Руководство по системам полива теплиц: капельное орошение, столы и автоматизация

Что такое система орошения теплицы?

Система орошения теплицы подаёт воду и, как правило, растворённые питательные вещества культурам защищённого грунта в дозированных объёмах, по расписанию или по потребности. Полная система включает источник воды и водоподготовку, фильтрацию, узел фертигации, клапаны и контроллер, распределительные трубопроводы, а также капельницы, поливочные штанги или столы, увлажняющие корневую зону.

Поскольку дождь не попадает в теплицу, каждый литр воды, потребляемый растениями, поступает через поливочные линии. Поэтому орошение в теплице связано как с рисками, так и с возможностями: плохо спроектированная система полива вызывает неравномерный рост, болезни и потери удобрений, а грамотно спроектированная позволяет точно управлять ростом культур. В этом руководстве описаны основные типы систем полива теплиц, их проектирование, автоматизация и поддержание работоспособности.

Какие бывают системы орошения теплиц?

Выбор системы зависит от того, что и как вы выращиваете: в почве, в субстрате, в горшках на столах или в гидропонных каналах.

В рекомендациях агрономических консультационных служб капельный полив и нижний полив (прилив-отлив, желоба, затопляемые полы) обычно называют наиболее эффективными методами, поскольку они подают воду к корням и сохраняют листву сухой. По распространённым данным, системы нижнего полива существенно сокращают расход воды и удобрений по сравнению с верхним поливом. О системах со столами читайте в нашем руководстве по столам затопления прилив-отлив и на странице передвижного приливного рассадного стола для теплиц с рециркуляцией.

Как работает капельное орошение в теплице?

При капельном орошении теплиц вдоль каждого ряда прокладывают поливочные линии (латерали) с капельницами, встроенными в трубку либо установленными в неё и соединёнными с колышками в каждом горшке или субстратном мате. Вода поступает в корневую зону по каплям, поэтому почва или субстрат остаются влажными без смачивания листьев.

Основные параметры выбора капельной системы для теплицы

• Капельницы с компенсацией давления. Они обеспечивают одинаковый расход на длинных рядах и склонах, что необходимо для равномерного развития растений. Типичный расход тепличных капельниц составляет примерно 1–4 L/h.
• Капельницы с защитой от опорожнения линии. Они предотвращают слив воды из линии после каждого цикла, поэтому при следующем коротком импульсе полива вода поступает ко всем растениям одновременно. Это особенно важно при выращивании в субстрате с многочисленными короткими поливами в течение дня.
• Шаг капельниц. На почвенных грядках часто используют капельную трубку с капельницами через каждые 20–30 cm. В субстратных матах и горшках одна капельница на растение с подачей через колышек обеспечивает точное управление поливом.
• Капельная трубка и капельная лента. Капельная лента тонкостенная и недорогая, но обычно служит один или несколько сезонов; более толстостенная капельная трубка служит много лет.

Подробнее о компонентах читайте в статье «Капельницы и фитинги».

Как спроектировать систему орошения теплицы?

Проектирование системы орошения теплицы подчиняется одной и той же логике как для любительской теплицы площадью 200 m², так и для комплекса площадью несколько гектаров. Последовательно выполните следующие шаги:

1. Проведите анализ воды. Определите EC, pH, щёлочность (бикарбонаты), содержание натрия, хлоридов, железа и бора. Вода низкого качества перед использованием может потребовать обратного осмоса или дозирования кислоты.
2. Оцените пиковую суточную потребность в воде. Взрослые овощные культуры в теплице в ясный летний день могут потреблять несколько литров на квадратный метр в сутки; точное значение зависит от культуры, освещённости и климата. Добавьте объём, который планируете направлять в дренаж при выращивании в субстрате, обычно около 20–30%.
3. Разделите теплицу на зоны полива. В каждой зоне должна находиться одна культура на одной стадии роста, чтобы для неё можно было задать отдельный график. Размер зоны ограничен расходом, который способны обеспечить источник воды и насос.
4. Рассчитайте расход зоны. Количество капельниц × расход одной капельницы. Например, 3,000 капельниц с расходом 2 L/h = 6 m³/h.
5. Подберите трубы и насос. Подберите диаметры магистральных и распределительных трубопроводов так, чтобы потери на трение оставались умеренными, и выберите насос, обеспечивающий пиковый расход зоны при давлении, необходимом для капельниц, с учётом потерь в фильтрах, узле фертигации, клапанах и перепада высот.
6. Подберите фильтрацию. Выбирайте фильтры с учётом источника воды и чувствительности капельниц к загрязнениям. Для капельниц обычно требуется фильтрация порядка 120 mesh (около 130 микрон) или более тонкая. См. руководство по фильтрам для орошения.
7. Добавьте фертигацию. Дозирующий узел вводит маточные растворы удобрений A и B и кислоту пропорционально расходу воды, регулируя EC и pH. Расчёт описан в нашем руководстве «Как рассчитать производительность системы фертигации».
8. Спланируйте дренаж и рециркуляцию. Решите, будет ли дренажная вода сбрасываться, повторно использоваться для другой культуры или собираться, обеззараживаться и возвращаться в систему.
9. Выберите средства управления. Таймеры, контроллер фертигации или полноценный климатический компьютер с датчиками.

Почему фертигация входит в систему орошения теплицы?

Фертигация в теплице — это внесение питательных веществ с поливной водой, стандартная практика в защищённом грунте. При выращивании в субстрате или на гидропонике у растений почти нет запаса питательных веществ, поэтому каждый полив должен обеспечивать сбалансированное питание. Узел фертигации измеряет EC и pH после внесения растворов и корректирует дозирование в реальном времени.

Умная установка фертигации с дозирующим насосом размещается между фильтрами и зональными клапанами и также может управлять графиком полива. Сравнение инжекторов Вентури, пропорциональных дозаторов и автоматических установок приведено в статье «Фертигация и инжекторы удобрений».

Как автоматизировать полив в теплице?

Автоматическая система полива теплицы заменяет ручной полив клапанами, которые открываются по команде контроллера. Существуют четыре распространённые стратегии управления — от самой простой до наиболее точной:

• По таймеру. Фиксированное время начала и продолжительность полива. Просто и недорого, но полив одинаков в пасмурные и солнечные дни.
• По сумме солнечной радиации. Датчик радиации учитывает накопленную солнечную энергию и запускает цикл каждый раз при достижении заданного значения. Это связывает подачу воды с транспирацией растений и широко применяется при выращивании овощей в субстрате.
• По влажности субстрата. Датчики влажности или тензиометры в репрезентативно выбранных горшках или субстратных матах запускают и останавливают полив. Исследования агрономических консультационных служб показали, что капельный полив с управлением по датчикам может резко сократить сток при выращивании горшечных культур.
• По контролю дренажа и массы. Измерение объёма и EC дренажа или взвешивание субстратного мата позволяет растениеводам точно корректировать график.

При любой стратегии автоматизированные системы полива теплиц должны включать контроль расхода или давления и аварийные оповещения, чтобы разрыв трубы или засорение фильтра были быстро обнаружены. Варианты контроллеров представлены в статье «Умные контроллеры орошения».

Какая система полива лучше для небольшой теплицы?

Для небольшой теплицы простой комплект капельного полива с регулятором давления, сетчатым фильтром, капельной трубкой или капельницами на колышках и устанавливаемым на кран таймером с питанием от батареи или сети покрывает большинство потребностей. Добавьте небольшой инжектор Вентури или пропорциональный инжектор, если хотите вносить питание через капельную линию. Ограничьтесь основными компонентами:

• Устройство защиты от обратного потока на кране
• Фильтр (сетчатый или дисковый)
• Регулятор давления, подобранный под капельницы
• Поливочные линии 16 mm с концевыми заглушками или промывочными клапанами
• Капельницы или капельная трубка, подобранные с учётом расстояния между растениями
• Таймер или простой контроллер

Там, где нет сетевого электропитания или напора воды, практичным решением будет система полива теплицы на солнечной энергии с небольшим насосом, накопительным баком и контроллером. Подберите насос и солнечную панель исходя из суточной потребности в воде и рабочего давления капельниц и предусмотрите запас воды на несколько дней пасмурной погоды.

Какой способ орошения лучше подходит для теплицы питомника?

Орошение в питомнике должно обеспечивать тысячи небольших контейнеров с разной потребностью в воде. Распространённые решения — штанги верхнего полива для посевных лотков и кассетной рассады, столы прилив-отлив или затопляемые полы для горшечных растений и капельный полив с разветвлением на несколько колышков для более крупных контейнеров. Группировка растений по размеру контейнеров и потребности в воде в отдельные зоны — важнейшее правило проектирования систем орошения питомников. Системы столов с рециркуляцией также сокращают сток, что важно там, где сброс питательных веществ регулируется.

Как обслуживать поливочные линии в теплице?

Большинство проблем с орошением в теплице связано с засорением, потерей давления или неправильными значениями EC и pH. Простой перечень работ по обслуживанию:

1. Ежедневно: проверяйте показания манометров до и после фильтров, наблюдайте за работой нескольких капельниц в каждой зоне и сравнивайте EC и pH раствора на выходе из капельницы с заданными значениями.
2. Еженедельно: очищайте фильтры или выполняйте их обратную промывку, проверяйте объём и EC дренажа, осматривайте трубопроводы на наличие утечек.
3. Ежемесячно: калибруйте датчики EC и pH, промывайте поливные линии через концевые участки и выборочно измеряйте расход капельниц для проверки равномерности полива.
4. Между оборотами культур: очищайте трубопроводы разрешённым для этой цели кислотным или окисляющим средством для удаления минеральных отложений и биоплёнки, затем тщательно промывайте.

Автоматические самоочищающиеся фильтры сокращают трудозатраты на крупных объектах. Автоматическая система дисковой фильтрации воды с обратной промывкой очищается по перепаду давления или по времени.

Где приобрести оборудование для орошения теплиц?

Для коммерческого проекта выгодно приобретать фильтрацию, узел фертигации и систему выращивания как единый инженерный комплекс, чтобы расходы, давления и управление были согласованы. Mars Vertical Farm производит оборудование для фертигации, фильтрации и водоподготовки, а также теплицы и гидропонные столы на своём заводе в Шанхае. Ознакомьтесь с ассортиментом оборудования для орошения, фертигации и водоподготовки или пришлите нам план теплицы, сведения о культуре и анализ воды, чтобы получить предложение по системе орошения с расчётом параметров.

Источники

• Руководство консультационной службы UMass по передовым методам ведения тепличного хозяйства: системы орошения