Теплица - Greenhouse

Виктория Амазонка (гигантские кувшинки Амазонки) в большой оранжерее Ботанического сада Санкт-Петербурга .

Парниковый (также называемая теплицей , или, если с достаточным отоплением, тепличным ) представляет собой структура со стенами и крыша сделана в основном из прозрачного материала, такого как стекло, в котором растения , требующие регулируемые климатические условия выращивают. Эти сооружения варьируются по размеру от небольших навесов до промышленных зданий. Миниатюрная теплица называется холодным каркасом . Под воздействием солнечных лучей внутри теплицы становится значительно теплее, чем внешняя температура, что защищает ее содержимое в холодную погоду.

Многие коммерческие стеклянные теплицы или теплицы представляют собой высокотехнологичные предприятия по производству овощей, цветов или фруктов. Стеклянные теплицы заполнены оборудованием, включая экранирующие установки, обогрев, охлаждение, освещение, и могут управляться компьютером для оптимизации условий роста растений. Затем используются различные методы для оценки степени оптимальности и соотношения комфорта теплиц, таких как температура воздуха, относительная влажность и дефицит давления пара , чтобы снизить производственный риск до выращивания определенной культуры.

История

Огурцы доходили до потолка в теплице в Ричфилде, штат Миннесота , где огородники выращивали самые разные продукты для продажи в Миннеаполисе , c.  1910 г.
Пластиковая теплица с воздушной изоляцией в Новой Зеландии
Гигантские теплицы в Вестленде , Нидерланды

Идея выращивания растений на экологически безопасных территориях существует еще со времен Римской империи . Римский император Тиберий ежедневно ел овощ, похожий на огурец . Римские садовники использовали искусственные методы (аналогичные тепличной системе) выращивания, чтобы они были доступны для его стола каждый день в году. Огурцы сажали в тележки на колесиках, которые ежедневно ставили на солнце, а затем помещали внутрь, чтобы согреться на ночь. Согласно описанию Плиния Старшего, огурцы хранились под рамами или в огуречных домиках, покрытых либо промасленной тканью, известной как specularia, либо листами селенита (aka lapis specularis ) .

Первое описание отапливаемой теплицы взято из Санга Ёрок , трактата о земледелии, составленного королевским врачом из династии Чосон в Корее в 1450-х годах в главе о выращивании овощей в зимний период. Трактат содержит подробные инструкции по строительству теплицы, в которой можно выращивать овощи, выгонять цветы и созревать фрукты в искусственно нагретой среде с использованием ондола , традиционной корейской системы подогрева полов, для поддержания тепла и влажности; брусчатые стены для сохранения тепла; и полупрозрачные промасленные окна hanji, обеспечивающие проникновение света для роста растений и защиту от внешней среды. В Анналы династии Чосон подтверждают , что парниковый-подобных структур , включающих Ондоль были построены , чтобы обеспечить тепло для мандарин деревьев в течение зимы 1438 года .

Концепция теплиц также появилась в Нидерландах, а затем в Англии в 17 веке вместе с растениями. Некоторые из этих ранних попыток требовали огромных усилий, чтобы закрыть ночью или подготовить к зиме. В этих ранних теплицах были серьезные проблемы с обеспечением адекватного и сбалансированного тепла. Первая «печная» (отапливаемая) теплица в Великобритании была завершена в Chelsea Physic Garden к 1681 году. Сегодня в Нидерландах находится множество крупнейших теплиц в мире, некоторые из которых настолько просторны, что могут производить миллионы овощей за каждую. год.

Эксперименты с дизайном теплиц продолжались в Европе в 17 веке, поскольку технологии производили более качественное стекло и совершенствовались методы строительства. Оранжерея Версальского дворца была примером их размера и изысканности; он был более 150 метров (490 футов) в длину, 13 метров (43 фута) в ширину и 14 метров (46 футов) в высоту.

Отапливаемая теплица, или «теплица», в Мейконе, штат Джорджия ок. 1877 г.

Французскому ботанику Шарлю Люсьену Бонапарту часто приписывают строительство первой практичной современной теплицы в Лейдене , Голландия, в 1800-х годах для выращивания лекарственных тропических растений. Изначально только в поместьях богатых, рост ботаники привел к тому, что теплицы распространились по университетам. Французы называли их первые теплицы оранжереи , так как они были использованы для защиты апельсиновых деревьев от замерзания. По мере того, как ананасы стали популярными , были построены сосны или ананасовые косточки .

Золотая эра теплиц пришлась на Англию в викторианскую эпоху, когда были построены самые большие теплицы, которые когда-либо были задуманы, поскольку богатый высший класс и честолюбивые ботаники соревновались в строительстве самых сложных зданий. Хороший пример этой тенденции - новаторские сады Кью . Джозеф Пакстон , который экспериментировал со стеклом и железом при создании больших теплиц в качестве главного садовника в Чатсуорте , в Дербишире , работал на герцога Девонширского , спроектировал и построил Хрустальный дворец в Лондоне , хотя он был построен как для садоводства, так и для садоводства. выставка, не относящаяся к садоводству.

Другие крупные теплицы , построенные в 19 веке включала в Нью - Йорке Crystal Palace , Munich «s Стеклянный дворец и Королевский теплицах Лакене (1874-1895) для короля Леопольда II Бельгии .

В Японии первая теплица была построена в 1880 году Сэмюэлем Кокингом , британским купцом, который экспортировал травы .

В 20 веке геодезический купол был добавлен ко многим типам теплиц. Яркими примерами являются проект Eden в Корнуолле , Институт Родейла в Пенсильвании, Climatron в Ботаническом саду Миссури в Сент-Луисе, штат Миссури, и Toyota Motor Manufacturing в Кентукки .

Конструкции теплиц были адаптированы в 1960-х годах, когда стали широко доступны более широкие листы полиэтиленовой (полиэтиленовой) пленки. Дома-кольца производились несколькими компаниями, а также часто производились самими производителями. Строительные затраты, изготовленные из алюминиевых профилей, специальных оцинкованных стальных труб или даже отрезков стальных или поливинилхлоридных водопроводных труб, были значительно сокращены. Это привело к тому, что на небольших фермах и садовых центрах было построено гораздо больше теплиц. Прочность полиэтиленовой пленки значительно увеличилась, когда в 1970-х были разработаны и добавлены более эффективные УФ-ингибиторы; это продлило срок службы пленки с одного или двух лет до 3, а затем до 4 или более лет.

Теплицы с водосточными желобами стали более распространенными в 1980-х и 1990-х годах. Эти теплицы имеют два или более отсека, соединенных общей стеной или рядом опорных столбов. Расходы на отопление были сокращены, так как значительно увеличилось отношение площади пола к площади наружных стен. Теплицы с водосточным желобом теперь широко используются как в производстве, так и в ситуациях, когда растения выращивают и продают населению. Теплицы, соединенные водосточными желобами, обычно покрывают структурированным поликарбонатом или двойным слоем полиэтиленовой пленки с продувкой воздуха между ними для повышения эффективности нагрева.

Royal Теплицы из Лакене , Брюссель , Бельгия , пример 19-го века парникового архитектуры

Теория Операции

Более высокая температура в теплице возникает из-за того, что падающая солнечная радиация проходит через прозрачную крышу и стены и поглощается полом, землей и содержимым, которые становятся теплее. Поскольку конструкция закрыта для атмосферы, нагретый воздух не может выходить за счет конвекции , поэтому температура внутри теплицы повышается. Это отличается от теории, ориентированной на землю, известной как « парниковый эффект ».

Количественные исследования показывают, что эффект инфракрасного радиационного охлаждения не является пренебрежимо малым и может иметь экономические последствия в отапливаемой теплице. Анализ проблем ближнего инфракрасного излучения в теплице с экранами с высоким коэффициентом отражения пришел к выводу, что установка таких экранов снизила потребность в тепле примерно на 8%, и было предложено нанесение красителей на прозрачные поверхности. Композитное стекло с меньшей отражающей способностью или менее эффективное, но более дешевое простое стекло с антибликовым покрытием также привело к экономии.

Вентиляция

Вентиляция - одна из важнейших составляющих успешной теплицы. Если нет надлежащей вентиляции, теплицы и растения, в которых они находятся, могут стать проблематичными. Основное назначение вентиляции - регулирование температуры и влажности до оптимального уровня, а также обеспечение движения воздуха и, таким образом, предотвращение накопления патогенов растений (таких как Botrytis cinerea ), которые предпочитают спокойный воздух. Вентиляция также обеспечивает приток свежего воздуха для фотосинтеза и дыхания растений и может позволить важным опылителям получить доступ к тепличным культурам.

Вентиляция может быть достигнута с помощью вентиляционных отверстий, которые часто управляются автоматически с помощью компьютера, и рециркуляционных вентиляторов.

Обогрев

Тепловое освещение в теплице в Нярпесе , Финляндия

Отопление или электричество - одна из самых значительных затрат при эксплуатации теплиц во всем мире, особенно в более холодном климате. Основная проблема с обогревом теплицы в отличие от здания с непрозрачными стенами - это количество тепла, теряемого через покрытие теплицы. Поскольку покрытия должны позволять свету проникать в конструкцию, они, наоборот, не могут обеспечивать хорошую изоляцию. С традиционными пластиковыми покрытиями для теплиц, имеющими R-ценность около 2, большие деньги, следовательно, тратятся на постоянное восполнение потерянного тепла. В большинстве теплиц, когда необходимо дополнительное тепло, используются природные газовые или электрические печи .

Существуют пассивные методы нагрева, которые ищут тепло с использованием низких энергозатрат. Солнечная энергия может собираться в периоды относительного обилия (дневное время / лето) и высвобождаться для повышения температуры в более прохладные периоды (ночь / зима). Отработанное тепло домашнего скота также можно использовать для обогрева теплиц, например, размещение курятника внутри теплицы позволяет утилизировать тепло, выделяемое цыплятами, которое в противном случае было бы потрачено впустую. Некоторые теплицы также полагаются на геотермальное отопление .

Охлаждение

Охлаждение обычно осуществляется путем открытия окон в теплице, когда в ней становится слишком тепло для растений. Это можно сделать вручную или автоматически. Оконные приводы могут открывать окна из-за разницы температур или могут открываться электронными контроллерами. Электронные контроллеры часто используются для контроля температуры и регулировки работы печи в соответствии с условиями. Это может быть так же просто, как обычный термостат, но может быть сложнее в больших теплицах.

Осветительные приборы

Днем свет через окна попадает в теплицу и используется растениями. Некоторые теплицы также оснащены лампами для выращивания (часто светодиодными), которые включаются ночью, чтобы увеличить количество света, которое получают растения, тем самым увеличивая урожайность определенных культур.

Обогащение углекислым газом

Преимущества обогащения углекислым газом примерно до 1100 частей на миллион при выращивании в теплицах для ускорения роста растений известны уже почти 100 лет. После разработки оборудования для контролируемого серийного обогащения диоксида углерода этот метод получил широкое распространение в Нидерландах. Вторичные метаболиты, например сердечные гликозиды Digitalis lanata , производятся в больших количествах при выращивании в теплице при повышенной температуре и при повышенной концентрации углекислого газа. Обогащение углекислым газом также может значительно сократить использование воды в теплице за счет уменьшения общего воздушного потока, необходимого для обеспечения достаточного количества углерода для роста растений, и, таким образом, уменьшения количества воды, теряемой на испарение. Коммерческие теплицы теперь часто располагаются рядом с соответствующими производственными объектами для взаимной выгоды. Например, питомник Cornerways в Великобритании стратегически расположен рядом с крупным сахарным заводом, потребляя как отходящее тепло, так и CO 2 с завода, который в противном случае выбрасывался бы в атмосферу. Нефтеперерабатывающий завод снижает выбросы углерода, в то время как в питомнике повышается урожайность томатов, и ему не нужно обеспечивать собственное отопление теплиц.

Обогащение становится эффективным только тогда, когда по закону Либиха углекислый газ становится ограничивающим фактором . В контролируемой теплице орошение может быть тривиальным, а почвы по умолчанию могут быть плодородными . В менее контролируемых садах и открытых полях повышение уровней CO 2 только увеличивает первичную продукцию до точки истощения почвы (при условии отсутствия засух, наводнений или того и другого), что, на первый взгляд , демонстрирует продолжающийся рост уровней CO 2 . Кроме того, лабораторные эксперименты, испытательные площадки для свободного обогащения углеродом воздуха (FACE) и полевые измерения обеспечивают воспроизводимость .

Типы

Рекреационная оранжерея в Палаццо Паризио , Мальта.
Старая полуразрушенная оранжерея, где все растет в диком виде.

В домашних теплицах используется стекло, как правило, 3 мм (или ⅛ ″) «садовое стекло», стекло хорошего качества, которое не должно содержать пузырьков воздуха (которые могут вызывать ожоги на листьях, действуя как линзы).

Чаще всего используются полиэтиленовые пленки и многослойные листы из поликарбоната или акрилового стекла ПММА .

Коммерческие стеклянные теплицы часто представляют собой высокотехнологичные предприятия по производству овощей или цветов. Стеклянные теплицы заполнены оборудованием, таким как экранирующие установки, обогрев, охлаждение и освещение, и могут автоматически управляться компьютером.

Голландский свет

В Великобритании и других странах Северной Европы оконное стекло из садового стекла, известное как «Голландский свет», исторически использовалось в качестве стандартной единицы конструкции, имея размеры 28¾ ″ x 56 ″ (приблизительно 730 мм x 1422 мм). Этот размер дает большую площадь остекления по сравнению с использованием меньших окон, таких как ширина 600 мм, обычно используемая в современных домашних конструкциях, которые затем требуют большего несущего каркаса для данного общего размера теплицы. Стиль теплицы с наклонными сторонами (что приводит к более широкому основанию, чем на высоте карниза) и использование этих панелей без разрезов также часто называют «голландским световым дизайном», а холодный каркас, использующий сплошное или половинное остекление, - «голландского» или «полуголландского» размера.

Использует

Теплицы позволяют лучше контролировать среду выращивания растений. В зависимости от технических характеристик теплицы ключевые факторы, которыми можно управлять, включают температуру, уровни света и тени, орошение , внесение удобрений и влажность воздуха . Теплицы можно использовать для преодоления недостатков в качествах выращивания участка земли, таких как короткий вегетационный период или плохой уровень освещенности, и, таким образом, они могут улучшить производство продуктов питания в маргинальных условиях. Теневые домики используются специально для создания тени в жарком и сухом климате.

Теплицы в Альмерии : взгляд из космоса

Поскольку они позволяют выращивать определенные культуры в течение всего года, теплицы приобретают все большее значение в обеспечении продовольствием высокоширотных стран. Один из крупнейших комплексов в мире находится в Альмерии , Андалусия , Испания , где теплицы покрывают почти 200 км 2 (49 000 акров).

Теплицы часто используются для выращивания цветов , овощей , фруктов и саженцев . Для промышленного производства обычно используются специальные тепличные сорта некоторых культур, таких как томаты.

Многие овощи и цветы можно выращивать в теплицах в конце зимы и в начале весны, а затем пересаживать на улицу, когда становится теплее. Стеллажи для семенных лотков также можно использовать для штабелирования лотков для семян внутри теплицы для последующей пересадки на открытом воздухе. Гидропоника (особенно гидропонная А- образная рама ) может использоваться для максимального использования внутреннего пространства при выращивании сельскохозяйственных культур до зрелых размеров внутри теплицы.

Шмелей можно использовать в качестве опылителей для опыления , но также использовались и другие виды пчел , а также для искусственного опыления.

Относительно закрытая среда теплицы имеет свои собственные уникальные требования к управлению по сравнению с выращиванием на открытом воздухе. Необходимо бороться с вредителями и болезнями , а также с экстремальными температурами и влажностью, а для обеспечения водой необходимо орошение. В большинстве теплиц используются дождеватели или капельные линии. Могут потребоваться значительные затраты тепла и света, особенно при выращивании овощей в теплую погоду зимой.

Теплицы также используются вне сельского хозяйства. Компания GlassPoint Solar , расположенная во Фремонте, Калифорния , закрывает солнечные поля в теплицах для производства пара для повышения нефтеотдачи с помощью солнечной энергии . Например, в ноябре 2017 года GlassPoint объявила, что она разрабатывает установку для повышения нефтеотдачи с помощью солнечной энергии недалеко от Бейкерсфилда, Калифорния, которая использует теплицы для ограждения своих параболических желобов .

«Альпийский дом» - это специализированная теплица, в которой выращивают альпийские растения . Назначение альпийского домика - имитировать условия, в которых растут альпийские растения; особенно для защиты от сырости зимой. Альпийские дома часто не отапливаются, так как выращиваемые там растения выносливы или в лучшем случае нуждаются в защите от сильных морозов зимой. Они предназначены для отличной вентиляции.

Принятие

Во всем мире насчитывается около 9 миллионов акров теплиц.

Нидерланды

Молодые растения томатов для пересадки в теплицу промышленного размера в Нидерландах

В Нидерландах одни из самых больших теплиц в мире. Масштабы производства продуктов питания в стране таковы, что в 2000 году теплицы занимали 10 526 га, или 0,25% от общей площади земель.

Теплицы в районе Вестленд .

Теплицы начали строить в районе Вестленд в Нидерландах в середине 19 века. Добавление песка к болотам и глинистой почве создало плодородную почву для сельского хозяйства, и примерно в 1850 году виноград выращивали в первых теплицах, простых стеклянных конструкциях, одна из сторон которых представляла собой сплошную стену. К началу 20 века теплицы стали строить со всех сторон из стекла, и их начали отапливать. Это также позволило производить фрукты и овощи, которые обычно не выращивались в этом районе. Сегодня в Вестленде и окрестностях Алсмера самая высокая концентрация тепличных хозяйств в мире. Уэстленд производит в основном овощи, помимо растений и цветов; Алсмер известен в основном выращиванием цветов и горшечных растений. С 20 века области вокруг Венло и части Дренте также стали важными регионами для тепличного сельского хозяйства.

С 2000 года технические новшества включают «закрытую теплицу», полностью закрытую систему, позволяющую производителю полностью контролировать процесс выращивания при меньшем потреблении энергии. Плавучие теплицы используются в водоемах страны.

В Нидерландах насчитывается около 4000 тепличных предприятий, которые управляют более чем 9000 гектаров теплиц и нанимают около 150 000 рабочих, производящих овощей, фруктов, растений и цветов на сумму 7,2 миллиарда евро, около 80% из которых идет на экспорт.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

дальнейшее чтение

внешние ссылки

СМИ, связанные с теплицами на Викискладе?