МОДУЛЬ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ НА ГИДРОПОНИКЕ Российский патент 2002 года по МПК A01G31/02 

Заявляемый модуль относится к области биотехнологии и сельского хозяйства и может быть использован для выращивания растений в контролируемых условиях гидропоники.

Известны разнообразные устройства и системы для выращивания растений методом гидропоники. Для всех них характерны наличие подложки и питательного раствора (Заявка ЕПВ 406458, A 01 G 31/02, патент США 4961284, A 01 G 9/02, Заявка ЕПВ 374898, A 01 G 9/02, Заявка ЕПВ 406803, A01g 31/02, Заявка Японии 3-423853 A 01 G 9/00).

Особое место среди них занимают вертикально ориентированные структуры. В одних из них ориентация горизонтально вытянутых рядов построена по вертикали, т. е. один слой над другим.

Известно устройство (патент США 4961284, A 01 G 9/02) - вертикальный сад, который имеет самоувлажняемый вертикальный резервуар, содержащий раму из жесткого материала. Рама имеет вертикальные лицевые стороны, открытый верх и закрытое дно. Вкладыш плотно вставлен внутри рамы и образует боковую и лицевую стенки. Во вкладыш помещают субстрат для выращивания растений. По меньшей мере одна из лицевых стенок имеет вертикальные отверстия для доступа к вкладышу и его прокалывания через отверстия с обеспечением вертикального роста растений в субстрате.

Известно также устройство, описанное в патенте России 2025956, A 01 G 31/00. Оно представляет собой расположенную в вертикальной плоскости инертную подложку, одна сторона которой выполнена освещаемой, другая затемненной. Система полива выполнена путем периодической подачи сверху вниз на затемненную сторону подложки питательного водного раствора. Инертная подложка монтируется на несущей конструкции, ориентируя подложку вертикально. Одну сторону периодически освещают, другую постоянно держат затемненной. В самом общем случае 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. Отверстия для посадки растений расположены соосно в образующих подложку пленках. Кроме того, затемненная сторона подложки выполнена из стеклоткани.

Наиболее близким аналогом заявляемого модуля является устройство для гидропонного выращивания растений (патент Японии 6097922, А 01 G 31/00, от 07.12.94).

Устройство содержит модули в виде вертикально ориентированных структур с отверстиями для растений, установленные в ряд с образованием двускатной конструкции с возможностью перемещения в направлении длины ряда и поддерживаемые со стороны верхних концов держателем. Механизм обеспечения питательной жидкостью и подачи ее на корни растений расположен с внутренней стороны модулей. Устройство содержит конструктивные элементы для соединения боковых сторон смежных модулей.

Однако продуктивность данного гидропонного устройства, также как и рассмотренных выше, ограничена возможностью использования напольных или других горизонтальных площадей.

Задачей заявляемого модуля является повышение эффективности использования рабочих площадей не столько в горизонтальном, сколько в вертикальном направлении.

Заявляемое техническое решение иллюстрируется с помощью фигур, где на фиг. 1 показан общий вид, на фиг. 2а и 2б - возможные варианты исполнения. На фигуре 2а формообразующий слой выполнен из листового материала, на фиг. 2б - из пенополистирола.

Заявляемый модуль для выращивания растений на гидропонике представляет собой вертикально ориентированную слоистую структуру из переднего слоя 1, заднего слоя 2, выполненного в виде защитной водонепроницаемой пленки, и расположенного между ними пространства 3, являющегося капиллярной поверхностью. В промежуточном пространстве 3 может быть помещен средний слой 4 в виде инертного материала с развитой капиллярной поверхностью (фиг. 2а). Когда между передним и задним слоем отсутствует средний слой, их поверхности образуют плоский капилляр.

Передний слой выполнен из формообразующего материала с посадочными местами в виде карманов 5 с отверстиями 6 для семян и/или растений. Направление расположению последних придает ориентация отверстий 6 на переднем и заднем слоях модуля. Отверстия на данных плоскостях выполнены непараллельными, а смещенными. Прилипание мокрой полиэтиленовой пленки 2 сзади слоистой вертикально ориентированной структуры обеспечивает необходимое усилие, не позволяющее соскользнуть семени и тем более растению с формообразующего слоя.

Верхняя часть переднего слоя 1 имеет скос 7 в сторону водонепроницаемой пленки 2, образующий раствороприемник 8, под которым в теле переднего слоя со стороны его внутренней поверхности выполнен гидроканал 9.

Принцип работы модуля заключается в следующем. Питательный раствор подается механизмом обеспечения питательной жидкостью (на чертеже не показан) через раствороприемник 8 вниз передним слоем 1 из формообразующего материала и задним слоем 2 в виде защитной водонепроницаемой пленки. В результате физико-механического эффекта смоченная тонкая пленка прилегает к задней плоскости переднего слоя. Посадочные места, выполненные на переднем слое, и пленка образуют своими поверхностями посадочный карман. В образовавшееся посадочное место высеваются семена путем простой засыпки. Питательный раствор, стекающий по капиллярной поверхности, смачивает семена, они прорастают в тонком слое между передней панелью и подложкой и в тонком слое между передним слоем и водонепроницаемой пленкой, раздвигая их по мере роста. Вся система является плоским корнедержателем для проросших растений или рассады. Форма отверстий в панели такова, что они образуют и поддерживающие поверхности для растений, что позволяет обойтись без системы шпалер.

Модуль может быть выполнен из различных инертных материалов. Передний слой из всевозможных листовых пластиков (ПВХ, полистирол и т. д. ), нержавеющей стали, листов черного проката, покрытых инертными лаками, эмалями, пластиками, вспененных материалов (пенополистирол). В качестве пленки могут применяться инертные тканые (стеклоткань) либо нетканые материалы, например укрывные типа "Агрил", "Спанбод". Защитная пленка - самых различных типов и материалов (полиэтилен, ПВХ и т. д. )
Возможный вид устройства, выполненного из листового материала, представлен на фиг. 2а, из пенополистирола - на фиг. 2б.

Устройство легко транспортировать, либо перемещать, что открывает дополнительные технологические и агротехнические возможности.

Пример 1.

Используется модуль, передний слой которого выполнен из пенополистирола, в качестве капиллярной подложки применен укрывной материал типа "Агрил" 17 г/кв. м, а в качестве защитной пленки - полиэтилен.

Выращиваемая культура - укроп на зелень.

В панели модуля сформировано 45 наклонных отверстий диаметром 45-50 мм, они расположены в шахматном порядке под углом 45^o к задней стенке (углом вниз). Размер переднего слоя 1 м x 1 м x 0,05 м. После подачи питательного раствора и равномерного увлажнения капиллярной поверхности проводят посадку семян укропа гнездным способом, т. е. в каждое посадочное отверстие засыпают по 0,7 г предварительно обработанных и подсушенных до сыпучести семян. Проращивание происходит в темноте в течение 5 суток до стадии массового появления петель. Задняя пленка выполнена прозрачной. Корни нормально развиты, длиной 5 см. На 6-е сутки устройство размещают в установке с искусственным облучением. Питательный раствор имеет более высокую концентрацию, чем при проращивании 2 г/л против 0,2 г/л. Соотношение элементов N-Р-К-Са-Mg как 1-0,35-1,55-1,2.

Облучение происходит лампой ДРИ-1000 на 4 модуля. Две панели от лампы одна над другой, два справа - одна над другой. Ширина прохода 1,5 м, высота - 2,1 м.

Через 20 суток вегетации в установке с искусственным облучением проводят срезку зелени. Вес зелени без корневой системы и части стебля - 3,5 кг/кв. м за 20 суток вегетации в установке. Показано, что применение данных устройств при выращивании зеленых пряных культур при искусственном облучении может дать экономию электроэнергии до 20% при сокращении производственных площадей. Эффект может быть достигнут технологическим приемом предварительного проращивания растений, высаженных в предлагаемое устройство. Само устройство устанавливается на время проращивания в отдельную установку кассетного типа. Дополнительные технологические и агротехнические приемы стимуляций роста и развития растений (СО, внекорневые подкормки, стимуляция электрическим полем высокого напряжения и др. ) специально не применялись. Данный модуль можно использовать без применения среднего капиллярного слоя, т. к. внутренняя плоскость переднего слоя и прилегающая к ней смоченная задняя защитная пленка образуют тонкий плоский капилляр. В этом случае развитие корней растений происходит в тонком слое питательного раствора вниз между оборотной стороной переднего слоя и внутренней стороной защитной пленки. Применение модуля в таком варианте требует более высокой культуры производства. Однако технологический процесс освобождается от трудоемкой операции по очистке капиллярного слоя от корней растений.

Пример 2.

Используется то же устройство, что и в примере 1, но без среднего капиллярного слоя. Выращиваемая культура - земляника на рассаду методом вегетативного размножения. В устройство высажены 45 ростков земляники. Через 4 суток ростки адаптировались, образовались новые молодые отростки корней, в листьях повысился тургор. На 5 день модуль поместили в установку искусственного облучения. Режим освещения - круглосуточный. Начался интенсивный рост корней, листового аппарата и усов с образованием розеток. При раскрытии розетки к ней прикреплялось устройство для корнеобразования.

Через 35 суток каждый из 45 высаженных ростков имел в среднем по 10 розеток с проросшими корнями. Таким образом, использование заявляемого модуля для вертикального выращивания растений позволяет производить быструю смену выращиваемых культур в зависимости от нужд производства без изменений в конструкции устройств.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания растений в контролируемых условиях гидропоники. Модуль содержит вертикально ориентированную структуру с отверстиями и механизм обеспечения питательной жидкостью. Вертикально ориентированная структура выполнена слоистой, причем передний слой выполнен из формообразующего материала с посадочными местами в виде карманов с отверстиями для семян и/или растений. Задний слой выполнен в виде защитной водонепроницаемой пленки, а промежуточное пространство между передним и задним слоями является капиллярной поверхностью. Модуль позволяет повысить эффективность использования рабочих площадей в вертикальном направлении. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Модуль для выращивания растений на гидропонике, выполненный в виде вертикально ориентированной структуры с отверстиями и имеющий механизм обеспечения питательной жидкостью, отличающийся тем, что вертикально ориентированная структура выполнена слоистой, причем передний слой выполнен из формообразующего материала с посадочными местами в виде карманов с отверстиями для семян и/или растений, задний слой выполнен в виде защитной водонепроницаемой пленки, а промежуточное пространство между передним и задним слоями является капиллярной поверхностью. 2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что в промежуточном пространстве между передним и задним слоями помещен средний слой в виде инертного материала с развитой капиллярной поверхностью. 3. Модуль по п. 1 или 2, отличающийся тем, что верхняя часть переднего слоя из формообразующего материала имеет скос в сторону водонепроницаемой пленки, образующий раствороприемник, под которым в теле переднего слоя со стороны его внутренней поверхности выполнен гидроканал.