Исследование влияния способов электрического обогрева в мини-теплицах на рост рукколы

Введение. В настоящее время становятся все более популярными мини-теплицы, или грубоксы (Growbox — ящик для выращивания), представляющие собой автоматизированные малогабаритные устройства для выращивания растений. В мини- теплицах поддерживается оптимальный для роста растений микроклимат, что позволяет с минимальными трудозатратами получать урожай или выращивать рассаду. Одним из способов обогрева мини-теплиц является применение электрических нагревателей сопротивления, что упрощает конструкцию как нагревателей, так и системы автоматического регулирования температуры, а выращивание нетребовательных к температуре растений (например, салата) делает такой способ обогрева экономически эффективным.

Нами проведены экспериментальные исследования различных конструкций системы обогрева мини-теплицы объемом 1 м3 при выращивании рукколы сорта Индау. В эксперименте использовались обогрев почвы резисторами типа 1RJ50W, обогрев воздуха резисторами типа 1RJ50W, обогрев почвы ИК-пленкой, обогрев тепловентилятором. Цель эксперимента – выявление рационального способа обогрева и технических средств для этого.

Во всех опытах параметры, влияющие на рост и развитие рукколы, были одинаковы, а именно: частота полива, освещенность, состав почвы, размер ячейки, в которой находилось растение. Температура поддерживалась на уровне 23 оС.

При обогреве воздуха резисторы располагались возле лотков с почвой (рис. 1, 3а); регулирование температуры осуществлялось с помощью терморегулятора РТ-2; датчик температуры поместили на лотки на уровне растений. Напряжение питания резисторов 12В.

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки при обогреве воздуха резисторами типа 1RJ50W

При обогреве почвы (рис. 2, 3б) на резисторы установили металлическую пластину для обеспечения равномерности нагревания; регулирование температуры осуществлялось с помощью терморегулятора РТ-2; датчик температуры поместили в почву.

Напряжение питания резисторов 12В.

Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки при обогреве

почвы резисторами типа 1RJ50W

б

а

Рисунок 3 – Экспериментальная установка при обогреве воздуха (а) и обогреве почвы (б) резисторами типа 1RJ50W

В эксперименте при обогреве с помощью ИК-пленки лотки с почвой разместили непосредственно на ИК - пленке (рис. 4, 6а). Датчик температуры расположили около лотков; для регулирования температуры использовали двухпозиционный регулятор на базе микроконтроллера ArduinoUno. Напряжение питания пленки - 220 В.

Рисунок 4 – Схема экспериментальной установки при обогреве почвы ИК- пленкой

В эксперименте при обогреве с помощью тепловентилятора вентилятор от ПК, обдувающий резисторы 1RJ50W, поместили на уровне растений. Датчик температуры также расположили на уровне растений; для регулирования температуры использовали двухпозиционный регулятор на базе микроконтроллера ArduinoUno. Напряжение питания вентилятора и резисторов 12 В.

Рисунок 5 – Схема экспериментальной установки при обогреве воздуха тепловентилятором

а                               б

Рисунок 6 - Экспериментальная установка при обогреве почвы ИК – пленкой (а) и воздуха тепловентилятором (б)

После 30 дней выращивания рукколы полученные образцы были срезаны на уровне почвы и на электронных весах с точностью до 0,01 г. Определена их зеленая масса, полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты исследований влияния способов обогрева в мини-теплице на показатели роста рукколы сорта «Индау»

Тип обогрева	Масса, г	Кол-во, шт	Высота, мм	Уд. масса, г/шт
ТЭН, воздух	1,58	19	87	0,08
ТЭН, почва	1,62	14	97	0,12
ИК-пленка	3,65	23	95	0,16
Тепловентилят ор	3,28	16	102	0,21

По результатам эксперимента сделаны следующие выводы:

• ‒    наибольшая урожайность получилась при обогреве с помощью тепловентилятора, удельная масса составила 0,21 грамм на одно растение;

• ‒    наихудшие результаты имеет обогрев воздуха резисторами, в среднем масса одного растения составила всего 0,08 г/шт;

• ‒    при обогреве почвы ИК - пленкой растения имеют удельную

массу 0,16 г/шт;

• ‒    при обогреве почвы резисторами удельная масса составила 0,12 г/шт.

‒ наиболее равномерные размеры растений с преобладанием листовой массы дает обогрев почвы ИК – пленкой и резисторами; при обогреве воздуха резисторами растения имеют наименьшую высоту, близкое расположение нагревателей к растениям отрицательно влияет на их рост; при обогреве с помощью тепловентилятора растения имеют больший вес стеблей по отношению к весу листьев для всех рассмотренных вариантов обогрева.

Заключение. Как показали экспериментальные исследования, наиболее перспективным для мини-теплиц является обогрев при помощи ИК - пленки, расположенной на нижней поверхности, так как этот способ обогрева дает оптимальный по урожайности и равномерности размеров растений результат. Кроме того, ИК-пленка имеет небольшую толщину, что позволяет рационально использовать объем установки.

Севрук Никита Николаевич, магистрант по направлению подготовки 35.04.06 «Агроинженерия», профиль «Электрооборудование и электротехнологии», Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ, г. Зерноград.

Лебедев Константин Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплоэнергетика и информационно-управляющие системы», Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО

Донской ГАУ, г. Зерноград, Российская федерация.  E-mail:

Serov Nikita Nikolayevich, master of the profession line 35.04.06 "Agroengineering", profile "Electrical equipment and electrical technology"», Azov-Black Sea Engineering Institute, Donskoy State Agrarian University, Zernograd, Russian Federation.