Розміщення тепличних споруд та вибір полімерних плівкових покриттів

Вибір ділянки для теплиць та парників

Правильний вибір місця під тепличні споруди прямо впливає на мікроклімат усередині них та витрати на обігрів. Найкраще підходять добре освітлені ділянки з легкими окультуреними ґрунтами та невеликим схилом на південь або південний схід. З північного боку або за напрямком панівних вітрів бажано мати природний захист у вигляді лісосмуги або будівель. Щоб рослини отримували максимум сонячного світла протягом дня, орієнтуйте теплиці довшою стороною з півночі на південь.

Характеристики та особливості полімерних плівок

Поліетиленова плівка залишається найпопулярнішим матеріалом для укриття завдяки доступній ціні сировини. Вона еластична, морозостійка і добре пропускає вуглекислий газ та кисень, необхідні для дихання рослин. Однак під впливом кисню повітря, тепла та ультрафіолету поліетилен швидко руйнується.

• Ширина полотна для теплиць — від 1500–3000 мм і більше
• Товщина полотна для теплиць — 0,12–0,2 мм
• Товщина для малих укриттів — 0,06–0,08 мм
• Морозостійкість поліетилену — до -60 °С
• Зміна розмірів при експлуатації — 2–2,5 %
• Температура плавлення поліетилену — 115–135 °С

Матеріал хімічно стійкий до концентрованих кислот та окиснювачів, але втрачає міцність при контакті з жирами, оліями та іржею на каркасі. У процесі використання поліетилен розтягується або сідає, тому його необхідно періодично підтягувати на конструкції. Температура плавлення 115–135 °С дозволяє легко ремонтувати та зварювати полотна гарячим способом.

Властивості основних тепличних покриттів наведені в таблиці:

При виборі альтернативних матеріалів враховуйте їх специфіку:

• Плівки з УФ-стабілізаторами та антистатиком служать до 2,5 років і більше, зменшують запилення та покращують температурний режим у теплиці.
• ПВХ-плівки гірше пропускають ультрафіолет, але знижують втрати тепла в інфрачервоному діапазоні, захищаючи посадки від нічних заморозків.
• Пухирчасті плівки міцні та відмінно утримують тепло, але сильно затінюють теплицю, тому їх рекомендують використовувати лише на верхній частині покрівлі, особливо в південних регіонах.
• Жорсткі та напівжорсткі пластики (стільниковий полікарбонат, листи з поліефірного склопластику, оргскла або ПВХ) підходять для капітальних споруд, а для швидкого захисту сходів у полі застосовують неткане агроволокно.

Практика застосування нетканих матеріалів: від захисту від заморозків до мульчування

Нетканий поліпропіленовий термоскріплений матеріал (спанбонд) цінується агрономами за легкість та практичність. Завдяки високій міцності на розрив та добавці УФ-стабілізатора він служить кілька сезонів без втрати якостей. Матеріал відмінно пропускає воду, тому посадки під ним зрошуються природними опадами без участі персоналу. У спекотні періоди під таким укриттям довше зберігається ґрунтова волога, а низька теплопровідність захищає рослини від весняних заморозків.

Вибір конкретної марки залежить від завдань, що стоять перед господарством, та прогнозованих критичних температур. Аналогічними властивостями володіють неткані матеріали Пегас-агро, Лутрасил та його модифікації (Термоселект-17, Фотоселект-60).

Легкі марки агроволокна можна вкладати безпосередньо на грядки без натягу. Для рослин, що підросли, і високих культур краще спорудити невисокі дротяні дуги, щоб не пригнічувати точки росту. Щільне волокно потребує обов’язкового використання опорних каркасів, інакше під його вагою стебла можуть деформуватися. Краї матеріалу по всьому периметру фіксують ґрунтом, а після закінчення сезону укриття просушують і прибирають на зберігання у темне сухе місце.

Світловий режим у теплиці: управління спектром для підвищення продуктивності

У закритому ґрунті агроном може штучно регулювати температуру та вологість, але головним джерелом світла залишається сонце. Рослини використовують як прямі сонячні промені, так і розсіяне світло, яке утворюється при проходженні крізь хмари, пил та гази атмосфери. Сумарна радіація визначає не лише темпи росту, а й сам вибір культур, що вирощуються у теплиці. Для ефективного управління мікрокліматом важливо розуміти, як різні частини світлового спектра впливають на фізіологію рослин.

Найбільше значення для фотосинтезу має короткохвильова область спектра в межах від 380 до 710 нм. Цей діапазон називають фотосинтетично активною радіацією (ФАР). Примітно, що розсіяне світло містить більше ФАР, ніж прямі сонячні промені.

• Діапазон ФАР — 380–710 нм
• ФАР у розсіяній радіації — 50–60%
• ФАР у прямій радіації — 35–40%
• Частка УФ у сонячному спектрі — до 5%

Інші діапазони сонячної радіації розподіляються таким чином:

• Короткохвильове випромінювання (основний потік енергії) — від 280 до 3000 нм;
• Довгохвильове випромінювання — понад 3000 нм;
• Видима частина спектра — від 400 до 750 нм;
• Інфрачервона область — понад 750 нм (включає ближню 750–2000 нм і далеку понад 2000 нм);
• Теплове випромінювання — від 5000 до 15 000 нм.

Ультрафіолетове випромінювання критично важливе для гартування розсади перед садінням. Рослини, вирощені без доступу УФ-променів, при перенесенні у відкритий ґрунт моментально отримують опіки, скидають листя і гинуть. Оскільки у природному сонячному спектрі відсутні промені коротші за 295 нм, а загальна частка УФ не перевищує 5%, важливо забезпечити максимальний доступ цього випромінювання до рослин. Різні типи ультрафіолетових хвиль мають різний вплив на культуру:

• Короткохвильовий УФ (менше 280 нм) діє згубно: руйнує хлоропласти, пригнічує ріст і викликає денатурацію білків;
• Середньохвильовий УФ (280–315 нм) стимулює накопичення вітамінів і білків, але безпечний лише при тривалому впливі у малих дозах;
• Довгохвильовий УФ (315–380 нм) активує синтез хлорофілу і стримує надмірний ріст пагонів у довжину.

Інфрачервона частина спектра з довжиною хвилі понад 1000 нм поглинається водою у тканинах листків і безпосередньо регулює їхню температуру. Теплове випромінювання сонця сприяє накопиченню сухої речовини та правильному формуванню куща. Однак цей ефект безпосередньо залежить від загальної температури повітря у споруді.

Вночі довгохвильове випромінювання 5—25 тис. нм є єдиним джерелом енергії, що надходить з атмосфери до поверхні ґрунту. Крива спектрального випромінювання має мінімальне значення при 10 тис. нм. У цій області знаходиться максимум випромінювання ґрунту та рослинного покриву. У ясні ночі випромінювання ґрунту та рослинного покриву переважає над надходженням радіації, тому для збереження тепла, накопиченого за день у культиваційній споруді, необхідно, щоб матеріали укриття мали в області 5— 12 тис. нм коефіцієнт прозорості, близький до 0.

Інтенсивність освітленості. Висотою стояння сонця над горизонтом визначається інтенсивність сонячної радіації. Чим нижче сонце над горизонтом, тим менше сонячної радіації доходить до поверхні землі. Взимку інтенсивність освітленості в теплицях становить 1/5 або 1/6 інтенсивності радіації в ясний літній день і буває нижчою за порогову величину. Випромінювання, що проникає крізь світлопрозору огорожу, визначає природну освітленість.

У огірка фотосинтез перевищує дихання при інтенсивності освітлення 0,0132 кал/см? за хвилину (2 тис. лк). Нормальний ріст вегетативних органів відбувається при 0,0396 кал/см? за хвилину (6 тис. лк), нормальний розвиток і плодоношення можливе при 0,066 кал/см? за хвилину (10 тис. лк). Томат потребує більшої інтенсивності освітлення. Вигоночні культури (цибуля, петрушка і т. д.) миряться з освітленістю 1 тис. люксів.

Світло є основним джерелом енергії для фотосинтезу. Зі збільшенням інтенсивності освітлення поліпшується якість продукції, збільшується вміст у ній вітамінів, знижується кількість шкідливих для організму нітратів і нітритів, пропорційно зростає інтенсивність фотосинтезу. Підвищення освітленості на 1% у зимовий період дає 1% прибавки врожаю. Для більшості рослин ця закономірність зберігається в межах інтенсивності освітленості 0,132—0,264 кал/см? за хвилину (20—40 тис. лк). При подальшому збільшенні інтенсивності світла інтенсивність фотосинтезу починає знижуватися, а потім зупиняється на певному рівні.

Забезпечення оптимальної освітленості дуже важливе для отримання високоякісної продукції з мінімальним вмістом нітратів. У зимовий період при низькій освітленості накопичення нітратів у тепличних овочах у 2—4 рази вище, ніж улітку. Дуже висока освітленість (понад 60—70 тис. лк) може затримувати ріст рослин і навіть викликати в результаті підвищення температури листя згубні опіки.

На сьогодні вже науково обґрунтовані строки садіння розсади огірка, томата у зимові теплиці при природній освітленості, а також необхідність електродосвічування в теплицях.

Виходячи з притоку природної ФАР у найбільш критичні місяці (грудень, січень), територія колишнього СРСР ділиться на світлові зони. До першої віднесені райони, де суми ФАР, що проникає в теплиці в грудні—січні, становлять 110—220 кал/см? горизонтальної поверхні; до другої — 410—560, до третьої — 670—970, до четвертої — 1000—1380, до п'ятої — 1420—1660, до шостої — 1740—2280, до сьомої — 2730—3600 кал/ см?. Територія України в основному розміщена в четвертій світловій зоні (46°40'—56°52' пн. ш.). Південна частина розміщена в п'ятій світловій зоні (45°40'—52°11' пн. ш.). Тільки середня та південна частини Автономної Республіки Крим входять у шосту світлову зону.

Для визначення строків вирощування і садіння розсади, початку плодоношення використовують середньоденні та середньомісячні суми ФАР, інтенсивність ФАР, вимоги рослин до ФАР

За умовами природної освітленості садіння огірка в теплицях у першій і другій зонах доцільне в лютому, у третій і четвертій — у січні, а в п'ятій— сьомій — у будь-яку пору року. Садіння томата в першій зоні — у середині березня, у четвертій — у січні, а в сьомій — у будь-яку пору року.

При природній освітленості розсаду огірка можна виростити в п'ятій— сьомій світлових зонах, розсаду томата — у сьомій зоні. В інших районах необхідне штучне досвічування розсади.

Досвічування розсади. Електросвітлокультура доцільна тільки при вирощуванні розсади. При вирощуванні овочів вона, як правило, неекономічна. Витрати електроенергії при цьому на 1 кг продукції сягають 150—200 кВт-год.

У промисловому овочівництві знайшли застосування лампи високого тиску ДРЛФ-400 (дугова ртутно-люмінесцентна лампа), вмонтовані в тепличний опромінювач ОТ-400, і ДРФ1000 з освітлювачем ОТ-1000.

У перший період вирощування розсади освітлювачі ОТ-400 розміщують у 2 ряди з відстанню між ними 1 м і на висоті 0,9—1 м від рослин. Їхня установча потужність у цей період становить 240 Вт/м?. Після розставлення розсади (20—25 рослин на 1 м?) лампи розміщують у чотири ряди за схемою 1,6х2 м і піднімають на висоту 1,2—1,3 м. Установча потужність при цьому становить 120 Вт/м?. Тривалість досвічування до розставлення розсади — 14—16 год, після розставлення — 12 год на добу.

Освітлювачі ОТ-1000 підвішують на висоті 1,6—2,5 м, відстань між лампами — 2,5—3 метри.

Створені та впроваджуються у виробництво нові світлотехнічні установки з використанням натрієвих ламп високого тиску ДНАТ-400, металогалогенних ламп ДРІ-400-5, які мають вищу світловіддачу, потужність променистого потоку та коефіцієнт корисної дії.

При вирощуванні розсади в квартирі в січні, лютому обов'язково треба застосовувати досвічування. Як правило, для цього використовують люмінесцентні лампи.

Способи поліпшення світлового режиму. У спорудах закритого ґрунту світловий режим поліпшують, зменшуючи світлопроникні елементи покрівлі.

Світловий режим: як витиснути максимум із природного освітлення

Світловий режим у плівкових теплицях від початку кращий, ніж у засклених, через меншу кількість несучих елементів покрівлі. У таких спорудах освітленість сягає 70–80% від зовнішньої. Це на 10% вище, ніж під склом, і на 15–25% перевершує показники звичайних парників. Однак пил швидко зводить цю перевагу нанівець.

Пиловий наліт на плівці знижує освітленість на 18–20% і більше, а на склі — до 55%. Тому теплиці завжди розміщують удалині від джерел пилу. Скляні поверхні необхідно мити мінімум двічі на рік.

На освітленість безпосередньо впливає орієнтація теплиці та рядів. Взимку коники теплиць спрямовують із заходу на схід, навесні — з півночі на південь. Ряди рослин у весняних теплицях також розміщують меридіонально (з півночі на південь) — це помітно підвищує їхню продуктивність.

Якщо світла бракує, можна поліпшити його використання рослинами за допомогою агротехнічних прийомів. Для цього підвищують концентрацію вуглекислого газу у повітрі до 0,15–0,25% і посилюють калійне підживлення. Також для поліпшення світловідбиття на ґрунт насипають чисту соснову тирсу (150–200 г/м²) або солом'яну січку (300 т на 1 м²).

• Світлопроникність плівки — 70–80%
• Зниження освітленості через пил на плівці — 18–20%
• Зниження освітленості через бруд на склі — до 55%
• Зниження світла від другого шару плівки — 20%
• Оптимальна концентрація CO₂ — 0,15–0,25%

Тепловий режим: джерела обігріву та економіка теплиці

Температура в теплиці залежить від теплозахисних властивостей огородження, системи опалення та вентиляції. Найдешевшими джерелами тепла залишаються геотермальні води та теплові відходи промислових підприємств. У зимових теплицях обігрів забирає від 30 до 50% усіх експлуатаційних витрат, тому тут украй важлива вартість теплоносія. У весняних плівкових спорудах витрати на опалення нижчі, а основна частка витрат припадає на амортизацію та обслуговування обладнання — у таких умовах вигідний навіть електричний обігрів.

Сонячний обігрів за рахунок тепличного ефекту підвищує температуру повітря в спорудах на 10–30 °С. Короткохвильові сонячні промені проходять крізь плівку або скло, перетворюються на теплову енергію і вже не можуть вийти назад у вигляді довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Використання теплових акумуляторів короткого зберігання в самій теплиці дозволяє зберегти 40–50% теплової енергії. Однак повністю покладатися на сонце в плівкових теплицях не можна.

Біологічний обігрів ґрунтується на теплі від життєдіяльності мікроорганізмів, що розкладають органіку. Як біопаливо використовують гній, міські відходи, деревну тирсу, кору та солому. Найбільш ефективні гній і солома. В 1 см³ гною живе понад 100 мільярдів бактерій, маса яких становить 10–15% від його сухої речовини. Різні види гною працюють неоднаково.

Біологічний розігрів відбувається лише при створенні сприятливого середовища для мікроорганізмів. Якщо порушити ключові параметри, процес розкладання сповільниться або припиниться повністю. Для ефективного «горіння» біопалива необхідно суворо контролювати параметри сировини та навколишнього середовища.

• хороша аерація (доступ повітря);
• наявність легкозасвоюваних азотистих сполук;
• вологість сировини в межах 65–70%;
• нейтральна або слаболужна реакція середовища;
• початкова додатна температура не нижче 5–8 °С.

Біологічний та електричний обігрів ґрунту в теплицях

Використання біопалива дозволяє суттєво знизити витрати на енергоресурси у весняний період. У промисловому овочівництві гній практично не застосовується через високу трудомісткість процесу та складнощі з регулюванням температури. Однак для невеликих фермерських господарств гній залишається найдоступнішим засобом обігріву парників. Ще ефективніший результат дає використання соломи: при її розкладанні виділяється вуглекислий газ, утворюються гумінові кислоти та активізується корисна мікрофлора. Це стимулює ріст рослин та підвищує урожайність культур.

• Прибавка урожаю огірка на соломі — 30–40 %
• Витрата соломи на гектар — 50–200 т
• Потужність опалення взимку — 300–400 Вт/м²
• Потужність опалення з кінця березня — 100–150 Вт/м²

При розрахунку технічного обігріву плівкових теплиць потужність нагрівальних елементів закладають виходячи з площі світлопрозорого покриття. У зимовий час потрібна максимальна віддача, а з кінця березня норму знижують. Приблизно дві третини теплової потужності витрачається на обігрів повітря в теплиці, а одна третина спрямовується на прогрів ґрунтового шару. Основним варіантом для зимових споруд залишається водяне опалення з примусовою циркуляцією.

Електричний обігрів ґрунту — найбільш технологічний варіант, який дозволяє повністю автоматизувати процес обігріву і є незамінним як аварійна система. На практиці застосовують три основні способи укладання нагрівальних елементів:

• Елементний обігрів: сталевий дріт перерізом 2,5–3 мм в ізоляційних трубах. Підходить для прогрівання ґрунту в парниках і теплицях, а також повітря в малогабаритних укриттях.
• Обігрів неізольованим дротом: сталевий дріт перерізом 4–7 мм укладають рядами в шар піску і підключають до мережі зі зниженою напругою від 24 до 50 В.
• Кабельний обігрів: застосовуються спеціалізовані нагрівальні проводи марок ПОСХВП і ПОСХВТ із зовнішнім діаметром 3 мм.

Застосування ізольованих проводів ПОСХВП і ПОСХВТ (сталева жила в полівініловій ізоляції) вирішує проблеми корозії та безпеки. Провід можна укладати як безпосередньо в ґрунт, так і на поверхню ґрунту. Найбільш економічним в експлуатації є наземний спосіб монтажу, коли провід збирають секціями на дерев'яних рейках, а зверху встановлюють поживні горщики з розсадою. Після завершення циклу і вибирання розсади нагрівальні секції просто змотують і зберігають разом із рейками до наступного сезону.

Для автоматичного підтримання заданої температури електричні системи обігріву підключають через терморегулятори. Найчастіше в господарствах використовують прилади марок ДТКБ-53, ПТР-2,04 і ЕРА-М.