Пересадка рассады, в отличие от прямого посева в поле, включает в себя перемещение растений из теплицы или из посадочной гряды на поле. Для промышленного сельского хозяйства в США были проведены исследования и испытания, сфокусированные на пересадке табака (Nicotianatabacum), сахарной свеклы (Beta vulgaris), и некоторых других овощных культур. Хотя механизированная технология пересадки растений далеко продвинулась за последние 20 лет, ручная пересадка отдельных луковые растения по-прежнему обычное дело во многих районах. Были предложены и разработаны несколько подходов по автоматизации пересадки растений в поле. Хуан и Сплинтер (1968)представили преимущества механической пересадка и обсудили применение автоматизированной рассадопосадочной машины в поле для табака. Совсем недавно, Саггс и его коллеги (1987) оценили две собственные рассадопосадочные машины, и создали еще одну машину для табака и овощей. Брюэр (1988) представил обзор различных подходов к автоматизированной пересадки растений. Данные подходы предполагают, что автоматизированная рассадопосадочные системы могут предложить технологические выгоды для промышленных производителей овощных культур.

Комплексная система пересадки включает в себя множество этапов, от посева до пересадки в поле — а не просто разработка достаточного  контейнера и/или рассадопосадочной машины. Важно, что бы система была адаптирована под конкретную культуру, местоположение, размер фермы, особенности грунта и т. д. Рентабельность включает в себя ряд компонентов, а именно подбор оборудования, производственные затраты тепличного хозяйства, затраты на пересаживаемую продукцию, потребность в рабочей силе, и цены, полученные за раннюю продукцию.

Система Paperpot

Исследователи и частные промышленные компании в Японии разработали комплексную рассадопосадочную систему для сахарной свеклы в 1960-х годах (Nippon Beet Sugar Mfg. Co., 1981). Этот метод, известный как система Paperpot, состоит из бумажного контейнера уникального дизайна (труба или “горшок”), устройства для заполнения и засевания контейнера, техники выращивания саженцев, рассадопосадочного оборудования, и практики выращивания культур на поле. В 1985 году, 96%, или 1,782,000 соток (72,100 га) полей подсахарную свеклу в Японии применяют систему Paperpot (Масуда, 1986).

Paperpot контейнеры.

Масуда и Кагава (1963) разработали систему Paperpot (Паперпот). Отдельные бумажные ячейки, сделанные из смеси бумаги и других разлагаемых волокон, скреплены друг с другом в «комплект» водорастворимым клеем. Отдельные ячейки созданы для пересадки вместе с растениями и являются одноразовыми, как множество других контейнеров. Система Паперпот не производится в США, а импортируется из Японии финской компанией [компания-производитель Nippon Sugar Beet Mfg. Co., Ltd., Обихиро, Хоккайдо, Япония, и распространяется компанией Lannen Tehtaat Oy, Сякюля, Финляндия]. Финская компания имеет лицензионное соглашение по контролю маркетинговой политики в Северной Америке.

Паперпоты были разработаны различных размеров и типов, как показано на фиг. 1. Паперпоты использовались преимущественно для сахарной свеклы, группы отдельных ячеек назывались «кассеты». Каждая кассета содержит 1400 отдельных ячеек (Рис. 1, сверху). Паперпоты для сахарной свеклы открываются до размеров 12.2 - 46 дюйма. Отдельные ячейки, имеют длину 5.1 дюйма, и диаметр 0,75 дюйма. Для овощеводства и лесного хозяйства используются несколько сортов бумаги. Самый тяжелый класс используется в лесном хозяйстве, где быстрое разложение  контейнеров не требуется. Кассеты компактно складывается для транспортировки и что бы их раскрыть, необходимо растянуть кассету и зафиксировать на раме (Рис. 1, вверху) или в пластиковом лотке с зажимами (Рис. 1, справа), что подходит для всех видов Паперпотов.

Для контейнеров Паперпот были использованы две основные конструкции. Самая распространенная конструкция, или “стандарт”, Паперпота -  это конструкция, состоящая  из отдельных ячеек, скрепленных клеем, и сформированная в виде комплекта, или так называемой «кассеты». Когда кассета заполнена грунтом, засеяна и помещена в теплицу, с течением времени вода растворяетклей и отдельныеячейки больше не связаны друг с другом и легко отделяются. Цепной видПаперпота, или «Чейнпот» (цепные горшочки) - это сравнительно новая разработка и является составной частью “автоматической” системы посадки, которая механически отделяет и сажает каждую отдельную ячейку (горшочек). Когда клей разрушается в Чейнпоте, отдельные ячейкивсе еще соединены перфорированной бумагой, образуя непрерывную цепочку, или обойму из 1400
ячеек/горшочков.

Рис. 1. Примеры Паперпотов.

Посев в контейнеры и выращивания растений.

Ячейки в Паперпоте. Ячейки в кассетах  Паперпот механически заполняются грунтом, потом семена высеваются в каждую ячейку и покрываются тонким слоем грунта. Были испробованы различные виды грунта, начиная от разных видов почв до покупного , полностью готового грунта. Выбор грунта зависит от культуры, условий выращивания в теплице, возможных заболеваний, стоимости грунта, и даже от работы рассадопосадочной машины. Смесь из 85% полевого грунта плюс 15% торфа, как правило, используется для выращивания сахарной свеклы в Японии. В Европе для работы с Паперпот обычно используется беспочвенная смесь (гидропоника).

Специально спроектированное оборудование необходимо наполнить и засеять семенами. Малый диаметр и сравнительно длинные ячейки Паперпота являются проблемами в процессе наполнения и посева. Во-первых, кассеты должны быть раскрыты до определенного размера, так что бы отдельные ячейки совпадали бы с конфигурацией вакуумной сеялки. Во-вторых, из-за того, что ячейки имеют малый диаметр и довольно длинные по высоте, сложно достичь равномерного заполнения каждой ячейки в кассете. Проблемы с недостаточным или неравномерным наполнением ячеек могут привести к слабому развитию корневой системы, возникающее из-за наличия пустот в грунте, а также к пустым ячейкам.

Оборудование для заполнения грунтом и посева семян в Паперпоты было спроектировано несколькими Японскими фирмами. Это оборудование имеет разную производительность и требования к ручному труду, но последовательность действий как правило одинаковая. Кассеты раскрываются, переворачиваются и закрепляются на раме. Засыпается земля и кассета переворачивается обратно. Рама удаляется и происходит посев в специально проделанные отверстия в ячейках. Далее кассеты засыпаются тонким слоем грунта, и отправляются в помещения для проращивания, в основном в теплицы. Фаза проращивания в теплице, пожалуй, самый важный этап в работе с системой Паперпот. Здоровый, хорошо развитый росток правильного размера в каждой ячейке кассеты - это ключ к оптимальной производительности рассадопосадочной машины и и хорошему урожаю на поле. Верхушки растений должны быть правильной формы и размера, а материал ячеек должен быть в надлежащем состоянии для эффективной работы на рассадопосадочной машине. Рекомендациипо выращиванию сахарной свеклы на рассаду по системе Паперпот  были разработаны компанией Nippon Beet Sugar Mfg. Co. (1981).

Рассадопосадочные машины.

Первые рассадопосадочные машины, адаптированные под систему Паперпот,были разработаны в Японии, и предназначались для работы с сахарной свеклой. Позже, рассадопосадочные машины для системы Паперпот были разработаны в Финляндии, и,далее нашли свое применение и доработку в Соединенных Штатах и Европе.

Данные машины можно разделить на три типа, различающиеся по концепции и уровню механизации. Первый, и самый трудоемкий, называется рассадопосадочная машина типа “карусель”. Он требует ручной загрузкиотдельных ячеек с растениями в машину. Далее ячейки выходят из машины и самоходом опускаются в землю.

Второй Тип можно проиллюстрировать на конкретной модели “BST”, разработанной компанией NipponBeetSugarMfg. Co. Захватное устройство данной машины забирает до 35 индивидуальных ячеек Паперпот. Таким образом, 35 индивидуальных ячеек единовременно подаются в машину. Рассадопосадочная машина отделяет индивидуальную ячейки иудаляет пустые ячейки без растений.Механизм рассадопосадочной машины перемещает контейнер и сажает рассаду в открытую борозду. Контейнер освобожден после того, как почва прессуется вокруг контейнера. Только ограниченные по диаметру и длине кассеты могут использоваться с данной машиной.

Третий тип рассадопосадочных машин для системы Паперпот  - описываются в основном как «автоматические» или «цепного типа». Данный тип машин и кассет были разработаны компанией NipponBeetSugarMfg. Co. Для сокращения доли ручного труда при посадке рассады. Каждая кассета должна быть установлена вручную на машину. Механизм рассадопосадочной машины проталкивает кассету с цепными ячейками и разделяет ячейки без применения ручного труда. После разделения кассеты, цепные ячейки самоходом пдаются в открытую борозду.

Паперпот  для овощей

В 1984 году начаты исследования в университете Небраскапооценки возможности применения данной системы для посадки овощей, таких как: лук, капуста, зерновые культуры, перец (Capsicumannuum L.), и сладкая кукуруза (Zeamays L. var. saccharata). К 1986 году исследования сфокусировались на луке, а так же затронулись такие культуры, как перец и брокколи (Brassicaoleracea L.).

В то время, как в Европе активно осваивалась система Паперпот  на капустных культурах, в Северной Америке она имела лишь ограниченное применение для овощных культур. Г-н Сагс и соавторы (1987) оценили использование рассадопосадочной машины Паперпот  для производства овощной продукции, и предложили ряд изменений для автоматической рассадопосадочной машины (Г-н Сагс и соавторы, 1989).

Применение системы для лука.

В западной Небраске и других областях пересадка лука для коммерческих целей сочетается с прямым посевом, это происходит по трем основным причинам.Первая -  это изменение эффективности вегетативного периода поля, что позволяет получать более ранний урожай, а в некоторых районах урожай снимается дважды. Данная возможность позволяет раньше открыть рынок выращиваемой продукции по премиальной цене, и/или осуществляет более длительный период работы оборудования для сортировки/упаковки продукции. Вторая - урожайность может быть увеличена по сравнению с прямым посевом, особенно когда вегетационный период ограничен. Третья -  улучшенное качество (размер) продукции может быть результатом пересадки саженцев.

В Западной Небраске и Колорадо хранится лук, который выращивают на полях с высокой плотность посева (например, 111,000 растений/акр). Растения высаживают ранней весной, поливают в течении всего периода роста, и убирают в период с конца лета до начала осени. Как только начали применяться рассадопосадочные машины, в других штатах так же стали выращивать саженцы в полях(например, Калифорния, Аризона). Саженцы с открытой корневой системой убираются, связываются и упаковываются в ящики, а затем переправляются к производителю для посадки. Посадка осуществляется  идущими по полю работниками, которые прижимают рассаду к грунту вручную. Часто перед посадкой создается неглубокая борозда, куда будет помещаться рассада.

Исследования по посадке лука.

Были рассмотрены три типа рассадопосадочных машин для пересадки лука с помощью системы Паперпот 

Рассадопосадочная машина типа «карусель» RT-2 (двух рядная) была произведена компанией LannenTehtaatOy, Финляндия. Эта модель использует девять ячеек с рассадой для загрузки в машину. Ячейки с саженцами поступают в открытую борозду в вертикальном положении, а потом засыпаются землей. Работа машины ограничивалась скоростью подачи оператором ячеек с рассадой в карусель.

Рассадопосадочная машина BSTбыла четырёх-рядной моделью, которая управлялась оператором, загружавшим  35 ячеек с рассадой на одну гряду.

Рассадопосадочная машина цепного типа была двухрядной моделью, произведенной г-м Ланнен Техтат Оу и усовершенствованная для определенных условия почв университетом Небраски. Изменения были внесены в желоб, который подает кассеты от механизма разделения к открытой гряде, к устройству нарезания гряды, и к прикатывающим колесам. Этот блок так же был изменен, в нем появился общий привод для двух гряд. Если кассеты были хорошо подготовлены для посадки, один человек может работать с двумя грядами.

Рассадопосадочные машины «карусель» и BSTиспользуют стандартную кассетуПаперпот  BH-213, которая была спроектирована для сахарной свеклы. Рассадопосадочная машина цепного типа использует кассеты C-213 Паперпот. Все кассеты Паперпот наполнялись грунтом, разработанным университетом Небраски для посадки сахарной свеклы. Эта смесь представляла из себя около 45 торфа : 15 песка : 20 вермикулита : 20 пенопластовых шариков (по объему). Паперпоты заполнялись и засевались с помощью заполняющей и высевающей линии, изобретенной компанией GleasonIndustries (Клакамас, штат Орегон). Эта линия состоит из смесителя, плоского наполнителя, поворотного устройства для переворачивания наполненных кассет, вакуумной сеялки пластинчатого типа и машины для поверхностной подкормки растений для нанесения питательного грунта на семена. Данное оборудование превосходно подходило для наполнения и посева в ячейки малого диаметра и большой длины, производительность была примерно 2 кассеты Паперпота в минуту.

Кассеты располагались в теплице для прорастания сеянцев лука в период 12 недель. При пересадке верхняя часть луковой рассады составляла около 10 дюймов. Эта длина не подходила для работы с рассадопосадочной машиной Паперпот, поэтому верхушки были подрезаны на 4 мм. Для машины «карусель » верхушки не подрезались, а для машины BST подходили и обрезанные и необрезанные растения.

Эффективность рассадопосадочной машины измерялась количеством ручного труда, точностью соблюдения шага посадки, скоростью посадки, и прибыльностью выращенного лука. Табл 1 показывает количество машиной работы на входе и выходе для разных растений. Машина цепного типа имела более низкие рабочие затраты и засадила  больше акров земли за час , чем машины BST и карусель.

Рассадопосадочные машины были настроены на посадку лука с шагом 4 дюйма. Рассадопосадочная машина  BST располагала около 55% растений с шагом от 3 до 5 дюймов (Фиг. 2).  При обрезке верхушек лука до 4 дюймов, BST рассадопосадочная машина сажала 65% рассады с шагом от 3 до 5 дюйма (Фиг. 2).  При необрезанном луке 6 дюймов, сократилось количество спутанных растений и рассада двигалась в более упорядоченном виде. Рассадопосадочные машины цепного типа и «карусель» располагали 36% и 14% растений, соответственно, с шагом от 3 до 5 дюймов.

Табл 1. Пример трудовых затрат рассадопосадочных машин и выхода растений (используя данные исследований 1988 Университета Небраски - z)

 z - Выход отображает скорость работы рассадопосадочной машины, работающей на посадке лука с шагом 4 дюйма, и не учитывает общую производительность машины в поле (см текст).

y - Колонка  “Потенциально” отображает, по нашему мнению, реальный выход при больших объемах производства, при хорошо обученном персонале и должным образом подготовленных контейнерах.

Рис. 2. Диаграммы шагов посадки различных рассадопосадочных машин.

Если шаг рассадопосадочной машины соотнести с точностью исполнения шага посадки, то машина BST будет иметь лучшие показатели.
Общая урожайность репчатого лука была самой высокой на тех участках, где была использована BSTрассадопосадочная машина (табл. 2). Урожайность лука быласхожа на участках с цепной рассадопосадочной машиной и «карусель». Урожайность луковиц репчатого лука размером 3 - 4 дюйма была так же самая высокая с использованием BST рассадопосадочной машины. Повышение урожайности лука с помощью BST рассадопосадочной машины обусловлено, в первую очередь,  более точным размещением луковиц, контролем глубины и расстояния между растениями.

Полевые испытания при посадке лука.

Рассадопосадочная машина  BSTб ыла привлечена для оценки ее работы в полевых условиях для посадки лука около Гринли. Колорадо, в 1989. Полосы во всю длину поля были засажены луком с помощью машины BST. Остаток поля был засажен рабочими вручную в качестве эксперимента. Желаемый шаг посадки был 4-дюйма. Рассадопосадочная машина была настроена на посадку сразу двух гряд за один проход. Гряды были на расстоянии 34 дюйма, с двумя отдельными строчками на расстоянии 11 дюймов на каждой гряде. Машина управлялась на скорости 0.45 миль/ ч, с производительностью 120 растений/мин на гряду. Это эквивалентно 0.4 акра/ ч для четырехрядной машины BST.
Рассматриваемая эффективность поля [соотношение эффективной производительности поля (фактическая производительность земли или растений, обрабатываемых в данный момент времени) к теоретической эффективности поля (производительность получается при условии, что машина выполняет все свои функции на 100% при заданной рабочей скорости, используя 100% своей теоретической ширины), выраженное в процентах] была подсчитана в размере 60%, или 600 футов длиной. Низкая эффективность поля был вызванапогрузкой растений на машину на одном конце поля и переходом на оба конца поля. Опытные операторы и увеличение эффективности поля могут существенно улучшить производительность машины BST. На рисунке 3 приводится сравнение шага посадки BST машины ручного труда оператора.

Табл 2. Пример получения урожайности лука при применении различных рассадопосадочных машин. Данные предоставлены Университетом Небраски 1988. Сорт лука - Armada.

Фиг. 3. Шаг посадки лука (1989) BSTрассадопосадочной машины при использовании Паперпот контейнеровв сравнении с ручной посадкой лука на том же поле.Измерения шагов были взяты между 20 растениями в шести местах, выбранных случайным образом в каждой зоне обработки.

Экономические аспекты.

Рассадопосадочная система Паперпот состоит из трех основных компонентов, и сумма этих трех компонентов будет составлять расходы на производство лука. Первый компонент включает в себя все материалы и оборудование, связанные с посевом, включая стоимость контейнеров Паперпот, грунт для выращивания, оборудование для высевающей линии (амортизация, ремонт, и т. д.), и ручной труд. Самая большая статья расходов – это оборудование для высевающей линии и контейнеры Паперпот. Второй компонент включает в себя фактическое выращивания лука в теплице  (помещение, ручной труд, удобрение и т. д.). Расходы на выращивание рассады лука в теплице можно сократить, если будет возможность выращивать другие культуры в другое время года. Использование теплицы только для одной культуры (для лука) приведет к общим затратам на стадии выращивания в теплице в $198/акр. Общая стоимость второго компонента снижается до $152/акр за две культуры, выращиваемых в теплице. Пересадка в поле – это третий компонент рассадопосадочной системы Паперпот. Общие затраты включают технику (рассадопосадочная машина, трактор ), ручной труд и топливо. В табл. 3 приведены общие расходы на производство лука с использованием рассадопосадочной машины BST. Приведенные данные о расходах основаны на исследованиях сотрудников Университета Небраски и Центра Исследований и развития.

Taбл 3. Расходы на пересадку лука за акр с помощью различных посадочных и одна или две культуры при использовании BST рассадопосадочной машины.

Здесь приводится сравнение с традиционной системой пересаживания   лука в поле, вручную. Система Паперпот для лука обходится примерно в $832/акр (расходы : $480/ акр, $200/акр и  $152/акр - за высевающую линию, тепличный компонент и компонент пересадки в поле, соответственно). Расходы на ручную пересадку лука детально не изучались, тк производители считают эту информацию конфиденциальной. В 1989 г, по опросам производителей, для того, чтобы система Паперпот  конкурировала с традиционной, ее стоимость должна быть снижена хотя бы на $130/акр. Существует несколько потенциальных возможностей для снижения стоимости системы Паперпот, помимо снижения стоимости кконтейнера. Одна из них, засев контейнера более одного раза, что существенно снижает затраты на высевающую линию и тепличный компонент.

Выводы

Контейнеры Паперпоты. Стоимость импортируемых контейнеров Паперпот увеличена более чем в два в промежутке между 1984 и 1989. Увеличение стоимости произошло в основном из-за разницы Американской и Японской валют. Паперпоты является запатентованным продуктом без права производства в США.Рабочаяпрактика в теплице, такая как частота полива и  внесение удобрений могут влиять на целостность контейнеров, что существенно сказывается на производительности рассадопосадочной машины.

Рассадопосадочные машины. Модификация автоматической рассадопосадочной машины необходимма для успешного применения в США. BST рассадопосадочная машина в настоящее время производится в Японии и имеет великолепные характеристики. Версия для США должна быть более тяжелой конструкции, совместима с используемой сельскохозяйственной техникой, иметь равномерный точный ход. Особенно для близкопосаженных растений; машина должна иметь удобную стойку для саженцев и легко настраиваться для узких междурядий. Рассадопосадочная машина цепного типа имеет хорошие перспективы для снижения ручного труда при посадке растений в поле.Совмещение концепций машин BST и цепного типа машин, в результате получится усовершенствованная версия для США.

Другие компоненты системы. Жизнеспособность системы Паперпот для пересадки овощей так же зависит от снижения стоимости затрат на отдельные компоненты системы. Например, при большом объеме посадки снижается расходы на ручной труд, и при относительно низких капиловложениях,  наблюдается общи     экономический рост всей системы.

Еще одним важным компонентом системы является наполнение и транспортировка контейнеров. Улучшения должны быть направлены на сокращение ручной рабочей силы и сохранение в целостности контейнеров . Поврежденные контейнеры, особенно цепного типа, снижают работоспособность рассадопосадочной машины.

Brewer, H.L. 1988. Experimental auto-matic feeder for seedlg transplanter. Ap-plied Eng. in Agr., 4:24–29.

Huang, B.K. and W.E. Splinter. 1968. De-velopment of an automatic transplanter. Trans. ASAE 11:191–194.

Masuda, A. 1986. Latest development insugar beet transplanting techniques in Ja-pan. Proc. 49th Winter Congr., Intl. Inst. for Sugar Beet Research, Brussels, Bel-gium. p. 201–221.

Masuda, A. and K. Kagawa. 1963.

Agronomical techniques to develop supe-rior seedlings of sugar beet through the “paper tube transplanting system”, growth responses of seedlings to the concentration of fertilizers. Jpn. Bul. Sugar Beet Res. Suppl. 4: 7–14.

Nippon Beet Sugar Mfg. Co. 1981. ThePaperpot transplanting method of sugarbeet. Research Center, Nippon Beet Sugar Mfg. Co., Obihiro, Japan.

Suggs, C.W., T.N. Thomas, D.L. Eddington, H.B. Peel, T.R. Seaboch, and J.W. Gore. 1987. Self-feeding transplanter for tobaccoand vegetable crops. Applied Eng. in Agr., 3:148–152.

Suggs, C.W., D.L. Eddington, T.R. Seaboch, and H.B. Peel. 1989. Automatic feedingtransplanter. Amer. Soc. Agr. Eng., St. Joseph, Mich. ASAE Paper 89–1083.

www.newtechagro.ru