Исследование микроклимата в сезонной теплице

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование микроклимата в сезонной теплице

В статье рассматриваются результаты исследования микроклимата в сезонной теплице, приводится график изменения влажности и температуры воздуха в экспериментальной теплице, дан подробный анализ полученных результатов экспериментальных исследований. На основе выполненных исследований авторы в статье приводят рекомендации, где указывают, что постоянное проветривание в жаркую погоду нежелательно, так как противоречит требованиям растений и приводит к угнетению растений, находящихся в теплице в виду пересушивания воздуха. При проектировании теплиц авторы в статьи рекомендуют снабдить теплицу, увлажнителем воздуха, а форточки устанавливать только в нижней зоне, что позволит уменьшить пересушивание воздуха в теплице.

Ключевые слова: экспериментальная теплица, микроклимат, вентиляция, форточка, влажность, температура.

The article discusses the results of a study of the microclimate in a seasonal greenhouse, provides a graph of changes in humidity and air temperature in an experimental greenhouse. a detailed analysis of the experimental research results is given. Based on the studies carried out, the authors in the article give recommendations, where they indicate that constant ventilation in hot weather is undesirable, since it contradicts the requirements of plants and leads to the oppression ofplants in the greenhouse due to over-drying of the air, When designing greenhouses, the authors in the article recommend providing the greenhouse with an air humidifier, and installing windows only in the lower zone, which will reduce over-drying of the air in the greenhouse.

Keywords: experimental greenhouse, microclimate, ventilation, window pane, humidity, temperature.

теплица температура влажность форточка

В сложных непростых экономических, эпидемиологических условиях, оказалась, вся капиталистическая мировая экономика, в связи с этим особо важно сохранить набранную динамику роста АПК для России.

Руководство страны всех уровней и депутатский корпус обеспечивают уверенность российских аграриев в стабильной работе, устойчивости кооперационных и межотраслевых связей производства. При этом особое внимание обращается на стабильность собственного, внутреннего рынка и максимально реализуя все имеющиеся возможности, которые открываются сейчас для российских компаний, особенно в стремительно развивающемся сельскохозяйственном производстве.

Владимир Путин. отметил «за последние годы - это всем хорошо известно - российский АПК набрал высокие, опережающие темпы и укрепляет свои позиции как современная, высокотехнологичная отрасль с хорошим потенциалом качественного роста». [1, 2].

Россия в полном объёме обеспечивает себя основными продуктами питания, что гарантирует продовольственную безопасность России, как самой большой страны в мире по площади соответственно в России действительно есть хороший потенциал в сельскохозяйственном производстве для технического скачка. Отметим, что овощная продукция также занимает немаловажную роль в сельскохозяйственном секторе [2-5].

Известно, что круглогодичное обеспечение населения страны качественной натуральной овощной продукцией возможно только при использовании зимних и сезонных теплиц в условиях контролируемого микроклимата [6,7,8-12].

Известно, что идея выращивания растений в условиях контролируемого климата восходит к 1 веку до н.э., когда врач Римского Императора Тиберия порекомендовал ему есть по одному огурцу в день. Садовник Императора придумал тогда выращивать огурцы под листами слюды пропитанными маслом. современные теплицы появились в Италии в 13 веке для размещения экзотических растений. Опыт оказался успешным и теплицы быстро распространились на Англию и Голландию и т.д.

В настоящее время в мире общая площадь теплиц занимает около 497,8 тысяч гектар. За последние 6 лет площадь защищенного грунта в мире выросла на четверть (на 24%). По разным оценкам экспертов 90% площади покрыта пластиком и 10% - стеклом. По оценкам экспертов до 2021 года площадь теплиц в мире будет расти на 11% в год и достигнет 750 тысяч гектар, что на 51% больше, чем в 2017 году [3].

Европа является лидером в мире по площади теплиц. Их в Европе 210 тыс. га, что составляет 42,2%. На втором месте - Азия (180,5 тыс. га, 36,3%). Далее с большим отрывом идут Африка (45,3 тыс. га, 9,1%), Северная Америка (31,8 тыс.га, 6,4%), Ближний Восток (14,6 тыс.га, 2,9%), Южная Америка (14 тыс.га, 2,8%) и Океания (1,6 тыс.га, 0,3%).

В 2011 году на территории Российской Федерации насчитывалось только 2 тыс. га теплиц. Для сравнения: в Голландии, Испании и Турции количество составляет 11, 53 и 36 тысяч гектаров соответственно. Стоит заметить, что из наших 2000 лишь 200 га занимают теплицы по выращиванию цветов [3].

Особое внимание уделяется овощной продукции [2, 3, 4], которая обеспечивает человека всеми основными витаминами для организма. Овощная продукция всегда востребована населением, а обеспечение продукцией является основной задачей всех правящих партий России.

Причинами ускоренного развития тепличного овощеводства являются с одной стороны повышение потребности населения в свежих овощах, а с другой - развитие инновационных технологий для тепличного хозяйства, а в последнее время появились вертикальные теплицы [5], которые имеют высокий потенциал для развития производства продуктов питания для населения, а также раскрывает широкий потенциал автоматизации и роботизации при выращивании овощей и цветов. При этом мировой опыт показывает, что 70% выращенных овощей продаются свежими, 5 -10% идет в переработку, а 20-25% идет на корм скоту и на выброс. А вот доля упакованных овощей и навалом в разных странах сильно отличается. Так в Германии продается около 85% овощей в упаковке, в Англии - 55%, в Австралии - 45%, в России - 25%. А, например, в Бразилии, Мексике, Индии и Китае - менее 2% [3].

Основные принципы при строительстве теплиц, на которых в настоящее время строятся все мировые инновационные технологии - это нахождение способов производить больше с минимальными затратами материальных средств, площадей, воды, удобрения и энергии. [4, 5, 6-9].

С целью решения указанной проблемы при современных капиталистических экономических условиях населением широко используются сезонные теплицы разного размера и конструкции, которые обеспечивают получение овощной продукции в весенне-летне-осенний период. Более всего они востребованы в коллективно-фермерских, мелкофермерских, частных и других подсобных хозяйствах. Значимость сезонных теплиц на текущем этапе развития капиталистических отношений и преобразований и перехода в условия с высоким уровнем конкуренции становятся весьма существенным для сельхозпроизводителей.

Одно из главных преимуществ российского производителя продукции сельского хозяйства - это доступная энергия, которая удешевляет производство и делает его конкурентоспособным, так как в России много нефти и газа.

Строительство новых теплиц с усовершенствованными технологиями [10-13]. выращивания позволит изменить структуру выращивания овощей, а как следствие и структуру предложения населению овощей.

В виду экономических особенностей и больших расстояний, связанной с большой территорией на наш взгляд Российским производителям будет сложно конкурировать с поставщиками-импортерами.

Очевидно, что Российские производители в настоящее время могут выиграть за счет наращивания площадей теплиц, а также за счет внедрения инновационных технологий выращивания, оптимизации ассортимента, а также за счет внедрения предпродажной подготовки овощей, вплоть до полной переработки что поднимет их потребительскую ценность и сохранность.

Внедрение инновационных технологий не только в выращивание, но и в систему логистики, организации и управления производством в тепличных хозяйствах позволит отрасли стабильно развиваться и сможет в перспективе обеспечить импортозамещение, что повысит продовольственную безопасность России.

Сегодня производство овощной продукции в теплицах стал ещё более актуальным, так как Глобальное потепление повлияло на климатическую ситуацию, появились множество грибковых и инфекционных заболеваний, имеющих резистентность даже к самым сильным пестицидам. Всё это делает выращивание культур в открытом грунте всё менее эффективным.

Анализ литературных и интернет источников показывает, что при довольно широком и масштабных исследований оптимизации микроклимата в теплицах с полной автоматизацией поддержания микроклимата на наш взгляд имеются и противоречия.

Имеющиеся основные положения и сложившиеся мнения по поддержанию микроклимата в соответствии с классической методикой поддержания микроклимата путем проветривания на наш взгляд внутренне имеет неразрешимое противоречие по поддержанию микроклимата в теплице.

Суть противоречия в том, что при повышении температуры в теплице все рекомендуют проветривание путем открытия форточек, забывая о необходимости поддержания оптимальной влажности для растений в теплице.

В индивидуальных, частных сезонных теплицах агрономы рекомендуют открывать дополнительно и двери.

При этом исследователи, как ученые, так и агрономы, работающие в теплицах, не обращают внимание на изменение (снижение) влажности воздуха (полное высушивание воздуха) внутри помещения теплицы из-за повышения температуры.

Для проверки нашей гипотезы нами проведены исследования изменения температуры и влажности воздуха в закрытой экспериментальной теплице, т.е. в теплице без форточек.

Для проверки наших предположений нами проведены исследование микроклимата в специальной экспериментальной теплице, которая сконструирована и построена по патенту RU №92723036 C1 на изобретение [8].

Особенность конструкции экспериментальной теплицы в том, что в ней нет форточек верхняя часть сделана специально с наклоном для лучшего забора внутренней вентиляционной системой теплого, перегретого воздуха и ее перекачивания через подземные трубы, для охлаждения.

Отличительная особенность теплицы в том, что горячий воздух из-под козырька вентилятором отправляется в подземные трубы для аккумулирования тепла в почве или же перемешивается внутри помещения в зависимости от температуры воздуха и времени года. Другая особенность - отсутствие форточек. Охлаждение происходит путем отдачи тепла от воздуха подземным трубам, расположенным на глубине 0,7-1,0 м, далее тепло от труб передается почве и аккумулируется в почве [6-10]. Также возможно, что воздух перемешивается внутри помещения теплицы в весенний, осенний периоды.

Влажность и температура воздуха в теплице регистрировались, высокоточными usb-datalogger ut330a/UT 330B, фрагмент полученных результатов представлен на рис 1.

Анализ данных показывает, что температура в верхней зоне может доходить до 70 град, а влажность при этом снижается до 20-30 %, а для нормального роста любимых нами огурцов нужна оптимальная влажность 70%.

Рис. 1. Результаты исследования микроклимата регистратором UT330B) в течение суток 26 июня 2021 г. в экспериментальной теплице без форточек.

Как показали результаты наших исследований воздух в теплице во время жаркой погоды полностью высушивается и очень негативно сказывается на растениях, а именно листья начинают скручиваться, растения страдают, угнетаются из-за сухого воздуха, падает урожайность. Такой эффект часто наблюдается в жару, хотя почва влажная), следовательно, корневая часть растений не успевает поднять влагу, для испарения через листья растений, аналогичное явление можно наблюдать и в полевых условиях в жаркую погоду из-за низкой влажности воздуха.

Регистратор температуры и влажности находился на высоте 4,00-4,1 м, так как у всех промышленных теплиц форточки находятся наверху. При этом форточки автоматически открываются при достижении температуры 30 градусов, а при понижении закрываются, такой подход на наш взгляд не является неправильным, так как в жаркую погоду влажность воздуха значительно уменьшается, испарившаяся влага от почвы, растений, и т.д. поднимается вверх, которую в итоге путем вентилирования теплицы мы удаляем влагу, что полностью противоречит требованиям растений.

Наши многолетние наблюдения в сезонных теплицах показали, что в летнюю жару при открывании форточек и дополнительно дверей, листья растений скручиваются больше чем при закрытых, поэтому рекомендуется открывать только форточки, которые желательно устанавливать ниже середины высоты теплицы.

Таким образом путем вентилирования мы высушиваем воздух в теплице, что полностью противоречит требованиям растений, например, для нормального роста и плодоношения огурцов необходимо поддерживать влажность воздуха около 70%.

Известно, родина любимого нами огурца влажные тропики Индии. Огурец - самый низкокалорийный продукт в природе, его энергетическая ценность 15 ккал на 100 грам. Это растение очень любит тепло и обильный полив. Оптимальная температура для выращивания огуречной рассады -- +20--22 °С. При появлении завязей температуру нужно повысить до +25-28 °С. Что при таких показаниях термометра происходит с томатами? Их цветки становятся стерильными, то есть просто не образуют завязей.

В этом случае перегретый воздух мы рекомендуем пропускать через подземные трубы, что позволит аккумулировать тепло в почве, которое осенью будет обратно подниматься и обогревать теплицу, увеличив тем самым продолжительность плодоношения огурцов без использования искусственных источников тепла [6].

Проведенные опыты и наблюдения в течение 5-7 лет в экспериментальной теплице позволяют сформулировать рекомендации: проветривание в жаркую погоду нежелательно, так как противоречит требованиям растений потому, и приводит к угнетению растений, находящихся в теплице в виду пересушивания воздуха.

При проектировании теплиц предусмотреть циркуляцию воздуха сверху вниз и снизу-вверх, а также предусмотреть контроль не только температурного режима, но и влажности, при необходимости теплицу снабдить, увлажнителем воздуха, а форточки устанавливать только в нижней зоне, что позволит уменьшить высушивание воздуха в теплице.

Литература

1. Совещание о ситуации в сельском хозяйстве и пищевой промышленности/ Электронный ресурс. Заглавие с экрана. Доступ свободный: Совещание о ситуации в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

2. Белов В.В., Белов С.В., Белова О.В. Проект развития сельскохозяйственного предприятия// в книге: Экономика и управление в XXI веке: актуальные вопросы, достижения и инновации монография. - Пенза, 2017. - С. 81-92.

3. Мировые и российские перспективы тепличного овощеводства

4. Белов В.В. Параметры системы копирования рельефа поля, повышающие эффективность капустоуборочной машины (Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - Ленинград - Пушкин, 1989. -220 с.

5. Пять причин перейти к вертикальным теплицам

6. В.В. Белов, и др. Повышение эффективности обогрева теплиц / В.В. Белов, Е.Л. Белов, С.В. Белов, Р.В. Гасанов, В.А. Иванов, Н.А. Фадеева // Известия Международной академии аграрного образования. - СПб., 2019. Вып. № 46. - С. 12-18.

7. Обогрев Теплиц Естественной Солнечной Энергией Белов В.В. и др.. / Белов В.В., Белов Е.Л., Свешников А.Г., Кириллов Н.К., Огнев О.Г. // Известия Международной академии аграрного образования. 2019. № 47. С. 59.

8. Белов В.В. и др. Тепличное устройство с обогревом почвы / В.В. Белов, Е.Л. Белов, С.В. Белов, Д.В. Лукина, М.В. Белова, А.Ю. Маткин, Р.В. Гасанов //описание патента на изобретение RU № 2723036.

9. Белов В.В и др. Повышение эффективности обогрева теплиц/ Белов В.В., Белов Е.Л., Белов С.В., Гасанов Р.В., Иванов В.А., Фадеева Н.А.// Известия Международной академии аграрного образования. 2019. № 46. С. 1218.

10. Белов В.В. и др. Экспериментальная теплица с естественным обогревом// Белов В.В., Гасанов Р.В., Белов Е.Л., Иванов В.А., Павлов В.С., Огнев О.Г./ Известия Международной академии аграрного образования. 2019.

№ 46. С. 7-12

11. Свешников А.Г. и др. Перспективный метод поддержания микроклимата теплиц /Свешников А.Г., Идрисова Е.Д., Белов В.В.// В сб.: Молодежь и инновации. Матер. XV Всерос. Науч.-практ. Конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. 2019. С. 409-413.

12. Белов В.В и др. Экспериментальное исследование температуры в теплице с естественным обогревом// Белов В.В., Гасанов Р.В., Исаев А.В., Осипов Р.Н., Васильев И.В., Трофимов А.Г., Савельев М.Э./ E-Scio. 2019. № 10 (37). С. 442-451.

13. Обогрев теплицы солнечной энергией Белов В.В., Гасанов Р.В. В сб. LV международные научные чтения (памяти А.А. Ухтомского). сб. статей Междунар науч-практ конф. 2019. С. 20-23.

Размещено на Allbest.ru