СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ Российский патент 1995 года по МПК A01G31/00 

Изобретение относится к способам выращивания растений, преимущественно плодово-овощных, ягодных, злаковых, лекарственных и других культур, и может найти применение в промышленном производстве сельскохозяйственной продукции, в том числе в зонах повышенного загрязнения окружающей среды, а также в космосе и т.п. изолированных системах.

Известен способ выращивания сельскохозяйственных культур, например капусты, включающий посев на открытую предварительно удобренную почву посадочного материала, уход за растениями на всех стадиях их развития путем полива водой и подкормки удобрениями, регулирование физиологических свойств растений путем окучивания корнеплодов, удаления усов у клубники и т.п. и сбор урожая (Г. Е.Исаев и др. Индустриальное овощеводство. М., Россельхозиздат, 1987 г).

Известный способ носит сугубо сезонный характер (как правило, в условиях средних широт снимают один урожай в год), осуществляется в естественных климатических условиях соответствующего региона под воздействием факторов внешней среды, характеризуется сравнительно небольшими объемами продукции с единицы занимаемых под культуру сельскохозяйственной продукции (например, сбор клубники составляет около 3 кг с куста, томатов - 15-20 кг с куста, огурцов - от 1 до 2 кг с куста). Выращивание сельскохозяйственных культур на открытой почве в условиях воздействия факторов внешней среды неизбежно связано с необходимостью организации борьбы с сорняками и вредителями растений с применением пестицидов и гербицидов, что приводит к загрязнению продукции и окружающей среды. Кроме того, крупномасштабное производство сельскохозяйственной продукции по известному способу требует применения дорогостоящей техники и сельскохозяйственных орудий поддержания их в работоспособном состоянии и обеспечения горючесмазочными материалами, что снижает производительность труда и вызывает повышение трудоемкости и себестоимости производства продукции растениеводства.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выращивания сельскохозяйственных культур, например томатов и огурцов, включающий посев на искусственно созданный почвенный слой посадочного материала, уход за растениями на всех стадиях их развития в условиях управляемого воздействия на их физиологические свойства в теплицах и сбор урожая.

К основным недостаткам этого решения относятся:
- необходимость создания в теплицах искусственного почвенного слоя с использованием наиболее плодородных почв с большим содержанием гумуса, что наносит непоправимый ущерб естественным сельскохозяйственным угодиям и приводит к повышению трудоемкости и себестоимости продукции;
- прерывистость цикла производства, связанная с необходимостью ежегодной замены почвенного слоя в теплицах, что снижает объемы съема продукции с единицы производственных площадей и приводит к дополнительному повышению трудоемкости и себестоимости производства сельскохозяйственной продукции;
- необходимость применения гербицидов в связи с интенсивным развитием в условиях теплицы вредителей растений, что приводит к загрязнению продукции и окружающей среды;
- практическая неосуществимость создания в условиях теплицы наиболее благоприятных условий для управляемого воздействия на физиологические свойства растений за счет обеспечения данного регулирования микроклимата, продолжительности освещения и режимов подкормки растений на всех стадиях их развития;
- и, как следствие перечисленных выше недостатков, низкая производительность труда и не отвечающие все возрастающим потребностям человечества в продукции растениеводства урожайность (например, сбор клубники с одного куста составляет 4-6 кг, томатов 20-40 кг) и требованиям к ее качеству.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи резкого повышения производительности труда и урожайности выращиваемой продукции с единицы занимаемой производственной площади, а также обеспечение ее высоких потребительских качеств (экологической чистоты).

Решается поставленная задача тем, что в способе выращивания растений, включающем посев посадочного материала, уход за растениями на всех стадиях их развития путем полива водой и подкормки удобрением в условиях управляемого воздействия на их физиологические свойства и сбор урожая, посев производят на расположенную в вертикальной плоскости инертную подложку, одну сторону которой периодически освещают, другую постоянно держат затемненной, а полив и подкормку осуществляют путем периодической подачи сверху вниз на затемненную сторону подложки 0,1-10%-ного водного питательного раствора на основе солей азота (N), фосфора (Р) и калия (К) с модулем кислотности рН 5-9, соотношение компонентов которого изменяют по мере развития растений, причем все операции, начиная от посева до сбора урожая, выполняют в замкнутом изолированном от воздействия факторов внешней среды помещении.

Перечисленные выше отличительные от прототипа признаки достаточны для осуществления изобретения во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Совокупность существенных признаков изобретения позволяет обеспечить в условиях замкнутого изолированного от воздействия факторов внешней среды и практически стерильного помещения тонкое регулирование по заданным программам освещения, микроклимата и режима подкормки и тем самым создать наиболее благоприятные условия для развития растений и выращивания их в течение всего года, а следовательно, существенно повысить их урожайность и потребительские качества при одновременном повышении производительности труда, снижении трудоемкости и себестоимости производства продукции.

В частных случаях использования изобретения на стадии формирования корневой системы растений соотношение компонентов раствора N:P:K поддерживают в пределах от 4:1:1 до 5:4:2. Это позволяет существенно укрепить и развить корневую систему растений.

На стадии формирования биомассы соотношение компонентов раствора N:P:K поддерживают в пределах от 0:4:4 до 2:5:3. Это стимулирует развитие биомассы (куста, стебля и т.п.) и образование крупных плодов.

На стадии созревания растения и/или их плодов соотношение компонентов раствора N: P: K поддерживают в пределах от 0:5:3 до 0:5:5. Это позволяет обеспечить максимальный набор плодами витаминов (а 5-6 раз больше, чем в теплице).

Согласно изобретению в помещении может быть создано разрежение.

Это создает возможность выращивания высокогорных растений, например, жень-шеня.

В отдельных случаях осуществления изобретения затемненную сторону подложки выполняют из материала с развитой капиллярной системой, например из стеклоткани.

Это позволяет существенно улучшить условия подвода питательного раствора к корневой системе растений.

Согласно изобретению на всех стадиях развития растений периодически производят дополнительное стимулирование их роста путем ионизации воздуха и/или изменения концентрации СО₂ от 0,3 до 5%.

Благодаря этому сокращается вегетационный период развития растений, а следовательно, увеличивается цикличность посева и урожайность с единицы производственной площади.

Кроме того, растения подвергают воздействию регулируемого электрического поля напряжением 5-10 тыс.вольт.

Это позволяет развить каппиллярную систему растений и тем самым увеличить приток питательных веществ и, следовательно, повысить урожайность и качество продукции.

Согласно изобретению каждый седьмой день растения сажают на голодную диету, осуществляя полив в этот день их корневой системы дистиллированной магнитнообработанной водой. Это создает предпосылки для лучшей усваимости растениями удобрений в последующие дни.

На стадии развития биомассы в питательный раствор дополнительно вводят микроэлементы.

Благодаря этому увеличиваются размеры, количество и качество плодов.

Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.

П р и м е р 1. В замкнутом изолированном от воздействия факторов внешней среды и практически стерильном помещении (вход в помещение через специальные тамбуры - санпропускники, подача воздуха - через фильтры) на несущих конструкциях монтируют вертикально расположенные инертные подложки, одну сторону которых периодически освещают, а другую постоянно держат затемненной. В самом общем виде подложка представляет собой два параллельных полотнища полимерной пленки, между которыми расположена армирующая сетка, например сетка Рабица.Пленка, расположенная со стороны источника света, должна быть светонепроницаемой или светоотражающей. На описанную выше вертикальную подложку высаживают саженцы клубники ремонтантных сортов с плотностью посадки 99 кустов на 1 м² посевной площади, закрепляя их в соосно расположенных отверстиях в образующих подложку пленках. После посадки саженцев на их корневую систему, расположенную с затемненной стороны подложки сверху вниз, периодически подают 0,1%-ный водный питательный раствор на основе солей азота (N), фосфора (Р) и калия (К), поддерживая рН раствора равным 6,2 и соотношение компонентов N: P: K на стадии формирования корневой системы равным 5: 2:1, на стадии формирования биомассы и плодов - 0:4:4 и на стадии созревания плодов 0:4:3. На стадии формирования плодов в раствор дополнительно вводят микроэлементы (цинк, марганец). При этом в течение всего процесса выращивания в помещении поддерживают регулируемые по заданной программе режимы освещения и микроклимата и подкормки. Одновременно по заданной программе производят ионизацию воздуха и стимуляцию развития капиллярной системы растений путем воздействия на них регулируемым электрическим полем напряжением 5 тыс. вольт. Через два месяца после посева саженцев начинают сбор урожая. Кусты ремонтантного сорта Кардинал плодоносят при этом без перерыва в течение 3 лет при годичном сборе 8 кг с одного куста.

Периодически один раз в неделю проводят лишь полив корневой системы клубники дистиллированной водой.

Технический результат, получаемый при выращивании клубники заявленным способом состоит в 10-кратном увеличении урожайности, достигаемой в среднем 8 кг клубники с одного куста за год против среднестатистического значения урожайности известного субстратного способа 0,7 кг клубники с одного куста за год (см. данные ЦСУ по сельскому хозяйству за 1992 г.).

Одновременно с этим выращивание клубники заявленным способом по сравнению с известным позволяет:
- получать экологически чистый продукт, содержащий в 5-6 раз больше витаминов, причем равномерно в течении года;
- снизить себестоимость клубники за счет упразднения трудоемких и энергоемких операций, применяемых в технологии выращивания клубники в известном субстратном способе.

П р и м е р 2. Как и в примере 1 на вертикально расположенную подложку, затемненная сторона которой выполнена из стеклоткани, высевают семена перца болгарского, приклеивая их к стеклоткани, предварительно пропитанной питательным раствором. По мере развития растения корневая система распределяется по стеклоткани, а ростки тянутся к свету. При формировании стеблей они подвязываются к вертикально расположенным шпалерам. В течение формирования растения концентрацию раствора изменяют от 3 до 5%, рН 5,9-6,7, соотношение компонентов N: P: K на стадии формирования корневой системы поддерживают равным 4: 3: 1, на стадии формирования стебля 2:4:3, на стадии созревания плодов 0: 3: 5. Подачу раствора, режим освещения и микроклимат в помещении регулируют по заданной программе. В процессе выращивания перца периодически производят дополнительную стимуляцию роста растений путем изменения концентрации СО₂ в помещении до 5%.

Технический результат, получаемый при выращивании заявленным способом перца болгарского, также как и при выращивании клубники, состоит в преимуществах по урожайности, экологической чистоте и себестоимости продукта. При этом урожайность повышается с 0,5-0,6 кг с куста в известном способе до 4,5-5 кг с куста за тот же период в предлагаемом способе выращивания.

Использование: сельское хозяйство и биотехнология, в частности при выращивании растений в контролируемых условиях гидропоники. Сущность изобретения: выращивание растений осуществляют путем посева на вертикально расположенную инертную подложку, например, выполненную из стеклоткани, имеющую развитую капиллярную систему. Полив и подкормку проводят питательным раствором, который подают сверху вниз, при концентрации азота, фосфора и калия 0,1 - 5,0% . При этом на стадии формирования корневой системы соотношение N:P:K равно (4-5) : (1-4) : (1-2) соответственно, на стадии формирования биомассы соотношение N:P:K равно 2:(4-5) : (4-3) и на стадии созревания культуры P:K поддерживают в пределах 5:(3-5) соответственно, при модуле кислотности pH 5 - 9. Дополнительно в питательный раствор вводят микроэлементы и один раз в неделю растения поливают только дистиллированной магнитоэлектрической водой. При этом стимулирование роста растений проводят указанным способом. 6 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ, включающий посев, уход за растениями на всех стадиях их развития путем полива водой и подкормки удобрениями в условиях управляемого воздействия на их физиологические процессы и сбор урожая, отличающийся тем, что посев производят на расположенную в вертикальной плоскости инертную подложку, выполненную из материала с развитой капиллярной системой, одну сторону которой освещают, а другую постоянно держат затемненной, полив и подкормку осуществляют путем периодической подачи питательного раствора сверху вниз на затемненную сторону подложки в концентрации 0,1 - 5,0 % солей азота, фосфора и калия, при этом на стадии формирования корневой системы соотношение N : P : K поддерживают в пределах (4 - 5) : (1 - 4) : (1 - 2) соответственно, на стадии формирования биомассы соотношение N : P : K - 2 : (4 - 5) : (4 - 3) и на стадии созревания культуры соотношение Р : К поддерживают в пределах 5 : (3 - 5) соответственно при модуле кислотности питательного раствора pH 5 - 9. 2. Способ по по.1, отличающийся тем, что затемненную сторону подложки выполняют из стеклоткани. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что периодически на всех стадиях развития растений проводят дополнительно стимулирование роста путем ионизации воздуха и/или изменения концентрации CO₂ в пределах 0,3 - 5,0 %. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе выращивания растений в культивационном сооружении создают разрежение. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что растения подвергают воздействию регулируемого электрического поля напряжением 5000 В. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что один день в неделю растения поливают только дистиллированной магнитоэлектрической водой. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в питательный раствор дополнительно вводят микроэлементы.