Как «настроить погоду» в своих интересах или VPD как ключевой параметр климатконтроля
Что такое идеальная тепличная среда? Учимся думать и чувствовать как растение, разбираем понятия относительной влажности воздуха, температуры воздуха и листа, дефицита давления водяного пара (VPD) и точки их соприкосновения. Автоматизация управления микроклиматом в технологиях закрытого грунта.
Грамотное манипулирование факторами окружающей среды в теплицах, вегетариях, гроубоксах базируется на понимании механизмов жизнедеятельности растений, вариабельных потребностей в питании и увлажнении в разные периоды роста.
Здоровый рост там, где «здоровая» транспирация
Начнем с азов. Как происходит рост и развитие растений? Питательный раствор из почвы/питательной среды поступает в корневую систему посредством диффузии за счет разности концентрации солей (минерализация клеточного сока растений выше минерализации почвенного раствора). Далее активируется процесс газообмена. На нижней стороне листьев находятся микропоры – особые клетки – устьица, через которые выходит избыток влаги в форме газа. Запускается своеобразный насос, который «закачивает» питательный раствор вверх по проводящей системе к периферическим органам растений. На обеспечение непрерывной циркуляции питательного сока расходуется 90 – 95% воды, остальные 5-10% - на нужды самого растения. После испарения молекул воды органоминеральные вещества насыщают вакуолярную жидкость прилегающих клеток. Так происходит физиологическое питание растений.
Дополнительные функции транспирации:
-
Охлаждение листовой поверхности до 7 °С. Это защита от перегрева и обезвоживания.
-
Оптимизация температуры для интенсивного фотосинтеза (благоприятный диапазон 20 - 25 °С).
А теперь самое интересное, идеальный сценарий возможен при условии баланса между интенсивностью транспирации и корневым давлением. Последний фактор регулируется стратегией питания и поливов. Качество транспирации зависит от параметров освещенности и микроклимата, а именно температуры, влажности и потоков воздуха.
Баланс давления
Подробнее о том, какие силы регулируют работу устьиц, интенсивность влагообмена. Воздух всегда оказывает на растения давление. Величина его прямо пропорциональна количеству газообразной воды в составе воздуха. Речь идет именно о паре (не частицах тумана), то есть о влажности воздуха. При разной температуре максимально возможное количество воды, которая может удерживаться в газовой фазе отличается.
Наибольшее давление воздуха достигается предельным насыщением его паром – 100 % относительной влажности (ОВ). При повышении/понижении температуры меняется влагоемкость воздуха, но количество пара остается неизменным, поэтому давление и уровень ОВ меняется обратно пропорционально температуре.
Когда парциальное давление в устьичных клетках выше парциального давления воздуха, происходит испарение влаги в наружную среду. Чем больше разница, тем интенсивнее выделение, т.к. сжатый газ стремится занять наибольший объем. И наоборот, насыщенный паром воздух замедляет или даже останавливает газообмен.
К чему приводит дисбаланс давления
|
Низкое давление воздуха и ОВ |
Высокое давление воздуха и ОВ |
|
Слишком интенсивная транспирация, возникает опасность обезвоживания. Устьица закрываются, замедляется поступление питательных веществ, охлаждение листьев не происходит, возникает дополнительная опасность перегрева. |
Недостаточная транспирация, появляется избыток влаги, ухудшается корневое питание, возрастает риск грибковых и бактериальных заболеваний |
|
Внешние симптомы:
|
Внешние симптомы:
|
Теперь подойдем к вопросу с другой стороны. Для здоровой транспирации необходим определенный дефицит давления со стороны воздуха, который можно представить в виде разницы давлений водяного пара внутри листа и снаружи. Полученный показатель – Дефицит давления водяного пара (Vapor Pressure Deficit или VPD) дает наиболее точное понимание, как создать баланс давления при изменении температуры и влажности.
Научное определение – это разница между фактическим количеством влаги в воздухе и максимально возможным при данной температуре. А с точки зрения выращивания растений первая интерпретация точнее характеризует необходимость VPD для нормального протекания физиологических процессов. [рис Определение VPD]
Реальный оптимум, интерпретация данных
Рассмотрим следующую ситуацию. Например, в теплице температура 24 °С, ОВ – 75%, условия благоприятные. В течение дня температура повысилась до 26 °С, при этом влагоемкость воздуха возросла, а количество фактической влаги не изменилось. Интенсивность транспирации возрастает до нежелательных пределов. Логично предположить, что нужно снова повысить ОВ до 75%. Но нет, при 26 °С оптимальной будет относительная влажность на уровне 85%.
В отличие от относительной влажности VPD коррелирует со скоростью эвапотранспирации, это – простая, практически прямолинейная зависимость, которую на практике применять удобнее.
Приемлемый диапазон VPD в условиях закрытого грунта 0,45 – 1,25 кПа, идеальный оптимум - 0,85 кПа
Мониторинг и контроль VPD, оборудование для автоматизации теплиц
Для качественного контроля VPD нужно мониторить ОВ, температуру воздуха и температуру растений. Последний показатель сильно варьирует в зависимости от части самого растения, для получения данных близких к реальности температуру измеряют внутри растительного полога.
Что включает система автоматизации управления микроклиматом теплиц или гроубоксов:
-
Датчик температуры воздуха,
-
Датчик влажности,
-
Камера измерения температуры листа,
-
Система вентиляции и регулировки температуры,
-
Система увлажнения.
-
Контроллер.
Преимущества автоматического климатконтроля:
-
Одномоментный и систематический учет необходимых данных,
-
Автоматический расчет VPD,
-
Возможность программирования желаемого диапазона VPD в настройках системы.
Хотите купить автоматику для теплицы, но остались еще вопросы? Обращайтесь к нашим менеджерам за подробной консультацией об ассортименте и возможностях оборудования, о контроллерах и датчиках для теплиц, вариантах персональных настроек.
- Комментарии
