Энергоёмкость огурцов сорта Мева
Для расчёта требуемой мощности системы искусственного освещения теплиц необходимо знание удельной энергоёмкости хозяйственно-полезного урожая в фотоситетической активной радиации (ФАР), которую для данного вида и сорта растений можно определить опытным путём. В качестве примера ниже приведены данные по опытному выращиванию среднеплодных огурцов сорта Мева в условиях облучения растений искусственным светом с разным спектром излучения. Выращивание растений осуществлялось без солнечного света методом малообъёмной гидропоники (капельный полив). Параметры питания: pH = 5,5; EC = 2,5…2,8; дренаж — 30 ± 5%. Горизонтальная облучённость ФАР в верхней части растений составляла 100 Вт/м2 (500 мкмоль/м2*с). Продолжительность дня (фотопериод) составляла 16 часов. Дневная доза облучения участка выращивания растений составляла 5,8 МДж/м2.
Спектры излучения светильников
Светотехнические параметры
| Параметр | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Удельная мощность потребления, Вт/м² | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 |
| Энергетическая облучённость, Вт/м² | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Фотонная облучённость, мкмоль/м²·с | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 |
| Спектральный состав потока излучения, % | |||||
| 400 - 500 нм | 26 | 14 | 15 | 16 | 24 |
| 500 - 600 нм | 41 | 47 | 39 | 27 | 27 |
| 600 - 700 нм | 31 | 36 | 41 | 55 | 44 |
| 700 - 800 нм | 2 | 3 | 5 | 2 | 8 |
| Спектральный состав фотонного потока, % | |||||
| 400 - 500 нм | 21 | 12 | 12 | 13 | 16 |
| 500 - 600 нм | 41 | 36 | 38 | 25 | 25 |
| 600 - 700 нм | 34 | 39 | 44 | 60 | 49 |
| 700 - 800 нм | 3 | 3 | 6 | 2 | 10 |
| Продолжительность фотопериода, ч | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| Дневная доза облучения (DLI), МДж/м² | 5,8 | 5,8 | 5,8 | 5,8 | 5,8 |
Параметры микроклимата поддерживались стабильными в течение всего вегетационного периода:
- температура воздуха: 24 ± 20С (днём) / 21 ± 20С (ночью)
- влажность воздуха: 70 ± 10%
- концентрация углекислого газа: 400 ± 50 ppm
Плотность посадки растений — 2,5 ед./м2. Посадка рассады через 15 дней после посева семян. Начало сбора урожая через 60 дней после посева семян.
Данные по продуктивности и энергоёмкости огурцов
Динамика понедельной урожайности
Средняя недельная урожайность составляет во всех экспериментах практически 3 кг/м2. Графическая зависимость текущей урожайности имеет волнообразную зависимость от времени. За вегетационный период 116 дней имеет место примерно 5 волн. Можно выделить два характерных периода сбора урожая: первый период продолжительностью примерно 6 недель характеризуется стремительным ростом недельной продуктивности и достижением её максимального уровня; второй период продолжительностью 10 недель характерен наличием волн недельной продуктивности с постоянной тенденцией к снижению её уровня.
Эвапотранспирация
Средняя суточная эвапотранспирация (ЕТ) за культивационный период во всех экспериментах была стабильной и составляла 2,9 мм/м2. На рисунках ниже представлены данные по изменению суточной ЕТ в течение периода сбора урожая.
Текущий уровень суточной эвапотранспирации был не стабилен и колебался сначала около среднего значения 3,0 мм/м2, а затем необратимо снижался к концу вегетационного периода. Снижение составляло около 20%, а под спектром №5 — до 30%. Уровень среднего значения ЕТ = 3,0 мм/м2 наблюдался в течение 60 дней под спектрами №3 и №5. Под спектрами №2 и №4 период стабильного ЕТ составил около 80 дней.
Под спектром №1 уровень ЕТ колебался в течение всего периода сбора урожая около среднего значения 3,0 мм/м2. Наряду с мелкими колебаниями можно выделить три волны в первом приближении с периодом колебаний один месяц.
Продуктивность огурцов в течение 150 дней
Выращивание огурцов под спектрами №3, №4 и №5 продолжалось дальше и урожай собирался вплоть до 150 дня (5 месяцев непрерывного сбора урожая).
Тенденция в урожайности сохранилась, но разница стала меньше. За период 116 дней разница в урожайности под спектрами №3 и №5 составляла 13%, а за 150 дней — 10%. Продолжение сбора урожая до 180 дней показало, что эта разница составила 5,5%.
За период сбора урожая 180 дней под спектром №3 собрано 72,7 кг/м2, а под спектром №5 — 76,8 кг/м2. Среднемесячный сбор огурца превысил в обоих случаях 12 кг/м2. Расход ФАР находился на уровне чуть более 15 МДж/кг, а энергоёмкость урожая составляла около 10 кВт*ч/кг.
Морфологические параметры растений
| Параметр | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Длина стебля в конце периода, м | 7,3 | 7,7 | 8,5 | 11,5 | 12,0 |
| Расстояние между узлами, см | 5,7 | 6,7 | 7,1 | 6,3 | 9,2 |
| Средняя площадь листа, см² | 460 | 520 | 500 | 440 | 500 |
| Количество листьев во время выращивания, шт. | 34 | 28 | 29 | 30 | 25 |
| Индекс листовой поверхности (ИЛП) | 4,2 | 3,9 | 3,9 | 4,0 | 3,3 |
При переходе от спектра №1 к спектру №2 и затем к спектру №3 наблюдается тенденция вытягивания стебля растения. Расстояние между узлами увеличивается соответственно от 5,7 см до 6,7 см (+17%) и затем до 7,1 см (+6%). Межузловое расстояние под спектром №3 больше, чем под спектром №1 на 25%. Можно предположить, что увеличение содержания энергии в «синей» области способствует образованию большего количества узлов на стебле и соответственно вызывает большую продуктивность.
Следует отметить, что в спектрах №1 и №5 доля энергии в «синей» области практически равна (26% и 24% соответственно), но межузлия под спектром №5 на 60% больше, чем под спектром №1 (увеличение с 5,7 см до 9,2 см). При этом в спектре №5 в «синей» области содержиться значимое количество коротковолнового излучения, включая ультрафиолет. С другой стороны в спектре №4 в «красной» области больше соредоточено энергии, чем в в спектре №5. Однако межузловое расстояние под спектром №5 больше на 46%, чем под спектром №4 (9,2 см против 6,3 см). Такое удлинение стеблей растений и межузлового расстояния можно объяснить увеличенным содержанием в спектре №5 дальне красного излучения.
В течение культивационного периода под спектрами №4 и №5 произошли заметные изменения морфологии растений: под спектром №5 налив плодов до товарного вида происходил на длине стебля 2,5 м, под спектром №4 количество листьев уменьшилось, налив плодов до товарного вида происходил на длине стебля 1,5 м, а затем и 1,0 м (см. рис ниже).
Выращивания огурцов под светодиодными светильниками FLORA LED
Проводилось опытное выращивание огурцов сорта Мева с целью получения данных о хозяйственно-полезном урожае огурцов сорта Мева при выращивании их в условиях облучении только искусственным светом светильниками типа FLORA LED с интенсивностью облучения 100 Вт/м2 и фотопериодом 16 часов (рекомендации Гипронисельпром (Россия) по оптимальной нормируемой облучённости в теплице при выращивании растений на продукцию). Дневная доза облучения участка выращивания растений составляла 5,8 МДж/м2. Выращивание осуществлялось методом малообъёмной гидропоники (капельный полив). Параметры питания: pH = 5,5; EC = 2,5…2,8; дренаж — 30 ± 5%.
Параметры микроклимата поддерживались стабильными в течение всего вегетационного периода:
- температура воздуха: 24 ± 20С (днём) / 21 ± 20С (ночью)
- влажность воздуха: 70 ± 10%
- концентрация углекислого газа: 400 ± 50 ppm
Плотность посева растений — 2,5 ед./м2. Посадка рассады в теплицу через 25 дней после посева семян. Начало сбора урожая через 55 дней после посева семян. Продолжительность периода сбора урожая составила 180 дней. Общий сбор брутто составил 74,4 кг/м2.
Продуктивность растений оценивали по выходу хозяйственно-полезного урожая — плодов огурца товарного вида. Сбор огурцов выполняли два раза в неделю. Взвешивание плодов осуществляли на весах с точность ± 5 г. Продуктивность оценивали расчётным способом: делением веса собранного урожая огурцов на площадь фитотрона.
Оценивали затраты ФАР на кг плодов товарного вида в энергетических и фотонных единицах измерения расчётным путём — делением количества ФАР за расчётный период (неделя), на вес собранного урожая товарного вида за неделю. Затраты электрической энергии на искусственное освещение получили по приборам учёта эл. энергии.
Эвапотранспирацию определяли расчётным путём как разницу между расходом рабочего раствора на полив растений и дренажа за сутки.
Урожайность огурцов сорта Мева
Расход ФАР составил около 15 МДж/кг и выход огурца составил 67 г/МДж. Энергоёмкость огурцов сорта Мева составила 10,6 кВт*ч/кг.
Среднемесячный сбор огурцов составил 12,3 кг/м2. За первую половину периода сбора урожая (первые 3 месяца) собрано 40 кг/м2, а за вторую половину (вторые 3 месяца) собрано 34 кг/м2, т.е. на 15% меньше.
Нормированная диаграмма зависимости продуктивности от дозы облучение ценоза и динамика эвапотранспирации
Зависимость продуктивности от дозы облучения — линейная, прямо пропорциональная. Тангенс угла наклона линии 440. Прирост дозы облучённости растений на 1% вызывает увеличение продуктивности на 1%.
Средний уровень эвапотранспирации за период сбора урожая составил 2,9 л/м2 (максимальное значение — 3,6 л/м2, минимальное значение — 1,9 л/м2). На 1 кг продукции расход рабочего раствора в течение сбора урожая — 6,7 л/кг.
Справочно: Гипронисельпром — Государственный научно-исследовательский и проектный институт по созданию объектов хранения, переработки плодоовощной продукции, теплиц и сооружений искусственного климата «Гипронисельпром» — комплексный институт по проведению научных и изыскательских работ и разработке проектно-сметной документации на теплицы, тепличные комбинаты, селекционные комплексы, сооружения по выращиванию грибов на промышленной основе, комплексы по обработке, хранению сельскохозяйственной продукции, а также городских и сельских зданий и сооружений и сетей различного назначения.
Другие статьи
