УДК - 581.132.

ВОЗМОЖНОСТИ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ, ЭКОЛОГИИ И ПРОДУКТИВНОСТИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ.

Ильин О.В., академик, д.сх.н., Ильина Т.О., Семячкина Е.О.
Всероссийский Институт электрификации сельского хозяйства -ГНУ ВИЭСХ,
Независимый Инновационный Научно-производственный Центр - НИ НПЦ "Олимп", Москва, Россия.

В сфере сельскохозяйственного производства вегетационные сооружения защищённого грунта являются наиболее значительными потребителями тепловой и электроэнергии, поскольку они имеют ярко выраженную зависимость от климатических и хозяйственных условий. Высокое энергопотребление тепличных комбинатов сопровождается их низким КПД, которое напрямую связано с низкой урожайностью и экологией производимой продукции.

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 всём его многообразии с прочими условиями выращивания растений и составляет основу интенсивной светокультуры (ИС).

Поскольку реализация ИС происходит полностью в теплоизолированных помещениях, исключаются потери тепловой энергии во внешнюю среду, как это происходит в защищённом грунте. Таким образом, ИС не является фактором потепления мирового климата и уже поэтому перспективна.

Разработанные для ИС гидропонно-осветительные установки для выращивания растений - ГОУВРИ и агротехнологии выращивания на них многих сельскохозяйственных культур в условиях ИС показывают высокую экономическую эффективность, позволили на порядок снизить удельную материало и энергоёмкость ИС, добиться стабильности в постоянной эксплуатации.

В установках ГОУВРИ расходы электроэнергии на создание освещения необходимой интенсивности - 120-140 вт/м2 ФАР, сведены к минимуму - 0,25 - 0,4 квт.час/м2, что значительно ниже энергопотребления сооружений защищённого грунта. Применяемые в ИС источники света - натриевые лампы высокого давления типа ДНаТ - экологически чистые, не содержат солей ртути и не дают жёсткого ультрафиолетового излучения, как лампы ДРЛ или ДРЛФ, применяемые до сих пор в сооружениях защищённого грунта для досвечивания 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 позволяют облучать растения бестеневым, диффузным, объёмным, частично поляризованным светом, с преобразованным в соответствии с потребностями растений спектральным составом и в оптимальных световых потоках, необходимых той или другой группе растений в их агрофитоценозах. Эти 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 летнее время, по сравнению с защищённым грунтом.

Процессы ухода в ИС предельно просты и автоматизированы, не требуют замены почвогрунтов, трудоёмкой 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.

Лёгкая вентиляция при естественном составе воздуха требует не более 15 ватт/час на квадратный метр эксплуатируемых установок, но позволяет растениям осуществлять нужную им эффективность поглощения СО2 из постоянно обновляемых в прилистовой поверхности порций воздуха, что оказалось более эффективным, чем искусственные подкормки СО2, применяемые в защищённом грунте.

Применение современных материалов для изготовления установок ГОУВРИ снизило трудозатраты в их эксплуатации. Применение пищевой нержавеющей стали для бака - растильни позволило сделать субстрат фактически несменяемым, его регенерация занимает всего несколько ночных часов, а процесс выращивания растений на нём 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 её экологическую чистоту.

ИС 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 наукоёмких 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, защищённым грунтом.

Урожайность карликового сорта томатов "Танюшка", выведенного Ильиной Т.О. в 1994-1995 г.г. специально для условий ИС, составляет 18-20 кг/м2 при периоде вегетации всего 47 дней, или за год 8 урожаев дают 150-160 кг спелых плодов с одного квадратного метра при энергопотреблении всего 14-16 квт.ч/кг. Биохимический состав плодов томатов с установки ИС по сравнению с продукцией из грунтовой стеклянной теплицы, по данным лаборатории биохимии ВИРа, превышал её 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/м2 при полном отсутствии отходов по экологическим показателям и расходе электроэнергии в тех же пределах.

Зеленные овощные культуры при ежедекадной срезке, а также салаты при разовой уборке, дают урожай от 6 до 10 кг/м2 диетической продукции с повышенным содержанием эфирных масел (укроп, базилик, петрушка, кинза, сельдерей и т.д.). Расход электроэнергии при этом составляет 18-20 квт.ч/кг.

Выгонка зеленого лука всегда была нерентабельна для тепличных комбинатов, находилась на дотации государства. В ИС производство зеленого лука из дотационной стало самой рентабельной технологией. При расходе выборка 16-20 кг/м2 выход зеленого лука за 15 дней составляет более 22 кг/м2 при товарности 98%, расход электроэнергии всего 0,2 квт.ч/кг, а окупаемость всех затрат менее месяца. При этом содержание нитратов в таком луке менее 0,5 ПДК, а по остальным показателям он диетический.

Весьма эффективно выращивание на ИС рассады различных культур. Растения, 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/шт электроэнергии, что на порядок меньше затрат в защищённом грунте. Кроме того, применение такой рассады в тепличных комбинатах позволяет получать продукцию томатов, а также перцев, баклажан, огурцов на месяц и более раньше.

Отработаны технологии получения качественного посадочного материала (рассады, сеянцев, саженцев) свёклы, капуст, других овощных культур, 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 метёлки с полностью вызревшим зерном, причём у отдельных растений вес его может достигать 600-800 г. при повышенной масличности.

Установки ГОУВРИ зарекомендовали себя высокоэффективными для укоренения и подращивания любого посадочного материала, полученного путём меристемного размножения в биотехнологических лабораториях. В производственных условиях фермерского хозяйства Подмосковья при зимнем укоренении меристемных растений 18 сортов сирени приживаемость их составила 126% (!), а при двухмесячном их подращивании на ИС высота растений достигла 35-45 см, некоторые сорта начали куститься. Высаженные ранней весной на гряды в питомник они полностью прижились и осенью этого же года были реализованы для озеленения, вместо 3-4 лет при обычном выращивании. Аналогично вели себя полученные в условиях микроклонального размножения растения рододендронов (испытывалось 5 сортов).

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.ч на кг зеленого фуража, причём 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/м2 зеленой массы с содержанием лечебных дитерпеновых гликозидов более 18%, или 12 раз в год, что по данным ВНИИСС им. Мазлумова (г. Рамонь Воронежской обл.) более чем в 650 раз превышает их годовое производство 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, причём выход цветков класса "экстра" до 90-95%, а их срезка круглогодична.

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 др. - размножения растений, быстрой фиксации ожидаемых результатов.

Заслуживает особого внимания экологическая чистота растений, выращиваемых в условиях ИС. Установленные в технологиях выращивания параметры актиноритмов и величины облучённости 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 тяжёлых металлов и радионуклидов, остаточных количеств пестицидов и растительных аллергенов.

Всё это обусловило высокую экономическую эффективность ИС, гораздо более высокую, чем тепличное производство.