Перспективы выращивания тепличных культур с применением аэропоники в условиях Сибирского региона

Бесплатный доступ

Представлен обзор по проблемам овощеводства защищенного грунта в условиях Сибирского региона, приведен анализ перспективных ресурсоэнергосберегающих технологий, предложено устройство для выращивания растений, рассмотрены перспективы использования технологии аэропоники в сибирских условиях.

Овощеводство защищенного грунта, аэропоника, ресурсоэнергосберегающие технологии

Короткий адрес: https://sciup.org/142198954

IDR: 142198954

Текст научной статьи Перспективы выращивания тепличных культур с применением аэропоники в условиях Сибирского региона

В свете реализации положений «Доктрины президента РФ по продовольственной безопасности» и «Стратегии национальной безопасности на период до 2020 г.» Институтом питания СО РАМН установлена среднесуточная норма потребления овощей в России – 380 г, что в год составляет 139 кг. В связи с этим необходимо в Сибирском федеральном округе комплексно развивать овощеводство и переработку этой продукции.

Основой развития отрасли овощеводства защищенного грунта в Сибири является обеспечение населения, в том числе и в северных районах региона, высокопродуктивной витаминной продукцией.

В целом по стране в 90-е годы ХХ столетия площадь зимних теплиц составила 4500 га, в 2000 г. – 2900 га, а в 2005 г. – лишь 2330 га теплиц, т.е. наметилась тенденция сокращения площадей. В настоящее время теплицы с защищенным грунтом в Российской Федерации (2009) занимают 2486 га. По данным Росстата, производство продукции в защищенном грунте снижается. В 2008 г. в сравнении с 2007 г. производство сократилось с 680 тыс. т до

541 тыс. т, т.е. на 139 тыс. т. В 2009 г. производство составило 595 тыс. т. В то же время потребление не сокращается, а остается на уровне 2,0 млн т в год.

С 1990 г. и по настоящее время отрасль защищенного грунта находится в упадке. Происходит износ основных фондов старых теплиц на 80-85%; идет ежегодное сокращение используемых производственных площадей. Рост стоимости земли в окрестностях крупных городов и повышение энергетических тарифов подрывают экономику тепличных комбинатов, также сказываются недостатки законодательства и государственного регулирования. Сохранилось 1800 га зимних стеклянных теплиц, из них в Сибирском федеральном округе 125,8 га -7% от общего числа. Только 250 га из общего количества можно назвать современными, в Сибирском округе таких теплиц всего 17,8 га.

Значительное сокращение защищенного грунта происходит как в целом по России, так и в Сибирском федеральном округе. Сократились площади теплиц в ООО «Сибагрохолдинг» (г. Омск), ОАО «Черновский овощевод» (г. Чита). По оценке Ассоциации «Теплицы России», около 30% сохранившихся теплиц находятся в глубоко депрессивном состоянии и могут прекратить существование в ближайшие 2-3 года.

В Сибирском федеральном округе площадь зимних теплиц составляет 125,8 га, при этом производится овощей около 50 тыс. т. На одного человека приходится менее 4 кг при медицинской норме - 13 кг (т.е. всего 30%). Ежегодно в регион завозится до 15 тыс. т овощной продукции защищенного грунта из других регионов страны и импортных овощей.

Для максимального обеспечения населения экологически безопасными овощами во внесезонный период необходимо строительство новых современных энергосберегающих теплиц, позволяющих обеспечивать показатели урожайности овощных культур в 2,5 раза выше, чем существующие. Удельный вес стоимости энергоносителей в структуре затрат на производство овощей доходит до 55%, а цены на энергоносители за последние 10 лет возросли в 4,5 раза, в то время как стоимость овощной продукции повысилась лишь на 50%, что является сдерживающим фактором дальнейшего развития тепличных предприятий.

Необходимо предусмотреть расширение отрасли защищенного грунта Сибири за счет нового строительства и технического перевооружения старого парка теплиц на качественно новой основе, с использованием высокотехнологичных сортов и гибридов мировой селекции, высокопродуктивных технологий, машин и оборудования. Актуальна задача сокращения энергопотребления на 35-40% за счет повсеместного использования энергосберегающих инженерных решений и технологий [1].

Одним из перспективных видов энергосберегающих технологий является гидропоника. Различают следующие методы выращивания растений с использованием гидропоники:

гидропоника (водная культура);

гидрокультура (субстратная культура);

аэропоника (воздушная культура);

хемокультура (культура сухих солей);

ионопоника.

Гидропоника имеет большие преимущества по сравнению с обычным (почвенным) способом выращивания. Так как растение всегда получает нужные ему вещества в необходимых количествах, оно растет крепким и здоровым, и намного быстрей, чем в почве. При этом урожайность плодовых и цветение декоративных растений увеличивается в несколько раз.

Аэропоника - самые высокотехнологичные системы из всех существующих. Аэро-поника - процесс выращивания растений в воздушной среде без использования почвы, при котором питательные вещества к корням растений доставляются в виде аэрозоля. Слово «аэропоника» происходит от греческих «аэро» (воздух) и «ponos» (труд). В отличие от гидропоники, которая использует в качестве субстрата воду, насыщенную необходимыми минералами и питательными веществами, для поддержания роста растений, аэропонный способ выращивания растений не предполагает использование почвенного субстрата [2].

По данным исследований ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии», использование аэропонных технологий позволяет [3]:

  • –    исключить сезонность в выращивании растений, не зависеть от любых факторов внешней среды;

  • –    получить до 6 и более урожаев в год в зависимости от культуры;

  • –    повысить производительность труда, культуру и уровень производства;

  • –    получить растения, обогащенные необходимыми микроэлементами (селен, кремний, цинк и др.);

  • –    управлять накоплением вторичных метаболитов (биологически активных компонентов) при производстве лекарственных растений;

  • –    исключить использование субстратов;

  • –    сократить расход минеральных удобрений – до 40%;

  • –    экономить воду;

  • –    исключить применение средств защиты растений;

  • –    получить экологически чистую продукцию.

Но существующие аэропонные системы имеют множество недостатков:

  • –    сложность подбора времени цикла орошения и состава раствора для конкретных растений;

  • –    изменение pH в широких пределах;

  • –    низкую надежность;

  • –    зависимость от электричества.

Предлагается усовершенствованный вариант установки (рисунок). Данная установка состоит из крепления растения (зажима) 4 , которым растение 6 закрепляется на крышке. Чтобы не повредить зажимом стебель растения и не препятствовать его утолщению по мере роста, применяют мягкие эластичные прокладки, например, из поролона.

При аэропонном выращивании особенно важно позаботиться о поддержании повышенной влажности воздуха в пространстве, окружающем корни, чтобы они не засохли, но при этом обеспечить доступ воздуха к ним. Для подачи воздуха используется вентилятор, который подает воздушный поток 3 в установку. Далее ультрозвуковым генератором 7 производиться водяной пар 1 , который подается на корни растения 6 . При этом необходимо использовать воду с низким содержанием примесей.

Схема аэропонной установки: 1 – водяной пар; 2 – подающий патрубок; 3 – поток воздуха; 4 – крепление растения; 5 – раствор; 6 – растение; 7 – ультразвуковой генератор пара; 8 – форсунка

Для опыления корней питательным раствором 5, который подают по питательной трубке 2 , применяют туманообразующий распылитель (форсунка) 8 , с помощью которого 2 раза в сутки в течение 2–3 мин корням подается питательный раствор 5 в виде мельчайших капель. Для увеличения светового дня в данной системе возможно применять светодиодные лампы. Управление процессом подачи питательного раствора и работы парогенератора происходит с помощью таймеров или компьютерных программ.

Использование многоэтажных модулей данных установок позволяет повысить выход готовой продукции с 1 м2 площади теплицы.

Перспективы применения данной технологии в условиях Сибирского региона достаточно широки. Существующие предприятия с изношенным тепличным оборудованием, использующие устаревшие технологии, сегодня уже не конкурентоспособны, а постоянный рост цен на энергоносители и ресурсы заставляет сельхозтоваропроизводителей задумываться о применении ресурсоэнергосберегающих технологий, таких как овощеводство защищенного грунта с применением аэропоники. Проблемой освоения данных технологий являются большие первоначальные материальные затраты, что является сдерживающим фактором широкого распространения.

Список литературы Перспективы выращивания тепличных культур с применением аэропоники в условиях Сибирского региона

  • «Концепция развития овощеводства Сибирского федерального округа до 2020 года»//Сайт CОЮЗА СИБИРСКИХ ОВОЩЕВОДОВ (ССО) [Электронный ресурс]. -Режим доступа: союзсибирскиховощеводов.рф.
  • Stoner, R.J. and J.M. Clawson (1997-1998). A High Performance, Gravity Insensitive, Enclosed Aeroponic System for Food Production in Space. Principal Investigator, NASA SBIR NAS10-98030.
  • Аэропонные системы: сайт/ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии» [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://aeroponica.su/аeроpоnikа.
Статья научная