Размещение тепличных сооружений и выбор полимерных пленочных покрытий

Выбор участка для теплиц и парников

Правильный выбор места под тепличные сооружения напрямую влияет на микроклимат внутри них и затраты на обогрев. Лучше всего подходят хорошо освещенные участки с легкими окультуренными почвами и небольшим уклоном на юг или юго-восток. С северной стороны или по направлению господствующих ветров желательно иметь естественную защиту в виде лесополосы или зданий. Чтобы растения получали максимум солнечного света в течение дня, ориентируйте теплицы длинной стороной с севера на юг.

Характеристики и особенности полимерных пленок

Полиэтиленовая пленка остается самым популярным материалом для укрытия благодаря доступной цене сырья. Она эластична, морозоустойчива и хорошо пропускает углекислый газ и кислород, необходимые для дыхания растений. Однако под воздействием кислорода воздуха, тепла и ультрафиолета полиэтилен быстро разрушается.

• Ширина полотна для теплиц — от 1500–3000 мм и более
• Толщина полотна для теплиц — 0,12–0,2 мм
• Толщина для малых укрытий — 0,06–0,08 мм
• Морозостойкость полиэтилена — до -60 °С
• Изменение размеров при эксплуатации — 2–2,5 %
• Температура плавления полиэтилена — 115–135 °С

Материал химически устойчив к концентрированным кислотам и окислителям, но теряет прочность при контакте с жирами, маслами и ржавчиной на каркасе. В процессе использования полиэтилен растягивается или усаживается, поэтому его необходимо периодически подтягивать на конструкции. Температура плавления 115–135 °С позволяет легко ремонтировать и сваривать полотна горячим способом.

Свойства основных тепличных покрытий приведены в таблице:

Тип покрытия	Пропускание видимого света, %	Пропускание УФ-лучей, %	Диапазон пропускаемого УФ, нм	Срок службы
Нестабилизированная полиэтиленовая пленка	80–90	55–70	280–310	3–5 месяцев (толщиной 0,16–0,20 мм при хорошем натяжении служит с марта по сентябрь)
Стабилизированная полиэтиленовая пленка	80–90	26	280–310	до 2,5 лет и более
Поливинилхлоридная (ПВХ) пленка	—	20	—	дольше стандартной полиэтиленовой
Армированная полиэтиленовая пленка (ячейки 20х30, 60х30 мм и др.)	75	—	—	до 6 лет
Армированная ПВХ-пленка (ячейки 20х30, 60х30 мм и др.)	75	—	—	до 8 лет
Силикатное стекло (для сравнения)	83	46	от 315 и выше	не ограничен

При выборе альтернативных материалов учитывайте их специфику:

• Пленки с УФ-стабилизаторами и антистатиком служат до 2,5 лет и более, уменьшают запыление и улучшают температурный режим в теплице.
• ПВХ-пленки хуже пропускают ультрафиолет, но снижают потери тепла в инфракрасном диапазоне, защищая посадки от ночных заморозков.
• Пузырчатые пленки прочны и отлично удерживают тепло, но сильно затеняют теплицу, поэтому их рекомендуют использовать только на верхней части кровли, особенно в южных регионах.
• Жесткие и полужесткие пластики (сотовый поликарбонат, листы из полиэфирного стеклопластика, оргстекла или ПВХ) подходят для капитальных строений, а для быстрой защиты всходов в поле применяют нетканое агроволокно.

Практика применения нетканых материалов: от защиты от заморозков до мульчирования

Нетканый полипропиленовый термокрепленый материал (спанбонд) ценится агрономами за легкость и практичность. Благодаря высокой прочности на разрыв и добавке УФ-стабилизатора он служит несколько сезонов без потери качеств. Материал отлично пропускает воду, поэтому посадки под ним орошаются естественными осадками без участия персонала. В жаркие периоды под таким укрытием дольше сохраняется почвенная влага, а низкая теплопроводность защищает растения от весенних заморозков.

Выбор конкретной марки зависит от стоящих перед хозяйством задач и прогнозируемых критических температур. Аналогичными свойствами обладают нетканые материалы Пегас-агро, Лутрасил и его модификации (Термоселект-17, Фотоселект-60).

Марка материала	Свойства и назначение	Предел защиты от заморозков
Спанбонд-17 (белый)	Легкое агроволокно для укладки непосредственно на растения	до -3 °С
Спанбонд-30 (белый)	Средняя плотность, защита всходов	до -7 °С
Спанбонд-60 (белый)	Высокая плотность, требует несущей конструкции	до -9 °С
Спанбонд (черный)	Мульчирование, эффективная борьба с сорными растениями	—

Легкие марки агроволокна можно укладывать непосредственно на грядки без натяжения. Для подросших и высоких растений лучше соорудить невысокие проволочные дуги, чтобы не угнетать точки роста. Плотное волокно требует обязательного использования несущих каркасов, иначе под его весом стебли могут деформироваться. Края материала по всему периметру фиксируют землей, а после окончания сезона укрытие просушивают и убирают на хранение в темное сухое место.

Световой режим в теплице: управление спектром для повышения продуктивности

В закрытом грунте агроном может искусственно регулировать температуру и влажность, но главным источником света остается солнце. Растения используют как прямые солнечные лучи, так и рассеянный свет, который образуется при прохождении через облака, пыль и газы атмосферы. Суммарная радиация определяет не только темпы роста, но и сам выбор выращиваемых в теплице культур. Для эффективного управления микроклиматом важно понимать, как разные части светового спектра влияют на физиологию растений.

Наибольшее значение для фотосинтеза имеет коротковолновая область спектра в границах от 380 до 710 нм. Этот диапазон называют фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Примечательно, что рассеянный свет содержит больше ФАР, чем прямые солнечные лучи.

• Диапазон ФАР — 380–710 нм
• ФАР в рассеянной радиации — 50–60%
• ФАР в прямой радиации — 35–40%
• Доля УФ в солнечном спектре — до 5%

Остальные диапазоны солнечной радиации распределяются следующим образом:

• Коротковолновое излучение (основной поток энергии) — от 280 до 3000 нм;
• Длинноволновое излучение — свыше 3000 нм;
• Видимая часть спектра — от 400 до 750 нм;
• Инфракрасная область — свыше 750 нм (включает ближнюю 750–2000 нм и далекую свыше 2000 нм);
• Тепловое излучение — от 5000 до 15 000 нм.

Ультрафиолетовое излучение критически важно для закалки рассады перед высадкой. Растения, выращенные без доступа УФ-лучей, при переносе в открытый грунт моментально получают ожоги, сбрасывают листья и гибнут. Поскольку в естественном солнечном спектре отсутствуют лучи короче 295 нм, а общая доля УФ не превышает 5%, важно обеспечить максимальный доступ этого излучения к растениям. Разные типы ультрафиолетовых волн оказывают различное влияние на культуру:

• Коротковолновый УФ (менее 280 нм) действует губительно: разрушает хлоропласты, подавляет рост и вызывает денатурацию белков;
• Средневолновый УФ (280–315 нм) стимулирует накопление витаминов и белков, но безопасен только при длительном воздействии в малых дозах;
• Длинноволновый УФ (315–380 нм) активирует синтез хлорофилла и сдерживает избыточный рост побегов в длину.

Инфракрасная часть спектра с длиной волны более 1000 нм поглощается водой в тканях листьев и напрямую регулирует их температуру. Тепловое излучение солнца способствует накоплению сухого вещества и правильному формированию куста. Однако этот эффект напрямую зависит от общей температуры воздуха в сооружении.

Ночью длинноволновое излучение 5—25 тыс. нм является единственным источником энергии, поступающей из атмосферы к поверхности почвы. Кривая спектрального излучения имеет минимальное значение при 10 тыс. нм. В этой области находится максимум излучения почвы и растительного покрова. В ясные ночи излучение почвы и растительного покрова преобладает над поступлением радиации, поэтому для сохранения тепла, накопившегося за день в культивационном сооружении, необходимо, чтобы материалы укрытия имели в области 5— 12 тыс. нм коэффициент прозрачности, близкий к 0.

Интенсивность освещенности. Высотой стояния солнца над горизонтом определяется интенсивность солнечной радиации. Чем ниже солнце над горизонтом, тем меньше солнечной радиации доходит к поверхности земли. Зимой интенсивность освещенности в теплицах составляет '/5 или '/. интенсивности радиации в ясный летней день и бывает ниже пороговой величины. Излучение, проникающее через светопрозрачное ограждение, определяет естественную освещенность.

У огурца фотосинтез превышает дыхание при интенсивности освещения 0,0132 кал/см? в минуту (2 тыс. лк). Нормаль_ р 2 9 а _ м. д (< рёе = «22 22-2? 43 8 Ко ь>9 Аа > ный рост вегетативных органов происходит при 0,0396 кал/ см? в минуту (6 тыс. лк), нормальное развитие и плодоношение возможно при 0,066 кал/см? в минуту (10 тыс. лк). Помидор требует большей интенсивности освещения. Выгоночные культуры (лук, петрушка и т. д.) мирятся с освещенностью 1 тыс. люков.

Свет является основным источником энергии для фотосинтеза. С увеличением интенсивности освещения улучшается качество продукции, увеличивается содержание в ней витаминов, снижается количество вредных для организма нитратов и нитритов, пропорционально возрастает интенсивность фотосинтеза. Повышение освещенности на 1 % в зимний период дает 1% прибавки урожая. Для большинства растений эта закономерность сохраняется в пределах интенсивности освещенности 0,132—0,264 кал/см? в минуту (20—40 тыс. лк). При дальнейшем увеличении интенсивности света интенсивность фотосинтеза начинает снижаться, а затем останавливается на определенном уровне.

Обеспечение оптимальной освещенности очень важно для получения высококачественной продукции с минимальным содержанием нитратов. В зимний период при низкой освещенности накопление нитратов в тепличных овощах в 2—4 раза выше, чем летом. Очень высокая освещенность (свыше 60—70 тыс. лк) может задерживать рост растений и даже вызывать в результате повышения температуры листьев губительные ожоги.

На сегодня уже научно обоснованы сроки высадки рассады огурца, помидора в зимние теплицы при естественной освещенности, а также необходимость электродосвечивания в теплицах.

Исходя из притока естественной ФАР в наиболее критические месяцы (декабрь, январь), территория бывшего СССР делится на световые зоны. К первой отнесены районы, где суммы ФАР проникающей в теплицы в декабре—январе, составляют 110—220 кал/см? горизонтальной поверхности; ко второй — 410—560, ктретьей — 670—970, к четвертой — 1000—1380, к пятой — 1420—1660, к шестой — 1740—2280, к седьмой — 0 25 22 > ив. 2730—3600 кал/ см?. Территория Украины в основном размещена в четвертой световой зоне (46°40'—56°52' с. ш.). Южная часть размещена в пятой световой зоне (45°40'—52°11' с. ш.). Только средняя и южная части Автономной Республики Крым области входят в шестую световую зону.

Для определения сроков выращивания и посадки рассады, начала плодоношения используют среднедневные и среднемесячные суммы ФАР интенсивность ФАР, требования растений к ФАР

По условиям естественной освещенности высадка огурца в теплицах в первой и второй зонах целесообразна в феврале, в третьей и четвертой — в январе, а в пятой— седьмой — в любое время года. Высадка помидора в первой зоне — в середине марта, в четвертой — в январе, а в седьмой — в любое время года.

При естественной освещенности рассаду огурца можно вырастить в пятой— седьмой световых зонах, рассаду помидора — в седьмой зоне. В остальных районах необходимо искусственное досвечиванне рассады.

Досвечивание рассады. Электросветокультура целесообразна только при выращивании рассады. При выращивании овощей она, как правило, неэкономична. Затраты электроэнергии при этом на 1 кг продукции достигают 150—200 кВт-ч.

В промышленном овощеводстве нашли применение лампы высокого давления ДРЛФ-400 (дуговая ртутно-люминесцентная лампа), вмонтированные в тепличный облучатель ОТ-400, и ДРФ1000 с осветителем ОТ-1000.

В первый период выращивания рассады осветители ОТ-400 размещают в 2 ряда с расстоянием между ними 1 м и на высоте 0,9—1 м от растений. Их установочная мощность в этот период составляет 240 Вт/м?. После расстановки рассады (20—25 растений на 1 м”) лампы размещают в четыре ряда по схеме 1,6х2 м и поднимают на высоту 1,2—1,3 м. Установочная мощность при этом составляет 120 Вт/м?. Длительность досвечивания до расстановки рассады — 14—16 ч, после расстановки — 12 ч в сутки. р р Век 0 р. = х 5 Алу

Осветители ОТ-1000 подвешивают на высоте 1,6—2,5 м, расстояние между лампами — 2,5—3 метра.

Созданы и внедряются в производство новые светотехнические установки с использованием натриевых ламп высокого давления ДНАТ-400, металлогалогенных ламп ДРИ-400-5, которые имеют более высокую светоотдачу, мощность лучистого потока и коэффициент полезного действия.

При выращивании рассады в квартире в январе, феврале обязательно надо применять досвечивание. Как правило, для этого используют люминесцентные лампы.

Способы улучшения светового режима. В сооружениях закрытого грунта световой режим улучшают, уменьшая светопроницаемые элементы кровли.

Световой режим: как выжать максимум из естественного освещения

Световой режим в пленочных теплицах изначально лучше, чем в остекленных, из-за меньшего количества несущих элементов кровли. В таких сооружениях освещенность достигает 70–80% от наружной. Это на 10% выше, чем под стеклом, и на 15–25% превосходит показатели обычных парников. Однако пыль быстро сводит это преимущество на нет.

Пылевой налет на пленке снижает освещенность на 18–20% и более, а на стекле — до 55%. Поэтому теплицы всегда размещают вдали от источников пыли. Стеклянные поверхности необходимо мыть минимум дважды в год.

На освещенность напрямую влияет ориентация теплицы и рядов. Зимой коньки теплиц направляют с запада на восток, весной — с севера на юг. Ряды растений в весенних теплицах также размещают меридионально (с севера на юг) — это заметно повышает их продуктивность.

Если света не хватает, можно улучшить его использование растениями с помощью агротехнических приемов. Для этого повышают концентрацию углекислого газа в воздухе до 0,15–0,25% и усиливают калийное питание. Также для улучшения светоотражения на почву насыпают чистые сосновые опилки (150–200 г/м²) или соломенную сечку (300 т на 1 м²).

• Светопроницаемость пленки — 70–80%
• Снижение освещенности из-за пыли на пленке — 18–20%
• Снижение освещенности из-за грязи на стекле — до 55%
• Снижение света от второго слоя пленки — 20%
• Оптимальная концентрация CO₂ — 0,15–0,25%

Тепловой режим: источники обогрева и экономика теплицы

Температура в теплице зависит от теплозащитных свойств ограждения, системы отопления и вентиляции. Самыми дешевыми источниками тепла остаются геотермальные воды и тепловые отходы промышленных предприятий. В зимних теплицах обогрев забирает от 30 до 50% всех эксплуатационных расходов, поэтому здесь крайне важна стоимость теплоносителя. В весенних пленочных сооружениях затраты на отопление ниже, а основная доля расходов приходится на амортизацию и обслуживание оборудования — в таких условиях выгоден даже электрический обогрев.

Солнечный обогрев за счет тепличного эффекта повышает температуру воздуха в сооружениях на 10–30 °С. Коротковолновые солнечные лучи проходят сквозь пленку или стекло, превращаются в тепловую энергию и уже не могут выйти обратно в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Использование тепловых аккумуляторов короткого хранения в самой теплице позволяет сберечь 40–50% тепловой энергии. Однако полностью полагаться на солнце в пленочных теплицах нельзя.

Биологический обогрев основан на тепле от жизнедеятельности микроорганизмов, разлагающих органику. В качестве биотоплива используют навоз, городские отходы, древесные опилки, кору и солому. Наиболее эффективны навоз и солома. В 1 см³ навоза живет более 100 миллиардов бактерий, масса которых составляет 10–15% от его сухого вещества. Разные виды навоза работают неодинаково.

Вид биотоплива	Максимальная температура разогрева	Динамика остывания	Сроки и условия применения
Конский навоз	60–70 °С	Снижается медленно, достигая 27–30 °С через 2 месяца	Применяют с января-февраля в ранних парниках и теплицах
Навоз крупного рогатого скота (КРС)	Не выше 53 °С	Быстро остывает до 28 °С за 7–15 дней	Используют для средних парников; для лучшего разогрева добавляют опилки или солому

Биологический разогрев происходит только при создании благоприятной среды для микроорганизмов. Если нарушить ключевые параметры, процесс разложения замедлится или прекратится полностью. Для эффективного «горения» биотоплива необходимо строго контролировать параметры сырья и окружающей среды.

• хорошая аэрация (доступ воздуха);
• наличие легкоусвояемых азотистых соединений;
• влажность сырья в пределах 65–70%;
• нейтральная или слабощелочная реакция среды;
• начальная положительная температура не ниже 5–8 °С.

Биологический и электрический обогрев почвы в теплицах

Использование биотоплива позволяет существенно снизить затраты на энергоресурсы в весенний период. В промышленном овощеводстве навоз практически не применяется из-за высокой трудоемкости процесса и сложностей с регулированием температуры. Однако для небольших фермерских хозяйств навоз остается самым доступным средством обогрева парников. Еще более эффективный результат дает использование соломы: при ее разложении выделяется углекислый газ, образуются гуминовые кислоты и активизируется полезная микрофлора. Это стимулирует рост растений и повышает урожайность культур.

• Прибавка урожая огурца на соломе — 30–40 %
• Расход соломы на гектар — 50–200 т
• Мощность отопления зимой — 300–400 Вт/м²
• Мощность отопления с конца марта — 100–150 Вт/м²

При расчете технического обогрева пленочных теплиц мощность нагревательных элементов закладывают исходя из площади светопрозрачного покрытия. В зимнее время требуется максимальная отдача, а с конца марта норму снижают. Примерно две трети тепловой мощности расходуется на обогрев воздуха в теплице, а одна треть направляется на прогрев почвенного слоя. Основным вариантом для зимних сооружений остается водяное отопление с принудительной циркуляцией.

Электрический обогрев почвы — наиболее технологичный вариант, который позволяет полностью автоматизировать процесс обогрева и незаменим в качестве аварийной системы. На практике применяют три основных способа укладки нагревательных элементов:

• Элементный обогрев: стальная проволока сечением 2,5–3 мм в изоляционных трубах. Подходит для прогрева грунта в парниках и теплицах, а также воздуха в малогабаритных укрытиях.
• Обогрев неизолированной проволокой: стальной провод сечением 4–7 мм укладывают рядами в слой песка и подключают к сети с пониженным напряжением от 24 до 50 В.
• Кабельный обогрев: применяются специализированные нагревательные провода марок ПОСХВП и ПОСХВТ с внешним диаметром 3 мм.

Применение изолированных проводов ПОСХВП и ПОСХВТ (стальная жила в поливиниловой изоляции) решает проблемы коррозии и безопасности. Провод можно укладывать как непосредственно в грунт, так и на поверхность почвы. Наиболее экономичен в эксплуатации наземный способ монтажа, когда провод собирают секциями на деревянных рейках, а сверху устанавливают питательные горшочки с рассадой. После завершения цикла и выборки рассады нагревательные секции просто сматывают и хранят вместе с рейками до следующего сезона.

Для автоматического поддержания заданной температуры электрические системы обогрева подключают через терморегуляторы. Чаще всего в хозяйствах используют приборы марок ДТКБ-53, ПТР-2,04 и ЭРА-М.