Обогрев теплицы: регулирование микроклимата

Обогрев теплицы требуется даже в южных регионах, для поддержания оптимального микроклимата для растений, растущих в условиях защищенного грунта. Обогрев теплицы может быть солнечным, биологическим и техническим. Способ обогрева выбирает огородник, исходя из особенностей климата.

При малых объемах выращивания продукции, когда размеры теплицы не велики, рекомендуется комбинировать солнечный и биологический (преющим навозом, подстилкой) обогрев, а при промышленных масштабах выращивания растений — технический (водяное или печное отопление).

Солнечный обогрев теплицы

В основе солнечного обогрева лежит парниковый эффект. Через прозрачную пленку или стекло в теплицу проникают солнечные лучи, нагревая грунт, стены, воздух. Через стекло проникает 83–85% видимого, около 45 % ультрафиолетового, 85 % инфракрасного и менее 10 % теплового средне- и длинноволнового инфракрасного излучения.

Коротковолновое излучение, попадая на растения, стены и грунт теплицы, превращается в тепловое, которое задерживается кровлей.

Пленка, в отличие от стекла, не задерживает инфракрасные тепловые лучи, поэтому в пленочной теплице возможен перегрев при солнечной погоде, а ночью выхолаживание, так как ночью ничто не препятствует излучению тепла из нагретой теплицы.

Основной способ регулирования температуры в теплице на солнечно обогреве — проветривание. Проветривают теплицу через форточки, двери и проемы в кровле. Для утепления на ночь применяют войлочные, соломенные или камышовые маты, особенно если прогнозируются заморозки.

При солнечной погоде в пленочной теплице температура воздуха поднимается на 10...15°C выше, чем на открытом воздухе, а при пасмурной погоде — на 2...3°C. Конденсат на пленке мешает потере тепла, поэтому в теплицах с пленочным дуговым каркасом потери тепла меньше, чем в теплицах с двускатной кровлей. На дуговом покрытии задерживается больше конденсата.

Наблюдения показали, что при падении температуры на открытом участке до 0°C температура под укрытием со вставным проволочным каркасом была +1,9°C, под двускатным укрытием +0,9 °C, а в тоннельной теплице +3°C.

Даже в климате Юго-Запада Сибири под тепличными укрытиями температура воздуха была на 4,9°C выше, чем в открытом грунте, что ускорило прогревание корнеобитаемого слоя почвы. Температура почвы на глубине 5 см была выше на 5,4°C, на глубине 10 см — на 4,8°C, на глубине 15 см — на 4,3°C и на глубине 20 см — на 3,4°C, чем на открытом участке. Благоприятные условия способствовали активному росту корневой системы огурцов.

Например, при выращивании огурцов под пленочными укрытиями в Омской области активная мочковатая корневая система хорошо развивалась на глубине до 40 см, тогда как на открытом участке корневая система была сосредоточена в основном на глубине 20 см и лишь отдельные корни проникали на глубину до 30 см.

Влажность воздуха в малых пленочных теплицах выше на 7–16 % в дневные часы, по сравнению с покрытием каркасов шторами и рейками по краям.

Проветривание понижает относительную влажность в теплице, приближая влажность к показателям открытого грунта, но уже через 2 часа после завершения проветривания влажность достигает 83 %. В ночные часы, когда укрытия закрыты, относительная влажность воздуха в пленочной теплице достигает 85–97 %, что благоприятно для выращивания огурцов.

Упругость паров в пленочных теплицах способствует меньшему испарению влаги из почвы. Поэтому влажность почвы в теплице всегда выше на 2,7–8,4% выше, чем на открытом участке.

Освещенность растений в пленочной теплице благоприятна для роста и развития растений, несмотря на то, что утром (9:00) и вечером (21:00) она ниже на 26 %, а в дневные (15:00) — на 21 % ниже, чем в открытом грунте.

Начало эксплуатации пленочных укрытий на солнечном обогреве зависит от вероятности заморозков различной интенсивности в различные декады весенних месяцев.

Согласно табл.1 можно сделать вывод, что теплицы и парники предохраняют растения от заморозка в I декаде мая 15 раз, во II декаде — 46, а в III — 69 раз за 100 лет. В III декаде мая возможны заморозки до −3°C 8 раз за 100 лет, от которых парники не смогут защитить растения.

При солнечном обогреве продолжительностью 13 часов 30 минут в солнечный день, в теплицах тоннельного типа приход солнечной энергии составляет 2,94 Дж/(см²-мин), а в пасмурный — 1,008 Дж/(см²-мин).

Среднедекадная температура воздуха в тоннельных теплицах бывает выше, чем в открытом грунте, на 3...7°C. Однако в пасмурную погоду разница в температурных показателях сглаживается и составляет 1,7...3,5°C. В солнечную погоду в теплицах бывает теплее, чем в открытом грунте, на 7,2...15,5°C.

С половины мая до середины сентября температура находится на уровне 14...22°C, что благоприятно для роста и развития теплолюбивых культур: огурцов, томатов, баклажанов, перцев и др.

По сравнению с парниками теплицы обладают большей тепловой инерцией — лучше сохраняют тепло в ночное время. При закрытых форточках воздух в теплицах медленнее охлаждается, а минимальная температура в теплице на 2...5°C выше по сравнению с парниками. Чтобы сохранить больше тепла в ночное время теплицы укрывают пленкой в два слоя, оставляя между слоями пленки воздушное пространство.

Парник в теплице. Иногда делают парники прямо в теплицах — устанавливая проволочные дуги прямо на гряды. На дуги укладывают пленку не закрепляя ее, так как в теплицах ветра не бывает. Парник в теплице и двуслойная пленка повышают среднюю температуру на 1...3°C, при этом освещенность понижается на 10 %, однако растения не испытывают недостатка света.

Температура почвы в пленочных теплицах на глубине 10 см до затенения растениями на 4,3...5,4°C, а в середине лета — на 3 °C выше, чем в открытом грунте.

Освещенность в теплице хорошая, если ее величина на открытой площадке составляет 59520–74160 лк, то в теплицах она колеблется от 28 170 до 36700 лк при пасмурной и от 38 940 до 60480 лк при солнечной погоде, что составляет 67–81% от наружной освещенности.

Относительная влажность воздуха в теплицах зависит от герметичности сооружения и конвекционных воздушных потоков. При закрытых форточках относительная влажность воздуха равна 70–97% (на 10–15 % выше, чем в открытом грунте). При пасмурной погоде разница во влажности воздуха составляет 2–5%.

Вышеприведенные факты о теплицах на солнечном обогреве указывают, что в пленочных теплицах можно выращивать холодостойкие культуры с 15-20 апреля до 15-20 мая, а теплолюбивые — с 15-20 мая по 1-15 сентября.

Биологический обогрев теплицы (биотопливом)

Сущность биологического обогрева теплицы состоит в том, что аэробные бактерии, разлагающие органические материалы (навоз, опилки, мусор) при доступе воздуха выделяют тепло в количестве, достаточном для обогрева.

Биотопливом называют любой органический материал, который могут потреблять микроорганизмы, выделяя тепловую энергию. Температура биотоплива может достигать +72°C, поэтому процесс разложения биотоплива с выделением тепла называют горением. Горячее биотопливо используют в теплицах для поддержания температуры на оптимальном для растений уровне.

В качестве биотоплива используют:

• навоз животных в смеси с рыхлящими материалами (солома, опилки, торф верховой, листья), см. табл.2
• отходы деревообрабатывающих предприятий (кора, стружка, опилки, щепки), см. табл.3,
• городской мусор, состоящий из органических отходов, см. табл.3.

Подробнее о характеристиках биотоплива читайте в статье: Навоз и солома; парник чудесный! Биотопливо для обогрева парника

При необходиомости предохранить биотопливо от горения, его укладывают в штабель и утрамбовывают. В уплотненном состоянии биотопливо гореть не будет или будет гореть слабо.

Чтобы разогреть биотопливо его перебивают и укладывают рыхло в штабель, внутрь штабеля закладывают горячие камни или горящий уголь. Через 3–5 дней биотопливо начинает гореть, и его можно использовать для обогрева теплицы.

Биотопливо хорошо разогревается при наличии азотистых питательных веществ. Поэтому древесные опилки поливают навозной жижей или мочой животных. Хороший эффект оказывает перемешивание навоза с древесными отходами. Активная деятельность микроорганизмов возможна при достаточном содержании влаги. Поэтому биотопливо увлажняют при необходимости.

Температура биотоплива достигает максимума через неделю после разогрева, а затем начинает понижаться. Выделение тепла продолжается 2-3 месяца постепенно затухая.

Обогрев теплицы биологическими отходами помогает утилизировать их, рационально используя запасенную в биотопливе энергию, а также улучшает воздушно-газовую среду в теплице за счет выделения большого количества углекислого газа, необходимого растениям для фотосинтеза.

Отработанное биотопливо пригодно в качестве органического удобрения как в теплице, так и открытом грунте.

Укладка биотоплива. Горячее биотопливо закладывают в теплицу рыхлым, равномерно распределяя по площади и слегка уплотняя вилами. На биотопливо насыпают плодородную почву слоем 15–18 см для выращивания рассады; если рассада выращивается в горшочках, то слой земли уменьшают до 7–8 см. При выращивании овощных растений толщина земляного слоя должна быть доведена до 20 см.

Посев и посадку растений начинают после прогревания почвы до оптимальной температуры.

Недостаток биологического обогрева в том, что невозможно управлять тепловым режимом, если требуется поднять температуру до требуемого уровня.

Обогрев теплицы водяным отоплением

При выращивании большого объема товарной продукции, когда есть экономическая выгода, целесообразно использование в теплице водяного отопления.

Водяное отопление в теплице позволяет эксплуатировать сооружение круглый год, дополнив натриевыми лампами для компенсации малой продолжительности светового дня.

Водогрейный котел подбирают исходя из площади теплицы и объема воздуха в помещении, а затем устанавливают в тамбуре так, чтобы дымовые газы не попадали внутрь теплицы. Трубы отопления располагают продольно, вдоль стен, под стеллажами, под кровлей и др.

Трубы отопления могут проходить под слоем питательного грунта, например, в парниках котлованного типа. На дно котлована насыпают слой песка толщиной 10 см, на него укладывают трубы для горячей воды. Сверху их засыпают песком на 10–15 см, а на песок насыпают питательный грунт слоем 25 см.

Трубы для надземного обогрева крепят к парубням. Водяное отопление является более совершенным — этот способ позволяет поддерживать требуемый тепловой режим в теплице независимо от погодных условий.

Боровое отопление теплицы

Боровое отопление распространено слабо. В этом случае обогрев теплицы осуществляется за счет горячих дымовых газов, идущих из кирпичной печи по борову по пути в дымовую трубу. По сути боров — это начало дымовой трубы, расположенный практически горизонтально, вдоль теплицы.

При прохождении горячих газов по дымоходу тепло аккумулируется стенками борова и затем при медленном остывании нагревает теплицу.

Печь устраивают в торцовой части теплицы так, чтобы топочная дверца выходила в тамбур, а сама печь находилась в теплице. От печи вдоль теплицы проходит боров, положенный на кирпичные шанцы, чтобы в нижней части его были воздушные ходы и не было контакта борова с грунтом. От печи к трубе делают небольшой подъем борова (не менее 1:100), чтобы предотвратить дымление.

В односкатных теплицах боров размещают вдоль южной стены под стеллажом. В двускатных теплицах прокладывают два борова (соответственно и две печи) под стеллажами, проходящими вдоль боковых стен. Стояк должен быть достаточной высоты, чтобы обеспечить хорошую тягу.

Печи топят в вечернее время, а при сильном похолодании — и по утрам, чтобы поддерживать тепловой режим на достаточном уровне.

Грунты для теплиц и парников

В теплицах и парниках условия корневого питания отличаются от условий питания открытого грунта. Частые и обильные поливы способствуют вымыванию питательных веществ, а многократные подкормки — накоплению в грунте балластных образований. Эти особенности требуют создания специальных грунтов, которые могут обеспечить благоприятные условия для растений.

Грунты для теплицы должны обладать:

• плодородием,
• хорошей воздухо- и водопроницаемостью,
• быть рыхлыми,
• обладать хорошей влагоемкостью и хорошо удерживать питательные вещества.

Для теплиц лучшими считаются грунты, имеющие нейтральную среду, в которых соотношение между твердой, жидкой и газообразной фазами составляет 1:1:1. Это значит, что в их состав входит большое количество рыхлящих материалов.

В качестве основных компонентов для создания почвенных грунтов используют торф низинный, дерновую и полевую земли, навозный перегной, старый (отработанный) теплично-парниковый грунт, песок:

• низинный торф слабой или средней степени разложения — 75% + дерновая среднесуглинистая земля — 25%;
• низинный торф 60% + дерновая земля 20% + навоз 20%;
• полевая средне- или легкосуглинистая земля 50% + навозный перегной 30% + низинный торф 20%;
• дерновая среднесуглинистая земля 50%+старая теплично- парниковая (через 2 года после использования) земля 50%;
• почва черноземная 80% +перегной 20 %; торф низинный 70%+навозный перегной 20% +песок 10%.

Материалы, предназначенные для тепличных грунтов, пропускают через грохот и хорошо перемешивают.

Хорошим компонентом для почвенных грунтов являются компосты и листовая земля, для приготовления которой опавшие с деревьев листья складывают осенью в деревянный короб и поливают водой, навозной жижей или мочой. В течение 2–3 месяцев листья разлагаются и превращаются в землистую массу; ее пропускают через грохот и добавляют к грунтам (до 30% от общего объема).

В качестве рыхлящего материала к грунтам можно добавлять компосты из отходов деревообрабатывающих предприятий (стружка, опилки, кора, мелкая щепа). При компостировании на ведро свежих отходов добавляют 44 грамм мочевины и 15 грамм суперфосфата, тщательно перемешивают, увлажняют и укладывают в штабель или кучу на 2-3 месяца. Готовый компост можно добавлять к торфяному грунту (до 30%).

Слой грунта для выращивания растений в теплице должен быть 25 см, или 0,25 м³ на 1 м² полезной площади теплицы.

В пленочных теплицах, где выращивают растения на естественной почве, в нее вносят навоз (15–20 кг/м²) или торф низинный (20–25 кг/м²), если почвы легкие; на почвы тяжелого механического состава добавляют еще по 10–15 кг компостированных древесно-стружечных материалов или песок — по ведру на 1 м².

Также в тепличный грунт вносят минеральные удобрения:

• аммиачной селитры 60–90 г/м²;
• суперфосфата — 30–40 г/м²;
• хлористого калия — 10–15 г/м².

Осенью, после внесения удобрений и рыхлящих материалов грунт перекапывают на глубину 25 см, чтобы органические удобрения и рыхлящий материал начали разлагаться, а вредители, приготовившиеся к зимовке, погибли.

Выращивание на соломе

Если есть пшеничная солома, не обработанная гербицидами, ее можно использовать ее в качестве субстрата и биотоплива. Прессованную солому в виде тюков укладывают в борозды на глубину 20 см.

За 15 дней до посадки растений солому поливают горячей водой (40...60°C) в три приема: в первый день — 4–5 л; на второй — 3–4 л; на третий — 2–3 л на каждый тюк. Затем рассыпают по поверхности каждого тюка:

• в первый день двойной суперфосфат (200 г);
• на второй — аммиачную селитру (330 г), сернокислый калий (80 г), сернокислый магний (40 г);
• на третий день — 240 г извести-пушонки.

Удобрения вмывают поливной водой внутрь тюков.

Через 3 дня после вмывания удобрений солома разогревается, и температура внутри тюков достигает +35...45°C. После того как температура соломы снизится до +30°C, в нее можно высаживать рассаду огурца или томата.

При выращивании растений на прессованной соломе нужно увеличить нормы и сроки поливов, не допуская пересыхания субстрата.

Соломенные тюки — хороший субстрат для растений, в них складывается хорошее соотношение между твердой, жидкой и газообразной фазами и в течение длительного времени поддерживается благоприятный тепловой режим для корневой системы растений.

Потребность в соломе можно определить исходя из габаритов тюков: 40×50×90 см, масса одного тюка 20-25 кг.

• Древесная зола: ценное удобрение от вредителей
• Влияние Луны на рост и развитие растений