Технология выращивания томатов на светокультуре

Обновлено: 18.09.2024

Актуальность. Важнейшее влияние на урожайность, сроки выращивания овощных культур в защищенном грунте и стоимость полученного урожая, кроме прихода солнечной радиации, оказывает наличие системы искусственного освещения теплиц и ее мощность. Без преувеличения можно сказать, что сегодня искусственное освещение в теплицах более эффективно, чем естественное. Так, для получения одного килограмма овощей с использованием искусственного освещения необходимо затратить 4,5-5,0 тыс. Дж/см2, а в случае естественного освещения: 5,0-6,5 тыс. Дж/см2. Это связано с тем, что при искусственном освещении в теплице создаются для растений максимально комфортные условия выращивания. Безусловно, каждая культура, каждый гибрид требуют своих параметров освещенности, поэтому не следует пытаться сформулировать, каким будет идеальное искусственное освещение. Правильное освещение подразумевает получение максимального урожая у выращиваемых растений с минимальными затратами. Повышение продуктивности растений при выращивании в условиях светокультуры происходит не только за счет увеличения мощности освещения на единицу площади теплиц, но также за счет правильно подобранных гибридов. Выращиваемый гибрид является одним из важнейших критериев как повышения его продуктивности, так и улучшения качества плодов. Но далеко не все гибриды томата, рекомендуемые селекционными компаниями к выращиванию в условиях искусственного освещения, идеально подходят к таким условиям.
Методы. Использованы методы, применяемые в агрономической науке. Информационную базу исследования составили справочные материалы специализированных изданий по исследуемой тематике (каталоги селекционных компаний); материалы, поступающие от участников рынка овощей защищенного грунта (селекционные компании, тепличные комбинаты); собственные исследования, статьи и обзоры в специализированных журналах.
Результаты. Правильно подобранные гибриды томата обеспечивают значительное повышение урожайности в теплицах, улучшение качества плодов и сбалансированную технологию выращивания в данных условиях. Представлен ассортимент рекомендуемых гибридов томата для выращивания в условиях светокультуры, сделан анализ их достоинств и недостатков, сформулированы основные требования к гибридам для этих условий.

Ключевые слова

Об авторе

Валентин Григорьевич Король - доктор с.-х. наук, главный специалист по агрономическому сопровождению

Список литературы

1. Перова В. Точки роста тепличного бизнеса. Как отмена господдержки и нестабильность цен влияют на отрасль. Райк Цваан и технологии. 2020;(3):10-15.

2. Ситников А. Рекордные показатели, несмотря на пандемию. Perfect Agriculture. Защищенный грунт. Специальный проект. 2020. 2-й квартал. С.8.

3. В России выросло потребление овощей защищенного грунта. Гавриш. 2020;(5):22-25.

5. Итоги 2020 года. Овощи защищенного грунта. Гавриш. 2021;(1):20-23.

7. Томат. Производство и потребление. Мир Теплиц. 2019;(4):16-18.

9. Перова В. Тепличные тенденции в России. Овощеводы в поисках эффективных моделей бизнеса. Райк Цваан и технологии. 2020;(3):16-20.

12. Объединенные томатной лигой. Perfect Agriculture. Защищенный грунт РФ. 2020. 2-й квартал. Спец. Выпуск. С.34-38.

13. Тосунов Д. Предложение на любой вкус: нам есть чем удивить томатный рынок. Perfect Agriculture. Защищенный грунт РФ. 2020. 2-е полугодие. Спец. Выпуск. С.19-20.

14. Король В.Г. Опадение плодов томата: причины и предупреждение. Картофель и овощи. 2014;(5):21-22.

Уровень освещенности в теплице, необходимый для выращивания растений, определяется агрономическими требованиями. Минимальный уровень составляет 6v7 кЛк. Количество светильников, обеспечивающих требуемую освещенность, зависит от размеров теплицы, высоты подвеса светильников и уровня, на котором обеспечивается требуемая освещенность, от мощности светильников.

От выращиваемой культуры существенно зависит распространение света и, соответственно, также необходимое количество светильников для получения необходимой освещенности. Обычно для достижения минимальной освещенности устанавливают светильники с удельной мощностью от 50 до 100 Вт/м2. Конкретное количество определяется на основе светотехнического расчета для конкретного проекта. Гарантированно хорошие результаты по урожайности получаются при получении среднего уровня освещенности 10 т 12 кЛк. Еще лучшая урожайность получается при относительно высокой освещенности до 20 и более кЛк. Соответственно, для этого необходимо устанавливать большее количество светильников и при эксплуатации расходовать большее количество электрической энергии.

Внедрение светокультуры тесно связано с ценами на продукцию и с ее себестоимостью, значительно снижает расходы на отопление. В то же время имеет место более интенсивное использование дорогостоящих культивационных сооружений. Светокультура требует кардинальных изменений организации труда в тепличном хозяйстве, а также изменений в технологии выращивания на основе глубокого знания биологических особенностей конкретного гибрида.

Светокультура позволяет получать плоды огурца и томата в зимние месяцы (ноябрь - февраль) и, таким образом, замкнуть круглогодичный цикл поступления огурцов из зимних теплиц. И хотя себестоимость овощей, выращиваемых способом светокультуры, высокая, все затраты окупаются ценой реализации.

В мировой практике все виды культивационных сооружений создают с учетом максимального использования солнечной радиации. Солнечная радиация является основным климатическим фактором, определяющим виды и типы культивационных сооружений в данной местности, набор культур по периодам и сроки их выращивания.

Малообъемная технология позволяет упорядочить систему полива, четко регулировать концентрацию питательного раствора, что препятствует чрезмерному вегетативному росту растений, делая их более компактными. А это, в свою очередь, также повышает освещенность растений.

Все вышеперечисленные факторы позволяют высаживать растения в теплицу в более ранние сроки.

Томат – светолюбивая культура, которая хорошо развивается при интенсивном освещении.

Решающим фактором ускорения или замедления роста и повышения продуктивности растений томата является не длина дня, а световая энергия, то есть интенсивность и продолжительность облучения за день и за весь период.

Качество света (его спектральный состав) оказывает большое влияние на рост, а в дальнейшем и на развитие генеративных органов томата .

Так как томаты выращивают, в основном, методом рассады, когда в зимний (зимне-весенняя культура в защищенном грунте) и в ранний весенний периоды (открытый грунт) солнечной лучистой энергии во многих регионах нашей страны недостаточно, применяют дополнительное искусственное освещение.

Под синим светом томаты развиваются также быстро, как и при хорошей дневной освещенности . Под красным светом развитие несколько задерживается, под зеленым растения сильно отстают в развитии, а некоторые растения не цветут.

Вместе с тем, доказано, что в зависимости от интенсивности освещения у растений значительно быстрее или медленнее протекают процессы роста и развития.

❗️При высокоинтенсивном и продолжительном освещении процессы ускоряются при любом свете (даже зеленом). В таких условиях под влиянием зелено-желтого света накапливается больше хлорофилла, при преобладании в радиации красных лучей в растениях образуется больше углеводов, а при преобладании синих и фиолетовых – больше бельков.

При недостатке света углекислота воздуха усваивается медленно, рост и развитие растений замедляются.

Очень требовательны к интенсивности освещения всходы и рассада.

Интенсивность освещения влияет также на порядок закладки кистей и листьев томата.

Очень ярко этот принцип проявляется у сортов и гибридов полудетерминантного типа. Так, при недостатке света между соцветиями может быть 3-5 листов. При высокой освещенности света может наблюдаться формирование двух кистей подряд.

Причиной потери первой кисти может быть низкая интенсивность света на 10-14 сутки после посева. Недостаток освещения также может являться причиной раннего вершкование растений сортов полудетерминантного типа, особенно присильном загущении растений.

При недостатке света растения сильно вытягиваются, стебли становятся тонкими, а листья мелкими и приобретают светлую окраску (желтовато-зеленую). Замедляется и генеративное развитие растений, соцветия закладывается выше 10-го листа, и часто образовавшиеся бутоны опадают.

Интенсивность солнечной радиации, как и ее спектральный состав, зависит от высоты стояния солнца. Так, в Подмосковье летом в полдень освещенность поверхности достигает 80-100 тыс. лк, при косом падении лучей в 8 и 16 часов она снижается до 40 тыс. лк. Хотя томаты являются требовательной к свету овощной культурой, они могут плодоносить при освещенности от 5 тыс. до 40 тыс. лк, а в теплицах – от 8 тыс. до 20 тыс. лк.

Критическим уровнем освещенности является 2000-3000 лк , при котором расход пластических веществ на дыхание повышает их приход от фотосинтеза. Для формирования генеративных органов, освещенность должна быть не ниже 4000-6000лк. Оптимальная освещенность для растений томата 20000 лк и более!

Друзья, знали ли Вы, что свет так нужен томатам?

Читайте наши статьи, задавайте вопросы и комментарии!

Отмечена важность спектрального состава излучения при выращивании растений в светокультуре. Рассмотрен способ задания спектра излучения через соотношение долей энергии в синем, зеленом и красном поддиапазонах фотосинтетически активной радиации. Изложены результаты выращивания рассады томата под излучением люминесцентных ламп (ЛЛ) и светодиодных источников (СД), имеющих одинаковые (и практически равные для этих источников) доли энергии в отмеченных поддиапазонах. Выявлено, что рассада томата, выращенная под ЛЛ характеризуется большей сырой массой, превышающее этот же показатель у растений под СД на 21,6 %, однако образуемое в растениях сухое вещество под СД на 19,7 % выше, чем при использовании ЛЛ. При использовании СД снижение удельного потребления электроэнергии составляет 13,1 %. Это открывает возможность применения светодиодов для промышленного получения рассады томата.

1. Нормы технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады НТП 10-95. – М: МСХ РФ НИПИ Агропром, 2006. – С. 21.

2. Ракутько Е.Н., Ракутько С.А. Сравнительная оценка эффективности источников излучения по энергоемкости фотосинтеза // Инновации в сельском хозяйстве. – 2015. – № 2(12). – С. 50–54.

3. Ракутько Е.Н., Ракутько С.А. Энергосбережение в оптических электротехнологиях АПК // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: сб.докладов X Межд.научно-практич. конф. (16–17 апреля 2015 г., Великие Луки). Великолукская ГСХА. В. Луки: РИО ВГСХА, 2015. – С. 252–254.

4. Ракутько С.А. Прикладная теория энергосбережения в энерготехнологических процессах АПК: основные положения и практическая значимость // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2009. – № 6. – С. 129–136.

5. Ракутько С.А. Исследование различных источников оптического излучения при выращивании рассады томата // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: сб. науч. тр. Вып. 85. – Спб.: СЗНИИМЭСХ, 2014. – С. 69–76.

6. Ракутько С.А., Судаченко В.Н., Маркова А.Е. Оценка эффективности применения оптического излучения в светокультуре по величине энергоемкости // Плодоводство и ягодоводство России. – 2012. – Т. 33. – С. 270–278.

7. Nanya K. Effects of blue and red light on stem elongation and flowering of tomato seedlings. Acta Horticulturae. – 2012. – vol. 956. – Р. 261–266.

Важнейшей задачей в АПК является обеспечение энергосбережения в применяемых технологических процессах. Одними из наиболее энергоемких являются процессы, связанные с использованием энергии оптического излучения. Примером таких процессов является светокультура, то есть выращивание растений полностью при искусственном облучении. Энергия потока оптического излучения в области фотосинтетически активной радиации (ФАР) с длиной волны от 400 до 700 нм является основой обеспечения процессов фотосинтеза и получения полезной продукции в светокультуре [3].

В светокультуре одним из энергосберегающих мероприятий является регулирование светового режима, в том числе путем аргументированного выбора источников излучения и/или регулирования спектра излучения выбранных источников в диапазоне ФАР. Экономические показатели светокультуры непосредственно зависят от соответствия спектрального состава излучения требуемым значениям [4]. Следует отметить, что эффект от спектрального состава облучателя будет различным при использовании его для досвечивания как дополнительного к естественному освещению, либо в светокультуре, без солнечного света. Так, спектр широко применяемых для облучения растений натриевых лампы при их использовании в закрытых помещениях без доступа солнечного света вызывает вытягивание рассады [5]. Достаточно признанным в метрологии светокультуры является подход, основанный на выделении трех спектральных поддиапазонов ФАР: синего (B – blue) 400…500 нм, зеленого (G – green) 500…600 нм и красного (R – red) 600…700 нм [2]. К настоящему времени накоплено множество экспериментальных данных по выращиванию растений под излучением, задаваемом соотношениями энергии в поддиапазонах ФАР k_B:k_G:k_R [6]. Выявлено, что отдельные виды и сорта для достижения максимальных показателей роста требуют различного спектрального состава излучения [7]. Современные источники света (ИС) позволяют задать практически любой спектральный состав потока. В газоразрядных лампах этого добиваются путем изменения наполнения лампы или состава люминофора в люминесцентных лампах (ЛЛ). Применение новых типов ИС – светодиодов (СД), позволяет путем комбинирования добиться практически любого спектрального состава, задаваемого соотношением k_B:k_G:k_R.

Цель исследований заключается в выявлении различий в качестве рассады томата, выращенной под 1) смешанным спектром от ЛЛ и 2) набором узкополосных спектров от синих, зеленых и красных СД, при одинаковой мощности потоков в каждом спектральном поддиапазоне ФАР.

Материалы и методы исследования

Эксперименты проводились при облучении рассады томата (Solanum Lycopersicum) сорта Фламинго F₁ в световой комнате. Взрослое растение образует куст высотой 0,5–1,5 м. Вегетационный период составляет 110–115 дней. Гибрид томата Фламинго F₁ относится к новым гибридам томатов, хорошо зарекомендовавших себя в хозяйственных сортоиспытаниях и внесен в Госреестр. Для большинства гибридов томата рассаду на постоянное место рекомендуется высаживать в возрасте 38–40 дней от посева. Для новых гибридов томата высадку рекомендуется производить в возрасте 35 дней, с готовой зацвести первой кистью [1]. К моменту высадки рассада должна иметь 7–8 развитых листьев, высоту около 30 см и хорошо развитую корневую систему.

В качестве источников для облучения рассады использовались 2 облучателя:

1) светильник ЛСПО 4х58, состоящий из двух ЛЛ Philips Master TL – Д 58/840 и двух ЛЛ OSRAM L58/77 FLUORA. Электрическая мощность светильника составляла 213 Вт. Суммарный спектр излучения (с пиками на отдельных длинах волн, характерными для используемых люминофоров) характеризовался соотношением k_B:k_G:k_R = 34 %:32 %:34 %, т.е. имел практически равные доли энергии в указанных поддиапазонах.

2) СД модуль, состоящий из диодов типа ARPL – Star – 3W с блоками питания HTS–200M–12. Электрическая мощностью модуля составляла 185 Вт. Суммарный спектр излучения характеризовался соотношением k_B:k_G:k_R = 35 %:29 %:36 % и был приближен суммарному спектру излучения ЛЛ путем подбора количества синих, зеленых и красных светодиодов и регулирования величины тока, проходящего через каждую группу светодиодов.

Рис. 1. Спектр излучения источников

В качестве субстрата брали верховой сфагновый торф, кислый (рН 3,6), степень разложения 10 %, влажность 55 % с низким содержанием подвижных форм элементов питания. Кислотность торфа нейтрализовали агромелом из расчета 3,5 кг мела на 100 кг торфа и доводили рН до 6,0–6,2. Содержание элементов питания в торфе доводили до, мг/л: N–NO₃ – 194,5; Р – 72; К – 189,6; Са – 160; Mg – 60 с добавлением солей: В, Мо, Cu.

Семена томата Фламинго F₁ высевали в ящики с торфом, влажность торфа 60 %. После появления всходов (через 2 дня) ящики с сеянцами помещали под лампы ДНАЗ 400 на круглосуточное досвечивание (уровень освещенности 8 клк) в течение 3-х дней. В последующие 12 дней режим досвечивания составил 16 часов в сутки. На 15-е сутки растения в фазе 2-х листьев пикировали в контейнеры с торфом. Масса контейнера с торфом составила 300 г и через сутки растения были перенесены под источники света в соответствии с вариантами опыта. Расстановку рассады проводили через 18 дней после пикировки по 25 штук на 1 м 2 , а через 22 дня после пикировки – окончательная расстановка по 20 штук на 1 м 2 . Полив водой и подкормку растений проводили в одинаковых для всех растений количествах. Электропроводность питательного раствора поддерживали на уровне EC = 1,3–1,7 мСм/см. Выращивание рассады, готовой к высадке на постоянное место, завершили на 43 день после посева. По окончании опыта оценивали качество рассады.

Результаты исследования и их обсуждение

Наибольшую потребность у растений томата в воде отмечали в фазе 7–8 листьев в возрасте 32–36 дней от посева 1,6–1,9 л/м 2 в день. Расход элементов питания в этой фазе составил: г, д.в./м 2 /день: N(NO₃+NH₄) – 0,17; Р – 0,10; К – 0,48; Mg – 0,21 не зависимо от типа облучателя. Под светодиодным модулем наблюдался меньший расход воды.

Динамика высоты растений под различными облучателями в процессе эксперимента представлена на рис. 2.

Результаты анализа динамики роста и развития рассады томата показывают, что 36-ти дневная рассада под ЛЛ имела наиболее близкие к нормативным требованиям среднюю высоту 24,1 ± 0,48 см и среднее количество листьев 8,1 ± ± 0,13 шт/раст., по сравнению с показателями рассады, растущей под СД облучателем, где растения были небольшие и эти показатели составили 18,9 ± 0,31 см и 8,2 + 0,11 см соответственно. В обоих вариантах на 36-й день отсутствовала готовая к цветению первая кисть, появившаяся у основной массы растений к 41 дню выращивания.

В табл. 1 показаны различия в длине междоузлий рассады, выращиваемой под различными облучателями (с указанием среднего значения , ошибки среднего S_x и коэффициента вариации V).

У растений 43-х дневного возраста наиболее соответствующая рекомендациям длина междоузлий 6-8 см приходилась на 5-е и 6-е междоузлия у растений, выращенных под ЛЛ. Под СД модулем наблюдалась недостаточная длина междоузлий, которая составила 4,64 ± 0,2 см.

В табл. 2 показаны основные параметры рассады в конце эксперимента.

При оценке средней сырой массы лучшие показатели были у растений, выращенных под ЛЛ, которая составила 43,97 г, что на 21,6 % превышает среднюю сырую массу растений, выращенных под СД. Диаметры стеблей растений в обоих вариантах при этом 6,19 мм и 6,15 мм соответственно. Высоту, наиболее близкую к рекомендуемой, имели растения, выращенные под СД, средняя высота которых составила 32,21 см.

У растений обоих вариантов отмечали устойчивую зеленую окраску листьев и прямостоячую верхушку стебля. Растения имели вегетативный тип развития и развитую корневую систему белого цвета.

Расчеты затрат электроэнергии на выращивание рассады томата показали, что при равной суммарной энергии потока, представленной растениям затраты электроэнергии при использовании СД на 13,1 % меньше, чем при использовании ЛЛ, при этом удельные затраты на создание единицы массы сухого вещества при использовании СД на 7,5 % больше, чем при использовании ЛЛ (табл. 3).

Читайте также: