Способ выращивания плодоовощных культур в теплице

Изобретение относится к области сельского хозяйства и экологической биотехнологии. Способ предназначен, преимущественно, для создания условий производства продовольственных культур, в закрытых грунтах в условиях теплицы. Способ может быть использован в условиях средней полосы РФ для производства овощей и фруктов в зимнее время, но особенно эффективным может быть применение способа в экстремальных климатических условиях: как в условиях холодных северных территорий, так и в условиях жаркого, аридного климата.

В последнее время получило развитие тепличное производство овощей, в частности гидропоники. Однако стандарты производства органической продукции запрещают гидропонные технологии. Трудно представить, чтобы на территориях с экстремальным климатом можно было создать плодородный субстрат без использования минеральных удобрений, которые так же запрещены органическими стандартами. Даже для небольших производственных теплиц (~300 м²) требуется не менее 60 м³ плодородного субстрата. Доставка этого субстрата в районы севера или юга (например, чернозем или компост) экономически не оправдана. Единственным обоснованным предложением остается подготовка плодородного субстрата на месте производства растительной продукции с целью обеспечения местного населения свежими высококачественными овощами и фруктами.

Из уровня техники известны способы производства субстрата, например, патент

№ 2374211 «Способ получения биокомпоста на основе сельскохозяйственных отходов преимущественно подстилочного птичьего помёта и навоза домашних животных, при аэробно-анаэробной ферментации», C05F3/00, опубл. 27.11.2009, который включает формирование, по крайней мере, одного бурта из отходов, внесение микробиологического комплекса, увлажнение, биологический разогрев и периодическое перемешивание компостируемой массы. Особенностью способа является то, что в компостируемую массу вносят микробиологический комплекс в жидкой форме при определённом соотношении ингредиентов. Способ создавался в основном, для переработки больших объемов отходов птицеводства и животноводства на биополигонах и первичной мотивацией к его использованию является решение масштабной экологической задачи с получением компоста приемлемого качества путем использования этого удобрения на полях. Однако данный способ не позволяет получить достаточное количество нутриентов, стимулирующих рост и развитие растений.

Известны предложения по использованию в закрытом грунте при выращивании овощей с использованием ферментированной компостной смеси (навоз-опилки) биопрепарата Байкал ЭМ-1 для борьбы с корневыми гнилями растений и улучшения структуры почвогрунта в дозах 0,3-1,0 кг/м² (материалы Первой Всесоюзной конференции 1-3 ноября 2000 г., с. 23-26, Воронеж). Известный способ успешно борется с корневыми гнилями, но малоэффективен для ускорения процесса выращивания растений.

Наиболее близким по технической сущности является способ выращивания растений в теплицах по патенту № 2299539, МПК A01B79/02, опубл. 27.05.2007. Способ включает подготовку грунта, внесение в грунт биопрепарата для борьбы с корневыми гнилями, высадку растений и уход за ними. В качестве биопрепарата для борьбы с корневыми гнилями берут, предварительно подготовленный, компост с биопрепаратом «Байкал ЭМ 1». Компост с биопрепаратом вносят в грунт из расчета 0,3-1,0 кг на м². После внесения компоста его заделывают путем перемешивания в верхнем слое грунта в горизонте до 5 см. Заделывание компоста производят путем боронования граблями или бороной с последующим поливом водой из расчета 2-3 л/м² , при температуре воды 25-30°С. Внесение компоста проводят за 2-7 дней до высадки растений. Применяемый компост с биопрепаратом «Байкал ЭМ 1», позволяет снизить поражаемость растений корневыми гнилями, за счёт чего повышается урожайность выращиваемых растений. Задачей известного технического решения является борьба с корневыми гнилями, однако упомянутый способ не позволяет получать ускорение развития растений, тем более, в тяжёлых условиях экстремального климата.

Задачей, стоящей перед изобретением, является сокращение срока созревания овощной продукции и повышение урожайности плодоовощных культур в теплицах, размещённых в любых климатических условиях, при повышении качества продукции, выращенной без применения химических пестицидов.

Задача решается следующим образом:

Одновременно строятся два объекта в форме теплоизолированных биокапсул, сообщающихся между собой с помощью транспортных средств и ферма для выращивания мелких животных или птицы (кролики, ягнята, поросята, индюки, бройлеры и др.) и теплица для выращивания плодоовощных культур. Или же теплица для выращивания овощей, фруктов, и т.д. строится вблизи имеющейся фермы или комплекса. Полученный на ферме навоз направляется в биотеплогенератор, где компостируется, выделяя тепло для обогрева теплицы и создавая компост-сыпец как основу плодородного субстрата. Оба объекта теплоизолированы и блокируют как низкие, так и высокие температуры климата. По мере компостирования, в любом случае, уменьшается биомасса субстрата, растет концентрация действующих веществ, но для управления температурным процессом и увеличения азоторганических продуктов в компосте предлагается использование мочевины, растворенной в воде, подаваемой в биотеплогенератор. Одновременно, для этих же целей и обогащения компоста ростостимулирующими веществами в водный раствор вносится биопрепарат «Санвит-К». В биомассе средняя температура составляет 55-65°С, а в теплицу циркулирующая вода поступает с температурой 25-30°С. При длительном компостировании (не менее 6 мес.) происходит пастеризация биокомпоста, а значит и обеспечивается отсутствие патогенов в растительном субстрате. Различие технологических схем для низких и высоких наружных температур заключается в том, что в первом случае полученная тепловая энергия в теплогенераторе используется для подогрева теплицы, а во втором случае, - для охлаждения, путем использования теплового насоса, в т.ч. для производства электроэнергии для освещения теплоизолированного помещения.

Системы эти достаточно изучены и эффективны, т.к. в их основе большая энергетическая мощность процесса ферментации биомассы (до 400 кВт/м³).

В настоящее время существует много примеров практического использования тепла, полученного из системы компостирования для отопления домов, ферм, оранжерей. Специальный состав микробов в биопрепарате «Санвит-К» позволяет избавиться от дурных запахов, повысить содержание азота в субстрате, синтезировать ряд ценных ростостимулирующих веществ и дает большую экономию на отопление теплицы или фермы, оказывая существенное влияние на себестоимость конечной продукции. Микроорганизмы, как и любые другие живые организмы, нуждаются в пище, воздухе, влаге и оптимальном температурном режиме, что обеспечивается соответствующим контролем технологических параметров и их регулированием (Патент РФ № 2094990, А01N63/00, опубл. 10.11.1997).

Период отопления теплицы в северных регионах составляет не менее 6-8 месяцев. Этого времени достаточно, чтобы провести глубокую ферментацию навоза в биотеплогенераторе путем неоднократного внесения микробного пула, воды и азота. Очевидно, что при решении этой двуединой задачи (управление с целью длительного поддержания тепла и стремление одновременно получить субстрат высокого качества) для растений реализуются наиболее благоприятные условия их роста, развития и плодоношения в тяжелых условиях экстремального климата. С целью усиления роста и развития растений в теплице проводится обработка семян, почвы и вегетативной части растений, ускоряется созревание урожая, усиливается устойчивость к неблагоприятным факторам, улучшается усвоение органических удобрений, в том числе повышается растворимость присутствующих минералов, усиливается рост корней и само корнеобразование. Продукты метаболизма и растворимый ансамбль микроэлементов, повышающий содержание хозяйственно ценных компонентов в продукции. Рекомендуется применение препарата «Биогор» серии «КМ», который прошел многолетнюю проверку и получил хорошую аттестацию (свидетельство о гос. регистрации № 232-19-754-1 от 17.08.2015 г.). Теплица является закрытым изолированным объектом. В процессе роста культура многократно (не менее 8-10 раз) обрабатывается путем распыления препарата «Биогор» серии «КМ», формируя биозащиту в объеме теплицы. Это позволяет выращивать растения в теплице без применения химических пестицидов.

Ферма для выращивания, например, кроликов снабжается комбикормом из комбикормового завода. Образующийся навоз поступает в биотеплогенератор на ферментацию. Полученный компост поступает на биополигон для подготовки растительного субстрата путем смешения с небольшой долей (10-20%) местной почвы и биоудобрением «Биогор» серии «КМ». Между теплообменником, расположенном в объеме биотеплогенератора, и трубами-нагревателями теплицы расположена система тепловых коммуникаций с циркуляционным насосом. Следует отметить, что на практике вся тепловая система обладает большой тепловой емкостью и инерционностью. В случае необходимости проведения ремонтных работ она может сохранять тепло не менее 1-2 суток. Это свидетельствует о том, что дублировать или страховать производство нет оснований.

Способ производства плодоовощной продукции в теплицах осуществляется следующим образом.

По одной из современных технологий выращиваются животные (например, кролики) на закрытой ферме. Навоз из фермы выгружается (в соответствии с регламентом производства 3-5 дней) на бетонную площадку с навесом и перегружается по мере освобождения теплобиогенератора, где сроки диктуются регламентом производства растительной продукции в теплице (не менее 6 месяцев). Динамику (сроки) перемещения перерабатываемой биомассы определяют соотношение масштабов производства мяса на ферме, накопления продуктов жизнедеятельности кроликов (навоза) и количества растительной продукции в теплице. Темпы компостирования поступающего навоза определяются необходимостью стабилизировать температурный режим и поддерживать его на уровне, комфортном для данной культуры, как правило 20-30°С. Для этого по температуре в центре биотеплогенератора автоматически добавляется соответствующее количество водного раствора мочевины (от 2 до 10%) с добавкой биопрепарата «Санвит-К» в соотношении 1:1000. Количество раствора и концентрация мочевины подбирают экспериментально по частоте подачи раствора для поддержания температуры в теплице в заданном диапазоне изменения температуры ±5°С. По опыту реального производства, принимаемые технологические меры позволяют получить субстанцию для растений значительно лучшего качества, нежели вермикомпосты, разрешенные действующим стандартом. В полученный почвогрунт высаживают семена растений. Растения, в процессе выращивания, обрабатывают при помощи препарата «Биогор» серии КМ в концентрации 1:1000, не менее пяти раз за весь вегетативный период, с поддержанием влажности почвы на уровне 50-60%.

Осуществление предлагаемого способа поясняется примерами конкретного его исполнения по выращиванию отдельных культур овощеводства.

Пример 1

Эксперимент проводился с культивированием моркови сорта «Шантенэ» в зимних условиях в закрытом грунте, в теплице на участке 4×5 м с почвогрунтом, подготовленным по предлагаемому способу: биокомпост получен на основе продуктов жизнедеятельности кролиководческой фермы путём ферментации. Процесс ферментации продуктов животноводства осуществляли в теплобиогенераторе в течение 6 месяцев, путём равномерного внесения водного раствора. В водный раствор был добавлен ферментно-пробиотический препарат «Санвит-К», в соотношении 1:1000 и 10% раствор мочевины, из расчёта 200 литров на 1 м³ навоза. (Установлено экспериментально). Семена моркови предварительно замачивались в 0,1% растворе биопрепарата «Биогор» серии «КМ» в течение 8-ми часов, затем семена высаживались в подготовленный почвогрунт. Энергию (тепло), полученное в теплобиогенераторе при ферментации навоза, использовали для обогрева теплицы (поддержания нужной температуры) по мере изменения температуры внешней среды (от +3 до -11°С). Влажность почвы поддерживалась на уровне 50-60%. Температура внутри теплицы поддерживалась на уровне 27 (+_5)°С. В процессе выращивания моркови вегетативная часть растений обрабатывалась 5 раз за весь период роста раствором биопрепарата «Биогор» серии «КМ» из расчета 1 гр. на 1 литр воды (1:1000). Вегетативный период на контроле составил 53 дня. Средняя урожайность в опыте составила – 8,9 кг/м² – 89 т/га.

Одновременно реализация способа культивирования моркови сорта «Шантенэ» проведена также в теплице на участке 4×5м, без применения обработки препаратами, на обычном компосте. Все агротехнические мероприятия (посадка, полив, подкормка, рыхление) и освещение на обоих участках проводились в одно время, одинаково и соответствовали общепринятым нормам, принятым для выращивания моркови. Средняя урожайность на контроле 6,5 кг/м² – 65 ц/га. (Таблица 1)

Превышение в урожайности по экспериментальному участку составило 73% по сравнению с контрольным. Кроме того, морковь на экспериментальном участке была больше среднего размера (25,2 см против 16,5 см) и среднего веса (198,3 гр. против 183,5 гр.). Если сопоставить полученные результаты с многолетними данными, то очевидно, что результат почти соответствует максимальному потенциалу культуры.

Морковь с экспериментального участка хорошо хранится в течение длительного времени и не теряет товарный вид, имеет хорошую товарную яркую красно-оранжевую окраску и гладкую, без посторонних пятен, поверхность. Морковь сладкая, т.к. содержание сахара 9,5÷10,1% больше, чем в контроле (7,1-7,8%). Следует отметить, что опытная морковь органолептически более сочная, чем на контроле.

Пример 2

Для посадки были использованы семена огурцов сорта «Нежинский 12». Сорт неприхотлив в уходе, дает хороший урожай, предпочитает хорошую плодородную почву. Эксперименты проведены в аналогичных условиях (пример 1) на участках теплицы 4×5м на огурцах с использованием аналогичных компостов. Процесс ферментации продуктов птицеводства осуществляли в теплобиогенераторе в течение 6,5 месяцев, путём равномерного внесения водного раствора. В водный раствор был добавлен ферментно-пробиотический препарат «Санвит-К», в соотношении 1:1000 и 5% раствор мочевины, из расчёта 200 литров на 1 м³ навоза. (Установлено экспериментально). Семена огурцов предварительно замачивались в 0,1% растворе биопрепарата «Биогор» серии «КМ» в течение 12 часов, затем семена высаживались в подготовленный почвогрунт. Вегетативная часть растений на опытном участке обрабатывалась 6 раз за период роста биопрепаратом «Биогор» серии «КМ» из расчета 1 гр на 1 литр воды (1:1000). Влажность в теплице в процессе роста огурца повышалась от 50% до 60%, когда проходил «налив» плодов при температуре от 20 до 30°С, которая постоянно поддерживалась на этом уровне. Полив до цветения 1 раз в 7 дней, после цветения – каждые 3 дня. Проведено 5 подкормок сухим пудретом одинаково на опыте и контроле (3 ст. ложки на 10 л воды). При высоте растения 1,5м прищипывали над вторым листом – оставляли 2 завязи, далее над 3-4 листом и оставляли 3-4 завязи, на третьем ярусе – 6 завязей. Урожай огурцов на опыте – 12,1 кг/м² – 101 т/га, на контроле – 7,8 кг/м² – 78 т/га, эффективность – 55%. (Таблица 2)

Получаем огурцы короткие, с буро-темными колючками, длиной около 12 см. Плоды имеют мягкую хрустящую мякоть. Огурцы с опытного участка имеют выраженное превосходство в товарном виде, по свежему огуречному запаху, более яркому цвету и большему размеру.

Пример 3

Для эксперимента с томатами выбран популярный у огородников сорт «Ураган F₁».

Эксперимент проводился на томатах, в зимних условиях в закрытом грунте, в теплице на участке 4×5м с почвогрунтом, подготовленным по предлагаемому способу: биокомпост получен на основе продуктов жизнедеятельности кролиководческой фермы путём ферментации. Процесс ферментации продуктов животноводства осуществляли в теплобиогенераторе в течение 7 месяцев, путём равномерного внесения водного раствора. В водный раствор был добавлен ферментно-пробиотический препарат «Санвит-К», в соотношении 1:1000 и 10% раствор мочевины, из расчёта 200 литров на 1 м³ навоза. В водный раствор был добавлен ферментно-пробиотический препарат «Санвит-К», в соотношении 1:1000 и 5% раствор мочевины, из расчёта 200 литров на 1 м³ навоза. (Установлено экспериментально). Семена томатов предварительно замачивались в 0,1% растворе биопрепарата «Биогор» серии «КМ» в течение 12 часов, затем семена высаживались в подготовленный почвогрунт.

Вегетативная часть растений на опытном участке обрабатывалась 5 раз за период роста биопрепаратом «Биогор» серии «КМ» из расчета 1 гр на 1 литр воды (1:1000). Влажность в теплице в процессе роста томатов повышалась от 50% до 60%, когда проходил «налив» плодов при температуре от 20 до 30°С, которая постоянно поддерживалась на этом уровне. Полив до цветения 1 раз в 7 дней, после цветения – каждые 3 дня. Проведено 5 подкормок сухим пудретом одинаково на опыте и контроле (3 ст. ложки на 10 л воды). При высоте растения 1,5 м прищипывали над вторым листом – оставляли 2 завязи, далее над 3-4 листом и оставляли 3-4 завязи, на третьем ярусе – 6 завязей. Урожай томатов на опыте – 7,1 кг/м², на контроле – 3,5 кг/м² эффективность – 102%. (Таблица 3)

Таким образом, при сокращении времени созревания урожая на 16%, был получен урожай органического качества, вдвое превышающий урожай на контрольном участке.

На основании результатов проведенных экспериментов можно сделать вывод, что почвогрунт, приготовленный на основании продуктов жизнедеятельности отобранных с животноводческой фермы при добавлении препарата «Санвит-К» и длительном компостировании, обладает содержанием в нем не только большого количества действующих веществ, но и почвенных нутриентов: аминокислот, полисахаридов, растворимых микроэлементов, витаминов, гуминоподобных веществ, органических биостимулирующих веществ, что мощно влияет на рост и развитие овощной продукции (например, моркови, огурцов, помидоров). А также благодаря системной поддержке биопрепаратом «Биогор» серии «КМ» в дальнейшем, в процессе роста растений, обеспечивается повышенная скорость созревания, повышенная урожайность производимой продукции при улучшении её потребительских качеств.

Технический результат от реализации предполагаемого изобретения заключается в повышении урожайности и повышении качества производимой продукции в условиях теплиц, расположенных на любых территориях (в условиях севера, юга, Сибири или Африки) за счёт применения специального почвогрунта на основе продуктов жизнедеятельности животных, обогащенного препаратом «Санвит-К» с раствором мочевины и дальнейшей обработки вегетативной части растений биопрепаратом «Биогор» серии «КМ» по предложенной технологии.

Таким образом, задача изобретения решена.