Чем заменить солнце для томата?

Свое ближе и дешевле

В закрытом грунте у нас выращивают огурцы, томаты, перцы, баклажаны, зелень, цветы и ягоды. У каждого предприятия своя специализация. В тепличном хозяйстве ОАО «ДОРОРС» наряду с овощами, к примеру, возделывают почти 30 сортов роз.

В некоторых частных фермерских хозяйствах сделали акцент на нежную и съедобную микрозелень, полученную из семян овощей, трав или зерновых, ароматические травы.

Но в межсезонье (с ноября по март) в Беларуси авитаминоз – покупателю особенно хочется зеленого огурчика или ароматного помидора. Откликаясь на спрос, рынок наполняется зачастую «пластмассовыми» томатами, прибывшими недозрелыми из-за рубежа. Конечно, качество во многом зависит от сорта. Но большинство зарубежных экспортеров давно сделали ставку на овощи и фрукты, набирающие спелость не на грядках, а в ящиках в пути. Это и бананы, и томаты, и перцы, и даже бахчевые – арбузы и дыни.

Вторая беда – цены. На прилавках магазинов можно встретить турецкие помидоры, раннюю капусту из Узбекистана, Азербайджана, южных районов России, чеснок из Китая. Стоимость завозного в отсутствие отечественного может взлетать до небес, провоцируя недовольство. Достаточно вспомнить историю с огурцами по 16 рублей за килограмм ранней весной.

Будем строить теплицы

Вопрос этот давно на государственном контроле. В развитие поручения Президента поставлена задача досконально изучить, как с наименьшими затратами и оптимальной технологичностью закрыть проблему – обеспечить страну тепличной продукцией по доступным ценам в межсезонье.

Вопрос может быть решен в течение нескольких лет, заверил Премьер-министр Беларуси Роман Головченко после совещания по вопросам развития тепличного производства в ОАО «ДОРОРС» в марте нынешнего года. И обрисовал ситуацию.

Объемы производства так называемого борщового набора – картофеля, лука, моркови, свеклы – гораздо выше потребности внутреннего рынка. Запасы всегда есть в стабфондах. Больше, чем нам нужно, выращивается и тепличных огурцов, томатов, зелени, пряных трав, однако неравномерно. Хотя проблему можно решить, есть научная база и сопровождение, дело только в экономической эффективности и рентабельности. Цены должны получиться приемлемыми.

Сейчас формируются планы по строительству и модернизации тепличных хозяйств страны. И продолжается поиск новых технологических решений для увеличения их эффективности, сказал глава Правительства на совещании.

До конца 2023 года производство томатов планируют увеличить на 25–30 %. А полное всесезонное обеспечение овощами, включая огурцы и томаты, в Министерстве сельского хозяйства обещают в течение трех лет. Нужно построить около 30 гектаров теплиц с высоким уровнем автоматизации, климат-контролем и необходимым для растений режимом досветки.

Как в космосе, только лучше

Над новыми технологиями для защищенного грунта работает и белорусская наука. В Институте природопользования НАН Беларуси разработаны комплексные органоминеральные удобрения и другие продукты на основе торфа. В Институте физико-органической химии созданы ионитные субстраты. В Институте микробиологии НАН Беларуси – биопестициды (биологические средства в борьбе с вредителями), в Институте овощеводства – сорта овощей, пока главным образом для открытого грунта, но в перспективе и для условий искусственного регулирования микроклимата. В Центре светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси (ЦСОТ НАН Беларуси) создают эффективные светодиодные излучатели для защищенного грунта и городских вертикальных ферм (сити-фермы).

– В отличие от традиционных источников оптического излучения – натриевых ламп высокого давления – интенсивностью излучения и особенно настройкой спектрального состава LED можно управлять с помощью режимов работы светоизлучающих диодов. В результате чего удается создать и настроить спектр по оптическим характеристикам близкий к солнечному, – отмечает директор ЦСОТ НАН Беларуси Юрий Трофимов.

Собственно, свежую зелень можно получать даже на космической орбите. Сегодня в связи с космическими программами по освоению Луны и дальнего космоса интерес к теме вспыхнул с новой силой.

Тематикой работ по использованию светодиодного освещения в космосе в нашей стране занимались с 2006 года. Сначала в Институте электроники НАН Беларуси, а затем в Центре светодиодных и оптоэлектронных технологий.

Белорусские ученые одними из первых в мире стали разрабатывать полноцветное освещение для растений в тепличных условиях. Сегодня на основе объединения миниатюрных светодиодов в многоэлементные модули на своем опытном участке исследователи ЦСОТ НАН Беларуси создали идеальный по многим параметрам светильник. Экономный: такой излучатель потребляет энергии на треть меньше по сравнению с традиционными газоразрядными. Эффективный: урожайность культур под светодиодами существенно возрастает. Ученые выяснили, что совместное использование специальных световых режимов и технологии жидкостного питания (гидропоники) может ускорить рост многих видов растений, например томатов, на 2–3 недели. Это происходит за счет улучшения качества рассады и оптимизации всей
технологии.

Специализируются в ЦСОТ совместно с агротехнологами на выращивании ряда овощных культур (томаты, огурцы, баклажаны и др.) с досветкой. В лаборатории, куда мы заглянули с директором, проводятся эксперименты по выращиванию микрозелени на основе принципов гидропоники и роботизации – с контролем режимов температуры и влажности, подачи углекислого газа.

Двойной урожай – уже реальность

Почему же наши тепличные хозяйства еще не перешли на светодиоды?

Скорее всего полной замены натриевых светильников на LED-излучатели в традиционных теплицах не последует до значительного удешевления последних. В то же время интерес к светодиодным системам возрастает. Благодаря ЦСОТ НАН Беларуси их апробировали как минимум с десяток ведущих отечественных производителей тепличных овощей.

Более года длился промышленный эксперимент по изучению влияния светодиодов на продуктивность розы сорта «Камала» в зависимости от дозы облученности в оранжерее Минского парниково-тепличного комбината. Розы выращивали на гидропонике в сочетании естественного и искусственного освещения.

– Создано три одинаковых участка площадью 180 кв. м каждый, оснащенных светильниками FLORA LED производства ЦСОТ НАН Беларуси, только с разным уровнем установленной мощности, – посвящает в детали Юрий Трофимов. – Результаты эксперимента подтвердили эффективность. При размещении над каждым лотком светодиодных светильников на высоте 0,8–1 м над верхушками растений удалось получить 20 792 розы товарного качества. В то время как на участке с типовыми светильниками при идентичности технологического процесса – 12 435. В промышленных масштабах продуктивность и, следовательно, экономичность процесса еще больше возрастут.

Ученые продолжили эксперименты с другими растениями. И убедились: благодаря использованию светодиодного освещения зимой при комнатном содержании отлично растут бегонии и виолы, лаванда, рассада мандевиллы и пеларгонии, хризантемы, герберы и другие популярные цветы.

Чистота эксперимента

Опробовали технологию с досветкой светодиодами и на экзотах. Совместно с Институтом экспериментальной ботаники НАН Беларуси успешно вырастили катарантус розовый родом из Азии. Растение содержит два сильнодействующих алкалоида, винбластин и винкристин, которые используются как производные для лекарств онкологического профиля. Пришлось постараться, подбирая спектр освещения, поскольку катарантус в естественных условиях растет вблизи экватора на Цейлоне в гористой местности с высоким содержанием ультрафиолета в атмосфере. Эта информация послужила подсказкой для добавления в спектр излучателей ультрафиолетового диапазона. В результате отечественным экспериментаторам удалось вырастить катарантус, в котором концентрация активных веществ оказалась больше, чем у образца, появившегося в естественных условиях.

– В вертикальных теплицах значительно проще получить чистое сырье без загрязнений, – подчеркивает ученый. – Закрытая система тепличного хозяйства исключает потери урожая и от экстремальных погодных явлений, града, шторма, засухи или заморозков. И, самое главное, это более быстрое производство, не требующее лабораторного анализа продукции для подтверждения экологичности и соответствующей маркировки GMP. Таким образом, гораздо проще провести сертификацию. Ведь при выращивании в открытом грунте нельзя исключить загрязнение пестицидами, инсектицидами, полученное при обработке соседних полей.

Сити-фермы

Отечественные LED-системы – экспортный товар, поставляются в Казахстан, Россию, Италию, страны Балканского полуострова. Идея создания мини-фермы свежей продукции, позволяющей значительно сократить путь к потребителю, показалась особенно привлекательной в Сибирском федеральном университете в Красноярске, где совместно с французскими специалистами высокой кухни открыли Высшую школу гастрономии от INSTITUT PAUL BOCUSE и готовят поваров международного уровня. Белорусские светодиодные системы и там нашли применение.

– Светодиодные излучатели для сити-ферм вне конкуренции, – отметил Юрий Трофимов. – Натриевые светильники имеют недопустимо высокую температуру, при работе выделяют много тепла, которое негативно влияет на расположенные рядом растения, что делает невозможным их использование в стеллажных системах. А применение ртутьсодержащих люминесцентных ламп нежелательно по экологическим соображениям. Наибольший эффект от использования светодиодных систем можно получать за счет оптимизации спектра, уровня освещенности, климат-контроля.

В условиях растущего дефицита сельхозземель при увеличении населения вертикальные фермы сегодня позиционируются мировым научным сообществом как наиболее актуальный тренд для малых городов и мегаполисов. В расчет берется экономия земли и уменьшение транспортных затрат при доставке готовой продукции к потребителю. За счет этого, как ожидают международные эксперты, применение светодиодного освещения в City farm в последующее десятилетие увеличится многократно.

В том, что будущее за вертикальным земледелием, не сомневается и Юрий Трофимов. И уточняет, особенно в закрытых автоматизированных и роботизированных системах: