ИСКУССТВЕННЫЙ ГРУНТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК A01G31/00 

Изобретение относится к получению искусственных грунтов на основе волокнистой массы и может быть использовано для выращивания растений в оранжереях и автономно существующих объектах, удовлетворяющих требованиям замкнутых экологических систем (гермопомещения, шахты, подводные лодки, космические корабли), в интерьерах жилых и общественных помещений, а также при создании покрытий открытого грунта, например, с целью художественного оформления, для газонов с различными рисунками (мозаиками), для создания рулонных газонов.

Известен ионообменный субстрат (грунт) волокнистой структуры для выращивания растений /Авторское свидетельство СССР 635923, кл. А 01 G 31/00, 1978/. Субстрат (грунт) состоит из модифицированных полиакрилонитрильных волокон, содержащих различные микроэлементы, необходимые растениям. Однако растения на этом субстрате (грунте) после определенного периода развития засыхают.

Наиболее близким из технических решений является искусственный грунт (субстрат) для выращивания растений в виде двухслойного субстрата: верхний слой - питательный - из ткани или нетканого материала из ионообменного волокна на основе модифицированного полиакрилонитрильного, нижний слой - корнеобитаемый - керамзит. В этом случае достигаются высокие водно-воздушные свойства /Тавлинова Г.К. Цветы в комнате и на балконе. Л.: Колос. 1982. - С. 46/. Однако через 30-40 дней после посева в период появления второго листа начинается засыхание ростков, к концу вегетационного периода доходящее до 40%, резко падает прирост зеленой массы. Так как одним из слоев грунта является сыпучий керамзит, то такой грунт нельзя свернуть в рулон, перенос грунта возможен только в сосудах.

Техническим результатом является получение многослойного грунта для выращивания растений, дающего возможность снижения удельного содержания засохших растений, повышения объема зеленой массы.

Поставленная задача достигается тем, что под питательным слоем из ионообменного модифицированного полиакрилонитрильного волокна в виде прочеса или нетканого материала последовательно располагают корнеобитаемый слой в виде нетканого термоклееного материала из штапелированных полиэфирных или пропиленовых волокон и водоудерживающий слой из целлюлозных волокон (хлопковых, льняных, вискозных) в виде прочеса или нетканого материала. Слои связывают между собой пленкообразующим материалом на основе поливинилового спирта или карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия.

Ионообменное модифицированное полиакрилонитрильное волокно является питательным слоем (верхний слой). Ионообменное модифицированное полиакрилонитрильное волокно обладает способностью химически присоединять питательные элементы (ионы калия, кальция, магния, соединения азота, фосфора), необходимые для роста растений.

Гидрофобное полиэфирное или полипропиленовое волокно - корнеобитаемая капиллярно-пористая среда (средний слой).

Целлюлозное волокно (хлопковое, льняное, вискозное) - водоудерживающая и водопоглощающая среда (нижний слой).

Существенным отличием заявляемого грунта является наличие гидрофобного волокнистого слоя в виде термоклееного нетканого материала из полиэфирного или полипропиленового волокна, расположенного на гидрофильном водоудерживающем слое из целлюлозных волокон в виде прочеса или нетканого материала, позволяющие снизить удельное содержание засохших растений, повысить объем зеленой массы, получить грунт, удобный в эксплуатации (такой грунт можно свернуть в рулон, легко переносить с одного места на другое).

В заявляемом грунте (субстрате) использование гидрофобного волокнистого слоя, находящегося на гидрофильном водоудерживающем слое, приводит к неожиданному эффекту - снижается удельное содержание засохших растений, увеличивается объем зеленой массы растений.

Использование в искусственных грунтах гидрофобного волокнистого слоя из полиэфирных или полипропиленовых волокон в виде нетканого термоклееного материала, находящегося на гидрофильном водоудерживающем слое из целлюлозных волокон в виде прочеса или нетканого материала, в известном уровне техники авторами не обнаружено.

Искусственный грунт (субстрат) для выращивания растений изготавливают и используют следующим образом. В вегетационный сосуд последовательно помещают слои.

Водоудерживающий слой (нижний слой) - целлюлозные волокна (хлопковые, льняные, вискозные) в виде прочеса или нетканого материала, объемная масса которого 0,07-0,09 г/см³, высота слоя 20-30 мм. Корнеобитаемый слой (средний слой) - нетканый термоклееный материал из штапелированного полиэфирного волокна лавсан или полипропиленового волокна с объемной массой 0,010-0,015 г/см³, высотой слоя 30-50 мм.

Питательный слой (верхний слой) - модифицированное полиакрилонитрильное ионообменное волокно с общей обменной емкостью (ООЕ) 1,5-3,0 ммоль/г в виде прочеса или нетканого материала. Его объемная масса 0,040-0,050 г/см³, высота слоя 15-25 мм.

Слои скрепляются между собой путем нанесения аэрозольного покрытия водным раствором 1,0-2,5%-ного поливинилового спирта или карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия в количестве 5-15 мл на 1 м².

Изготовленный таким образом искусственный грунт насыщается питательным раствором в соотношении масса питательного раствора: масса грунта 2,5-3,5:1.

Питательный раствор - натуральный органический биогумус "Идеал" (жидкая фракция естественного продукта жизнедеятельности дождевых червей). Раствор содержит: азот (NH₄ ⁺+NO₃ ^-) 50 мг/л, фосфор (Р₂O₅) 100 мг/л, гуминовые вещества 20 мг/л.

Посевной материал в количестве 25 г на 1 м² равномерно распределяют на поверхностном слое и закрепляют путем нанесения аэрозольного покрытия 1,0-2,5%-ного водного раствора поливинилового спирта или карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия в количестве 5-15 мл на 1 м².

Посевной материал: "Газон универсальный" - Райграс английский (55%), Овсяница красная рыхлокустовой тип (30%), Овсяница красная плотнокустовой тип (5%), Мятлик луговой (10%).

Вегетационный сосуд закрывают крышкой с отверстиями и устанавливают в темное помещение для прорастания, которое наблюдается на 3-5 сутки. Затем вегетационный сосуд переносят в светлое солнечное помещение. В течение всего вегетационного периода для поддержания роста производится полив водой. Полив осуществляется один раз в три дня при соотношении вода : масса грунта 1:1. При достижении растениями высоты более 10 см зеленая масса состригалась, взвешивалась и суммировалась в течение всего вегетационного периода развития растений. Максимальный рост зеленой массы заканчивался на 90-95 сутки после посева.

В результате прорастания корней растений через волокнистые слои происходит дополнительная фиксация последних друг относительно друга, при этом сохраняется возможность сворачивания живого коврового газона в рулон.

Ниже представлены конкретные варианты грунтов.

Пример 1
Питательный слой: прочес из модифицированного ионообменного полиакрилонитрильного волокна, омыленного раствором гидроксида натрия, ООЕ - 2,0 ммоль/г (Получение модифицированных ионообменных полиакрилонитрильных волокон см. Волокна с особыми свойствами /Под ред. Л.А.Вольфа. - М.: Химия, 1980. - С. 75-114). Объемная масса 0,040 г/см³, высота слоя 20 мм.

Корнеобитаемый слой: нетканый термоклееный материал из штапелированного полиэфирного волокна лавсан; объемная масса 0,010 г/см³, высота слоя 40 мм.

Водоудерживающий слой: прочес льняного волокна; объемная масса 0,070 г/см³, высота слоя 25 мм.

Пленкообразующий аэрозоль: 1%-ный водный раствор поливинилового спирта из расчета 15 мл на 1 м².

Соотношение питательный раствор : масса грунта 2,5:1.

Пример 2
Питательный слой: нетканый иглопробивной материал из модифицированного ионообменного полиакрилонитрильного волокна, обработанного водным раствором солянокислого гидроксиламина и карбонатом натрия, ООЕ - 3,0 ммоль/г, объемная масса 0,050 г/см³, высота слоя 15 мм.

Корнеобитаемый слой: нетканый термоклееный материал из штапелированного полипропиленового волокна, объемная масса 0,015 г/см³, высота слоя 50 мм.

Водоудерживающий слой: нетканый иглопробивной материал из смеси волокон хлопка (50%) и льна (50%) с объемной массой 0,090 г/см³, высота слоя 20 мм.

Пленкообразующий аэрозоль: 1,5%-ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы из расчета 10 мл на 1 м².

Соотношение питательный раствор: масса грунта 3,5:1.

Пример 3
Питательный слой: прочес из модифицированного ионообменного полиакрилонитрильного волокна, обработанного водным раствором ГКЖ-10 и гидразингидрата, ООЕ - 1,5 ммоль/г, объемная масса 0,044 г/см³, высота слоя 25 мм.

Корнеобитаемый слой: нетканый термоклееный материал из штапелированного полиэфирного волокна лавсан, объемная масса 0,010 г/см³, высота слоя 30 мм.

Водоудерживающий слой: нетканый иглопробивной материал из смеси волокон хлопка (50%) и вискозы (50%), объемная масса 0,086 г/см³, высота слоя 30 мм.

Пленкообразующий аэрозоль: 2,5%-ный водный раствор альгината натрия из расчета 5 мл на 1 м².

Соотношение питательный раствор: масса грунта 3:1.

Пример 4.

Питательный слой: прочес из модифицированного ионообменного полиакрилонитрильного волокна, обработанного водным раствором гидразингидрата с последующим омылением раствором гидроксида натрия, ООЕ - 2 ммоль/г, объемная масса 0,048 г/см³, высота слоя 25 мм.

Корнеобитаемый слой: нетканый термоклееный материал из штапелированного полиэфирного волокна лавсан, объемная масса 0,010 г/см³, высота слоя 50 мм.

Водоудерживающий слой: прочес хлопкового волокна, объемная масса 0,090 г/см³, высота слоя 20 мм.

Пленкообразующий аэрозоль: 2,5%-ный водный раствор поливинилового спирта из расчета 5 мл на 1 м².

Соотношение питательный раствор : масса грунта 3,0:1.

Пример 5 (прототип).

Питательный слой: нетканый иглопробивной материал из модифицированного ионообменного полиакрилонитрильного волокна, обработанного водным раствором солянокислого гидроксиламина и карбоната натрия, ООЕ - 3,0 ммоль/г, объемная масса 0,050 г/см³, высота слоя 15 мм.

Корнеобитаемый слой: керамзит, объемная масса 0,660 г/см³, высота слоя 50 мм. Соотношение питательный раствор : масса грунта 3,5:1.

Результаты фенологических наблюдений представлены в таблице.

Данные таблицы - сопоставление поз. 5 (прототип) с поз. 1-4 (предлагаемый способ) - подтверждают достижение технического результата. По прототипу появление засохших растений наблюдается через 40 дней после посева, к концу вегетационного периода удельное содержание засохших растений достигает более 40%. В случае использования предлагаемого грунта засохшие растения появляются после 50-60 дней развития и к концу вегетационного периода достигают 15-20%. По прототипу нормальное развитие растений наблюдается в течение первых 30-ти дней, затем происходит снижение прироста объема зеленой массы. При использовании предлагаемого грунта получают больше объема зеленой массы, снижается число засохших растений. По предлагаемому способу возможно грунт свернуть в рулон, что удобно в эксплуатации. Прототип исключает возможность подобного обращения с грунтом.

Предлагаемый грунт может быть использован для выращивания растений в оранжереях, автономно существующих помещениях, в интерьерах жилых и общественных помещений, для создания газонов с различными рисунками.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания растений в оранжереях и автономных объектах, удовлетворяющих требованиям замкнутых экологических систем, в интерьерах жилых и общественных помещений и т.п. Искусственный грунт состоит из питательного слоя - ионообменного полиакрилонитрильного волокна и корнеобитаемого слоя, выполненного в виде нетканого термоклееного материала из штапелированных полиэфирных или полипропиленовых волокон. Корнеобитаемый слой расположен на водоудерживающем слое из целлюлозных волокон (хлопковых, льняных, вискозных) в виде прочеса или нетканого материала. Изобретение позволяет получить многослойный грунт, дающий возможность снижения удельного содержания засохших растений и повышения объема зеленой массы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Искусственный грунт для выращивания растений, состоящий из питательного слоя - ионообменного полиакрилонитрильного волокна - и корнеобитаемого слоя, отличающийся тем, что корнеобитаемый слой выполнен в виде нетканого термоклееного материала из штапелированных полиэфирных или полипропиленовых волокон и расположен на водоудерживающем слое из целлюлозных волокон (хлопковых, льняных, вискозных) в виде прочеса или нетканого материала. 2. Искусственный грунт по п. 1, отличающийся тем, что слои связаны между собой пленкообразующим материалом на основе поливинилового спирта, или карбоксиметилцеллюлозы, или альгината натрия.