Текст книги "Секреты урожайной теплицы"

И куда девается это тепло?

Масштабы потерь тепла просто поражают.

Вы знаете, сколько тепла постоянно теряет обычный жилой дом? Всё, что даёт система отопления! Финны давно поняли это и всерьёз занялись герметизацией домов. Их домики-вагончики столь герметичны, что им хватает тепла бытовых приборов – лампочек и электроплиток, чтобы поддерживать тепло при морозе в –30 °С. А наши обычные дома – это постоянно тлеющие костры, которыми мы старательно отапливаем атмосферу.

Что уж говорить о теплицах!

Утечка тепла через один слой стекла или плёнки даже при полной герметизации чудовищна. В среднем с одного квадратного метра улетает 250 Дж каждую секунду!

Вот более наглядно: допустим, у вас есть плёночная тепличка площадью 20 м². Общая площадь её покрытия – около 40 м². Так вот, чтобы ночью в ней было 25 °С, когда снаружи 5 °С, нужно держать постоянно включённым 10-киловаттный обогреватель. Это настоящая тепловая пушка!

А без обогревателя воздух будет остывать на 8–11 градусов за каждую минуту! То есть, после захода солнца теплица могла бы остыть всего за несколько минут. И остыла бы, если бы не почва – мощный естественный аккумулятор тепла.

Теплоёмкость влажной почвы почти такая же, как у воды, но объём на порядок больше. Слой земли толщиной 20 см, нагретый на 10 градусов, позволит сохранять тепло в нашей тепличке уже около трёх часов. Неплохо! Но самое умное – направлять в почву тепло дневного перегрева. Об этом мы поговорим особо.

Теплосберегающие покрытия

Аккумулировать тепло – хорошо, но важно ещё его не терять. Для этого нам нужны покрытия, отдающие меньше тепла.

Например, второй слой плёнки с воздушным зазором между ними позволяет снизить теплопотери вдвое. А в ветреную и дождливую погоду – вчетверо! Ведь внутренняя плёнка не намокает и не обдувается ветром. А ветер, между прочим, усиливает отдачу тепла в 4–5, а сильный ветер – в 8–10 раз!

Такие конструкции давно испытаны на разных овощных станциях, и даже у энтузиастов. На цветном фото 2 – промышленная арочная теплица конструкции О.Н. Жалыбина (с. Экономическое Крымского р-на). Здесь оптимальная форма – наибольший объём при наименьшей поверхности – уже буфер температуры. Но главное – двойная плёнка, между слоями которой накачивается воздух (рис. 4). К формам мы ещё вернёмся.

Рис. 4. Двойная плёнка

На овощной опытной станции ТСХА в 1980-е испытывалась даже теплица, где между слоями стёкол протекала подогретая вода – в морозы это хорошо помогало. Но время копеечной энергии кончилось.

Мудрые скандинавы давно отказались от одинарных покрытий. Они слишком прозрачны для лета и слишком сильно теряют тепло в холодное время. Двойные покрытия – это двойной эффект: они и поглощают треть солнечного света, и лучше хранят тепло. Общий итог оказывается очень выигрышным!

Все вегетарии китайцев с заходом солнца укрываются специальными теплоизолирующими материалами. Они сейчас очень эффективные – воздушные, пенистые, с отражающими покрытиями. Автоматика просто раскатывает рулон по кровле сверху до низу. А утром скатывает обратно наверх.

Тот же эффект получается, если и сами грядки в теплице накрыть дополнительным «одеялом» из нетканого материала. Каждый слой укрытия увеличивает сопротивление теплопередаче примерно вдвое.

В этом смысле сотовый поликарбонат почти идеален для теплиц. Толстый поликарбонат теряет на порядок меньше тепла, чем стекло и плёнка. То есть хранит тепло в десять раз дольше! При этом свет пропускает очень хорошо – на 80–85%. С хорошей печкой поликарбонатная теплица может работать даже в мороз – до –30 °С. А проблема летнего отвода тепла легко решается длинными коньковыми форточками.

В холод – грейся, в жару – остывай!

Сопоставив поступление и потери тепла, мы теперь видим, почему весной, в солнечную, но холодную погоду плёночная теплица не может сильно перегреться даже без проветривания. Она попросту успевает терять тепло – остывать. Именно поэтому весенние парники, наскоро сделанные из плёнки, накинутой на дуги, долго обходятся без форточек. Но эта естественная автоматика помогает только тогда, когда окружающий воздух достаточно холоден.

А вот ближе к лету, как только наступает теплая погода и воздух прогревается выше 20 °С, от перегревов может спасти только частичное затенение. Проще всего набрасывать на тепличку старые маскировочные сетки, фитозащитные и строительные сетки, нетканые материалы. Работает эффективно, и мороки немного. Уже есть специальные теплоотражающие материалы и вещества, но они пока дороги. На большие теплицы и сеток не напасёшься. Наши фермеры используют самый простой и дешёвый способ: с мая набрызгивают на теплицу известковое молочко, а то и просто глину.

Итак, к чему мы пришли? Вот к чему. Теплица весной и теплица летом – сооружения с прямо противоположными физическими задачами. И поскольку конструкция теплицы при этом не изменяется, она должна быть изменяемой изначально

Весной для максимального использования солнечного тепла теплица должна:

• Пропускать максимум света: поликарбонат, чистые стёкла, новая плёнка.

• Отражать меньше теплового излучения: максимум чёрных поверхностей внутри теплицы.

• Быть герметичной: все щели тщательно заделаны.

• Быть защищённой от ветра: деревьями, кустами, строениями, другими теплицами.

• Максимально запасать тепло в почве: приподнятые грядки, закачка тёплого воздуха (о ней – далее).

• Максимально запасать тепло в воде: чёрные, доверху налитые ёмкости, плотно закрытые прозрачной плёнкой или крышками.

• Запасать тепло в бетонных дорожках и задней (северной) каменной стене. Пол и задняя стенка – самые мощные аккумуляторы тепла.

• Главное: теплица обязана сопротивляться потерям тепла. Второй слой плёнки или поликарбонат, дополнительное укрывание растений внутри теплицы при заморозках.

Летом для снижения перегрева теплица обязана:

• Пропускать меньше света: побелка, укрытие полупрозрачными материалами, притенение.

• Отражать тепло от почвы: светлая мульча, светлые предметы.

• Быстро отводить горячий воздух: увеличенный размер верхних форточек, открытый конёк кровли.

И, конечно, форточки должны открываться сами!

* * *

Согласитесь, теперь в голове намного больше теплотехнического порядка – спасибо Константину! И можно заняться факторами урожая детально: что они дают и как их можно достигать технически.

Глава 2
Смысл теплицы – идеальный микроклимат

Все вы знаете «бочку Либиха». По Либиху, сегменты бочки – факторы роста: элементы питания и влага. Вода в бочке – возможный урожай. Укороти или совсем убери всего один сегмент – вода вытекла, урожая нет. Иначе: урожай снижается тем, чего в питании не хватает.

Таков «закон лимитирующего фактора». По сути, он верный. Вот только минеральное питание – всего лишь часть сегмента питания.

Другую часть питания – главную, причинную – Либих не учёл, а агрохимия и посейчас в упор не видит. Это свежие, т.е. не перегнившие органические остатки. Если бы агрохимия их учитывала и заботилась об их уровне, как об уровне азота или калия, все наши почвы сохранили бы исконное плодородие.

Но и питание с органикой – только часть бочки роста и развития. Изрядную часть этой общей бочки составляют условия микроклимата. Вот они:

Оптимальный состав воздуха: повышенное содержание паров воды и СО₂.

Отсутствие перегревов и скачков температуры воздуха.

Почти полное отсутствие ветра: воздух движется, но медленно.

Оптимум солнечного освещения. Для рассады – сильнейшая досветка. Для взрослых растений в южных зонах – частичное притенение.

Максимальная способность почвы накапливать и сохранять влагу.

Тепло грунта. Грунт не холоднее воздуха. Архиважно!

Защита от дождя и града. Очень важно!

Всё перечисленное в науке называется законом совокупного действия факторов жизни. Можете не верить, но только в таких, комплексных условиях растению действительно хорошо. А без них – плохо.

И все эти условия может дать теплица – если строить её с умом!

Фактор 1: воздух. Безветрие и СО₂

Даю вводные.

1. Сухой тёплый ветер, то бишь суховей, заставляет растения непродуктивно испарять в 4–6 раз больше влаги, чем нужно для развития и урожая.

2. Не затенённая листьями голая почва летом нагревается до 60–70 °С, нагревая приземный воздух. К тому же сама высыхает втрое быстрее. Растение вынуждено испарять втрое больше даже в безветренную погоду – а её в почве всё меньше. А уж в ветреную!

Соображаете?.. Кусты выбрасывают в воздух семикратный объём лишней воды, а мы озабочены только поливами! При таком раскладе, сколько ни поливай, растение тратит почти все силы на прокачку лишней влаги – иначе оно просто сгорит. Потому и влаги не хватает: столько её не напасёшься.

3. Наилучшее усвоение углекислого газа для фотосинтеза наблюдается, если воздух медленно, но всё-таки движется. Не ветер, и не полный застой, но постоянный приток нового воздуха – вот оптимум подачи СО₂.

4. В условиях вентилируемых теплиц чем больше в воздухе СО₂, тем лучше.

Умное укрытие – отсутствие ветра и небольшой избыток СО₂ в воздухе. Вы даже не представляете, насколько эффективны эти факторы.

Сквозняк – это обиженный, непонятый и обозлённый ветер перемен.

Если жаркий ветер иссушает почву и выдувает из листьев влагу летом, то морозный ветер выдувает влагу из веток и почек зимой. Ростовчане знают: у персиков вымерзают только верхушки, торчащие над забором. Сибиряки знают: плодовые деревья имеют шанс выжить только в безветренном месте. Энтузиасты садоводства сначала сажают многорядные защитные лесополосы, и лишь затем сад.

В нашей ветреной зоне, на границе предгорий со степью, зимой 2005/06-го все грецкие орехи вымерзли «по плечи», а некоторые погибли. У нас они не растут выше 10–12 м. В том же году в Каменномостском, на высоте 500 м, при тех же морозах 25-метровые орехи даже не ойкнули. Высоченные, стройные, в два обхвата, с огромными листьями – заглядишься. И прочие деревья им под стать. Крутой хребет, примыкающий с юга, создаёт в посёлке полное безветрие. Рай! Бывало, я даже мечтал там жить…

Великий садовод Николай Гоше знал, что делал, когда строил для деревьев защитные каменные стены и распластывал формовые кроны по стенам зданий (рис. …). Но мы рассмотрим это чуть позже.

В центрах природного земледелия «Сияние» исследовали эффект ветра и безветрия сознательно. К примеру, Дмитрий Иванцов в Новосибирске защитил посадки от ветра карбонатными заборами. Часть посадок осталась в поле на ветру. Разница в состоянии растений поразила. Осенняя вегетация яблонь, защищённых от ветра, продлилась минимум на две недели, а весною они просыпались на неделю раньше и бурно цвели, намного меньше пострадав от морозов. За два года они стали почти вдвое больше своих полевых «однокашниц». Так же вела себя и малина, и другие растения.

Специальная ветрозащитная ограда – уже теплица с открытым верхом. Вот в таком огороде-затишке у Дмитрия и Любы Земских («Сияние», Волхов) сезон начинается на 10–12 дней раньше и продляется на пару недель (цветное фото 3 и рис. 5). Всё растёт так, будто оно не возле Ладоги, а под Воронежем. Без скидок, такое сооружение – уже «теплица первого уровня».

Мы видим, насколько больше востребовано и полнее используется плодородие почвы и питание–влага, если нет ветра.

Рис. 5. Ветрозащитная ограда

Кстати, примерно такие же затишки строил легендарный русский огородник 19-го века Ефим Андреевич Грачёв. Несколько лет он поражал европейцев, привозя на парижские выставки гигантские вкусные овощи – кочаны капусты по 35–40 кг, репу по 3 кг, килограммовую картошку, сладкие арбузы и дыни собственой селекции. Его огород был весь перегорожен плетнями – заборами из плотно сплетённых жердей. Эти «ширмы» не просто создавали безветрие, но ещё и нагревались, излучая тепло. Кроме того, они регулировали солнечное освещение: одним культурам полезна временная тень, другим – прямое солнце. Углекислого газа растениям добавляли неглубокие ямы, наполненные навозом.

И вот второй важный момент безветрия: тут над почвой намного больше углексилого газа – а он очень важен!

Не видно выхода?

Да вы же в нём стоите!

Растение на 45% состоит из углерода. Значит, углерод – самый главный элемент питания. Ещё до 40% в растении – кислород. Но его в воздухе аж 21%, а углерода – всего-то 0,01% (в воздухе 0,035% СО₂, в коем углерода – неполная треть). Мизерно мало! А поступает он из воздуха. Так что именно углерод – главная проблема питания!

Логично? Судя по цифрам – да. Но мы договорились не зацикливаться ни на чём.

На форумах природников часто всплывают дискуссии об источниках СО₂ для растений. Классика во главе с К.А. Тимирязевым утверждает, что он поступает через листья. Вместе с тем есть немало данных, говорящих об усвоении углекислоты корнями. Ещё в 1950-х это доказал наш знаменитый физиолог, академик А.Л. Курсанов. Из любителей об этом много писал А.И. Кузнецов, опытно доказывал С.Г. Покровский, новые доказательства собирает С.В. Панявин.

Некоторые идут от противного – пытаются доказать, что никакого СО₂ через листья вообще не поступает. С их логикой не поспоришь: если листья поглощают СО₂, зачем им одновременно выделять его при дыхании?.. Да затем, что листья его не поглощают! В растении его и так полно – из почвы.

Действительно, источник СО₂ – именно распад органики под мульчей. Углекислый газ тяжелее воздуха и опускается по почвенным каналам. В природной почве его в десятки раз больше, чем в воздухе, при этом он растворяется в воде в десятки раз лучше кислорода и азота. Было бы логично и крайне рационально поглощать углерод в виде раствора СО₂ с почвенным раствором. Воду ведь всё равно приходится всасывать для испарения!

В книге «Мир вместо защиты» я позволил себе обобщить и развить эту мысль. Но всё не так просто. Добавка СО₂ в воздух или в почву не делает революции – урожай растёт всего на 10–15%. Деревья, получая лишний СО₂ через крону, сбрасывают его в почву в виде сладких корневых выделений. Но если корням дать удобрения, корневые выделения резко уменьшаются – так много их не нужно. Тогда и листовое поглощение СО₂ снижается. Итого: растение не может поглощать больше СО₂, чем ему это нужно.

СО₂ нужен именно для фотосинтеза. А фотосинтез зависит от запроса: он включён лишь настолько, насколько в нём нуждаются растущие побеги, корни или плоды. А сила роста – продукт а) генетики и б) оптимума всех факторов. Получается, у каждого растения есть своя норма, свой предел поглощения углерода в разных условиях, и его не перемудрить. В общем, до сих пор собираю данные и пытаюсь их осмыслить.

И чем дальше, тем больше убеждаюсь: в природе нет однозначных «или-или». Адаптивные возможности растений явно намного шире, чем мы считаем. Очевидно, и углерод поглощается по-разному – это зависит от условий. Растения могут получать его и через листья, и через корни. Могут брать его как в виде СО₂, так и виде иона гидрокарбоната НСО₃^–, и ещё непосредственно в виде сахаров, органических кислот и прочей растворимой органики.

Все эти способы углеродного питания по отдельности научно доказаны. Думаю, в реальности все они используются одновременно. В разное время, в разных условиях тот или иной способ преобладает. Видимо, при нехватке углерода в почвенном растворе усиливается ловля СО₂ из воздуха. Возможно, получив витамины и сахара из почвы, растение снижает воздушное поглощение. Или просто усиливает рост, легче переживает стресс, раньше плодоносит – в пределах своего генотипа.

Но, братцы, не упереться бы нам и в эту частность. Не упустим: чтобы поглощать углерод, нужно как минимум нормально расти. Нужны все факторы роста! Прежде всего, нужна вода. Нужен нормальный баланс других элементов питания. Нужна оптимальная температура, оптимальный свет, нужно отсутствие суховея. Иначе хоть чем корми – толку ноль.

Опыты в теплицах показали: максимум фотосинтеза – при 0,5–1% СО₂. После 2–2,5% начинается угнетение, а потом и отравление растений. Закрытая тепличка с бродящими бочками и органикой на почве – это до 0,3–0,5% СО₂, то что надо. Но летом плёночную или карбонатную теплицу не закроешь – сгоришь. Выход – частичное притенение. Один из технологичных способов – притеняющие сетки. О них дальше.

* * *

Итого: устраивая огород, да и сад тоже, сделайте всё, чтобы защититься от ветра. Беря землю, начинайте именно с этого! С наветренной стороны сажайте быстрорастущие деревья с крупными семенами: орехи, бобовые, дубы, каштаны. Не берите саженцы – сейте семена. Сеянцы растут вдвое мощнее, чем лучшие саженцы – у них есть стержневой корень. Тоже важнейший фактор роста, кстати! К лиственным добавляйте сосны, подбивайте их можжевельниками, на юге – ещё и туями.

И всё-таки не жалейте денег – постепенно стройте заборы, стенки, затишки. Без них огородный интеллект и урожай можно сразу делить пополам. Ну а если вы живёте в безветренном месте – радуйтесь. Вы и не представляете, как вам повезло!

Практический вывод таков: если в вашей теплице есть органическая мульча или сидераты, немного помёта, бочка с «травяным компотом» или «ЭМ-силосом», и если ветер обходит грядки стороной, то беспокоиться об углекислом газе не нужно: его у вас уже предостаточно.

Теперь самое трудное: свести к минимуму перепады температуры. Чтобы ночью не было переохлаждения, а днём – перегрева.

Фактор 2: оптимум температуры

Этот вопрос не о том, как спастись от холода. Он о том, как исключить дикие перепады ночной и дневной температуры. Вот от чего молодые растения мучаются весной: днём +40 °С, а ночью – до нуля! С этой кочки и зрим.

Продаётся фонарик на солнечных батарейках.

Если и надо заботиться о каком-то обогреве летней теплицы, то только ночью – весной, а для продлённой культуры и осенью. Оптимум для всех растений – +23–26 °С. Идеально, если ночью не холоднее +15 °С, а днём не выше +30 °С.

Слава Богу, мир начинает осознавать: наша планета купается в колоссальной энергии Солнца – и эта энергия бесплатна! Достаточно научиться ловить её.

И это прекрасно умели делать наши предки.

Великий немецкий садовод Николай Гоше знал, что делал, когда распластывал плоские кроны деревьев по стенам зданий (рис. 6 и 7 – гравюры самого Гоше из изданий 1890–1900 годов). Для своих пальметт и кордонов он строил специальные каменные или саманные (т.е. глиняные) стены трёхметровой высоты, снабжённые узкими кровлями. Деревья были защищены и от ветра, и от осадков.

Рис. 6, 7.

Гравюры Николая Гоше

Но подобные «фруктовые стены» строили ещё за 200 лет до него! О них подробно рассказал Крис Де Декер в своей статье «Фруктовые стены: городское садоводство в 1600-е годы». Её можно найти в сети. Видимо, до сих пор это самый умный и экономичный способ использовать бесплатную энергию Солнца. Уверен: просвещённая агрономия 21-го века скоро вернётся к этому направлению.

Французы, англичане и голландцы широко применяли стеновую культуру ещё с середины 17-го века. С помощью стен они продвигали виноград и персики на самый север Европы, где выгодно продавали ранний урожай фруктов и овощей одновременно с тем, что ввозился из Испании и Италии. Часто стенами застраивались целые кварталы или деревни.

К примеру, Монтрёй, пригород Парижа, имел 600 км фруктовых стен с персиками (рис. 8 – вид Монтрёй – из статьи Криса Де Декера). В этот лабиринт не сунулась даже прусская армия, осаждавшая Париж в 1870-м!

Рис. 8. Фруктовые стены в городе Монтрей, Франция

Городок Томри чуть южнее Парижа также состоял из стен почти целиком – 300 км стен на 150 гектарах. Тамошние жители поколениями выращивали столовый виноград. Стены Томри стоят до сих пор – посмотрите со спутника.

Мудрость фруктовой стены – в сочетании двух эффектов.

Во-первых, она полностью защищает от ветра.

Во-вторых, и главное, – стена массивна, и потому накапливает тепло солнца, которое отдаёт ночью. Климат в стеновом саду теплее в среднем на 8–10 °С – и это, заметьте, без всяких укрытий! Один раз построил – и на сто лет!

Стеклянные теплицы, появившиеся только в начале 20-го века, утеряли эту ценнейшую способность – накапливать тепло впрок. Плёночные и поликарбонатные – тем паче. С заходом солнца они остывают мгновенно! Благоразумие было побеждено модой на новые технологии: получив листовое стекло и ископаемое топливо, тепличники отказались от запасания солнечного тепла. До сих пор тепличные комплексы «съедают» в холодное время колоссальное количество энергии, что абсолютно ничем не оправдано.

Но есть отличный компромисс: пассивные солнечные теплицы, они же – вегетарии (рис. 9 – фото из той же статьи). По сути – один южный скат теплицы, пристроенный к массивной стене. Такую теплицу ночью отапливает стена, накопившая дневное тепло. Кроме того, на ночь на кровлю раскатывается матриал, сохраняющий это тепло. В итоге экономятся огромные средства. Первыми такие теплицы начали строить голландцы в конце 19-го века. Но массово их применяют только китайцы. Благодаря их госпрограмме с начала 1970-х в Китае построено около миллиона гектаров пассивных теплиц. А у нас это – экзотика, называемая не иначе как «вегетарием».

Рис. 9. Пассивная солнечная теплица

Наши дачники пытаются накапливать на ночь солнечное тепло, используя большую теплоёмкость воды. В теплицах ставятся бочки, баки и прочие ёмкости с водой. В станице Калужской мой знакомый А. Труфанов готовит огромное количество ёмкостей – вся тепличка бывает уставлена (рис. 10).

Рис. 10. Теплицы с водяными аккумуляторами

В небольшой теплице скачки температуры можно снизить водяными тепловыми аккумуляторами – это специальные чёрные рукава для воды. Их эффективность подтвердилась в теплице хозяев омского «Сияния» Андрея и Лены Эмотаевых, а также у многих других огородников. Ночью это продляет комфортную температуру на пару часов.

Но всё-таки объём этих ёмкостей слишком мал. В шестиметровую тепличку не впихнёшь больше тонны воды. Кирпичная или бетонная стена такой теплички накапливает в 10–12 раз больше тепла.

Лучший способ ночного утепления и стимуляции роста – накопить тепло солнца в толще почвы. Как это сделать, расскажу в главе о тёплом грунте. Кстати, передавая грунту тепло воздуха, мы одновременно охлаждаем воздух – спасаемся от перегрева.