Зрозуміло, дуже важко провести чітку межу між високими й менш високими технологіями. По суті, що вищий технологічний рівень теплиці, то більше в агронома або власника теплиці можливостей забезпечити потреби рослин. Однак, у багатьох, здавалося б, низькотехнологічних теплицях цілком можливе застосування елементів високих технологій, що за відносно невеликих інвестицій дає змогу значно підвищити врожайність і якість продукції. Дуже велику допомогу в цьому можуть надати сенсори, що вимірюють різні параметри навколишнього середовища рослини. Як свідчить голландська приказка “вимірювати означає знати”.
Базові показники – температура і відносна вологість повітря, концентрація СО2
Досі власники багатьох відносно невеликих теплиць (площею від кількох тисяч квадратних метрів до кількох гектарів) не приділяють належної уваги вимірюванню температури повітря та його відносної вологості. Це пояснюється головним чином тим, що вони не бачать можливості якось вплинути на ці показники у спекотну погоду. Але це помилковий підхід. Знаючи реальний стан справ, власнику теплиць набагато легше ухвалити рішення щодо придбання та застосування затіняючих екранів або спеціальних покриттів, що знижують перегрів повітря. Нині відносно недорогі сенсори, що вимірюють температуру і вологість повітря, а також концентрацію СО2, пропонують багато виробників. Особливо зручно те, що сенсори передають інформацію на комп’ютер користувача і спеціальна програма відображає її в графічній формі. З урахуванням цієї інформації агроном може набагато точніше вибудувати стратегію поливу рослин і провітрювання теплиці.
Здавалося б, навіщо знати актуальну концентрацію СО2 в повітрі теплиці, якщо в господарстві не застосовують спеціального підживлення рослин вуглекислим газом? А для того, що в повністю закритій теплиці рослини повністю споживають весь доступний СО2 протягом 1,5-2 годин після сходу сонця. Період, протягом якого рослини споживають весь доступний СО2, залежить від об’єму повітря в теплиці – що більше повітря, то вищий запас СО2. Такі ситуації бувають у зимово-весняний період, коли надворі сонячно, але холодно, тож вентиляцію не відчиняють, щоб не втрачати тепло. Однак, якщо в повітрі недостатньо СО2, то фотосинтез не йде, а значить і опалення, і вода, і добрива витрачаються марно. Вчасно відкривши вентиляцію, можна підвищити концентрацію СО2 хоча б до природного рівня в 400 ппм. Щоб не втрачати даремно тепло й одночасно забезпечити протікання фотосинтезу, і потрібен сенсор СО2. Краще, щоб у теплиці було кілька сенсорів, тоді агроном отримує більш об’єктивну картину. Річ у тім, що навіть у високотехнологічних великих теплицях бувають ділянки, в яких параметри мікроклімату відрізняються в той чи інший бік.
Вимірювачі ФАР (фотосинтетично активної радіації)
У комплектацію сучасних високотехнологічних теплиць входять метеостанції, які традиційно розміщують зовні теплиці. Вони вимірюють температуру і відносну вологість повітря, напрямок і силу вітру, а також прихід сонячної радіації, точніше, фотосинтетично активної радіації (ФАР). Ці параметри надходять до комп’ютера, що керує мікрокліматом теплиці. Багато інвесторів помилково вважають, ніби такий комп’ютер сам усе “знає” і забезпечить рослинам усе, що потрібно. Насправді необхідні установки задає агроном, а комп’ютер лише керує відповідними насосами та механізмами з урахуванням показань метеостанції та сенсорів усередині теплиці.
Для теплиць невеликих фермерських господарств такі метеостанції, можливо, не такі вже й необхідні, але ось датчик приходу сонячної радіації дуже корисний. З розвитком вирощування з додатковим освітленням було встановлено, що для утворення одного кілограма довгоплідного огірка необхідно накопичити 3000 Дж/см2 світла. Для середньоплідних гібридів потрібно 3300-3500 Дж/см2, для короткоплідних – 4500-5000 Дж/см2. При цьому рослини здатні максимально використовувати 1700 Дж/см2 на добу. Тобто, надмірне сонячне освітлення врожайність не підвищить, а викличе стрес у рослин. За нестачі світла жодні добрива врожай не підвищать і не прискорять. Під час вимірювання освітлення використовують різні одиниці вимірювання, кліматичний комп’ютер сам переводить їх одна в одну. За інтенсивності освітлення 100 Вт/м2 рослини отримують 36 Дж/см2*сек. Ці дані використовують під час розрахунку системи освітлення, але вони важливі й для розрахунку стратегії поливу, причому не тільки в гідропоніці, а й під час вирощування в ґрунті.
Уже понад тридцять років полив рослин у гідропоніці розраховують, виходячи з того, що на один Дж/м2 рослинам томата потрібно 3 мл води/м2. З них 2 мл/м2 йдуть на потреби самих рослин, а 1 мл/м2 йде в дренаж, щоб запобігти засоленню субстрату. Останніми роками в Нідерландах повсюдно, в інших країнах дедалі частіше, дренажний розчин збирають, дезінфікують і використовують повторно, щоб запобігти забрудненню довкілля і нераціональній втраті добрив. Метеостанції збирають дані щодо приходу світла, програми клімат-комп’ютерів перетворюють цю інформацію на графіки, на основі яких агроном будує стратегію поливу і приймає рішення про її корекцію в періоди мінливої погоди.
Але полив за освітленістю можливий лише там, де агроному доступна така інформація. Якщо її немає, залишається покладатися на власний досвід, якщо він є, або суперечливі рекомендації спеціалістів із різних чатів. У результаті врожайність завжди нижча, ніж могла б бути з використанням сенсора ФАР. Вони зараз доступні як у комплектації агрометеостанцій, так і окремо.
Полив за вагою
У сучасних теплицях більшість овочів вирощують в обмеженому обсязі субстрату. Це може бути мінеральна вата або кокосове волокно, рідше деревне волокно і торф, іноді перліт. Усі субстрати (навіть різні марки одного виробника) розрізняються за структурою і властивостями:
- терміном служби (для троянд це кілька років, для овочів оптимально один рік, але за гострої потреби використовують і по два роки, хоча на другий рік результати нижчі);
- водоутримувальній здатності;
- співвідношенню вода/повітря, завдяки чому в них завжди присутня якась кількість повітря.
Через ці відмінності кожен матеріал і навіть марка субстрату вимагають свого режиму поливу, який, своєю чергою, залежить від вирощуваної культури, величини рослин і площі листкової поверхні, освітленості, температури повітря, причому від поєднання названих чинників у той чи інший момент часу. Та як же їх поливають?! Стратегію поливу будують за двома показниками – зміною маси субстрату і кількістю світла (природного і штучного, якщо застосовують лампи).
Нині багато невеликих тепличних господарств теж застосовують вирощування в гідропоніці, використовуючи найчастіше кокосовий субстрат. Нерідко це субстрат другого року використання, який продають великі господарства. Що вища врожайність у теплиці, то дорожче обходиться кожен відсоток втрати врожаю від шкідників та інфекцій, тому високотехнологічні господарства намагаються використовувати субстрати лише один рік, щоб уникнути накопичення інфекцій. Невеликі фермерські господарства охоче купують такі субстрати попри фітосанітарні ризики, але й перед їхніми власниками постає питання, як правильно поливати рослини.
У всіх сучасних теплицях деяка кількість блоків субстрату (хоча б один) з усіма рослинами в них розміщена на вагах. За динамікою зміни маси агроном визначає час початку і закінчення поливів. Ще не так давно агроному було необхідно згадати вчасно підійти до терезів і записати їхні покази, зараз існують ваги, що передають інформацію в клімат-комп’ютер. В оптимальному випадку застосовуються такі системи, як Паскаль (Pascal), Трутіна (Trutina), або автоматичні ваги фірми Аранет (Aranet), які дають змогу зважувати одночасно кілька блоків субстрату, що дає достовірнішу інформацію. З урахуванням видалення листя, збору врожаю, врахування параметрів рослини та вже проведених поливів вдається оптимізувати не лише поливи, а й проведення всіх робіт з формування рослин і в результаті підвищити врожай.
Низка фірм, наприклад Привой (Priva), вже розробила програми управління поливом на основі показань ваг, зокрема, для суниці.
Grosens та інші сенсори вологості субстрату
Grosens це сенсор вологості субстрату, розроблений фірмою Grodan і призначений для роботи з субстратами з кам’яної вати (мінвати). Він дає змогу в реальному часі отримувати дані про вміст води, концентрацію солей і температуру субстрату з кам’яної вати в режимі 24/7. Систему можна під’єднувати до більшості комп’ютерів керування кліматом для миттєвого та безперервного відображення даних у формі графіка.
Крім того, вона також дає змогу відображати детальнішу інформацію на будь-якому зовнішньому комп’ютері, під’єднаному до мережі Інтернет/Ethernet. Бездротовий датчик встромляється в блок субстрату і постійно передає інформацію приймачу, дані обробляються і далі передаються на комп’ютер управління мікрокліматом і доступні для перегляду на будь-якому зовнішньому комп’ютері, підключеному до інтернету.
Подібним чином працюють і сенсори фірми Growficient, але їх можна застосовувати не тільки для мінеральної вати, а й для інших субстратів.
Завдяки таким сенсорам агрономи можуть отримувати інформацію в режимі реального часу, замість того, щоб самим ходити з ручним приладом по теплиці, вимірюючи ці показники в різних місцях, як це робили раніше, а в багатьох господарствах роблять досі. Агроному дуже важливо вчасно внести поправки в режим поливу, задання для комп’ютера. Поки він ходитиме з ручним приладом по теплиці (або кільком теплицям), встигне пройти кілька поливів, тому зібрана ним інформація буде ні про що.
Чи так уже й потрібен такий прилад у теплиці? Адже він недешевий і з погляду інвестора, якось досі без нього обходилися. У цілорічних теплицях з використанням штучного освітлення в зимовий період дуже важливо узгодити режим поливу з фактичною освітленістю, площею листової поверхні, температурою повітря і навантаженням рослини врожаєм (кількістю плодів, що зав’язалися на рослині – майбутнім урожаєм). На практиці нерідкі випадки, коли рослини або пересушують і частина зав’язей засихає, або переливають і коріння гине від нестачі кисню. В обох випадках кінцевий результат – недобір врожаю в період найвищих цін на продукцію і найвищих витрат на опалення та освітлення.
Сенсори вологості субстрату Precision Irrigation Package (PIP) дають змогу відстежувати зміни вологості кокосового субстрату під час вирощування суниці та оптимізувати режим поливу цієї вимогливої культури. В Англії вони застосовуються вже кілька років і дали змогу підвищити врожайність суниці на 10% і малини на 14% порівняно з ручним керуванням поливом.
Сенсори в сучасній, нехай і не дуже високотехнологічній теплиці не данина моді, а можливість оптимізувати використання доступних ресурсів.
