Искусство света: как сформировать вкус и запах плодов

0
390

Украинский инженер-разработчик Владимир Черненко считает, что для выращивания растений в условиях защищенного грунта  нецелесообразно использовать светопрозрачные конструкции теплицы. Гораздо перспективнее для этого построить или приспособить подвальные помещения, ангары, склады из сендвич-панелей, зернохранилища с их вентиляционным оборудованием, то есть любые стены, которые можно утеплить должным образом, чтобы они вообще не пропускали солнечный свет снаружи, а тепло изнутри. Способов и современных материалов для утепления огромное множество, есть из чего соорудить «термос». А вот касаемо искусственного освещения, то, по мнению разработчика, выбор невелик. Ведь для получения качественного урожая нужны специальные фитосветильники, спектр которых позволит удовлетворить потребность в освещении различных видов и даже сортов растений. Следует отметить, что они довольно требовательны к световым характеристикам.

– Вы никогда не задумывались, почему тепличная продукция иногда имеет так называемый «пластмассовый» вкус? – говорит В. Черненко. –Потому что потенциал растений, выращенных в условиях защищенного грунта, не был раскрыт полностью. Они недополучили необходимый спектр освещения. К примеру, человек различает длину световой волны в пределах от 400 до 700 нанометров, и то не линейно – лучше всего зеленый, салатовый, желтый, хуже синий и красный, а ультрафиолетовый и инфракрасный не видит вообще. А растения могут воспринимать более широкий спектр – от 300 до почти 1000 нанометров. И усваивать это излучение. То есть то, что мы не видим, растение воспринимает как «видимый» свет. При этом у каждого вида и сорта растений есть свой график усваиваемости спектра.

Весь спектр света, необходимого для полноценного развития каждого земного растения, излучает Солнце. При этом качественный материал прозрачных теплиц пропускает свет с показателем не ниже 380 нанометров, а некачественный – от  400 нанометров. В итоге, если растению в какой-либо период для полноценного синтеза необходима длина световой волны, скажем, 320 нанометров, то в прозрачной теплице оно недополучит свет, и некоторые его ферменты, отвечающие за формирование вкуса или запаха плодов, в процессе развития задействованы не будут. Есть сорта растений, которые при «неправильном» освещении даже не зацветут, потому что из-за покрытия теплицы недополучат ультрафиолет, необходимый им для продуцирования пыльцы. И все это происходит на фоне высоких теплопотерь светопрозрачных теплиц по сравнению с «теплицами-термосами» (приблизительно втрое).

Владимир рассказал, что для изготовления фитосветильника, обеспечивающего полноценное развитие конкретного сорта, требуется много времени, ведь свои исследования в процессе разработки и испытаний проводят не только микробиологи, но и инженеры, и агрономы. Для этого надо полностью вырастить растение (и не один раз), исследовать его, определить, чего ему не хватает или чего для него много, а потом провести испытание еще раз для закрепления результата. На это уходит не один месяц и даже не полгода. Сейчас только зарождаются первые предпосылки к развитию индустрии выращивания при помощи искусственного освещения с определенными расчетами и технологией, в основе которой – процесс под названием фотоморфогенез. Его изучение началось еще в начале прошлого века, но не получало практического применения до того момента, пока не изобрели световые приборы, способные излучать запрограммированный световой спектр.

–У каждого растения свой спектр, который оно «употребляет», поэтому и светильники должны быть разные. Вегетативная стадия развития у 80% растений практически одинаковая, и им, в принципе, подойдет один и тот же спектр светильника. Позднее же, когда начинается процесс формирования генома, предцвета, цветения, а также феминизирования, не меняя климат в теплице, а лишь спектральные характеристики самого светильника, можно получить на одном растении и «мальчика», и «девочку» – объект, способный себя опылить. В основном это касается фемзависимых растений, таких как, например, некоторые сорта острого и болгарского перца, огурца, помидора   – делится опытом В.Черненко.– Конечно, используя «F1» культуры, этот вопрос решается сам собой, но таких культур мало, и не у всех видов они есть. Мы в собственной лаборатории, сконструированной на основе утепленного автогаража, в одних условиях испытывали широко используемые в украинских тепличных хозяйствах натриевые лампы (ДНАТ) и светодиодные нашей разработки. И могу сделать вывод, что натриевые лампы потребляют в девять раза больше энергии, а тепло, которое они излучают, не заменяет отопительные установки. Даже в таком тесном помещении, как наша лаборатория, все равно приходится греть до нужной температуры, используя дополнительные нагреватели зимой, и охлаждать летом. При том, что освещение – это 10–15% затрат, которые может понести теплица.

А использование белых светодиодных лент или белых светодиодных лампочек, которых сейчас много в продаже, возможно?

– Что ленты, что белая светодиодная лампа не подойдет для качественной засветки. Ведь излучает лишь часть цветовой гаммы, необходимой растению. Что касается натриевых ламп, то растением «съедается» максимум 18% от их свечения. При этом 50% электроэнергии,  затраченной на их использование, превращается в тепло, 20% – идет на обеспечение работы натриевых ламп, 30% – на освещение, из которых всего 4% превращается в биомассу. К тому же при помощи натриевой лампы нельзя управлять различными сценариями развития растения, в отличие от светодиодных. В белых светодиодах спектр похож на спектр ДНАТ, но есть немного синего. Хотя и того, и другого недостаточно. Для нас он приятен, а вот растения получают еще меньше, чем даже от «натрия». Кроме того, они  используются в быту, где нет повышенной влажности, агрессивных сред и т.д. Необходимо даже с точки зрения безопасности использовать светильники,  рассчитанные для таких условий. Светодиодные фитолампы не нуждается в охлаждении и обслуживании, как в варианте с натриевыми, и это избавляет от дополнительных расходов. Плюс натриевые лампы нуждаются в защитных култюбах при сочетании с аэропонными системами, а это уже капитальные затраты, – говорит разработчик.

Он также рассказал, что если использовать искусственный фитосвет в теплице-термосе, то затрат на дезинфекцию от грибка гораздо меньше.

 – Вычислив, какие длины волн ультрафиолетового излучения губительны для спор грибка, мы заложили их в наши светильники. Такой метод оказался эффективным, ведь если грибок начинает развиваться на корнях растений, последние недополучают питательные вещества, что может привести к потере четверти, а то и всего урожая, – сказал В. Черненко.

По его мнению, большинство «тепличников» как в Украине, так и в Западной Европе до сих пор пользуются классической технологией выращивания – светопрозрачная конструкция, натриевые лампы и простое климатическое оборудование. На территории Евросоюза только начинают появляться хозяйства, внедрившие фитоосвещение в производство. В основном эти инновации профинансированы грантовыми программами развития.

Почему так медленно приживается эта технология?

– Она не дешевая. Комплект натриевых ламп можно приобрести в пять раз дешевле, чем светодиодное фитоосвещение. Тем более, чтобы  заменить освещение, нужно изменить проектную документацию теплицы, расчеты в технологии выращивания, что повлечет затраты времени и денег, создаст дискомфорт для тех, кто уже получает доход от налаженного производства. Лишь повышение тарифов на энергоносители может подтолкнуть производителей к инвестициям в более экономную теплицу. И, конечно, развитие альтернативной энергетики.

Какие источники возобновляемой энергии считаете наиболее перспективными для тепличного бизнеса?

–  Ветрогенераторы! Ведь ветер в поле есть почти всегда. Вопрос в том, кто выступит инвестором? Для того, чтобы проверить какую-либо идею, иногда бывает достаточного и 1–2 м2, а для того, чтобы проверить затратную ее часть, придется внедрять идею в производство, масштабировать, рисковать крупными денежными средствами.

Скажем, для обогрева теплицы размером в 700 м2, у которой теплопотери сведены к минимуму, нужен ветрогенератор мощностью 15– 16 кВт минимум. Срок окупаемости этого оборудования 10–15 лет. Даже если продавать излишки генерируемой электроэнергии, это вряд ли повлияет на сроки окупаемости, ведь тариф, установленный НКРЭ Украины, в денежном отношении невысок, и цена «зеленого ветро-киловатта» снижается с каждым годом. В странах Евросоюза он гораздо выше, что стимулирует к использованию ветрогенераторов. Также ветрогенератор является более дешевым решением, чем подключение теплицы к централизованной электросети или использование солнечных батарей. Для того же, чтобы обеспечить промышленную теплицу электроэнергией от солнечных батарей, придется строить целое аккумуляторное поле, способное накопить достаточное количество энергии за 2–3 часа эффективной работы светопоглащающего оборудования в сутки. Литиевые аккумуляторы, использующиеся для этих целей, стоят дорого. Для успешной работы ветрогенератора требуется лишь несколько таких аккумуляторов. Если в результате технического прогресса их цена снизится за счет удешевления материалов, использование солнечных батарей для обеспечения жизнедеятельности теплиц примет массовый характер. А в сочетании с ветрогенраторами позволит вести полностью автономный образ жизни.

А пока, к сожалению, украинские теплицы в основном отапливаются дровами, углем или газом, что в результате приводит к низкой конкурентоспособности предприятий, ведь будущее тепличной отрасли за «зеленой» энергией  и  энергоэффективными технологиями.

 

Александр Литвиненко

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here