Видовое разнообразие теплиц

Вегетационная камера, фитотрон, гроубокс

0

 

Вертикальные городские фермы

0

Автоматизированные теплицы или роботизированные растения

0

Мечтой человека занимающегося теплицами, всегда было и будет получение стабильной качественной растительной продукции. Производство овощей в открытом грунте остается сложной проблемой, которая требует больших затрат, как физических, финансовых, так и временных. Использование замкнутых сооружений в виде различных теплиц, парников, оранжерей задача выращивания растений существенно облегчается за счет снижения влияния негативных факторов окружающей среды. Однако и в этом случае не решены все противоречия, возникающие при создании и текущей эксплуатации замкнутых биологических систем. Чем технологичнее тепличное производство, тем выше энергоемкость, энергозатратность процесса выращивания тепличной продукции. До сих пор никому не удалось создать инновационную разработку тепличной технологии полностью окупаемой из-за большой потребности в энергии. Основные противоречия состоят в следующем:

  • Во-первых – в настоящее время на данном этапе технического развития ни одна теплица не решила для себя проблему огромных тепловых потерь. При низкой температуре окружающей среды, существует необходимость затрат энергии на поддержание оптимальной температуры внутри теплицы, а при повышении внешней температуры появляется «парниковый эффект» и создается необходимость отвода лишней энергии. То есть либо затрачиваем энергию для благоприятной температурной среды, либо избавляемся от избытка энергии при помощи фрамуг, зашторивания, вентилирования, кондиционирования, что несет дополнительные затраты.
  • Во-вторых – в настоящее время на данном этапе технического развития при всем многообразии светотехнических разработок и источников света, нет тепличных систем освещения полностью удовлетворяющих потребности растения. Главное противоречие в том, что световая среда обитания растения требует определенных характеристик по спектральному составу, по интенсивности освещения, по длительности воздействия, при этом только 10 % оптической энергии используется растениями в процессе фотосинтеза (в условиях контролируемой замкнутой биотехнической системы). В разных источниках этот показатель варьируется, но не выше 10 %.
  • В-третьих – в настоящее время установлено, что повышение продуктивности фотосинтеза не всегда коррелируется (т.е. связанно напрямую) с продуктивностью всего растения в процессе получения конечного результата. Это объясняется многофакторностью биотехнической системы теплиц (температурный режим, влажностный режим, газовый состав, режим питания и т.д.), зависимость от очень многих составляющих микроклимата.

Во многих лабораториях мира идет поиск применения высоких технологий в тепличном производстве для оптимизации эффективности биотехнической системы теплиц, в частотности, разработанные в космической отрасли. Вот несколько направлений и тенденций: «городское фермерство»; «контейнеры роста»; автоматизированные теплицы; роботизированные теплицы; высокие технологии: нанобинические растения, интерактивная среда, сенсорные системы, светодиодные системы и т.д.

В этом направлении работает лаборатория Технологического института Массачусетса (MIT), расположенного недалеко от Бостона (США), которым руководит Салеб Харпер. Он разработал особые методы контроля освещенности и питания, применил видеокамеры для слежения движения с разработкой интерактивной среды, использовал сенсорные системы. При этом он обещает ускорить рост овощей в 4 раза, выращивая нанобинические растения. Свое исследование они отнесли к новой области, которую назвали «нанобионика растений». Суть разработки увеличить способность растений к фотосинтезу на 30 % после внедрения углеродных нанотрубок в хлоропласты, т.е. органеллы, где происходит процесс захвата энергии света и образование органических веществ и воды. Идет поиск материалов, из которых изготавливаются нанотрубки. Другой тип нанотрубок привел к созданию растений, чувствительных к оксиду азота. Как утверждает автор исследования Майкл Страно, растения являются очень перспективной технологической платформой. Растения способны к восстановлению, приспосабливаются к условиям экологии, умеют себя обеспечивать водой и питанием.

1

Рисунок 1. Лаборатория Технологического института Массачусетса (MIT), расположенного недалеко от Бостона (США), которым руководит Салеб Харпер

2

Рисунок 2. Лаборатория Технологического института Массачусетса (MIT), расположенного недалеко от Бостона (США), которым руководит Салеб Харпер

3

Рисунок 3. Лаборатория Технологического института Массачусетса (MIT), расположенного недалеко от Бостона (США), которым руководит Салеб Харпер

«Городское фермерство». На основании выше изложенного признан факт, что огромные тепличные комплексы выработали свой ресурс дальнейшего технологического и технического развития. Такая организация тепличного бизнеса несет большие энергетические потери, немалые финансовые затраты и представляет серьезнейшую проблему для экологии. Кевин Фредияни, глава экологического фермерского хозяйства в Биктон-колледже, сельскохозяйственном учебном заведении в Девоне (Великобритания), представил отчет, в котором говорится, что Соединенное Королевство импортирует 90% овощей и фруктов из 24 стран мира. При этом на доставку кочана капусты из Испании в Англию посредствам автодорожного грузового транспорта приведет к эмиссии 1,5 кг вредных карбоновых выбросов. При этом если тот же кочан капусты выращивать в самой Англии вредных выбросов будет больше – 1,8 кг, из-за климата. Кевин Фредияни предлагает использовать не большие городские овощные плантации, особое утепление зданий с искусственным светом, вертикальный способ посадки растений – это и есть «городское фермерство». При этом данное производство располагается на крышах, в подвалах, в заброшенных неработающих заводах, неэксплуатируемых небоскребах и т.д. Эмиссия вредных веществ сокращается до 0,25 кг, за счет сокращения на транспортные расходы, хранение, обработку, сортировку, упаковку и т.д.

«Городское фермерство» – это линия производства овощей по требованию прямо с грядки без потерь вкуса и питательных веществ. Ни для кого не секрет, что при транспортировки тепличных овощей, их срывают неспелыми зеленными. А затем при дальнейшем хранении и перевозке обрабатывают газом, чтобы придать видимость зрелости, поэтому в супермаркетах подаются совершенно безвкусные овощи. «Городское фермерство» должно решить следующие задачи: снизить себестоимость продукции и нагрузку на экологию; аэропонные установки сокращаю потребление воды на 98 %, в замкнутом цикле; дает возможность полностью избавиться от удобрений и пестицидов, при этом удвоить пищевую ценность и вкусовые качества продукции.

4

Рисунок 4. В Японии была анонсирована первая в мире роботизированная ферма тепличного типа, где большая часть процессов будет автоматизирована с помощью робототехники. Установка, как заявляет компания Spread, разрабатывающая проект, будет полностью функциональной уже в 2017 г. Количество энергии, затрачиваемой на производство, упадет примерно на 30%, а затраты на содержание работников – на 50%, фактическое отсутствие применения пестицидов в процессе производства

5

Рисунок 5. В городе Чикаго существует необычный молодежный центр Gary Comer Youth Center. На крыше ультрасовременного здания Gary Comer Youth Center разбит большой огород

6

Рисунок 6. Value Farm – экспериментальная ферма на старом заводе в Китае

7

Рисунок 7. Farm-X – модульные теплицы для больших городов, возможная площадь теплицы составляет 400 квадратных метров. Первая городская ферма Farm-X расположилась на крыше многоквартирного жилого дома в городе Базель в Швейцарии

8

Рисунок 8. Stacking Green – жилой дом с огородами в окнах

9

Рисунок 9. Urban Farm Unit – городской магазин, совмещенный с фермой, который состоит из двух уровней. На первом находится торговая точка, где жители городов могут купить свежие овощи, только сорванные с грядки

10

Рисунок 10. Выращивание растений в городских условиях больших супермаркетов и не только. Для «городского фермерства» используют крыши транспорта и как ландшафтный дизайн для ресторанов

11

Рисунок 11. Японские гидропонные торговые аппараты

Технология «контейнеры роста» очень популярны во всем мире, они полностью автоматизированы с применением сенсорных систем, а в будущем роботизированы, и используются для магазинов, супермаркетов, ресторанов, кафе, учебных учреждений и т.д. Конечно, здесь большую роль играют высокие технологии: создание интерактивной среды контроля и слежения, сенсорные системы, светодиодные системы. NASA разработало панели со светодиодами, обладающие собственными компьютерами. Уже сейчас существует разработка Kickstarter рассчитанная на домашнее применение, на базе которой создан проект Niwa, позволяющий выращивать томаты дома в гидропонной установке, управляемой через смартфон.

12

Рисунок 12. NASA разработало «контейнер роста» прозрачную автономную камеру Veggie, которую астронавты могут использовать для выращивания продуктов в космосе

13

Рисунок 13. Домашний огород Niwa под управлением смартфона

14

Рисунок 14. Окна-огороды Plant Window. Солнечный свет, автоматический полив растений водой, а также возможность устанавливать нужную температуру позволяют выращивать в Plant Window свежие овощи и зелень

15

Рисунок 15. Garden Pod – концептуальный проект модульной теплицы от дизайнера Овидиу Субтире. Garden Pod способен преобразовывать органический мусор в компост и вычисляет процент питательных веществ, которые содержатся в каждой порции такого «удобрения» и сколько каких элементов потребуется для выращивания того или иного растения

16

Рисунок 16. Высокотехнологичная «теплица» Garden Pod оправдывает своё название, так как этот проект рассчитывает выращивать нано-бионические растительные культуры, которые превращаются в свежие овощи за 24 часа

17

Рисунок 17. Кореец Су Вень Юань разработал электронную компактную теплицу E. Green, которая поможет легко выращивать овощи при любых условиях. Для своей работы электронная теплица использует энергию четырёх элементов питания типа АА, заряда которых должно, судя по техническим характеристикам, хватить на двадцать четыре цикла выращивания растений

18

Рисунок 18. Функционал и размеры такой теплицы позволят подготовить к высадке в открытый грунт рассаду огурцов, помидоров, болгарского перца, зимой можно выращивать корнеплоды – свеклу, морковь. Оптимальный вариант для применения электронная теплица E. Green выращивание зелени для салатов или приправы первых и вторых блюд – укропа, петрушки, сельдерея. Потенциально возможно комбинировать набор выращиваемых растений, так как внутри отсека предусмотрены четыре отдельных лотка

19_

Рисунок 19. Квартирный огород CapsulePot работает в автоматическом режиме слежения за растениями

20

Рисунок 20. Nourishmat – скатерть-самобранка для огородничества в городских условиях рассчитан на пять-семь лет эксплуатации. Коврик Nourishmat в автоматическом режиме удобряет и поливает семена

Вверх