5.1.2. Агротехнічні вимоги до автоматизації технологічних процесів у закритому грунті

Норми технологічного проектування споруд закритого грунту (НТП-СХ) передбачають: автоматичне регулювання температури і вологості повітря; температури води в системі підґрунтового обігрі­вання; температури поливної води і розчинів мінеральних добрив; концентрації добрив у розчині та вуглекислоти в повітрі; автомати­зацію процесів поливу, підживлення і досвічування рослин; закриття вентиляційних фрамуг при швидкості вітру понад 10 м/с.

Для кожного виду рослин характерні свої оптимальні режимні параметри та допустимі відхилення від оптимальних.

Тепловий режим культиваційних споруд підтримується за допомогою автоматичних систем обігрівання і вентиляції. Він визна­чається потужністю джерел тепла, а також конструктивними особли­востями споруд. Точність підтримання заданої температури – в межах ±1°С. Крім того, задана температура повинна узгоджуватись з рівнем освітленості, що пов’язане з фізіологічними особливостями життє­діяльності рослин. Технологічні норми також регламентують максимальну температуру 30 °С (для розсади 26°С) мінімальну – 15 °С (не більше доби).

Водний режим забезпечується підтриманням необхідної воло­гості повітря і грунту за допомогою різних систем зрошення (надґрунтове, підґрунтове, крапельне зрошення). Витрати води станов­лять від 5 до 15 л/м² на добу. Оскільки зрошення може порушувати тепловий режим у споруді, температура поливної води підтримується на рівні температури повітря і грунту (в межах 20–25 °С).

Режим живлення забезпечується підтриманням необхідної концентрації мінеральних добрив, їх співвідношенням і рН грунту або субстрату. Технологія передбачає регулювання загальної концентрації з точністю ±10% і рН з точністю ±0,1 в достатньо вузькому діапазоні, який визначається технологічним регламентом для кожного виду рослин і змінюється залежно від фази розвитку.

Газовий режим в об’ємі споруди закритого грунту передбачає контроль і підтримання концентрації вуглекислоти на рівні 0,1–0,35%. Регулювання концентрації здійснюється на рівні освітленості більше 5 клк. При цьому повітряний обмін з навколишнім середовищем припиняється шляхом закриття вентиляційних фрамуг. Для інтенси­фікації процесів життєдіяльності рослин швидкість повітряних потоків повина становити 0,15 м/с.

Світловий режим, як правило не регулюється. Лише при виро­щуванні розсади і в селекційних спорудах використовують штучне освітлення. Питома потужність опромінювачів згідно з технологіч­ними нормами знаходиться в межах 100–300 Вт/м².

Урахування всієї різноманітності взаємозв’язків між режимними параметрами, їх узгодження та оптимізація погребують високого рівня автоматизації технологічних процесів.

5.1.3. Обсяг механізації й автоматизації технологічних

процесів у теплицях

Тепличне господарство – найбільш трудомістка галузь рослин­ництва з щорічними витратами до 10...18 год. на 1 м² площі. Рослини добре розвиваються і плодоносять тільки при оптимальних значеннях параметрів мікроклімату теплиць. Теплиці мають високий ступінь механізації й автоматизації технологічних процесів.

Близько 40% від загальних витрат праці витрачається на підготовчі роботи, що виконують за допомогою машин: готування ґрунтових сумішей, заміна ґрунту, стерилізація ґрунту передпосівна її обробка, дезінфекція конструкцій теплиць, поточний ремонт, перед­посівна обробка насіння, виготовлення живильних кубиків, перед­посівне внесення добрив тощо. У процесі вирощування і збору врожаю засоби механізації й автоматизації використовують при посіві насіння і доглядом за розсадою, поливі і підживлені рослин, запиленні рослин і їхньому захисту від хвороб, зборі і транспортуванні овочів і рослинних залишків, а також для керування параметрами мікроклімату.

Для механізації підготовчих робіт використовують як спеціальні, так і сільськогосподарські і будівельні машини загального призначення. Дерен для ґрунтових сумішей розкривають тракторним плугом, згрібають бульдозером, завантажують на транспортні засоби бульдозером чи екскаватором. Аналогічним чином здійснюється механізована доставка гною, сипучих матеріалів і мінеральних добрив. При закладанні ґрунтових сумішей і їхньому переміщенню застосовують різні екскаватори, бульдозери, навантажувачі і спеціальні машини для готування ґрунтових сумішей, наприклад СТМ-8/20. При зміні і відновленні ґрунтів використовують цю ж техніку.

У захищеному ґрунті ґрунт рихлять на глибину 10...12 см. перед кожним посівом, тобто кілька разів у році, а перед пропарюванням і при закладенні гною ґрунт рихлять на глибину не менш 22 см. з оборотом шару. Для цього використовують, якщо дозволяють конструкції культиваційних споруджень, грунтопереробні машини загального призначення, а також спеціальні ротаційні плуги і самохідні електрофрези ФС-0.7А чи МПТ-1,2. Для міжрядної обробки ґрунту в теплицях у безпосередній близькості від рослин і суцільної обробки ґрунту в парниках використовують ручні електромотиги.

У малих теплицях грунтосуміші при сильному зараженні їхніми хворобами і шкідниками змінюють раз у 2...4 роки, а в тепличних комбінатах щорічно дезінфікують і потім промивають грунтосуміші без їхньої заміни. З багатьох способів дезінфекції найбільш ефективне пропарювання. При цьому ґрунт покривають термостійкою плівкою і підводять під неї пару температурою 110...120°С при тиску до 50 кПа. Витрата пари 45...50 кг на 1 м², тривалість пропарювання 8...10 ч. Після пропарювання грунтосуміші для зменшення концентрації солей промивають дощуванням у 3...5 прийомів із загальною витратою води до 200...400 л/м².

Для боротьби зі шкідниками і хворобами використовують також хімічні методи протравляння насіння, обробку конструкцій споруджень і обприскування рослин. Вартість обробки ґрунту отрутохімікатами складає 20...70% від парового, але в ґрунт заносять токсичні речовини. Торфоперегнійні живильні кубики (горшочки) виготовляють на спеціальних верстатах конвеєрного типу. Верстат — простий по будові. Він складається з бункера, конвеєра і штампа з електроприводом. Принцип роботи наступний: при підйомі штампа стрічка конвеєра завантажується з бункера рівним шаром торфо­перегнійної маси і переміщається під штамп. Коли штамп йде вниз, стрічка зупиняється, відбувається пресування і нарізка кількох сотень кубиків розміром до 100×100 мм.

У захищеному ґрунті повинний бути точний висів, завдяки чому заощаджується до 40% цінного насіння овочевих культур і знижу­ються витрати на наступне проріджування.

Для посіву застосовують спеціальні парникові сівалки. Лунки для розсади в ґрунті і її посадці поки роблять вручну.

Полив і підгодівлю рослин мінеральними добривами у великих тепличних комбінатах здійснюють через стаціонарну систему дощу­вання автоматично відповідно до заданої програми. У малих теплицях і парниках для цього використовують пересувні насосні станції.

При підв’язці рослин до шпалер, обрізку пагонів і листя, збиранню і перевезенню врожаю застосовують пересувні платформи, драбини і ручні візки. Для перевезення готової продукції й устаткування застосовують електрокари і самохідні шасі, які поста­чаються для полегшення праці тепличними спеціальними піддонами і підйомниками. Для перевезення розсади з блоку в блок теплиць по відкритому холодному повітрі застосовують криті фургони.

Автоматизація технологічних операцій у захищеному ґрунті дає істотний ефект: збільшується продуктивність і поліпшуються умови праці, заощаджується паливо й електроенергія, знижується захворю­ваність посадкового матеріалу і дорослих рослин, підвищується врожай­ність і скорочуються терміни дозрівання рослин і овочів. Умови праці і побуту робітників на автоматизованих тепличних ком­плек­сах не гірше, а іноді краще, ніж на промислових підприємствах.

У малих теплицях і парниках рівень автоматизації контролю і керування мікрокліматом поки невисокий і обмежується в основному одним параметром – температурою.

На тепличних комплексах промислового типу автоматичні контроль і керування використовують практично для багатьох параметрів, а саме: температури і вологості ґрунту і повітря, змісту вуглекислого газу, ступеня освітленості, температури води для поливу ґрунту, зволоження повітря, вентиляції і швидкості переміщення повітря в теплиці, концентрації розчинів мінеральних добрив ґрунту, режимів живлення стелажів гідропонних теплиць, значення рН і інших параметрів. Для вибору оптимального режиму відповідно до зовнішніх погодних умов передбачене автоматичне спостереження за ними і зміна внутрішніх параметрів мікроклімату. Також засоби автоматики широко використовуються на допоміжних установках тепло- і енергопостачання, постачання водою тощо.