Аннотация. В данной статье рассматриваются особенности применения нового технологического метода вертикальных ферм в соответствие с программой цифровизации агропромышленного комплекса.
В Костанайской области идет цифровая трансформация агропромышленного комплекса. Цифровизация сельского хозяйства является одним из факторов обеспечения продовольственной безопасности страны. Цифровизация сельского хозяйства, является основным вектором развития Костанайской области за последние несколько лет и предпологаю, что сохранится тенденция и в будущем. Для реализации цифровизации во всем Казахстане существует специализированная программа под названием Е-АПК.
Основная цель программы Е-АПК это внедрение наиболее эффективных и доступных инструментов цифровизации сельского хозяйства для повышения производительности труда в 2,5 раза к 2022 году. [1]
Поэтому предлагаю внедрить по данной программе в Костанайской области вертикальное фермерство. Вертикальное фермерство это технологический прорыв в агрономии, которая обеспечит экологически выгодную концепцию в растениеводстве и сделает более выгодные инвестиции в агропромышленный комплекс.
Вертикальное фермерство - это промышленный подход к выращиванию съедобных растений в закрытых помещениях, основанный на новейших агротехнических методах и технологиях.
Данная технология начала активно развиваться после того как стали доступны светодиодные источники света. Большинство растений выращиваются на таких фермах под контролем техники и человека, что позволяет собирать урожаи круглый год и значительно экономить ресурсы свет, воду и электричество.
Вертикальное хозяйство принципиально отличаются от традиционных тем, что растения выращиваются внутри помещений в искусственных условиях. Это позволяет создавать для них оптимальную среду и увеличить интенсивность использования пространства. Такие фермы можно устанавливать где угодно: в городах, пустынях, под землей, на воде, в магазинах, аэропортах и жилых домах.
Устройство вертикальных ферм больше всего напоминает многоярусные теплицы: несколько уровней посадочной поверхности размещаются друг над другом. Это направление растениеводства отличает особый подход к использованию площади: многоуровневые посадки можно разместить и в подвале, и на балконе, и в заброшенной части промышленного помещения.
Вертикальные фермы позволяют с минимального пространства собрать большой урожай. Кроме того, основные процессы функционирования системы автоматизированы, а значит, не требуют постоянного участия человека: трудовые затраты также минимальны.
Применение таких ферм это возможность значительно сэкономить на аренде площадей с сохранением такого же объема полученного урожая. Такие конструкции позволяют не только круглогодично снимать урожай, но и обеспечить свежими овощами, фруктами и зеленью самые отдаленные территории. При многоярусном расположении лотков с растениями каждый плод или овощ обеспечен одинаково благоприятными условиями для созревания. Кроме того, такой принцип организации пространства обеспечивает свободный доступ к саженцам. Выбрав для разведения небольшие культуры, можно значительно увеличить количество "этажей".
Автоматизированные вертикальные фермы решат сразу несколько проблем: сократятся расходы на хранение и транспортировку продукции в дальние уголки стран, качество предлагаемой продукции будет выше за счет того, что только что сорванный огурец или томат тут же попадет на стол покупателя. Кроме того, риск гибели молодых растений будет сведен практически к нулю благодаря беспочвенным технологиям и независимости от климатических и погодных условий.
Применение вертикального хозяйство дает больше урожая на квадратный метр, чем традиционное сельское хозяйство или теплицы, а также потребляет меньше воды, растения растут быстрее и круглый год, а не только в определенные времена года. Данная технология представляет собой экономически и экологически выгодную концепцию, позволяющую культивировать растения в вертикальных плоскостях. Вертикальное земледелие позволяет производителю использовать преимущества выращивания в полностью контролируемом климате, защищенном от природных факторов, таких как ветер, дождь и мороз. Это означает, что послеуборочная порча и потери урожая становятся значительно меньшей проблемой. Кроме того, безопасная окружающая среда приводит к нулевому уровню вредителей и инвазивных бактерий, что позволяет производителю обеспечить выращивание продукции без пестицидов.
При постоянном совершенствовании технологии вертикального земледелия простота создания полностью контролируемой среды возрастает с каждым днем. Использование специальных светодиодных спектров, автоматизированного орошения и климат-контроля позволяет ферме стандартизировать каждый цикл роста, производя одинаковое количество, качество и размер урожая, что, в свою очередь, приводит к стандартизированной урожайности.
Главные преимущества вертикальных ферм:
- Минимальное использование земли при этом не снижая уровень обеспечения населения продуктами питания.
- Можно складировать и выращивают в темных, старых кладовых под ультрафиолетовым светом или полноценным LED(искусственное освещение светом) освещением что позволяет экономить воду и быстрее пожинать плоды.
- Возможность многоярусного расположения нескольких видов растений, либо расположения одного вида, но в значительно большем количестве, за счет использования пустого верхнего места;
- Более длинный период вегетации.
- Брызги от почвенной подкормки не попадают на растения и они не болеют. Просто ухаживать, много пространства.
- Верхнее расположение растений делает их недоступными для грызунов. [2]
Самая простая и небольшая теплица может по праву считаться вертикальной только при соблюдении ряда условий. Такую постройку можно самостоятельно переоборудовать, сведя к минимуму затраты и получать при этом отличные урожаи, рационально используя имеющуюся площадь и земельные ресурсы.
В ходе организации внутреннего пространства следует соблюдать ряд принципов, которые полностью отражают суть вертикального земледелия и достаточно просты в реализации:
- правильный выбор конструкции и покрытия для теплицы, каркас должен быть максимально устойчивым, а укрытие лучше всего осуществлять с применением сотового поликарбоната отлично пропускающего свет;
- обустройство вертикальных грядок с использованием различных решений, отлично зарекомендовали себя стеллажи с поддонами, но домашние умельцы могут использовать подвесные устройства и даже трубы ПВХ;
- применение дополнительных систем для ухода за тепличными культурами, как и в обычной теплице растения нуждаются в качественном поливе и хорошем освещении, а в самой теплице должен поддерживаться нужный микроклимат;
- грамотный уход за растениями, грядками и самой теплицей, не стоит забывать о применении стандартной агротехники, прореживании и пикировании, формировании кустов, профилактики заболеваний и дезинфекции теплицы.
Для подачи питательных веществ к растениям в вертикальных фермах используются два основных методов:
- Гидропонный метод - подача жидкости с питательными веществами в корневую систему растения. Данный метод гарантирует насыщение корневой области всеми необходимыми строительными элементами и более интенсивный рост, в сравнении с грунтовым способом. Главной проблемой гидропонного метода является то, что раствор практически не насыщается естественным кислородом, из-за чего может развиться патогенная флора, что приводит к смерти растения.
- Аэропонный метод - процесс периодического распыления питательного раствора. Этот метод обеспечивает высокую степень оксигенации питательной среды благодаря подаче раствора под высоким давлением. Слабость данного принципа заключается в том, что для такой системы требуется регулярное техническое обслуживание.
Чтобы добиться наилучшей эффективности и обеспечить безопасность растениям рекомендуется комбинировать два метода выращивания.
Главная цель при использовании вертикальных ферм это получить максимальный урожай с минимальными расходами. Датчики постоянно контролируют уровень освещенности, температуру, влажность почвы и воздуха, концентрацию углекислого газа, кислотность грунта. Параметры настраиваются автоматически и подстраиваются под потребности растений на разных этапах развития. Полки с растениями расположены в пять слоев. Каждый из них оснащен светодиодными лампами и системой полива. Берегут каждый квадратный метр. Растения находятся в идеальных условиях, защищены от вредителей и болезней. Урожай зеленых культур получают всего за 20 дней. Этого времени достаточно, чтобы из рассады сформировалось пригодное для пищи растение. С одного квадратного метра собирают в 25 раз больше овощей, чем при выращивании в открытом грунте.
При использование автоматическое управление в вертикальных фермах позволяет поддерживать в теплице заданные технологические параметры микроклимата. Кроме того, это дает существенный экономический эффект, так как обеспечивает оптимальные условия выращивания растений и разных овощных культур при наименьших расходах теплоты на обогрев теплиц.
Основные функции системы автоматического регулирования заключаются в следующем:
- автоматическое регулирование температуры воздуха;
- автоматическое регулирование обогрева;
- автоматическое управление осветительными установками;
- автоматическое управление циркуляцией воздуха.
- портативный измеритель температуры ИВТМ – 7
Прибор предназначен для измерения температуры, а также для определения других температурных характеристик воздуха. В качестве чувствительного элемента измерителя температуры используется пленочный терморезистор, выполненный из никеля. Принцип работы прибора основан на преобразовании емкости датчика влажности и сопротивления датчика температуры в частоту с дальнейшей обработкой ее с помощью микроконтроллера.
В систему регулирования температуры входят датчики температуры, два калорифера, два электромагнитных вентиля. Датчиками температуры служат электроконтактные термометры типа ТК-6 с регулируемой магнитной головкой.
Два из них регулируют температуру днем, два - ночью, а один сигнализирует об аварийном снижении температуры.
Один из термометров каждой пары устанавливают на верхний предел задаваемого диапазона температур, другой - на нижний. При получении сигнала от датчика температуры на включение отопления вступают в работу двигатели калориферов и электромагнитные вентили, открывающие доступ теплоносителя к калориферу.
Система увлажнения воздуха включает в себя датчики влажности, трубопроводы, распылители, насосную станцию, регулятор температуры воды. Датчиком влажности служит двухпозиционный камерный влагорегулятор ВДК, включенный в электрическую цепь системы увлажнения. Необходимое значение влажности задают, настраивая влагорегулятор.
Таким образом, автоматизированные вертикальные фермы в Костанайской области намерены усовершенствовать и модернизировать агропромышленный комплекс и это не удивительно, ведь передовые технологии гидропоники и аэропоники обходят обычный посев во всем.
Вертикальные фермы полностью соответствует потребностям развития экономики Костанайской области так как его реализация будет соответствовать развитию деятельности тепличных хозяйств, отвечающих мировым стандартам, тем самым способствуя вытеснению импорта овощной продукции. Представленный проект является на сегодняшний день достаточно актуальным.
При применение вертикального хозяйства будет способствовать:
- Увеличению товарооборота в области;
- В перспективе вытеснению импорта на данном сегменте рынка;
- Создание новых рабочих мест
- Создание налогооблагаемой базы.
Организация современного тепличного хозяйства позволит обеспечить потребителей данного региона качественной сельскохозяйственной продукцией в любое время года, тем самым значительно улучшив качество и уровень жизни потенциальных потребителей.
Данный проект не требует дополнительной экологической экспертизы, так как применяемая технология обеспечивает соблюдение всех необходимых экологических норм. Данная деятельность безопасна для окружающей среды и будет проходить в строгом соответствии с правилами и законами Республики Казахстан.
Экологические риски, связанные с данной деятельности минимальны. В целях снижения негативного воздействия на природу в планах предприятия применение природоохранной технологии, сведение к минимуму.
Такие фермы борются с неожиданностями, которые нам готовит природа (засухи, длительная зима, резкие перепады температур). Теперь, в области, где в основном преобладают песчаные и полупесчаные земли и мало плодородных земель, люди могут выращивать фрукты, овощи и травы, которые по качеству будут превосходить культивированные на предназначенных для этого землях. В разы поднимутся показатели обеспеченности области необходимыми овощами и фруктами.
Отсутствие почвы и использование для выращивания растений сбалансированных питательных растворов позволяет сделать как процесс производства, так и саму продукцию более экологичными. Ведь исключается появление сорняков, большинства болезней и вредителей, уменьшается количество вредных выбросов. Поэтому не требуется внесение гербицидов и инсектицидов, большого количества удобрений.
Но самое эффективное в этой технологии это возможность постоянно, ритмично, без перерывов круглый год обеспечивать население области и страны в перспективе, свежими продуктами.
Список использованных источников:
- Управление сельского хозяйства и земельных отношений акимата Костанайской области.https://www.gov.kz/memleket/entities/kostanai-auyal-zharuazhalyk-zher?lang=ru
- iFarm.comhttps://ifarmproject.ru/