемости в области видимой радиации. Характерной способностью для многих из них является более низкая граница пропускания интегрального солнечного излучения, что позво­ляет приблизить условия выращивания в сооружениях с укрытием из этих мате­риалов к открытому грунту.

Ультрафиолетовые лучи вызывают старение полимерных материалов, что резко снижает срок их службы по сравнению со стеклом. Существенным недостат­ком полимерных материалов, особенно полиэтиленовой пленки, является высокая проницаемость в области инфракрасной радиации, что приводит к значительным потерям тепла в ночное время. Несмотря на малый срок службы полимерных пле­нок, применение их в овощеводстве защищенного грунта экономически выгодно в результате высокой прозрачности, небольшой массы и стоимости куль­тивационных сооружений.

Полиэтиленовая пленка для сельского хозяйства марки С (ГОСТ 10354-73) легко сваривается (температура ее плавления 110...120 0С), практически водо- и паронепроницаема, но достаточно проницаема для углекислого газа и кислорода. Прочность при разрыве 130-140 кг/см2. Относительное удлинение 250-350%.

Для малогабаритных пленочных укрытий применяют пленку толщиной 0,06-0,08 мм, для теплиц – 0,12-0,2 мм. Выпускают ее в рулонах в виде полотна, рукава или полурукава. Минимальная ширина полотна 80 см, максимальная – 8 м (может быть до 12 м). Соотношение между толщиной и массой полиэтиленовой пленки приведено в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Параметры выпускаемой полиэтиленовой пленки

В результате высокого поверхностного сопротивления полиэтиленовая пленка способна электризоваться, что приводит к накоплению статического электричества. Это вызывает образование капельного конденсата на пленке и ее поверхностное загрязнение пылевидными частицами, поэтому уже через несколько месяцев прозрач­ность полиэтиленовой пленки снижается на 15-20%. Капельный конденсат способ­ствует развитию болезней на растениях. Для устранения этих недостатков разрабатываются специальные неэлектризующиеся образцы. В нашей стране выпускают гидрофильную антистатическую полиэтиленовую пленку.

Для повышения прочности полиэтиленовой пленки и долговечности культи­вационных сооружений применяют армированную полимерными волокнами стаби­лизированную пленку. Срок ее службы до 2 лет.

Поливинилхлоридные пленки обладают меньшей проницаемостью (до 10%) в области инфракрасной радиации и большим сроком службы (до 3 лет) по сравнению с полиэтиленовыми. Благодаря этим качествам поливинилхлоридная пленка является отличным материалом для культивационных сооружений.

Для сельского хозяйства выпускают пластифицированную поливинилхлоридную (ПВХ) пленку марки С (ГОСТ 16272-70) шириной 120 см при толщине 0,15 мм. Предел ее прочности при разрыве 120-140 кг/см2, относительное удлинение 200%. Как правило, поливинилхлоридные пленки армируют.

6.3. ПРИНЦИПЫ ПЛАНИРОВКИ И СТРУКТУРА ТЕПЛИЧНЫХ КОМБИНАТОВ

Современные тепличные комбинаты представляют комплекс производствен­ных зданий и сооружений, обеспечивающих производство необходимой продукции (овощей или рассады), нормальное функционирование машин и оборудования. Раз­мещение отдельных теплиц, бытовых и вспомогательных помещений в тепличном комбинате соответствует наиболее эффективной организации производственной деятельности, определяемой назначением комбината. По назначению тепличные комбинаты подразделяют на овощные и рассадно-овощные.

Отдельные теплицы объединяют общим соединительным коридором и бло­кируют с тепловым пунктом, бытовыми и вспомогательными помещениями. Этот единый блок обеспечивает основную производственную деятельность ком­бината. В соответствии с нормами технологического проектирования ангарные теп­лицы объединяют в блоки по 3 га, блочные овощные – по 6 га, блоки рассадных теплиц могут иметь площадь 1 га.

Площадь отдельных ангарных теплиц составляет 1500 м2, блочных – 1 и 1,5 га. Рассадные теплицы по площади бывают меньше, чем овощные, для лучшего про­ветривания и закалки растений. Ширина рассадных теплиц может достигать 24 м.

Кроме основных зданий и сооружений, обеспечивающих непосредственное производство товарной продукции, в состав тепличных комбинатов входят и другие вспомогательные помещения: склад тары, участок ремонта и дезинфекции тары, стекольный участок, здание управления и т.д. Состав вспомогательных зданий и со­оружений тепличных комбинатов различной площади определяется нормами техно­логического проектирования. Схема планировки тепличного комбината представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема планировки тепличного комбината  площадью 24 га:

1 – блочные теплицы площадью по 1 га; 2 – рассадные отделения; 3 – соединительные коридоры;

4 – блоки бытовых и вспомогательных помещений; 5 – энергетические пункты; 6 – здание управления, проходная;

7 – столовая, 8 – склад тары; 9 – лукохранилище; 10 – зимовник на 500 пчелосемей; 11,12 – блоки обслуживания;

13 – котельная; 14 – установка снабжения котельной мазутом; 15 – насосная станция; 16 – резервуар для воды (3000 м3);

17,18 – площадки для приготовления почвенных смесей и уничтожения растительных остатков

Тепличные комбинаты располагают на участках, находящихся на значитель­ном удалении от источников загрязнения светопрозрачного ограждения, с хорошо дренируемыми грунтами и уровнем грунтовых вод, лежащим на 1,5-2 м ниже по­верхности почвы. Нельзя размещать теплицы в зоне затенения естественными обра­зованиями и искусственными сооружениями.

Большую роль в светопроницаемости теплиц играет их ориентация по сторо­нам света. В Западной Сибири предпочтительно широт­ное размещение теплиц. В этом случае светопроницаемость их в зимнее время уве­личивается, а летом снижается, что улучшает температурный режим. Допускается отклонение от широтной ориентации до 30°. В районах севернее широты 600 также предпочтительна широтная ориентация, однако для снижения теплопотерь теплицы располагают по розе ветров (коньками перпендикулярно направлению ветра). Ве­сенние теплицы со сроком ввода в эксплуатацию в марте-апреле размещают в мери­диональном направлении.

В сооружениях защищенного грунта различают инвентарную и производст­венную площадь. Инвентарная площадь определяется по периметру проекции боко­вого ограждения, производственная – площадью, предназначенной для вы­ращивания растений, с учетом рабочих проходов между рядами растений. Коэффи­циент использования инвентарной площади – отношение производственной площа­ди к инвентарной.

При проектировании тепличных комбинатов производственную и вспомога­тельную зоны размещают так, чтобы теплицы были защищены от ветра и возможных снежных заносов. Мероприятия по защите тепличного комбината от ветра позволя­ют снижать теплопотери теплиц и экономить топливно-энергетические ресурсы.

6.4. МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА

Микроклимат культивационных сооружений. Основное назначение куль­тивационных сооружений – создание условий для выращивания овощных и других культур в течение периода, когда возделывание их в открытом грунте невозможно. В первую очередь это относится к температуре воздуха и почвы, условиям влагообеспечения и содержанию углекислого газа в воздушном пространстве сооруже­ний. Поскольку эти факторы жизнеобитания растений создаются в ограниченном пространстве, совокупность их получила название «микроклимат культивационного сооружения», а отдельные факторы жизнеобеспечения – параметры микроклимата.

Поддержание параметров микроклимата на оптимальном уровне – задача раз­личных инженерных систем. Однако далеко не во всех типах культивационных со­оружений этого можно добиться. В утепленном грунте, парниках и пленочных ук­рытиях улучшается лишь температурный режим. В теплицах более сложное обору­дование позволяет регулировать температуру и относительную влажность воздуха, содержание СО2, а в рассадных отделениях – и условия освещенности. Все же в со­оружениях защищенного грунта промышленного назначения некоторые параметры микроклимата в значительной степени зависят от внешних метеорологических факторов и не могут поддерживаться на оптимальном уровне. Это относится к темпера­туре воздуха и к содержанию углекислого газа.

Оптимальное сочетание параметров микроклимата достигается лишь в каме­рах искусственного климата и фитотронах при помощи сложного инженерного обо­рудования и вычислительной техники.

Тепловой режим культивационных сооружений. Оптимальную температу­ру воздуха и почвы для растений в сооружениях защищенного грунта создают с по­мощью системы отопления. Правильный расчет и конструирование системы ото­пления невозможны без учета всех тепловых воздействий на сооружение. Также не­обходимо учитывать все тепловые потоки и при прогнозировании расхода тепла и топлива для поддержания заданной температуры.

Сумма всех тепловых потоков сооружения составляет его тепловой баланс. В статическом режиме, т.е. в периоды, когда температура внутри и снаружи сооруже­ния постоянна, тепловой баланс равен нулю. В этом случае приходные составляющие тепла равны расходным, в результате чего наблюдается равновесие температур. При переходных, или динамических, режимах соотношение между притоком и расходом тепла изменяется, и температура в сооружении будет либо повышаться, либо пони­жаться в зависимости от этого отношения.

Расходные составляющие: 1) теплопотери через ограждение; 2) теплопотери в результате вентиляции и инфильтрации воздуха через щели.

Приходные составляющие: 1) тепловой поток проникающей солнечной радиа­ции; 2) теплоотдача отопительного оборудования.

При отсутствии растений тепло солнечной радиации и лучистая составляю­щая системы отопления воспринимаются в основном почвой, частично аккумули­руются в ней, а остальная часть излучается в воздушное пространство сооружения. Часть этого тепла расходуется на испарение почвенной влаги.

При наличии растений солнечная радиация почти полностью поглощается или расходуется большей частью на испарение влаги с поверхности листьев. В резуль­тате этого процесса растения регулируют свою температуру и существенно влияют на температуру воздуха в сооружении.

В настоящее время в мировой практике всё более широкое применение нахо­дят теплицы с многослойным покрытием из сотового поликарбоната. Поликарбонат – представитель твёрдых прозрачных пластиков, прочность которого при малой массе в 200 раз выше стекла. Многопустотные поликарбонатные плиты производят ме­тодом экструзии 2-3-слойными с большим количеством внутренних рёбер жёсткости. Воздух, содержащийся в пустотах между слоями плиты, обеспечивает её высокие теплоизоляционные свойства, а рёбра жёсткости – большую конструкцион­ную прочность при малой массе.

Вопрос применения сотового поликарбоната для укрытия теплиц в услови­ях Сибири перспективен, но совершенно не изучен. Коэффициент теплопередачи такого укрытия составляет от 4,0 при толщине 4,5 мм до 2,6 при толщине 16 мм. Экономия тепла может составить 65% по сравнению со стеклом.

Системы отопления культивационных сооружений различают по степени цен­трализации, виду и параметрам теплоносителя и первичной энергии, типу нагрева­тельных приборов.

По виду теплоносителя различают системы с водяным и воздушным обогре­вом. В системах с водяным обогревом используют горячую или перегретую воду температурой на входе в систему 95 и 130°С, на выходе – 70°С. При обогреве почвы применяют воду  температурой 40°С.

В воздушных системах обогрева используют различные воздухонагреватели, осуществляющие нагрев воздуха сооружения. В качестве первичного вида энергии в таких устройствах используют тепловую (в виде пара или горячей воды), химиче­скую, преобразуемую в тепловую при сгорании жидкого или газообразного топлива, электрическую. Как правило, воздухонагреватели имеют узел преобразования энер­гии и вентилятор с электроприводом, осуществляющий интенсивный съем тепла с узла преобразования воздушным потоком. Устройства с паром или водой в качестве первичного теплоносителя получили название калориферов. Газовые и жидкотопливные воздухонагреватели часто называют теплогенераторами.

По конструкции и типу нагревательных приборов различают гладкотрубные и конвекторные водяные системы отопления; воздушные системы с сосредото­ченной раздачей теплого воздуха и с распределением его при помощи воздуховодов; комбинированные системы отопления.

Наиболее распространенной, особенно в зимних блочных теплицах, является водяная трубная система обогрева. Трубы отопления размещают вдоль бокового ог­раждения, на почве и непосредственно под остеклением шатра. Для обеспечения равномерности температурного поля по высоте теплицы 40-50% всех приборов раз­мещают в припочвенном пространстве. Трубы надпочвенного обогрева соединяют попарно, в результате образуются удобные пути для транспортирования урожая при помощи тележек. К магистральным трубопроводам система надпочвенного обогрева присоединяется гибкими шлангами. Для циркуляции горячей воды в системе ото­пления устанавливают насосы, включаемые обычно в обратный трубопровод (созда­ется более благоприятный режим работы).

Трубная система отопления проста по конструкции, создает равномерное тем­пературное поле и, что самое главное, обогревает не столько теплицу, сколько рас­тения за счет лучистой составляющей. При температуре поверхности труб 90...100°С доля радиационного обогрева составляет около 50%. Это особенно важно в зимнее время при недостатке солнечного излучения.

Для экономии металла и снижения инерционности в некоторых проектах зим­них теплиц применяют комбинированную систему отопления (и трубы, и воздушно-отопительные агрегаты). Ее используют в ангарных (т.п. 810-95) и блочных тепли­цах (т.п. 810-82).

Во всех типах теплиц почву обогревают при помощи полиэтиленовых труб диаметром 25-40 мм, укладываемых на глубине 45-50 см, с шагом 0,4-1 м. Темпера­тура теплоносителя в системах подпочвенного обогрева принята невысокой (40°С), чтобы обеспечить равномерный обогрев почвы и предотвратить ее подсыхание. Сплошной подпочвенный обогрев в некоторых случаях дополняется контурным обогревом, предотвращающим утечку тепла из почвы в сооружениях небольшой площади и при низких расчетных температурах наружного воздуха. Система кон­турного обогрева почвы состоит из металлических труб диаметром 80-100 мм, с хо­рошей гидроизоляцией для предотвращения коррозии. Их закладывают по перимет­ру теплицы на глубине 0,8-0,9 м.

Встречаются и другие системы обогрева почвы в культивационных сооруже­ниях: электрическая при помощи нагревательных приборов ПОСХВ и ПОСХВП, асфальтобетонные блоки со стальным оцинкованным проводом в качестве нагрева­теля, воздушно-газовая. Электрический обогрев почвы возможен при площади культивационных сооружений, не превышающей 6 га. При большей площади резко возрастают затраты на строительство линий электропередач и трансформаторных подстанций.

Воздушно-газовый обогрев осуществляется при помощи теплого воздуха, пропускаемого по асбоцементным трубам, уложенным в почве. Этот способ обогре­ва перспективен и позволяет не только обогревать почву за счет энергии сжигаемого топлива, но и аккумулировать солнечную энергию. Днем нагретый солнечным излучением воздух, проходя по асбоцементным трубам, часть тепла передает почве, а ночью, наоборот, почва отдает запасенное тепло в воздушное пространство.

Экономия энергии и использование вторичных энергоресурсов в овоще­водстве защищенного грунта

Выращивание овощей в сооружениях защищенного грунта связано со значи­тельным расходом топлива. На производство 1 кг овощей в теплицах затрачивают 10-15 кг условного топлива (топливо с теплотой сгорания 29,3 МДж/кг). Для сниже­ния расхода топлива на единицу продукции используется система мероприятий (ор­ганизационные, проектно-конструкторские, эксплуатационные и агротехнические).

Одним из наиболее важных является размеще­ние культивационных сооружений. Строительство тепличных комбинатов в южных районах страны позволяет не только получать овощи в зимний период благодаря достаточной солнечной радиации, но и производить их с меньшим расходом топли­ва. Большую экономию топлива может принести и изменение структуры культива­ционных сооружений, т.е. увеличение доли весенних пленочных теплиц. Это приве­дет к некоторому сдвигу в поступлении продукции, однако при дефиците топливно-энергетических ресурсов стремление получить овощи в зимний период любой ценой вряд ли может быть оправданным.

Улучшение герметизации теплиц также приводит к значительному сокраще­нию теплопотерь (потери тепла через щели могут достигать 25% общего его расхо­да). Самым существенным звеном в экономии энергии являются мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения сооружений. В этом направлении техни­ческие решения можно разделить на три основные группы: применение новых светопрозрачных материалов с лучшими теплоизоляционными свойствами; использо­вание различных стационарных теплозащитных экранов; создание специальных трансформирующих экранов.

При различном техническом исполнении в основе всех способов снижения те­плопотерь ограждением культивационного сооружения лежит один принцип – ис­пользование двух слоев материала с воздушным промежутком между ними. Приме­нение двойного пленочного ограждения позволяет  снизить затраты топлива на 25-30% при уменьшении светопрозрачности на 8-10% (в этом случае экономия в затра­тах на обогрев превышает стоимость недополученной продукции).

Немаловажную роль в экономии энергии играет своевременный ремонт светопрозрачного ограждения, его очистка и промывка, тщательная регулировка меха­низма открывания форточек (зазоры в закрытом состоянии должны быть минималь­ными). Все нагревательные приборы, трубы отопления и воздуховоды должны быть в исправном состоянии и установлены в соответствии с проектом, приборы автоматического регулирования температуры настроены на минимально возможный диа­пазон регулирования.

Наряду с мероприятиями по экономии энергоресурсов в сооружениях с тради­ционными системами обогрева большое значение имеет разработка методов исполь­зования ранее не применявшихся источников тепловой энергии:  ветровой, солнеч­ной, геотермальной и вторичных энергоресурсов. При использовании солнечной энергии необходимо в первую очередь решать задачи по ее аккумулированию.

Одним из решений по использованию солнечной энергии для обогрева являет­ся теплица с двухслойными панелями ограждения, по внутреннему пространству которых циркулирует специальный раствор.

При использовании геотермального тепла никаких трудностей в применении горячей воды и пара для обогрева культивационных сооружений не возникает в слу­чае слабой минерализации источника. Агрессивные примеси значительно сокраща­ют срок службы теплообменной аппаратуры. В этом случае необходимо применять специальные разделительные теплообменники, исключающие попадание минерали­зованного теплоносителя в систему обогрева.

Практически неограниченными для нужд овощеводства являются тепловые отходы промышленных предприятий и электростанций. Особенно велики тепловые выбросы в атмосферу тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанций. Если бы удалось использовать тепло, сбрасываемое с охлаждаемой водой электростанций, то от одного электроблока ТЭС мощностью 300 МВт можно было бы обогреть 50-60 га, а от одного блока АЭС мощностью 1000 МВт – до 200 га теплиц.

Главной причиной, сдерживающей широкое использование для обогрева теп­лиц тепловых отходов электростанций, является их низкая температура (20...25°С, на юге до 35°С).

Второй путь использования низкопотенциального отработанного тепла – приме­нение воздушных теплообменников конвективного и испарительного типа. Теп­лая вода от электростанции поступает в теплообменник и, охлаждаясь, возвращается на станцию. В зимний период теплица работает в рециркуляционном режиме, летом вода может охлаждаться наружным воздухом. Теплообменники можно использо­вать и для охлаждения теплиц летом.

При испарительном теплообмене относительная влажность воздуха достигает высоких значений, что вызывает ряд трудностей при выращивании растений. Кроме того, низкая температура теплоносителя приводит к увеличению количества воздуха, пропускаемого через теплообменник, и, соответственно, возрастает скорость его дви­жения в теплице (оптимальная 0,8-1,5 м/с).

Определённый резерв по экономии энергии и ресурсов в тепличном овоще­водстве заложен в оптимизации температурного режима (в соответствии с фазами развития растений и временем суток) и совершенствовании технологий выращива­ния. Так, например, применение малообъёмной гидропоники с системой капельного полива обеспечивает экономию грунтов в 5-10 раз, потребление воды и удобрений на 25-30%, снижает трудозатраты в 1,5-2 раза при повышении урожая в 1,5 раза.

Более прогрессивной и ресурсосберегающей является плёночная гидропоника, кото­рая не требует применения субстратов для размещения корневой системы.

Большие резервы в экономии энергоресурсов содержатся и в применении для обогрева воздуха в теплицах агрегатов прямого сжигания природного газа, обо­рудованных катализаторами для очистки отходящих газов.

6.5. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Машины и оборудование

В сооружениях защищенного грунта для механизации операций на основных и вспомогательных работах применяют как специальные машины, так и машины общего назначения. Не все операции в технологическом цикле механизированы полностью, некоторые машины нуждаются в доработке.

Все средства механизации, используемые в защищенном грунте, можно разде­лить на следующие группы: 1) энергетические; 2) погрузочные и транспортные; 3) для приготов­ления почвенных смесей и изготовления горшочков; 4) обработки почвы и внесения удобрений; 5) посева и выращивания рассады; 6) посадки и ухода за растениями; 7) сбора урожая; 8) удаления и утилизации растительных отходов; 9) механизации ос­новных и вспомогательных работ; 10) упаковки, сортировки и мойки продукции; 11) оборудование для обслуживания и ремонта.

Из энергетических средств в теплицах применяют тракторы Т-54В, «Универсал-445», МТ-25/ЗОТ и самоходное шасси Т-16МТ.

Разрабатываются новые модели: трактор Т-70В, самоходное шасси СШ-28Т и тракторы с четырьмя ведущими колесами. Помимо машин с двигателями внутрен­него сгорания испытываются тракторы с электроприводом, применение которых в теплицах снижает загазованность и шум, способствует улучшению санитарно-гигиенических условий труда.

Для погрузочно-разгрузочных работ, транспортировки овощей в пределах те­пличного комбината используют подъемник универсальный ПУТ-0,7, тележку стел­лажную ТУТ-100, тракторы и электропогрузчики.

Для приготовления почвенных смесей применяют комплекс машин общего и специального назначения. Из машин общего назначения используют погрузчик-экскаватор ПЭ-0,8Б, экскаватор Э-1514, погрузчики ПФП-1,2 и ПГ-0,2. Из приспо­соблений специального назначения для подготовки грунтов и почвенных смесей используют смеситель с дозирующим устройством СТМ-8/20. Агрегаты машин раз­мещают на асфальтированной площадке. При помощи погрузчиков ПЭ-0,8 Б, ПБ-35 или ПФП-1,2 в каждый бункер загружают исходные компоненты смеси. Смесь ис­ходных компонентов сначала поступает на грохот, где отделяются примеси. Просе­янная масса подается на роторный смеситель, из которого выгружается в транспортное средство. Применение машины СТМ-8/20 позволяет полностью исключить руч­ной труд на подготовке грунтов и почвенных смесей.

Рассадные смеси требуют особенно тщательного перемешивания, поэтому их готовят в бетономешалках или смесителях торфоперегнойной массы различной конструкции. Полная механизация работ и высокое качество рассадной смеси дос­тигаются в поточных линиях для их производства. Такая линия разработана в Сибирском НИИ механизации и электрификации СО РАСХН.

В состав линии для приготовления тепличного субстрата входят: машина для предварительного измельчения и дозирования исходных компонентов смеси с при­емным бункером (одна или две машины в зависимости от количества компонентов); машина комбинированная для измельчения, смешивания и сепарации компонентов смеси; машина для дозаправки смеси минеральными удобрениями; транспортер сводный (для формирования «слоеного пирога» из компонентов смеси); транспор­теры подачи компонентов смеси и удаления отходов; машина окончательной подго­товки субстрата и система автоматического управления оборудованием линии.

Торфоперегнойные горшочки для выращивания рассады изготавливают на машине ИГТ-10. Основным рабочим органом ее является пресс-форма, обеспечи­вающая изготовление горшочков размером 5x5х5, 6x6х6, 8x8х8, 10x10х10 см (произ­водительность соответственно 9620, 7600, 6508 и 4022 шт/ч). Работает машина сле­дующим образом: смесь из бункера подается в пресс-форму во время ее движения в верхнее положение. При движении в нижнее положение методом штамповки фор­мируются горшочки заданного размера. При рабочем ходе пресс-формы конвейер остается неподвижным. Ход ленты конвейера регулируется и зависит от размера горшочков.

В последние годы в ряде хозяйств появились зарубежные линии для произ­водства рассады для открытого грунта в малообъемных ячеистых кассетах (в основном для ка­пусты). Применение кассетной технологии позволяет оперировать в процессе производ­ства и посадки рассады не отдельными растениями, а целыми блоками, что снижает суммарные затраты труда на производство и посадку рассады.

Для разравнивания грунтов в грунтовых теплицах и расчистки дорожек и площадок с твердым покрытием от снега применяют бульдозер БН-1,4У, для ос­новной обработки почвы – машину МПТ-1,2. Она осуществляет две операции по обработке почвы: перекопку и фрезерование. Для изменения режимов работы уста­навливают соответствующие шестерни в коробке передач. Основными рабочими ор­ганами машины являются ножи и дробители.

Глубина обработки почвы – до 30 см. Производительность при вскапывании  0,27-0,28, при фрезе­ровании – 0,23-0,24 га/ч.

Разработаны модернизированный вариант машины МПТ-1,2 с шириной захва­та 1,5 м (МПТ-1,5), повышающий производительность труда при обработке почвы в блочных теплицах, а также копатель роторный КР-1,5 для вскапывания почвы перед пропариванием и заделки удобрений и фреза ФТ-1,5 для предпосевной обработки почвы. Для обработки почвы в парниках после работы машин МПТ-1,2 и ФТ-1,5 ис­пользуют самоходную электрофрезу ФС-0,7А (глубина обработки почвы 6-20 см, производительность 0,07 га/ч).

Минеральные туки вносят на поверхность почвы при помощи разбрасывателя минеральных удобрений РМУ-8,5. Вместимость бункера 270 кг, производительность машины 0,8 га/ч.

Наряду со стационарными системами для приготовления и внесения раство­ров ядохимикатов в зимних остекленных теплицах применяют передвижной агрегат для опрыскивания растений ядохимикатами в пленочных теплицах ОЗГ-120А. Оп­рыскиватель предназначен для локальной обработки растений в блочных остеклен­ных теплицах и для внесения внекорневых подкормок, может быть использован для внесения на кровлю теплиц и смыва с нее затеняющих растворов, а также для де­зинфекции помещений.

Для облегчения труда при обработке растений ядохимикатами создан автома­тический опрыскиватель АТОС-0,5, способный самостоятельно передвигаться по регистрам надпочвенного обогрева и распылять ядохимикаты, подаваемые по гиб­кому шлангу из магистрального трубопровода. Для лучшей завязываемости плодов томата применяют электровибратор ОЦП-65.

Технологические системы и оборудование

В действующих типовых проектах тепличных комбинатов для увлажнения растений используется система дождевания, состоящая из насоса-повысителя, водоподогревателя, магистрального трубопровода, электромагнитных клапанов и трубо­проводов-оросителей с форсунками. Чтобы снизить мощность насосов и диаметр трубопроводов, орошение проводят посекционно. В блочных теплицах одновремен­но поливают только две секции площадью 960 м2. Тонкий распыл воды в форсунках происходит при давлении 300-350 кПа, поэтому в систему орошения входит насос-повыситель. Водоподогреватель ис­пользуется для подогрева поливной воды до 22...25°С.

Оросители системы дождевания монтируются как в верхнем, так и в нижнем положении. В начале ведения культуры огурца и томата оросители закрепляют на высоте 220 см, что обеспечивает равномерный полив. После достижения растениями шпалеры оросители опускают в нижнее положение на высоту 30 см.

Для экономии воды и улучшения условий труда применяют системы локаль­ного, или очагового, увлажнения. Принцип их действия заключается в том, что вода подается в определенную зону корневой системы растений. Разработано несколько типов систем очагового увлажнения. Наиболее часто применяют микротрубки, пер­форированные трубы и шланги с двойными стенками, различные капельницы, микропористые увлажнители.

Микротрубки из полимерных материалов длиной 50-70 см устанавливают на специальные подставки возле каждого растения. В качестве распределителя воды служит полиэтиленовая труба диаметром 15-20 мм.

Более просто устроена система орошения из перфорированных труб. Трубу диаметром 15-20 мм укладывают на гряду. Растения увлажняют через отверстия диаметром 0,8-1 мм. Для равномерной подачи воды к каждому растению внутри трубы имеются две оболочки: по внутренней вода распределяется по длине, а из внешней поступает к растениям. Внешняя и внутренняя оболочки сообщаются меж­ду собой за счет перфораций на внутренней трубе.

Микропористые увлажнители представляют собой шланг диаметром 15-20 мм с мельчайшими порами по всей поверхности, что позволяет равномерно увлажнять грунт в зоне его заложения. В зависи­мости от типа грунта закладывают 2 или 3 оросителя на гряду. Микропористые ув­лажнители укладывают непосредственно на поверхность почвы или заглубляют на 5-7 см. При эксплуатации систем капельного орошения особое внимание уделяют очистке воды от механических примесей. Через систему орошения вносят растворы минеральных удобрений. Для этого в специальном помещении монтируют два бака для концентрированных растворов минеральных удобрений, оборудованных про­пеллерными мешалками, и специальный кислотный насос-дозатор.

Тепличные комбинаты, состоящие из зимних остекленных теплиц, оборудова­ны стационарной системой приготовления и внесения растворов ядохимикатов. Пункт приготовления растворов ядохимикатов расположен в блоке бытовых вспо­могательных помещений и имеет самостоятельный вход (по условиям охраны тру­да).

Растворы ядохимикатов готовят в агрегате ТН-061-01А, состоящем из емкости и насоса, и подают в теплицы по специальному трубопроводу, окрашенному в крас­ный цвет.

Распылители подсоединяют к магистрали при помощи гибких шлангов. Воз­можно подключение автоматического самоходного опрыскивателя АТОС-0,5. После обработки магистрали очищают от остатков ядохимикатов при помощи компрес­сора СО-7А. Остатки раствора ядохимикатов сливают в один из резервуаров емко­стью 4,6 м3, где его обезвреживают в течение 3 суток.

Подкормки растений углекислым газом проводят при помощи генератора УГ-6, работающего на природном газе. Работа генератора автоматизирована и осущест­вляется по заданной программе.

Обеззараживание грунтов проводят при помощи системы термической стерилизации почвы: путем подачи пара в грунт под шатры из термостойкой пленки или снизу через перфорированные трубы.

Для отвода избыточной воды при поливах и предупреждения заболачиваемо­сти тепличных грунтов служит система дренажа, состоящая из дрен и собирателей. Применяют керамические и пластмассовые дрены, которые укладывают перпенди­кулярно направлению обработки почвы с уклоном к центру теплицы.

В Западной Сибири в зимних теплицах преду­смотрена система искусственного досвечивания рассады. Для освещения рассады используют дуговые ртутные лампы ДРЛФ-400 в комплекте с облучателями ОТ-400. Мощность ламп 400 Вт, срок служ­бы 5000 ч.

При выращивании рассады в тепличных комбинатах предусматривают специ­альные отделения или отдельные теплицы: в блочных теплицах рассадные отделе­ния занимают 8% площади комбината, в ангарных – 10.

Удельная мощность системы дополнительного освещения зависит от световой зоны, где расположен тепличный комбинат, и составляет 80-450 Вт/м2.

Лампы ОТ-400 над рассадой располагают в два ря­да с расстоянием между рядами 1 м, между лампами в ряду 0,9 м. Первоначальная высота подвески ламп – 0,9 м, начальная освещенность – 5000 лк. Когда растения начнут затенять друг друга, лампы располагают в четыре ряда с расстояни­ем между рядами 1,6 м, в ряду – 1,8 м. Высоту подвески увеличивают до 1,3 м. Этот  прием позволяет более полно использовать мощность осветительного оборудования и получать высококачественную рассаду.

Отдельные технологические системы в теплицах контролирует система авто­матического регулирования, которая поддерживает: оптимальную температуру воз­духа в теплицах путем изменения режимов работы системы отопления; предельную температуру воздуха путем периодического включения системы вентиляции; темпе­ратуру воды в системе подпочвенного обогрева; температуру поливной воды, а так­же управляет по программе системами орошения и подкормки углекислым газом.

Для оснащения вновь строящихся теплиц и реконструкции уже существую­щих под новые технологии разработано и комплексно поставляется оборудование для малообъемной гидропоники. Слово «гидропоника» в переводе с греческого оз­начает «работа с водой». Сущность гидропонного метода заключается в том, что растения выращивают без почвы в водной культуре на инертных минеральных субстратах, органиче­ских заменителях почвы при периодическом смачивании корней питательным раствором.

Оборудование, предназначенное для полива овощных растений в теплицах раствором, минеральных удобрений и охлаждения позволяет значительно уменьшить расход поливной воды, минеральных удобрений, тепличного грунта, трудозатраты. На 1 га теплиц оборудование включает следующие узлы:

- систему капельного полива;

- узел подачи в систему капельного полива рабочего раствора – растворный узел;

- установку приготовления маточных растворов;

- систему испарительного охлаждения – туманообразования.

Механизированные агромостовые комплексы

Весенне-летние пленочные теплицы являются связующим звеном между за­крытым и открытым грунтом. Они предназначены для производства рассады для от­крытого грунта и овощей второго культурооборота. В условиях практически полного износа весенних пленочных теплиц в пригородных хозяйствах целесообразно применение внутрихозяйственных и межхозяйственных рассадно-овощных комплексов, базирующихся на современных типах теплиц, оборудовании и средствах механиза­ции. За основу может быть взят механизированный агромостовой комплекс площа­дью 1-2 га (разработчики Сибирский НИИ механизации и электрификации СО РАСХН, ОПКТБ и Опытный завод института). Комплекс позволяет выращивать рассаду овощных культур с хорошо развитой корневой сис­темой, что особенно важно для условий зоны, и низкостебельные овощи второго культурооборота. При этом затраты труда на производство рассады снижаются в 2,5 раза, на производство овощей –  более чем в 3 раза.

Основу комплекса, разработанного в СибИМЭ, составляют 20 ангар­ных пленочных теплиц, связанных между собой технологическим коридором. В качестве энергетического средства используется электрифицированный агромост, выполненный в виде двухопорной фермы сварной конструкции. Опоры представля­ют собой двухколесные ходовые каретки с индивидуальным электроприводом. Перемещение агромоста из одной теплицы в другую осуществляется с помощью четырехколесной транспортной платформы с индивидуальным электро­приводом.

Полная механизация технологических процессов основана на применении широкопролетного электрифицированного мостового шасси с комплексом машин (планировщик грунта, фреза тепличная, сеялка точного высева, культиватор, штан­га-распылитель, подрезчик корней) (табл. 6.3). Все машины комплекса навешива­ются на универсальную навеску рабочей каретки мостового электрошасси в соот­ветствии со схемой проведения работ.

Таблица 6.3. Комплекс машин для производства рассады на базе агромоста

Применение агромостовых систем позволяет обеспечить заданную точность перемещения рабочих органов сельскохозяйственных машин в вертикальной и гори­зонтальной плоскостях. За счет этого достигается практически стабильная глубина заделки семян (посадки рассады) и идеальная прямолинейность рядков, что очень важно для уменьшения размеров защитной зоны во время междурядных обработок и других работ по уходу за растениями. Технологические возможности отдельных машин комплекса значительно расширяются за счет эффекта комбинированного их движения: в прямом направлении – вместе с мостом, в поперечном – с рабочей ка­реткой моста, что достаточно эффективно используется при планировке почвы и других работах по уходу за растениями. В итоге набор технологических операций, реализуемый комплексом машин агромостовой системы, позволяет полностью ме­ханизировать работы в тепличном овощеводстве: в первом культурообороте – про­изводство рассады овощных культур, во втором – низкостебельных овощей. Элек­тропривод обеспечивает экологическую чистоту производства и комфортные усло­вия труда.

Вторым культурооборотом на базе агромостового комплекса выращиваются низкостебельные овощные культуры: перцы, баклажаны и томаты. При этом в со­став комплекса дополнительно вводятся рассадопосадочная машина, фрезерный культиватор с вертикальной осью вращения и платформа для сбора готовой продук­ции.

Выращивание рассады ранней белокочанной капусты

Промышленное выращивание рассады ранней капусты (без пикировки) возможно в Сибири только в пленочных теплицах с обогревом грунта и воздуха. Оптимальная среднесуточная температура воздуха и грунта должна быть 22оС, что достигается мощностью теплового потока 2,5-3,0 Гкал●ч/га. В этом случае рассада вырастает за 30 дней.

Выращивать рассаду с пикировкой можно в теплицах, где обогревается только воздух. В таких теплицах удельная (установочная) мощность обогреваемых устройств может быть снижена на 25, а расход тепла – на 10% в сравнении с теплицами, где подогревается и воздух, и грунт. Однако такой режим обогрева следует рассматривать как временную меру, связанную с дефицитом энергии и материалов, так как из-за обязательной пикировки и удлинения периода выращивания рассады до 50 дней возрастают трудовые затраты и снижается урожай овощей, выращиваемых в теплице после выборки рассады.

Сеянцы ранней капусты выращивают в зимних остекленных или пленочных теплицах (разводочных) с обогревом воздуха и грунта. Температура грунта на глубине 5 см к сроку сева и до всходов должна быть 18...20оС.

Лучшими являются семена диаметром более 1,5 мм. Если семена не были обработаны перед реализацией, то целесообразно против болезней провести термическую обработку. Для этого их погружают в горячую воду (температура 48...50оС) на 20 мин, затем 2-3 мин охлаждают и подсушивают. Протравливание семян проводят в соответствии с их фитоэкспертизой, подбирая фунгицид по Списку пестицидов, разрешенных к применению.

Раннюю капусту сеют парниковой сеялкой ПРСМ-7 по 15 г на 1 м2 за 50 дней до начала посадки в грунт (20-31 марта). Гряды поливают мелкокапельным дождеванием. При появлении всходов (через 5-7 дней после посева) гряды для выравнивания целесообразно (в зависимости от влажности грунта) еще раз слегка полить. Следующий полив, как правило, проводят перед выборкой сеянцев.

После появления всходов обогрев грунта отключают, температуру воздуха днем поддерживают 15...20оС, ночью 6...10оС. Выращивание сеянцев в пленочных теплицах при умеренной температуре позволяет избежать поражения черной ножкой. Выход сеянцев 1500-1700 шт/м2 полезной площади.

Для пикировки рассады ранней капусты теплицы (рассадные) закрывают пленкой к началу апреля. Перед этим теплицу и пространство между теплицами очищают от снега бульдозером. При неблагоприятном расположении теплиц снег необходимо вывезти. За 7-10 дней до пикировки в теплицах включают на ночь обогрев воздуха. Установочная мощность его в этом случае 200 Вт/м2. Минимальная температура воздуха в теплице ночью при такой мощности обогрева на 15...26оС превышает минимальную температуру в открытом грунте. Расход электроэнергии на выращивание рассады ранней капусты составляет 50 кВт·ч/м2. Сеянцы ранней капусты пикируют в пленочные теплицы с 10-15 апреля. Рассаду ранней капусты выращивают, как правило, в горшочках (кубиках). Наиболее пригодны горшочки размером 5х5х5 см. Пикировку сеянцев проводят следующим образом: раскладывают несколько сеянцев по лункам, корни присыпают мелким просеянным грунтом и прижимают их пальцем, затем слегка поливают.

Изготовление горшочков и пикировка сеянцев в них – наиболее трудоемкие операции в технологии выращивания рассады ранней капусты. Передовые хозяйства Сибири выполняют эти работы комплексно на поточных линиях.

Передвижная поточная линия для пикировки рассады укомплектована ленточным транспортером с выступами для доставки в смеситель сухой питательной смеси, которая загружается в небольшой бункер прямо из трактора Т-16; смесителем для подвода теплой воды и внесения удобрений; машиной ИГТ-10 в комплексе с металлическими лотками для приема горшочков; пикировочным столом на 16 посадочных мест. Одну поточную линию обслуживают 24 человека. Производительность линии за смену 50-70 тыс. горшочков размером 5х5х5 см. Все узлы линии монтируются на двух металлических листах-санях. На первом листе размещаются два транспортера, смеситель и машина ИГТ-10, на втором – пикировочный стол с сиденьями для пикировщиц. По мере заполнения теплицы горшочками поточная линия передвигается по теплице трактором ДТ-75.

Сухую питательную смесь готовят отдельно и подвозят трактором Т-16 прямо в теплицу. Для приготовления смеси эффективнее использовать смеситель СТМ-8-20. Можно применять для этих целей РМГ-4, встряхиватель-просеиватель, дозаторы для внесения удобрений и ленточный транспортер.

В хозяйствах, где затруднена подача теплой воды в теплицах, рекомендуется стационарно готовить полужидкую торфяную смесь в специальных смесителях, от которых ее развозят к машинам ИГТ-10 прямо в теплицы.

Через неделю после пикировки надо подсыпать в горшочки просеянный, чистый от семян сорняков грунт. Это сохраняет влагу в горшочках и предотвращает искривление стебля рассады. Благодаря подсыпке значительно увеличивается выход стандартной рассады. После подсыпки грунта в тот же день рассаду следует полить. В дальнейшем рассаду ранней капусты необходимо поливать при снижении влажности горшочков до 50-60%.

При удовлетворительном температурном режиме и минеральном составе горшочков рассада хорошо растет без подкормки. Медленно растущую рассаду (приблизительно 1 мая) подкармливают: 15 г аммиачной селитры, 30 г суперфосфата, 10 г хлористого калия на 10 л воды.

С начала мая рассаду начинают закалять в условиях умеренной дневной (не выше 20оС) и пониженной ночной (до 1оС) температуры воздуха и сильной вентиляции. Движение воздуха в теплице должно быть 1,5 м/с (листья растений чуть-чуть колышутся). Для усиления движения воздуха включают калориферы или теплогенераторы с отключенными нагревателями. За неделю до высадки рассаду подкармливают: 39 г суперфосфата, 40 г серно-кислого калия на 10 л воды. Накануне выборки рассаду обильно поливают. Выбранную горшечную рассаду до высадки лучше хранить на открытом участке около теплиц, не притеняя днем, но защищая от заморозков ночью.

По требованиям стандарта рассада ранней капусты должна иметь высоту от семядолей 20-25 см, высоту стебля 4-7 см, толщину стебля 0,4-0,5 см, 6-7 настоящих листьев. Выход стандартной рассады 220-250 шт/м2.

Выращивание рассады среднепоздней капусты

Технология выращивания рассады среднепоздней капусты не отличается от выращивания рассады ранней капусты.

По требованиям стандарта высота рассады среднепоздней капусты должна быть 20-30 см, высота стебля – не более 10 см, листьев должно быть 4-6. Выход стандартной рассады 300 шт/м2.

Выращивание рассады томата

Для посева используют семена томата 2-3- летней давности. Подготовка семян к посеву включает следующие операции:

- сортировку (в 3%-м растворе поваренной соли выдерживают 3-5 мин, осевшие семена промывают в чистой воде и используют для посева);

- дезинфекцию – в 1%-м растворе марганцово-кислого калия выдерживают семена 15-20 мин, затем промывают и подсушивают.

Сроки посева семян определяют возрастом рассады, методом ее выращивания и датой высадки в открытый грунт. Если рассаду планируется высадить в открытый грунт 10-15 июня, то сеять нужно в конце марта - начале апреля. Возраст рассады не должен превышать 60 дней.

Посев в горшочки проводят проклюнувшими семенами (по два семени в горшочек) на глубину заделки 1-1,5 см. В дальнейшем слабые растения удаляют.

При выращивании рассады с пикировкой посев семян проводят во влажную почву – на гряды высотой 8 см рядами через 4-6 см, в ряду – 1 см, глубина заделки 1-1,5 см. При более глубокой заделке семян всходы появляются слабые, с длинным подсемядольным коленом, а при мелкой заделке семена нередко пересыхают, и всходы появляются в растянутые сроки, зачастую с не сброшенными семенными оболочками. Для заделки семян используют просеянный через сито перегной. Температура до всходов должна быть 22...24°С. Сразу после появления всходов температуру снижают до 15°С днем и 10...13°С ночью на 4-5 дней, чтобы обеспечить нарастание корней и предотвратить излишнее вытягивание стебля. В дальнейшем дневную температуру в солнечную погоду поддерживают на уровне 20...25°С, в пасмурные дни 15...18°С, ночью 10...12°С. Поливают сеянцы только в случае их подвядания, так как при частых поливах развивается болезнь черная ножка.

Через 10-15 дней после пикировки проводят первую подкормку из расчета 5 г аммиачной селитры, 40 г суперфосфата, 20 г калийной соли на 10 л воды. Вторую подкормку проводят через 2 недели после первой, количество удобрений удваивают, минеральные удобрения можно заменить на органические. Весьма эффективна подкормка рассады за 7-10 дней до высадки солями микроэлементов (1,5-2 г на 10 л воды) с добавлением 30 г серно-кислого калия.

За 10-15 дней до высадки рассады проводят подготовку ее к условиям открытого грунта (закалку). В этих целях ограничивают поливы, снижают температуру до уровня наружного воздуха посредством усиленного проветривания, улучшают освещенность, открывая парники и теплицы сначала днем, а потом и ночью, если нет угрозы заморозка.  

Создание оптимальных режимов (пищевого, водного, светового и теплового) обеспечивает получение качественной рассады. К моменту высадки рассада должна быть высотой 30-35 см, толщина стебля 0,8-1 см, иметь 1-2 цветочные кисти.

Тест по теме 6

Контрольные вопросы

1. Каковы основные типы культивационных сооружений в Сибири?

2. Какие машины используются для механизации работ в защищенном грунте?

3. Как регулируют тепловой режим в теплицах?

4. Какие светопрозрачные материалы применяются в защищенном грунте?

5. Какими способами можно выращивать рассаду белокочанной капусты?

6. Какие требования предъявляются к рассаде ранней капусты?

7. От чего зависит продолжительность выращивания рассады томата?