Агробиологическая оценка сортов и гибридов огурца с использованием временных плёночных укрытий для фермерских и личных подсобных хозяйств Северо-Западного региона Российской Федерации

Овощи являются важнейшим продуктом питания человека. Калорийность овощей невысокая, однако, благодаря высокому содержанию витаминов, солей, органических кислот и других веществ, от которых в сильной степени зависит усвояемость пищи, овощи имеют большое пищевое и целебное значение (47- 51- 91- 102).

Огурец — одна из наиболее популярных овощных культур в нашей стране. Огурцы употребляют в свежем, консервированном и солёном виде. Они ценятся за высокие вкусовые качества, аромат и наличие в них пектонизирующих ферментов, способствующих пищеварению.

Плоды огурца содержат на 100 г сырого вещества: сахара — 1,5−2%, белка — около 1%, витамина С — 10−16 мг, витамина РР — 0,2 мг, каротина -0,1 мг По содержанию витамина В2 (рибофлавина) огурцы превосходят редис, по витамину В1 (тиамин) свёклу и не уступают редису и репчатому луку. Кроме того, в огурцах содержание йода больше, чем в луке, картофеле и других овощных культурах (47- 120).

Потребность населения в плодах огурца полностью ещё не удовлетворяется. Одним из важных мероприятий для увеличения производства этой культуры является повышение урожайности путём улучшения семеноводства, выведения новых высокоурожайных сортов и гибридов и разработка более прогрессивных технологий выращивания культуры огурца.

В нашей стране основной объём производства овощей сосредоточен в личных хозяйствах населения. Так, согласно данным Госкомстата России в 2002 г. в хозяйствах населения произведено 81,5% овощей от всего произведённого объёма (97). В Тверской области объём производства овощей в хозяйствах населения ещё выше — 94,3% (100- 101). Таким образом мы видим, что овощи в России производятся, в основном, в личных хозяйствах населения. Однако, огородники в подавляющем большинстве, не имеют профессиональных знаний по овощеводству, физиологии растений, у них отсутствуют физико-химические анализы почв, на которых они выращивают овощи. Вследствие этого огородники не могут правильно рассчитать дозы внесения органических и минеральных удобрений. Не имея знаний о болезнях и вредителях овощных культур, граждане бесконтрольно и необдуманно применяют на своих участках пестициды, что снижает качество получаемой продукции. Вследствие перечисленных выше причин овощеводы в личных подсобных и фермерских хозяйствах имеют низкую урожайность, невысокий или отрицательный уровень рентабельности. Всё выше сказанное, в полной мере, касается выращивания такой популярной в России культуры, как огурец.

Из вышесказанного следует, что в производстве овощей, и в частности огурца, в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения имеются большие резервы, как в увеличении объёмов производства, так и в повышении качества получаемой овощной продукции.

До 90-х годов XX века, в России, сельскохозяйственная наука решала задачи, которые ставили перед ней коллективные сельхозпредприятия, имеющие большие земельные площади и подготовленных специалистов. Проблемам фермерских и личных подсобных хозяйств уделялось мало внимания. Только с начала 90-х годов, когда в нашей стране изменилась экономическая ситуация, учёные и учебные заведения сельскохозяйственного профиля начали проводить исследования и решать задачи, которые ставит перед ними овощеводство в условиях фермерских и личных хозяйств населения.

Применительно к Северо-Западному региону Российской Федерации, а конкретно в Тверской области, работ по испытанию сортов и гибридов огурца, совершенствованию технологии выращивания крайне мало.

Агробиологическая оценка сортов и гибридов огурца при выращивании в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в условиях фермерских и личных хозяйств в Северо-Западном регионе Российской Федерации проведена недостаточно. Отсутствуют недорогие, простые в изготовлении плёночные укрытия для растений высотой 1,4−2 метра, быстро собираемые и разбираемые, позволяющие выращивать огурец на шпалере. Поэтому, в диссертационной работе выполнили агробиологическую оценку сортов и гибридов огурца в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств, разработано и испытано укрытие для растений, имеющее низкую себестоимость и высокие технологические параметры (патент № 1Ш 2 268 580 С2), из множества известных приёмов выращивания огурца отобраны наиболее оптимальные для Северо-Западного региона и скомпонованы в единую технологию, позволяющую получить ранний урожай в данных условиях.

Цель и задачи исследований. Цель работы — изучить и подобрать лучшие сорта и гибриды, выявить действительно возможный урожай сортов и гибридов огурца в условиях Верхневолжья при применении наиболее совершенной технологии их выращивания для фермерских и личных подсобных хозяйств населенияразработать необходимые пленочные укрытия, которые характеризовались бы небольшой металлоемкостью, простотой в установке и разборке и способны были противостоять ветровой и водной нагрузке.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1.Определить критерии отбора сортов и гибридов огурца для проведения опытов.

2.0пределить сорта и гибриды огурца, которые обеспечивают наибольшую урожайность и имеют наилучшие технологические качества при выращивании в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения и рекомендовать их в производство.

3.Выявить действительно возможный урожай сортов и гибридов при программировании выращивания в условиях Северо-Западного региона России.

4. Разработать недорогое, простое в изготовлении, быстро собираемое и разбираемое плёночное укрытие для растений высотой более 1 метра, позволяющее выращивать огурец на шпалере и испытать его.

5.Выполнить сравнительный расчет на жесткость арочных конструкций каркаса для укрытия растений, для определения наиболее жёсткой и оптимальной конструкции.

6.Скомпоновать в единую, эффективную технологию отдельные известные приёмы, применяемые населением в личных хозяйствах СевероЗападного региона Российской Федерации, для получения раннего урожая огурца.

7.Изучить качество урожая (содержание сухого вещества, нитратов, токсичных элементов — меди, цинка в свежих плодах огурца).

8.Рассчитать экономическую эффективность выращивания огурца под временными плёночными укрытиями в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения.

Научная новизна. Впервые выполнена агробиологическая оценка сортов и гибридов огурца при выращивании в открытом грунте под временными плёночными укрытиями в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств населения Северо — Западного региона России для получения раннего урожая и повышения общей урожайностивыявлен уровень действительно возможной урожайности сортов и гибридов, разработана и испытана новая конструкция каркаса для укрытия растений, имеющая низкую стоимость изготовления и высокие эксплутационные качества. Научная новизна подтверждена патентом на «Укрытие для растений» № RU 2 268 580 С2.

Практическая ценность работы заключается в рекомендациях производству гибридов огурца, обеспечивающих получение максимальных, но действительно возможных урожаев при высоких технологических качествах плодов для выращивания их в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения Северо-Западного региона Россиив разработке новой конструкции каркаса для укрытия растений, позволяющей выращивать огурец на шпалере.

Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в крестьянском (фермерском) хозяйстве «Бережки» Максатихинского района Тверской области, получен патент на «Укрытие для растений» № RU 2 268 580 С2.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научной конференции Тверской государственной сельскохозяйственной академии «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса Тверского региона» Тверь 2002 г. и на научных конференциях РГАЗУ 2002 и 2004 гг.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ и получен патент Российской Федерации на изобретение.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 122 страницах, содержит 41 таблицу, 36 рисунков, состоит из 7 глав, основных выводов, предложений производству, библиографического списка использованной литературыкоторый включает 150 наименования, в том числе 26 на иностранных языках, 13 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту: обоснование биологических и технологических требований к сортам и гибридам огурца для организации прибыльного производства в условиях фермерских и личных хозяйств населения при выращивании под временными плёночными укрытиямипрограммирование урожайности для лучших сортов и гибридов, обеспечивающих получение продукции хорошего качествапреимущества применения нового укрытия для растений, патент № 1Ш 2 268 580 С2, при выращивании огурца в условиях фермерских и личных хозяйств населенияобоснование повышенной жёсткости каркаса нового укрытия для растенийобоснование технологии выращивания огурца для получения раннего урожая и экономической эффективности.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. В условиях Тверской области при выращивании огурца под плёночными укрытиями суммарное количество ФАР составляет 89,3 кДж/см Теоретически возможная урожайность огурца по приходу и КПД ФАР от 1,0 до 3,0% колеблется от 10,92 до 32,76 кг/м .

2. Баллы биоклиматического потенциала (БКП) по месяцам, при выращивании огурца под плёночным укрытием, составляют в июне 0,83- в июле 1,38- в августе 1,86. Оценочный балл климата суммарно по месяцам составляет 16,63 кг плодов на каждый балл БКП от появления всходов до первого сбора продукции в третьей декаде июня, в июле бонитет климата равен 13,96- в августе 12,70.

3. В условиях Тверской области при выращивании огурца под плёночными укрытиями уровень действительно возможной урожайности составляет 23,51 кг/м .

4. Исследования гибридов и сортов под плёночными укрытиями в Тверской области позволили выявить наиболее урожайные гибриды для фермерских и личных подсобных хозяйств населения с урожайностью:

Л Л.

Р)Пасамонте-17,6 кг/м, р1Маринда-14,0 кг/м, Р^телло (контроль-1)-13,5.

У 9 кг/м, р1Клавдия-14,5 кг/м .

5. Применение рекомендованной нами технологии позволяет получать плоды огурца с содержанием токсичных элементов значительно ниже ПДК. Содержание меди в плодах за годы исследований не превышало 0,240 мг/кг при ПДК 5,0 мг/кгсодержание цинка в плодах не превышало 1,508 мг/кг при ПДК 10,0 мг/кг. Содержание нитратов в плодах огурца не превышало 43,20 мг/кг при ПДК 400 мг/кг.

6. Наиболее высокую общую дегустационную оценку получил гибрид Р] Отелло (к-1) — 4,9 баллагибрид Р (Пасамонте и сорт Изящный получили 4,8 баллаР[ Клавдия — 4,6 балла.

7. Разработанная конструкция каркаса для укрытия растений имеет повышенную жёсткость по сравнению с широко распространёнными укрытиями из параллельно устанавливаемых дуг и полиэтиленовой плёнки. При ширине гряды в один метр и высоте укрытия 1,45 м жёсткость разработанного каркаса из перекрёстных дуг больше в направлении вертикальной нагрузки в 2,5 разав направлении поперечной нагрузки в 15,9 разав продольном направлении в 46,9 раза.

8. Для получения раннего урожая огурца при выращивании в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в фермерских и личных подсобных хозяйствах Северо-Западного региона Российской Федерации лучшим является рассадный способ (высадка рассады в мае). Для этого растения выращивают под укрытием из перекрёстных арок высотой не менее 1,4 м на шпалере с густотой посадки — 4 растения на 1 м. Растения ведут в два стебля.

9. Положительный уровень рентабельности при выращивании огурца в условиях фермерских хозяйств позволяют получать сорта и гибриды с урожайностью не менее 11 кг/м (с учётом товарности). Это достигается при использовании гибридов Пасамонте, Клавдия, Отелло. Программирование второй группы гибридов является убыточным, так как урожай огурца менее 11 кг/м2 не окупает затрат на производство.

10. Разработанная технология выращивания позволяет получать ранний урожай огурца в условиях Тверской области — в третьей декаде июня.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. В целях получения наибольших урожаев, ранних сборов продукции и повышения её качества рекомендовать для фермерских и личных подсобных хозяйств населения Северо-Западного региона Российской Федерации выращивать гибриды Пасамонте, Клавдия, Отелло.

2. Разработанное и испытанное нами «Укрытие для растений» рекомендуем для внедрения в производство в Северо-Западном регионе Российской Федерации.

3. В условиях Верхневолжья для получения урожайности огурца 21,0.

2 2 кг/м под плёночными укрытиями при внесении 60 т/га или 6 кг/м навоза потребуется дополнительно внести в период вегетации растений.

У «У минеральных удобрений: азота 0,19 кг/м — фосфора 0,04 кг/м — калия 0,06 кг/м2. При использовании гибридов Пасамонте, Клавдия, Отелло, в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств населения рекомендуем следующую технологию выращивания: посев семян на рассаду — 15 апрелявысадка рассады — 15 маяв мае — начале июня, пока не пройдут возвратные похолодания, растения выращивать под двойным слоем плёнки. Для первого слоя использовать нетканный укрывной материал марки «Лутрасил» или «Спанбонд», который укладывается прямо на растения. Высота второго слоя плёнки от земли не более 25 см. После окончания похолоданий низкие дуги с плёнкой убрать и для выращивания растений применять «Укрытие для растений» патент № 1Ш 2 268 580 С2. Высота укрытия не менее 1,4 м, ширина гряды — один метр, густота посадки — 4 растения на 1 м². Растения ведут в два стебля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В нашей стране основной объём производства овощей сосредоточен в личных хозяйствах населения. Однако частник, в подавляющем большинстве, не имеет профессиональных знаний по овощеводству, физиологии растений, не может правильно расчитать дозы внесения навоза и минеральных удобрений, у него отсутствуют физико-химические анализы почвы, на которых он выращивает овощи. Вследствие этого овощевод имеет низкую урожайность овощных культур, в том числе огурца, невысокий или отрицательный уровень рентабельности. Доступные рекомендации учёных-агрономов, использующих принципы и методы программирования урожаев, позволят овощеводам страны выращивать овощи с учётом физико-географических, почвенно-климатических, экономических условий зоны и биологических особенностей растений Все это позволит значительно увеличить урожайность овощных культур, производимых в личных подсобных хозяйствах, повысить уровень рентабельности и наполнить овощной рынок страны экологически чистыми овощами по доступным ценам.

4. РАЗРАБОТКА НОВОГО УКРЫТИЯ И РАСЧЁТ АРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ЖЁСТКОСТЬ.

4.1. Разработка нового укрытия.

Для того, чтобы поднять растение огурца с земли и выращивать его на шпалере необходимо иметь укрытие высотой не менее 1,4 м. Укрытие должно быть недорогим, простым в изготовлении, быстро собираемым и разбираемым. Конструкция каркаса должна предусматривать возможность сборки укрытия высотой до двух метров и более, при обеспечении необходимой жёсткости. В этом случае растения огурца выращиваются на шпалере, максимально используется объём укрытия, намного повышается урожайность с 1 м² по сравнению с тем, когда огурец выращивают под низкими дугами высотой до .0,8 м, где растения сильно загущены и лежат практически на земле. Такое укрытие было разработано и испытано в ходе исследований. Каркас укрытия показан на рис. 11.

Рис. 11 Разработанное укрытие для растений 1-арочные элементы (дуги) — 2-шпагат.

Для удобства чтения чертежа полиэтиленовая плёнка не показана. Каркас укрытия состоит из однотипных деталей — плоских гибких арочных элементов (в обиходе называются дугами), которые установлены на земле парами одна над другой перекрёстно под некоторым углом друг к другу, причём арочные элементы связаны между собой гибким элементом (например шпагатом) в местах пересечения друг с другом и между соседними парами. Таких пар устанавливают столько, сколько требуется для получения необходимой длины укрытия. Полученный каркас накрывают плёночным покрытием, края которого прижимают к земле грузами или закрепляют иным способом. Благодаря тому, что арочные элементы пересекаются между собой и скрепляются (связываются) в местах пересечений, вся конструкция приобретает повышенную жёсткость, что является ценным качеством для такого типа укрытий. Арочные элементы просты и могут быть изготовлены в условиях фермерского и личного подсобного хозяйства без применения специального инструмента и оборудования. Для этого необходимо закупить материал (например стальную проволоку диаметром от 6,5 до 9 мм) и разрезать его на куски заданной длины. Потом эти отрезки сгибаются в дуги, а дуги устанавливаются на месте сборки укрытия согласно чертежа (см. рис. 11). В местах пересечения дуги связываются шпагатом и вся конструкция накрывается укрывным материалом. Края материала закрепляются грузами или иным способом. Нами была приобретена для изготовления и испытаний укрытия для растений проволока круглая горячекатанная по ГОСТ 14 085–68 диаметром 6,5 мм из материала сталь Зпс. Смонтированный каркас показан на рис. 12. Конструкция получилась ажурной, лёгкой и прочной. Сверху каркас накрывался полиэтиленовой плёнкой (на рис. 12 каркас показан без плёнки). Подобные укрытия эксплуатируются нами более трёх лет и полностью выдержали все испытания. На рис. 13 показан нижний узел пересечения арочных элементов. При малом диаметре проволоки (6,5 мм), из которых сделаны арочные элементы (дуги), благодаря тому, что дуги пересекаются между собой и скрепляются в местах пересечения, конструкция имеет необходимую жёсткость, выдерживает вес растений в период вегетации, выдерживает давление ветра и дождя.

Рис. 12 Каркас укрытия для растений.

Таким образом разработанная конструкция укрытия для растений сочетает в себе малую стоимость изготовления, высокие эксплуатационные качества, возможность быстрого монтажа и демонтажа, что в конечном итоге позволяет снизить себестоимость производства огурца.

Рис, 13 Нижний узел пересечения арочных элементов каркаса. Арочные элементы связаны шпагатом.

По окончании периода вегетации, укрытие разбирается и убирается на хранение. В следующем сезоне укрытие монтируется на новом месте, благодаря чему нет накопления болезней и отсутствует почвоутомление.

4.2. Расчётные схемы.

Простейшие укрытия для растений обычно состоят из арок, связанных между собой шпагатом и накрытых полиэтиленовой плёнкой. Рассмотрим две расчётные схемы:

1 Широко применяемая на практике конструкция каркаса из плоских арок, установленных параллельно друг другу, показана на рис. 14 (далее по тексту вариант 1). Шпагат и полиэтиленовая плёнка для удобства чтения чертежа не показаны. На рис. 15 показана расчётная схема несущей системы из плоских арок по варианту 1, где К=0,5 м — радиус арки, Ьо=КоК=1,9К=0,95 м — высота прямоугольного участка арки, Н=1,45 м — высота аркиКокоэффициент, учитывающий конкретные размеры каркаса по варианту 1. На рис. 16 показан разработанный каркас из перекрёстных арок (далее по тексту вариант 2). Шпагат и полиэтиленовая плёнка не показаны. На рис. 17 показана расчётная схема для каркаса из перекрёстных арок, где = 2'/2/2 =0,707 м — радиус арки, =Ко'х = Н—= 0,743 м — высота прямолинейного участка арки по варианту 2- К0' - коэффициент, учитывающий конкретные размеры каркаса по варианту 2. Для сравнительного расчёта ширина, длина и высота каркаса по варианту 1 и варианту 2 выбраны одинаковыми. Ширина каркаса принята 1 м, длина каркаса — 4,5 м. Ширина гряды в 1 м наиболее часто встречается в фермерских и личных подсобных хозяйствах. Общая длина гряды (4,5 м) в расчётах не учитывается. Обычно арки делают из стальной проволоки (Далее.

Инженерные расчёты проведены лично автором на основе знаний, полученных при обучении в Калининском политехническом институте (ныне Тверской государственный технический университет). Автор выражает благодарность С. Л. Субботину за оказанную методическую помощь и консультации при расчётах каркаса на жёсткость. по тексту применяется термин, принятый в дисциплине сопротивление материалов" - стержень).

Рис. 14 Каркас из параллельных арок. Шпагат и плёнка не показаны.

Рис. 15 Расчётная схема для каркаса из параллельных арок.

Рис. 16 Каркас из перекрёстных арок. Шпагат и плёнка не показаны.

Рис. 17 Расчётная схема для каркаса из перекрёстных арок.

4.3.Нагрузки на арочную систему.

В соответствии с нормами (4) ветровое давление на наветренную и заветренную поверхности сооружения определяется по формуле.

ЧРЧоСи (4.1) где скоростной напор ветрас- - аэродинамические коэффициенты. Для наветренной поверхности с|=0,8 (давление на поверхность), для заветренной поверхности с2= -0,6 (ветровой отсос). В Тверской области скоростной.

7 7 напор ветра для сооружений менее 5 метров q0=18кгc/м =0,18кН/м. Равнодействующая ветрового давления определяется по формуле:

НЧ| - Ч2)3=Чо (с, — С2)8, (4.2) где Б — площадь проекции сооружения на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, приходящаяся на одну плоскую арку или на одну перекрёстную арочную систему. В рассматриваемом случае рис. 14- 16. л.

8=1,45×1,125=1,631 м Подстановка значений сь С2, 8 в формулу (4.2) даёт равнодействующую ветрового давления: (?>=18(0,8+0,6)1,631 =41кгс=0,41кН Кроме этого, согласно нормам (4) необходимо учитывать случайную сосредоточенную нагрузку Р=30кгс=0,ЗкН, приложенную в наиболее невыгодной точке конструкции. Учитывая, что нагрузка С) рапределяется по поверхности покрытия, перемещения от неё будут меньше, чем от сосредоточенной нагрузки Р=30кгс, приложенной в верхней точке арки. Эта нагрузка и принимается в расчёт.

4.4. Горизонтальная нагрузка в плоскости арки Ввиду симметрии заданной схемы (рис. 18 а) из трёх неизвестных метода сил (41) остаётся только одно обратно-симметричное Х| (рис. 18 б), которое находится из уравнения:

ОцХ|+Лц.=0,.

4.3) где о о.

Б-длина стержняdS-диффepeнциaл длины дуги (с18=Кс1ф — для криволинейного участкас18=с12 — для прямолинейного участка) — Е1.

6 2 8 2 изгибная жёсткость стержняЕ=2,1 • 10 кгс/см =2,1−10 кН/м — модуль упругости стали- 1= л-с14/64 — осевой момент инерции круглого поперечного сечения стержня (41) — (1- диаметр стержня. Уравнения изгибающих моментов М) в единичном состоянии (рис. 18 в) и Мр в грузовом состоянии рис. 18 г) приведены в таблице 12. Их подстановка в формулы (4.4) приводит к следующим результатам (ввиду симметрии расчёт выполняется для правой половины арки):

71 м1 я3.

11 I Е1 0 Е1 v 074Е1 л.

ЩмР мхмР, 7р{я3.

А= j-^dZ = -(l + K0)2^—lp — Е1 о Е1 У 2Е1.