Разумеется, очень трудно провести четкую границу между высокими и менее высокими технологиями. По сути, чем выше технологический уровень теплицы, тем больше у агронома или владельца теплицы возможностей обеспечить потребности растений. Однако, во многих, казалось бы, низкотехнологичных теплицах вполне возможно применение элементов высоких технологий, что при относительно небольших инвестициях позволяет значительно повысить урожайность и качество продукции. Очень большую помощь в этом могут оказать сенсоры, измеряющие различные параметры окружающей растения среды. Как гласит голландская поговорка “измерять значит знать”.
Базовые показатели — температура и относительная влажность воздуха, концентрация СО2
До сих пор владельцы многих относительно небольших теплиц (площадью от нескольких тысяч квадратных метров до нескольких гектаров) не уделяют должного внимания измерению температуры воздуха и его относительной влажности. Это объясняется главным образом тем, что они не видят возможности как-то повлиять на эти показатели в жаркую погоду. Но это ошибочный подход. Зная реальное положение дел, владельцу теплиц гораздо легче принять решение о приобретении и применении затеняющих экранов или специальных покрытий, снижающих перегрев воздуха. В настоящее время относительно недорогие сенсоры, измеряющие температуру и влажность воздуха, а также концентрацию СО2, предлагают многие производители. Особенно удобно то, что сенсоры передают информацию на компьютер пользователя и специальная программа отображает ее в графической форме. С учетом этой информации агроном может гораздо точнее выстроить стратегию полива растений и проветривания теплицы.
Казалось бы, зачем знать актуальную концентрацию СО2 в воздухе теплицы, если в хозяйстве не применяют специальные подкормки растений углекислым газом? А затем, что в полностью закрытой теплице растения полностью потребляют весь доступный СО2 в течение 1,5-2 часов после восхода солнца. Период, в течение которого растения потребляют весь доступный СО2, зависит от объема воздуха в теплице — чем больше воздуха, тем выше запас СО2. Такие ситуации бывают в зимне-весенний период, когда на улице солнечно, но холодно, поэтому вентиляцию не открывают, чтобы не терять тепло. Однако, если в воздухе недостаточно СО2, то фотосинтез не идет, а значит и отопление, и вода, и удобрения расходуются напрасно. Вовремя приоткрыв вентиляцию, можно повысить концентрацию СО2 хотя бы до естественного уровня в 400 ппм. Чтобы не терять напрасно тепло и одновременно обеспечить протекание фотосинтеза, и нужен сенсор СО2. Лучше, чтобы в теплице было несколько сенсоров, тогда агроном получает более объективную картину. Дело в том, что даже в высокотехнологичных больших теплицах бывают участки, в которых параметры микроклимата отличаются в ту или иную сторону.
Измерители ФАР (Фотосинтетически Активной Радиации)
В комплектацию современных высокотехнологичных теплиц входят метеостанции, которые традиционно размещают снаружи теплицы. Они измеряют температуру и относительную влажность воздуха, направление и силу ветра, а также приход солнечной радиации, точнее, фотосинтетически активной радиации (ФАР). Эти параметры поступают в компьютер, управляющий микроклиматом теплицы. Многие инвесторы ошибочно полагают, будто такой компьютер сам все “знает” и обеспечит растениям все, что нужно. На самом деле необходимые установки задает агроном, а компьютер лишь управляет соответствующими насосами и механизмами с учетом показаний метеостанции и сенсоров внутри теплицы.
Для теплиц небольших фермерских хозяйств такие метеостанции, возможно, не так уж необходимы, но вот датчик прихода солнечной радиации очень полезен. С развитием выращивания с дополнительным освещением было установлено, что для образования одного килограмма длинноплодного огурца необходимо накопить 3000 Дж/см2 света. Для среднеплодных гибридов требуется 3300-3500 Дж/см2, для короткоплодных — 4500-5000 Дж/см2. При этом растения способны максимально использовать 1700 Дж/см2 в сутки. То есть, избыточное солнечное освещение урожайность не повысит, а вызовет стресс у растений. При недостатке света никакие удобрения урожай не повысят и не ускорят. При измерении освещения используют разные единицы измерения, климатический компьютер сам переводит их друг в друга. При интенсивности освещения 100 Вт/м2 растения получают 36 Дж/см2*сек. Эти данные используют при расчете системы освещения, но они важны и для расчета стратегии полива, причем не только в гидропонике, но и при выращивании в грунте.
Уже более тридцати лет полив растений в гидропонике рассчитывают, исходя из того, что на один Дж/ м2 растениям томата требуется 3 мл воды/м2. Из них 2 мл/м2 идут на нужды самих растений, а 1 мл/м2 уходит в дренаж, чтобы предотвратить засоление субстрата. В последние годы в Нидерландах повсеместно, в других странах все чаще, дренажный раствор собирается, дезинфицируется и используется повторно, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды и нерациональную потерю удобрений. Метеостанции собирают данные по приходу света, программы климат-компьютеров преобразуют эту информацию в графики, на основе которых агроном строит стратегию полива и принимает решения о ее коррекции в периоды переменчивой погоды.
Но полив по освещенности возможен лишь там, где агроному доступна такая информация. Если ее нет, остается полагаться на собственный опыт, если он есть, или разноречивые рекомендации специалистов из различных чатов. В результате урожайность всегда ниже, чем могла бы быть с использованием сенсора ФАР. Они сейчас доступны как в комплектации агрометеостанций, так и отдельно.
Полив по весу
В современных теплицах большинство овощей выращивают в ограниченном объеме субстрата. Это может быть минеральная вата или кокосовое волокно, реже древесное волокно и торф, иногда перлит. Все субстраты (даже разные марки одного производителя) различаются по структуре и свойствам:
● сроку службы (для роз это несколько лет, для овощей оптимально один год, но при острой необходимости используют и по два года, хотя на второй год результаты ниже);
● водоудерживающей способности;
● соотношению вода/воздух, благодаря чему в них всегда присутствует какое-то количество воздуха.
Из-за этих отличий каждый материал и даже марка субстрата требуют своего режима полива, который в свою очередь зависит от выращиваемой культуры, величины растений и площади листовой поверхности, освещенности, температуры воздуха, причем от сочетания названных факторов в тот или иной момент времени. Да как же их поливают?! Стратегию полива строят по двум показателям — изменению массы субстрата и количеству света (естественного и искусственного, если применяют лампы).
В настоящее время многие небольшие тепличные хозяйства тоже применяют выращивание в гидропонике, используя чаще всего кокосовый субстрат. Нередко это субстрат второго года использования, который продают крупные хозяйства. Чем выше урожайность в теплице, тем дороже обходится каждый процент потери урожая от вредителей и инфекций, поэтому высокотехнологичные хозяйства стараются использовать субстраты лишь один год, чтобы избежать накопления инфекций. Небольшие фермерские хозяйства охотно приобретают такие субстраты несмотря на фитосанитарные риски, но и перед их владельцами встает вопрос, как правильно поливать растения.
Во всех современных теплицах некоторое количество блоков субстрата (хотя бы один) со всеми растениями в них размещено на весах. По динамике изменения массы агроном определяет время начала и окончания поливов. Еще не так давно агроному было необходимо вспомнить вовремя подойти к весам и записать их показания, сейчас существуют весы, которые передают информацию в климат-компьютер. В оптимальном случае применяются такие системы, как Паскаль (Pascal), Трутина (Trutina), или автоматические весы фирмы Аранет (Aranet), которые позволяют взвешивать одновременно несколько блоков субстрата, что дает более достоверную информацию. С учетом удаления листьев, сбора урожая, учета параметров растения и уже проведенных поливов удается оптимизировать не только поливы, но и проведение всех работ по формированию растений и в результате повысить урожай.
Рядом фирм, например Привой (Priva), уже разработаны программы управления поливом на основе показаний весов, в том числе, для земляники.
Grosens и другие сенсоры влажности субстрата
Grosens это сенсор влажности субстрата, разработанный фирмой Grodan и предназначенный для работы с субстратами из каменной ваты (минваты). Он позволяет в реальном времени получать данные о содержании воды, концентрации солей и температуре субстрата из каменной ваты в режиме 24/7. Систему можно подключать к большинству компьютеров управления климатом для мгновенного и непрерывного отображения данных в форме графика.
Кроме того, она также позволяет отображать более подробную информацию на любом внешнем компьютере, подключенном к сети Интернет/Ethernet. Беспроводной датчик втыкается в блок субстрата и постоянно передает информацию приемнику, данные обрабатываются и далее передаются на компьютер управления микроклиматом и доступны для просмотра на любом внешнем компьютере, подключенном к интернету.
Сходным образом работают и сенсоры фирмы Growficient, но их можно применять не только для минваты, но и для других субстратов.
Благодаря таким сенсорам агрономы могут получать информацию в режиме реального времени, вместо того, чтобы самим ходить с ручным прибором по теплице, измеряя эти показатели в разных местах, как это делалось раньше, а во многих хозяйствах делается до сих пор. Агроному очень важно вовремя внести поправки в режим полива, заданный компьютеру. Пока он будет ходить с ручным прибором по теплице (или нескольким теплицам) успеет пройти несколько поливов, поэтому собранная им информация будет не о чем.
Так ли уж нужен такой прибор в теплице? Ведь он недешев и с точки зрения инвестора, как-то до сих пор без него обходились. В круглогодичных теплицах с использованием искусственного освещения в зимний период очень важно согласовать режим полива с фактической освещенностью, площадью листовой поверхности, температурой воздуха и нагрузкой растения урожаем (количеством плодов, завязавшихся на растении – будущим урожаем). На практике нередки случаи, когда растения либо пересушивают и часть завязей засыхает, либо переливают и корни гибнут от недостатка кислорода. В обоих случаях конечный результат – недобор урожая в период самых высоких цен на продукцию и самых высоких затрат на отопление и освещение.
Сенсоры влажности субстрата Precision Irrigation Package (PIP) позволяют отслеживать изменения влажности кокосового субстрата при выращивании земляники и оптимизировать режим полива этой требовательной культуры. В Англии они применяются уже несколько лет и позволили повысить урожайность земляники на 10% и малины на 14% по сравнению с ручным управлением поливом.
Сенсоры в современной, пусть и не очень высокотехнологичной теплице не дань моде, а возможность оптимизировать использование доступных ресурсов.
