сотрудник
Россия
УДК 631.674 Способы орошения (полив)
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
ТБК 6 ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. МАТЕМАТИКА
BISAC TEC003050 Agriculture / Irrigation
В статье анализируется текущее состояние и тенденции производства капусты в России, основанные на данных Росстата, а также рассмотрены основные аспекты совершенствования устройства автоматизированной установки для полива рассады капусты при кассетной технологии выращивания в теплице, так как данный способ выращивания позволяет отслеживать прорастание корневой системы в субстрате или почве, обеспечивая равномерное орошение и внесение удобрений. Отмечается, что потребление капусты на душу населения значительно ниже рекомендованных норм, что подчеркивает необходимость увеличения производства для поставки на российские рынки. В результате выполненных работ усовершенствована конструкция тележек с учетом устранения недостатков жесткой конструкции, не позволяющей компенсировать неровности направляющих и боковое смещение от асимметричности точки приложения усилий на перемещение, а также улучшен механизм натяжения питающего шланга и приводного троса, с учетом компенсации температурных деформаций
теплица, рассада, орошение, микродождевание, автоматизация
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. «Теплицы России» в журнале «АГРОИНВЕСТР: PRO Растениеводство» [Электронный ресурс] Дата обращения 01.10.2025. https://www.agroinvestor.ru/analytics/news/25317-ploshchad-teplits-v-strane-dostignet-2-3-/
2. Грушин А.В., Гжибовский С.А., Коломеец А.В. Теоретический расчет механизма при-вода автоматизированной системы орошения рассадных теплиц. /Мелиорация и водное хозяйство. 2025 № 5. – С.20-22.
3. Сафонов Д.А., Шупелькова Т.П. Технология выращивания рассады капусты брокколи кассетным способом./В книге: Горинские чтения. Инновационные решения для АПК. Материалы Международной научной конференции.2023.С. 342.
4. Коцарева Н.В., Шабетя О.Н, Шульпеков А.С., Крючков А.Н./ Учебно-практическое по-собие для агрономических специальностей. Белгород: ФГБОУ ВО «Белогородский госу-дарственный аграрный университет имени В.Я. Горина». 2020. – С. 257.
5. Грушин А.В., Коломеец А.В. Верификация гидравлического расчета при строительстве систем капельного орошения.// Наука и мир.-2025.-№ 6.-С.31-35.
6. Работа по теме: ответы по овощеводству. Глава: 64. Технология выращивания рассады капусты (в кассетах). ВУЗ: КрасГАУ. [Электронный ресурс] Дата публикации: 10.04.2015. https://studfile.net/preview/2906003/page:32/
7. РД-АПК 1.10.09.01-14. Методические рекомендации по технологическому проектиро-ванию теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады. Утв. и введён в действие: врио директора Департамента научно-технической политики и образования Минсельхоза России Вельматовым А.А. 13 августа 2014 г. : взамен НТП 10-95 : Москва : ФГБНУ «Росинформагротех», 2014. – 109 с.
8. Грушин А.В., Гжибовский С.А., Коломеец А.В. Актуальность развития тепличного комплекса. / Вестник мелиоративной науки. 2024. № 1.– С. 62-66.
9. Лунёв Д.В. Совершенствование элементов технологии выращивания рассады капусты белокочанной кассетным способом. Автореферат на соискание учёной степени к.с.-х.н. ГНУ ВНИИО. Москва. 2006. С. 24.
