Назначение культивационных сооружений — выращивание овощей и рассады в то время года, когда это невозможно в естественных условиях.

Сооружения бывают двух типов: теплицы и парники.

В зависимости от времени эксплуатации теплицы бывают весенние (весна, лето, осень) и зимние — круглогодичные. Парники эксплуатируются только в весенне-летний период.

Для создания внутри культивационных сооружений искусственного микроклимата применяют нагревание воздуха и почвы в холодное время года, а также охлаждение в периоды, когда наружная температура и ин­тенсивность солнечной радиации превышают требуемые пределы.

МИКРОКЛИМАТ КУЛЬТИВАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Жизнь растений характеризуется процессами фотосинтеза и дыхания.

Фотосинтезом называется процесс образования углеводов из углекислого газа и воды под действием солнечного света Балансовая формула фотосинтеза имеет вид:

,Формулы (XI.1) и (XI.2) имеют условный характер. Реакции, которые протекают в действительности, гораздо сложнее.

Процессы фотосинтеза и дыхания взаимосвязаны и зависят от многих факторов.

На жизнь растений большое влияние оказывает температура воздуха и листьев, а также величина поглощенной солнечной радиации и ее спектральный состав.

, Повышение температуры окружающего воздуха до определенного предела увеличивает интенсивность фотосинтеза1 (рнс. XI.1). В летний

1 Под интенсивностью фотосинтеза понимается количество углекислого газа в миллиграммах, усвоенного в течение 1 ч 1 дм2 поверхности листа период интенсивность длинноволновой радиации в спектре солнца довольно высока. В результате поглощения солнечной радиации растения существенно нагреваются: температура листьев достигает 40—45° С, что значительно выше пределов, характеризующих максимум фотосинтеза. Отрицательное влияние перегрева растений на их жизнедеятельность иллюстрирует рис. XI.2, на котором показано изменение интенсивности фотосинтеза при температуре воздуха 30—35° С. В часы наибольшей солнечной радиации наблюдается снижение интенсивности фотосинтеза,
а в 13—15 ч дыхание растений преобладает над фотосинтезом. Дневная депрессия фотосинтеза отрицательно сказывается на жизни растений и снижает урожайность выращиваемых культур.

Для различных растений существует своя зона теплового кОхМфорта, в которой они интенсивнее развиваются. В табл. XI. 1 приведены рекомендуемые значения температуры и влажности воздуха для некоторых овощных культур, выращиваемых в культивационных сооружениях.

Температуру листьев при выращивании томатов и огурцов рекомендуется поддерживать 22—23° С. Максимально допустимая температура листьев 35° С.

Существеное влияние на процесс фотосинтеза оказывает освещенность, т. е. интенсивность солнечной радиации в диапазоне 0,4—0,7 мк. Нормальный фотосинтез протекает при соответствии температуры воздуха степени освещенности. Минимальная освещенность для томатов и огурцов в рассадной фазе 3000—4000 лк, в послерассадной 5000— 6000 лк в течение 8—10 ч в сутки. Наиболее благоприятные для растений значения освещенности составляют 10 000—20 000 лк.

На характер протекания процесса фотосинтеза влияет не только количество поглощенного излучения, но и качественный состав его. Фиолетовые и синие лучи с Я=0,38—0,49 мк обусловливают нормальный обмен веществ, стимулируют формирование ветвей и листьев. Зеленые и желтые лучисА,=0,49—0,595 мкмало влияют на физиологические процессы. Оранжевые и красные лучи с Я=0,595—0,78 мк являются основным ви­дом излучения, необходимого для фотосинтеза. При этом происходит максимальное поглощение радиации хлорофиллом. Вытягиванию растений способствует излучение с Я —0,7—1 мк, укорачиванию при утолщении листьев — излучение в диапазоне Я = 0,315—0,38 мк. Для излучения с Я>1 мк не выявлено специфического действия. Коротковолновая ра­диация с Я<;0,315 мк губительна для растений.

На интенсивность фотосинтеза в значительной степени влияет концентрация углекислого газа. Оптимальная величина СОг в зоне растений составляет 1%. Нижний предел значения СОг равен 0,01%, верхний — 5%.

В формировании теплового режима растений и концентрации углекислого газа существенную роль играет подвижность воздуха. Подвижность воздуха в теплице интенсифицирует конвективный теплообмен ра­стений с окружающим воздухом, препятствует образованию застойных зон. Рекомендуемая скорость движения воздуха в зоне растений составляет 0,2—0,7 м/с.

Нормальный рост растений обеспечивается совокупностью благоприятных почвенных и атмосферных условий. Отклонение какого-либо фактора, определяющего эти условия, в большую или меньшую сторону приводит к нарушению роста растений, а следовательно, и к уменьшению урожайности.


КОНСТРУКЦИИ КУЛЬТИВАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Парники. Наибольшее распространение получили русские односкатные углубленные парники (рис. XI.3) с укрытиями из остекленных съемных рам. Находят все большее применение разборно-персс1ановочные пленочные парники, в которых укрытием является переносный каркас с пленочным покрытием,

Теплицы. Большая часть теплиц строится в виде двухскатных или блочных (рис. XI.4). Двухскатные теплицы (рис. XI.4, а) могут иметь

внутренние опоры. В зависимости от способа выращивания растений теплицы делятся на грунтовые и стеллажные. Как в ангарных, так и в блочных теплицах овощи можно выращивать в инертных средах, смачи­ваемых растворами питательных солей. Такой способ выращивания растений называется гидропонным.

Основным надземным ограждением теплиц и парников являются светопрозрачные материалы — стекло и полимерные пленки.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И ОТОПЛЕНИЕ ТЕПЛИЦЫ

Температурный режим теплицы, заданный культурооборотом, определяется системой теплопоступлений и теплопотерь сооружения В общем виде алгебраическое уравнение теплового баланса теплицы может быть записано в соответствии со схемой (рис. XI.5):

Отдельные составляющие этого уравнения в зависимости от конкретных условий могут быть приняты со знаком плюс или минус или могут быть равны нулю; они определяются по формулам, приведенным в главе II.


Системы отопления теплиц и парников должны обеспечивать заданные температурные условия как в грунте, так и в воздушном пространстве.

Расчетные параметры внутреннего воздуха и температура грунта в теплицах и парниках принимаются в соответствии с заданными культу-рооборотами проектируемого сооружения.

Расчетные параметры наружного воздуха в холодный период года принимаются: для сооружений круглогодичного использования — параметру В по СНиП, для сезонных сооружений — средняя температура наиболее холодного месяца за период эксплуатации, сниженная на половину максимальной суточной амплитуды температуры воздуха для данного района.

В теплицах круглогодичного назначения целесообразно проектировать системы водяного отопления с отопительными приборами в виде регистров или змеевиков из гладких труб. Следует проектировать самосто­ятельные системы грунтового обогрева. Эти системы в зависимости от района строительства могут иметь отопительные приборы, расположенные по всей площади растительного грунта или только для периметрального обогрева.

Система надпочвенного обогрева также должна быть самостоятельная. Ее отопительные приборы должны быть расположены в приземной
части у внутренних поверхностей наружных ограждений. В блочных теплицах отопительные приборы следует располагать в пригрунтовои зоне по всей площади теплицы. Систему обогрева воздушного пространства теплицы необходимо делать также самостоятельной и отопительные приборы располагать под светопрозрачным ограждением теплиц. В блочных теплицах (см. рис. XI.4) необходимо иметь самостоятельные системы с подлотковыми отопительными приборами. Назначение этих систем — подогрев лотков, по которым стекает растаявший снег с наклонного остекления.

Проектирование нескольких самостоятельных систем обогрева определяется необходимостью разновременной их работы в зависимости от конкретных условий эксплуатации теплицы и метеорологических условий.

Для поддержания заданных температурных условий в теплицах, особенно весенних, целесообразно устраивать воздушное отопление с раздачей воздуха через полимерные пленочные перфорированные воздухово­ды, проложенные в верхней части теплицы или в пригрунтовои зоне (рис. XI.8). Можно применять системы комбинированного обогрева, т. е. водяного с нагревателями из гладких труб и воздушного с воздуховодами равномерной раздачи воздуха через полимерные пленочные перфорированные воздуховоды.

Отопительные приборы систем должны быть так размещены в объеме сооружения, чтобы температура рабочего объема была обеспечена при наименьших затратах тепла.

Натурными наблюдениями в действующих теплицах установлено, что наиболее рационально такое распределение отопительных приборов, при котором теплопотери теплицы компенсируются следующим образом. В ангарных теплицах от отопительных приборов, расположенных:

а) в воздушном пространстве у остекленных поверхностей — 50—60%;

б) у цокольной части стены — 25—30%;

в) в грунте по периметру теплицы (в овощных теплицах) — Г5—20%;

г) под корнеобитаемым слоем под всей площадью грунта (в рассадных теплицах)—20—30% присоответствующем сокращении теплопередачи приборов воздушного пространства.

В блочных теплицах эти соотношения должны быть изменены в связи с относительным увеличением теплопотерь через наклонные свето-ирозрачные ограждения.

Теплопередача отопительных приборов системы подлоткового обогрева определяется для каждого климатического района исходя из количества снега, выпадающего в этом районе.