Повышение эффективности использования оптического излучения в светокультуре огурца тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат технических наук Митягина, Яна Георгиевна

• Митягина, Яна Георгиевна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Митягина, Яна Георгиевна

Введение.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Тенденции производства и потребления продукции защищенного грунта.

1.2. Анализ состояния проблемы повышения эффективности производства овощей защищенного грунта.

1.3. Проблемы и особенности выращивания растений в светокультуре

1.4. Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. Теоретические основы повышения эффективности использования оптического излучения в облучательной установке для выращивания растений огурца в светокультуре.

2.1. Пути повышения эффективности использования оптического излучения при использовании искусственных источников излучения.

2.2. Разработка конструкции шпалер для выращивания растений в светокультуре.

2.2.1. Обоснование параметров конструкции шпалер.

2.2.2. Конструкция шпалер для выращивания растений огурца в светокультуре.

2.3. Расчет облучательной установки для выращивания растений огурца в светокультуре.

2.3.1.Выбор светотехнической программы.

2.3.2.Разработка пространственной модели растения огурца.

2.3.3.Методика расчета.

2.3.4.Расчет облучательной установки.

2.4. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования выращивания растений огурца в светокультуре.

3.1. Характеристика объекта исследований и условия проведения опытов.

3.1.1. Технология выращивания рассады.

3.1.2. Технология выращивания растений огурца.

3.2. Методика исследований зависимости роста и продуктивности растений при выращивании растений на новых конструкциях шпалер в светокультуре.

3.3. Результаты экспериментальных исследований.

3.3.1.Повышение эффективности использования искусственного излучения при выращивании в светокультуре.

3.4. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Экономическая эффективность принятых решений.

4.1 .Определение годовых эксплуатационных затрат.

4.2. Определение элементов эксплуатационных затрат.

4.3. Определение показателей экономической эффективности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности использования оптического излучения в светокультуре огурца»

На сегодняшний день в Российской Федерации эксплуатируются порядка 2,6 тыс. га зимних остекленных теплиц и 1,5 тыс. га пленочных теплиц. Российский рынок стремительно развивается - этому способствует изменившаяся структура питания и стремление к здоровому образу жизни. Овощи, фрукты и зелень теперь нужны круглый год и в немалых количествах. За 2006 год 19 тепличными комбинатами Московской области было реализовано более 85 тысяч кг овощей. Ежегодно потребителям Москвы и области реализуются более 90 тыс. тонн витаминной продукции [140].

Отрасль овощеводства защищенного грунта в Российской Федерации начала формироваться в 70-х годах прошлого столетия. Основной пик строительства теплиц пришелся на 1972-1986 годы. К настоящему времени износ основных фондов приблизился к 80 %, теплицы эксплуатируются более 30 лет, при этом не проводились реконструкции и техническое перевооружение.

Вследствие физического износа теплиц повышаются затраты на отопле

V" ние, ремонт ограждающих конструкций и остекление. Экономическое положение большей части тепличных хозяйств оставляет желать лучшего. Многие тепличные комбинаты не могут компенсировать свои производственные затраты из-за низкого уровня технологии и высокой стоимости энергоресурсов.

Конструктивные решения старых теплиц не всегда позволяют внедрять прогрессивные технологии, без чего невозможно добиться увеличения производства продукции как главной составляющей экономики предприятий. Тяжелые условия труда в старых теплицах порождают отток кадров, особенно в Московском регионе. Вместе с тем, в настоящее время обострилось положение с использованием энергоресурсов в тепличном овощеводстве, что связано со значительным ростом цен на них. При существующих тарифах на теплоэнергоносители, их доля в структуре затрат на производство овощной продукции составляет 60-70 % [89]. Необходимо срочно искать дополнительные источники финансирования, привлекать инвестиционные, лизинговые компании, банки, региональные органы власти и т.п., постоянно находится в конкурентной среде, не боятся идти на финансовый риск. Следует экономически обосновывать строительство и ввод в эксплуатацию теплиц нового поколения, одновременно выводя из оборота старые, содержание которых расточительно.

Для решения задачи коренной реконструкции тепличных предприятий привлекают внимание и поддержку власти, как на региональном, так и на федеральном уровне. В Государственной думе РФ подготовлен Федеральный закон «О развитии сельского хозяйства и агропромышленного рынка в Российской Федерации». В проекте этого закона, к сожалению, нет ни одного слова об овощеводстве защищенного грунта как отрасли сельского хозяйства. Увеличение объемов производства отечественной сельскохозяйственной продукции, в том числе и продукции овощеводства, имеют не только экономическую значимость, но и политическую. Нужно в полной мере задействовать свои производственные мощности и трудовой потенциал и уменьшать импорт продовольствия.

Производительность труда в нашем тепличном овощеводстве ниже в 2-3 раза, чем в развитых странах Европы. Если лучшие тепличные комбинаты России такие, как «Московский» и «Белая дача» (Московская обл.); «Майский» и «Весенний» (Республика Татарстан); «Алексеевский» (Республика Башкортостан); «Тепличный» (Вологодская область) производят более 30 кг/кв.м огурцов и более 40 кг/кв.м томатов (за один оборот), то тепличный комбинат «Майский» использовав технологию светокультуры получил по итогам 2005 г. 103 кг огурца с одного кв. метра. В Финляндии (наш ближайший сосед) и Голландии получают до 70 кг/кв.м огурцов и 60 кг/кв.м томатов за оборот. А самые прогрессивные технологии в новейших культивационных сооружениях дают там 100-120 кг овощей с одного кв. метра в год. При этом на одном гектаре теплиц там работает до 4-х человек, тогда как у нас минимум 10 человек [39].

В России сектор защищенного грунта имеет шанс выжить при трех условиях: внедрении энергосберегающих технологий; повышении урожайности культур; более эффективном использовании кадров [128].

На сегодняшний день актуальным становится выращивание в светокультуре круглый год, которое позволяет получить максимальный урожай с квадратного метра в короткие сроки. Единственным в России тепличным комбинатом, где более 10 % площадей переведено на круглогодичное производство овощей является «Майский» в Казани. Тепличный комбинат «Майский» — это современное, постоянно совершенствующее своё производство предприятие, где для работников созданы все необходимые социально-бытовые условия. Предприятие активно использует для светокультуры энергоэкономичные лампы «Рефлакс», что позволяет снизить потребление электроэнергии в 2-2,5 раза за счет сокращения числа световых точек, меньшей единичной мощности облучателя и ускорения сроков выгонки рассады. Однако с ростом цен на энергоноситили и электроэнергию встает проблема себестоимости продукции. Затраты на электроэнергию при выращивании в светокультуре овощей и цветов составляют свыше 30%. На сегодняшний день эта проблема определяет необходимость разработать новые инженерные решения (технологии) при выращивании растений в светокультуре.

Заключение диссертации по теме «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве», Митягина, Яна Георгиевна

Общие выводы

1. На основе анализа литературных источников по выращиванию растений в светокультуре разработана конструкция шпалер, способствующая повышению равномерности искусственного и естественного облучения в 1,5 раза.

2. Разработана методика расчета облучательной установки для выращивания огурцов в светокультуре на основе моделирования растения в различные периоды его роста.

3. Разработанная модель растения огурца позволяет с точностью 94% рассчитать облученность растений, выращиваемых в светокультуре.

4. Выявлено, что равномерность облучения вдоль стебля растения в меньшей степени зависит от расстояния между облучателями и в большей от высоты их подвеса. С увеличением длины стебля при выращивании растений на вертикальных шпалерах равномерность снижается с 0,3 до ОД, а при выращивании на дугообразных шпалерах увеличивается с 0,3 до 0,8-0,9.

5. Теоретические исследования распределения облученности вдоль стебля растений показали, что для удовлетворительной равномерности минимальная высота подвеса облучателей над верхушками растений не должна быть менее 1 м, а расстояние между облучателями - менее 1,5 м. Рекомендованная высота подвеса облучателей ЖСП-600-1 с лампами ДНаЗ-600 над уровнем субстрата -4м (при высоте шпалер 2 м), а расстояние между облучателями 1,6 м.

6. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что разработанная конструкция шпалер, позволяет повысить эффективность использования дополнительного облучения в светокультуре огурца. Продуктивность растений в среднем повысилась на 20 %., экономический эффект в расчете на 10000 м составил 4848 тыс. руб.

АКТ о внедрении результатов научно-исследовательской работы

Мы, нижеподписавшиеся представители ФГОУ СПО «Яхромский аграрный колледж» в лице директора Амусова С.Э. и заместителя директора по научной работе Виноградова О,В. с одной стороньи представители ФГОУ ВПО «МГАУ им. В.П. Горячкина», в лице профессора кафедры «Электротехнологии в с.-х. производстве» Косицына O.A. и ст. преподавателя Митягиной Я.Г., с другой стороны, составили настоящий акт о внедрении научных рекомендаций по повышению эффективности выращивания растений огурца на дугообразных шпалерах в тепличном комбинате ФГОУ СПО «Яхромский аграрный колледж».

Практическое применение рекомендаций позволяет повысить продуктивность растений, а также снизить трудоемкость производства овощей.

Результатом практического применения рекомендаций становится повышение производительности в среднем на 6. 10 %, Увеличение продуктивности на 18.22 %.

Зам. директора по научной работе, к.т.н.

О.В. Виноградов

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Митягина, Яна Георгиевна, 2008 год

1. Азейнберг Ю.Б., Бухман Г.Б., Леман В.М. и др. Осветительная установка с плоским световодом для выращивания сельскохозяйственных культур в помещениях без естественного света. / Светотехника, 1978, №5.

2. Айзенберг Ю.Б. Основы конструирования световых приборов:- М.: Энергоатомиздат, 1996. 704 е.: ил.

3. Белогубова E.H., Васильев A.M., Гиль Л.С., и др. Современное овощеводство закрытого и открытого грунта. К.: ОАО «Издательство «Киев. правда», 2006. - 528 с.

4. Брызгалов В.А., Советкина В.Е., Савинов Н.И. Овощеводство защитного грунта Под. ред. В.А, Брызгалова. Л: Колос, Ленингр. отд-е, 1983. -352 с.

5. Будак В.П. Визуализация распределения яркости в трехмерных сценах наблюдения. М.: МЭИ, 2000. - 136С

6. Будак В.П. Компьютерная графика светотехнический проект на компьютере. Светотехника, 1999, №1. С. 22-25.

7. Будак В.П. Компьютерная графика. Сборник описаний лабораторных работ: Учеб. пособие. -М.: Издательство МЭИ, 2004. 68 с.

8. Будак В.П., Макаров Д.Н. Программы расчета и визуализации осветительных установок // Новости светотехники. Под общей редакцией доктора техн. наук, профессора Ю.Б. Айзенберга.: М. Дом света, 2005.

9. Вассерман А. Л., Квашнин Г. Н., Малышев В. В. Об оценке эффективности действия источников излучения на растения // Светотехника, 1986, №7, С.14- 16.

10. Вассерман А. Л., Малышев В. В. Об оценке эффективности облучения растений // Светотехника, 1985, № 8, С. 16 -17.

11. Ващенко С.Ф. Овощеводство защищенного грунта. Сельское хозяйство за рубежом, 1982, №10.

12. Ведомости 09.10.2000 / www.marketsurveys.ru

13. Венцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1999. - 576 с.

14. Воробьев В.А. Эксплуатация и ремонт электрооборудования и средств автоматизации. :М. «КолосС», 2004.

15. Воробьев В.А. Электрификация и автоматизация с.-х. производства . -:М. «КолосС», 2005.

16. Выращивание овощей по системе малообъемной технологии / www.teplisa.narod.ru

17. Гаврилов Н.И. Теплоснабжение и конструкции сооружений защищенного грунта по основным зонам страны. / В кн. Рациональное размещение и использование защищенного грунта. Орел, 1967.

18. Гавриш С.Ф. и др. Гибрид огурца Fl Кураж: технология выращивания партенокарпического гибрида / НИИОЗГ; М.: НП «НИИОЗГ», 2005. -152 е.: 44 ил.

19. Гавриш С.Ф. и др. Пчелоопыляемые гибриды огурца для защитного грунта: Особенности биологии и технологии выращивания / НИИОЗГ; С.Ф.Гавриш, В.Г.Король, A.B. Шамшина, В.Н. Юваров, А.Е. Портян-кин М.: НП «НИИОЗГ», 2005-136 е.: 43 ил.

20. Гаенко Н.П, Лебл Д.О. Тепличное производство в Голландии. М.: Колос, 1971.

21. Галкин М.А., Липов Ю.Н. Гидропоника в СССР. Сборник докладов на симпозиуме «Механизация и автоматизация работ в защищенном грунте». Блейсвик, Нидерланды, 1987.

22. Галушко Э.Д. и д.р. Комплексная механизация возделывания овощных культур. -М.: Колос, 1966.

23. Гершун A.A. Световое поле от поверхностных излучателей равномерной и неравномерной яркости // Тр. ГОИ, 1928. Т. 4. Вып. 38. С. 10-19.

24. Гидропоника / www.ftcntr.ru/Bulitn/2001-01/content.htm

25. Гидропонная установка для производства овощей по системе Фест-Альпа-Рутнер. Фирма Vogelbusch, Австрия. Проект. Vienna, 1983.

26. Гидропонный метод выращивания овощей в теплицах / www.fito-agro.ru/agro.htm

27. Гликман М.Т., Клинникова С.С. К вопросу об учете климата при формировании типов теплиц. Сб.тр. Гипронисельпрома, вып. 2. - М.: Стройиздат, 1969.

28. Горский Г., Орешин М., Лихачев Ю. эффективность строительства гидропонных теплиц. Картофель и овощи, 1972, №9

29. Григорьев В.А., Зорин В.М. Теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. -М.: Энергия, 1980.

30. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: КОЛОС, 1968.

31. Епанешников М.М. Оптимальные кривые силы света светильников для освещения промышленных предприятий. Светотехника, 1967, №12, с. 18-20.

32. Ермаков В.И., Черноусов И.Н, Принципы создания осветительных устройств для интенсивной светокультуры растений. // Проблемы культивирования растений в регулируемых условиях. Л., 1984.

33. Ермаков Е.И., Черноусой И.Н. Влияние ультрафиолетового излучения галогенной лампы накаливания на растения // Светотехника. 1985. -№2-С. 13-16.

34. Ермоленко В.А., Богачев Г.И., Савчук С.К. Надежность эксплуатации камер искусственного климата. Техника в сельском хозяйстве, 1982, №2.

35. Живописцев E.H., Косицын O.A. Электротехнология и электрическое освещение. М.: Агропромиздат,1990. - 303 с.

36. Жилинский Ю.М. Разработка и исследование вопросов электрификации процесса искусственного облучения овощных растений, выращиваемых в теплицах. Канд.дисс. М., 1970.

37. Жилинский Ю.М., Свентицкий И.И. Электрическое освещение и облу-, чение в сельскохозяйственном производстве. М.: Колос, 1968. - 303 с.

38. Зееман И. Климат теплиц и его регулирование. М.: Сельхозгиз, 1961.

39. Иванов И. Многорядная теплица // Тепличные технологии 2006. - № 1,№2.

40. Иванов И. Системы зашторивания // Тепличные технологии 2005. -№4 (5).-С. 30-34.

41. Камчатный В.И. Математические методы изучения роста и продуктивности растений. М.: Наука, 1976.

42. Камчатный В.И., Синковец Г.А. К методике определения площади листьев овощных растений // Овощеводство и бахчеводство. — Киев, Урожай, 1981, вып. 26.

43. Капельное орошение в промышленных теплицах / www.fito-agro.ru/poliv.htm

44. Кирий П.И. Опыт выращивания пчелоопыляемого гибрида огурца Fl Атлет в зимне-весеннем обороте в ОАО «Комбинат «Тепличный», с. Калиновка, Броварского р-на Киевской обл. // Гавриш. 2002. - №6. -С.14-17.

45. Клапвайк Д. Климат теплиц и управление ростом растений. М.: Колос, 1976.

46. Клешнин А.Ф. и др. Выращивание растений при искусственном освещении. М.: Сельхозгиз, 1959. - 352 с.

47. Клешнин А.Ф. Растение и свет: теория и практика светокультуры растений. М.: издательство АН СССР, 1954. - 456 с.

48. Клешнин А.Ф., Рождественский В.И. Управление культивированием растений в искусственной среде: Биотехнические основы. М.: Наука, 1980.- 199 с.

49. Колосов И.И. Поглотительная деятельность корневых систем растений. -М.: Изд. Ан СССР, 1962.-388 с.

50. Корогодов Н.С., Шульцев Г.П. Производство овощей под стеклом и пленкой. -М.: Колос, 1979.

51. Корольков Е. и др. Новый тип теплиц, обогреваемой тепловыми отходами промышленности. Картофель и овощи, 1971, №1.

52. Косицын O.A. Исследование процесса оптического облучения плодоносящих растений огурцов в теплицах и разработка метода расчета об-лучательных электроустановок: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1977, 187 с. с фото.

53. Косицын O.A. .Математическое моделирование пространственных характеристик биологических приемников излучения. Светотехника, 1978, №6, С.15-16.

54. Косицын O.A., Суетинов Г.С, Овсянникова Е.А., Моделирование индикатрисы облученности плотно расположенных тел с шаровидной поверхностью// Сборник научных трудов МГАУ (Агроинженерия) -№3(18) —С.20-21.

55. Кунгс Я.А. Технико-экономическое сопоставление облучательных установок теплиц / Кунгс Я.А., Михеева И.А., Цугленок Н.В. // Техника в сельском хозяйстве. 2002. - N6.-С. 13-15

56. JIapxep В. Экология растений / пер. с нем. Д.П. Викторова. М.: Мир, 1978.-383 с.

57. Леман В.М. Культура растений при электрическом свете. М.: Колос, 1971.

58. Леман В.М. Курс светокультуры растений. — М.: Высшая школа, 1976. -271 с.

59. Липов Ю.н„ Галкин М.А. Гидропоника в СССР./ В кн. «Механизация и электрификация работ в защищенном грунте». Материалы международных симпозиумов. М.: ВИСХОМ, 1998.

60. Липов Ю.Н. Научные основы расчета комплекса машин для защищенного грунта. М.: ВИСХОМ, 1993

61. Липов Ю.Н., Галкин М.А., Сысоев Е.С., Вик Р. Устройство блочно-модульного комплекса, системы и принципы управления. Сборник докладов на международном симпозиуме ЮНИДО. М., 1988.

62. Льоци М. История физики. М.: Мир, 1970. - 464С.

63. Малышев В.В. Выбор светотехнического оборудования для теплиц.// «Мир теплиц» (Научно-производственный журнал для специалистов защищенного грунта), 1997 г. №7, С. 56-57.

64. Малышев В.В. Нормирование освещённости в теплицах. М.: Сб. тр. ВИЭСХ. 2000, С. 425-428.

65. Малышев В.В. О нормах дополнительного облучения растений в теплицах. Светотехника. 1988 г. №7, С. 13-15.70