© Сельскохозяйственная техника №5 2009г.
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЭКОСИСТЕМЫ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.
Ильин Олег Владимирович, Ильина Татьяна Олеговна
Всероссийский Институт электрификации сельского хозяйства –
ГНУ ВИЭСХ, 109456, Москва
Семячкина Екатерина Олеговна, Волошин Сергей Петрович
Независимый Инновационный Научно-производственный Центр – НИ
НПЦ «Олимп», 127204, Москва
Современное сельскохозяйственное производство напрямую
связанно с
потреблением значительного количества горючего, тепловой и
электрической энергии. Высокое энергопотребление особенно характеризует
вегетационные сооружения защищенного грунта.
Однако в сельскохозяйственном производстве разработаны
экосистемы,
позволяющие значительно снизить энергопотребление и трудовые затраты,
улучшить экологию и поднять экономику. Это третье направление в
сельскохозяйственной деятельности человека, получающее все большее
распространение в связи с ростом прогресса науки и техники. Речь идет о
промышленном растениеводстве – интенсивной производственной
светокультуре растений.
Свет является одним из главнейших условий полноценного
развития
растений. Искусственное освещение – это не только физический
заменитель солнечного света, это совершенно новый фактор
физиологического воздействия, помогающий открыть глубоко спрятанные в
генетическом механизме потенциальные возможности роста, развития и
продуктивности растений. Сочетание этого фактора во всем его
многообразии с прочими условиями выращивания растений и составляет
основу интенсивной светокультуры (ИС).
Поскольку реализация интенсивной светокультуры в
агрофитокомплексах
происходит полностью в закрытых теплоизолированных помещениях,
исключаются потери тепловой энергии во внешнюю среду, как это
происходит в защищенном грунте.
Разработанные для ИС гидропонно-осветительные установки
для
выращивания растений – ГОУВРИ и агротехнологии выращивания на
них
многих сельскохозяйственных структур в условиях ИС показывают высокую
экономическую эффективность, позволили на порядок снизить удельную
материало- и энергоемкость ИС, добиться стабильности в постоянной
эксплуатации.
В установках ГОУВРИ расходы электроэнергии на создание
освещения
необходимой интенсивности сведены к минимуму – 0,25 -
0,4кВт/кв.м, что значительно ниже энергопотребления сооружений
защищенного грунта. Применяемые в ИС источники света экологически
чистые, не содержат солей ртути и не дают жесткого ультрафиолетового
излучения, как лампы ДРЛ или ДРЛФ, применяемые до сих пор в сооружениях
защищенного грунта для подсвечивания растений. Их выход из строя не
опасен для обслуживающего персонала и не нарушает экологию среды при
утилизации, а срок службы более 20 тысяч часов.
Разработанные нами для этих ламп отражатели безопасны в
эксплуатации и одновременно их конструкция равномерно распределяет
тепло ламп для обогрева производственных помещений, что позволяет на
порядки снизить энергозатраты на обогрев их зимой, а также на
вентиляцию и охлаждение в ленте время, по сравнению с защищенным
грунтом.
Процессы ухода в ИС предельно просты и
автоматизированы, не требуют
замены почвогрунтов, трудоемкой подготовки дорогих почвосмесей, их
пропаривания, обеззараживания и т. д., что значительно снижает
трудозатраты по сравнению с тепличным производством. Для приготовления
питательных растворов применяются те же удобрения, допускаемые ГОСТами
для применения в сельскохозяйственном производстве.
Применение современных материалов для изготовления
установок ГОУВРИ
снизило трудозатраты в их эксплуатации. Использование пищевой
нержавеющей стали для бака-растильни позволило сделать субстрат
фактически несменяемым, его регенерация занимает всего несколько ночных
часов, а процесс выращивания растений в нем может длиться годами.
Многочисленные анализы состава и состояния питательного
раствора в
процессе вегетации растений позволили сделать вывод о более
рациональной замене его по мере расходования питательных элементов на
новый, не прибегая к приборному контролю содержания отдельных ионов и
восстановлению их концентрации в рабочем растворе, как это принято
делать в тепличных комбинатах. Это дало возможность снизить уровень
заболевания растений и отказаться от применения пестицидов, а значит
избежать наличия их остаточных количеств в продукции, гарантированно
подняв этим ее экологическую чистоту.
Интенсивная светокультура позволяет широко
автоматизировать
основные производственные процессы – включение и выключение
света
при заданном актиноритме, длительность и периодичность подачи
питательного раствора, поддержание его уровня и заданной температуры,
параметров микроклимата в помещении с ИС и других. Переход на
компьютерные технологии управления позволил расширить и упростить
возможности автоматизации производственных процессов практически
одновременно контролировать множество исполнительных механизмов
регулирования процесса выращивания растений.
В ИС среда обитания растений стабилизирована и их
продуктивность
зависит только от условий, создаваемых самим человеком. Продуктивность
фитоценозов в ИС существенно превосходит таковую в тепличных комбинатах
и позволяет говорить о новой эре в развитии растениеводства.
Для ИС разработана серия энергосберегающих безотходных
наукоемких
агротехнологий, позволяющих круглогодично получать рекордно высокие
урожаи экологически чистой диетической продукции. Эти технологии
показали свою значительную, на порядки большую урожайность и экономию
энергоресурсов по сравнению с открытым и, тем более, защищенным
грунтом.
Урожайность карликового сорта томатов
«Танюшка»,
выведенного Ильиной Т.О. в 1994-95г.г. специально для условий ИС,
составляет 18 - 20 кг/кв.м при периоде вегетации всего 47 дней, или за
год 8 урожаев дают 150 - 160 кг спелых помидоров с одного квадратного
метра при энергопотреблении всего 14 - 16 кВт/кг. Биохимический состав
плодов томатов с установки интенсивной светокультуры по сравнению с
продукцией из грунтовой стеклянной теплицы, по данным лаборатории
биохимии ВИРа, превышал ее по сухому веществу в 2 - 2,4 раза, по
содержанию витамина С в 2 - 2,2 раза, сахаров в 3 – 3,2 раза,
а
кислотность была ниже в 1,5 – 2,1 раза. Такие томаты
становятся
диетическими и пригодны в пищу детям и пожилым людям.
Огурцы сорта «Подлунный»,
выведенного Ильиным О.В. в
2003 году, могут плодоносить более года при годовой урожайности более
150 кг/кв.м при полном отсутствии отходов по экологичесикм показателям
и расходе электроэнергии в тех же пределах.
Зеленые овощные культуры при ежедекадной срезке, а
также, салаты
при разовой уборке, дают урожай от 6 до 10 кг с кв.м диетической
продукции с повышенным содержанием эфирных масел (укроп, базилик,
петрушка, кинза, сельдерей и т. д.). Расход электроэнергии при этом
составляет 18 – 20 кВт/кг.
В ИС производство зеленого лука из дотационной стало
самой
рентабельной технологией. При расходе выборка 16 – 20 кг/кв.м
выход зеленого лука за 15 дней составляет более 22 кг/кв.м при
товарности 98%, расход электроэнергии всего 0,2 кВт/кг, а окупаемость
всех затрат менее месяца. При этом содержание нитратов в таком луке
менее 0,5 ПДК, а по остальным показателям он диетический.
Растения различных культур, выросшие из рассады,
полученной на ИС,
отличаются более дружной, ранней и повышенной урожайностью. Рассада
томатов любых сортов на ИС успевает заложить первую цветочную кисть уже
к концу второй недели от всходов. На получение такой рассады требуется
всего 0,2 кВт/ч электроэнергии, что на порядок меньше затрат в
защищенном грунте. Кроме того, применение такой рассады в тепличных
комбинатах позволяет получать продукцию томатов, а также перцев,
баклажан, огурцов раньше на месяц и более.
Отработаны технологии получения качественного
посадочного материала
(рассады, сеянцев, саженцев) свеклы, капуст, других овощных культур,
пищевого амаранта, однолетних и декоративных культур, сеянцев плодовых
и ягодных культур и др. Выращивание амаранта пищевого через рассаду,
выгоняемую на установках ГОУВРИ, позволяет высаживать его в сроки
посева семенами, при этом она высотой 16 - 20 см и не забивается
сорняками. Благодаря удлинению периода вегетации амарант успевает дать
мощные метелки с полностью вызревшим зерном, причем у отдельных
растений вес его может достигать 600 – 800 грамм при
повышенной
масличности.
Установки ГОУВРИ зарекомендовали себя
высокоэффективными для
ускорения и подращивания любого посадочного материала, полученного
путем меристемного размножения в биотехнологических лабораториях.
При переводе животноводства на промышленную основу,
когда требуется
получение больших количеств витаминного зеленого корма, применение
методов ИС позволяет получать его при затратах электроэнергии всего 0,2
кВт/кг зеленого фуража, причем со значительно лучшими биохимическими
показателями, что важно для получения больших привесов у животных.
Технология круглогодового выращивания стевии (растение
–
сахарозаменитель для лечения диабета) позволяет ежемесячно получать
около 4 кг/кв.м зеленой массы с содержанием лечебных дитерпеновых
гликозидов более 18%, или 12 раз в год, что по данным ВНИИСС им.
Мазлумова (г. Рамонь, Воронежской области) более чем в 650 раз
превышает годовой урожай стевии на Воронежских черноземах.
Технологии выращивания декоративных культур позволяют
получать за
год до 2500 цветков на срезку гвоздик, астр, левкоев, львиного зева,
гладиолусов и других цветов, что более чем на порядок превышает
возможности тепличных хозяйств, причем вывод цветков класса
«экстра» до 90 – 95%, а их срезка
круглогодичная.
Значительно сокращаются сроки при проведении на ИС
селекционной
работы по созданию новых сортов и гибридов растений. Это обусловлено
возможностью круглогодичного выращивания растений, моделирования любых
условий выращивания, применения различных методов – семенных,
микроклональных, прививочных и других способов размножения растений,
быстрой фиксации ожидаемых результатов.
Заслуживает особого внимания экологическая чистота
растений,
выращиваемых в условиях интенсивной светокультуры. Установленные в
технологиях выращивания параметры актиноритмов и величины облученности
растений обеспечивают увеличение урожаев растений с показателями уровня
нитритов и нитратов значительно ниже ПДК. Контроль качества применяемой
воды и чистоты химических препаратов для приготовления питательных
растворов гарантируют в ИС отсутствие в растительной продукции солей
тяжелых металлов и радионуклидов, остаточных количеств пестицидов,
различных гормонов и стимуляторов, растительных аллергенов.
Все это обусловило высокую экономическую эффективность
ИС гораздо
более высокую, чем открытый грунт или тепличное производство.
|