СПОСОБ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ЖИВОТНОВОДЧЕСКОМ ПОМЕЩЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК A01G31/04 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам выращивания растений на нейтральном субстрате с подкорневым питанием растений макро- и микроэлементами, подкормкой их углекислым газом и искусственной подсветкой.

Известно, что подкорма растений в теплицах углекислым газом позволяет значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Для этого подкормку растений CO₂ производят путем подачи в окружающую растения атмосферу тумана, насыщенного углекислым газом, или в окружающей среде сжигают парафиновый нафталиновый углеводород, или в теплицу подают углекислый газ, образующийся в ферментативной установке.

Такие способы требуют изготовления и монтажа специальных установок, в которых сжигается топливо или используется питательная среда для дрожжевой культуры.

Известно, что при зимне-стойловом содержании крупного рогатого скота (КРС) в животноводческом помещении, особенно на Севере, в выдыхаемом животном воздухе содержится 16,5% кислорода (O₂), 3,5% углекислого газа (CO₂) и 80% азота (N₂). 1 кг навоза КРС, имеющий влажность 85-90%, производит 0,18 кг CO₂, 0,2 кг воды, 0,3 кг неразлагаемого остатка. Биогаз, получаемый в результате анаэробной ферментации органических веществ, содержит следующие основные компоненты: метан (CH₄) - 55-70%, углекислый газ (CO₂) - 28-43% и в малых количествах сероводород (H₂S). 1 кг органического вещества, биологически разлагаемого на 70%, производит 0,18 кг CH₄, 0,32 кг CO₂, 0,2 кг Н₂О и 0,3 кг неразлагаемого остатка. В итоге одна дойная корова со средней массой 450-500 кг производит в сутки 3 м³ CO₂, содержание которого в воздухе современного животноводческого помещения на 400 голов КРС не превышает 3%. Максимальная концентрация CO₂ отмечена на уровне от 0,3 до 1,9 м от уровня пола в ночное время.

Известен способ очистки воздушной среды в животноводческих помещениях (патент РФ №2230996, МКИ F24F 3/16), выбранный за прототип, включающий подачу воздуха из животноводческого помещения в теплицу или оранжерею, подкормку растений углекислым газом.

Известный способ требует дополнительных затрат на строительство оранжереи и систему трубопроводов для подачи воздуха.

Известна система утилизации выбросов вредных примесей (патент №2468569, A01G 7/02) в воздухе животноводческих помещений, обеспечивающая подкормку растений углекислым газом и азотными удобрениями за счет подачи воздуха со смесью газов по трубопроводам из животноводческого помещения в систему аэрационного дренажа почвенного слоя теплиц. Воздух, отбираемый из животноводческого помещения, направляется через систему трубопроводов в дренажную систему площадок для приготовления субстратов из древесной коры и прочих органических материалов в периоды между культурооборотами, а в периоды активного роста и развития растений направляется через дренажную сеть теплиц в адсорбирующее устройство, представляющее собой слой тепличного грунта высотой 0,25-0,3 м.

Основным назначением системы является утилизация выбросов, поэтому установка сложна в конструктивном исполнении.

Технический результат способа состоит в том, что подкормку растений углекислым газом осуществляют непосредственно в животноводческом помещении с помощью разработанного конвейерного устройства для гидропонного выращивания растений, что более эффективно позволяет автоматизировать процесс посева, полива и подкормки растений.

Технический результат устройства состоит в том, что установка обеспечивает эффективное выращивание растений с применением конвейерной технологии.

Технический результат способа достигается тем, что способ гидропонного выращивания растений в животноводческом помещении, включающий подкормку растений углекислым газом, согласно изобретению растения, предназначенные для зеленой подкормки животных в зимний период, выращивают под герметичной пленкой в лотках, установленных на конвейере в животноводческом помещении на высоте 3-4 метра, осуществляют подачу питательного раствора под корни растений при остановке контейнера с помощью приспособления для подачи раствора в лоток, растения под пленкой подкармливают углекислым газом, искусственно подсвечивают источниками света, расположенными под углом к растениям, при этом посев семян осуществляют при остановке конвейера с помощью высевающего аппарата, установленного над конвейером.

Технический результат устройства достигается тем, что устройство для гидропонного выращивания растений содержит емкость с питательным раствором, трубопроводы для подачи питательного раствора к корням растений, трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений, согласно изобретению устройство содержит эстакаду, смонтированную в животноводческом помещении на полную длину на уровне 3-4 метра в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров, цепной конвейер, установленный на эстакаде, лотки с поддонами для выращивания зеленой подкормки, установленные на самосмазывающейся направляющей конвейера, прикрепленные захватами к цепи конвейера, светопроницаемую пленку, которая на полную длину конвейера изолировано закрывает лотки для выращивания растений, светодиодные лампы для подсветки растений, расположенные под углом к растениям, приемные площадки для обслуживания, приспособление для подачи питательного раствора в лоток, высевающий аппарат, установленный на приемной площадке над конвейером, при этом трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений снабжены фильтрами и вентиляторами.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве растений для зеленой подкормки животных в зимний период берут растения, богатые протеином, например овес. В животноводческом помещении на высоте 3-4 метра над уровнем пола монтируют установку в зоне постоянной положительной температуры в 10-12°C, напротив светопроницаемого аэрационного конька. В специально изготовленные лотки укладывают субстрат, например сено или солому, и осуществляют посев семян при движении конвейера с помощью специального устройства. Конвейер с лотками герметично укрывают пленкой, оснащают светодиодными лампами и системой подачи углекислого газа и питательного раствора к корням растений. Состав питательного раствора корректируют в соответствии с расходом подаваемого под пленку CO₂, искусственную подсветку создают источниками света, расположенными под углом над растениями. Количество подаваемого CO₂ по мере роста растений увеличивают по программе, которую определяют опытным путем для каждого вида растений с помощью расходометра и газоанализатора CO₂. Для повышения интенсивности света от световых ламп их устанавливают под пленкой на минимально допустимое расстояние. Интенсивность освещения регулируется автоматически с помощью датчиков-люксометров по определенной программе.

Способ обеспечивает использование тепла и CO₂ от животных, снижение затрат на эксплуатацию и хорошую урожайность. Экспериментально способ реализован при выращивании овса в скотопомещении ОПХ «Северное» Республики Коми.

На фиг. 1 представлена установка - вид сверху. На фиг. 2 представлена установка - вид сбоку.

Установка для гидропонного выращивания растений включает:

- эстакаду 1, смонтированную в животноводческом помещении на полную длину на уровне 3-4 метра от пола и напротив светопроницаемого аэрационного конька 10 в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров;

- цепной конвейер 2 (ТСН-160), установленный на эстакаде;

- лотки с поддонами 3 для выращивания зеленой подкормки, установленные на самосмазывающейся направляющей 4 конвейера 2, прикрепленные захватами 5 к цепи конвейера;

- светопроницаемую пленку 9, которая на полную длину конвейера изолировано закрывает лотки для выращивания растений;

- емкость с питательным раствором под корни растений (не показано);

- светодиодные лампы для подсветки растений, расположенные под углом к растениям 10;

- приемные площадки 11, 12 для обслуживания, в том числе для выгрузки готовой продукции, обработки лотков с поддонами, закладки субстрата, посева новой партии семян в субстрат;

- трубопроводы 8 с фильтрами 6, снабженные вентиляторами 7 для подачи углекислого газа в зону выращивания растений;

- приспособление для подачи питательного раствора 13 в лоток при остановке поддона на приемной площадке 11, 12;

- высевающий аппарат 14.

Работа установки осуществляется следующим образом.

На эстакаде 1, смонтированной в животноводческом помещении для беспривязного содержания скота на уровне 4 м от пола и напротив светопроницаемого аэрационного конька 10 в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров, устанавливают обычный цепной конвейер 2 (ТСН-160) на полную длину помещения. Лотки с поддонами 3 для выращивания зеленой подкормки устанавливают на самосмазывающейся направляющей 4 конвейера и присоединяются захватами 5 к цепи конвейера. Углекислый газ, концентрация которого контролируется датчиками, через фильтры 6 нагнетается вентилятором 7 по трубопроводам 8 в зону выращивания зелени, которая на полную длину конвейера изолирована светопроницаемой пленкой 9. Уровень искусственного освещения растений лампами контролируется датчиками в соответствии с программой для конкретного вида зеленой подкормки.

Подпитка субстрата питательным раствором осуществляется на приемной площадке 11, 12 с помощью приспособления 13, которая представляет собой бак, наполненный раствором минеральных удобрений с микроэлементами, с распределительными форсунками, обеспечивающими полив субстрата.

Высев семян осуществляется с помощью высевающего аппарата 14, установленного на приемной площадке над конвейером. Лоток 3 с заполненным субстратом проходит под высевающим аппаратом 14, который подает необходимое количество семян зерна, обеспечивая равномерное распределение их по поверхности.

Выгрузка готовой продукции, обработка поддонов и посев новой партии семян в субстрат производится на специальной приемной площадке 11, 12. Выращенная зелень используется вместе с субстратом и отправляется на корм скоту. В обработанные лотки с поддонами 3 укладывается субстрат, высеваются семена, производится подкормка необходимыми удобрениями, микроэлементами. В процессе проращивания в лоток через поддон производится полив и подкормка питательным раствором в соответствии с заданной программой.

Предлагаемая установка гидропонного выращивания зеленой подкормки для КРС в зимне-стойловый период позволит снизить заболевание животных на 50-80%, увеличить средний привес на 13-15%, продуктивность молока на 12-18%.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к гидропонному выращиванию растений. Способ включает посев семян, подкормку растений углекислым газом. При этом растения, предназначенные для зеленой подкормки животных в зимний период, выращивают под герметичной пленкой в лотках, установленных на конвейере в животноводческом помещении на высоте 3-4 метра. Осуществляют подачу питательного раствора под корни растений при остановке контейнера с помощью приспособления для подачи раствора в лоток. Растения под пленкой подкармливают углекислым газом, искусственно подсвечивают источниками света, расположенными под углом к растениям. Посев семян осуществляют при остановке конвейера с помощью высевающего аппарата, установленного над конвейером. Устройство содержит емкость с питательным раствором, трубопроводы для подачи питательного раствора к корням растений, трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений, эстакаду, смонтированную в животноводческом помещении на полную длину на уровне 3-4 метра в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров, цепной конвейер, установленный на эстакаде, лотки с поддонами для выращивания зеленой подкормки, установленные на самосмазывающейся направляющей конвейера, прикрепленные захватами к цепи конвейера, светопроницаемую пленку, которая на полную длину конвейера изолировано закрывает лотки для выращивания растений, светодиодные лампы для подсветки растений, расположенные под углом к растениям, приемные площадки для обслуживания, приспособление для подачи питательного раствора в лоток, высевающий аппарат, установленный на приемной площадке над конвейером. Трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений снабжены фильтрами и вентиляторами. Изобретения позволяют повысить эффективность автоматизации процессов посева, полива и подкормки растений при выращивании с применением конвейерной технологии. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ гидропонного выращивания растений в животноводческом помещении, включающий посев семян, подкормку растений углекислым газом, отличающийся тем, что растения, предназначенные для зеленой подкормки животных в зимний период, выращивают под герметичной пленкой в лотках, установленных на конвейере в животноводческом помещении на высоте 3-4 метра, осуществляют подачу питательного раствора под корни растений при остановке контейнера с помощью приспособления для подачи раствора в лоток, растения под пленкой подкармливают углекислым газом, искусственно подсвечивают источниками света, расположенными под углом к растениям, при этом посев семян осуществляют при остановке конвейера с помощью высевающего аппарата, установленного над конвейером.

2. Устройство для гидропонного выращивания растений содержит емкость с питательным раствором, трубопроводы для подачи питательного раствора к корням растений, трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений, отличающееся тем, что устройство содержит эстакаду, смонтированную в животноводческом помещении на полную длину на уровне 3-4 метра в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров, цепной конвейер, установленный на эстакаде, лотки с поддонами для выращивания зеленой подкормки, установленные на самосмазывающейся направляющей конвейера, прикрепленные захватами к цепи конвейера, светопроницаемую пленку, которая на полную длину конвейера изолировано закрывает лотки для выращивания растений, светодиодные лампы для подсветки растений, расположенные под углом к растениям, приемные площадки для обслуживания, приспособление для подачи питательного раствора в лоток, высевающий аппарат, установленный на приемной площадке над конвейером, при этом трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений снабжены фильтрами и вентиляторами.