Home » Овощеводство » Выращивание томата в защищенном грунте

Выращивание томата в защищенном грунте

Основная страница: Томат

Несмотря на отсутствие точных данных, площадь теплиц, используемых для производства овощей во всем мире, с годами увеличивается. При сравнении различных географических регионов наблюдаются значительные различия в климатических условиях (интенсивность света и температура), конструкции и оборудовании теплиц, а также в техническом опыте (Montero et al., 2011). Это приводит к различиям в урожайности между регионами. Хотя можно ожидать, что регионы с более высокой освещенностью будут иметь более высокий урожай, уровень используемых тепличных технологий часто является более важным фактором. Например, средняя урожайность томатов в Альмерии, Испания, намного ниже (28 кг/м2), чем в Нидерландах или Канаде (60 кг/м2), несмотря на то, что суточная сумма света или суточный световой интеграл (DLI) в среднем в 5 раз выше зимой и на 60% выше на ежегодной основе в Испании, чем в Нидерландах (Costa and Heuvelink, 2000). Эта разница частично обусловлена различиями в сезонах выращивания сельскохозяйственных культур. В Альмерии температура летом слишком высока для сбалансированного роста урожая и хорошего качества томатов, поэтому летом теплицы остаются пустыми. С другой стороны, в засушливых или полузасушливых регионах, таких как Мексика и юго-запад США, томаты очень успешно выращиваются летом в теплицах, оснащенных передовой технологией климат-контроля. Различия в урожайности между регионами также обусловлены выбором сорта. Например, было доказано, что сорта розового типа, широко выращиваемые в Японии, менее урожайны, чем современные голландские сорта. По имеющимся данным, среднегодовая урожайность тепличных томатов в Нидерландах удвоилась с 30 кг/м2 в 1980-х годах до 60 кг/м2 в 2005 году (Higashide and Heuvelink, 2009). Совсем недавно на юго-западе США в высокотехнологичной полузакрытой теплице был достигнут уровень урожайности в 100 кг/м2 благодаря сочетанию планирования урожая и передового экологического контроля. Это замечательное достижение объясняется как технологическим прогрессом в области контролируемой среды, так и использованием специальных высокопродуктивных сортов, специально выведенных для тепличного выращивания (Higashide and Heuvelink, 2009).

Для выращивания томатов в теплицах существуют специальные сорта. Крупный красный многоплодный томат типа «бифштекс» с индетерминантным типом роста является стандартом в Северной Америке. Однако этот сорт больше не популярен в теплицах Северной Америки из-за конкуренции со стороны открытого грунта. В настоящее время в североамериканских теплицах чаще всего выращивают кластерные томаты или томаты на лозе (TOV) (рис.). Более мелкие двух-трехплодные круглые плоды (47-65 мм) или помидоры черри (< 15 мм), почти все кластерные типы, являются наиболее распространенными типами, выращиваемыми в Европе. Существует также рынок для крупных плодов, которые могут заменить более мелкие плоды при изменении рыночных тенденций. К характеристикам кластерных сортов относятся однородность размера плодов, сбор всего соцветия за один раз, одновременное созревание всех плодов на соцветии и плоды, остающиеся на лозе/соцветии после сбора урожая.

Кластерный тип (TOV) - средний размер
Кластерный тип (TOV) - мини Рома
Тип черри

Наследственные сорта томатов выращиваются в теплицах для нишевых рынков в Северной Америке, хотя масштабы производства все еще невелики. Они опыляются открытым способом и сохраняются на протяжении многих поколений среди фермеров в Европе и Северной Америке. Они отличаются большими вариациями цвета, вкуса, формы и других признаков. Многие из этих сортов не так продуктивны, как широко используемые коммерческие гибриды, но они обладают более богатым вкусом, что создает специализированные рынки в розничной торговле и ресторанах.

Конструкция и системы теплиц

Типы конструкций и ориентация

Теплицы были разработаны для защиты урожая от «враждебных» погодных условий, таких как низкие температуры, мороз, ветер, дождь, град или снег. Томаты можно выращивать в любом типе теплицы, при условии, что она достаточно высока для вертикального выращивания растений. Туннели, покрытые пластиковой пленкой, широко используются как недорогие конструкции, как правило, для сезонного производства. Во многих странах мира в настоящее время используется голландский так называемый тип теплицы Венло (Atherton and Rudich, 1986; Teitel et al., 2012). В то же время во многих странах существуют свои собственные типы теплиц с различными размерами, конструкциями и покрытиями (Montero et al., 2011). Например, типичная китайская теплица (солнечная теплица) состоит из коротких приподнятых грядок, ориентированных с севера на юг, внутри прислоненной конструкции, ориентированной с востока на запад, с северной стороной стены из почвы и/или кирпича.

На юге Испании широко используются теплицы с плоской крышей, покрытые однослойной полиэтиленовой пленкой (теплицы «парраль»). В Израиле и Мексике, где температура обычно выше, для выращивания томатов широко распространены и эффективно используются теплицы с экраном.
Каркасы современных теплиц голландского типа обычно изготавливаются из алюминия или оцинкованной стали. Более традиционные, старые или более мелкие теплицы, а также высокие тоннели могут иметь деревянный каркас.

Форма теплиц, используемых для выращивания томатов (рис.), варьируется в зависимости от нескольких факторов, таких как:

  • вес томатных растений на проволоке;
  • ожидаемая снеговая нагрузка;
  • количество необходимой естественной вентиляции;
  • место расположения форточек (на крыше или сбоку);
  • являются ли отсеки отдельными или соединены на водостоках;
  • тип покрытия (стекло или пластик);
  • система выращивания;
  • использование экранов;
  • использование искусственного освещения и т.д.
Формы каркасных теплиц
Формы каркасных теплиц: (а) соединенные желобами прямая боковая стенка с арочной крышей; (b) коньково-бороздчатый стиль прямая боковина с двускатной крышей; (c) обручный тип; (d) каркас готическая арка.

Высота боковых стен и опорных колонн увеличивается, и в современных теплицах типа Венло составляет от 3,5 м до 7 м. Высокие боковые стены и опорные колонны позволяют выращивать более высокую культуру и устанавливать над культурой больше оборудования для контроля климата, такого как вентиляторы с горизонтальным потоком воздуха, энергетические экраны, теневые экраны, туманообразование, освещение и отопление. Высокие боковины также повышают эффективность естественной вентиляции в теплицах с вентиляцией на крыше. Однако увеличение высоты боковин в некоторых случаях, например, в однопролетных теплицах, может увеличить расходы на отопление, так как при этом увеличивается соотношение площади поверхности и пола. Пространство у боковых сторон можно использовать более эффективно при прямых боковых стенках, чем в так называемых конструкциях типа Quonset. Каркасные конструкции с готической аркой, которые имеют вершину в верхней части, но изогнутые боковые стороны, обеспечивают достаточную высоту боковых стен без потери прочности и могут быть отдельно стоящими или частью ряда многопролетных, соединенных желобами конструкций. Преимущество готических арок в теплицах из двойного полиэтилена заключается в лучшем стекании конденсата с внутреннего слоя пластика. Стоки можно отводить за пределы теплицы, снижая влажность в теплице.

Теплицы типа Венло защищают урожай от неблагоприятных погодных условий и в то же время обеспечивают высокую светопропускную способность, что позволяет хорошо расти урожаю (Bakker et al., 1995). В теплицах Венло обычно используется стеклянное покрытие, но также применяются различные синтетические материалы для покрытия.

Парральная теплица, которая является стандартом в Альмерии, Испания, состоит из несущей конструкции из вертикальных деревянных, бетонных или металлических стоек. Нижние концы стоек устанавливаются в почву, а их верхние концы соединяются гибкой проволочной сеткой. Покрытие из полимерной пленки поддерживается этой проволочной сеткой и удерживается на месте второй проволочной сеткой, расположенной поверх пленки. Уклон крыши варьируется от плоского до 13 градусов. В пластиковой пленке вдоль ендов проделываются отверстия, чтобы дождевая вода проходила через покрытие и собиралась с помощью пластиковых или оцинкованных стальных желобов. Поскольку стоимость механической вентиляции неприемлемо высока для типичных парральных теплиц, в них используется естественная вентиляция. Это самый дешевый, практичный и часто используемый метод, обеспечивающий приемлемый климат в теплице как в теплый, так и в прохладный периоды (Brugger et al., 2005), но не позволяющий вести производство в середине лета (сезон высоких температур).

Светопропускание теплицы и пространственная равномерность интенсивности света внутри теплицы имеют большое значение. На них влияет соотношение прямого и рассеянного света в падающем свете, а также диффузные свойства укрывных материалов (Hemming et al., 2008, 2016), конструкция теплицы (угол и форма крыши, количество пролетов и количество света, перехватываемого элементами конструкции), время суток, сезон и местоположение (широта). Компьютерное моделирование использовалось для изучения влияния этих факторов на интенсивность падающего света и его распределение по пологу растений (например, Gupta et al., 2012; Castellano et al., 2016). В целом, сезонные изменения в светопропускании теплиц сильнее в более высоких широтах. Теплицы пропускают больше света (прямого света) зимой, когда они ориентированы на восток-запад, в то время как в теплицах, ориентированных на север-юг, световая среда внутри теплицы более равномерная. В больших многопролетных теплицах оптимизация по свету может быть менее важной, чем оптимизация по направлению ветра, если теплица будет иметь естественную вентиляцию с помощью форточек на крыше. В идеале теплица размещается перпендикулярно направлению преобладающих ветров в самые жаркие периоды производственного цикла. Дополнительным соображением является то, что распределение затененных и незатененных участков должно быть равномерным в течение дня. В идеале все зоны теплицы должны получать одинаковое количество света в течение 24 часов, чтобы рост растений был равномерным по всей теплице.

Укрывные материалы

Существует три основных типа покрытия теплиц: стекло; жесткий пластик; полиэтилен или другая синтетическая пленка. Пленочные покрытия могут быть двойными или одинарными. В холодном климате двойные слои разделяются изолирующим слоем воздуха, часто постоянно нагнетаемым воздушным насосом, обычно толщиной около 10 см, для экономии энергии. Современные синтетические материалы могут иметь схожие или лучшие характеристики, чем стекло, но часто стоят дороже.
Традиционно теплицы изготавливаются из стекла; отсюда и использование термина «теплица». Стекло максимизирует фотосинтетически активное излучение (PAR) и требует только регулярной очистки и герметизации краев. Стекло также хуже пропускает длинноволновое излучение (3000 нм и выше), поэтому стекло обеспечивает большую тепловую защиту, чем пластик. Стекло можно использовать в больших панелях, уменьшая структурное затенение (Giacomelli and Roberts, 1993). Однако стекло стоит дорого по сравнению с полиэтиленовой пленкой и некоторыми жесткими пластиками.

Срок службы всех пластиков за некоторыми исключениями (например, этилен-со-тетрафторэтилен (ETFE)) сокращается под воздействием экстремальных температур, пыли, песка, загрязнителей воздуха и ультрафиолетового (УФ) излучения. Традиционные полиэтиленовые покрытия необходимо заменять каждые 2-4 года для поддержания приемлемого светопропускания. Инновации в рецептурах пластика и передовые технологии экструзии привели к созданию высококачественных тепличных пленок с увеличенным сроком службы. Кроме того, различные типы пластиковых слоев комбинируются для изменения тепловых свойств или уменьшения стекания конденсата. Однако блокирующая добавка ближнего инфракрасного (NIR) диапазона для пластиковых укрывных материалов обычно снижает передачу PAR и требует оценки в различных условиях (например, Kempkes and Hemming, 2012). Некоторые компании также предлагают пластики, селективные по длине волны, которые, как утверждается, снижают давление болезней или насекомых или контролируют рост растений в высоту. В настоящее время, из-за их более высокой стоимости, пластики с селекцией по длине волны не широко используются садоводами.

В ходе эксперимента в Онтарио, Канада, сравнивались три типа покрытий: стекло, жесткие синтетические материалы и полиэтиленовая пленка. Сообщалось, что урожайность томатов и огурцов была одинаковой при использовании всех трех типов укрытий (Papadopoulos and Hao, 1997a, b). Возможно, другие факторы компенсировали более низкий уровень освещенности, например, более рассеянный свет и более благоприятная влажность летом под пластиком, чем под стеклом, что привело к различному балансу растений. Предположительно, свет был менее ограничивающим фактором, чем в более ранних исследованиях, проведенных в Нидерландах, где сравнивались теплицы с одним и двумя стеклами. В этих исследованиях потеря 1% света приводила к потере около 1% продукции (Van Winden et al., 1984). В более позднем литературном исследовании Марселис и др. (2006) показали, что снижение освещенности на 1% привело к снижению роста и производства большинства тепличных овощных культур на 0,7-1% (см. также Главу 4). Независимо от типа используемого укрывного материала, оптимальное светопропускание должно быть приоритетом для производителей теплиц и укрывных материалов для теплиц.

Жесткие пластики, используемые для покрытия теплиц, включают полиэстер, армированный стекловолокном, поликарбонат и акрил. Некоторые из них энергоэффективны, хорошо пропускают свет в первый год использования и служат не менее 10 лет. Однако жесткие пластики дороже полиэтиленовых пленок (Giacomelli and Roberts, 1993). Акриловые и стекловолоконные панели разрушаются от пыли быстрее, чем стеклянные, и являются пожароопасными. Как и стекло, жесткие пластики прочны и могут быть установлены в виде больших панелей для уменьшения затенения от несущих конструкций. Изолированные жесткие пластиковые панели с двойными стенками иногда используются для экономии энергии, но они снижают скорость таяния снега по сравнению со стеклом или пластиковой пленкой. Это является серьезным недостатком в регионах со снегопадами, поскольку скопление снега не только блокирует естественное освещение, но и может привести к обрушению теплицы.

Теплицы из двухслойного полиэтилена также энергоэффективны, а в случае снегопада двойные слои можно сдуть, чтобы увеличить скорость таяния. Таким образом, в Канаде, Мексике и США чаще всего новые теплицы покрывают двойным слоем полиэтиленовой пленки, чем стеклом или жесткими пластиковыми панелями. В северо-западной Европе распространено использование стекла. Теплицы из двухслойного пластика часто имеют округлые крыши (в стиле «квонсет»), что способствует стеканию конденсата на листья. Конструкции с отверстиями в крыше (рис.) доступны для теплиц из пластиковой пленки, а также акрила (Giacomelli and Roberts, 1993).

Пластиковая теплица с отверстием в крыше для естественной вентиляции

Среди недавно разработанных укрывных материалов был оценен тот, который преобразует прямой свет в рассеянный без существенного снижения пропускания глобального света (рассеянный плюс прямой свет). Преобразование прямого света в рассеянный может повысить продуктивность растений в теплицах (см. также главу 4), поскольку рассеянный свет является ненаправленным и может проникать глубже под навес и таким образом увеличивать фотосинтез всего растения (Hemming et al., 2008, 2016; Li et al., 2014). Для высокоплетистых растений огурца Хемминг и др. (2008) продемонстрировали, что урожайность увеличилась на 8-10% при использовании рассеивающего укрывного материала из ETFE по сравнению с использованием стекла. Эффективность рассеивающих укрывных материалов может варьироваться в зависимости от региона и минимальна в районах с преимущественно пасмурным небом, где естественный глобальный свет содержит высокий процент рассеянного света. Диффузионные укрывные материалы более эффективны для стимулирования роста растений в регионах с высоким уровнем прямого солнечного света, таких как засушливые и полузасушливые регионы. Другие новые технологии, недавно разработанные и оцененные, — это стеклянные покрытия, которые уменьшают отражение и, следовательно, увеличивают пропускание света (т.е. антибликовые покрытия), и низкоэмиссионные покрытия, которые уменьшают излучательную способность длинноволнового излучения для экономии энергии (Hemming et al., 2011). Последние инновации в технологии покрытий включают комбинацию стекла и пленки ETFE для улучшения теплоизоляции при сохранении высокой светопропускной способности.

Системы выращивания

В большинстве коммерческих крупных тепличных комплексов по всему миру тепличные томаты выращиваются в «беспочвенных» культурах с капельным орошением. При выращивании томатов в значительной степени используются среды для выращивания (также известные как субстраты или агрегаты). Термин «гидропоника» может относиться к беспочвенной культуре на основе субстрата или к водным культурам, таким как метод питательной пленки (NFT). NFT используется гораздо реже, чем беспочвенная культура на основе субстрата для коммерческого производства томатов.

При мелкотоварном и органическом производстве тепличные томаты выращивают в почве. Выращивание в почве требует мер по снижению болезней и вредителей, передающихся через почву. Возможными мерами являются севооборот, прививка, стерилизация почвы перед посадкой путем пропаривания или фумигации, совместная посадка и использование биологических препаратов, усиливающих защитные механизмы растений.

Среди различных субстратов, доступных в растениеводстве, каменная вата была наиболее распространенным субстратом для беспочвенной культуры. Однако из-за более высокой цены и (в некоторых странах) проблем, связанных с утилизацией каменной ваты, все больше растениеводов используют в качестве альтернативы кокосовую койру. Оба субстрата обычно используются в виде плит субстрата, обычно шириной 15 см, высотой 7,5 см и длиной 90 или 120 см, завернутых в белую тонкую пластиковую пленку. В обычных условиях плиты помещаются в желоба (или водостоки) для сбора стекающего раствора, обычно называемого «стоком». Дренаж либо сбрасывается, либо перерабатывается, что обычно называется «рециркуляцией». Рециркуляция предполагает перекачивание стоков обратно в питательный резервуар, в идеале после стерилизации. Затем питательный раствор должен быть скорректирован с учетом питательных веществ, которые были извлечены растениями. Многие крупные коммерческие садоводы используют приподнятые, подвесные водосточные системы, чтобы собираемые плоды находились на удобной высоте для рабочих. Системы подвесных желобов также используются в закрытых и полузакрытых теплицах, описанных в других разделах этой главы.

Другие субстраты, используемые в беспочвенной культуре томатов, включают перлит, торф и, в некоторой степени, пемзу. Свойства различных субстратов обобщены в Schwarz et al. (2014). Также используются местные материалы, такие как песок и вулканические породы (например, «тезонтль» в Мексике). Эти сыпучие субстраты могут быть помещены в ведра, горшки или мешки, как показано на рис. Что касается различий между субстратами в их влиянии на рост и урожайность растений томатов, исследование субстратов, проведенное в Университете Аризоны (Jensen, 2002), показало, что при правильной организации полива существенных различий в урожайности тепличных томатов между пятью различными средами (кокосовая койра, перлит, торфо-лит, койра/перлит и каменная вата) нет. Эмпирическим правилом является полив объемом 100 мл/растение (или 200 мл/растение с двойными побегами) за один полив, при этом время полива контролируется таким образом, чтобы объем вытекающего раствора составлял около 30% от объема втекающего раствора. Частое орошение небольшим объемом каждый раз, а не редкое орошение большим объемом, выгоднее с точки зрения поддержания условий в корневой зоне в оптимальном диапазоне.

Растения томатов, выращенные в горшках с перлитом в теплице

Несколько типов субстрата можно повторно использовать для новой посадки, хотя некоторые субстраты со временем теряют структуру и качество. Перед посадкой новой культуры субстраты обычно стерилизуют. Некоторые садоводы используют субстраты повторно без стерилизации, что подтверждается исследованиями, проведенными в Нидерландах (Sonneveld и Welles, 1984), а также в США (Hochmuth и др., 1991). Однако, похоже, что однократное использование субстрата более распространено среди крупных тепличных хозяйств, предположительно для минимизации риска заболеваний.

Графики возделывания и управления, уникальные для теплиц

Томат является недолговечным многолетним растением и может выращиваться в течение года или более в благоприятных условиях. Большинство производственных схем основано на годовом цикле, с перерывами между посевами около месяца для уборки и борьбы с вредителями и болезнями. Это означает, что обычно растения томатов находятся в теплице 11 месяцев, а в производстве — около 9 месяцев в году. Круглогодичного производства можно добиться с помощью интерплантинга (или интеркроппинга, рис.). Время, выбранное для выхода из производства, обычно зависит от неблагоприятных цен или условий окружающей среды. В жарком и влажном климате многие производители высевают семена в конце лета или осенью и переносят посевы на начало лета следующего года. Таким образом они избегают летнего похолодания, плохого завязывания и качества плодов, размножения вредителей и конкуренции со стороны полевых томатов. Во многих случаях крупные коммерческие теплицы производят томаты почти или, в некоторых случаях, круглый год, чтобы повысить рентабельность инвестиций и избежать перехода покупателей на альтернативные источники. В некоторых случаях для обеспечения минимального перерыва в поставках производится интерплантинг, то есть, по сути, посадка молодой рассады среди заканчивающих рост старых растений.

Теплица в Уиллкоксе, штат Аризона
Теплица в Уиллкоксе, штат Аризона, показывает новые посадки томатов с более старыми растениями по обе стороны. Обратите внимание на сильную обрезку листьев на старых растениях, чтобы обеспечить дополнительный свет для нового урожая. В центре виден трубчато-реечный обогрев.

Декабрьская посадка с производством с марта по ноябрь является обычной практикой в северных широтах северного полушария. В южном полушарии делается то же самое, но со смещением на 6 месяцев. Дополнительное освещение используется для поддержания роста растений и производства томатов в периоды с низким естественным освещением. Некоторые производители, особенно на юго-востоке США, а также некоторые в Нидерландах (около 100 га), выращивают отдельные осенние и весенние культуры, оставляя короткие перерывы в производстве в середине зимы и середине лета.

Существует значительный интерес к органическому производству тепличных томатов. При органическом производстве растениеводство должно быть сертифицировано уполномоченной организацией, которая регулирует типы материалов, которые могут быть использованы. В Европе гидропоника и беспочвенная культура не разрешены в рамках органических схем. В США Национальная органическая программа не исключает беспочвенного или гидропонного производства, хотя синтетические субстраты, такие как каменная вата, не допускаются. Необходимо соблюдать все рекомендации по использованию органических удобрений и пестицидов, а выбор экономически эффективных растворимых органических удобрений все еще ограничен. Использование сильнодействующих химических удобрений и большинства химических пестицидов запрещено. Биологические факторы, такие как состояние и плодородие почвы и использование полезных насекомых, являются основными факторами, используемыми для обеспечения жизненного, здорового урожая и хорошего качества фруктов. Общая площадь органического производства в Нидерландах составляет 2%, а томатов в США — 3% (USDA, 2013).

Производство рассады

Качество пересадки определяется отсутствием вредителей и болезней, а также способностью быстро расти и укореняться. Для пересадки требуется 3-6 недель (или до 8 недель для привитых двухголовых растений), в зависимости от температурных и световых условий и стадии пересадки: либо в виде розетки, либо в виде зрелого растения с видимым первым соцветием. Хорошей пересадкой считается та, которая имеет такую же ширину, как и высоту, и еще не цветет. Дополнительное освещение (50-100 мкмоль/м2/с фотосинтетического фотонного потока (PPF)) в ситуациях с низким естественным освещением и обогащение углекислым газом (CO2) (800-1000 мкмоль/ммоль) во время пересадки растений повышают скорость роста растений и их качество и являются практикой в специализированных питомниках.

Саженцы для систем каменной ваты обычно начинают выращивать в стерильной инертной среде, например, в пробках из каменной ваты при плотности около 600-1000 растений/м2. Обычно используются покрытые семена, что особенно выгодно при машинном посеве и для равномерного прорастания. Проращивание часто проводится в отдельном отсеке с контролируемой температурой и влажностью, подходящими для прорастания. В некоторых случаях, особенно для привитых саженцев, сортировка по размеру может проводиться на стадии котиледона для создания более однородной рассады.

Прививка, которая заключается в соединении корневища и привоя, первоначально делалась для достижения устойчивости к болезням и вредителям, передающимся через почву. Для почвенных систем производства корнесобственные подвои отбираются в основном по устойчивости к таким заболеваниям, как фузариоз, вертициллезное увядание и бактериальное увядание, а также к корневым нематодам (Meloidogyne sp.). Все чаще тепличники используют привитые растения даже в беспочвенной культуре для получения более высоких урожаев, обусловленных более мощной корневой системой (Kubota et al., 2008). Прививку обычно проводят при появлении второго настоящего листа, после чего следует 5-7 дней заживления. Привитые растения иногда прищипывают после заживления, чтобы вызвать появление двух боковых побегов на растении. Сильное корневище может поддерживать две головки и, таким образом, уменьшает количество пересадок, необходимых для производственного участка, без снижения общей урожайности. Производительность привитых растений зависит от сочетания корневища и привоя. Для прививки томатов используются либо межвидовые гибриды, либо внутривидовые подвои. Преимуществом первых, как правило, является большая жизнеспособность, но их недостатком является неравномерное прорастание. Стандартным методом прививки томатов является прививка в трубку, когда саженцы привоя и подвоя срезаются под острым углом 30-45 градусов и удерживаются вместе с помощью эластичной пластиковой или силиконовой трубки (рис.). Существует машинная прививка томата, но в большинстве питомников все еще распространена ручная прививка.

Прививка саженцев томатов
Прививка саженцев томатов. Прививка в пробирку является распространенным методом для томата, который позволяет делать 100-400 прививок в час одним человеком

На этапе пересадки, выращивания в больших кубах, плотность растений должна составлять 20-22 растения/м2. Правило заключается в том, что листья при пересадке не должны соприкасаться. Всегда рекомендуется субполив, чтобы свести к минимуму заболевания на влажной листве. Пересадка в теплицу для конечного производства осуществляется непосредственно перед раскрытием первого цветка (стадия антезиса). Это минимизирует время между пересадкой и первым сбором урожая в теплице, а также гарантирует, что первый цветок вырастет до пригодного для сбора плода томата. Все чаще садоводы приобретают рассаду, выращенную в коммерческих питомниках, и в некоторых случаях рассада преодолевает большие расстояния в течение нескольких дней или импортируется из другой страны. Перевозка рассады на большие расстояния требует соответствующего температурного контроля во время транспортировки, поскольку неблагоприятные условия могут вызвать выкидыш цветка или аномальное развитие (Kubota and Kroggel, 2006). Занос вирусов и вироидов, связанный с транспортировкой растений, является серьезной проблемой, и некоторые страны уже запретили импорт живой рассады томатов, чтобы минимизировать риск вспышки или занесения новых заболеваний. В других случаях были введены новые программы сертификации (например, Good Seed and Plant Practices (GSPP)) для предотвращения распространения болезней посредством вертикально интегрированной гигиенической практики. В Японии использование изолированных комнат для выращивания с искусственным освещением (300 мкмоль/м2/с PPF для 16-18-часового фотопериода) и обогащением CO2 (около 1000 мкмоль/ммоль) становится стандартом для высококачественного производства томатов для пересадки отчасти из-за растущего спроса на пересадки, свободные от болезней и вредителей (Kozai, 2015) (рис.).

Система производства рассады в закрытом помещении с использованием искусственного освещения. Все больше коммерческих питомников в Японии внедряют этот тип высокотехнологичного оборудования для размножения, чтобы обеспечить гигиену и контроль качества.

Тщательно разработанные графики полива и программы использования питательных веществ (особенно в отношении концентрации азота и калия) необходимы для контроля роста растений, так как после пересадки растения склонны к чрезмерной вегетации. Пример программы управления питательными веществами приведен в таблице.

Таблица. Рекомендации по конечной концентрации питательного раствора (ppm или мг/л) и электропроводности (EC) для томатов, выращенных во Флориде в каменной вате, перлите или питательной пленке.

 
Стадия роста
Питательные вещества
От рассады до первого соцветия
От первого соцветия до второго соцветия
От второго соцветия до третьего соцветия
От третьего соцветия до пятого соцветия
От пятого соцветия до прекращения
N
70
80
100
120
150
P
50
50
50
50
50
K
120
120
150
150
200
Caa
150
150
150
150
150
Mg
40
40
40
50
50
Sa
50
50
50
60
60
Fe
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
Cu
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
Mn
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Zn
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
B
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
Mo
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
Электропроводность, дСм/м
0,7
0,9
1,3
1,5
1,8

a — Концентрация кальция (Ca) и серы (S) может потребовать учета концентрации Ca и Mg в колодезной воде и количества серной кислоты, используемой для подкисления.

Плотность посадки/плотность стеблестоя

В типичном пролете теплицы Venlo длиной 3,2 м располагаются четыре ряда растений томатов и две дорожки. Как правило, томаты высаживаются в два ряда, обычно на расстоянии около 0,5 м друг от друга с 1,1 м проходами между двойными рядами. Численность растений регулируется в начале урожая путем изменения расстояния между рядами и позже в течение сезона, позволяя развиваться дополнительным головкам (боковым побегам). Атертон и Рудич (1986) предоставили подробную информацию о связи между плотностью растений и урожайностью с одного растения, а также о влиянии междурядий на средний вес плодов и затраты на сбор урожая. В целом, в условиях Северной Европы плотность посадки 2,5 растения/м2 дает наилучшую финансовую прибыль. В более южных широтах можно использовать более высокую плотность растений из-за более высокой интенсивности света. Аналогичным образом, количество стеблей или боковых побегов, которым разрешено развиваться, должно зависеть от интенсивности света. Это обеспечивает не только высокий урожай, но и оптимальное качество, включая вкус. Равномерность размера плодов также улучшается, когда количество боковых побегов соответствует падающему свету (Ho, 2004). Например, в Канаде радиация в 2 раза выше зимой и на 40% выше весной по сравнению с Нидерландами. По некоторым данным, оптимальное расстояние между растениями в середине декабря составляет 50 см в Канаде и 55 см в Нидерландах. Лишние стебли оставляют начиная с 5-й недели в Канаде по сравнению с 9-й неделей в Нидерландах. Для весны рекомендуемое расстояние между растениями в Канаде составляет 40 см в ряду по сравнению с 44 см в Нидерландах. Использование сильных корневищ позволяет делать двухголовые привитые саженцы. Это позволяет вдвое сократить количество растений при сохранении плотности побегов (побеги/м2). Все чаще садоводы применяют так называемую «V-систему», когда два побега на растение направлены в противоположные стороны вдоль желоба, образуя двойные ряды растений.

Система обучения

В 1970-х и начале 1980-х годов растения выращивали до проволоки, а затем позволяли им стекать вниз с другой стороны (система «вверх-вниз»). Негативное влияние на урожайность головки растений, свисающие вниз в тени полога, послужило причиной перехода к методу «опускания растений», который позже превратился в систему с высокой проволокой. В настоящее время в Нидерландах и Северной Америке наиболее распространенной системой выращивания растений является высокопроволочная система, которая позволяет выращивать одну культуру в течение нескольких сезонов. В этой системе растущая верхушка остается на вершине полога, но стебель опускается и идет вдоль основания растений (рис.). Эта система сочетает в себе преимущества повышения урожайности за счет максимального перехвата света молодыми листьями с повышением эффективности труда за счет более легкого удаления листьев и плодов. Однако она требует достаточно высокой конструкции теплицы для размещения высоких горизонтальных проводов, используемых при подготовке растений. Теплица должна быть очень высокой, если для затенения или энергосбережения будут использоваться какие-либо экранирующие материалы.

Работник теплицы стоит на электрическом подъемнике для подвязывания и обучения растений. Подъемник движется вниз по ряду по рельсам, которые также являются трубами с горячей водой (система "труба-рельс").
Работник теплицы стоит на электрическом подъемнике для подвязывания и обучения растений. Подъемник движется вниз по ряду по рельсам, которые также являются трубами с горячей водой (система "труба-рельс").

Система высоких проводов требует раннего обучения главного стебля. Как можно скорее после пересадки стебли растений следует закрепить на пластиковом шпагате, подвешенном к горизонтальным проводам (рис.). Конец шпагата прикрепляется к основанию стебля с помощью нескользящей петли. Затем шпагат обматывается вокруг стебля по двум или трем спиралям для каждого соцветия. Длина несущего шпагата должна позволять размотать еще 10-15 м. Обычно этот дополнительный шпагат удерживается в намоточном крючке, расположенном рядом с проволокой. В качестве альтернативы наматыванию шпагата вокруг стебля, стебель можно подрезать к шпагату через каждые 20-30 см. Зажимы можно стерилизовать и использовать повторно, а бечевку следует выбрасывать после каждого урожая. Если стебли необходимо «наклонить и опустить» (см. ниже), полезно обмотать шпагат вокруг нижнего стебля, так как шпагат обеспечивает лучшую поддержку, чем подрезание.

Теплица томата
Кубики из каменной ваты с двумя саженцами в каждом размещены на плитах из каменной ваты в голландской теплице. Вокруг стебля наматывается виноградный шпагат. Трубка справа в этой высокопроводной системе - это труба для выращивания с горячей водой для стимулирования развития плодов. Пластиковые трубки для обогащения CO2 расположены вместе с трубой между рядами растений.

Цель «наклона и опускания» — сохранить головку растения в вертикальном положении для перехвата света и при этом иметь плоды на удобной для работников высоте даже при длительном нахождении растений в теплице. Когда верхушки растений приближаются к верхней проволоке, струны разматываются с крючков шпагата, и струна и растение перемещаются вбок по горизонтальной проволоке. Этот процесс «опускания» является деликатной операцией, чтобы не сломать стебли. В то же время крючки перемещают, скажем, на 30 см, чтобы растения начали «наклоняться» (разумеется, все в одном направлении). Четвертое цветочное соцветие является хорошей стадией развития для этой операции, так как стебель относительно силен и не должен сломаться. Наклоны и опускания следует проводить каждые 7-10 дней. В некоторых теплицах, особенно в тех, где используются вертикальные мешки и подвесные желоба, стебли опираются на специальные держатели, предназначенные для дополнительной опоры. В конце двойного ряда стебли заводятся за угол и возвращаются в следующий ряд. Для поворота стеблей на углах устанавливаются вертикальные стержни или проволочные опоры, или используются стойки, и это еще одно место, где стебли часто ломаются. На стержни иногда надевают черную пластиковую дренажную трубку или другие типы «бамперов», чтобы защитить стебель во время поворота. Иногда поломки стеблей можно успешно устранить с помощью клейкой ленты. 

Интерплантинг (см. рис. выше «Теплица в Уиллкоксе, штат Аризона…») — это разновидность системы высокой проволоки, которая минимизирует время простоя между культурами и позволяет получать высокий годовой урожай и круглогодичное производство. Каждая пара соседних рядов старых растений выравнивается по одной стороне желоба, чтобы создать пространство на другой стороне желоба для новой культуры. Затем молодые растения пересаживаются на свободное место рядом с рядом старых растений, которые находятся на последней стадии развития. У оставшихся старых растений прищипывают верхушки побегов для прекращения роста побегов и постепенно удаляют листья в течение переходного периода, за исключением четырех верхних листьев. Высота лиственной части старого полога регулируется для увеличения проникновения света к новым растениям. Недостатки межвидового выращивания заключаются в том, что уборка в теплице более сложна. Кроме того, болезни могут переноситься со старых растений на новые.

Управление опылением

До начала 1990-х годов каждую цветочную гроздь необходимо было вибрировать электрическим опылителем не менее 3 раз в неделю, чтобы высвободить пыльцу и тем самым способствовать опылению. Плохое опыление приводит к выкидышу цветков и/или мелким, пухлым или неправильной формы плодам. Особенно важно получить хорошую закладку плодов на первых трех соцветиях, чтобы создать раннюю модель генеративного роста. Опыление должно происходить около полудня, когда условия влажности наиболее благоприятны (50-70%). Если зимой влажность слишком высока, температуру можно повысить на 2°C в полдень, чтобы снизить влажность. Слишком высокие среднесуточные температуры снижают развитие и высвобождение пыльцы (Sato et al., 2000), а слишком низкие ночные температуры (ниже 16°C) оказывают такое же влияние (Portree, 1996).

В настоящее время для опыления используются шмели. Они поставляются в виде ульев, содержащих различное количество пчел, в зависимости от цены. Как правило, одна рабочая пчела может обслужить 40-75 м2 площади теплицы (Portree, 1996), поэтому требуется около 5-7,5 ульев/га. Помимо экономии труда, использование шмелей повышает урожайность и качество продукции по сравнению с ручной вибрацией (Portree, 1996). Ульи размещают на подставках на высоте 1,5 м от земли вдоль центрального прохода (рис.) и защищают от муравьев липкой лентой или корытами с водой. Ульи должны быть затенены листвой или укрытиями, а над ульем и у входа в него должны быть четкие метки, чтобы пчелы могли вернуться в нужный улей (Portree, 1996). Шмели послушны, если только улей не потревожен или особь не придавлена, но все же нелишним будет иметь на участке средства первой помощи. Не следует использовать инсектициды широкого спектра действия или инсектициды с остаточным действием, если улей уже установлен. Все пестициды должны быть проверены на воздействие на шмелей, и, если они совместимы, их применение должно проводиться ночью, при закрытом и укрытом улье. Некоторые пестициды можно использовать, если ульи остаются закрытыми в течение 3 дней после обработки. Здоровье улья можно контролировать, наблюдая за активностью и ища коричневые синяки на конусе пыльника как свидетельство посещения цветка. По крайней мере, 75% увядших цветков должны иметь следы посещения пчел. Большинство ульев необходимо заменить в течение 2 месяцев или менее.

Пчелиные ульи размещаются на подставках в теплице. Заслонка на верхней передней части ящика может использоваться для открытия или закрытия доступа к улью

Другие методы управления культурой

Боковые побеги будут развиваться из каждой пазухи. Эти боковые побеги следует удалять еженедельно, оставляя только один главный стебель в качестве точки роста. В качестве исключения можно оставить один боковой побег, если интенсивность освещения высока по сравнению с плодовой нагрузкой. Часто это делается только на одном из четырех растений, а через несколько недель снова на одном из четырех растений в качестве метода постепенного увеличения плотности стеблей. В Нидерландах управление боковыми побегами является важным инструментом для оптимизации плодовой нагрузки культуры и, следовательно, урожая (De Koning, 1994). Leutscher и др. (1996) представили экономическую оценку оптимального количества дополнительных боковых побегов, основанную на модельном подходе.

В Великобритании (Ho, 2004) равномерный размер плодов поддерживается за счет обрезки плодов и, таким образом, контроля количества плодов, остающихся на соцветии, а также за счет развития дополнительного бокового побега по мере увеличения освещенности. Для решения этой проблемы, связанной с сезонным изменением размера плодов, Кокшулл и Хо (1995) продемонстрировали, что развитие дополнительных боковых побегов может помочь свести к минимуму нежелательные сверхкрупные плоды, образующиеся летом. При использовании системы высоких проводов боковую обрезку и другие операции можно выполнять стоя на электрическом подъемнике.

При подготовке растений нижние листья удаляются (удаление листьев или обрезка листьев). Обычно удаляются все листья ниже нижнего плодового соцветия. Количество листьев, остающихся на стебле, определяется садоводом и составляет часто от 12 до 18 полностью распустившихся сложных листьев. Оптимальное количество листьев может быть приближено теоретически на основе перехвата света и микроклимата внутри полога (Sarlikioti et al., 2011). Когда новая культура высаживается рядом со старой, удаление листьев может быть более сильным, чтобы улучшить условия освещения для молодых саженцев.

Важным фактором, который необходимо учитывать при удалении листьев, является влияние на болезни, вредителей и полезные организмы. Удаление нижних листьев из теплицы с последующим их уничтожением также приведет к удалению неполовозрелых белокрылок, развивающихся на нижних листьях. Однако если были занесены полезные организмы, они паразитируют на неполовозрелых особях. Уничтожение этих листьев также предотвратит появление полезных микроорганизмов. Иногда, если известно о наличии паразитирующих куколок, листья удаляют, но оставляют в теплице на несколько дней, чтобы дать им возможность появиться. В этом случае удаление листьев представляет собой компромисс между появлением белокрылок, появлением полезных организмов и распространением болезней с отброшенных листьев.

Цель обрезки плодов — увеличить размер и качество плодов, а также создать правильный баланс между плодовой нагрузкой и площадью листьев. Обрезка плодов также может использоваться для поддержания равномерного размера плодов. Плоды неправильной формы и низкорослые плоды в конце грозди всегда удаляются, так как они обычно не вырастают до товарного размера и, как считается, уменьшают размер других плодов на соцветии. В некоторых случаях обрезке подвергаются все соцветия, оставляя только четыре ближайших к растению плода (проксимальные плоды). Проведение обрезки соцветий зависит от ряда факторов, таких как ожидаемый размер плодов для данного сорта, количество плодов, обычно образующихся на соцветии, условия выращивания и размер, требуемый рынком. Типичная практика для кластерных сортов или сортов TOV — это четыре-шесть плодов на соцветие. У некоторых сортов, таких как ‘Кампари’, дающих плоды размером между типом черри и типичным типом TOV, на каждом соцветии может развиваться до восьми-десяти плодов.

Когда некоторые тепличные сорта томатов выращиваются в условиях относительно низкой освещенности, цветоносы соцветий (соцветия) слишком слабы, чтобы выдержать вес плодов, которые они несут, и склонны к изгибанию (Horridge and Cockshull, 1998) или «перегибанию». Другой причиной перегибания иногда называют слишком высокую температуру во время вегетативной фазы, в результате чего соцветия становятся почти вертикальными («палочные соцветия»). По мере развития плодов на этих соцветиях они могут перекручиваться (рис.). Крючки для соцветий предотвращают резкое изгибание цветоноса под тяжестью плодов и не дают тяжелым соцветиям оторваться от стебля. Другой тип опоры для соцветий — «скобы для соцветий», которые устанавливаются на соцветие до развития плодов, когда стебель еще гибкий.

Перекручивание цветоноса томата кластера (TOV).
Перекручивание цветоноса томата кластера (TOV).

За пять-восемь недель до предполагаемой даты прекращения урожая точку роста удаляют. Через неделю удаляются все оставшиеся цветки. Отдельным плодам требуется 6-9 недель с момента завязывания до сбора урожая, поэтому цветки или мелкие плоды, оставшиеся после удаления, не успеют развиться до зрелости. Некоторые садоводы оставляют несколько побегов на верхушке (или вообще не укореняют), чтобы обеспечить тень для верхних плодов, а также увеличить транспирацию, чтобы снизить риск растрескивания плодов и появления сырости.

Управление питательными веществами и орошением

В системах с капельным орошением питательные вещества обычно вносятся в поливную воду (фертигация) из концентрированных растворов в резервуарах (Sonneveld and Voogt, 2009). Удобрения должны быть разделены как минимум на два бака, чтобы избежать осаждения фосфата кальция и сульфата кальция. Часто в третьем резервуаре часто присутствует третий бак с кислотами для коррекции pH, а некоторые крупные коммерческие теплицы оснащены шестью или более отдельными баками для лучшего контроля питательного раствора. Некоторые теплицы имеют дублирующие наборы баков для запасов, чтобы не прерывать полив на время переделки растворов. Теплицы, в которых применяется интерплантинг, должны быть оборудованы двумя линиями полива для каждого ряда, чтобы учесть явную разницу в потребности в питательных веществах между молодой рассадой и старыми растениями.

В открытой (нерециркуляционной) системе применяется примерно 30% избыточного орошения. Основная проблема открытых систем заключается в том, что в районах интенсивного производства может происходить значительный сброс питательных веществ в окружающую среду. В последнее десятилетие растет интерес к системам рециркуляции питательных веществ, предусматривающим дезинфекцию воды и/или восполнение питательных веществ перед повторным использованием. Рециркуляция может снизить затраты на удобрения на 30-40%, а использование воды — на 50-60% (Portree, 1996). В новых теплицах следует предусматривать повторное использование или, по крайней мере, рециркуляцию тепличных стоков, как это уже требуется во многих странах, поскольку системы рециркуляции нелегко переоборудовать. В современных системах раствор контролируется на содержание солей и воды, и в него могут добавляться определенные питательные вещества.
Основной проблемой систем рециркуляции является риск распространения болезнетворных микроорганизмов по системе. Чтобы предотвратить это, обратная вода (или дренаж) дезинфицируется перед тем, как ее закачивают обратно в питательный резервуар. Икеда и др. (2001) перечислили следующие виды дезинфекции воды:

  • физические методы, включая тепловую обработку, УФ-излучение и фильтрацию;
  • химические методы, включая озон, хлорирование, йодирование, перекись водорода и ионы металлов;
  • биологические методы, включая ризосферные бактерии и антагонистические грибы, микопаразитические грибы и биосурфактанты.

Наиболее широко используемым методом обеззараживания воды является сочетание фильтрации и ультрафиолетового излучения. Когда в качестве субстрата используется кокосовая койра, предпочтительным методом может быть ультрафиолетовое излучение и термическая обработка, поскольку частицы койры, как правило, снижают пропускание ультрафиолетового света.

Большое количество высококачественной воды необходимо для транспирации растений, которая служит как для охлаждения листьев, так и для запуска переноса питательных веществ от корней к листьям и плодам. Потребление воды составляет 0,9 м32/год для теплиц в Нидерландах (Anonymous, 1995) и 0,8 м32/год для Британской Колумбии, Канада (Portree, 1996). Перед строительством теплицы важно обеспечить достаточное количество и качество воды. Также важно учесть, будет ли использоваться испарительное охлаждение (охлаждение с помощью пластин и вентиляторов, туманообразование, дождевание, спринклеры на крыше и т.д.), и оценить количество воды, необходимое для этого в дополнение к поливу. В некоторых регионах использование воды для испарительного охлаждения значительно превышает использование воды для орошения в теплице. В исследовании, проведенном Sabeh и др. (2011), производство томатов в полузасушливой теплице (расположенной в Аризоне) потребляло 0,40-0,78 м32 в течение 7-месячного периода (с начала марта по начало октября), в то время как дополнительное потребление воды для охлаждения с помощью подушек и вентиляторов составляло 1,45 м32 в течение этого периода. Вода, используемая для полива в беспочвенной культуре, должна иметь электропроводность менее 0,5 дС/м, рН от 5,4 до 6,3 и щелочность менее 2 мг-экв/л. Обычно возможна водоподготовка для снижения щелочности и корректировки pH. Снижение электропроводности (EC) с помощью обратного осмоса часто экономически нецелесообразно.

Оптимальная частота полива зависит от объема укоренения и водоудерживающей способности субстрата. В плитах из каменной ваты объем корней очень ограничен, и плиты можно поливать до 6 раз в час в пик радиации и до 30 раз в день в летних условиях. Ежедневные циклы полива также зависят от потребности в воде. В системах с косточковой ватой фертигация должна начинаться через несколько часов после восхода солнца и заканчиваться за 1-2 часа до захода солнца, чтобы уменьшить количество болезней, а также сократить количество растрескиваний плодов в летнее время. Ночной полив может потребоваться зимой, когда ночное отопление снижает относительную влажность воздуха, и летом, если условия жаркие и сухие (OMAFRA, 2001). В Нидерландах была разработана модель орошения для рециркуляционных систем, основанная на площади листьев, температуре воздуха и времени года (De Graaf, 1988). Некоторые производители используют точные весы (лизиметры), чтобы каждый час отслеживать содержание влаги в плите, а также транспирацию растений, чтобы избежать стресса для растений. Содержание воды в плите также может быть непосредственно измерено датчиками (Balendonck et al., 2005).

Регулирование роста растений (репродуктивный и вегетативный)

Необходимо контролировать баланс между вегетативным и репродуктивным (или генеративным) ростом томатной культуры. Хорошо сбалансированное растение (OMAFRA, 2001) имеет стебель толщиной около 1 см на 15 см ниже верхушки побега, темно-зеленые листья и близко расположенные крупные цветочные гроздья, которые хорошо завязываются. Более толстые стебли указывают на чрезмерный вегетативный рост и обычно ассоциируются с плохим плодоношением и низкой продуктивностью. Более тонкие стебли обычно указывают на углеводное голодание, медленный рост и, в конечном итоге, низкую общую продуктивность. Существует несколько способов контроля этого баланса, включая экологический контроль. EC, водоснабжение и соотношение азота и калия в корме также влияют на баланс растений. EC влияет на рост растений через воздействие на соотношение растения и воды (Heuvelink et al., 2003). Высокое содержание солей в корневой среде, нечастый полив и низкий объем поливной воды снижают доступность воды для корней растений, следовательно, уменьшают поглощение воды и общую скорость роста, направляя растение в сторону генеративного роста. Высокая температура и низкая относительная влажность также оказывают генеративный эффект, поскольку делают воду менее доступной, что приводит к «жестким» растениям и медленному росту. Снижение содержания азота или поддержание высокого соотношения калия и азота в удобрениях — еще один метод снижения скорости роста и направления растений в сторону генеративного развития (OMAFRA, 2001).

Температуру также можно использовать для того, чтобы направить растение в сторону определенной модели роста. При длинных циклах выращивания, типичных для тепличного производства, томаты имеют тенденцию циклиться между чрезмерной вегетативностью в начале выращивания (слишком много роста и слишком мало плодоношения) и чрезмерной генеративностью (слишком мало роста и чрезмерное количество плодов). Там, где требуется равномерное производство, полезно уметь сдерживать эти колебания в балансе растений. Температура считается наиболее важным фактором, влияющим на развитие растений, и поэтому является важным инструментом для контроля цветения и созревания плодов. Количественные данные о влиянии температуры на цветение, завязывание плодов, рост плодов и урожайность были использованы для разработки моделей прогнозирования урожайности для Нидерландов (De Koning, 1994).

Регулирование роста растений путем изменения окружающей среды и питания

Верхушка растения:

  • утолщенная верхушка — слишком сильная вегетация. Повысить дневную температуру на 1-2°C, особенно в пиковый световой период; увеличьте разброс между дневной и ночной температурой на 1-8°C. Чем больше разница, тем сильнее «генеративный» сигнал для растения.
  • Истонченная верхушка — слишком генеративный рост. Сблизить дневные и ночные температуры. Уменьшите среднее значение за 24 часа в условиях низкой радиации, например, ранней весной, поздней осенью. Ориентируйтесь на головку диаметром 10-12 мм, измеренную примерно в 15 см от верхушки роста или у первого полностью распустившегося листа перед соцветием.
  • «Тугая» верхушка (листья не разворачиваются до конца дня) — вегетативный дисбаланс. Увеличьте среднее значение за 24 часа, повысив температуру между полуночью и восходом солнца. Завиток должен распуститься между 11 утра и 4 вечера. Стремитесь к немного более высокой температуре во второй половине дня (+1 — 2°C).
  • Пурпурные верхушки — вегетативный дисбаланс. Небольшая пурпурность допустима. Повышение ночной температуры.
  • Серые верхушки — высокая температура тканей в сочетании с высоким уровнем CO2. Может наблюдаться ранней весной, когда вентиляция ограничена. Снизить уровень CO2 и выключать раньше в течение дня.
  • Хлороз верхушки — хлороз верхушки может возникнуть, если среда соотношение воды и воздуха не сбалансировано. Если плита сухая, увеличьте соленость питательного раствора. Если плита влажная, увеличьте только содержание микроэлементов на 10%. Поддерживайте разницу температур между температурой верхушки и температурой корней более 5˚C.

Цветки/соцветия:

  • цвет цветка бледно-желтый, особенно в утром — цвет должен быть ярко-желтым. Если климат влажный, низкий дефицит давления пара (< 2 г/м3) часто наблюдается утром. Рекомендуется увеличить VPD, особенно рано утром, от 3 до 7 г/м3 VPD, путем открыть вентиляционные отверстия на короткий период времени, чтобы выпустить влагу наружу, с последующим обогревом. Скорость цветения должна составлять 0,8-1,0 соцветий/неделю.
  • Длинные, прямые цветочные соцветия (перекрученные соцветия) — усугубляется низкой освещенностью и высокой температурой. Снижайте суточную температуру путем снижения дневной температуры. Способствовать активному климату 3 г/м3 VPD. Избегайте увеличения плотности растений слишком рано в начале сезона, когда уровень освещенности низкий (< 6 МДж/м2/день).

Цветки:

  • «Липкие» цветы, у которых чашелистик не откидывается. Вызывается слишком влажным климатом, особенно утром. Активизируйте растение утром с минимальной температурой и приоткройте форточку. Если оставить эти цветы без внимания, они приводят к появлению плодов низкого качества. Более высокая дневная температура = более высокий VPD = меньше липкости.
  • Цветы расположены слишком близко к верхушке, < 10 см ниже кончика роста. Растение слишком генеративное. Снижайте дневную температуру, повышайте ночную, т.е. сближайте дневную и ночную температуры. Желательно в конце апреля — начале мая, чтобы получить достаточно плодов на растении для летнего плодоношения.

Экологический контроль и системы для теплиц

Благодаря своей растущей сложности, простоте использования и доступности компьютеры используются для оптимизации температуры, относительной влажности, концентрации CO2 и интенсивности света. Они также очень полезны для получения информации о состоянии окружающей среды в течение определенного времени и предупреждения операторов о неисправностях. Компьютеры могут управлять многими механическими устройствами в теплице, такими как форточки, нагреватели, вентиляторы, испарительные прокладки, туманообразование, дождеватели на крыше, системы обогащения CO2, клапаны для полива, инжекторы для удобрений, теневые накидки и энергосберегающие шторы. Управление осуществляется на основе предварительно заданных критериев, таких как освещенность, наружная температура и другие погодные условия, а также необходимые внутренние условия (температура, влажность и уровень CO2). Что еще более важно, компьютеры могут объединять показания различных датчиков, обрабатывать все данные и затем направлять работу устройств для достижения желаемого результата, например, определенной температуры или режима влажности. Компьютеризированные теплицы помогут растениеводам выбрать условия, которые помогут сбалансировать рост растений с помощью экологического контроля.

Нагрев и охлаждение

Оптимальные дневные и ночные температуры для различных стадий развития культур приведены в таблице. В пределах так называемого линейного диапазона существует линейная зависимость между температурой и ростом и развитием. Следовательно, в пределах линейного диапазона средняя за 24 часа температура оказывает значительное влияние на скорость развития растений. Поэтому теоретически, если дневная температура теплая, то для экономии энергии можно позволить ночной температуре снизиться до уровня, не вызывающего отрицательного физиологического эффекта.

Таблица. Рекомендации по выращиванию томатов

 
Проращивание
Выращивание рассады
Пересадка
Плодоношение
Температура, °C
- дневная
25
19-21
24
20-22
- ночная
25
19-21
24
17-19
Электропроводность, дСм/м
0.0-0.1
2.5-3.0
2.5-3.0
2.7-4.0
pH
5,8
5,8
5,8
5,8
Объем подачи питательного раствора, л/день
0.2-0.3
0.2-0.3
0.5-2.5

В Нидерландах была разработана особая стратегия под названием «температурная интеграция», которая направлена на поддержание определенного среднесуточного уровня температуры, а не на поддержание конкретных дневных и ночных температур (De Koning, 1990). В основе лежит то, что эта стратегия может быть гораздо более энергоэффективной, поскольку позволяет поддерживать высокую температуру, когда отопление обходится дешево, например, когда закрыта ширма или когда нет солнца. Экономия энергии в 10-15% была достигнута за счет использования температурной интеграции по сравнению с использованием режимов высоких дневных и низких ночных температур независимо от среднего значения за 24 часа. Работа, обобщенная в Papadopoulos et al. (1997), предполагает, что растения переносят некоторые колебания вокруг оптимальной температуры в течение периода от 24 часов до нескольких дней. Например, температура в культуре томатов может спокойно отклоняться на 3°C ниже нормы в течение 6 дней при условии, что следующие 6 дней будут на 3°C выше нормы, при условии, что средняя температура за 12-дневный период остается неизменной. Даже отклонение на 6°C может быть терпимым, если средняя температура за 7 дней не изменится (Portree, 1996).

Меры по энергосбережению широко используются в теплицах северных широт для снижения затрат на отопление. Натягивание тепловых завес из пористого полиэстера или алюминиевой фольги на растения в ночное время снижает радиационную теплопередачу и уменьшает общие потери тепла на 70% в закрытом состоянии или на 20% за весь год (Dieleman and Kempkes, 2006). Легкие выдвижные шторы двойного назначения иногда используются для экономии энергии ночью и для затенения в дневное время. Сочетание штор с принудительной вентиляцией и температурной интеграцией является следующей практикой энергосбережения (De Gelder et al., 2012b; De Gelder and Dieleman, 2012).

Типичное отопление теплиц для небольших предприятий основано на системах воздушного отопления. Крупные тепличные хозяйства обычно используют центральный котел, работающий на природном газе, с водой и иногда с паром для передачи тепла. Трубы отопления часто располагаются на небольшом расстоянии (например, 10 см) над землей, между рядами культур. Они служат в качестве системы радиационного отопления, а также в качестве пути для тележек для внутреннего транспорта и для работы на посевах. Эти трубы известны как система обогрева «труба-рельс». Иногда используются дополнительные нагревательные трубы внутри навеса. Эти трубы называются «трубами роста» и прикрепляются гибкими шлангами на обоих концах, чтобы их можно было перемещать по вертикали для подачи тепла в выбранную зону навеса для контроля роста растений и/или созревания плодов.

Считается, что экстремально высокие температуры ограничивают производство тепличных томатов летом в более низких широтах. Это особенно верно там, где испарительное охлаждение менее эффективно из-за высокой влажности (высокая температура влажного воздуха). Существует три распространенных метода охлаждения теплиц: естественная вентиляция, механическое охлаждение и испарительное охлаждение. В Нидерландах была разработана новая система под названием «закрытая теплица» (De Gelder et al., 2012a), которая использует теплоаккумуляторы, тепловые насосы, теплообменники и охлаждающие пластины для контроля температуры в теплице, как описано далее в этой главе.

Естественная вентиляция популярна в районах с относительно небольшим количеством дней с высокой температурой окружающей среды. При естественной вентиляции часть теплицы, обычно на вершине или коньке, открывается, и движение воздуха создается давлением ветра или градиентами температур воздуха. Однопролетные теплицы часто вентилируются через открываемые боковые стенки. Воздухообмен, вызванный температурными градиентами в теплицах, обычно усиливается с увеличением разницы в высоте между форточкой на крыше и боковой форточкой (так называемый эффект дымохода). Многопролетные теплицы вентилируются через форточки на крыше.

Любое влияние боковых форточек на скорость естественной вентиляции будет незначительным, особенно для многопролетных теплиц. Однако при любом типе системы естественной вентиляции сетка от насекомых в вентиляционном отверстии для предотвращения проникновения вредителей и побега опылителей или полезных насекомых снижает производительность вентиляции примерно на 20%. Компьютерное моделирование на основе вычислительной гидродинамики (CFD) эффективно демонстрирует, как конструкция, направление ветра относительно вентиляционного отверстия и/или сетка от насекомых влияют на воздухообмен и распределение температуры внутри теплицы (например, Boulard, 2011).

В засушливом и полузасушливом климате можно эффективно использовать испарительное охлаждение с помощью вентиляторов и площадок. Хотя естественная вентиляция используется в некоторых теплицах с теплым климатом, жаркие условия на улице и отсутствие ветра снижают ее эффективность.

На юго-востоке США давление вредителей, высокая влажность и высокие температуры заставляют большинство садоводов вкладывать средства в активное механическое охлаждение, обычно с помощью комбинации вентиляторов и подкладок. При механическом охлаждении вентиляторы низкого давления с лопастями расположены напротив воздухозаборника, который закрыт целлюлозными испарительными охлаждающими прокладками. Жалюзи размещаются снаружи охлаждающих прокладок и закрываются, когда теплица не проветривается. Вентиляционные вентиляторы обычно рассчитаны на один обмен воздуха в минуту, хотя исследователи из Северной Каролины и Израиля зафиксировали увеличение охлаждения при более высоких скоростях, особенно в сочетании с испарительным охлаждением (Willits, 2000), а в засушливом климате увеличение вентиляции не обязательно повышает эффективность охлаждения, поскольку всасываемый воздух часто имеет более высокую температуру и более сухой. Проектирование систем охлаждения требует более совершенных инженерных подходов, и в этой области было приложено немало усилий, наряду с попыткой сделать тепличное производство томатов круглогодичным в умеренном климате и в засушливых/полузасушливых регионах, где традиционно теплицы не использовались летом из-за неблагоприятных тепловых условий для роста растений. Системы туманообразования высокого давления были внедрены в качестве систем охлаждения теплиц в ограниченной степени. Логика управления и распределение туманообразующих форсунок нуждаются в дальнейшей оптимизации для снижения больших колебаний температуры, а также увлажнения растений, особенно когда система туманообразования сочетается с естественной вентиляцией.

Предположительно, метод усреднения температуры, описанный выше как способ снижения затрат на отопление, также может быть применен к теплым условиям, когда затраты на охлаждение являются проблемой. Этот вопрос не рассматривался напрямую, но Peet и др. (1997) сообщили, что в диапазоне 25-29°C фактические дневные и ночные температуры и разница между днем и ночью были менее важны, чем среднесуточная температура при учете снижения завязи плодов, урожайности, количества плодов и семян, которые являются типичными результатами теплового стресса. Это говорит о том, что в районах, где летние ночные температуры низкие, можно позволить дневным температурам превышать нормальные максимальные уровни. В районах, где температуры завышены, может быть полезным понижение ночных температур с помощью теплового насоса (кондиционера). Хотя применимость усреднения температуры к условиям, превышающим оптимальные для завязывания плодов, напрямую не проверялась, данные, собранные в юго-восточной части США в ходе эксперимента с ночным кондиционированием воздуха (Willits and Peet, 1989), свидетельствуют о потенциальной осуществимости такого подхода. В закрытой системе теплиц в Нидерландах температура может поддерживаться ниже 26°C (De Gelder et al., 2005).

Затеняющий экран и дополнительное освещение

Среднесуточное светопропускание теплицы обычно составляет 70-80%, в зависимости от покрытия, конструкции и ориентации теплицы. Поэтому почти во всех регионах CO2 и облученность (интенсивность света) являются наиболее ограничивающими факторами для максимизации урожая. Дополнительное освещение является распространенным для стимулирования роста в регионах с коротким зимним днем. Одна из проблем заключается в том, что лампа в сборе, отражатель, трансформатор и стартер, расположенные над головой, уменьшают перехват естественного света культурой. Искусственное освещение успешно используется в Нидерландах (Marcelis et al., 2002; Heuvelink et al., 2006), и в настоящее время использование дополнительного освещения для выращивания томатов растет. Новые технологии, такие как светоизлучающие диоды (LED), были протестированы в качестве внутрипологового освещения для доставки фотосинтетически эффективного света на нижние листья полога (Dueck et al., 2012; Hao et al., 2012; Gomez and Mitchell, 2016). Однако экономическая эффективность дополнительного светодиодного освещения еще не доказана, и необходимо провести дополнительные оценки на фермах. Эмпирический подход показал, что рентабельность дополнительного освещения для томатной культуры зависит от эффективности фотонов лампы, цены электроэнергии, эффективности использования фотонов лампы и стоимости топлива для отопления, компенсируемого теплом, вырабатываемым лампами (Kubota et al., 2016). Поэтому ожидается, что эффективные методы доставки фотонов, такие как внутрипологное освещение, позволят снизить затраты на освещение и повысить рентабельность.

В южных районах производства для защиты плодов в верхней части полога от солнечного ожога, сырости и растрескивания под воздействием высоких температур, а также для снижения температуры в теплице используются теневые ткани и экраны. Однако уменьшение PAR снижает рост растений и урожайность.

Обогащение углекислым газом

Углекислый газ может быть добавлен в теплицу несколькими способами. Для получения CO2 можно использовать горелки на природном газе или пропане, подключенные к датчикам. Различные источники топлива дают разное количество CO2. При сжигании 1 м3 природного газа, 1 л керосина или 1 л пропана выделяется 1,8 кг, 2,4 кг и 5,2 кг CO2 соответственно (Portree, 1996). Дымовые газы от водогрейного котла, сжигающего природный газ, можно улавливать и рециркулировать. Все эти источники CO2 добавят в теплицу тепло и водяной пар, а также потенциальные загрязнители. Водяной пар может быть сконденсирован перед подачей в теплицу. Горелки с низким содержанием NOx (закиси и двуокиси азота) позволяют минимизировать риск снижения урожайности из-за загрязняющих веществ. Этилен является типичным загрязнителем, вызывающим физиологические нарушения у растений томатов даже при очень низкой концентрации (менее 0,1 мкмоль/моль), когда отработанные газы неэффективного нагревателя сгорания вводятся в теплицу с целью обогащения CO2. Самый дорогой, но самый безопасный вариант — сжатый или жидкий CO2. В некоторых районах Нидерландов имеются распределительные сети для жидкого CO2 (Organic CO2 for Assimilation by Plants, OCAP), получаемого из отработанного CO2 из промышленных источников. Датчики концентрации CO2 должны периодически калиброваться и располагаться вблизи верхней части растения. Распределение CO2 в теплице также должно быть как можно более равномерным, чтобы избежать различий в урожайности и обеспечить эффективное использование. 

Обогащение CO2 до 750-800 мкмоль/моль повышает урожайность по сравнению со стандартными внешними условиями (около 390 мкмоль/моль). Стандартный подход к обогащению (Nederhoff, 1994) заключается в том, что CO2, являющийся побочным продуктом сгорания природного газа, вводится на уровне 800 мкмоль/моль во время отопления. При низких скоростях вентиляции (< 10% открытия) этот уровень снижается до 500 мкмоль/моль, когда затраты CO2 значительны. При дальнейшем открытии вентиляционных отверстий целью является поддержание базового уровня 450 мкмоль/моль, но это не всегда возможно. В настоящее время в Нидерландах в период с мая по сентябрь CO2 поддерживается на уровне окружающей среды. В Японии был разработан и коммерчески доступен контроллер CO2, позволяющий поддерживать концентрацию CO2 точно на уровне внешней среды (т.е. нулевой баланс обогащения CO2) (Kozai et al., 2015).

Компьютерные модели управления (Aikman et al., 1996; Stanghellini et al., 2012) были разработаны для преобразования увеличения фотосинтеза в результате обогащения CO2 в ожидаемую финансовую прибыль от продажи фруктов путем связывания биологических процессов с моделью цен на фрукты. Поскольку цены на фрукты очень трудно предсказать, использование таких моделей ограничено. Бейли (2002) рассмотрел стратегии обогащения CO2 как с помощью жидкого CO2, так и с помощью CO2 от нагревателей теплиц или комбинированных теплоэлектростанций (ТЭЦ). Тепло, производимое при сжигании газа в котле или ТЭЦ, может храниться в резервуаре для хранения тепла, чтобы использоваться в ночное время, в то время как CO2 используется в дневное время. Выхлопной газ ТЭЦ необходимо «очистить», прежде чем использовать его в теплице. Исходя из финансовой маржи между стоимостью урожая и суммарными затратами на CO2 и природный газ, Бейли (2002) показал, что наиболее экономичная точка контроля CO2 с жидким CO2 зависит от его цены. При использовании CO2 из отработанных газов и когенерационных установок финансовая маржа зависела от наличия теплоаккумуляторов.

В южных широтах теплицы проветриваются с большей скоростью, поэтому обогащение CO2 нецелесообразно. В Роли, Северная Каролина, томаты можно было обогащать CO2 только в течение 2-3 часов ежедневно на протяжении большей части вегетационного периода (Willits and Peet, 1989). В любом случае, когда температура выше 25°C, в условиях Северной Америки обогащение CO2 может быть нерентабельным (Portree, 1996) и может увеличить устьичное сопротивление, что снижает транспирацию и повышает температуру листьев. В «закрытой» и «полузакрытой» теплицах высокий уровень CO2 (> 1000 мкмоль/моль) будет использоваться круглый год.

Управление относительной влажностью или дефицитом давления пара

Относительная влажность в теплице является результатом баланса между транспирацией урожая, испаряемостью почвы, конденсацией на покрытии теплицы и потерей паров при вентиляции, а также температурой воздуха внутри теплицы. Поэтому относительная влажность воздуха в теплице подвержена суточным и сезонным изменениям. Энергосберегающие технологии, такие как использование двойных слоев полиэтиленовой пленки, повышают относительную влажность (Hand, 1988).

Хотя компьютерные программы управления могут быть очень сложными, существуют ограничения на эффективность контроля влажности. Например, при открытии и закрытии вентиляционных отверстий для регулирования температуры, относительная влажность и уровень CO2 также изменяются. Если уровень относительной влажности становится слишком высоким, а температура остается в приемлемом диапазоне, для поддержания приемлемой относительной влажности и температуры может потребоваться комбинация отопления и вентиляции. Если температура наружного воздуха ниже заданной, следует включить обогреватель для поддержания температуры воздуха и открыть форточки или включить вентиляторы. В «закрытой» теплице контроль влажности может быть достигнут без воздействия на другие климатические факторы, поскольку охлаждение обеспечивается за счет теплообмена с водоносным слоем, а не за счет вентиляции.

Использование дефицита давления пара (VPD) воздуха, т.е. разницы между давлением насыщенного пара при данной температуре и текущим давлением пара, больше способствует пониманию реакции растений (т.е. транспирации и температуры листьев), поскольку показывает способность воздуха удерживать пар и напрямую влияет на скорость эвапотранспирации. В Нидерландах садоводы используют VPD, выраженный как вес пара (г) на объем (м3) влажного воздуха (также называемый «дефицитом влажности»), но в остальном мире используется паскаль (Па или кПа), единица СИ для парциального давления. Для перевода из голландской единицы в кПа необходимы коэффициенты, зависящие от температуры, поскольку соотношение массы и объема пара отличается при разных температурах. Университет Аризоны разработал веб-приложение (https://cals.arizona.edu/vpdcalc/) для расчета VPD и дефицита влажности на основе температуры воздуха и относительной влажности. В исследовании, проведенном в Нидерландах (Bakker, 1990), высокая относительная влажность (низкая VPD) уменьшила площадь листьев из-за дефицита кальция, а также увеличила стоматальную проводимость, снизила конечный урожай и средний вес плодов. Однако это исследование проводилось в довольно ограниченном диапазоне VPD: 0,35-1,0 кПа днем и 0,21-0,71 кПа ночью. Неясно, насколько низкая влажность (высокий VPD) губительна для растения при наличии достаточного количества воды, но в целом VPD > 1,0 кПа считаются потенциально стрессовыми. В Северной Европе VPD > 1 кПа встречается редко, но в полузасушливых районах Северной Америки VPD будет превышать этот диапазон без надлежащего увлажнения воздуха в теплице. Например, температура в теплице 26°C и относительная влажность 60% приведут к VPD 1,35 кПа или 9,7 г/м3. Если растения пропускают больше воды, чем может поступить через корни, у плодов может развиться гниль кончиков цветков (BER), а устьица могут закрыться, что приведет к плохому росту.

Наиболее важной причиной для снижения влажности и поддержания поверхности листьев в сухом состоянии является профилактика заболеваний. Болезни быстро распространяются, когда VPD составляет 0,2 кПа или меньше в течение длительного периода времени, а прорастание спор грибковых патогенов увеличивается на влажной поверхности листьев. Это наиболее вероятно, когда теплые солнечные дни увеличивают транспирацию и испарение листьев, но влага удерживается в виде водяного пара до тех пор, пока внутренние поверхности листьев или остекления не охладятся до точки росы ночью. Затем водяной пар конденсируется на этих холодных поверхностях, и капли могут попасть на листья. Увлажняющие агенты, распыляемые на внутреннюю пленку или включаемые в состав пластика, предотвращают стекание конденсата, так как влага остается в виде пленки, которая скатывается в виде пленки, а не стекает на листья. Проблема стекания конденсата на листья наиболее остро стоит в двухполимерных теплицах типа «Квонсет», поскольку округлый свод затрудняет сбор и удаление конденсата. Конденсат на листьях можно уменьшить, увеличив скорость движения воздуха в теплице до 1 м/с. Это связано с тем, что увеличение движения воздуха уменьшит сопротивление пограничного слоя над листьями теплопередаче. Усиление теплопередачи уменьшит разницу температур между поверхностью листьев и воздухом и, следовательно, предотвратит охлаждение поверхности листьев ниже точки росы. Движение воздуха может быть увеличено либо за счет работы вентиляторов на печах горячего воздуха, либо за счет вентиляторов горизонтального воздушного потока (HAF). Эти небольшие вентиляторы размещаются над навесом вдоль сторон дома, чтобы толкать воздух в одном направлении с одной стороны теплицы и в противоположном направлении с другой стороны, и работают постоянно, за исключением тех случаев, когда вытяжные вентиляторы включаются для вентиляции. Вентиляторы HAF создают медленное горизонтальное движение воздуха, что также делает температуру более равномерной. В Нидерландах была разработана модель конденсации (Rijsdijk, 1999), которая позволяет садоводам изменять режим отопления во время восхода солнца (типичный период образования конденсата) в зависимости от измеренной температуры плодов, а не с помощью вентиляторов. Конденсат может образовываться на плодах, потому что на восходе солнца воздух нагревается (гораздо быстрее, чем плоды), а транспирация растений повышает точку росы воздуха внутри теплицы, в то время как поверхность плодов остается холодной. Плоды нагреваются медленнее, чем листья, поэтому если конденсат не образуется на плодах, он не должен образовываться и на листьях. Поэтому следует тщательно следить за температурой плодов в теплице в период, когда может образовываться конденсат.

Компьютеризированный климат-контроль и система мониторинга

Уровень компьютеризированного климатического контроля должен соответствовать техническому оснащению. Высокотехнологичная теплица с датчиками может управляться высококлассными климатическими компьютерами для достижения оптимальных климатических условий. Высокоуровневые вычисления, такие как нейронные сети, были исследованы и продемонстрированы для возможной интеграции в системы управления теплицами (например, Fitz-Rodriguez et al., 2012). Для высоких туннелей и теплиц с более низкой технологией для регулирования температуры достаточно менее дорогого оборудования. В высокотехнологичном оборудовании датчики могут давать информацию о температуре растений, фотосинтезе и транспирации, которая может быть включена в алгоритмы управления. Информация с датчиков может быть интегрирована в систему управления «говорящим растением» (Steppe, 2012), в которой информация о растении отражается в решениях по оптимизации климатических условий (Van Straten et al., 2011). Независимо от уровня технологии, периодическая калибровка датчиков имеет решающее значение для поддержания высокой точности приборов. Например, датчики температуры и влажности воздуха должны быть размещены в хорошо продуваемом корпусе с радиационной защитой. Для распространения более подходящих методов, пригодных для измерений климата в теплицах, были разработаны руководства по измерениям и отчетности (Both et al., 2015).

Новая технология контроля окружающей среды

«Закрытая» теплица — это недавняя инновация в Нидерландах, направленная на экономию энергии и повышение урожайности. Основными компонентами «закрытых» теплиц являются механическое охлаждение, технология тепловых насосов для получения теплой воды для отопления и холодной воды для охлаждения, а также сезонное хранение энергии (холода и тепла) в водоносных горизонтах (De Gelder et al., 2012a). Системы подвесных водостоков используются вместе с системами распределения воздуха из пластиковых труб (рис.). Эта концепция имеет потенциал для полного контроля климата для оптимального роста, поскольку температуру, влажность и уровень CO2 можно контролировать независимо, но в настоящее время эта система экономически не выгодна. На юго-западе США, во Франции и Нидерландах «полузакрытые» конструкции теплиц с ограниченной вентиляцией успешно используются в коммерческих целях, поскольку ограниченная вентиляция позволяет обогащать воздух CO2, а также потому, что ожидается большее пропускание света за счет уменьшения количества вентиляционных отверстий на крыше, которые часто закрываются сетками от насекомых и/или добавляют больше структурной тени. В «полузакрытых» или «закрытых» теплицах обычно существует большой вертикальный градиент температуры из-за системы охлаждения в нижней части теплицы. Однако этот градиент (> 5°C в течение дня летом) не оказывает негативного влияния на рост, развитие и урожайность растений томата (Qian et al., 2015).

Полузакрытая теплица с подвесной водосточной системой и надувными воздухораспределительными пластиковыми трубками.
Полузакрытая теплица с подвесной водосточной системой и надувными воздухораспределительными пластиковыми трубками.

Литература

Tomatoes, 2nd Ed. by Ep Heuvelink. Wageningen University & Research. The Netherlands. 2018.