СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ОГУРЦА В ВЕСЕННИХ ТЕПЛИЦАХ Российский патент 2010 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам интенсивного выращивания овощных культур, в частности огурцов в парниках и теплицах, в том числе и в весенних пленочных теплицах, применяемых в фермерских и в личных подсобных хозяйствах с использованием электрического подогрева грунта.

Известно использование электрического подогрева весенних пленочных теплиц с применением специальных нагревательных проводов марок ПОСХВ, ПОСХП и ПОСХПВ с пластмассовой изоляцией. Нагревательные провода после укладки засыпают слоем песка 40 мм и покрывают цементной стяжкой толщиной 30 мм или металлической сеткой. На затвердевшую бетонную стяжку или сетку насыпают питательную смесь слоем 200-250 мм, в которую и высаживают растения (см. Указания по электрическому обогреву парников и теплиц, М.: Колос. 1969. с.7; 10-12).

Известно и использование нагревательных проводов в весенних теплицах для подпочвенного обогрева при укладке провода в слой песка толщиной 8-12 см с заглублением провода от поверхности грунта на 30-50 см с расстоянием шага между равномерно расположенными нитками проводов от 6-10 см.

Средняя мощность нагревательных элементов при обогреве грунта составляет 170-190 Вт/м² в южных и 200-220 Вт/м² в других районах страны (см. Овощеводство защищенного грунта. Под ред. В.А.Брызгалова Л. Колос. 1983 г. С.50-52).

Известен также и «Способ проращивания труднопрорастаемых семян» с использованием подпочвенного прогрева нагревательными проводами типа ПОСХП, которые укладывают на слой песка 3-5 см вдоль грядки строго с севера на юг на расстоянии 10-12 см один от другого. Уложенные провода засыпают слоем песка толщиной 5 см и плодородным слоем почвы мощностью в 30 см. Семена высевают на глубину 3-5 см. Подпочвенный обогрев проводят в течение 3-5 месяцев, поддерживая температуру в пределах 7-15°С, при расходе электроэнергии 1 кВт на 15 м² грядки (порядка 60 Вт/м²) (см. А.С. №1692321, A01C 1/00, опубл. 23.11.91. Бюл. №43).

При хороших результатах использования почвенного нагрева грунта с применением нагревательных проводов по известным схемам их недостатком являются большие затраты труда на монтаж системы и высокий расход электроэнергии на прогрев всего объема почвенного слоя толщиной 20-50 см и окружающего грунта, определяемые схемой глубокой укладки нагревательных проводов без учета расположения растений и особенностей развития корневой системы огурца, основная масса корней которых располагается и развивается в слое грунта 5-15 см (см. Например. Юрина А.В., Мамонова Л.Г. и др. Тепличное овощеводство Урала. Свердловск, 1979, 192 с.).

Задачей изобретения является повышение урожайности огурца при выращивании в весенних (пленочных) теплицах в условиях Среднего Урала (зона рискованного земледелия) при минимальных затратах средств и труда на электрообогрев в теплицах и минимуме затрат труда на обслуживание весенних теплиц, в том числе и на борьбу с болезнями огурца в теплицах.

Задача решается тем, что с учетом развития корневой системы огурца при грядковой системе посадки рассады огурца весенние пленочные теплицы оборудуют системой внутрипочвенного (подкорневого) электрообогрева с глубиной закладки нагревательного изолированного провода в 10-12 см при установленной мощности нагревателей 4,4-8,8 Вт/м² и при укладке нагревательного провода под рядками огурца в 1-2 нитки с расстоянием 10-15 см, а рассады на песчаную прослойку толщиной 1-2 см, расположенную над нагревательными проводами, при этом грядки формируют шириной 90-95 см при высоте 30-35 см.

На чертеже схематично показан разрез гряды для выращивания огурца с системой внутрипочвенного (прикорневого) обогрева (1 - провод нагревателя; 2 - почвогрунт; 3 - песчаная прослойка):

а - схема с одним нагревательным проводом, при мощности нагревателей 4,4 Вт/м²;

б - схема с двумя нагревательными проводами, при мощности нагревателей 8,8 Вт/м²;

в - схема с четырьмя нагревательными проводами по ширине грядки, при мощности нагревателей 17,5 Вт/м².

Основные параметры способа выращивания огурца в весенних теплицах: установленная мощность нагревателей 4,4-8,8 Вт/м²; глубина закладки нагревательных проводов 10-12 см; количество нагревательных проводов 1-2 под рядком огурца; расстояние между проводами 10-15 см; толщина песчаной прослойки над нагревательным проводом 1-2 см; высадка рассады в фазе 5-7 листьев с корневым комом из горшочка - определены и обоснованы практическим путем на основании многочисленных лабораторных и производственных опытов.

Размеры гряд по ширине, высоте и ширина проходов между гряд, марка нагревательного провода приняты по существующим технологиям с учетом размеров весенних (пленочных) теплиц, используемых в зоне Среднего Урала, и с учетом используемого почвогрунта.

Возможность реализации способа иллюстрируется следующим примером.

Исследования по применению предложенного способа проводили в ОПХ «Исток» Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства, в учхозе «Уралец» Уральской ГСХА, в научных теплицах Уральского НИИ сельского хозяйства в ангарных пленочных теплицах площадью 500 м² (теплицы арочные длина 60 м, ширина - 9 м, арки из стальных труб, шпросы и прогоны из соснового бруса, покрытие из полиэтиленовой пленки, закрепленной деревянными рейками).

В качестве субстрата использовался переходной торф (Малоистокское месторождение): объемная масса 0,3 г/см³, удельная масса 1-1,8 г/см³, фильтрационная способность 30 см в минуту, влагоемкость 500-600%, скважность 80-82%, степень разложения 15-20%, зольность 7-10%, содержание органического вещества 80-90%. Агрохимический состав торфа (% на абсолютно сухое вещество): азот (N) - 1,5-3,5; фосфор (P₂O₅) - 0,09; калий (К₂О) - 0,1; кальций (СаО) - 0,8; магний (MgO) - 0,2; железо (Fe₂O₃) - 0,7; алюминий (Al₂O₃) - 0,7.

В торфяной субстрат добавляли известь 20 кг/т, 10-20% древесных опилок, в которые предварительно вносили аммиачную селитру из расчета 200 г на каждые 100 кг и 10-20% по объему речного песка.

Высадку рассады огурца в фазе 5-7 листьев из горшочков (гибрида Маринда) ежегодно проводили 5 июня. Рассаду огурца выращивали в рассадной теплице с биотопливом и техническим обогревом. Рассаду высаживали на глубину 10 см, однорядно по центру гряды.

В опытах применяли агротехнику, рекомендованную УралНИИСХозом для весенних теплиц. Полив - шланговый, при отключенном электричестве.

Схема опыта:

1. Без обогрева - контроль

2. Мощность внутрипочвенного обогрева 4,4 Вт/м²

3. -//- -//- 8,8 Вт/м²

4. -//- -//- 17,5 Вт/м²

Площадь делянок в опытах 5-6 м², повторность - 3-4-кратная. Расположение делянок систематическое, с учетом микроклиматических зон в теплице.

Параметры гряды:

- Высота гряды - 30-35 см;

- Длина гряды - 4 м;

- Ширина гряды - 90 см;

- Ширина дорожки между грядами - 30 см;

- Расположение растений на гряде - в один ряд, вдоль центральной линии (над нагревательными проводами).

Провод ПНВСВ-1,2 укладывали в гряды перед посадкой рассады на глубину 10-12 см с расстоянием 10-15 см. Сначала в рядах делали канавки, просыпали песок, укладывали провод, затем засыпали канавки и выравнивали гряды. Следили за тем, чтобы вокруг провода и особенно над проводом обязательно была прослойка из речного песка толщиной 1-2 см. В опытах проводили следующие учеты и наблюдения.

Фенологические наблюдения: наступление фазы цветения тычиночных и пестичных цветков, даты первого и последнего сбора.

Биометрические показания снимали по 4-5 типичным растениям во всех повторностях, отражающим состояние варианта, определяли высоту растений, длину и число боковых побегов, длину междоузлий, ширину и длину листовой пластинки, объем корней. Наблюдения проводили в начале, середине и конце вегетации.

При биохимических исследованиях определяли биохимический состав растений и плодов.

Агрохимические свойства грунта определяли методами: NO₃ - ионометрическим методом (ГОСТ 26951 - 86), NH₄ - реактивом Несслера, K₂O и P₂O₅ из одной навески по Кирсанову, K₂O - методом пламенной фотометрии, P₂O₅ - колориметрически (ГОСТ 27753.5 - 88), рН - в водной суспензии (ГОСТ 27753.3 - 88).

Наблюдения за температурой воздуха вели по термографу, показания которого контролировали суточными ртутными термометрами, относительную влажность воздуха - психрометром Ассмана, влажность грунта - весовым методом. Измерение температуры грунта проводили почвенными термометрами ежедневно на глубине 5-10 см - в местах наибольшего распространения корневой системы огурца.

Учет поражения болезнями проводили по общепринятой методике.

Экономическую оценку в опытах рассчитывали по каждому варианту, принимая во внимание затраты на выращивание и реализацию, определяли себестоимость, прибыль и рентабельность. Результаты опытов обрабатывали методом дисперсионного анализа по Б.А.Доспехову.

Наблюдения за растениями огурца показали, что на протяжении всего периода выращивания температура в грунте с внутрипочвенным электрообогревом была выше, чем в контроле (табл.1). Так, в июне в среднем за три года температура обогреваемого грунта при 4,4 Вт/м² превышала контроль на 0,9°С, при 8,8 Вт/м² - на 1,7°С, при 17,5 Вт/м² - 23,5°С в среднем за месяц. В среднем за вегетацию различия по температуре грунта в грядах между вариантами и контролем составляли до 4,25°С (при 17,5 Вт/м²), максимальная до 5,3°С.

Таблица 1 Изменение температуры грунта (°С) в грядах в зависимости от мощности внутри почвенного электрообогрева (в среднем за 3 года) Мощность, Вт/м² Месяц Средняя за вегетацию +/ - к контролю VI VII VIII IX Без обогрева (контроль) 19,5 20,6 17,9 10,9 17,2 - 4,4 20,4 21,4 19,6 15,0 19,1 +1,9 8,8 21,2 22,2 20,4 15,1 19,7 +2,5 17,5 23,5 24,0 22,1 16,2 21,45 +4,25

Исследования показали, что распределение тепла и корней происходит в основном вдоль нагревательных проводов.

Влажность почвогрунта в грядах изменялась несмотря на одинаковые нормы полива. Из данных таблицы 2 видно, что по сравнению с контролем (71%) в опытных вариантах наблюдалось снижение влажности грунта на 0,4-6,3% в зависимости от мощности внутрипочвенного обогрева. С понижением температуры в сентябре различия с контролем сгладились до 1-2%.

Таблица 2 Изменение влажности (% НВ) грунта в грядах в зависимости от мощности электрообогрева (среднее за 3 года) Мощность, Вт/м² Месяц Средняя за вегетацию +/- к контролю VI VII VIII IX Без обогрева (контроль) 71,3 80,7 78,3 69,3 74,9 - 4,4 70,9 79,7 76,0 69,0 73,9 -1,0 8,8 67,7 78,3 75,0 67,3 72,1 -2,8 17,5 65,3 75,0 72,0 67,0 69,8 -5,1

Из таблиц 1 и 2 видно, что применение внутрипочвенного электрообогрева грунта повысило его температуру в грядах и несколько снизило влажность.

Таблица 3 Влияние мощности электрообогрева на биометрические показатели растений огурца F₁ Маринда (среднее за 3 года) Мощность обогрева, Вт/м² Период вегетации Высота растений, см Длина побегов, см Число листьев, шт. Листовая поверхность, дм² Объем корней, см³ Контроль 0,0 начало 209 630 54,0 65,3 32,3 середина 262 1640 114,0 114,0 58,0 конец 334 246 192,0 20,3 25,0 4,4 начало 206 483 57,3 50,3 30,0 середина 250 1131 142,0 96,3 49,0 конец 320 277 50,0 60,0 24,3 8,8 начало 200 323 50,3 32,0 24,3 середина 236 1014 120,0 89,0 45,3 конец 334 334 48,0 43,0 22,0 17,5 начало 191 200 45,0 29,0 21,3 середина 222 874 78,0 83,0 38,8 конец 297 204 333,0 18,0 16,3

Биометрическая характеристика растений гибрида Маринда свидетельствует о стимулировании ростовых процессов под влиянием внутрипочвенного электрообогрева, особенно мощностью 4,4 Вт/м² и 8,8 Вт/м², где наиболее благоприятно складывался тепловой и влажностный режимы (табл.3)

Установлено, что при внутрипочвенном обогреве с глубиной расположения нагревательных проводов 10-12 см, чем выше температура грунта, тем меньше длина побегов: 1640 и 874 см соответственно, и объем корневой системы заметно уменьшался с увеличением мощности электрообогрева с 58 в контроле до 49 при 4,4 до 45 при 8,8 Вт/м² и до 38 - при 17,5 Вт/м².

Условия в грунте гряд, создаваемые предложенным электрообогревом, оказались вполне благоприятными для нормализации роста и общего развития вегетативной массы растений (табл.4).

Таблица 4 Изменение сырой массы (г) растений огурца F₁ Маринда под влиянием электрообогрева различной мощности (конец плодоношения) Мощность обогрева, Вт/м² Год Листья Стебли Корень Общая масса Без обогрева (контроль) 1 326 710 192 1228   2 147 573 23 743   средн. 237 642 108 986 4,4 1 302 518 198 1150   2 127 365 28 420   средн. 214 441 113 785 8,8 1 134 700 205 1039   2 45 270 18 373   средн. 90 430 112 707 17,5 1 86 430 88 604   2 57 305 22 360   средн. 72 367 55 392

Так, с увеличением температуры грунта биомасса растений в среднем уменьшается с 986 в контроле до 785 г при 4,4 Вт/м², с 707 г - при 8,8 Вт/м² и до 392 г - при 17,5 Вт/м².

Биомасса листьев сократилась со 100% в контроле до 90% - при 4,4 Вт/м², до 40% - при 8,8 и до 30% - при 17,5 Вт/м². Реакция роста стеблей, корней имела такую же закономерность. Температура грунта, главный показатель способа, наоборот, значительно повышалась под влиянием роста температуры грунта в грядах от 17,2° (контроль) до 19,7° (вариант 8,8 Вт/м²).

Оптимально высокие температуры по сравнению с контролем, обеспеченные мощностью 8,8 Вт/м, способствовали максимальному выходу продукции как в первый месяц плодоношения, так и за весь период вегетации (табл.5). В среднем за три года общая урожайность составила в этом варианте - 13,2 кг/м², что на 38%, а за первый месяц плодоношения - на 34% выше по сравнению с контролем.

Таблица 5 Влияние почвенного электрообогрева на урожайность огурца за 3 года Мощность обогрева, Вт/м² Год Месяц Урожайность, кг Июль Август Сентябрь с 1 м² с 1 растения Без обогрева (контроль) 1 3,2 3,4 1,0 7,6 3,64   2 4,5 3,1 1,1 8,7 3,48   3 5,4 4,3 2,6 12,3 4,92   сред. 4,4 3,6 1,6 9,5 3,80 4,4 1 5,0 4,7 2,0 11,7 4,68   2 4,9 5,2 1,8 11,9 4,76   3 6,1 5,0 3,7 14,8 5,92   сред. 5,3 5,0 2,5 12,8 5,12 8,8 1 5,5 4,5 2,3 12,3 4,92   2 5,8 4,2 2,1 12,1 4,84   3 6,5 5,4 3,2 15,1 6,04   сред. 5,9 4,7 2,5 13,2 5,28 17,5 1 5,6 4,2 1,7 11,5 4,60   2 5,2 4,7 1,9 11,8 4,72   3 6,2 4,6 2,8 13,6 5,44   сред. 5,7 4,5 2,1 12,3 4,92

HCP₀₅=0,62 (1-ый год)

НСР₀₅=0,40 (2-ой год)

НСР₀₅=0,84 (3-ий год)

По результатом опыта вариант с мощностью внутрипочвенного обогрева 4,4 Вт/м² обеспечивает условия для получения в среднем 12,8 кг/м² зеленцов, что за весь период вегетации на 35%, а за первый месяц - на 34% выше контроля при минимуме затрат электроэнергии на внутрипочвенный обогрев. Максимальный урожай огурца 15,1 кг/м² в опытах получен при мощности внутрипочвенного обогрева 8,8 Вт/м², что на 22,7% превышает средний урожай по этому году на контроле.

Таким образом вариант с наименьшей мощностью внутрипочвенного электрообогрева грунта (4,4 Вт/м²) обеспечивает практически раннюю и общую урожайность огурца с вариантами, имеющими более высокие затраты энергии обогрева на единицу площади (8,8 и 17,5 Вт/м²).

В биохимическом составе плодов имеются незначительные изменения (особенно в вариантах 8,8 и 17 Вт/м²), в которых несколько увеличилось содержание калия, фосфора, сахара, что можно объяснить большим испарением влаги самим растением при перегревах грунта, и где температура субстрата всегда была значительно выше, чем в контроле на 2-3°С. Различия в содержании витамина "С" и сухого вещества не выявлены (табл.6).

Таблица 6 Биохимический состав плодов огурца F₁ Маринда в зависимости от мощности электрообогрева почвы Мощность обогрева, Вт/м² Год Содержание, % Нитраты, мг/кг Аскорб. к-та, мг/100г сухое в-во азот общий фосфор калий сахара Без обогрева 1 4,0 3,40 2,44 4,17 1,35 57 8,24 (контроль) 2 4,3 3,58 3,52 4,31 1,40 62 11,31 4,4 1 4,6 3,45 2,86 4,00 1,65 53 9,35   2 4,7 3,12 2,75 4,65 1,56 69 10,6 8,8 1 5,0 3,08 2,85 4,81 1,69 63 9,67   2 4,8 3,02 2,68 4,70 1,70 75 11,02 17,5 1 4,5 3,51 3,11 5,30 1,58 99 8,35   2 4,6 3,45 3,03 5,09 2,09 118 10,45

Учеты и наблюдения за распространением болезней в опытах показали, что применение внутрипочвенного обогрева существенно стимулирует защитные свойства растений и резко снижает заболеваемость. Растения огурца менее подвержены заболеваниям, причем корневые гнили, вызываемыми грибами Phitium и Fusarium, не наблюдались (табл.7).

Таблица 7 Поражаемость растений огурца F₁ Маринда болезнями (балл) в зависимости от внутрипочвенного электрообогрева Мощность обогрева, Вт/м² Год Корневая гниль Бурая пятнистость Антракноз Без обогрева (контроль) 1 2 1 1   2 1 1 1   средн. 1,5 1 1 4,4 1 0 0 0   2 0 1 1   средн. 0 0,5 0,5 8,8 1 0 0 0   2 0 1 1   средн. 0 0,5 0,5 17,5 1 0 0 0   2 0 1 1   средн. 0 0,5 0,5

Экономическая оценка опытов (табл.8) подтверждает, что для выращивания огурца в весенних теплицах с электрообогревом грунта наиболее целесообразно и эффективно применение мощности внутрипочвенного нагрева 4,4 Вт/м² по предлагаемому способу.

Наиболее высокая прибыль получена при мощности внутрипочвенного электрообогрева 4,4 и 8,8 Вт/м², но самый высокий уровень рентабельности получен при 4,4 Вт/м², так как в этом варианте наименьшие затраты на электроэнергию, составляющие 4% от общих затрат, при мощности 8,8 Вт/м² затраты электроэнергии в общей структуре затрат - 8%, при 17,5 Вт/м² - 14%.

Таким образом, применение внутрипочвенного электрообогрева мощностью 4,4 и 8,8 Вт/м² по предлагаемому способу экономически целесообразно.

Таблица 8 Экономические показатели выращивания огурца F₁ Маринда в рассадных пленочных теплицах с применением электрообогрева почвы по предлагаемому способу Мощность обогрева, Вт/м² Год Урожайность, кг/м² Реализ. стоим. продук., руб/м² Затраты, руб/м² Себестоимость, 1 кг, руб Прибыль, руб/м² Уровень рентаб., % Без обогрева (контроль) 1 7,6 109,8 102,9 13,54 6,9 7 2 8,7 141,3 107,9 12,4 33,4 31 3 12,3 175,9 109,4 8,9 66,5 61 сред. 9,5 142,3 106,7 11,6 35,6 33 4,4 1 11,7 169,1 113,2 9,7 55,9 49   2 11,9 193,3 120,2 10,1 73,1 61   3 14,8 211,6 125,8 8,5 85,8 68   сред. 12,8 191,3 119,7 9,4 71,6 59 8,8 1 12,3 177,7 119,3 9,7 58,4 49   2 12,1 196,5 131,1 10,8 65,4 50   3 15,1 215,9 134,3 8,9 81,6 61   сред. 13,2 196,7 128,2 9,8 68,5 53,3 17,5 1 11,5 166,2 133,5 11,6 32,7 24   2 11,8 168,7 146,3 12,4 22,4 15   3 13,6 194,5 178,2 13,1 16,3 9   сред. 12,3 176,5 152,7 12,4 23,8 16

Применение внутрипочвенного электрообогрева проводом ПНВСВ-1,2, расположенным на глубине 10-12 см под рядком растений, повышает температуру грунта на 0,9-5,3°С по сравнению с контролем, снижает заболеваемость растений корневыми гнилями до минимума, а это в комплексе способствует росту урожайности за первый месяц плодоношения на 34%, а общей - на 38% и улучшает качество продукции: повышается содержание сухих веществ на 0,5-1%, сахара на 0,1-0,2%. При дефиците электроэнергии наиболее экономически целесообразно использовать меньшую мощность внутрипочвенного обогрева 4,4 Вт/м², при этом рентабельность производства выше, чем в контроле (без обогрева) на 43%.

Неочевидным эффектом предложенного способа выращивания огурца в весенних теплицах является то, что за счет рационально выработанной и практически обоснованной схемы расположения в почвогрунте на глубине 10-12 см в грядах нагревательных проводов с учетом развития корневой системы огурца при минимальных затратах электроэнергии от 4,4 до 8,8 Вт/м² получена прибавка урожая до 38% при минимуме заболеваний растений и минимуме затрат на монтаж системы внутрипочвенного обогрева в теплицах, что позволяет рекомендовать способ для широкого использования в сельскохозяйственном производстве, особенно в зоне Среднего Урала, где этот способ практически апробирован.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам интенсивного выращивания огурца в весенних пленочных теплицах с использованием электрического подогрева грунта. В способе подготавливают теплицу и почвогрунт, формируют гряды, укладывают нагревательные провода в гряды, высаживают рассаду огурца и ухаживают за растениями. При этом нагревательные провода для прогрева почвенного слоя располагают на глубине 10-12 см от поверхности в 1-2 нитки, при установленной мощности нагрева 4,4-8,8 Вт/м². Рассаду огурца высаживают в гряды в один ряд в фазе 5-7 листьев на песчаную прослойку толщиной 1-2 см, расположенную над нагревательными проводами. Гряды формируют шириной 90-95 см при высоте 30-35 см, а провода для нагрева укладывают в гряде на расстоянии 10-15 см. Способ позволяет в условиях Среднего Урала повысить урожайность огурца в теплицах при минимальных затратах на обслуживание весенних теплиц и борьбу с болезнями. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл.

1. Способ выращивания огурца в весенних теплицах, включающий подготовку теплицы и почвогрунта, формирование гряд, укладку нагревательных проводов в гряды, высадку рассады огурца, уход за растениями, отличающийся тем, что нагревательные провода для прогрева почвенного слоя располагают на глубине 10-12 см от поверхности в 1-2 нитки, при установленной мощности нагрева 4,4-8,8 Вт/м², а рассаду огурца высаживают в гряды в один ряд в фазе 5-7 листьев на песчаную прослойку толщиной 1-2 см, расположенную над нагревательными проводами.

2. Способ выращивания огурца в весенних теплицах по п.1, отличающийся тем, что гряды формируют шириной 90-95 см при высоте 30-35 см, а провода для нагрева укладывают в гряде на расстоянии 10-15 см.