Технологическая система орошения беспочвенного возделывания овощных культур в открытом грунте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологическая система орошения беспочвенного возделывания овощных культур в открытом грунте

Н. Н. Дубенок

Актуальность

Немаловажная роль в обеспечении потребности населения в овощной продукции на сегодняшний день принадлежит тепличному хозяйству, которое выращивает овощи в несезонное время. В настоящее время возделывание овощной продукции в теплицах (томатов и огурцов) производится и в весенний-летний периоды вегетации данных культур, что мы и наблюдаем на внутренних сельскохозяйственных рынках. Срок вегетации ранней продукции огурцов колеблется от 1 до 1,5 месяцев, скороспелых томатов - от 2,5 месяцев. Объект исследования. На базе существующей технологии выращивания овощных культур в тепличных хозяйствах мы предлагаем технологию беспочвенного возделывания овощной продукции на открытом грунте. Для этого была разработана экспериментальная система возделывания овощных культур в полимерных пластмассовых трубах среднего диаметра, до 120 мм. Поставлен эксперимент по возделыванию огурца на разработанной минисистеме беспочвенного орошения. Материалы и методы. Экспериментальная система беспочвенного орошения представляет собой конструктивные элементы, состоящие из емкости для поливной воды и растворенных в ней жидких или отфильтрованных питательных элементов и малых емкостей для обогащения оросительной воды кислородом и углекислым газом. В экспериментальную систему также входит трубопроводная сеть с перфорацией для посадочных мест (горшков) с минеральной ватой и колодец для установки глубинного малого насоса, датчики контроля температуры и объема воды, запорная арматура. Результаты и выводы. В статье представлена условная схема системы беспочвенного возделывания овощной продукции, подготовки и высадки рассады. Использование такой системы возможно на почвах с близким залеганием грунтовых вод, непригодных для полива овощных культур, на деградированных и каменистых землях. В настоящее время актуально эксплуатировать предложенную систему беспочвенного орошения овощей в небольших фермерских хозяйствах и на дачных участках, а также при оформлении ландшафтного дизайна.

Ключевые слова: беспочвенные системы орошения, открытый грунт, оросительные системы, питательные растворы, активированные растворы

Введение

В современных условиях Волгоградской области, где преобладают частые засухи и суховеи, все большее распространение получают укрывные теплицы пленочного и застекленного типа [2, 7, 9, 10]. Теплицы такого типа устанавливаются на любых почвах (имеются в виду даже почвы, непригодные для сельскохозяйственного производства (засоленные, солончаковые, деградированные и т.д.). Для развития овощной продукции, возделываемой в теплицах, в современных агроэкологических условиях перспективно строительство пленочных теплиц. Такие сооружения на порядок дешевле по стоимости и потребляют гораздо меньше энергии, они способны обеспечивать гарантированные урожаи. В вопросах разработки и применения новых технологий возделывания овощей в открытом и закрытом грунте необходим не только экспериментальный опыт, но и творческий, ответственный подход, учет более полного использования имеющихся природных и технических ресурсов, биологического потенциала продуктивности сортов и гибридов, с необходимым качественным совершенствованием технологии выращивания огурцов, томатов и сладкого перца. В овощеводстве существует богатый опыт по использованию различных технологий производства огуречной продукции. Выращивание огурцов, как и других овощей, требует большого внимания и основательного подхода. Снизить расходы и сократить трудозатраты помогут правильно подобранные сорта или гибриды, адаптированная технология выращивания и тщательная подготовка к предстоящему возделыванию овощной продукции. В современной России производство овощей в закрытом грунте начиная с 2000 гг. получило новый импульс интенсивного развития (огуречная, томатная и зеленая продукции (салаты, редис, лук перо, руккола и т.д.). В настоящее время необходимо качественное совершенствование технологий выращивания овощных культур с учетом более полного использования имеющихся природных и ландшафтных ресурсов, биологически пригодной и даже деградированной почвы, т.е. всего биологического почвенного ресурса [8, 11, 12].

Целью исследований являлось обоснование и разработка экспериментальных технологических элементов оросительной системы, технологии орошения и питания огурцов с использованием полимерных пластмассовых посадочных трубопроводов диаметром до 120 мм в открытом грунте, обеспечивающих наиболее рациональное сочетание расходования энергоресурсов и выхода стандартной, экологически чистой продукции.

Научная новизна исследования заключается в обосновании разработки беспочвенной системы орошения и технологии управления водным и питательным режимом огурца на открытом грунте с использованием сети полимерных пластмассовых труб.

Материалы и методы

При выращивании овощной продукции в основном используются технологии возделывания в открытом и закрытом грунте, т.е. в тоннельных укрытиях и в теплицах [1]. В настоящее время применяют беспочвенные технологии выращивания овощей, такие как возделывание огурца на гидропонике, на минеральной вате и на тюках соломы с добавлением плодородной почвы с последующей высадкой рассады в торфяных горшочках в лунки, расположенные на поверхности тюков соломы. Технология выращивания огурцов на минеральной вате является малообъемной. Обычно кубик минеральной ваты размерами 10 х 10 х 8 см при полном насыщении влажным питательным раствором весит около 500 г. Такой кубик в период эксплуатации может быть подсушен до 300 граммов. При выращивании огурцов на минеральной вате поливы необходимо осуществлять утром, во избежание повышенной влажности субстрата [3, 4]. Экспериментальные исследования проводились на образце опытной системы трубопроводного типа. Технологическое сопровождение выращивания огурца осуществлялось с использованием полимерных пластмассовых труб, сопряженных между собой. При выращивании рассады использовались пластмассовые горшочки с последующим помещением их в посадочные места, предусмотренные в поливных трубах для сопровождения дальнейшей вегетации. Питательный режим осуществлялся по общим ранее принятым методикам для возделывания овощей в пленочных теплицах. Управление водным режимом происходило с учетом питательных элементов, необходимых при возделывании огуречной продукции. Доставка удобрительных смесей и активированной воды растворами углекислого газа (СО₂) и кислорода (О₂) производилась вместе с поливной водой. Обогащенную молекулами кислорода воду получали при растворении в емкости с водой трех- или пятипроцентной перекиси водорода (Н₂). Для активации водного раствора СО₂ использовали обычный баллон для хранения и транспортировки углекислого газа.

Результаты и обсуждение

При разработке беспочвенной системы возделывания огуречной продукции нами были использованы имеющиеся материалы нашей отечественной промышленности. Ими явились полимерные пластмассовые трубы диаметром до 120 мм, пропиленовые трубы белого цвета для защиты от солнечной инсоляции, емкости для воды различного объема, выполненные из подобного материала, и запорная арматура (рисунок 1).

Рисунок 1 - Установка для обогащения поливной воды удобрительными минеральными растворами с активацией поливной воды кислородом или углекислым газом для беспочвенного возделывания овощных культур:

I - емкость для воды и приготовления питательного раствора; 2 - кислородная емкость;

3 - емкость для углекислого газа; 4 - распределительный трубопроводный водоприемник;

5 - перепускной контролер; 6 - посадочное место для розеток с рассадой; 7 - рассада;

8 - подставки под емкости; 9 - сливной трубопровод; 10 - погружной насос;

11 - трубопровод для возврата водного раствора; 12 - сливной трубопровод;

13 - смотровое окно для контроля уровня водного раствора; 14 - сливной патрубок

Figure 1 - Installation for enrichment of irrigation water with fertilizer mineral solutions with activa-tion of irrigation water with oxygen or carbon dioxide for soilless cultivation of vegetable crops:

1 - container for water and preparation of a nutrient solution; 2 - oxygen tank; 3 - container forcarbon dioxide; 4 - distribution pipeline water intake; 5 - bypass controller; 6 - seat for sockets withseedlings; 7 - seedlings; 8 - stands for containers; 9 - drain pipeline; 10 - submersible pump;

II - pipeline for the return of aqueous solution; 12 - drain pipeline; 13 - viewing window for monitoring the level of aqueous solution; 14 - drain pipe

При разработке трубопроводной поливной системы беспочвенного возделывания овощных культур следует опираться на рельеф почвенного массива, с учетом углов наклона горизонтальной плоскости исследуемого массива. При необходимости можно произвести выравнивание поверхности почвы посредством планировки землеройными машинами, автогрейдером или прицепным скрепером. При проектировании сравнительно малых участков достаточно проведение земельных работ бульдозером. Обязательным условием является близлежащий водоем или возможность бурения скважины для водозабора поливной воды с последующим транспортированием ее к накопительным емкостям. Разработка трубопроводной системы может быть выполнена на почвах с близким или непригодным для орошения залеганием грунтовых вод, в горных районах, на склонах с укладкой труб по горизонтальной поверхности или методом террасирования. Выравнивание вертикальной и горизонтальной плоскости производится посредством подпорочного материала. Для регулирования водного вертикального напора на площадке каждого склона или террасы устанавливается регулятор водяного давления. беспочвенное возделывание ландшафтный дизайн

Принцип работы беспочвенной системы орошения. Водозабор осуществлялся из емкости, предназначенной для полива и приготовления питательных смесей 1, посредством перепускного контролера 5, обогащённая питательными элементами вода (NPK + Mg, + Ca, + Mn) поступает в распределительный трубопровод 4, затем питательный раствор поступает в поливные трубопроводы горшка с посадочным местом 6 для увлажнения овощей. После насыщения растений остатки питательного раствора посредством сливного патрубка 14 транспортируются самотеком к погружному насосу 10 и под малым давлением возвращаются по возвратному трубопроводу 11 в емкость 1 для приготовления питательного раствора с пополнением нормы близкой к разовому поливу минеральными элементами.

Активация воды кислородом или углекислым газом осуществляется из емкости 2, 3 во время пуска поливной воды или питательного раствора посредством запорной арматуры. Активированная вода также поглощается растениями для управления физиологическими процессами роста и развития огуречной продукции.

Выращивание огурцов, как и других овощей, требует большого внимания и основательного подхода. Снизить расходы и сократить трудозатраты помогут правильно подобранные гибриды, адаптированная технология выращивания и тщательная подготовка к предстоящему обороту. Важный начальный этап - выращивание рассады. При оптимальной температуре от 20 до 28 °С семена прорастают примерно в течение трех дней. Выращивают рассаду в рассадных отделениях или пленочных теплицах с обогревом воды и воздуха. В нашем случае рассаду надо выращивать в рассадных горшочках с минеральным субстратом. В условиях высокой освещенности рассада стремится расти вегетативно. Чтобы противодействовать этому, субстрат можно подсушить до 40.. .50 % от массы полного насыщения, как только корни появятся в нижней части горшочка. Обычно кубик минеральной ваты размерами 10 х 12 х 10 см при полном насыщении весит 500.550 граммов. Такой кубик может быть подсушен до 300.320 г. Полив производить лучше утром, чтобы ночью субстрат минеральной ваты был не слишком влажным. Когда растение потребляет питательный раствор из кубика, освободившееся место занимает воздух (поры), снабжая корни необходимым кислородом. При таком подходе значение ЕС (электропроводимости) в субстрате может повыситься до 12, что делает растения генеративными и стимулирует корнеобразование, предупреждая формирование длинных тонких корешков. Агроном должен провести генеративные действия, чтобы стимулировать образование цветков и в конечном итоге плодов. Хорошо известно, что агрессивные условия окружающей среды вызывают ответную реакцию репродуктивных функций растения. Большинство производителей используют этот фактор, подкладывая кусочек пленки под основание кубика. Такой подход не позволяет корням растений прорасти в блок субстрата большего объема. При этом блок субстрата остается ограниченным. Даже маленькое растение потребляет воду из субстрата, что позволяет агроному контролировать содержание влаги и концентрацию солей в зоне корней. Подсушивание кубика до 50 % от полного насыщения придает импульс полного генеративного развития растения. Это способствует более интенсивному производству гормонов и стимулирует его к размножению. Растения не должны уходить в ночь в мокром субстрате. Если их требуется полить, наполняйте поливной трубопровод с утра, пока еще относительно прохладно. Необходимо проверять, не пересыхает ли субстрат и не началось ли увядание. Также необходим контроль влажности субстрата для своевременного осуществления слива из системы орошения поливного раствора. С целью предотвращения бурного вегетативного развития растений, в составе питательного раствора снижают количество азота.

Международная практика нормирования удобрений для овощных культур с урожайностью 50.. .100 т/га товарной продукции представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Средние нормы удобрений под овощные культуры, к/г д. в.

Овощные культуры весьма требовательны к обеспечению всеми необходимыми элементами питания в течение всего периода вегетации. В основном овощеводы как открытого, так и закрытого грунта выбирают формулу раствора с повышенным содержанием калия, но можно использовать сбалансированные составы. Применение полного компонентного питательного комплекса имеет ряд экономических и физикохимических преимуществ [5, 6]. Например, чтобы приготовить сбалансированный питательный раствор для огурца или кабачка на период вегетации 1-30 дней с содержанием поливной нормы N : Р : К = 1,5 : 0,7 : 3,2 кг, достаточно взять 10 кг «АгроМастер 155-30+2» и добавить 0,5 кг монокалий фосфата (таблица 2).

Таблица 2 - Рекомендуемые нормы удобрений при их внесении с поливной водой, кг д. в./га в день

При этом питание будет сбалансированным не только по NPK, но и по другим жизненно необходимым микроэлементам - магнию, сере, кальцию. При выращивании ранних овощей следует учитывать, что оптимальные дозы в отношении сбора валового сбора урожая приводят к задержке периода созревания. Поэтому при удобрении раннеспелых овощей дозы азота уменьшают. Все растения, образующие сочные плоды, испытывают физиологический дефицит кальция. Кальций - необходимый питательный элемент, выполняющий скелетные функции. Кроме того, он усиливает обмен веществ в растениях, влияет на активность ферментов, играет важную роль в передвижении углеводов и процессах превращения азотистых веществ.

В системе беспочвенного орошения трубопроводного типа рекомендуется использовать только растворимые удобрения. Предпосевное внесение удобрений допустимо лишь в небольших стартовых количествах, так как многие овощные культуры чувствительны к уровню содержания солей в зоне прорастания семян. Как только раскрываются первые цветки на первом побеге, кусочки пленки удаляют из горшочков для дальнейшего проникновения корней глубже в блок субстрата. Г енеративность растения повышается, если провести эту операцию с задержкой, т.е. подольше откладывать этот момент. Однако, если растения не закрепятся корнями в блоке субстрата, они могут упасть, даже если будут подвязаны к шпалере на шпагате. Риск неустойчивости растений может стать основным фактором, определяющим, когда именно им дать укоренится в субстрате.

Овощеводы при возделывании овощных культур должны строго ориентироваться на периодичность процесса от выращивания рассады до первой завязи плодов и, в конечном итоге, до сбора готового урожая, управлять водным режимом системы беспочвенного орошения, своевременно обеспечивать овощные растения минеральным питанием, осуществлять биологические и химические мероприятия по защите растений.

Выводы

К необходимости создания предложенной технологии по беспочвенному возделыванию овощных культур в трубопроводной системе орошения нас привел анализ возделывания овощей в тепличных хозяйствах. Преимущество предложенной технологии - снижение затрат на энергоносители (электроэнергию, газ) и все сопутствующие расходные материалы. При использовании данной технологии возделывания овощных культур отпадет потребность в плодородной почве. Систему орошения можно монтировать на почвах, вышедших с севооборота в результате ее деградации из-за неправильного использования, на каменистом грунте и горных районах с пересеченным рельефом местности, а особенно на почвах с очень близким залеганием грунтовых вод, непригодных к возделыванию сельскохозяйственных культур. В дальнейших наших исследованиях мы рассчитываем задействовать на беспочвенной системе открытого типа капельную систему орошения. При создании беспочвенных систем орошения появляется новый импульс для разработок и исследования технологий по режимам водного и минерального питания, по использованию минеральной ваты или другого гидропонного субстрата. Данное направление по возделыванию овощной продукции нацелено на сбережение водных, амортизационных и энергетических ресурсов без существенного удорожания ее себестоимости.

Библиографический список

1. Бородычев В. В., Лытов М. Н. К решению задачи автоматизации вычислений при проектировании систем комбинированного орошения // Известия Нижневолжского агроуниверситетско- го комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 4 (60). С. 291-304.

2. Добрачев Ю. П., Соколов А. П. Модели роста и развития растений и задача повышения урожайности // Природообустройство. 2016. № 3. С. 90-96.

3. Дубенок Н. Н., Майер А. В. Разработка систем комбинированного орошения для полива сельскохозяйственных культур // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 1 (49). С. 9-19.

4. Дубенок Н. Н., Майер А. В. Комбинированная гидромелиоративная система для орошения садовых насаждений // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 1 (49). С. 43-51.

5. Кизяев Б. М., Бородычев В. В. Эффективность минерального питания овощных культур при капельном орошении // Плодородие. 2016. № 5. С. 18-21.

6. Кириллов Н. А. Опыт получения 2-3 урожаев овощных культур и картофеля за один сезон в агроклиматических условиях Чувашии // Аграрная Россия. 2020. № 7. С. 8-10.

7. Спиридонов А. М., Данилова Т. А., Адрицкая Н. А. Овощеводство северо-запада России: современное состояние и перспективы // Аграрная Россия. 2020. № 4. С. 18-22.

8. Шевченко В. А., Бородычев В. В., Лытов М. Н. Варианты реконструкции гидромелиоративных систем на бывших мелиорированных длительно не используемых сельскохозяйственных землях // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 4 (60). С. 313-327.

9. Эффективность российского овощеводства открытого грунта в условиях санкций / А. Ф. Разин, М. В. Шатилов, М. И. Иванова, О. А. Разин, Н. А. Дацковская, Т. Н. Сурихина, Г. А. Телегина // Аграрная Россия. 2019. № 4. С. 42-48.

10. Arumugam T., Sandeep G., Maheswari M. U. Soilless farming of vegetable crops // The Pharma Innovation Journal. 2021. № 10 (1). P. 773-785.

11. Moulana S., Kumar P. S., Vedhantham V. Cultivation practices of vegetable crops // KRISHI SCIENCE - eMagazine for Agricultural Sciences. 2020. № 1 (03). P. 42-44.

12. Sengirbekova L. K., Syzdykova L. S. Research of safe methods of production of canned vegetables using grain crops // Bulletin of the Almaty Technological University. 2022. № 1. Р. 65-71.

Размещено на Allbest.ru