employee
Russian Federation
UDC 631.674
CSCSTI 68.31
Russian Classification of Professions by Education 35.06.01
Russian Library and Bibliographic Classification 40
Russian Trade and Bibliographic Classification 6
BISAC TEC003050 Agriculture / Irrigation
This article analyzes the current state and trends of cabbage production in Russia, based on Rosstat data for [year missing]. It also examines key aspects of improving the design of an automated irrigation system for cabbage seedlings grown in a greenhouse using a cassette cultivation method. This method allows for monitoring the root system’s growth in the substrate or soil, ensuring uniform irrigation and fertilization. It is noted that per capita cabbage consumption is significantly lower than recommended standards, highlighting the need to increase production to supply Russian markets. As a result of the work performed, the design of the trolleys was improved, eliminating the shortcomings of the rigid structure, which does not compensate for uneven guides and lateral displacement due to the asymmetry of the application point of the movement forces. The tensioning mechanism of the feed hose and drive cable was also improved, accounting for temperature deformations
greenhouse, seedlings, irrigation, micro-drizzle, automation
По данным Росстата, в 2023 году посевные площади капусты всех видов в России в хозяйствах всех категорий составили 76,8 тыс. га, в том числе 46,5 тыс. га в хозяйствах населения (60,5%) и 30,3 тыс. га в промышленных сельхозпредприятиях (39,5%).
В 2024 году сбор капусты всех видов составил 2,3 млн. тонн. На каждого жителя приходится по 15,7 кг в год. Тогда как в 1990 году производство капусты было на уровне 3 млн. тонн. В отличие от многих других стран, в России производство капусты сокращается, причём весьма заметно (около -30,3% за 10 лет [1].
Из условий медицинских норм потребления на одного человека в год должно приходиться около 40 кг капусты, по другим источникам – от 73 до 110 кг в год.
Из условий того, что большая часть посевных площадей капусты выращивается через рассаду, с забегом в 35-55 дней, возникает необходимость в тепличных площадях для её производства.
Для выращивания рассады капусты в тепличном хозяйстве важно создание и поддержание постоянного микроклимата, который достигается благодаря соблюдению температурного режима, питания, влажности и освещения.
Температурный режим для рассады капусты - оптимальная температура при прорастания семян от 17 до 20 градусов, в вегетационный период, в вегетационный период от 15 до 18 градусов. Продолжительное воздействие высоких температур, особенно при отсутствии влаги, может замедлить рост растения. За 12–15 дней до высадки рассады в грунт температуру в теплице снижают до 10 -12°градусов днём и до 6–8°ночью, проветривая помещение. Постепенно температуру выравнивают до уличной, открывая боковые стенки теплицы.
Процент влажности для рассады капусты находится в диапазоне от 80–90% влажности воздуха. Для поддержания этого диапазона, важно соблюдать частоту проведения поливов. Поливы должны быть равномерными, нельзя допускать пересыхания почвы или, наоборот.
Капуста требовательна к освещению, поэтому её не рекомендуется выращивать в затенённых местах. Для большинства сортов капусты продолжительность светового дня длится от 15 до 16 часов. В этот период рассада активно потребляет необходимые питательные элементы важные для дальнейшего формирования растения [2, 3].
При выращивании кассетной рассады капусты большую роль играет водно-химический баланс, который включает в себя такие параметры как: влажность почвы (субстрата), кислотность (рН), наличие питательных элементов в почве и дезинфекция.
Оптимальная влажность субстрата кассетной рассады 35-40%, но в период посева составляет 80-90%. Некоторые тепличные хозяйства практикуют укрытие поверхности кассет вермикулитом слоем до 3 мм для уменьшения испарения и теплоизоляции. Кислотность субстрата составляет 6,5 до 6,8 рН. Необходимо соблюдать сбалансированное соотношение неотъемлемых компонентов, таких как азот, фосфор и калий и других, так как дефицит и переизбыток компонентов влияют отрицательно, а также важно проводить регулярную дезинфекцию и замену субстрата, чтобы избежать накапливания возбудителей болезни капусты [3, 4, 5].
По данным ассоциации «Теплицы России» к началу 2017 года общая площадь теплиц в стране достигла около 2,3 тыс. га. Из них 600 га построены за последние пять лет, в том числе 300 га — со светокультурой. Площади теплиц в России по данным Росстат медленно, но неуклонно увеличиваются. В 2023 году ассоциация «Теплицы России» прогнозировала, что к 2025 году площадь теплиц в России увеличится до 3,4 тыс. га, но по итогам 2024 года, по информации вице-президента ассоциации Андрея Медведева, общая площадь теплиц в РФ составила 3,35 тыс. га, что на 2,1% больше, чем в 2023 году. [1]. Развитие тепличного овощеводства является одним из основных приоритетов государственной политики в сельском хозяйстве, поддерживаемого концепцией продовольственной безопасности. Производство рассадных отделений теплиц, также должно повышаться на основе увеличения механизации, автоматизации процессов производства и удешевления себестоимости продукции.
Учитывая полученные статистические данные ФГБНУ ВНИИ «Радуга» была предложена разработка стационарного комплекта автоматизированной системы микродождевания рассады в теплице для создания благоприятных условий кассетной рассады. Отличительной чертой стала подвешенная конструкция к каркасу теплицы перемещающаяся по направляющим, что позволяет проводит полив многократно малыми нормами создавая необходимый микроклимат, благодаря которому достигается развитие рассады [2]. Устройство состоит из направляющих, по которым перемещаются посредством тросовой системы привода две тележки, на одной из которых имеется устройство для образования петли питающего шланга, а на другой поливная штанга, с форсунками для микро- и мелкодисперсного дождевания [3].
Цель. Совершенствование конструкции автоматизированной установки орошения кассетной рассады для тепличных хозяйств, поддерживающих микроклимат и водно-химический баланс почвы (субстрата).
Результаты и их обсуждение. Объектом исследований является автоматизированный многофункциональный комплект микродождевания кассет с рассадой в теплицах. Выращивание рассады для открытого грунта предусматривает оборудование плёночной теплицы системой автоматической вентиляции и мелкодисперсного орошения, совмещённую с системой внесения растворов макро- и микроудобрений и химпрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями растений. Выращивание рассады в кассетах имеет свои особенности [3, 4]. Кассетная технология позволяет получить качественную не травмированную рассаду практически со 100 %-ной приживаемостью при уменьшении трудозатрат и себестоимости продукции на 15-20 %. Потребность в субстрате снижается в 10 раз, а плотность посадки увеличивается в 3-4 раза, что позволяет увеличить выход с единицы площади рассады цветной капусты в 1,5 раза, белокочанной – в 2,7 раза по сравнению с горшечной [6, 9]. При этом кассетная рассада в 2- 2,5 раза меньше поражается чёрной ножкой. Для выращивания рассады капусты в промышленных теплицах обычно используют пластиковые кассеты, многократного применения, из которых самая популярная и экономная с конусовидными ячейками и дренажным отверстием для отвода лишней влаги. Средний выход рассады при кассетной технологии выращивания составляет 500-550 шт./м2, а в кассетах с мелкими ячейками – до 864 шт./м2. Это позволяет уменьшить необходимые площади рассадных отделений теплиц. Так для обеспечения одного гектара открытого грунта рассадой ранних сортов капусты понадобится 52-82 м2 теплицы, а для средних и поздних сортов – 40-63 м2.
В условиях теплицы рассаду в кассетах необходимо поливать часто, соблюдая температурно-влажностный режим по требованиям РД-АПК 1.10.09.01-14 [7]. На стадии получения всходов субстрат в кассетах должен быть постоянно влажным. Капли дождя должны быть настолько мелкими, до спрея, чтобы не выбивать частички лёгкого субстрата из ячеек кассет, так как объём субстрата в ячейках очень мал – 28-35 мл. Малый объём субстрата диктует необходимость постоянного полива. Норма разового полива не превышает 2 л/м2. В солнечные жаркие дни полив обычно проводят 2-3 раза, в пасмурные – 1 раз. Относительная влажность воздуха должна поддерживаться на уровне 60-70 %. Также рассаде требуется подкормка и обработка по защите от вредителей и болезней. Исходя из этих условий устройство для полива рассады в кассетах должно иметь возможность дождевания регулируемыми малыми нормами: микродождевания и мелкодисперсного дождевания, а также проводить полив с подкоркой макро- и микроудобрениями или инсектицидами и иными препаратами. Иметь качественное распределение дождя по площади орошения (Кэф >0,7).
В 2023 году ВНИИ «Радуга» предложена разработка стационарного комплекта автоматизированной системы микродождевания рассады в теплице, с подвешенными к каркасу теплицы направляющими, по которым перемещается поливной модуль [8]. Устройство состоит из направляющих, по которым перемещаются посредством тросовой системы привода две тележки, на одной из которых имеется устройство для образования петли питающего шланга, а на другой поливная штанга, с форсунками для микро- и мелкодисперсного дождевания (рис. 1).
1 – двухрельсовая направляющая; 2 – подвесные кронштейны; 3 – траверсы; 4 – каркас теплицы; 5 – каретка петлеобразователя; 6 – каретка поливная; 7 – балка поперечная; 8 – кронштейны телескопические; 9 – открылки; 10 – форсунки; 11 – мотор-редуктор; 12 – тросовая система; 13 – трубопровод питающий; 14 – кронштейны поддержки трубопровода питающего и троса; 15 – блок; 16 – груз; 17 – пульт управления; 18 – кран; 19 – фильтр; 20 – клапан электромагнитный; 21 – узел удобрительный.
Рисунок 1 – Устройство автоматизированного микродождевания рассады в теплице
Верхнее крепление устройства позволяет оптимально использовать всю полезную площадь теплицы, не затеняя растения и позволяя беспрепятственно проводить все виды агротехнических работ. Высота установки поливных штанг регулируется с помощью телескопических кронштейнов с шагом 100 мм. Поливные штанги имеют два ряда форсунок для комбинированной работы: полив или увлажнительный полив с обработкой (внесением удобрений, химпрепаратов).
Направляющие оснащены системой подвеса питающего шланга и тросовой системы привода. Поливная норма регулируется плавным изменением скорости движения поливной тележки в диапазоне от 1 до 16 м/мин. Предусмотрена автоматическая остановка тележек и питания водой при достижении конечной точки полива. Установка оснащена фильтрующим элементом, узлом ввода растворов удобрений и препаратов и блоком программирования и регулировки.
У аналогичных конструкций, применяемых для полива рассады в теплицах, есть некоторые недостатки. Так как регулировка натяжения троса и шланга производятся при монтаже установки при определённой температуре, а колебания температуры в теплице могут быть очень существенными, натяжение троса и шланга может меняться и приводить к провисанию, что ведёт к возникновению рывков при движении, следствием чего может быть некачественное распределение дождя и преждевременный износ оборудования.
Также, жёсткая конструкция тележек в аналогичных устройствах не позволяет опорным каткам копировать поверхность направляющих во всех четырёх точках. Постоянная опора происходит только на два катка. К тому же, в результате перемещения шланга на тележку петлеобразователя оказывается неравномерное усилие из-за разности двух его ветвей, также на поливной тележке закрепление шланга и троса ассиметрично центра тележки, то есть на обеих тележках возникают усилия разворачивающие их в горизонтальной плоскости и реборды катков трутся о направляющие рельсы, что ведёт к тем же последствиям – рывкам, увеличению усилия на перемещение, ухудшению равномерности полива и износу оборудования.
Для достижения цели совершенствования устройства катки тележек были выполнены шарнирными в горизонтальной плоскости с ограниченной свободой вращения, позволяющей компенсировать неровности перемещения и обеспечивать постоянный контакт всех опорных катков с направляющими рельсами, что позволяет компенсировать все неровности сборки и изготовления, а также неравномерную нагрузку из-за ассиметричного крепления шланга и троса. Натяжение же питающего шланга производится грузом с гибкой связью через горизонтальный блок вращения, находящегося на конце направляющего рельса (см. рис. 1), позволяющему компенсировать его температурные изменения длины. Для этого использованы технические решения по заявке на изобретение № 2025100256/20(000715).
Предложенные технические решения позволили повысить надёжность технологического процесса работы устройства, уменьшить усилия на перемещение тележек и износ оборудования, повысить равномерность распределения дождя по площади орошения.
Выводы и рекомендации.
1. При выращивании кассетной рассады в теплице с целью оптимизации водного и пищевого режима целесообразно использовать средство автоматизированного микродождевания теплиц на основе программируемого полива.
2. Автоматизированное устройство микродождевания в теплице позволяет повысить процесс механизации выращивания рассады, сократить до минимума использование ручного труда и привести к снижению себестоимости рассады и капусты.
3. Шарнирная конструкция рамы опорных катков тележек позволяет равномерно распределить нагрузку на все четыре катка и способствовать плавному и равномерному движению тележек по направляющим, что способствует повышению качества распределения дождя, снятия точечных нагрузок и уменьшения нагрузки крутящего момента от ассиметричного присоединения питающего шланга и троса.
4. Использование в качестве натяжителя питающего шланга свободно висящего груза, взаимодействующего с ним через трос, проходящий через блок, с силой равной натяжению, позволяет в постоянном режиме компенсировать возникающие температурные деформации.
5. Устройство позволяет проводить регулируемое орошение рассады всех культур верхнего полива, а также полив зеленных культур и выгонки лука на перо.
1. «Teplicy Rossii» v zhurnale «AGROINVESTR: PRO Rastenievodstvo» [Elektronnyy resurs] Data obrascheniya 01.10.2025. https://www.agroinvestor.ru/analytics/news/25317-ploshchad-teplits-v-strane-dostignet-2-3-/
2. Grushin A.V., Gzhibovskiy S.A., Kolomeec A.V. Teoreticheskiy raschet mehanizma pri-voda avtomatizirovannoy sistemy orosheniya rassadnyh teplic. /Melioraciya i vodnoe hozyaystvo. 2025 № 5. – S.20-22.
3. Safonov D.A., Shupel'kova T.P. Tehnologiya vyraschivaniya rassady kapusty brokkoli kassetnym sposobom./V knige: Gorinskie chteniya. Innovacionnye resheniya dlya APK. Materialy Mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii.2023.S. 342.
4. Kocareva N.V., Shabetya O.N, Shul'pekov A.S., Kryuchkov A.N./ Uchebno-prakticheskoe po-sobie dlya agronomicheskih special'nostey. Belgorod: FGBOU VO «Belogorodskiy gosu-darstvennyy agrarnyy universitet imeni V.Ya. Gorina». 2020. – S. 257.
5. Grushin A.V., Kolomeec A.V. Verifikaciya gidravlicheskogo rascheta pri stroitel'stve sistem kapel'nogo orosheniya.// Nauka i mir.-2025.-№ 6.-S.31-35.
6. Rabota po teme: otvety po ovoschevodstvu. Glava: 64. Tehnologiya vyraschivaniya rassady kapusty (v kassetah). VUZ: KrasGAU. [Elektronnyy resurs] Data publikacii: 10.04.2015. https://studfile.net/preview/2906003/page:32/
7. RD-APK 1.10.09.01-14. Metodicheskie rekomendacii po tehnologicheskomu proektiro-vaniyu teplic i teplichnyh kombinatov dlya vyraschivaniya ovoschey i rassady. Utv. i vveden v deystvie: vrio direktora Departamenta nauchno-tehnicheskoy politiki i obrazovaniya Minsel'hoza Rossii Vel'matovym A.A. 13 avgusta 2014 g. : vzamen NTP 10-95 : Moskva : FGBNU «Rosinformagroteh», 2014. – 109 s.
8. Grushin A.V., Gzhibovskiy S.A., Kolomeec A.V. Aktual'nost' razvitiya teplichnogo kompleksa. / Vestnik meliorativnoy nauki. 2024. № 1.– S. 62-66.
9. Lunev D.V. Sovershenstvovanie elementov tehnologii vyraschivaniya rassady kapusty belokochannoy kassetnym sposobom. Avtoreferat na soiskanie uchenoy stepeni k.s.-h.n. GNU VNIIO. Moskva. 2006. S. 24.
