Современные системы полива и дренажа для теплиц: обзор и применение

Орошение и дренаж играют решающую роль в успешном тепличном хозяйстве. Хорошо организованные системы орошения обеспечивают своевременную и бесперебойную подачу воды и питательных веществ к растениям, что приводит к высоким урожаям и прибыли для владельцев теплиц. В этой статье будут рассмотрены основы управления орошением и дренажными системами в теплицах.

Основы орошения в теплицах

Эффективное орошение в теплицах требует чуткого подхода к потребностям растений в воде и питательных веществах. Обратите внимание на следующие ключевые факторы:

1. Определение потребности в воде: Важно определить правильное количество воды для каждого растения. При определении потребности в воде необходимо учитывать такие факторы, как размер, возраст и стадия роста.

2. Регулярный полив: для оптимального роста растения нуждаются в постоянном режиме полива. Частота зависит от температуры, влажности и состояния почвы.

3. Выбор правильной системы орошения: Существует несколько типов систем орошения, таких как капельное орошение, системы полива потоком и спринклерные системы, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Наилучший выбор будет зависеть от конкретных потребностей ваших культур и условий в вашей теплице.

4. Выбор времени начала и окончания полива: выбор времени важен для эффективного орошения. Важно начинать полив, когда ваши растения в нем нуждаются, и прекращать, когда они больше не нуждаются в дополнительной воде. Это поможет вам не тратить воду впустую и не переувлажнять растения. 5. Поддерживайте надлежащий дренаж: Избыток воды может привести к загниванию корней и другим проблемам. Важно обеспечить надлежащий дренаж, используя пористую почву, устанавливая дренажные трубы и контролируя уровень воды.

При выращивании с использованием гидропоники малого объема важно поливать растения таким образом, чтобы часть питательного раствора выходила через дренажные отверстия на дне емкости для выращивания. Это позволяет заменить старый питательный раствор на свежий, а также обеспечивает поступление в среду новой порции кислорода. Достаточное количество дренажа помогает выровнять условия в питательной среде для равномерного роста растений.

Стратегия поливов в теплице

Стратегия орошения теплицы зависит от интенсивности потребления питательных растворов, на которую влияют несколько факторов:

• состояние растений, например, эффективность корневой системы и площадь листовой поверхности, а также количество плодов;

• активность растений зависит от таких микроклиматических факторов, как интенсивность освещения, содержание водяных паров в воздухе, движение воздуха и расположение нагревательных элементов.

Частота, время начала и окончания полива зависят от количества получаемой солнечной радиации, потери массы питательной среды, фазы роста растений, направления (генеративного или вегетативного) роста и динамики содержания Ec в питательной среде. Начало использования дренажа также играет определенную роль. Основная цель полива - поддерживать активность корневой системы в течение всего вегетационного периода.

Пример использования питательной среды из каменной ваты

Количество вносимой воды будет зависеть от количества питательной среды в одной капельнице. В среднем количество минеральной ваты на квадратный метр составляет от 7 до 9 литров, а количество субстрата на растение - от 3 до 4 литров.

Чем больше субстрата для каждого растения, тем выше будет содержание воды и тем шире диапазон регулирования влажности. Однако при меньшем количестве субстрата необходимо будет более тщательно следить за состоянием корней, так как изменения будут происходить быстрее.

В условиях низкого водопотребления (например, при недостаточном освещении или слабой активности растений) использование большего объема субстрата позволяет поддерживать более низкий уровень влажности и обеспечивать поступление необходимого количества воды к корням.

Оптимальный метод полива обеспечивает равномерное распределение питательного раствора по всему объему субстрата и регулярное обновление.

Размер дозы зависит от размера подстилки и количества растений, которые на ней растут. В среднем на один полив рекомендуется вносить 25 миллилитров питательного раствора на литр субстрата. Это количество должно быть равномерно распределено по всему субстрату, чтобы обеспечить оптимальный рост и развитие растений.

Например, если у вас есть коврик размером 1000 х 200 х 75 мм, объем которого составляет 15 литров плюс 4 кубических сантиметра, каждый размером 0,65 литра, общий объем составит 17,6 литра. Разделив это на количество растений (4), получим 4,4 литра раствора на растение. Умножив это на 25 мл, получим среднюю дозу 110 мл на растение.

При использовании больших доз питательный раствор будет быстро стекать, увеличивая дренаж и снижая содержание влаги в субстрате. Это может привести к образованию сухих пятен на поверхности подстилки, особенно между капельницами, что может создать дисбалансную среду для растений и вызвать стресс.

С другой стороны, если вы будете использовать слишком малые дозы, содержание влаги увеличится, но края мата все равно могут пересохнуть, поскольку раствору не хватит времени, чтобы равномерно распределиться по всему субстрату. Такой полив способствует вегетативному росту растений.

Дозу полива следует корректировать в зависимости от нескольких факторов, таких как:

• время суток - утренние и вечерние дозы обычно выше, чем дневные;

• погодные условия - в пасмурные дни может потребоваться больше воды по сравнению с солнечными днями.

Наименьшая возможная доза зависит от мощности оросительной системы, так как она должна обеспечивать равномерное распределение воды.

Полив на первом этапе роста растений на матах

На первом этапе роста растений на матах полив следует проводить осторожно, учитывая вышеуказанные факторы, чтобы избежать переувлажнения или недостаточного полива. На начальном этапе развития растений, после пересадки рассады, основное внимание уделяется формированию сильной корневой системы. Для достижения этой цели используется стратегия орошения, которая постепенно снижает содержание влаги в питательной среде в течение 10-20 дней. Этот постепенный процесс высушивания помогает стимулировать рост корней, поскольку они расширяются в поисках воды по всей питательной среде.

В течение первых нескольких дней, пока корни полностью не прорастут в питательной среде, растения следует поливать несколько раз в день в больших количествах. Как только корни полностью разовьются, полив можно уменьшить или, при необходимости, прекратить, чтобы предотвратить высыхание питательной среды. На этом этапе содержание влаги в среде должно снизиться на 20-35%, в зависимости от конкретной культуры и условий.

Важно отметить, что при отсутствии надлежащего дренажа концентрация солей в питательной среде за это время может увеличиться. Поэтому важно тщательно следить за уровнем влажности и соответствующим образом корректировать график полива.

После сухого периода рекомендуется постепенно увеличивать влажность среды, но не до максимального уровня, так как большинство корней сформируется в течение первых 5 недель. В течение этого времени важно сосредоточиться на развитии корневой системы, поддерживая более низкий уровень влажности и более высокую электропроводность (EC), а также стимулируя растения к переходу в стадию размножения.

За неделю до начала плодоношения можно постепенно повышать уровень влажности максимум до 65-80% (в зависимости от конкретной культуры и условий выращивания).

На активность растений могут указывать несколько факторов, включая снижение содержания влаги, увеличение концентрации CO2 и повышение влажности. В ясную погоду рекомендуется начинать полив через 1-2 часа после восхода солнца, когда интенсивность освещения составляет от 150 до 200 Вт/м2 или когда после первого полива накопилось от 80 до 100 Дж/см2. За это время почва должна потерять не менее 1,5-2% своей влажности. В пасмурную погоду лучшее время для полива - через 2-3 часа после восхода солнца, когда накопилось от 100 до 150 Дж энергии.

Утренние поливы растений в теплицах

Цель утреннего полива растений в теплицах - восполнить потерю влаги, сбалансировать уровень влажности и освежить окружающую среду. Дренаж следует начинать после 3-4 поливов. Если дренаж начинается раньше, это может свидетельствовать о том, что растения неактивны или влажность воздуха за ночь существенно не снизилась. Если дренаж проводится слишком поздно, важно контролировать количество используемой воды, чтобы избежать переувлажнения и создания нездоровой среды для растений.У

тренний полив следует проводить в больших количествах, с интервалом 30-60 минут, или каждые 50 Дж/см2. За 3-4 полива необходимо компенсировать потерю воды за ночь и испарение после восхода солнца (в среднем 2,0-2,5 мл на 1 Дж/см2). Зимой начинайте полив в одно и то же время каждый день, независимо от погодных условий.

Дневной полив в теплице

После осушения в теплице начинается дневной полив. В солнечные дни (с производительностью более 1000 Дж/день) полив производится в зависимости от испаряемости. Испарение взрослыми растениями колеблется от 2-2,5 мл/м2 на 1 Дж/см2 утром и вечером и до 4,5 мл/м2 на 1 Дж/см2 в полдень. При низкой активности растений испарение будет слабым - менее 1,8 мл/м2 на 1 Дж/см2. В этом случае следует скорректировать микроклимат, чтобы улучшить транспирацию.В среднем взрослые растения получают 3 миллилитра питательного раствора на квадратный метр на каждые 1 джоуль на квадратный сантиметр освещенности, при условии 30%-ного дренажа. При расчете нормы полива важно учитывать, что испарение влаги также зависит от размера растений.

Оценка потребления воды растениями в теплице

Чтобы оценить потребление воды растениями в теплице, можно использовать следующую формулу: (Объем орошения в мл/м2 х процент дренажа в %) + (количество накопленной радиации в Дж/см2 * 100).

Важно отметить, что в периоды активного развития растения нуждаются в большем количестве воды. По мере увеличения освещенности рекомендуется сокращать интервалы и количество поливов. Также важно поддерживать постоянный уровень влажности почвы в течение дня, чтобы обеспечить оптимальный рост растений.

Полив в больших количествах с длительными интервалами может привести к повышению электропроводности почвы и снижению влажности. В жаркую погоду очень важно обеспечить свободный доступ кислорода к корням. Для этого необходимо поддерживать уровень дренажа не менее 30%, а интервалы между поливами должны составлять не менее 20 минут в час.

Оптимальная потеря влаги между поливами составляет от 2% до 4%, в зависимости от условий. Эта разница во влажности больше зимой (при слабом освещении) и для развития генеративных процессов и меньше летом (при высокой интенсивности излучения) и для стимуляции вегетативного роста. Чем меньше объем субстрата на растение, тем меньше должна быть разница во влажности между поливами.

В пасмурную погоду с уровнем радиации ниже 1000 Дж/сут важно уделять особое внимание дренажу. В идеале в среду для выращивания следует добавлять не более 20% питательного раствора в день. Если облачность сохраняется, могут потребоваться дополнительные меры, такие как увеличение концентрации питательных веществ в растворе и снижение влажности среды.

Количество дренажа повышается по мере роста растений

По мере роста растений количество воды, в которой они нуждаются, будет увеличиваться. С уменьшением количества солнечного света следует регулировать частоту и количество полива. Последний полив следует проводить за 1-3 часа до захода солнца (или позже, если облачно, или во время вегетативной фазы роста растений). Объем полива должен зависеть от освещенности и влажности почвы, обычно в пределах 6-12%, в зависимости от типа культуры и стадии ее роста. Не рекомендуется поливать растения ночью, так как это может повредить их корневую систему. Более точную регулировку полива можно произвести, наблюдая за дренажом, динамикой влажности и используя влагомеры почвы. Лучше избегать полива растений в ночное время, когда их корневая система активно растет. Питательный раствор следует подбирать в зависимости от результатов анализа экстрактов из листьев или матриксов растений. В автоматизированной системе управления поливом график полива может быть установлен в зависимости от времени (например, в пасмурную погоду или утром) или от поступления солнечной радиации, когда имеется достаточное количество Дж/см2. Параметры "максимальная продолжительность между поливами" и "минимальная продолжительность между поливами" устанавливаются для предотвращения переувлажнения почвы.

Если на ферме нет соляриметра для измерения солнечной активности, режим полива настраивается в зависимости от потери влаги в подстилке. Эти потери измеряются с помощью тензометра или весов, установленных под контрольным ковриком в теплице.

В дополнение к этим приборам используются кондуктометр и рН-метр для мониторинга динамики электропроводности (EC) и уровней pH в субстрате. Наличие воды в растениях определяется датчиками, которые измеряют скорость движения воды в растениях. Эти датчики размещены на стеблях растений. Когда растения поглощают воду, скорость движения жидкости увеличивается. Когда поглощение воды уменьшается, скорость движения жидкости замедляется.Основываясь на этом показателе, мы можем сделать вывод, является ли проблема недостатком доступной воды в растении или проблемой с микроклиматом. Эти датчики позволяют нам выявлять проблемы до того, как они окажут существенное влияние на растения. Однако они редко используются из-за их высокой стоимости, чувствительности к условиям окружающей среды и хрупкости.

Рециркуляция дренажа

Ирригационная система работает в двух режимах: открытом и закрытом.

В открытом режиме вода и удобрения не используются повторно и теряются, что приводит к большим потерям ресурсов и загрязнению грунтовых вод. При этом теряется до 40-50% поливного раствора, содержащего соли, балластные элементы, корневой экссудат и патогенные микроорганизмы, которые не используются растениями.

В связи с экологическими проблемами и необходимостью сохранения ресурсов, во многих странах приняты законы, обязывающие производителей внедрять программы утилизации дренажных растворов. Этот метод сокращает количество воды, необходимое для получения 1 кг помидоров, на 25%, экономя от 25 до 64% на использовании удобрений.

Вторичная переработка также помогает свести к минимуму риск заболеваний, гарантируя, что дренаж правильно смешивается с чистой водой и должным образом дезинфицируется. Этот процесс требует тщательного контроля температуры и уровня pH готового раствора. Хотя это может потребовать дополнительных знаний и навыков, в долгосрочной перспективе это окупается с точки зрения экономии.

В замкнутой системе рециркуляции сточные воды проходят через маты и водосточные системы и в конечном итоге по трубопроводам попадают в резервуар для сбора. Датчики используются для контроля объема, концентрации, температуры и pH дренажного раствора при его поступлении в резервуар.Из емкости для сбора раствор проходит через фильтры - дисковые или песчано-гравийные - для удаления любых механических или взвешенных частиц.

Обеззараживание раствора от патогенов

Затем следует второй этап - дезинфекция раствора с целью устранения любых патогенных микроорганизмов. Методы дезинфекции включают химические и физические методы. Химические методы включают хлорирование, озонирование, перекись водорода и ионизацию меди. Физические методы включают термическую обработку и воздействие ультрафиолетового излучения.

Наиболее распространенным методом дезинфекции дренажа является термическая обработка или УФ-излучение. УФ-излучение может уничтожить все живые организмы, включая грибки, бактерии и вирусы. Преимуществом УФ-излучения является низкое энергопотребление. Она включает в себя пропускание ультрафиолетового излучения через раствор с определенной длиной волны от 200 до 320 нанометров.

Время, проведенное в дезинфекционной камере, определяется системой автоматически в зависимости от установленной производительности. Прозрачность дренажного раствора является показателем эффективности системы.

Термическая обработка

Термическая дезинфекция заключается в нагревании дренажного раствора для уничтожения патогенных микроорганизмов. Чем выше температура, тем быстрее проходит дезинфекция. Всеми параметрами и настройками можно управлять с персонального компьютера, что делает этот процесс наиболее экономичным.

После обработки осушенный раствор переносится в резервуар для хранения. Оттуда он смешивается с водой в соотношении 20-30% дренажного раствора и 70-80% очищенной воды в смесительном устройстве. Затем эта смесь отправляется в установку для приготовления раствора, где на основе результатов анализа вносятся удобрения, а pH и EC доводятся до желаемого уровня. Следует отметить, что в процессе термического обеззараживания все хелатные элементы в сливаемой воде разрушаются, а микроэлементы оседают.

Таким образом, промышленная система орошения состоит из нескольких компонентов, обладающих своими уникальными характеристиками. Разобравшись в устройстве и его потребностях, вы сможете выбрать подходящее оборудование для обеспечения эффективного орошения и максимальной рентабельности выращивания ваших растений.