Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Режим капельного орошения томата при подогреве корнеобитаемого слоя почвы в защищенном грунте

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Режим капельного орошения томата при подогреве корнеобитаемого слоя почвы в защищенном грунте"

На правах рукописи dkf

005042831

Кештов Альберт Шагирович

РЕЖИМ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ТОМАТА ПРИ ПОДОГРЕВЕ КОРНЕОБИТАЕМОГО СЛОЯ ПОЧВЫ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана

земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ПАС5 «П'П

» w . , . г ^^

Краснодар - 2012

005042831

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия» им. В.М. Кокова

Научный доктор технических наук, профессор

руководитель - Кузнецов Евгений Владимирович

Официальные Гумбаров Анатолий Дмитриевич оппоненты: доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ» профессор кафедры сопротивления материалов

Якуба Николай Петрович кандидат технических наук ФГБУ «Кубаньмелиоводхоз» заместитель директора

Ведущая ФГБОУ ВПО «Новочеркасская государственная

организация - мелиоративная академия» (г. Новочеркасск)

Защита состоится «24» мая 2012 года в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.08 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, Кубанский ГАУ, корпус факультета энергетики и электрификации, ауд. № 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».

Автореферат размещён на сайте ВАК РФ http://vak2.ed.gov.ru «19» апреля 2012 года.

Автореферат размещён на сайте Кубанского ГАУ http://kubsau.ru

«19» апреля 2012 года.

Автореферат разослан «_» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Курасов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вступление России во Всемирную торговую организацию (ВТО) требует от отечественных товаропроизводителей повышения качества, производительности и конкурентоспособности продукции. Повышение урожайности овощных культур при соблюдении стандартов качества продукции обеспечит продовольственную безопасность страны.

Актуальным вопросом является развитие малого и среднего бизнеса в сельском хозяйстве России. Выращивание культур в закрытом грунте (в небольших по размерам теплицах) можно отнести к такому бизнесу, который нуждается в научном обосновании и постоянном совершенствовании.

Наиболее прогрессивными способами орошения сельскохозяйственных культур в таких условиях являются те, которые используют в течение вегетационного периода малоинтенсивную водоподачу. Таким требованиям удовлетворяет капельный режим орошения, позволяющий оперативно управлять режимом орошения, одновременно вносить требуемое количество удобрений и существенно экономить воду. Для повышения эффективности использования капельного орошения томатов был изучен вопрос подогрева почвы теплиц.

Установлено, что нет достаточного научного обоснования подогрева почвы в закрытом грунте при капельном орошении томатов, не изучен вопрос распространения теплового поля в корне-обитаемом слое при искусственном подогреве почвы в условиях малых теплиц.

Работа направлена на совершенствование режимов капельного орошения в закрытом грунте малых теплиц.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»: «Обосновать и разработать комплексные мелиорации для устойчивого развития земель, сельскохозяйственных ландшафтов, экологическую инфраструктуру на водосборах,

повысить надежность технических средств на мелиоративных системах» (№ ГР 01.2.006-6831, 2006-2011 гг.).

Цель работы. Обосновать режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в холодный период года для получения гарантированного и качественного урожая томата в защищенном грунте малых теплиц.

Рабочая гипотеза. Режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы повысит урожайность томата в закрытом грунте малых теплиц.

Объект исследований. Система капельного орошения томатов при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в защищенном грунте.

Предмет исследований. Режим капельного орошения томатов в защищенном грунте при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы малых теплиц.

Методика исследований. Исследования проводились в закрытом грунте малых теплиц в соответствии со стандартными методиками. Обработка и анализ экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.

Основные положения, выносимые на защиту:

- геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы, полученные методом ЭГДА;

- усовершенствованные конструкции капельниц для низконапорного режима орошения овощей в условиях малых теплиц;

- методика расчета поливной нормы при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы для получения качественных и высоких урожаев томатов в условиях малых теплиц;

- формулы для гидравлического расчета капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах;

- режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы для получения качественных и высоких урожаев томатов в условиях малых теплиц;

Научную новизну работы составляют:

- геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы;

- формулы для гидравлического расчета усовершенствованных конструкций капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах систем капельного орошения в закрытом грунте;

- формулы для расчета поливной нормы в условиях подогрева активного корнеобитаемого слоя почвы;

- режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц.

Практическая ценность работы. Разработан новый режим капельного орошения томатов для закрытого грунта с подогревом активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц для малого и среднего бизнеса, который снижает водопотребление при повышении урожайности гибридов томатов до 20-35 %. Усовершенствованы конструкции капельниц для низконапорной подачи воды растениям, позволяющие равномерно распределять воду по площади орошения. Разработаны рекомендации для проектирования системы подогрева почвы закрытого грунта при капельном орошении. Установлены основные параметры системы подогрева почвы, к которым относятся глубина закладки труб, расстояние между ними, длина труб, их диаметр и материал, ширина теплоизоляционного экрана и его материал.

Реализация результатов исследования. Результаты исследований использованы при проектировании систем капельного орошения в закрытом грунте в условиях малых теплиц размером

'у

от 200 до 500 м для фермерских хозяйств КБР. Результаты исследований внедрены в ООО «Агро-Ком» КБР.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях КБГСХА (г. Нальчик) и КГАУ (г. Краснодар) в 2005-2011 гг.; на научно-практических конференциях МГУП (г. Москва) и ВГСХА (г. Волгоград) в 2007-2009 гг.; на международных научно-практических конференциях «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия» (г. Краснодар, 2008-2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК три работы, получено четыре патента РФ на изобретения. Общий объем публикаций 2,3 п.л., из них личный вклад автора - 1,8 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, выводов, предложений по производству сельскохозяйственной продукции, списка литературы, включающего 143 наименование, в том числе 13 на иностранном языке и приложения. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, включая шесть страниц приложения, содержит 33 рисунка, 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель работы, научная новизна, практическая значимость и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояние орошения овощных культур в защищенном грунте» рассматриваются различные способы полива в закрытом грунте для получения высоких и гарантированных урожаев овощных культур. Имеется множество способов стимулирования роста, регулирования ростового процесса культур в закрытом грунте. Но как показал анализ литературных источников, влияние режимов капельного орошения при подогреве

грунта на урожайность гибридов томата в условиях малых теплиц изучено недостаточно.

Прогрев почвы в закрытом грунте при капельном орошении томата положительно отражается на реакции растений на действие различных физических и химических факторов. Система почвенного обогрева должна функционировать независимо от системы обогрева воздуха малой теплицы.

Для получения оптимального водно-воздушного режима почвы необходим капельный режим орошения томата. Большой вклад в исследование вопросов по мелиорации земель внесли А.Н. Костяков, Б.А. Шумаков, И.П. Айдаров, И.П. Кружилин, М.С. Гри-горов, А.И. Голованов, Б.С. Маслов и другие ученые.

Капельный режим орошения культур получил широкое развитие. Для условий выращивания овощных культур при режиме капельного орошения величину поливной нормы следует определять по зависимостям, установленным А.Д. Гумбаровым, Е.В. Кузнецовым, И.С. Флюрце и сотрудниками ВНИИМиТП, которые учитывают подачу воды непосредственно в корневую систему растений.

Проведенный анализ работ по режимам капельного орошения сельскохозяйственных культур показал, что наибольшее внимание уделялось режимам орошения плодовых культур и виноградников. Анализ исследований по гидравлическому расчету показывает, что в основном все закономерности для расходов капельниц получены с учетом параметров поливной сети.

Установлено, что недостаточно изучено влияние температуры окружающей среды на гидравлические характеристики и геометрические параметры капельниц в закрытом грунте. Не учитывается изменение расхода капельниц при повышении температур воды от 18 до 35 °С в диапазоне низких напоров поливных трубопроводах от 1,0 до 3,0 м.

Выполненный анализ научных работ в области капельного орошения овощных культур и в частности капельного режима орошения гибридов томата в условиях малых теплиц позволил сформулировать задачи исследований:

1. Получить формулы для гидравлического расчета капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах;

2. Получить формулы для расчета поливной нормы при режиме капельного орошения с подогревом активного корнеобитае-мого слоя почвы;

3. Обосновать геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы при режиме капельного орошения овощных культур в условиях малых теплиц;

4. Усовершенствовать конструкции капельниц для низких напоров в поливных трубопроводах при режиме капельного орошения овощных культур в условиях малых теплиц;

5. Разработать режим капельного орошения для получения качественных и высоких урожаев гибридов томата в условиях сохранения тепла корнеобитаемого слоя почвы защищенного грунта;

6. Внедрить разработанную низконапорную систему капельного орошения в одном из фермерских хозяйств Кабардино-Балкарской Республики и рассчитать экономическую эффективность.

Во второй главе «Гидравлические исследования и обоснование конструкций низконапорных капельниц» выполнено теоретическое обоснование режима орошения в защищенном грунте. Движение воды в поливных трубах (ПТ) подчиняется законам гидравлики переменной массы жидкости, а подача расхода растениям - законам истечения жидкости из малых отверстий большого сопротивления. Для равномерной подачи воды растениям томата необходимо иметь данные по расходным параметрам капельниц и потерям напора по длине ПТ. В качестве исходного уравнения для

определения указанных параметров служило уравнение гидравлики переменной массы жидкости Я.Т. Ненько:

M- + dfp±idl+if+j;{V-U)dV, (1)

где V - средняя скорость потока в поливном трубопроводе с убывающим расходом, м/с; Р - гидродинамическое давление в ПТ, Па; / - длина участка трубопровода с переменной массой расхода по пути, м; if - гидравлический уклон; и - скорость отделяющегося потока, м/с (по А.Г. Назаряну, и = kV).

Из уравнения (1) получим уравнение для потерь напора:

h=\"'ifdl = h,. (2) Jul

Уравнение (2) представим в виде дифференциального уравнения, которое по виду представляет уравнение Дарси-Вейсбаха для вычисления потери напора в ПТ:

dh,=X(Vx2/2gD)dx, (3)

где Л - коэффициент гидравлического трения в ПТ; Vx - скорость потока в любом сечении х-х от начального сечения ПТ на расстоянии х, м/с.

Для равномерной раздачи расхода по пути из уравнения (3)

получим выражение для равномерной раздачи потока по пути ПТ:

(4)

Полученное уравнение использовали для исследования коэффициента гидравлического трения с раздачей расхода по пути при низких напорах.

При исследовании Хн учитывалась температура воды в ПТ. Исследования проводились при изменении температуры от 18 до 40 °С. При гидравлическом расчете ПТ необходимо учитывать режимы движения жидкости при вычислении коэффициента гидравлического трения. При изменении температуры воды от 18

до 22 °С получено для 1ц выражение (5). При изменении температуры воды от 22 до 30 °С - выражение для Ля(6).

, 0,1427 /сч - 0,Ю50 ((>\

В третьей главе «Результаты экспериментальных исследований по обоснованию теплового и гидравлического режимов» приводятся исследования по обоснованию геометрических параметров экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя овощных культур и гидравлические исследования капельниц.

Было выполнено обоснование конструкции системы подогрева почвы с экраном в условиях защищенного грунта. В качестве теплоносителя использовалась вода. Вода в начале системы доводилась до температуры 80 °С.

Глубина прокладки труб для подогрева была принята из условия проникновения активной корневой системы растений томата в толщу грунта. Отопительные трубы укладывались соответственно на глубине 0,40-0,45 м от поверхности почвы на экран. На рисунке 1 представлена совмещенная принципиальная схема подогрева почвы с экраном и капельного орошения.

Система капельного орошения томатов в малой теплице включает: источник орошения; станцию очистки воды от наносов и улучшения качества воды при необходимости; подкачивающей насос; напорно-регулирующую ёмкость; участковые и поливные трубопроводы; капельницы. Система подогрева почвы в малой теплице состоит из следующих элементов: котел для подогрева теплоносителя; циркуляционный насос; трубы для подогрева почвы; экран; датчик температуры теплоносителя. Циркуляция воды, подогретой в водонагревательном котле, происходит естественным способом за счет перепада температур и разности отметок в противоположных концах системы.

1 - подкачивающий насос; 2 - напорная ёмкость; 3 - участковый трубопровод; 4 - поливной трубопровод; 5 - подогрев почвы; 6 - циркуляционный насос; 7 - котёл для подогрева теплоносителя.

Рисунок 1 - Система отопления и капельного орошения малой теплицы:

Для обоснования основных параметров теплоносителя был выбран метод планирования эксперимента. Установлено, что основными факторами, влияющими на распространение температуры в грунте при внутрипочвенном подогреве теплицы, являются: температура теплоносителя, X], °С; глубина укладки теплоносителя, Хг, см; температура воздуха в теплице, Хз, °С. Температура теплоносителя устанавливалась в диапазоне 40-57 °С. Среднее значение глубины укладки теплоносителя составляет 40 см. Опыт показал, что температура воздуха внутри теплицы находится в диапазоне 14-30 °С. Средняя величина температуры воздуха составляет 22 °С. Методом планирования эксперимента с использованием ЭВМ получены уравнения множественной регрессии для параметра оптимизации температуры теплоносителя на четырех глубинах (Т/о, Т20, Тзо, Т4о), которые позволяют в зависимости от X/; Х2; Хз рассчитать параметры теплоносителя в начале системы отопления. По критерию Стьюдента при заданном уровне значимости а (а=0,05) оценивалась значимость коэффициентов регрессии.

Для исследования распространения тепла от отопительных труб в почве было выполнено моделирование внутрипочвенного

подогрева на универсальном интеграторе ЭГДА - 9/60. Моделировалась схема подогрева для слоя активной корневой системы (рисунок 2). Результаты исследования физической модели по влиянию температуры теплоносителя на температуру слоя почвы по всей ширине при постоянной температуре воздуха 20 °С и L = 150 см приведены на рисунке 3. Аналогичные исследования на модели, но с разными L даны в диссертации.

И

(Ш&Я

І» -щ

і — ч—-J • I

№

1 - поверхность почвы;

2 - отопительная труба;

3 - экран Рисунок 2 - Схема подогрева активного корнеобитаемого слоя почвы в закрытом грунте

t

Z

Рисунок 3 - Влияние температуры теплоносителя на распространение тепла по слоям почвы при L = 150 см

Одним из основных параметров подогрева почвы в закрытом грунте является расстояние между отопительными трубами Ь и глубина закладки экрана. Исследовалось распространение тепла в почве с шагом через 25 %, который соответствовал электрическому потенциалу с тем же шагом. Полученные кривые соответствуют линиям равных температур через каждые 25 % в зависимости от разности между температурой трубы и температурой воздуха теплицы в данном сечении.

Моделировалась область грунта, расположенная между двумя смежными трубами на глубине їж = 0,4 м. Ввиду симметричности фрагмента, физическая модель «виртуального слоя грунта»

была представлена одной его половиной из электропроводной бумаги в масштабе 1:10. Расстояния между трубами в натурном эксперименте были равны Ь = 3,50; 1,75; 1,25 м. Исследовались два варианта подогрева слоя почвы в закрытом грунте. Первый вариант был аналогичен второму за исключением отсутствия в первом варианте теплоизоляционного экрана.

При уменьшении ¿до 150 см равномерность распределения температур в межтрубном пространстве улучшается, особенно в слое 20 см, где наиболее развита корневая система. Для практических случаев можно рекомендовать следующую ширину экрана:

Ьк ^(эк (8)

где 1эк - ширина экрана, м; Гэк и Г - соответственно, глубины расположения экрана и отопительного трубопровода под поверхностью земли, м. Исследование показало, что не следует устраивать ширину экрана более 2 ¿Э(С.

При практическом использовании экрана под отопительными трубами в условиях закрытого грунта установлено, что глубина установки отопительных труб не должна превышать 0,4 м.

Исследованы гидравлические характеристики усовершенствованных конструкций капельниц М1 - МЗ, которые создают стабильные расходы на выходе воды из отверстий (рисунок 4). Обработка опытных данных позволила получить формулы (9) для вычисления расхода капельницы М1.

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 225 • З-якющи** ияОбш нЗс» • 4-топщци» ш»й6ы 1=4сш

Рисунок 4 - Зависимость расхода капельницы М1 от напора и толщины поролоновой шайбы над герметичной прокладкой

Аналогичные исследования по расходным характеристикам усовершенствованных конструкций капельниц М2 и МЗ получены и представлены в работе.

Формулы для определения расхода капельниц при низких напорах в ПТ:

= 8,9673 Я2+17,517 Я+0,326;

1,0851 Я2+3,6197 Я+0,2023; Чз = 0,4157 Н2+2,7529 Н+0,1837; (9)

д 4 = 0,6386 Н2+1,2859 Н+0.0478,

где # - расход капельницы М1, л/час; Н- напор в поливном трубопроводе, м.

В четвертой главе работы «Разработка режима капельного орошения томата и экономическая эффективность внедрения» целью было обоснование режима капельного орошения для получения гарантированного урожая гибридов томата Буран и Резисет в защищенном грунте.

На поливных трубопроводах устанавливаются усовершенствованные капельницы (М1, М2, МЗ). Были изучены водно-физические свойства почвы опытного участка закрытого грунта. Для обоснования капельного режима орошения томатов установлена наименьшая влагоемкость (гнв), которая составила 30 %. Почва участка - карбонатный чернозем с плотностью пахотного горизонта 1,1 т/м3.

Во всех вариантах отопительные трубы были на глубине 0,4 м. Расстояние между ними было принято 1,5 м. Параметры глубины и расстояния между трубами были обоснованы выполненными исследованиями. Все исследования по вариантам проводились по единой методике. Отбор влажности производился по слоям почвы 0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3 м до полива и после полива в течение 2-х суток (в конце 1 часа, 24 и 48 часа). Проектную

урожайность томата оценивали по суммарному водопотреблению {Ев). Коэффициент водопотребления Кв определялся для томата по затратам воды на формирование единицы урожая:

(Ю)

У 4 7

где М~ оросительная норма томата за вегетационный период.

При капельном режиме орошения в закрытом грунте величину оросительной нормы можно определять в общем случае по выражению:

М=тЫ+Т+0, (11)

где т - величина поливной нормы для данной культуры; N - количество поливов; Т - транспирация влаги растениями; О - дренажный отток за пределы массива орошения (О = 0).

Математическую обработку экспериментальных данных выполняли методом дисперсионного анализа. Экономическая оценка вариантов опыта проводилась в соответствии с требованиями методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов. Температура в почве в период плодоношения во всех опытах была принята 17-18 °С и поддерживалась по мере роста растений (таблица 1). Таблица 1 - Принятый режим температуры и влажности воздуха

для выращивания томата

№ п/ п Показатели До начала плодоношения В период плодоношения

1 Температура воздуха в солнечные дни, °С 21-22 23-25

2 Температура воздуха в пасмурные дни, °С 19-20 21-25

3 Температура воздуха ночью, °С 16-17 17-18

4 Температура почвы, °С 18-20 17-18

5 Относительная влажность воздуха, % 60-65 65-70

В период плодоношения температура воздуха была выше, чем почвы на 3-5 °С. Влажность в теплице поддерживалась

стабильной и зависела от периода вегетации растений томатов. В зависимости от периода вегетации для всех вариантов полива был разработан режим орошения гибрида томата с подогревом почвы, который дан в таблице 2.

Были приняты варианты исследований:

- вариант № 1. Орошение осуществлялось капельницами типа М-1 и М-2, разработанными и усовершенствованными для использования в тепличном хозяйстве;

- вариант № 2. Орошение проводилось разбрызгивателями, установленными на конце шлангов. Интенсивность дождя была меньше, чем впитывающая способность почвы. На поверхности почвы не образовывалась корка после полива;

- вариант № 3. Полив осуществлялся с помощью шланга напуском по поверхности почвы (контроль);

- вариант № 4. Орошение проводилось капельницами типа М-1 и М-2, разработанными и усовершенствованными для использования в тепличном хозяйстве без подогрева почвы.

Таблица 2 - Назначение сроков поливов

Условные световые периоды по месяцам Дол- Часы солнечного сияния, % от долготы дня Среднесуточная сумма солнечной радиации, ккал Число поливов Полив- Время интервалов для полива, час

гота дня, час ная норма, л/м нача ло окончание

1. Февраль 10,13 36,2 96,4 5 8:00 16:30

2. Март 11,42 39,8 138,2 7 8:00 16:30

3. Апрель 13,00 45,3 178,6 11 8 7:50 18:10

4. Май 14,21 57,8 247,1 13 7:00 19:20

5. Июнь 15,04 59,7 277,4 16 6:30 20:00

6. Июль 14,35 71,2 319,7 17 6:30 19:40

Во всех опытах в фазах первого листа и пяти листьев была произведена подкормка томатов макроэлементами. Число поливов, поливные и оросительные нормы приведены в таблице 3 за 2010 г.

Месяц Число поливов Поливная норма, л/м2 Месячный расход воды, л Оросительная норма, л

Февраль 5 40

Март 7 56

Май 11 8 88 552

Апрель 13 104

Июнь 16 128

июль 17 136

Во всех вариантах оросительная норма была принята одинаковой - 552 л. Результаты исследований по режимам орошения в условиях закрытого грунта приведены в таблице 4, где дано сравнение по вариантам опытов 2010 г. для гибрида томата Буран относительно контроля.

Таблица 4 - Эффективность режимов орошения гибрида томата

Буран

Варианты опытов Оросительная норма томатов, л/м Урожай томатов, кг/м Коэффициент водопотребления, л/кг Эффективность режима орошения, % Прибавка урожая

кг/м %

1п 552 23,6 23,4 35,4 8,3 5 4

2п 18,5 29,9 17,4 3,2 2 1

Зп 15,3 36,2 — — —

4 20,2 27,4 24,3 4,9 3 2

НСР0,5 = 0,55 кг/м2

Из анализа урожайности и водопотребления томата (таблица 4) установлено, что наиболее эффективным способом выращивания гибридов является капельный режим орошения при подогреве корнеобитаемого слоя почвы в малой теплице. При этом режиме орошения в 2010 г. получена урожайность 23,6 кг/м2. Валовый урожай гибрида томата Буран составил 4,72 т с орошаемой площади теплицы. Затраты на выращивание томата составили 69,19 тыс. руб., стоимость валовой продукции - 245,44 тыс. руб.

Аналогичные результаты по водопотреблению и урожайности гибридов томата установлены за 2008-2009 гг.

Оценивался вынос питательных веществ из почвы гибридами томата (таблица 5).

Таблица 5 - Вынос питательных элементов томата (2010 г.)

Гибрид томата Условия выращивания Вынос на 10 кг плодов, г

N Р К Са Мя

Резисет почва 25,4 12,8 47,4 41,6 6,2

Буран почва 28,8 14,6 50,2 43,7 6,8

Из таблицы 5 можно установить: гибрид Буран более отзывчив к использованию удобрений для формирования урожая. Урожай гибрида Буран больше урожая Резисет при капельном режиме орошения в среднем на 12-18 % в зависимости от года исследований.

Наиболее эффективным режимом для томата является режим капельного орошения при подогреве корнеобитаемого слоя почвы в малой теплице. При режиме капельного орошения в 2010 г. получена максимальная урожайность гибрида томата -23,6 кг/м2. Исследовали динамику влажности в активном корнеобитаемом слое почвы при режиме капельного орошения томата. Исследования выполнялись в лизиметре, где создавались условия, аналогичные условиям защищенного грунта. В конце 1, 24 и 48 часа исследовали влажность почвенного образца в лизиметре. Результаты исследований по распространению влаги внутри контуров увлажнения активного корнеобитаемого слоя почвы приведены на графике (рисунок 5). Влажность в конце 24 часа на глубине 0,35 м соответствует 70 % НВ. В очаге контура влажность была 83-86 % НВ. В конце 48 часа соответственно 60 % НВ и 80 % НВ. Из этого следует, что растения начинают испытывать недостаток влаги, и необходим очередной полив.

Анализируя полученные данные, установлено, что при поливе капельницей «М/» с расходом 4 л/час и температуре воды 18-22 °С, контур впитывания имеет форму трапеции. Диаметр очага увлажнения на поверхности почвы - 40-45 см и 10-15 см на глубине 40 см. В конце 48 часа диаметр увлажнения уменьшается и составляет на поверхности почвы 20-25 см и 10-20 см на глубине 30 см. Аналогичные исследования выполнялись при поливе теплой водой. Рост растений интенсивно протекает при температуре почвы 25 °С.

-ЗО -20 -10 О Ю 20 30

— -["в—1 7

1 Í-V /

95-9 V

V 1 /'J

л 1

/

! -ke—i

И,см

Рисунок 5 - Влажность почвы после полива нормой 8 л/ч при температуре воды 18-22 °С в закрытом грунте в конце 1 часа (в % от НВ)

Надо отметить, что при поливе теплой водой происходит равномерное распределение влаги в почве под капельницей. В результате растения постоянно обеспечены продуктивной влагой.

Для учета влияния температуры воды в контурах увлажнения под капельницей нами предлагается ввести корректив, который бы учитывал изменение температуры воды на характер впитывания воды в почву.

Проведенные исследования по формированию контуров увлажнения с учетом изменения влажности в почве, времени подачи воды, межполивного периода позволили установить эмпирическую формулу поливной нормы:

тк = 0,5■ к-(Як2 +ЯН12) Н1Г, (12)

где тк - поливная норма при режиме капельного орошения с учетом подогрева корнеобитаемого слоя почвы, л/растение; Як- радиус контура увлажнения на поверхности почвы, м; - радиус контура увлажнения на расчетной глубине, м; Н\ - глубина распространения очага, м; г - влажность почвы на нижней границе очага увлажнения, %.

Полученная зависимость (12) учитывает движение влаги от очага ПВ к очагу НВ и соответственно от границы НВ к границе контура увлажнения ИВ. При капельном режиме орошения томата в закрытом грунте теплой водой 25 °С получили эмпирическую формулу для поливной нормы:

тк = жК02 Я; г, (13)

где тк - поливная норма, л; Я0 - радиус очага увлажнения, м; Я; -глубина распространения очага, м; г — влажность при данной температуре.

При поливе теплой водой величина поливной нормы меньше в среднем на 6 % относительно нормы, полученной по формуле (12). Из экономического сравнения вариантов урожая гибридов томата установлено, что при исследованных способах орошения наиболее эффективным вариантом является режим капельного орошения. Чистый дисконтированный доход составляет 247,86 тыс. руб., а индекс доходности - 2,47.

Общие выводы

1. Выполнены гидравлические исследования усовершенствованных конструкций капельниц. Получены формулы (9) для расхода капельниц М1 - МЗ в зависимости от давления в поливной сети. С увеличением температуры воды в ПТ от 15 до 55 °С происходит возрастание расхода капельниц в среднем от 10 до 20 %.

2. Разработана методика для расчета коэффициента гидравлического трения Я я в полиэтиленовых трубопроводах диаметром

0,02-0, 012 м. При увеличении числа Яе от 300 до 2320 коэффициент Я я уменьшается с 0,037 до 0,022. При увеличении Яе от 2320 до 10000 коэффициент А я уменьшается на 10-15 % относительно значения 0,022.

3. Получены формулы (12) и (13) для поливной нормы режима капельного орошения, которые учитывают изменение влажности в активном корнеобитаемом слое почвы для условий подогрева защищенного грунта. Повышение температуры почвы с 18 до 25 °С приводит к наиболее эффективному распространению влаги по контуру увлажнения, геометрические размеры контура увлажнения возрастают в среднем на 10-12 % при одной и той же поливной норме.

4. Для защищенного грунта обоснованы геометрические параметры экрана для сохранения тепла в корнеобитаемом слое почвы. Наибольшая эффективность подогрева почво-грунта достигается при глубине расположения экрана под отопительными трубами около 0,4 м. Отопительные трубы должны находиться на глубине экрана ¡ж = (. Максимальное расстояние между отопительными трубами не должно превышать Ь = (3 - А) ¡ж. Ширина экрана должна быть не более 2 ¡эк-

5. Усовершенствованы конструкции капельниц М1 - МЗ на базе капельниц типа «Молдавия» для низких давлений от 1,0 до 2,0 м и перепада температур от 20 до 35 °С в условиях защищенного грунта. Снижение и регулирование напоров в ПТ капельницы обеспечивают путем изменения толщины поролоновой прокладки или с помощью винтового устройства.

6. Обоснован и разработан режим капельного орошения гибридов томата в условиях защищенного грунта, который учитывает формирование контуров увлажнения и температуру активного корнеобитаемого слоя почвы в период плодоношения. Максималь-

ный урожай гибрида томата Буран при капельном режиме орошения составил 23,6 кг/ м2.

7. Результаты исследований внедрены в ООО «Агро-Ком» на площади 3 га, что позволило повысить урожайность на 20 % и получить продукцию высокого качества.

8. Наиболее эффективным способом полива овощных культур в защищенном грунте на площади 200 м2 является капельный режим орошения гибридов томата с подогревом активного корнеоби-таемого слоя почвы. Чистый дисконтированный доход составляет 247,86 тыс. руб., а индекс доходности - 2,47.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Кузнецов, Е. В. Гидравлические исследования капельниц для закрытого грунта [Текст] / Е. В. Кузнецов, А. Ш. Кештов // Труды Кубанского государственного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - № 4 (19). - С. 219-223.

2. Кузнецов, Е. В. Исследование эффективности теплоизоляционного экрана под отопительными трубами в системах капельного орошения [Текст] / Е. В. Кузнецов, А. Ш. Кештов // Труды Кубанского государственного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2009. -№4(19).-С. 211-214.

3. Дышеков, А. X. Идентификация почвенно-растительной системы ландшафтно-сельскохозяйственного участка на адаптивность [Текст] / А. X. Дышеков, А. С. Сасиков, А. Ш. Кештов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - С. 214-216.

Статьи в других изданиях

4. Кештов, А. Ш. Обоснование систем капельного орошения и подогрева почвы в закрытом грунте для овощных культур [Текст]: сб. науч. статей / А. Ш. Кештов. - Нальчик, 2011. - 83-85 с.

5. Кештов, А. Ш. Гидравлические исследования капельниц с поролоновым гасителем [Текст]: сб. науч. статей / А. Ш. Кештов. -Нальчик, 2011.-С. 77-82.

6. Кештов, А. Ш. Инновационные конструктивные решения капельниц многоразового использования с регулятором подачи воды [Текст] / А. Ш. Кештов // Межвузовский сборник науч. тр. «Инновационное мышление - современный стиль решения проблем экологии и природообустройства». - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2010.-С. 98-102.

7. Кештов, А. Ш. Экспериментальные исследования системы внутрипочвенного подогрева в закрытом грунте [Текст] / А. Ш. Кештов // Межвузовский сборник науч. тр. «Инновационное мышление - современный стиль решения проблем экологии и природообустройства». - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2010. - С. 103110.

8. Дышеков, А. X. Модернизация капельницы «Молдавия - 1» для самотечной низконапорной сети капельного орошения [Текст] / А. X. Дышеков, А. Б. Балкизов, А. Ш. Кештов // Межвузовский сборник научных трудов «Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества». - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2008. -С. 22-26.

9. Дышеков, А. X. Система подпочвенного отопления в приусадебных теплицах [Текст] / А. X. Дышеков, А. Б. Балкизов, А. Ш. Кештов // Межвузовский сборник научных трудов «Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества». - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2008. - С. 26-29.

10. Дышеков, А. X. Перспективная модель управления продукционными процессами [Текст] / А. X. Дышеков, А. Ш. Кештов // Материалы международной научно-практической конференции «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном

производстве 21 века». - Владикавказ: Горский ГАУ, 2000. - С. 31-32.

11. Дышеков, А. X. Модель инновационной системы регулирования ресурс о воспроизводящих процессов [Текст] / А. X. Дышеков, А. Ш. Кештов, Е. А. Кушаева // Межвузовский сборник научных трудов «Инновации в природообустройства». - Нальчик: По-лиграфсервис и Т, 2011. - С. 33-37.

12. Патент РФ №2009142899. Российской Федерации МПК А0Ю25/02 Капельница / А. Ш. Кештов: заяв. 19.11.2009: опубл. 20.01.2011.Бюл.№ 2.

13. Патент РФ №2009142900. Российской Федерации МПК АО 1025/02 Капельница / А. Ш. Кештов: заяв. 19.11.2009: опубл. 20.01.2011.Бюл.№ 2.

14. Патент №2384049 Российской Федерации МПК ЕА0Ю25/00 Устройство для подпочвенного орошения / А. Ш. Кештов, 3. Г. Ламердонов, Л. М. Добагова: заяв. 01.07.2008: опубл. 20.03.2010. Бюл.№ 8.

15. Патент №2395195 Российской Федерации МПК ЕА0Ю25/00 Способ подпочвенного орошения / А. Ш. Кештов, 3. Г. Ламердонов, Л. М. Добагова: заяв. 01.07.2010. Бюл. № 21.

Подписано в печать 19.04.2012 г. Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 326

Отпечатано в типографии Куб ГАУ 350044,г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Кештов, Альберт Шагирович, Нальчик

61 12-5/3590

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия» им. В.М. Кокова

Кештов Альберт Шагирович

РЕЖИМ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ТОМАТА ПРИ ПОДОГРЕВЕ КОРНЕОБИТАЕМОГО СЛОЯ ПОЧВЫ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Е.В. Кузнецов

НАЛЬЧИК 2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................... 4

Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОРОШЕНИЯ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ........... 9

1.1 Особенности регулирования ростового процесса овощных культур при управляемых параметрах защищенного грунта.......................................................... 9

1.2 Зависимость ростового процесса овощных культур от воздействия природных факторов в условиях защищенного грунта ................................................... 13

1.3 Анализ режима капельного орошения сельскохозяйственных культур.................................................. 23

1.4 Цель работы и задачи исследований......................... 36

Глава 2 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ НИЗКОНАПОРНЫХ КАПЕЛЬНИЦ ..................................................... 37

2.1 Теоретическое обоснование режима орошения и методика гидравлических исследований......................... 37

2.2 Разработка конструкций низконапорных капельниц для орошения томата в защищённом грунте................... 43

2.3 Исследование коэффициента гидравлического трения в поливных полиэтиленовых трубопроводах при низких напорах............................................................ 50

2.4 Выводы ко второй главе....................................... 53

Глава 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ ТЕПЛОВОГО И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РЕЖИМОВ......................... 54

3.1 Схема опыта и методика исследований .................... 54

3.2 Обоснование основных параметров экрана методом планирования эксперимента.................................. 58

3.3 Построение моделей в виде уравнения регрессий, оценка их адекватности и анализ полученных моделей 63

3.4 Моделирование параметров экрана для подогрева кор-необитаемого слоя почвы методом ЭГДА.................. 66

3.5 Гидравлические исследования капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах......................... 79

3.6 Выводы к третьей главе........................................ 85

Глава 4 РАЗРАБОТКА РЕЖИМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ ТОМАТА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ......................................... 87

4.1 Разработка методики исследований в защищенном грунте.............................................................. 87

4.2 Схема и место проведения опытов.......................... 93

4.3 Результаты исследований по режиму орошения гибридов томата........................................................ 97

4.4 Разработка режима капельного орошения с подогревом грунта.............................................................. 106

4.5 Экономическая эффективность внедрения режима капельного орошения ............................................. 122

4.6 Выводы к четвертой главе.................................... 124

ВЫВОДЫ......................................................... 126

ЛИТЕРАТУРА................................................... 128

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................. 141

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Вступление России во Всемирную торговую организацию (ВТО) требует от отечественных товаропроизводителей улучшения качества, производительности и конкурентоспособности продукции. Повышение урожайности овощных культур при соблюдении стандартов качества продукции обеспечит продовольственную безопасность страны.

Актуальность работы заключается в увеличении урожайности и повышении качества томата, выращиваемого в защищенном грунте в условиях Кабардино-Балкарской Республики. Существуют технологии выращивания овощных культур в защищенном грунте, но в них нет должного обоснования размеров теплиц, в которых необходимо выполнять те или иные технологические приемы для повышения урожайности культур и повышения качества получаемой продукции.

Существующие технологии выращивания овощных культур, как правило, не используют энергию теплоносителей для подогрева субстрата в защищенном грунте. Наиболее эффективным теплоносителем является оросительная вода, которая при нагреве до 70-80 °С проходит по системе подземных трубопроводов, отдавая тепло почве. Охлажденная вода до 25-30 °С после прогрева почвы далее поступает в оросительную систему для полива овощей.

Наиболее эффективным способом подачи оросительной воды растениям в холодный период года является капельное орошение. Капельное орошение практически не влияет на тепловой режим защищенного грунта, оно позволяет сохранять заданную влажность воздуха в теплицах, регулирует водно-воздушный режим почвы в зависимости от величины поливной нормы, порционно доставляет элементы питания корням растений в теплый грунт, снижает вредное воздействие окружающей среды на формирование томата.

Другим актуальным вопросом является развитие малого и среднего бизнеса в сельском хозяйстве России. Выращивание культур в защищенном грунте (в небольших по размерам теплицах) можно отнести к такому бизнесу, который нуждается в научном обосновании и постоянном совершенствовании.

Особенностью таких теплиц является относительно малая площадь в сравнении с типовыми теплицами. Уход за культурами позволяет сократить применение энергоемких узлов (насосного оборудования, принудительной вентиляции и т.д.), оптимизировать параметры поливной и отопительной сети с целью экономии воды, сил, времени и энергии.

Наиболее прогрессивными способами орошения сельскохозяйственных культур в таких условиях являются те, которые используют в течение вегетационного периода малоинтенсивную водоподачу. Таким требованиям удовлетворяет капельный режим орошения, позволяющий оперативно управлять режимом орошения, одновременно вносить требуемое количество удобрений и существенно экономить воду. Для повышения эффективности использования капельного орошения томата был изучен вопрос подогрева почвы теплиц.

Установлено, что нет достаточного научного обоснования подогрева почвы в защищенном грунте при капельном орошении томата, не изучен вопрос распространения теплового поля в корнеобитаемом слое при искусственном подогреве почвы в условиях малых теплиц. Для исследования распространения теплового поля в грунте при капельном орошении томата была использована установка электрогидродинамических аналогий (ЭГДА).

Работа направлена на совершенствование режимов капельного орошения в защищенном грунте малых теплиц.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»: «Обосновать и разработать комплексные мелиорации для устойчивого развития земель, сельскохозяйственных ландшафтов, экологическую инфраструктуру на водосборах, повысить надежность технических средств на мелиоративных системах» (№ Госрегистрации 01.2.006-6831, 2006-2011 гг.).

Цель работы. Обосновать режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в холодный период года для получения гарантированного и качественного урожая томата в защищенном грунте малых теплиц.

Выполненный анализ научных работ в области капельного орошения овощных культур и в частности режима капельного орошения гибридов томата в условиях малых теплиц позволил сформулировать задачи исследования:

- получить формулы для гидравлического расчета капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах;

- получить формулы для расчета поливной нормы при режиме капельного орошения с подогревом активного корнеобитаемого слоя почвы;

- обосновать геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы при режиме капельного орошения овощных культур в условиях малых теплиц;

- усовершенствовать конструкции капельниц для низких напоров в поливных трубопроводах при режиме капельного орошения овощных культур в условиях малых теплиц;

- разработать режим капельного орошения для получения качественных и высоких урожаев гибридов томата в условиях сохранения тепла корнеобитаемого слоя почвы защищенного грунта;

- внедрить разработанную низконапорную систему капельного орошения в одном из фермерских хозяйств Кабардино-Балкарской Республики и рассчитать экономическую эффективность.

Объект исследований. Система капельного орошения томата при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в защищенном грунте.

Предмет исследований. Режим капельного орошения томата в защищенном грунте при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы малых теплиц.

Методика исследований. Исследования проводились в защищенном грунте малых теплиц в соответствии со стандартными методиками. Применение апробированных методов (электрогидродинамических аналогий), большой объем вегетационных опытов в малых теплицах с обработкой результатов исследований по стандартным компьютерным программам и использованием современных средств обработки информации подтверждают достоверность исследований, полученных в условиях защищенного грунта.

Основные положения, выносимые на защиту:

- геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корне-обитаемого слоя почвы, полученные методом электрогидродинамических аналогий (ЭГДА);

- усовершенствованные конструкции капельниц для низконапорного режима орошения овощей в условиях малых теплиц;

- формулы для расчета поливной нормы при подогреве активного корнеоби-таемого слоя почвы для получения качественных и высоких урожаев томата в условиях малых теплиц;

- формулы для гидравлического расчета капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах;

- режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы для получения качественных и высоких урожаев томата в условиях малых теплиц.

Научную новизну работы составляют:

- геометрические параметры экрана для сохранения тепла активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц, полученные методом электрогидродинамических аналогий;

- формулы для гидравлического расчета усовершенствованных конструкций капельниц и поливных трубопроводов при низких напорах систем капельного орошения в защищенном грунте;

- формулы для расчета поливной нормы в условиях подогрева активного корнеобитаемого слоя почвы;

- режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц.

Рабочая гипотеза. Режим капельного орошения при подогреве активного корнеобитаемого слоя почвы повысит урожайность томата в защищенном грунте малых теплиц.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при проектировании систем капельного орошения в защищенном грунте в условиях малых те-

плиц размером от 200 до 500 м2 для фермерских хозяйств КБР. Результаты исследований внедрены в фермерских хозяйствах республики.

Практическая ценность работы. Разработан новый режим капельного орошения томата для защищенного грунта с подогревом активного корнеобитаемого слоя почвы в условиях малых теплиц для малого и среднего бизнеса, который снижает водопотребление при повышении урожайности гибридов томата на 20-35 %. Усовершенствованы конструкции капельниц для низконапорной подачи воды растениям, позволяющие равномерно распределять воду по площади орошения. Разработаны рекомендации для проектирования системы подогрева почвы защищенного грунта при капельном орошении. Установлены основные параметры системы подогрева почвы, к которым относятся глубина закладки труб, расстояние между ними, длина труб, их диаметр и материал, ширина теплоизоляционного экрана и его материал.

Личный вклад автора состоит в разработке методики выполнения исследований в условиях малых теплиц: усовершенствованных конструкций капельниц, методики для обоснования геометрических параметров системы подогрева грунта, режима капельного орошения и технологии выращивания гибридов томата.

Апробация работы. Основные положения и материалы исследований докладывались и обсуждались: на научно-практических конференциях КБГСХА, г. Нальчик, КубГАУ, г. Краснодар в 2005-2011 гг.; МГУП, г. Москва, ВГСХА, г. Волгоград в 2007-2009 гг.; на международных научно-практических конференциях «Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия» г. Краснодар, 2008-2010 гг.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, выводов, предложений по производству сельскохозяйственной продукции, списка литературы, включающего 141 наименование, в том числе 13 публикаций зарубежных авторов и приложения. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, включает 36 рисунков, 20 таблиц.

По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК, - 3 работы, получено 4 патента на изобретения.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОРОШЕНИЯ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

1.1 Особенности регулирования ростового процесса овощных культур при управляемых параметрах защищенного грунта

В настоящее время применяются различные способы полива в защищенном грунте для получения высоких и гарантированных урожаев овощных культур, существует множество способов стимулирования роста, регулирования ростового процесса культур в защищенном грунте. Но, как показал анализ литературных источников, влияние режимов капельного орошения, используемых при подогреве грунта, на урожайность гибридов томата в условиях малых теплиц недостаточно изучено.

Рассмотрим зависимость ростового процесса овощных культур от воздействия различных факторов и капельного режима орошения в условиях защищенного грунта малых теплиц (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Конструкция малой теплицы с системой капельного орошения томата и подогрева почвы

В современном производстве регулирование условий тепличной среды еще очень несовершенно, различные технологии допускают значительные отклонения от потребностей растения, и это, естественно, сказывается на его продуктивности [3,4, 7, 26, 56, 96,116, 124 и др.].

Управляемыми параметрами являются: температура, влажность почвы и воздуха, концентрация углекислоты, минеральное питание. Освещенность является важнейшим фактором в жизни растения, превосходящим по своей значимости и многосторонности действия все остальные внешние факторы [110, 112].

Однако создать оптимальный световой режим в современном тепличном производстве весьма сложно. Главным образом этот фактор зависит от географического положения. Ученые доказывают, что действие температуры и света взаимосвязано [66, 107, 110].

Рекомендации разных авторов по температурному режиму при выращивании тепличных томатов построены по одному принципу, с учетом влияния этих двух факторов; в зависимости от времени суток (день-ночь) и уровня освещенности в течение фотопериода, определяемого состоянием погоды (солнечная, пасмурная) или напряженностью искусственного освещения (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Рекомендуемая температура воздуха в теплицах в зависимости от освещенности защищенного грунта, 0 С

Источник Пасмурные дни Солнечные дни Ночь

Справочник по овощеводству 1992 г. 18-19 20-21 16-18

Тараканов и др. 1982 г. 19 26 15-18

Овощеводство защищенного грунта 1984 г. 18-22 20-26 15-18

Овощеводство Западной Сибири 1981 г. 18-24 20-26 15-18

Соотношение дневных и ночных температур не должны быть слишком большим, иначе это приведет к резкому торможению ростовых процессов, образованию синевато-пятнистых листьев, появлению желтоватого оттенка у точек роста.

На протяжении вегетации оптимальные температуры для томата различны. После появления всходов требуется несколько более низкая температура, что необходимо для усиления роста корневой системы, ускорения перехода к автотрофно-му питанию. В период плодоношения температуру следует повысить (таблица 1.1, верхние пределы).

Адаптивные механизмы позволяют в определенных температурных границах сохранять нормальный уровень жизнедеятельности организма: существенные отклонения в ту или иную сторону ведут к нарушениям, повреждениям и даже гибели растения [45].

Следовательно, складывающиеся температурные условия среды в теплице в процессе вегетации растения находят отражение в состоянии тепличного растения, характере ростовых, репродуктивных процессов, урожайности.

Всякое отклонение от оптимального уровня температуры вызывает снижение урожая и его качества. При температуре воздуха выше 35 °С ослабевает фотосинтез, а у таких культур, как огурец и томат, он прекращается. При температуре около 35 0 С гибнет пыльца томата, прежде чем произойдет опыление. Более высокая температура (45 °С) ведет к гибели тканей листа. В этих условиях идут необратимые процессы с разрушением протоплазмы в клетках растений [116].

В защищенном грунте, контролируя и регулируя влажность грунта, можно влиять на формирование урожая и его качество. Для одной и той же климатической зоны поливные нормы томата м