НОВЫЙ СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ РАЗМЕЩЕНИИ ТЕПЛИЧНОГО ХОЗЯЙСТВА

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена представлению нового способа размещения тепличного хозяйства, возможных преимуществ по сравнению с другими видами защищенного грунта. А также перспективам подводных сооружений защищенного грунта.

Ключевые слова: растения, выращивание, под водой.

Введение:

Мировой Океан – совокупность всех морей и океанов планеты Земля, является основной частью гидросферы. Он представляет собой непрерывную, не сплошную водную оболочку Земли. Занимает порядка 71% поверхности Земли – около 361,26 млн. км², а суша, соответственно 29% и около 149,3 млн. км²[1].

 Население Земли неуклонно растет и составляет около 7 миллиардов 323 миллиона 187 тысяч человек в июле 2016 года, против примерно 6 миллиардов 615 миллионов 159 тысяч человек в середине 2007 года [1,2].

 Что свидетельствует о том, что население Земли неуклонно растет стремительными темпами, а так как всему человечеству необходимо питаться, то необходимо повышать валовые показатели в отрасли сельского хозяйства без потери качества. Одним из способов является увеличение используемых площадей в сельском хозяйстве за счет сооружений защищенного грунта в ранее не используемых областях Земли (Арктика, Заполярье, Тундра и т.д.). Некоторое время назад человек начал осваивать подводное пространство Мирового Океана.

Анализ:

В результате поиска информации о развитии подводного тепличного хозяйства в мире, было обнаружено что наблюдается некоторое развитие в данной отрасли.

Один из первых патентов в данной сфере был заявлен 9 июня 2000 года (авторы: Joannes Jozef Gerardus Opdam, Gilbertus Gualtherus Schoonderbeek, Kornelis Blok) [4].

В Италии в г. Милан в 2015 году прошла выставка технических достижений EXPO-2015. На данной выставке были представлены новейшие на тот момент достижения в таких областях: энергетика, утилизация отходов, а также современные технологии производства продуктов питания. Одним из экспонатов выставки стала действующая экспериментальная подводная теплица компании Ocean Reef Group [3]. Она представляет собой прозрачную сферу из полимерной пленки, закрепленную стационарно с помощью якоря. Существует 7 подобных сфер различных размеров общей площадью 15 м². Выращивание растений происходит в данных сферах на водной культуре и на различных субстратах (кокковита, перлит и т.д.). Данные сферы закреплены на различной глубине - 5…10 метров [3]. Расположение - дно Лигурийского моря, около города Ноли. Название данного проекта – сад Немо (Nemo’s garden).

При выращивании растений в подобных культивационных сооружениях возникает множество проблем: доставка субстратов, доставка растений на место произрастания, уход за растениями и культивационными сооружениями, автоматизация данных теплиц, возможна необходимость использования опреснительных установок. Данные факторы делают производство растений в подобных сооружениях чрезвычайно трудоемким и ресурсоемким процессом.

Преимущества перед другими видами защищенного грунта: нет необходимости в обогреве, не нужно искусственное введение в атмосферу теплицы СО₂, нет необходимости в искусственном повышении влажности среды, нет необходимости в дорогостоящем орошении (используется конденсат).

Данный защищенный грунт (при расположении в данной местности) создает практически идеальные условия для выращивания растений: постоянная температура в 26.1^oC, стабильно поддерживается теплым Средиземным морем в течение всего года, создается 83 % влажности без специальных устройств. Подводная морская среда создаёт все необходимые для жизнедеятельности растений условия. Содержащийся в морской воде диоксид углерода является минеральным нутриентом, стимулирующим рост растений. Благодаря разности температур между воздухом внутри биосферы и морской воды вокруг конструкции, вода в нижней части биосферы испаряется и легко конденсируется на внутренних поверхностях. Проведенные анализы подтвердили, что собирается вода органолептические и химические показатели которой допускают использование её для орошения. Также возможно и опреснение воды, оно может осуществляться на побережье, через осмотический фильтр связанный с электрическим насосом (требуется давление около 5 бар) [3].

В связи с вышеперечисленным можно предложить схему подводной теплицы-поселения (рис.1):

1. Территория подводного поселения, на которой необходимо разместить административные помещения предприятия, жилые помещения, систему пожаротушения систему жизнеобеспечения поселения (необходимо добывать кислород (как электролиз воды, так и вырабатываемый растениями), отходы жизнедеятельности человека необходимо будет перерабатывать в удобрения для растений), источник питания на данный момент лучшим решением является энергетическая установка, аналогичная установленным на атомных подводных лодках (в будущем возможно использование таких источников энергии как: термоядерная электростанция; электростанция на анти-материи; электростанция использующая энергию, образующуюся при слиянии кварков (выделяют в десять раз больше энергии, чем при термоядерной реакции)). Необходимы шлюзы для стыковки подводных кораблей, а также установки для постепенного изменения давления в части поселения.
2. Подводная теплица, оснащенная системами автоматизации, практически полностью исключающими отрицательное влияние человека, система жизнеобеспечения, аналогичная такой системе подводного поселения. Также необходим крайне строгий контроль за внесением в теплицу патогенов грибов и бактерий, что в данных условиях легко осуществимо дезинфекцией в специальных шлюзах, и прочими карантинными мероприятиями. Если использовать безвирусный посадочный материал при соблюдении карантинных мероприятий, то риск потери урожая из-за болезни растений крайне мал. Также возможно будет установить свой состав воздуха для каждой отдельной культуры.

Однако необходим подходящий конструкционный материал, способный выдерживать нагрузки подводного давления, так как наиболее вероятно, что в теплице и части поселения давление воздуха будет равно давлению за бортом, для вахтового метода дежурства, а в другой части поселения будет равно атмосферному. Российские ученые недавно разработали технологию получения оксинитрида алюминия, данный материал прозрачен и в четыре раза крепче алюмосиликатного стекла, разработчики предлагают использовать его в космической технике [5].

Рисунок 1. Схема подводной теплицы-поселения

Выводы:

1. Данное направление будет являться перспективным в отдаленном будущем в странах, имеющих выход к морю и для островных государств, когда возникнут проблемы перенаселения и нехватки пахотных земель.  
2. В теплицах такой конструкции возможно практически круглогодичное выращивание как самих сельскохозяйственных культур, так и рассады данных культур без затрат на обогрев, полив, повышение влажности воздуха, насыщение его углекислым газом.
3. Исследования в данном направлении сельского хозяйства позволят при необходимости увеличить площади под сельскохозяйственными растениями.
4. Высокие расходы на строительство и обслуживание конструкций данного защищенного грунта, так как в настоящий момент производство элементов конструкции данных теплиц является единичным, а, следовательно, и длительный срок окупаемости, низкий уровень рентабельности (так как не отработаны технологии производства как таких конструкций, так и продукции сельскохозяйственного назначения в данных конструкциях).
5. Возникает проблема здоровья коллектива в поселении как физического (необходима больница в как самом поселении, так и у вахтовиков), так и психического из-за долгого нахождения в замкнутом пространстве.
6. Необходим контроль численности микроорганизмов, о чем свидетельствуют эксперименты Биосфера-2 и БИОС-3 [6,7].

Список литературы:

1. Большая Российская энциклопедия. Т.11. —М.: Большая Российская энциклопедия, 2008. — С. 228
2. Всемирная книга фактов ЦРУ. [Электронный ресурс] // URL: https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2119rank.html от 30.11.2016 (дата обращения 01.12.2016).
3. [Электронный ресурс] // URL: http://www.nemosgarden.com/science-behind-nemos-project/the-structure/ (дата обращения 01.12.2016)
4. [Электронный ресурс] // URL: http://www.google.com.tr/patents/US6705043 (дата обращения 01.12.2016).
5.  [Электронный ресурс] // URL: https://ria.ru/science/20170710/1498218827.html (дата обращения 14.11.2017).
6.  [Электронный ресурс] // URL: https://www.webcitation.org/6fXylm1qG?url=http://rusplt.ru/sdelano-russkimi/sovetskiy-marsianin-19280.html (дата обращения 14.11.2017).
7. [Электронный ресурс] // URL:https://web.archive.org/web/20061205034102/http://bio2.edu:80/ (дата обращения 14.11.2017).