Роль микроклимата в формировании урожая
Обновлено: 05.10.2024
Как только зазвенят веселые птичьи голоса и пригреют первые несмелые лучи весеннего солнышка, владельцы дачных участков спешат в свои владения – настала пора готовить теплицы и парники к выращиванию рассады и зелени. Ранней весной проводят осмотр и, при необходимости, ремонт теплицы, ее дезинфекцию, готовят почвосмеси, вносят удобрения. Также необходимо позаботиться о создании в теплице благоприятного для выращивания растений микроклимата. Микроклиматом в данном случае называют сочетание нескольких факторов, важных для роста и развития посадок. Это температурные условия, влажность воздуха, освещенность.
Теплица – сооружение, которое в принципе предназначено для того, чтобы защитить растения от возвратных холодов, резких колебаний температур, которые так часты в средней полосе России весной или осенью, и, кроме того, создать благоприятные условия для теплолюбивых растений. Покрытие теплицы – стекло, пленка, поликарбонат – призваны повысить температуру воздуха. Иногда в нашем климате весной случаются такие заморозки, что даже теплица не способна в полной мере защитить посадки от холода. В этом случае необходим искусственный подогрев. Одна из распространенных мер защиты – емкость с водой, установленная в теплице. Днем вода нагревается сильнее, чем воздух, но она медленнее отдает тепло, поэтому ночью начинает происходить теплообмен между холодным воздухом и более теплой водой. Даже повышение температуры в теплице на один – два градуса может спасти ваши посадки от холодов.
Но иногда подобных мер недостаточно. Для таких случаев подходят обычные бытовые обогреватели или специальные нити и другие приборы для обогрева теплиц.
С успехом выполняя свое предназначение весной или осенью, в ненастные дни, стены теплицы могут сослужить плохую службу в жаркие дни лета. Температура в непроветриваемой теплице может подниматься до очень высоких значений, что губительно на ее зеленых жителях. Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы в теплице были устроены форточки для проветривания. А если вы бываете на участке только в выходные, предусмотрите возможность установки автоматического устройства для проветривания теплиц, которое можно приобрести в магазине или сделать своими руками.
Влажность воздуха также напрямую зависит от регулярности проветривания теплицы. Некоторые растения любят повышенную влажность, другие предпочитают более сухой воздух; но в любом случае большая переувлажненность может стать причиной распространения гнили, плесени, грибковых и вирусных заболеваний. Особенно опасен для растений образующийся на стенках теплицы конденсат. Образование конденсата происходит, когда влажный теплый воздух теплицы соприкасается с ее холодными стенками. Остывшие капли конденсата попадают на листья, цветки, и растение заболевает. Поэтому полив в теплице лучше проводить в первой половине дня, чтобы излишняя влага успела за день испариться, и в течение дня проветривать теплицу, чтобы понизить к вечеру влажность воздуха. Кроме того, для того чтобы снизить количество испаряющейся из почвы влаги, необходимо после каждого полива рыхлить или мульчировать почву.
Растениям для роста и плодоношения необходимо достаточное количество солнечного света. Без него невозможен процесс фотосинтеза, на основе которого протекает вся жизнедеятельность растений. Поэтому сразу, выбирая место для теплицы, позаботьтесь, чтобы ее не затеняли кроны стоящих поблизости деревьев или стены построек. Ранней весной, когда день еще короток для обеспечения необходимой длины светового дня можно подсвечивать посадки искусственным светом. Чаще это делают в зимних отапливаемых теплицах, эксплуатация которых начинается в феврале.
Создавая благоприятный для растений благоприятный микроклимат, вы обеспечите их хороший рост, устойчивое плодоношение и богатый урожай.
МИКРОКЛИМАТ И МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА В СЕЛЕКЦИОННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Основное назначение культивационных сооружений — создание условий для выращивания овощных и других растений в течение периода, когда возделывание их в открытом грунте невозможно. В первую очередь это относится к температуре воздуха и почвы, освещенности, влагообеспеченности и содержанию диоксида углерода в воздушном пространстве сооружения. Поскольку эти факторы жизнеобеспечения растений создаются в ограниченном пространстве, совокупность их называют микроклиматом культивационного сооружения, а отдельные факторы жизнеобеспечения — параметрами микроклимата [1].
Рисунок 1 – Общий вид теплицы
Микроклимат — совокупность физических параметров воздушной и корнеобитаемой среды в отдельных культивационных сооружениях.
Он создается действием всех систем технологического оборудования — отопительной, вентиляционной, поливной, системой питания, подкормки углекислым газом, искусственным освещением; на него оказывают также влияние климатические факторы и фитоценоза (фитоценоз — растительное сообщество, характеризующееся определенным составом и взаимоотношениями между растениями и окружающей средой).
Хотя сооружения защищенного грунта отделены от наружного климата стекляным или полимерным покрытием, микроклимат сооружений в значительной мере зависит от воздействий наружной среды. Факторы наружной среды — оптическое излучение, сила и направление ветра, температура и относительная влажность воздуха, а также осадки — влияют на микроклимат культивационных сооружений [ 2].
Оптическое излучение оказывает непосредственное воздействие на тепловой режим сооружений и является важным источником энергии в защищенном грунте, который необходимо учитывать в тепловом балансе сооружений и растений. Можно сказать, что основным фактором микроклимата является оптическое излучение (солнечная радиация). Все режимы микроклимата — температурно-влажностный, поливной, углекислотный и питательный — определяются в значительной мере радиационным режимом.
Большое влияние на микроклимат оказывают также и сами растения. В объеме воздуха и почвы, занятом тепличной культурой, создается микроклимат зоны обитания растений — фитоклимат.
Закономерности изменения фитоклимата имеют свои особенности. Эти особенности тем значительнее, чем больше площадь теплицы и масса растений. Уровень освещенности, температура, влажность, концентрация СО меняются по ярусам внутри растительного ценоза [2].
Микроклимат в свою очередь определяет все процессы формирования урожая от прорастания семян до конца плодоношения. В связи с этим возникает необходимость дифференцировать режимы микроклимата: в течении суток, по фазам роста и развития, и в зависимости от состояния растений возрастного, фитосанитарного, интенсивности роста и пр.). Режимы учитывают прежде всего особенности видов и сортов, технологий выращивания и периодов выращивания культур в течении года.
Рисунок 2 – Пример тепличного производства
Методы регулирования теплового режима
Тепловой режим в сооружениях защищенного грунта определяется тремя основными показателями:
Система обогрева
Сегодня используется три основных вида обогрева:
солнечный – в качестве источника тепловой энергии выступает солнечная радиация;
биологический, основанный на использовании биохимических реакций разложения органики;
технический, включающий в себя использование электрических обогревателей, различных устройств для сгорания твердого топлива, природного газа [3].
Солнечный обогрев
Солнечный обогрев – элементарный и дешевый способ поддержания нужной температуры, который используют в сезонных рассадных и овощных теплицах. В его основе лежит использование всем известного парникового эффекта. Солнечная радиация, проникая сквозь светопроницаемое покрытие, нагревает воздух, почву и все конструкции сооружения. Чем ниже теплопроводность у светопроницаемого покрытия, тем лучше оно удерживает тепло внутри сооружения – наиболее подходящим материалом в данном случае является поликарбонат .
При использовании солнечного обогрева температура воздуха внутри сооружения в солнечную погоду выше на 10-15 градусов, в пасмурную – на 5-7 градусов, чем на открытом воздухе. Ощутимым недостатком этого вида обогрева является резкие перепады температур в дневное и ночное время, что может негативно сказываться на самочувствии растений. Для того чтобы сгладить колебания температуры используют различные аккумуляторы тепла, которые днем тепло накапливают, а ночью, медленно остывая, отдают. В качестве таких аккумуляторов могут выступать разложенные внутри теплицы большие камни либо расставленные емкости с водой. Удержать тепло в почве поможет мульчирование ее черным агроволокном, которое, кроме всего прочего, помогает бороться с сорняками и улучшать почвенную структуру.
Биологический обогрев
Основывается на использовании способностей различных аэробных и анаэробных микроорганизмов разлагать органику. В ходе этого процесса выделяется большое количество тепловой энергии, источником которой в данном случае может выступать навоз различных сельскохозяйственных животных, смешанный в определенных пропорциях с другими органическими рыхлящими материалами (сухая листва, солома, сено, торф, опилки, кора, органические отходы бытового происхождения).
При организации биологического обогрева в сооружениях закрытого грунта снимается верхний плодородный слой почвы, затем на дно получившегося котлована укладывается подготовленное заранее биотопливо, после чего почва возвращается на место. Этот способ доступен по цене, но требует больших трудозатрат и наличия большого количества органики [3].
Технический обогрев
Технический обогрев теплиц может быть водяной, газовый, электрический либо печной.
При водяном вдоль стен, либо под слоем земли прокладываются трубы, в которые тем или иным способом подается горячая вода, нагреваемая снаружи сооружения различными способами.
Газовый обогрев основывается на использовании газовых горелок различной конструкции. В качестве тепловой энергии в данном случае выступают продукты сгорания. Кроме того, при газовом обогреве в воздух теплицы выделятся большое количество углекислого газа, который необходим растениям для нормального роста.
Электрический обогрев – наиболее эффективный, простой и удобный вариант. Источниками тепла в данном случае могут выступать обогреватели различных моделей – масляные, трубчатые, спиральные, вентиляторные.
Печной обогрев основывается на сжигании твердого топлива в печах различной конструкции, расположенных непосредственно внутри теплицы [4].
В заключении можно подвести итоги вышесказанного,что важным условием для создания и поддержания оптимального микроклимата для роста сельскохозяйственных культур является грамотное использование всех систем: полива, освежения, обогрева и вентиляции. Только сбалансировав все показатели, вы получите богатый урожай свежих, сочных и витаминизированных продуктов.
1. Тигранян Р.Э. Микроклимат. Электронные системы обеспечения. - ИП. Радиософт, 2005
2. Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. - М.: ИП РадиоСофт, 2002 - 176с.
3. Шматов В. П. Благоустройство приусадебных участков. М.: Россельхозиздат, 1984.
На рост, развитие и урожайность овощных культур влияют внешние факторы — освещенность, спектральный состав света, продолжительность дня, состав и циркуляция воздуха, его относительная влажность, газообмен между воздухом и грунтом и влажность почвы.
Для максимальной продуктивности растения надо обеспечить всем необходимым для их роста и развития
Оптимальные условия в теплицах создают за счет совокупности физических параметров воздушной и корнеобитаемой среды (свет, режимы влажности почвы и воздуха, тепловой, воздушно-газовый, минерального питания).
Выбирая материалы для теплиц и укрытий, необходимо учитывать проницаемость их для солнечных лучей
По влиянию на растение солнечное излучение подразделяется на три части: ультрафиолетовое, с длиной волны 295-380 нм, видимый свет 380-780 нм, инфракрасное излучение 780-1100 нм. Для теплиц основное значение имеют видимый свет и инфракрасное излучение. Видимый свет обуславливает интенсивность фотосинтеза растений, в процессе которого создается органическое вещество. В условиях оптимального освещения и температурного режима выход продукции увеличивается. Инфракрасное излучение определяет температурный режим культивационных сооружений. За счет инфракрасных лучей в растениях изменяется интенсивность транспирации, что влияет на тепловой и газовый режим почвы и воздуха.
Пленка превосходит стекло по проницаемости для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей
У армированных пленок прозрачность сокращается в зависимости от расположения армирующих нитей. Так, если нити проходят через 15 мм, прозрачность такой пленки достаточная. Если же они расположены чаще, наблюдается значительное снижение освещенности, которое отрицательно сказывается на растениях.
Оптимальная освещенность для овощных культур находится в пределах от 20 до 60 тыс. лк. Недостаток поступления солнечной радиации невозможно компенсировать другими факторами, и наоборот, недостаток тепла в условиях высокого прихода солнечной радиации также не позволит получить продукцию хорошего качества. Эту проблему овощевод решает за счет различных видов обогрева.
Почвенный раствор
Интенсивное поглощение корнями растений почвенного раствора обеспечивает газовый обмен между почвой и окружающим воздухом. Корни получают достаточное количество кислорода для своей жизнедеятельности, поглощают необходимое количество воды и элементов минерального питания, обеспечивают поддержание температуры растений за счет транспирации. За счет движения почвенного раствора из корней к листьям обеспечивается потребность растений в элементах минерального питания, необходимых для создания органического вещества, а в конечном итоге продуктивности растений.
Опасность перегрева растений
При температуре воздуха выше 25 °С начинается перегрев растений, появляются ожоги на листьях.
Солнечная радиация — существенный элемент теплового баланса в необогреваемых пленочных теплицах.
Высокая освещенность в весенне-летние сроки приводит к перегреву сооружений, угнетению растений и снижению их продуктивности. Высокая пропускная способность пленки для инфракрасных лучей в дневное время быстро приводит к повышению температуры воздуха, а после захода солнца — к резкому понижению температуры.
Плёнка для теплицы: полиэтиленовая и смачивающаяся
Полиэтиленовая пленка бывает гидрофобной, на ее поверхности образуется конденсат, выпадающий на растения при малейшем колебании укрытия. Капельная влага способствует распространению серой и белой гнили и других болезней.
Смачивающаяся, или гидрофильная, пленка исключает выпадение конденсата, так как вода стекает по ее поверхности на края теплицы.
Оптимальный угол кровли для теплицы
В теплицы солнечная радиация поступает в виде прямой и рассеянной. Прямая радиация приводит к быстрому повышению температуры воздуха и растений, что снижает их продуктивность. Освещенность в теплицах зависит от угла наклона кровли. Оптимальный — в пределах от 23 до 30°.
В весенне-летний период наблюдается избыток солнечной радиации, следовательно, необходимо принимать меры для ее снижения.
Важный прием регулирования светового режима — оптимальная площадь питания растений. Как загущенная, так и разреженная посадка приводит к недобору урожая.
Поддержание температуры в теплицах
Солнечная радиация обуславливает температурный режим в пленочных сооружениях. Культуры, произрастающие при температуре выше оптимальной (до определенного уровня), начинают плодоношение раньше, но в этом случае снижается их урожайность. Температурный режим культивационных сооружений определяет интенсивность накопления органического вещества в процессе фотосинтеза и расход его на дыхание, образование вегетативной массы и плодов, содержание витаминов, поступление элементов минерального питания из почвы, развитие вредителей и болезней.
В пленочных теплицах на солнечном обогреве возникают трудности с поддержанием температурного режима в ночное время. Обогрев в это время необходим.
Зависимость роста овощей от температуры
Интенсивность дыхания определяется температурой окружающего воздуха, почвы или питательного субстрата. Чем выше температура, тем быстрее происходит окисление, требуется больше сахаров, кислорода, растения развиваются быстрее. Относительно высокие температуры в ночное время ускоряют рост и плодоношение огурцов и томатов, ухудшается ветвление. И наоборот, при снижении температуры до определенных пределов усиливается ветвление, у томата плоды становятся крупнее, но отдача урожая замедляется.
Поддерживая высокие температуры, можно получить ранний, но небольшой урожай. И наоборот, низкие температуры сдерживают рост, но увеличивают урожай, отодвигая его на более поздний период.
Оптимальная температура для выращивания рассады
При выращивании рассады пекинской капусты нельзя допускать падения дневной и ночной температуры ниже 14 °С. Понижение температуры способствует прохождению процесса яровизации, и растения, не образуя кочана, переходят к цветению.
Выращивая рассаду для открытого грунта, необходимо строго регулировать температурный режим в зависимости от культуры. Высокие ночные температуры приводят к изнеживанию рассады, и после высадки ее в поле низкие температуры вызывают ее гибель.
Температура ниже допустимых пределов приводит к ухудшению качества рассады.
Температура почвы для хорошего урожая
Важную роль в пленочных теплицах играет температурный режим почвы. При выращивании огурца для повышения температуры почвы применяют биотопливо (навоз, солому или другие органические материалы). Нельзя вносить свежий навоз под томаты, так как это вызывает жирование растений — значительное нарастание стебля и листьев в ущерб образованию плодов.
В южных районах в пленочных теплицах для предотвращения перегрева почву мульчируют соломенной резкой или пленкой молочного цвета, а также белыми неткаными материалами.
Тёмная плёнка очень полезна для теплицы и грядки
Высокий приход солнечной радиации в весенне-летнее время приводит к значительному расходу воды растениями в процессе транспирации. Водно-воздушный режим почвы можно регулировать, используя черную полиэтиленовую пленку толщиной 40-50 мк. Влага поднимается из нижних слоев, конденсируется на пленке и вновь поступает к корням. Кроме того, пленка препятствует росту сорняков, уплотнению почвы, усиливает прогрев.
Поливают овощи только предварительно прогретой на солнце водой
Оптимальная температура — до 23-26 °C. В систему капельного полива вода подается из резервуара, скважины или водоема через фильтры. По мере ее продвижения по трубам к форсункам она нагревается.
Избыточная влажность почвы и защита урожая от подтопления
Избыток воды в почве приводит к недостатку кислорода, из-за чего не только сокращается поглощение воды и элементов минерального питания корневой системой, но и замедляется нарастание рабочей поверхности корней или даже наблюдается усиленное ее отмирание. Следовательно, необходимо не только соблюдать равномерное распределение воды по грядкам, но и обращать внимание на структуру питательного грунта при подготовке теплицы. Тяжелые грунты улучшают разрыхляющими материалами.
Теплицы, расположенные на пониженных участках, окружают отводными канавами, чтобы в дождливые дни не было подтопления. Корни растений в этом случае испытывают недостаток кислорода, снижается их поглощающая деятельность, на листьях появляются признаки недостатка элементов минерального питания даже при наличии их в питательном субстрате в достаточном количестве. Ослабленные растения поражаются вредителями и болезнями.
Важную роль играет обеспечение растений углекислотой
В пленочных сооружениях под огурцы вносят органику, которая в результате микробиологической деятельности разлагается, выделяя углекислоту и воду.
Для томата увеличить поступление углекислоты можно за счет усиленной вентиляции (открывание фрамуг, дверей или бокового ограждения).
Основными факторами микроклимата в теплицах являются: освещенность, температура, влажность воздуха и почвы, газовый режим.
Все эти факторы равнозначны незаменимы и на растения воздействуют взаимосвязано. В теплицах все факторы микроклимата (кроме освещенности) создают искусственно, ориентируясь на их оптимумы для данной культуры, се фазы роста и развития. Лимитирующим фактором для роста и развития растений, особенно в зимнее время, является освещенность.
Световой режим. Свет — основной фактор формирования микроклимата в теплице. Количество и качество света, проникающего в теплицу, изменяет оптимальный уровень всех остальных факторов. Свет является источником энергии для растений. С его помощью растения образуют органическое вещество и регулируются все физиологические и биохимические процессы в организме. Недостаток света снижает действие всех остальных факторов, и урожай снижается.
Количество и качество солнечной радиации оценивается по ее интенсивности, продолжительности, спектральному составу. Радиация бывает прямой (количество солнечных лучей, падающих непосредственно на поверхность) и рассеянной (отраженной).
Для растений наибольшее значение имеет физиологически активная радиация (ФАР) — коротковолновое излучение длиной волны 380—710 нонометров (нм), которые превращаются хлорофиллом и является основной энергией для процесса фотосинтеза.
Интенсивность ФАР характеризуется количеством лучистой энергии на единицу площади в единицах времени и выражается в кал/см 2 . ФАР в составе солнечной радиации составляет около 50%. Растения используют около 25% энергии инфракрасных лучей и более 80% видимой фотосинтетически активной части солнечного спектра, а остальная отражается или пропускается поверхностью листьев.
Оптимальная интенсивность солнечной радиации для большинства овощных растений составляет — 3 тыс. ккал/м 2 в сутки. Количество поступающей в теплицу лучистой энергии, в том числе ФАР, зависит от высоты местности, уклона участка, где расположены теплицы (лучше иметь уклон на юг, юго-восток и юго-запад). Узбекистан расположен в VII световой зоне, однако суммарная ФАР в различных пунктах неодинаковая.
Приведенные данные говорят о том, что на территории Узбекистана в различных пунктах приток ФАР разный. Самая низкая освещенность наблюдается в северных районах ККАССР, где среднемесячная сумма ФАР в декабре составляет 1500, а в январе — 2150 кал/см 2 ∙мин. Затем идут долинные, плохо продуваемые районы: в Фергане (250—300 м над ур. м.) в декабре приток ФАР составляет 1650, в январе — 2100 кал/см 2 ∙мин; в Ташкенте (390 м над ур. м.) соответственно — 1825 и 2360 кал/см 2 ∙мин. С переходом от долинных к предгорным районам суммарная ФАР постепенно повышается. Так, в Самарканде, расположенном на предгорном плато (800 м над ур. м.), суммарная радиация в декабре-январе — 1950—2600 кал/см 2 ∙мин. Еще большая освещенность наблюдается в районе Кизилча (1200—1400 м над ур. м.) — 2635 и 3531 кал/см 2 ∙мнн.
Уменьшение освещенности в первую очередь связано с прозрачностью атмосферы, которая характеризуется индексом мутности. Определенное представление об изменении индекса мутности в различных районах дают данные ГУГМС УзССР.
Самое большое помутнение атмосферы характерно для Ферганской долины (Фергана, Андижан), Хорезмского оазиса и Ташкента, т. е. для плохо продуваемых районов. Кроме того, крупные реки — Сырдарья (для Ферганской долины), Амударья (для Карши, Бухары, Хорезма и ККАССР), Ангрен и Чирчик (для Ташкента) — испаряют много влаги. В этих районах сосредоточено ингенсивное земледелие, при котором также происходит большое испарение влаги и усиливается насыщение атмосферы водяными парами и аэрозолями.
Для оценки соотношения между ослаблением солнечной радиации водяными парами и аэрозолями Е. А. Лопухиным введен параметр А, который в условиях Тянь-Шаня имеет значение 0,13, Ташкента — 0,7, Самарканда — 0,62, Ферганы — 0,8. Этот коэффициент свидетельствует э чрезмерном насыщении атмосферы долинных районов водяными парами и аэрозолями, пылевыми частицами, что создает мутность атмосферы.
Мутность играет роль фильтра для солнечной радиации, пропуская длинноволновую, тепловую часть спектра (500—800 нм) и рассеивая коротковолновую синюю и ультрафиолетовую. Это отрицательно сказывается на тепличных растениях, так как световому потоку приходится преодолевать два препятствия: мутность атмосферы и загрязненную поверхность теплиц. В результате внутрь теплиц попадает очень мало света, обедненного весьма полезной для растений коротковолновой синей и ультрафиолетовой частями спектра.
Многочисленные измерения показали, что в теплицах в ноябре-декабре сумма ФАР ниже биологического минимума для культуры томатов и рассады зимне-весеннего оборота. В связи с этим лучшими для размещения тепличных комбинатов в Узбекистане являются предгорные районы, где освещенность на 20—25% выше, чем в долинах.
Для обеспечения оптимальной освещенности тепличных растений необходимо своевременно промывать загрязненные стеклянные ограждения теплиц, а в период с апреля по сентябрь —своевременно забеливать кровлю мелом, чтобы снизить падающий пучок лучистой энергии и устранить перегрев тепличных растений, резко снижающий продуктивность. Расход мела обычно 700 кг/га (0,7 кг/м 2 ) при концентрации 1 часть мела на 10 частей воды, при этом снижается приток ФАР.
Коэффициент светопропускания забеливающего слоя зависит от расхода мела и составляет по расчетам ЦНИИЭПсельстроя: при расходе 2500 кг/га — 0,3, при более тонком нанесении мелового раствора коэффициент повышается: 2100 кг/га — 0,4; 1600 кг/га — 0,5; 1200 кг/ га — 0,6; 800 кг/га — 0,7; 500 кг/га — 0,8; 250 кг/га — 3,9.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: