Mācās audzēt tomātus bez fosilās enerģijas izmantošanas ar īpašu gaismu 5
Mārīte Gailīte, “Agro Tops”, AS “Latvijas Mediji”
Nīderlandes pētījumu un konsultāciju firmas Delphy pētījumu centra siltumnīcās jau četrus gadus norisinās pētījums Tomātu audzēšana bez fosiliem enerģijas avotiem Full-LED siltumnīcā. Viss projekts tika finansēts no valsts programmas Siltumnīca kā enerģijas avots, Nīderlandes Lauksaimniecības ministrijas inovāciju programmas, kā arī no siltumnīcu saimniecību asociācijas līdzekļiem. Tajā piedalījās arī vairākas ar siltumnīcu nozari saistītas firmas.
Izmanto divus gaismas spektrus
Tomātu hibrīda ‘Merlice’ F1 dēsti tika iestādīti siltumnīcā 2021. gada septembrī. Ražu sāka novākt 15. novembrī.
Siltumnīcā izmanto divus gaismas spektra variantus. Līdzīgi kā gadu iepriekš (2020./2021. sezonā) divos nodalījumos (mājiņās) ir izvietotas LED lampas ar spektru: 8% zilā, 6% zaļā un 86% sarkanā gaisma. Trešajā nodalījumā izmantoja tā saukto dienas gaismu, proti – 12% zilā, 31% zaļā, 47% sarkanā un 10% tālā sarkanā gaisma. Visos nodalījumos instalēta gaismas intensitāte 280 µmol, kas nozīmē, ka dienas gaismas varianta augi saņēma par 30% mazāk FAR gaismas. Dienas gaismas spektrs ar tālo sarkano gaismu patērē par 20% vairāk elektroenerģijas, lai nodrošinātu augiem tikpat gaismas mikromolu.
Ir uzlabota horizontālā gaismas sadale, jo LED moduļus šoreiz izvietoja uz speciāliem c-profiliem virs katras ejas, nevis uz konstrukcijām, kā tas bija agrāk.
Lai maksimāli izmantotu pieejamo siltumu, tika lietoti vairāki tehniskie risinājumi – gaisa piespiedu jeb aktīvā nosusināšana, rekuperācija un siltumsūknis.
Audzējot bez fosilo enerģijas avotu izmantošanas, augiem nepieciešamo CO2 nācās pirkt no malas. Tas ir dārgāk, nekā izmantot pašu ražotu CO2 no koģenerācijas katlumājas dūmgāzēm, tāpēc bija jādomā, kā to visefektīvāk izmantot. Pētījumā CO2 centās maksimāli pievadīt tajās stundās, kad augi saņem visvairāk gaismas. CO2 deva bija ierobežota līdz maksimāli 150 kg/ha stundā. Tuvojoties vasarai, devu nācās samazināt līdz 100 kg CO2/ha, vadoties pēc aprēķinātās gaisa apmaiņas. Jo vairāk tika atvērti vēdlogi un jo lielāks bija vēja ātrums, jo zemāka kļuva CO2 padeve.
Šobrīd iegūtie rezultāti
Pēc vadošā pētnieka Stijna Johemsa vārdiem, arvien vairāk izkristalizējās kopējā koncepcija, kurā ir iekļauti visi faktori. Tas ir vairāk nekā tikai enerģijas patēriņa vai apgaismojuma pētījums. Bez LED moduļiem ar sarkanbaltu un zilu gaismu tika izmantoti arī moduļi ar lielāku zilās, zaļās un tālās sarkanās gaismas īpatsvaru. Pēc Johemsa vārdiem, apmēram 90% sarkanās–baltās–zilās gaismas tiek absorbēti augšējā auga daļā līdz pusmetra dziļumam un nesasniedz zemāk esošās lapas. Tāpēc pētnieki centās dabūt gaismu dziļāk starp lapām. Jaunā gaismas spektra ar tālo sarkano gaismu mērķis bija uzlabot auga arhitektūru, proti, panākt lielākus posmus starp lapām un atklātāku auga uzbūvi (arī Latvijā ir novērots, ka zem LED gaismas augi kļūst ļoti kompakti, ar īsākiem posmiem un uz leju nolaistām lapām – M. G.). Zaļā gaisma tiek vairāk atstarota no lapām, tāpēc nonāk dziļāk starp tām.
Tomēr izrādījās, ka abos variantos gaismas sadale starp augu lapām ir vienāda. Augi dienas gaismas variantā izskatījās vairāk veģetatīvi, tiem bija lielāka lapu virsma. Tas apgrūtināja gaismas nonākšanu dziļāk starp lapām. Tomēr augs izskatījās nedaudz spēcīgāks nekā sarkanbaltzilās gaismas variantā. Šādos apstākļos audzētāji parasti domā, ka vajadzētu piedot gāzi, proti, vairāk kurināt, lai panāktu līdzsvarotāku augu, un spēcīgākas augšanas dēļ raža nesamazinājās.
Atkal apstiprinājās, ka barības elementu uzņemšana atšķiras atkarībā no gaismas spektra. Vidēji augi variantā ar dienas gaismas spektru uzņēma par 10% vairāk barības elementu. Citu starpā, it sevišķi ziemas mēnešos, augi variantā ar papildu tālo sarkano gaismu uzņēma vairāk kālija un kalcija, tādējādi jaunākajās pilnīgi attīstītajās lapās kālija bija vairāk, bet kalcija mazāk. Šinī variantā visas ziemas laikā augļos bija lielāks arī sausnas daudzums (augstāka Brix vērtība), kas tādam hibrīdam ka ‘Merlice’ nozīmē uzlabojumu (ražas pieaugumu) par 10%.
Vēsāka audzēšana
Lai vēl vairāk samazinātu siltuma neto patēriņu salīdzinājumā ar iepriekšējiem gadiem un palielinātu siltumsūkņa izmantošanu no 80% līdz 90%, ziemas periodā tika uzturēta vidējā diennakts temperatūra par 1 oC zemāka nekā gadu iepriekš, proti, 19,5 oC, nevis 20,5 oC. Tāpat maksimālā iestatītā gaisa temperatūra dienas vidū bija pazemināta līdz 23 oC. Pēc pētnieka vārdiem, ir nepieciešams sekot, kā tas ietekmē augšanas ātrumu.
Šāda stratēģija attaisnojās, un tagad tā var tikt ieteikta lietošanai praktiskajā ražošanā. Visā audzēšanas periodā līdz 25. kalendāra nedēļai siltuma patēriņš sasniedza ap 32 m2 dabas gāzes ekvivalenta uz 1 m2. Tomēr siltuma trūkums, atskaitot siltuma ieguvi ar rekuperāciju un siltumsūkni, sasniedza 6,3 m3/m2, līdz aprites beigām tas samazinājās līdz 5,28 m3/m2.
Instalēti trīs ekrāni
Siltumnīcā ir instalēti trīs ekrāni: ēnošanas ekrāns, kas novērš gaismas izstarošanu no siltumnīcas (Nīderlandē jau vairākus gadus tā ir obligāta prasība), siltumu taupošais ekrāns un ēnošanas ekrāns, kas tiek lietots, lai aizsargātu augus no tiešas saules. Kad saules radiācija pārsniedz 800 W, šis ekrāns pilnīgi atveras. Ņemot vērā absolūto ūdens tvaiku deficītu gaisā, šo iestatījumu var samazināt līdz 600 W, lai nodrošinātu, ka atvārsnītes paliek vaļā, tādējādi novēršot ūdens trūkuma stresu.
Pirms šā iestatījuma koriģēšanas uz lapām bija vairāk vērojama lapu malas iedega. Tieši audzēšanas perioda beigās ēnošanas ekrāns palīdzēja uzturēt augus labā kondīcijā. Svarīgi atgādināt, ka tieši šovasar Nīderlande piedzīvoja ekstrēmi augstas gaisa temperatūras.
Vai ir iespējams pazemināt infekciju slogu?
Salīdzinājumā ar tradicionālajām nātrija augstspiediena lampām LED moduļi faktiski neizstaro siltumu. Pētnieki centās to kompensēt, maksimāli ilgi turot ekrānus ciet. Tādējādi paaugstinājās gaisa mitrums, kas padara augus infekciju ieņēmīgākus. Pētnieki saskārās ar lielāku pelēkās puves (Botrytis cinerea) un fuzariozes (Fusarium oxysporum) slogu. Rētas, kas radušās, izgriežot lapas vai izņemot sānvasas, neapžuva pietiekami ātri, tāpēc pavēra vārtus infekcijām. Turklāt gaisu centās iespējami vairāk recirkulēt, lai, intensīvi izmantojot ekrānus, varētu maksimāli samazināt vēdlogu atvēršanu. Šāds risinājums papildus palielināja sporu izplatīšanās risku visā siltumnīcā.
Pētnieki uzskata, ka problēmu varētu novērst, dezinficējot gaisu. Piemēram, ar UV-C stariem. Diemžēl lielākā daļa pašlaik tirgū piedāvāto UV-C apstarotāju ir paredzēti augu, nevis gaisa apstrādei. Tāpat tie patērē visai daudz elektroenerģijas un prasa vēl augstākas investīcijas. Tāpēc pētnieki cenšas vispirms vairāk uzlabot mikroklimatu.
Jāņem vērā, ka mūsdienās ir iespējams noteikt sporu daudzumu gaisā ar skeneri. Šāds mērījums dod iespēju arī novērtēt gaisa dezinfekcijas efektivitāti. Tāpat tas ļauj novērtēt veikto smidzinājumu efektivitāti un mazāk atvērto vēdlogu efektu.
Kameņu aktivitāte ir atkarīga no apgaismojuma
Iepriekšējā sezonā bija problēmas ar apputeksnēšanu. To varētu skaidrot ar intensīvas ekrānu lietošanas izraisīto dabīgās gaismas trūkumu. Tāpēc pētnieki pievērsa vairāk uzmanības kameņu aktivitātei. To vēroja ar vairākām metodēm. Vairākās vietās tika novietotas kameras, kas uzskaitīja kameņu izlidošanu un atgriešanos stropā. Citas kameras novēroja kameņu faktisko aktivitāti ziedos. Šos datus varēja salīdzināt ar ekrānu atvēršanas režīmu diennakts laikā. Tāpat varēja novērtēt LED spektra ietekmi uz kameņu aktivitāti.
Audzēšanas sākumā tika novērots, ka kamenes kļūst aktīvas pēc lampu ieslēgšanas, jo naktī kamenes intensīvi lido. Stropu atvēršanas laiki tika koriģēti. Tā vietā, lai atvērtu stropus līdz ar saullēktu, kā to dara parasti, tos sāka atvērt plkst. 3 un aizvērt plkst. 11. Tas deva iespēju ilgāku laiku turēt ekrānus atvērtus, kas ļāva ietaupīt vairāk siltumenerģijas.
Audzētāju grupa, kura sekoja līdzi šim projektam, uzskata, ka šāda pieeja, kas ir mazāk atkarīga no dabīgās gaismas ritma, atvieglo darbu. Tas dod arī iespēju vakaros, kad elektroenerģija ir dārgāka, pārdot to sadales tīkliem, nevis izmantot papildapgaismojumam (Nīderlandē faktiski visas siltumnīcu saimniecības izmanto koģenerāciju – M. G.). Neatverot spraugas ekrānos, lai ielaistu siltumnīcā dabīgo gaismu, var ietaupīt vairāk siltuma.
Zem dienas gaismas spektra ar tālo sarkano gaismu tomātu aizmešanās bija labāka nekā zem sarkanbaltzilās gaismas. Tāpat pētnieki bija novērojuši, ka zem dienas gaismas spektra kamenes lidoja vairāk. Iespējams, ar to ir skaidrojams arī nedaudz lielāks vidējais augļa svars un augstāka raža ziemas mēnešos.
Kopumā līdz 25. kalendāra nedēļai tika sasniegta ražība 65,85 kg/m2 zem sarkanbaltzilās gaismas un 68,21 kg/m2 zem dienas gaismas spektra ar tālo sarkano gaismu. Vidējais augļa svars abos variantos bija ap 150 g.
Lielāks gaisa mitrums zem aizvērtiem ekrāniem varētu būt vainojams pie deformēto augļu veidošanās. Lai to novērstu, nākamajā sezonā ir paredzēts pārvietot gaisa vadus virs augu galotnēm. Pašlaik tie atrodas zem augu renēm tāpat kā Latvijas siltumnīcās. Pa gaisa vadiem tiek padots sausāks un vēsāks gaiss, tas ir smagāks nekā siltumnīcas siltais, mitrais gaiss, tāpēc šāds risinājums varētu uzlabot vertikālo temperatūras sadali. Gaiss galotnes un ziedoša ķekara līmenī kļūst sausāks, un tas uzlabo aizmešanos.
Tāpat ir paredzēts nākotnē meklēt hibrīdus, kas labāk pacieš paaugstinātu gaisa mitrumu.
Pozitīvais efekts, kas samazina vajadzību pēc papildu siltuma un dod iespēju neatvērt ekrānu, atsver gaismas samazinājumu virs augu galotnēm izvietotu gaisa vadu dēļ.
Pēc ārzemju preses materiāliem sagatavojusi Mārīte Gailīte
