СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КОРНЕПЛОДНЫХ КУЛЬТУР В КОНТРОЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК A01G31/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологии выращивания растений независимо от сезонных и погодных условий на конвейерной промышленной основе.

Известен способ выращивания растений, включающий посев семян на открытую, предварительно удобренную почву, уход за растениями и сбор урожая.

Недостатками известного способа являются необходимость больших посевных площадей, нестабильность урожая и его зависимость от сезонных, климатических и других внешних факторов, а также невозможность использования этого способа в городских условиях. Способ также требует применения гербицидов и пестицидов для борьбы с сорняками и биологическими вредителями растений, что приводит к загрязнению продукции и к экологическому ущербу.

Известен способ выращивания растений в контролируемых условиях на гидропонике, при котором культивационные сосуды размещают на вертикальной поверхности. В них высевают семена и осуществляют управляемое воздействие на физиологические процессы на всех стадиях развития культуры путем регулирования микроклимата, освещенности и подачи питательного раствора к корневой системе, сбор урожая.

Недостатком известного способа является сложность использования его для культивирования корнеплодных культур таких, как картофель, морковь, свекла, редис и т.д. Это связано с относительно большой массой корнеплодов, что затрудняет уборку урожая, и недостаточно высокими урожаями культур.

Целью изобретения является упрощение технологии и повышение продуктивности выращивания корнеплодных культур в изолированном помещении на основе непрерывного конвейерного производства.

Для этого в способе выращивания корнеплодных культур в контролируемых условиях, включающем высев семян в культивационные сосуды, размещенные на вертикальной поверхности, управляемое воздействие на физиологические процессы на всех стадиях развития растений путем регулирования микроклимата, освещенности и подачи питательного раствора к корневой системе растения, сбор урожая, в качестве культивационных сосудов используют мешочки, выполненные из биологически инертного пористого материала, перед посевом семена вводят в питательный раствор, мешочки смачивают водой и осуществляют посев путем впрыскивания питательного раствора с семенами в культивационные мешочки, причем подачу питательного раствора в мешочки проводят периодически по мере роста растений, а при сборе урожая мешочки снимают с вертикальной поверхности вместе с корнеплодами. Мешочки могут быть выполнены также из стеклоткани.

Перечисленная выше совокупность существенных признаков, в отличие от прототипа, позволяет осуществить непрерывное конвейерное производство корнеплодных культур по экологически чистой технологии независимо от климатических, сезонных и погодных условий при управляемой и существенно более высокой урожайности.

Способ осуществляется следующим образом.

В замкнутом изолированном от воздействия факторов внешней среды и стерильном помещении, вход в которое осуществляется через специальные тамбуры санпропускники (воздух подается через биофильтры), располагают установку непрерывного конвейерного производства корнеплодных культур, с помощью системы конвейерного движения которой перемещают по замкнутому циклу мешочки с растительными культурами. Перемещение осуществляется по кривой (например, по синусоиде), обеспечивающей рациональное использование площади помещения. Посев семян в мешочки осуществляется путем подмешивания семян в питательный раствор, который впрыскивает затем внутрь мешочков. При движении мешочков по кривой их многократно освещают и затемняют (имитация дня и ночи). Периодически подают дополнительные порции питательного раствора на основе солей азота (N), фосфора (Р) и калия (К) с заданным модулем кислотности рН для соответствующих культур, изменяя при этом концентрацию и соотношение его компонентов в зависимости от стадии развития растений. На стадии развития корневой системы подают 0,1-0,2%-ный водный питательный раствор с соотношением компонентов N: P: K, равным 5:3:1, а на стадии развития плода 2,2%-ный раствор с соотношением компонентов 0:3:4. Параллельно с этим производят подкормку растений СО₂ путем изменения его концентрации в атмосфере помещения вплоть до 3% После созревания корнеплодов их снимают вместе с мешочками, вместо которых устанавливают пустые стерилизованные мешочки. Для длительного и качественного хранения и транспортирования корнеплоды не вынимают из мешочков и не отделяют от ботвы. Освободившиеся от корнеплодов мешочки механически очищают от корневой системы растений и стерилизуют, например, низкотемпературным факелом с температурой 200-250^оС, промывают дистиллированной водой, сушат горячим воздухом и возвращают на конвейер.

Предлагаемый способ воспроизводят, например, на культуре картофеля. Для этого в культивационные сосуды высаживают семенной картофель и впрыскивают туда же питательный раствор. Размещают сосуды на вертикальной поверхности при норме высадки 45 клубней на 1 м² поверхности. Уход за растениями заключается в подаче внутрь мешочков влаги. При необходимости дополнительно впрыскивают питательный раствор и влагу в процессе культивирования растений. В течение времени созревания клубней картофеля проводят выборочный съем клубней, извлекая их из мешочков при достижении товарной величины. Эта операция способствует новому клубнеобразованию на столона, что увеличивает общую продуктивность растений. При выращивании данным способом от одного семенного клубня получают до 80 штук семенных клубней или до 50 кг продовольственного картофеля.

При выращивании предлагаемым способом сахарной свеклы в культивационные мешочки впрыскивают питательный раствор, в который предварительно введены семена свеклы. В течение роста растений проводят периодическое введение в мешочки питательного раствора или воды. В результате выращивания предлагаемым способом получают корнеплоды весом до 12 кг каждый. При этом возможен съем урожая вместе с мешочками, что особенно полезно для хранения урожая, так как корнеплоды в мешочках сохраняются значительно дольше без ухудшения качества.

На фиг. 1 изображена установка непрерывного конвейерного производства корнеплодных культур, вид сверху на один из возможных вариантов; на фиг. 2 стойка; на фиг. 3 кронштейн с кольцом, вид сверху; на фиг. 4 то же, вид сбоку; на фиг. 5 мешочек.

Установка содержит систему 1 конвейерного движения, систему 2 освещения (лампы 2.1 накаливания и экраны 2.2), систему 3 полива, систему 4 питания (трубопровод 4.1 и сеялку 4.2), двигатель 5, редуктор 6, пульт 7 управления и сигнализации, датчики 8.1-8.n параметров контроля установки (температура, концентрация СО₂ и т.д.), мешочки 9.1-9.m, кольца 10.1-10.m для крепления мешочков, кронштейны 11.1-11.х и стойки 12.1-12.у.

В простейшем случае система 1 конвейерного движения использует гибкую цепную передачу 13, конфигураторы опоры 14.1-14.l и площадки 15.1-15.у для крепления стоек 12 с помощью штыря 16 с резьбой. Конфигураторы-опоры 14 устанавливаются в конкретном помещении произвольно по желанию пользователя, например, как показано на фиг. 1, с конфигурацией А-B-C-D-E-F-G-H, либо стационарно (бетонируют в полу помещения нижние части конфигураторов-опор 14), либо при гибком (передвижном) варианте установки, размещая соответственно конфигурации передвигаемые железобетонные плиты, в которые вмонтированы нижние части конфигураторов-опор 14. Возможны и другие варианты осуществления конфигураторов-опор 14. В верхней части конфигураторов-опор 14 находятся свободно вращающиеся звездочки 17.1-17.l, на которые натягивается цепная передача 13, с которой жестко связаны площадки 15 для крепления стоек 12.

В наиболее дешевом и простом варианте стойки 12 могут быть изготовлены из низкоуглеродной стали с профилем "уголок" (фиг.2). В основании стойки 12 приваривается штырь 16 с резьбой для жесткого крепления стоек к площадкам 15 с помощью контргайки и гайки.

Сверху на установленные стойки 12 надеваются кронштейны 11; в данном примере на уголок 12 надевают фиксатор 18 и на заданной высоте стойки (это зависит от типа выращиваемых корнеплодов) затягивают винт 19. При этом на одном ярусе может быть установлено от 1 до 4 кронштейнов, направленных в любую из четырех сторон.

Кольцо 10 изготавливают из стальной низкоуглеродистой полосы 20, которую приваривают к кронштейну 11 (фиг.3). Крючки 21 в простейшем случае также приваривают к полосе 20. На фиг. 1 для простоты показаны только по два установленных кронштейна 11 на четырех стойках.

На крючки 21 мешочки 9 надевают с помощью упрочненной полосы 22 (например, путем частичной металлизации мешочка в его верхней части в местах отверстий), на которой концентрируют соответствующее числу крючков 21 число отверстий 23. Основная часть 24 мешочка изготавливается, например, из стеклоткани.

Установка работает следующим образом.

На смонтированной, отлаженной и сданной в эксплуатацию установке работает в одной смене 1-2 чел. После подвешивания мешочков 9.1-9.m оператор с помощью пульта 7 управления и сигнализации задает режим работы установки (по определенной для выращиваемых корнеплодов программе с соответствующими параметрами микроклимата, скорости движения конвейера и т.д.) и осуществляет пуск установки. При этом включается двигатель 5, который через понижающий редуктор 6 передает необходимую скорость движения на систему 1 конвейерного движения, цепная передача которой с необходимым усилием F начинает движение (направление движения указано на фиг. 1).

С помощью трубопровода 4.1 и сеялки 4.2 системы 4 питания осуществляется дозированное впрыскивание семян внутрь мешочков, проходящих под сеялкой 4.2. Затем при движении этих мешочков на участке между конфигураторами 14, занимающими позиции A-B-C-D-E-F (фиг.1), производится управляемое выращивание корнеплодов. При этом за период ротации мешочки 9 с культурой многократно поочередно поливаются с помощью системы 3 полива, подпитываются питательным раствором с помощью системы 4 питания, освещаются с помощью ламп 2.1 и затемняются с помощью экранов 2.2.

При достижении мешочков пункта выхода продукции (на фиг. 1 участок между позициями G и F и конфигураторов опор 14) корнеплоды в соответствии с описанным выше способом уже достигают заданных кондиций развития. Осуществляется уборка. В простейшем случае уборка осуществляется вручную оператором, который снимает с крючков 21 мешочки 9 вместе с корнеплодами, а на освободившееся место подвешивает пустые мешочки 9 после их стерилизации и т.д.

Использование: сельское хозяйство и биотехнология. Сущность изобретения: выращивание корнеплодных культур осуществляют в контролируемых условиях путем высева семян в культивационные сосуды, размещенные на вертикальной поверхности, при этом в качестве культивационных сосудов используют мешочки, выполненные из биологически инертного пористого материала. Перед посевом семена вводят в питательный раствор, мешочки смачивают водой и проводят посев путем вспрыскивания питательного раствора с семенами в культивационные мешочки. В период роста растений осуществляют управляемое воздействие на физиологические процессы развития растений путем регулирования микроклимата, освещенности и периодической подачи питательного раствора в мешочки. При сборе урожая мешочки снимают с вертикальной поверхности вместе с корнеплодами. Культивационные мешочки предпочтительно выполнять из стекловолокна. 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ выращивания корнеплодных культур в контролируемых условиях, включающий высев семян в культивационные сосуды, размещенные на вертикальной поверхности, управляемое воздействие на физиологические процессы на всех стадиях развития растений путем регулирования микроклимата, освещенности и подачи питательного раствора к корневой системе растения, сбор урожая, отличающийся тем, что в качестве культивационных сосудов используют мешочки, выполненные из биологически инертного пористого материала, перед посевом семена вводят в питательный раствор, мешочки смачивают водой и осуществляют посев путем впрыскивания питательного раствора с семенами в культивационные мешочки, причем подачу питательного раствора в мешочки проводят периодически по мере роста растений, а при сборе урожая мешочки снимают с вертикальной поверхности вместе с корнеплодами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что культивационные мешочки выполнены из стеклоткани. 3. Установка для выращивания корнеплодных культур в контролируемых условиях, содержащая системы конвейерного движения, освещения, полива, питания растений, двигатель, редуктор, датчики параметров, пульт управления и сигнализации, отличающаяся тем, что установка содержит мешочки, служащие в качестве растительной подложки, кольца для крепления мешочков на стойках и кронштейны, при этом стойки жестко прикреплены в вертикальном положении к системе конвейерного движения, кронштейны расположены в горизонтальном положении и жестко прикреплены к стойкам, причем на удаленных от стоек концах кронштейнов жестко прикреплены кольца, снабженные крючками для подвески мешочков. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что система конвейерного движения имеет произвольную конфигурацию линии движения. 5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что стойки крепятся к системе конвейерного движения, а кронштейны к стойкам на разном удалении друг от друга, при этом длина стоек и кронштейнов предусмотрена изменяемой в зависимости от типа и величины корнеплодов. 6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что мешочки выполнены из прочного биологически нейтрального пористого материала и имеют в верхней части отверстия для удобного и быстрого их снятия или подвеса на крючки колец, при этом размеры мешочков и размеры колец могут быть различны в зависимости от типа и величины выращиваемых корнеплодов.