способ повышения продуктивности и рентабельности выращивания огурца в условиях защищенного грунта на севере

Формула изобретения

Способ культивирования огурца в условиях Крайнего Севера, включающий досвечивание растений, выращиваемых в условиях защищенного грунта, основными источниками искусственного света, расположенными на уровне верхнего яруса листьев, отличающийся тем, что осуществляют боковое досвечивание дополнительными источниками искусственного света для поддержания физиологической активности листьев среднего и нижнего ярусов, обеспечивающих формирование плодов, дополнительные боковые источники света устанавливают на регулируемых по высоте подвесах внутри ценоза на уровне яруса, в котором происходит интенсивный налив плодов, причем продолжительность досветки боковыми источниками света устанавливают от 3 до 12 ч с учетом плодонагрузки и интенсивности естественного и искусственного освещения, при этом плотность потока падающей фотосинтетической активной радиации предпочтительно не более 350 мкмоль/м²с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к производству овощей в защищенном грунте, в теплицах с автоматической системой управления факторами среды (свет, температура, влажность воздуха, содержание СО₂ в воздухе, минеральное питание).

Излучение солнца является основным ресурсом, определяющим выбор культивационных сооружений, набор культур и сроки их выращивания в конкретной местности. По количеству падающей суммарной фотосинтетически активной радиации (ФАР) территорию Российской Федерации делят на 7 световых зон. В первой световой зоне (северные широты) приход фотосинтетической активной радиации (ФАР) в декабре - феврале составляет 8-16 Вт/м² (35-70 мкмоль/м²с ФАР), что на порядок ниже по сравнению с седьмой световой зоной. В связи с этим получение свежих овощей на Севере невозможно без создания агропромышленного производства на базе защищенного грунта с использованием технологии светокультуры. В современных тепличных хозяйствах используют системы с автоматической регуляцией базовых параметров среды (концентрации СО₂, минерального и водного питания). Вопросы оптимизации светового режима на производстве решаются зачастую индивидуально в зависимости от имеющихся типов источников освещения, стоимости энергоресурсов, схемы выращивания, геометрии и объема сооружений. Выбор оптимального сочетания факторов среды для обеспечения высокой рентабельности производства в защищенном грунте является нетривиальной задачей. Требуется не только учесть физиологические особенности культур, но и стоимость ресурсов.

Известен способ выращивания растений огурца (патент РФ № 2131179, МПК F01G 7/00, F01G 9/00, опубл. 10.06.1999 г.), выбранный за прототип, включающий изменение удельной мощности и времени облучения растений источниками искусственного света.

Недостатком известного способа является:

- малоэффективное использование ФАР ассимилирующими органами в вертикальном профиле агроценоза огурца;

- техническая сложность использования узкостеллажной гидропонной технологии выращивания и предлагаемых схем освещения;

- невозможность использования многосменной системы постоянного плодоношения.

Перед нами была поставлена задача оптимизировать распределение светового потока в агроценозе, повысить урожайность и рентабельность производства.

Технический результат состоит в том, что предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность использования искусственного досвечивания при культивировании огурца на площадях защищенного грунта, способствует ускорению формирования урожая и повышению продуктивности.

Способ повышения продуктивности и рентабельности культивирования огурца в условиях Крайнего Севера, включающий досвечивание растений, выращиваемых в условиях защищенного грунта, основными источниками искусственного света, расположенными на уровне верхнего яруса листьев, согласно изобретению осуществляют боковое досвечивание дополнительными источниками искусственного света для поддержания физиологической активности листьев среднего и нижнего ярусов, обеспечивающих формирование плодов, дополнительные боковые источники света устанавливают на регулируемых по высоте подвесах внутри ценоза на уровне яруса, в котором происходит интенсивный налив плодов, причем продолжительность досветки боковыми источниками света устанавливают от 3 до 12 часов с учетом плодонагрузки и интенсивности естественного и искусственного освещения, при этом плотность потока падающей фотосинтетической активной радиации, предпочтительно, не более 350 мкмоль/м²с.

Выбор нового технологического режима освещения и использование дополнительных боковых ламп увеличивает приход ФАР к листьям среднего и нижнего ярусов агроценоза в 2-4 раза. Происходит оптимизация фотосинтеза растений за счет более эффективного распределения ФАР в агроценозе при боковой досветке. Высота расположения боковых ламп освещения внутри формирующегося агроценоза и продолжительность досветки определяются на основании анализа функциональных параметров листьев и накопления ассимилятов (растворимые углеводы и крахмал). Учитываются ярус листьев и плодонагрузка. Это позволяет повысить урожайность растений на 30-35% с сохранением высокого качества, сократить время от посадки до первого сбора урожая на 5-6 дней при рентабельности производства 35-38%, производить смену отслужившего оборота на следующий без периода, при котором отсутствует сбор плодов огурца.

На рис.1 представлена схема выращивания растений огурца в теплице с применением дополнительного бокового освещения: 1, 2, 3 - листья верхнего, среднего, нижнего яруса соответственно, 4 - основные лампы верхнего освещения, 5 -дополнительные лампы бокового освещения, А - внешняя и Б - внутренняя сторона ряда растений. Справа приведена фотография работающих дополнительных ламп.

На рис.2 показана световая зависимость СО ₂-газообмена листьев огурца при температуре 27°С для растений выращеных при стандартном верхнем режиме освещения. Уровень фотосинтеза при насыщающей ФАР 350 мкмоль/м² с (1), касательная, проведенная из начала координат (2).

На рис.3 показана плотность потока падающей фотосинтетически активной радиации на листья разного яруса растений огурца: стандартный режим выращивания только при верхнем освещении (А), опытный режим выращивания - сторона ряда, освещаемая боковой лампой (Б) и сторона без боковой лампы (В). Цифры на диаграммах - скорость фотосинтеза листьев, мкмоль СО₂/м²с.

На рис.4 показана урожайность светокультуры огурца при стандартном режиме выращивания (1) и с применением дополнительного бокового освещения (2).

В таблице (рис.5) приведены данные по содержанию макро и микроэлементов в плодах огурца с. Церес, выращиваемого при стандартном режиме освещения (1) и с применением дополнительного бокового освещения (2).

Опыты проводили на производственных площадях закрытого грунта ОАО «Пригородный». Растения огурца (Cucumis sativus L., гибрид F1 Церес) выращивали в блочных теплицах «Агрисовгаз» (Россия) на минеральном субстрате («Агрос», Россия). Голландский гибрид огурцов Церес включен в Госреестр по Российской Федерации для культивирования в зимних теплицах. Предназначен для использования в салатах, средняя урожайность плодов 25 кг/ м².

Верхнее освещение создавали с помощью натриевых ламп высокого давления ДНа3-бООВт/REFLUX (фотопериод 19/5 ч). Источники дополнительного света - лампы ДНа3-250 Вт/REFLUX устанавливали на регулируемых по высоте подвесах в междурядьях, вдоль одной стороны, чтобы не препятствовать передвижению платформы для сбора плодов на противоположной стороне (рис.1). Дополнительные лампы подключали при появлении первых зеленцов. В течение оборота высоту подвеса ламп регулировали с учетом состояния растений и яруса, в котором происходил интенсивный налив плодов. Продолжительность досветки боковыми лампами увеличивали от 3 часов (в начале фазы плодоношения) до 12 часов (в период массового сбора плодов). Чтобы оптимизировать продолжительность досветки боковыми лампами в течение оборота учитывали уровень накопления крахмала в листьях.

Освещенность в ценозе определяли с помощью набора датчиков на базе логгера LI-1400 (США). В течение оборота проводили наблюдения за ростом и развитием растений. СО₂ - газообмен и транспирацию листьев огурца определяли газометрической системой LCPro+(ADC, Англия). Урожайность оценивали по периодическому сбору плодов и суммировали за весь оборот. Контрольные растения выращивали по стандартной схеме с использованием только верхнего освещения без установки дополнительных ламп в междурядьях.

Формирование плодов сельскохозяйственных культур прямо связано с ассимиляционными возможностями растений. Как видно из рис.2 зависимость скорость видимого фотосинтеза листьев огурца среднего яруса хорошо описывается прямоугольной параболой. Поглощение СО₂ возрастает линейно с увеличением ФАР до 50 мкмоль/м²с. Насыщение фотосинтеза светом начинается при ФАР 300-350 мкмоль/м²с (рис.2). Далее с увеличением плотности потока квантов света скорость ассимиляции СО² возрастает незначительно и световая кривая фотосинтеза выходит на плато. Проведя касательную от начала координат к световой кривой получим, что при интенсивности радиации приспособления около 100-120 мкмоль/м²с, когда КПД листа является максимальным, нетто-ассмиляция СО₂ составляет около 50% от максимальной (рис.2).

В сформированном при стандартном способе освещения ценозе листья нижнего яруса получали в 3 раза меньше света, чем листья верхнего яруса (рис.3 А). В опытном ценозе на стороне ряда, где отсутствовали лампы, градиент падения освещенности листьев от верхних к нижним был таким же (рис.3 В). Дополнительная лампа, установленная в междурядье, существенно повышала световое довольствие листьев среднего и нижнего ярусов (рис.3 Б). Листья среднего яруса с максимальной плодонагрузкой, получающие дополнительный свет, ассимилировали в 2 раза интенсивней (рис.3).

Боковое освещение, стимулирующее ассимилирующую активность листьев, приводило к ускорению налива плодов огурца и повышению продуктивности растений (рис.4). Макро и микроэлементный состав плодов огурца не изменялся (таблица).

Таким образом, выбор нового технологического режима освещения и использование дополнительных боковых ламп позволяет повысить урожайность растений на 30-35% с сохранением высокого качества, сократить время от посадки до первого сбора урожая на 5-6 дней при рентабельности производства 35-38%.