Jak osiągnąć wzrost wydajności plonów w szklarni?

Oto historia współpracy firm z Łotwy, które wzajemnie się uzupełniają, rozpoczynając nowy trend w uprawie ogórków, który już zyskał zainteresowanie w innych krajach. Rozwiązanie składa się z gamy funkcjonalnych i sprawdzonych czujników, które stały się częścią oferty światowych producentów wyposażenia szklarni.

Najbardziej efektywny cykl przy jednym sadzeniu

Ten był pracowity i udany rok dla specjalistów, którzy opracowywali nowe metody uprawy warzyw pod osłonami.

Opracowano i udoskonalono nową, precyzyjną metodę uprawy ogórków na obszarach zadaszonych. Jego skuteczność potwierdzają tegoroczne zbiory w Getlini EKO. Wyjątkowy wynik, niespotykany w innych częściach świata, osiągnięto na Łotwie: z jednego metra kwadratowego (m2) w szklarni Getlini EKO zebrano 399 owoców, czyli 105,1 kg ogórków posadzonych raz w cyklu zima/lato, od 13 stycznia do 10 lipca 2020 r.

Dokonano tego przy użyciu 100% oświetlenia LED, a także precyzyjnej metody uprawy ogórków i czujników bezprzewodowych opracowanych na Łotwie. Inne firmy działające w branży szklarniowej potwierdziły, że coś takiego udało się osiągnąć po raz pierwszy na świecie i jak dotąd był to najbardziej efektywny cykl z jednym sadzeniem.

wzrost wydajności plonów dzięki technologii Aranet_1
wzrost wydajności plonów dzięki technologii Aranet_2

Kilka słów o projekcie

Projekt ten rozpoczął się we wrześniu 2015 roku, kiedy to rozpoczęto testy oświetlenia LED w uprawie ogórków pod kierownictwem Andrisa Stuksa we współpracy ze Szkołą Główną Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie oraz we współpracy z firmą Philips Lighting. W tym czasie firma Getlini EKO planowała budowę swojej nowej szklarni do ogórków, stojąc przed wyborem technologii oświetlenia: albo wysokoprężnych lamp sodowych będących standardem branżowym, albo nowych, niesprawdzonych i mało przetestowanych lamp LED. Motywacją dla Getlini EKO do rozpoczęcia tego testu było wykazanie, że światła LED mogą generować równoważne lub nawet lepsze wydajności niż zwykłe metody.

Kiedy w maju 2016 roku poznano wyniki cyklu ogórków długich w SGGW, stało się jasne, że Getlini EKO najchętniej wybierze oświetlenie LED, ponieważ:

  • Plon ogórków długich w eksperymencie przewyższał plon w szklarniach przemysłowych zarówno w kilogramach ogółem, jak i zużyciu zasobów energetycznych na kilogram.
  • W równoległym eksperymencie z przeciętną odmianą ogórka z 3 rodzajami oświetlenia, oświetlenie w 100% LED wykazało również najlepsze wyniki pod względem kWh / kg, wydajności świetlnej (gram produktu na jednostkę światła) i całkowitego plonu z m2.


Pierwsza na świecie szklarnia ogórków ze 100% oświetleniem LED

W dniu 24 maja 2017 r. firma Getlini EKO otworzyła pierwszą na świecie szklarnię ogórkową, w której oświetlenie LED jest wykorzystywane jako źródło asymilacji światła. Od pierwszego dnia w Getlini EKO do uprawy ogórków stosowano szeroko stosowaną metodę racjonowania owoców, pozostawiając tylko tyle owoców, ile się da, w planowanej ilości światła.

Według obliczeń tygodniowy plon w Getlini EKO nie powinien być mniejszy niż 4,2 kg / m2; odpowiednio przy obsadzie 3,56 roślin / m2 i planowanej średniej masie owoców 260 gramów z rośliny należy zebrać nie mniej niż 4 i nie więcej niż 5 ogórków. Aby uzyskać taką liczbę owoców, w tygodniach, w których roślina wypuści 7 liści, uformowany owoc należy usunąć z 2 kawałków liści.

Pierwszy cykl ogórków miał charakter szkolenia, podczas którego pracownicy zapoznali się z metodami pracy i doskonalili umiejętności zawodowe, aby w kolejnym cyklu pracować na pełnych obrotach. W trakcie tego cyklu stało się jasne, że nawet szklarnia tak dobrze wyposażona jak nowa szklarnia ogórkowa w Getlini EKO nie mierzy tak ważnych rzeczy jak: jak rośliny się czują i jak reagują na zmiany temperatury i wilgotności powietrza.

Potrzeba pomiarów klimatycznych i roślinnych

Drugi cykl ogórkowy w 2017 roku zabrał już mniej czasu, ale potrzeba pomiaru samych roślin, a nie tylko klimatu w szklarni, stała się jeszcze bardziej widoczna. Pogląd ten był wspierany przez fakt, że w niewytłumaczalny sposób to, co sprawdzało się w SGGW, nie sprawdziło się w Getlini EKO, gdyż rośliny transpirowały mniej wody. Choć względna liczba owoców była wystarczająca, w pewnym momencie część owoców przestała rosnąć. To właśnie zatrzymanie wzrostu owoców spowodowało niewypełnienie planowanych poziomów zbiorów w 2017 roku.

Warto zwrócić uwagę, że w 2017 r. ilość sprzętu do monitoringu roślin był ograniczony, a jego cena była nieproporcjonalna do wielkości plonu. Ponadto poziom wiedzy w zakresie jego użytkowania był bardzo niski. Przegląd rynku ujawnił firmę SAF Tehnika z Łotwy, która produkuje bezprzewodowe czujniki pod marką Aranet do pomiaru temperatury i wilgotności.

Na korzyść czujników Aranet przemawiały 3 czynniki: podejście do tworzenia nowych produktów, cena i najważniejsze - ich mobilność, której żaden inny producent czujników nie byłby w stanie zapewnić w tym przedziale cenowym. Kluczową zaletą czujników Aranet jest to, że w szklarni można ich używać w odległości do 150 m od stacji bazowej, co eliminuje konieczność inwestowania w kable i inny sprzęt. Spotkanie z przedstawicielami firmy zaowocowało porozumieniem, że zaprojektują czujniki do pomiaru roślin, które będą testowane w Getlini EKO.

Pierwsza stacja bazowa Aranet powstała w Getlini EKO w styczniu 2018 roku, wyposażona w dostępne wówczas czujniki do pomiaru temperatury otoczenia, wilgotności względnej powietrza oraz poziomu CO₂. Czujniki temperatury zostały zainstalowane na różnych wysokościach: na górze rośliny, w części środkowej i na dole, gdzie znajduje się owoc. To pomogło nam zdać sobie sprawę, że nasze poprzednie założenia i zrozumienie zachowania ciepła w szklarni były niepełne. Okazało się, że w słoneczny dzień różnica temperatur między szczytem rośliny a częścią, w której znajdują się owoce, może dochodzić do 2 stopni. Ponieważ górny koniec jest cieplejszy, rozwija się szybciej niż owoc. Zimą, przy włączonym pełnym ogrzewaniu, powietrze wokół owocu jest nawet o 3 stopnie cieplejsze niż powietrze u góry. Wraz ze zmianą temperatury otoczenia zmienia się także wilgotność względna powietrza, zdolność roślin do transpirowania wody, a ostatecznie także zużycie wody.

wzrost wydajności plonów dzięki technologii Aranet_3
wzrost wydajności plonów dzięki technologii Aranet_4

Ustawienie tych czujników na tej samej wysokości w różnych miejscach stosunkowo małej szklarni ujawniło, że temperatura otoczenia może wahać się o 2,5 stopnia. Czynnik ten należy wziąć pod uwagę przy klasyfikacji owoców, a dzięki tym odkryciom mogliśmy w końcu wyjaśnić, dlaczego różne obszary szklarni wykazywały 7% różnicę w plonach w pierwszym roku. W chłodniejszym końcu szklarni spadek temperatury wynosił 1,5 stopnia w nocy i do 2,5 stopnia w ciągu dnia, co skutkowało niższym tempem wzrostu, co oznaczało, że aby utrzymać równy plon, trzeba byłoby zostawić więcej owoców. . Pomimo różnych problemów pierwszy cykl zimowo-letni, który miał miejsce między 13 stycznia a 6 lipca, przyniósł 287 owoców lub 71,8 kg / m2.

W przypadku szkolenia, który rozpoczął się podczas cyklu zima / lato 2018, ten sam cykl w 2019 roku doprowadził do zbiorów aż 315 owoców / 84,2 kg / m2.

Getlini EKO osiągnął 17% wzrost plonu dzięki zmianie strategii grzewczej, dostosowaniu temperatury w poszczególnych obwodach grzewczych w zależności od pory dnia, udoskonaleniu metod sortowania owoców oraz wykorzystaniu równoważnej ilości zasobów energetycznych.

Ten sukces utwierdził nas w przekonaniu, że dokładniejsza analiza warunków wzrostu i bardziej precyzyjne podejście do uprawy może się opłacić.

Jak uzyskać planowane poziomy zbiorów?

Pomimo dobrych wyników poprzednie dwa cykle zima / lato nie przyniosły odpowiedzi na pytanie, dlaczego niektóre owoce przestały wcześnie rosnąć i co było głównym powodem niezrealizowania planowanych poziomów zbiorów. Żadna z możliwych przyczyn sugerowanych przez innych hodowców nie okazała się prawdziwa i sami musieliśmy szukać rozwiązania.

W połowie 2019 roku, we współpracy z Synergy Solutions, Getlini EKO rozpoczęło opracowywanie własnego teoretycznego modelu uprawy roślin, który pozwoliłby oddzielić wzrost roślinności (liści, łodyg i korzeni) od wzrostu owoców. Celem tego modelu było oszacowanie prawidłowej równowagi dla rośliny, z uwzględnieniem takich czynników, jak gęstość roślin oraz liczba liści i owoców na roślinę. Przeanalizowaliśmy wyniki z ostatnich dwóch lat, a także zarejestrowane rośliny, określając, jakich pomiarów brakuje. Do 2019 roku asortyment produktów Aranet miał już potrzebne nam czujniki: czujniki PAR (promieniowania aktywnego fotosyntetycznie), czujniki średnicy trzpienia i czujniki wagi z dokładnością do jednego grama.

Jesienią 2019 roku w szklarni Getlini EKO zainstalowano czujniki wagi do kontroli ilości podlewania i zużycia wody, z osobnym systemem czujników wagi do monitorowania wagi rośliny. Korzystając z nich w okresie jesienno-zimowym, zebraliśmy dane niezbędne do udoskonalenia modelu matematycznego.

Model opiera się na prostych zasadach: po pierwsze, jeśli znasz całkowitą ilość światła dostarczanego w ciągu 24 godzin, musisz upewnić się, że zużywa się i przepuszcza wystarczającą ilość wody, aby to światło zostało w pełni wykorzystane, ponieważ wydajność fotosyntezy jest proporcjonalna do ilość wydostanej wody. Po drugie, ilość cukrów wytwarzanych w wyniku fotosyntezy musi odpowiadać potrzebom wzrostu rośliny, które możemy regulować temperaturą i masą rośliny.

Ze wszystkich tych czujników, jak dotąd, najbardziej przydatne okazały się czujniki masy roślin. Istnieje kilka metod monitorowania podłoża, ale ważenie rośliny jest najdokładniejszym sposobem oceny wzrostu roślin.

Ważąc rośliny, mogliśmy wreszcie zaobserwować, co nas interesowało: rosnące rośliny. Firma Synergy Solutions opracowała potężne narzędzia do przetwarzania danych i kontrolowania wzrostu, z których dwa są szczególnie skuteczne: porównywanie obecnego wzrostu ze wzrostem w analogicznym okresie w poprzednich dniach i korelowanie go z temperaturą otoczenia, wilgotnością i ilością światła.

wzrost wydajności plonów dzięki technologii Aranet_5
wzrost wydajności plonów dzięki technologii Aranet_5

Ponieważ mogliśmy monitorować reakcję rośliny na zmiany warunków otoczenia zarówno w czasie rzeczywistym, jak i w porównaniu z poprzednimi dniami, codziennie wprowadzaliśmy niewielkie korekty ustawień klimatu, aby wynikający z tego wzrost roślin był jak największy. Zaobserwowaliśmy wyraźną reakcję rośliny na zmiany wilgotności powietrza; wpływ temperatury na wzrost był mniej wyraźny, dlatego utrzymywaliśmy niższą temperaturę w czasie sztucznego dnia (tj. w nocy z włączonym oświetleniem), a wyższą w ciągu dnia pozwalaliśmy na wykorzystanie energii słonecznej w bardziej efektywny sposób.

Z naszych obserwacji wynika, że największym czynnikiem wpływającym na wzrost roślin była masa początkowa rośliny, ponieważ w dużej mierze zależy ona od liczby komórek, które mogą się dzielić, natomiast temperatura decyduje o szybkości takiego podziału, a lekkość i przyswajalne cukry są miarą energii za taki wzrost.

Doskonalenie innych technik

Oprócz nowych warunków klimatycznych wprowadzono również pewne ulepszenia w metodach pracy. Zmieniliśmy metodę klasyfikacji owoców, opierając ją na owocach dojrzałych, zostawiając za każdym razem tylko niezbędną ilość owoców. Liście obcinano za każdym razem, gdy nie przyczyniały się już do wzrostu; mniej uwagi poświęciliśmy indeksowi powierzchni liści.

W styczniu 2020 roku rozpoczęliśmy pomiary światła wewnątrz szklarni, co pozwoliło nam znacznie dokładniej określić całkowitą dostępną ilość światła.

Fakt, że wybór na korzyść tej metody był trafny, uwidocznił się, gdy wyczyściliśmy dach szklarni:

Według naszego komputera klimatycznego, ponieważ szkło było brudne, do szklarni docierało o 26% mniej światła niż powinno. Taki błąd w ilości światła może mieć tragiczne konsekwencje, ponieważ roślina nie ma energii do wzrostu i wydawania owoców i musi to robić kosztem korzeni, co ma długofalowe skutki.

Wskaźniki zbiorów osiągnięte w Getlini EKO w tym roku pochodzą z dokładnej analizy danych, monitorowania i zarządzania roślinami. Wynik ten jest konsekwencją niewielkich zmian w wielu parametrach i metodach pracy z uwzględnieniem reakcji rośliny i zaspokojenia wszystkich jej potrzeb. To sprawia, że jest to precyzyjna metoda uprawy ogórków, która może pomóc odpowiedzialnemu rolnikowi osiągnąć jeszcze lepsze wyniki.

Musisz znać ilość światła

Należy też zwrócić uwagę, że takie metody sprawdzają się tylko w tak zaawansowanych szklarniach, jak w Getlini EKO, choć nie jest to do końca prawdą. W przeciwieństwie, powiedzmy, do zwykłych szklarni z folii plastikowej, w szklarni Getlini EKO można kontrolować każdy parametr klimatyczny, a przy wszystkich tych opcjach Getlini EKO nie mógł zrealizować swoich planów produkcyjnych, uprawiając swoje rośliny bez monitorowania ich reakcji na zmiany.

Monitorowanie wzrostu roślin w ten sposób jest proste i łatwe do zrozumienia. Może to być cenne dla właścicieli typowych szklarni z folii plastikowej, które są dość powszechne na Łotwie.

Stosując to podejście w szklarni bez sztucznego oświetlenia i ilekroć spodziewane jest długotrwałe zmniejszenie całkowitej ilości światła, zaleca się zbieranie mniejszych owoców, odciążając w ten sposób roślinę i dając jej rezerwy na utrzymanie korzeni i wyhodowanie nowych owoców, zapobiegając w ten sposób poronieniom owocowym. Z naszych obserwacji wynika, że obniżenie średniej dobowej temperatury nie powoduje proporcjonalnego zmniejszenia wzrostu roślin. Monitorując swoje szklarnie, możesz określić, kiedy jest właściwy czas, aby rozpocząć zbieranie mniejszych owoców.

Monitorowanie wzrostu roślin może być również korzystne w szklarniach, w których jako podłoże uprawne jest gleba, ponieważ znajomość tempa wzrostu pozwala określić czas podlewania roślin: niedobór wody powoduje znaczne zmniejszenie tempa wzrostu rośliny i ważne jest, aby podlać rośliny, zanim zaczną tracić na wadze.

Oświetlenie jest największym czynnikiem ograniczającym. Światło całkowite jest rzadziej używane jako parametr w rolnictwie polowym, gdzie ważniejsza jest temperatura całkowita. Uprawiając rośliny w szklarniach, trzeba znać całkowite światło, jakie otrzymują, ponieważ w przeciwieństwie do roślin uprawianych na polach zbieranych pod koniec cyklu wzrostu, rośliny szklarniowe, takie jak ogórki, podlegają wielokrotnym zbiorom podczas cyklu wzrostu, co oznacza, że całkowite światło jest ważniejszym parametrem określającym produktywność. Nawet w zwykłej szklarni z folii plastikowej wystarczy przez kilka tygodni monitorować całkowite światło w porównaniu z jego wydajnością, aby zdać sobie sprawę, że parametr całkowitego światła można wykorzystać do przewidywania wydajności.

Opracowanie równoważnej metody uprawy pomidorów rozpoczęto w oparciu o doświadczenie w uprawie ogórków. Efekty tej pracy zobaczymy latem 2020 roku, po zakończeniu pełnego cyklu pomidorowego w Getlini EKO.

Obejrzyj wideo, aby dowiedzieć się, jak Twoja firma ogrodnicza może skorzystać na wdrożeniu ekosystemu czujników bezprzewodowych w celu optymalizacji wzrostu!

Dowiedz się więcej na temat monitorowania temperatury, wilgotności, CO2 i innych parametrów i przeczytaj artykuł o systemie monitorowania parametrów środowiskowych ARANET!

System parametrów środowiskowych ARANET
Czytaj

Powiązane produkty

Zgoda na pliki cookie