СПОСОБ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2020 года по МПК A01G31/00 A01G31/02 A01G25/02 A01G29/00 A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для гидропонного выращивания растений, а также ландшафтного дизайна при строительстве специально оборудованных зданий под оранжереи.

Метод выращивания, например цветочных культур на неземляных субстратах называют гидропонным (гидропоника). Он включает два способа: 1) собственно гидропонику - выращивание растений (без субстрата) водная культура и аэропоника; 2) выращивание растений на влагоемких субстратах - различном торфе и смесях вермикулита с маловлагосъемными субстратами (керамзитом, гравием) в отношении 1:3 - 1:5 по объему. Таким образом, метод выращивания заключается в отказе использования почвенной смеси. Вместо нее используется искусственный субстрат и питательный раствор, из которого корни получают все необходимые культуре вещества. Кроме того, следует отметить, что часть времени корни растений находятся в питательной среде, а часть - в кислородной «ванне», когда под строгим контролем к корням подается воздух.

Аэропонный способ основан на принципе: прилив-отлив воды, при этом необходимы субстраты, которые периодически смачивают питательным раствором.

Известен способ гидропонного бессубстратного выращивания растений, при котором питательный раствор по системе капельного полива через внешние капельницы, компенсированные по давлению, и микротрубку подается непосредственно к емкости (минераловатному кубику) с растением, помещаемой внутрь рукава, выполненного из водо- и светопроницаемого материала, через разрез на его верхней стороне на влагонакопительную прокладку, находящуюся внутри рукава, и прикрепляется к верхней стороне рукава с помощью Г-образного фиксатора. При этом питательный раствор через емкость (минераловатный кубик) с растением попадает внутрь рукава, служащего емкостью для корневой системы растений и питательного раствора и укладываемого поверх несущего блока трапециевидной формы из теплоизоляционного материала, устанавливаемого, в свою очередь, на поверхность грунта (Патент BY 5501, A01G 31/00 от 30.09.2003).

Данный способ позволяет выращивать овощные культуры с длительным периодом вегетации, экономить поливную воду и минеральные удобрения из-за отсутствия необходимости в организации дренажа и циркуляции питательного раствора, но имеет невысокую технологичность и не решает проблем с корневыми гнилями, являющиеся следствием плохого снабжения корневой системы растений кислородом. Кроме того, подачу влаги к корням выполняют без учета свойств применения как органических удобрений и одновременного полива на их разложение и развитие микроорганизмов, т.е. возможность применения целенаправленного использования твердого осадка (в виде гранул), как водного, так и питательного режима корнями растений. Следует учитывать ими сохранение питательных компонентов, в частности гранул из навоза свиностоков, птичьего помета, торфа или получение ценных материалов растительного свойства добываемого сорбента (сапропель) после его обработок из рек, озер и водоемов. Фактически в них достаточно присутствуют в основном в большом количестве: азот, фосфор и калий, а также другие полезные металлы, но в меньшем количестве.

Следует привести известную концентрированную смесь для цветов (описание изобретения к авторскому свидетельству SU №736914 от 30.05.1980). Смесь предназначена для выращивания цветов методом гидропоники и имеет следующий состав, весь, %:

Калий азотнокислый - 8…12; аммоний фосфорнокислый однозамещенный - 2…4; аммоний азотнокислый - 3…5; магний сернокислый - 5,5…8; железо сернокислое - 0,2…0,5; марганец сернокислый - 0,03…0,07; цинк сернокислый - 0,01…0,025; медь сернокислая - 0,002…0,02; кобальт сернокислый - 0,001…0,004; аммоний мономбденовокислый - 0,0005…0,0015; борная кислота - 0,5…2,0; калий лимоннокислый - 0,1…1,0; вода до 100.

Однако для выращивания растений на гидропонном вермикулитовом субстрате с уровнем рН 6,5-7,2 соотношение компонентов данной смеси не оптимально и сложно. Это обстоятельство может осложнить развитие корневой системы растений с применением данных питательных смесей, например, корневая система не сможет хорошо развиваться, ее прочность и жизнеспособность будут недостаточны.

Известен способ аэроводного выращивания растений, включающий их размещение и фиксацию в вегетационных сосудах и подачу в последние питательного раствора, где подачу питательного раствора осуществляют периодически в течение заданного времени t₁ = 4-5 мин, с последующим сливом в течение времени t₂ и выдержкой t₁:t₂:t₃ = 1:1,0-1,5:5-8,75 с последующим повторением указанного цикла (SU №1319793, A01G 31/00 от 30.06.1987).

Однако использование предложенного способа в зимний период показывает, что наблюдается невысокая скорость роста растений в этот период, снижается продуктивность растений в сравнение с летним периодом. Кроме того, даже в теплицах, данное устройство сложно в изготовлении, не имеет надежной ее эксплуатации в технологическом режиме с растениями, не обеспечивает достаточного снабжения корневой системы растений кислородом, не приспособлено для использования в подвешенном состоянии, чего требуют современные технологии выращивания тепличных растений, например, в оранжереях закрытого помещения, не отапливаемого в летний период и отапливаемого в зимний период.

Следует привести аналог гидропонная установка, выполненная с дополнительным дренажным каналом в виде ниже ограничителя кольцевой канавки, которая сообщена с основным дренажным каналом посредством выполненного на поверхности столбика вертикального паза (Авторское свидетельство SU №1789137, A01G 31/02 от 23.01.1993). Хотя данное оборудование гидропонной установки дополнительными дренажными каналами повышает ее эффективность работы и снижает трудозатраты на ее эксплуатацию, однако устройство сравнительно сложно по своему конструктивному выполнению и, кроме того, материалоемко.

Известно устройство для выращивания растений, содержащее основание с чередующимися наклонными параллельно расположенными питающими и дренажными каналами, корнеобитаемую среду и систему циркуляции питательного раствора, включающую трубопроводы, емкости и насос, при этом основание по профилю каналов покрыто влагопроводящим материалом, а питающие и дренажные каналы заполнены соответственно полностью или частично зернистым материалом, на поверхности которого размещена гидрофильная пористая пленка с коническими противоположно ориентированными порами, причем корнеобитаемая среда размещена на гидрофильной пористой пленке (Авторское свидетельство SU №1124894, A01G 31/02 от 23.11.1984).

Однако оно сравнительно сложно по своему конструктивному выполнению. Кроме того, низкая эксплуатационная надежность из-за большого и не достаточно регулируемого наполнения воды в лотке для питания корневой системы растений и, возникает опасность для корневой системы их загнивания в таком переходном режиме, а значит, не достаточно корни растений, находясь в питательной среде, к корням не подается заданный объем воздуха (кислорода) во времени. Другим недостатком относится то, что подачу влаги к корням выполняется без учета свойств применения как органических удобрений и одновременного полива на их разложение и развитие микроорганизмов, т.е. возможность применения целенаправленного использования твердого осадка (в виде гранул), как водного, так и питательного режима корнями растений. При этом следует учитывать ими сохранение питательных компонентов, в частности гранул из навоза свиностоков, птичьего помета, торфа или получение ценных материалов растительного свойства добавляемого сорбента после его обработок (сапропель) из рек, озер и водоемов. Фактически в них достаточно присутствуют в основном в большом количестве: азот, фосфор и калий, а также другие полезные металлы, но в меньшем количестве. Таким образом, при прочих равных условиях, обеспечивается циклограмма выдержки корней растений, при дополнительном использовании в лотке также связано с конструкцией действующего устройства работы сифона с его элементами. А выполнение механизма запуска, выполненного из полиэтиленовой трубки (патрубков) с зарядным неразряжающим стаканчиком, приваренным или надетым на одном конце из ветвей патрубка (трубки), расположенным снаружи лотка и, с разными длинами самих патрубков друг с другом сифона в целом, позволяет поддерживать автоматически слив из лотка, а затем последний наполнять вновь по методу капельного полива или другого полива.

Таким образом, приготовленная смесь гранул различного состава и назначения использует органические удобрения под закрытом полотне слабопроницаемого фильтра, выполненный из геотекстильного материала и закрепленного с помощью тонкими полосками по периметру лотка в виде пластмассовой рамки и образует замкнутую полость.

Следует отметить, что в предложении органических удобрений содержать не только калий, кальций, азот, но и микроэлементы для выращивания растений. Например, в 1 м³ стоков животноводства приходится: железа - 1200 мкг; цинка - 270; меди - 59; никеля - 43; свинца - около 8; хрома - 7; молибдена - 0,8; кобальта - 5; марганца - 248 и калия - 0,1 мкг. Таким образом, наличие таких элементов находится в прямой зависимости от количества внесенных органических удобрений под слой закрытого слабоводопроницаемого геотекстиля, а это сказывается на корневой системе растений, в условиях которых корни формируются, соответственно, учитывается кислородная «ванная» и коням подходит воздух.

Гранулы сорбента еще называют «твердая вода», и только по мере определенного заданного времени водоемкий гранулированный сорбент начинает отдавать воду через покрытие в виде слабоводопроницаемого геотекстильного материала вместе с растворимыми удобрениями, что достаточно для питания корней растений. Таким образом, гранулы сорбента (Патент RU №2574722, C08F 220/56, C08L 3/02, C08L 1/8, C08L 5/08, A61L 15/28, A61L 15/60 от 10.02.2016), способны аккумулировать достаточный объем воды, и тем самым смачивать слабоводопроницаемый геотекстильный материал (фильтр), полимер начинает работать в автоматическом режиме. Гранулы сорбента являются экологически безопасными. Они способны не только впитывать влагу, но и микроэлементы и могут выступать в качестве удобрений. Такие гранулы сорбента способны аккумулировать до 500 литров воды на один килограмм его. Эффективность использования от 5 до 10 лет.

А значит, возможно, сократить на полив объем воды, особенно для использования гидропонного выращивания растений, в частности ландшафтного дизайна при строительстве оранжерей и теплиц.

В качестве прототипа выбран способ, характеризующийся устройством для его осуществления для гидропонного выращивания растений, заключающийся в размещении растений в вегетационном лотке между двумя каналами этого вегетационного лотка, в каждый из которых помещают часть разделенной на две части корневой системы каждого растения, периодической подаче питательного раствора и последующем сливе питательного раствора и выдержке корневой системы растений в воздушной среде, при этом питательный раствор сначала подают в один канал при выдерживании части корневой системы каждого растения в другом канале в воздушной среде, а затем питательный раствор сначала подают в другой канал при выдерживании части корневой системы каждого растения в первом канале в воздушной среде с последующим повторением указанного цикла, при этом подачу питательного раствора осуществляют по методу капельного или проточного полива, растения размещают в емкостях на площадке с размещением разделенных частей корневой системы по обеим сторонам этой площадки в каналах вегетационного лотка, при этом площадку и отходящие от нее стенки лотка покрывают влагоудерживающим материалом, поверх которого размещают емкости с растениями и разделенные части корневой системы (Патент RU №2635396, A01G 31/00 от 13.11.2017).

Недостатком известного способа является низкая эффективность роста растений, когда корневая система не дополучает максимального питательного вещества при накоплении воды и быстром ее сливе с удобрениями при покрытии только влагозадерживающим материалом, поверх которого размещают емкость с растениями и разделенные части корневой системы. Кроме того, гидропонная система не полностью решает проблему без внесения под покрытие слабоводопроницаемого геотекстильного материала органических удобрений животноводства или птичьего помета или сапропеля или торфа, которые в конечном итоге получения известными способами в виде гранулированного удобрения имеют однородный состав, сохраняют все питательные компоненты природного состава и за счет их использования позволяют добиться высокой точности требуемой дозировки при их укладке под полотно слабоводопроницаемого геотекстильного материала. Отсюда необходимо данное удобрение использовать и в качестве способа, обеспечивающего процесс одновременного водного питания и удобрений гранул сорбента, и обогащения корневой системы растений кислородом, а также создание высокотехнологичной конструкции, позволяющей сбрасывать (сливать) отводимую воду, например, в дренажную систему, и резко запускать в работу сифон под большим расходом по времени опорожнении безуклонного вегетационного лотка по длине и высоте его наполнения водой, т.е. корни растений должны быть освобождены быстро от воды для образования «ванны», когда под строгим контролем работы слива воды автоматически сифоном, к корням подается воздух, а также и в сторону слабо водопроницаемого геотекстильного материала (фильтра) под полотном которого размещены органические гранулы удобрения с гранулами сорбента. Химические соединения, которых отмечены выше.

Задачей изобретения является создание нового способа эффективного роста растений и сроков формирования части корневой системы растений в зонах тепличного производства, жизнеспособной корневой системы в «ванне», когда под строгим контролем работы слива воды автоматически сифоном, к корням подается воздух.

Технический результат заключается в повышении интенсивности и сроков формирования сильной корневой системы растений при гидропонном выращивании растений за счет в объеме набухания гранул сорбента и отдачи воды с удобрениями через слабоводопроницаемый геотекстильный материал по времени режима водного питания, с кислородным обогащением корневой системы выращиваемого растения и формирования корневой системы.

Технический результат достигается тем, что в способе гидропонного выращивания растений, заключающийся в размещении растений в вегетационном лотке между двумя каналами этого вегетационного лотка, в каждый из которых помещают часть разделенной на две части корневой системы каждого растения, подаче питательного раствора и выдержке корневой системы растений в воздушной среде, меняя циклы наполнения каждого вегетационного лотка, при этом подачу воды осуществляют по методу капельного или проточного полива, растения размещают в емкостях на площадке с размещением разделенных частей корневой системы по обеим сторонам этой площадки в каналах вегетационного лотка, при этом площадку покрывают влагоудерживающим материалом, поверх которого размещают емкости с растениями и разделенные части корневой системы, согласно изобретения, в качестве влагоудерживающего материала используют жесткое дно и боковые стенки вегетационного лотка, сверху над дном и боковыми стенками закрепляют слабоводопроницаемый фильтр, выполненный из геотекстильного материала по всему периметру формы вегетационного лотка, которым при этом закрывают сверху жесткое дно и боковые стенки вегетационного лотка, плотно фиксируют тонкими полосками в виде пластмассовой рамки с помощью крепежа, образуя замкнутую полость, при этом во внутреннюю полость укладывают равномерным слоем гранулы твердого навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропель или торфа после их получения с сохранением всех компонентов природного происхождения для питания корневой системы растений и содержащих азот, калий, фосфор, одновременно полости под слоем замкнутого контура из слабоводопроницаемого геотекстильного материала с питательными компонентами природного происхождения покрывают сверху равномерным слоем в виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды, поданной по методу капельного или проточного полива и, производят выдержку корневой системы после слива воды из безуклонного вегетационного лотка с помощью постоянно действующего устройства в виде сифона.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для гидропонного выращивания растений способом по п. 1, содержащее вегетационный лоток, в котором емкости с растениями размещены вдоль тока лотка и который разделен на два канала для размещения в каждом из них одной части корневой системы каждого растения, двухканальный лоток имеет приподнятую крышку, расстояние по вертикали от средней части вегетационного лотка, на которую устанавливается емкость с растением до верха крышки на 1,0-1,5 см меньше высоты емкости, вегетационным лоток выполнен безуклонным для образования равного его наполнения по длине и высоте водой по методу капельного или проточного полива, подача воды в каналы лотка осуществляется путем поочередного включения капельных линий, слив производят с помощью постоянно действующего устройства в виде сифона, который имеет механизм запуска, выполненный из полиэтиленовых отдельных патрубков с зарядным стаканчиком, приваренным или надетым на одном конце из ветвей сифона, расположенной снаружи вегетационного лотка, патрубки, которые соединяют между собой гофрированными патрубками, при этом патрубок сифона, помещенный в лоток, выполняют короче по длине, чем наружный патрубок сифона с зарядным стаканчиком, после сработки сифон и слива из вегетационного лотка, всасывающая часть патрубка сифона со срезом на конце под углом 45° сообщается с атмосферой, и сифон разряжается, отметка гребня сифона выполнена ниже максимально наполняемого уровня воды в лотке и ниже площадки с размещенной на ней емкости, боковая стенка вегетационного лотка с наружной стороны имеет отверстия для закрепления в них дополнительного короткого патрубка из резины, соединяющего гофрированные патрубки между собой.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: использование твердых гранул навоза или птичьего помета или сапропеля или торфа и водопоглощающих гранул сорбента через слабоводопроницаемый геотекстильный материл при сливе из лотка с помощью действующего устройств работы сифона с его элементами. Важно отметить то, что это ускоряет разложение твердых гранул удобрения и одновременно накапливается влаг за счет гранул сорбента под слабоводопроницаемым плотно закрепленным материалом геотекстиля, гранулы сорбента начинают, после набухания вытягивать влагу и ее же отдавать затем.

Процесс капельной подачи воды продолжается до поддержания определенного напорного заполнения водой вегетационного лотка с корневой системой растений, а также до заполнения полости между жесткими стенками лотка и поступление воды через слабоводопроницаемый верхний слой геотектиля материала в расположенный ровный слой органических удобрений, образование компоста до определенной степени влажности, т.е. увеличения конверсии перерабатываемого микроорганизмами (аэробное компостирование), т.е. получаем элемент питания. В то же время, когда вода под давлением проходит вовнутрь под слабоводопроницаемой слой геотекстиля материала одновременно происходит водопоглощение гранулами сорбента (в то же время отдающие влагу в момент слива - сброса воды из вегетационного лотка за счет работы сифона). Это ускоряет автоматически поступление к коням воздуха, а также они, по крайней мере, в режиме воздухообмена с окружающей средой, позволяет выращивать растения с большим объемом корневой системы и длительным периодом вегетации. Кроме того, питательные элементы не улетучиваются с поверхности геотекстиля материала, а используются корнями растений, а значит, и рост корней повышается с сильной корневой системы растений.

Подобное исполнение способа для гидропонного выращивания растений, по мнению автора, ранее не было известно и отвечает критерию изобретения «новизна».

Следует отметить, что такой способ гидропоники обеспечивает возможность беспрепятственного разложения гранул под покрытием слоя слабоводопроницаемом геотекстиля материала с удобрением и создает оптимальные условия для развития микроорганизмов, создания тепла, и условия на фазе развития корневой системы над геотекстилем материала и поступления к корням воздуха, а это, в свою очередь, связано и за счет накопления влаги в гранулах сорбента, влагу которую затем получают корневая система в «ванне», когда под строгим контролем автоматически срабатывает сифон и к корням поступает воздух. Происходит большая экономия воды на поливе, в то же время суммарно позволяет подкармливать и развивать корневую систему растений, разделенную на две части в лотках.

В частном случае можно отметить, что гранулы сорбента впитывают влагу и микроэлементы и выступают в качестве удобрений. Срок действия их составляет от пяти до десяти лет, и они способны поглотить 500 литров воды на 1 кг гранул сорбента. Гранулы сорбента являются экологически безопасными и не размываются водой, а значит, это способствует сохранению влаги в питательном слое органического удобрения, что отсутствует подобная технология в аналогах, происходит разложение органических удобрений с выделением тепла и создания условий разложения на микроэлементы в течение продолжительного времени и дополнительно усиливает оптимальные условия для гидропонного метода выращивания растений (например, цветочных).

Данное техническое решение способа для гидропонного метода выращивания растений, позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения условию патентоспособности «промышленная применимость».

Сущность предложенного поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлен вегетационный лоток, аксонометрия;

на фиг. 2 - сифон, комбинированный с зарядным стаканчиком на одном конце.

Схема реализации способа гидропонного выращивания растений включает вегетационный лоток 1, разделенный на левый канал 2 лотка и правый канал 3 лотка, дно и боковые стенки каналов 2 и 3 покрывают определенным слоем твердых гранул навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропель или торфа после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения для питания корневой системы растений и дополнительно сверху засыпают (закрывают) гранулами 4 сорбента, которое имеют свойства, при подаче влаги для органических удобрений и получения заданной влажности через слабоводопроницаемое полотно 5 геотекстиля, закрытого плотно сверху, способность гранул сорбента аккумулировать определенное количество воды (о чем было отмечено выше), например, на один килограмм его или другого количества заданного, затем в период слива воды сифоном 6, матрица полимера которого, образует связи с ее стенками, приобретая так называемую структуру «льда»» и закрепляясь в сорбенте, гранулы сорбента будут отдавать влагу к корням растений с внесением растворимыми гранулами указанных выше микроудобрений. На верхнем слое полотна 5 геотекстиля корни получают не только питательные вещества, но поступление к ним воздуха.

После укладки по периметру профиля вегетационных каналов 2 и 3 полотна 5 геотекстиля его края фиксируют отогнутыми вверх тонкими полосками в виде пластмассовой рамки крепежом (не показаны). В результате под полотном 5 слабоводопроницаемого геотекстиля создается полость замкнутого накопления воды для органических удобрений и гранул 4 сорбента. Подачу воды в вегетационные каналы 2 или 3 осуществляют, по крайней мере, через одну капельную линию 7 (покрытие сверху каналов 2 и 3 может быть наподобие указанных в прототипе), имеется площадка 8 для размещения емкостей 9 (кубиков, горшочков) с растениями и отверстия или разрезы (не показаны) в светопроницаемой пленке.

Варианты примеров исполнения устройства для гидропонного выращивания растений содержат лоток 1, в котором растения в емкостях (кубиках, горшочках) 9 размещены вдоль этого лотка 1 по его середине. Этот вегетационный лоток выполнен в средней части приподнятым для образования площадки 8 для размещения растений в емкостях 9 (кубиках, горшочках) и двумя каналами 2 и 3 по обеим сторонам от этой площадки. Каждый канал предназначен для размещения части разделенной на две части корневой системы каждого растения. Площадка 8 для размещения растений, как и сами каналы 2 и 3 покрыты закрепленным полотном 5 слабоводопроницаемого геотекстиля. В полости каждого канала установлена, по крайней мере, одна капельная линия 7 для подачи чистой воды (капельница не показана).

Следует отметить, что очитка воды для капельницы сложна, поэтому она должна быть осуществлена через фильтр на водозаборе простейшим известным фильтром (например, изготовленным из прочной пластмассы, которые также известны автору) с датчиком счетчика измерения воды и с регулируемым краном (не показано для упрощения чертежа).

Кроме того, двухканальный лоток имеет приподнятую крышку 10, ширина которой равна или чуть уже, чем размер емкости (минерализованного кубика) с растением, размещаемой на ней. Внутренняя часть лотка по всему периметру покрывается (засыпается) ровным слоем гранулами твердого осадка навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропель или торф после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения, затем сверху укладывают также ровным слоем полимер в виде гранул сорбента, а сверху его над этими питательными компонентами покрывают полотно слабоводопроницаемое геотекстиль. При этом обеспечивают надежную фиксацию емкости (кубики, горшочки)) с растениями в вегетационном лотке сверху.

Управление поочередного слива воды из каналов 2 и 3 вегетационного лотка 1 включает в себя короче восходящий патрубок 11 со срезом под углом 45°, конец которого расположен в сторону дна канала, чем наружный нисходящий патрубок 12 сифона и снабжают его на конце зарядным стаканчиком 13. Наличие закрепления в боковой наружной стенке канала 2 и 3 несколько ниже максимального уровня перед фиксированной емкостью 9 (кубики, горшочки), обеспечивается вставкой через отверстие в боковой стенке каналов 2 и 3 лотка 1, коротким патрубком с гофрированной части 14 из резины, что ускоряет и упрощает сбору взаимозаменяемых патрубков 11 и 12 сифона 6, а значит, возможно, менять их геометрические параметры (диаметр - уменьшать или увеличивать габариты сифона), обеспечивая скорость слива воды и объем соответственно, из каналов 2 и 3. Расчет проводят по известным в гидравлике формулам. Такое выполнение сифона 6 позволяет его также более прочно устанавливать (закреплять) в борту лотка. Кроме того, устройство предложенного сифона 6 становится универсальным в работе, и не будет зависеть конструктивно от соответствующего профиля лотка (круглое, параболическое, прямоугольное и т.п.). Вес предложенного сифона, изготовленного из полиэтиленовых трубочек (патрубков), составит не более 1 кг, а длину рассчитывают по высоте лотка и его наполнения водой на максимальный уровень в канале лотка для полной сработки (слива) воды при поочередной подаче воды методом капельного полива.

Расход сифона определяется по формуле: где - коэффициент расхода сифона; ω_вых - площадь выходного сечения; - напор, равный разности горизонтов воды перед входом и выходом сифона; - суммарные местные потери.

Величину назначаемого слива воды сифоном с установкой зарядного стаканчика сифона производят с помощью заранее проведенных исследований и строят затем расходную его характеристику в зависимости от геометрических размеров сифона в целом. Количество установки и время сработки сифона 6 может быть увеличено и определяется заданием с согласованным с подачей воды от капельной линией 7 заполнением канала 2 или 3 вегетационного лотка 1 поочередно.

Таким образом, способ гидропонного выращивания растений заключается в размещении растений в вегетационных лотках, периодической подаче чистой воды без питательного раствора с применением гранул твердого осадка навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропель или торфа после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения для питания корневой системы растений, и содержащих азот, калий, фосфор и другие полезные металлы с гранулами сорбента, уложенных равномерно под слоем полотна слабоводопроницаемого геотекстиля, пропускающего микроудобрения с водой к корням растений. При этом слив воды осуществляют предложенным автоматически сифоном по заданному времени в указанном цикле поочередного наполнения лотка капельной водой, а значит, возможно на заданное время освободившимся от воды в лотке, обеспечить к корням растениям поступление воздуха и продолжение их обеспечения питательным раствором органического удобрения.

При этом уклон лотка по сравнению с прототипом для слива питательного раствора (воды) не требует сложного расчета. Лоток может быть установлен безуклонным, так его работа по сливу воды связана с работой сифона в простоте конструкции и надежности. Такая технология позволяет выдерживать корневую систему каждого растения в воздушной среде и с последующим повторением указанного цикла.

Данный способ обладает высокой технологичностью, универсальностью, сифоны по своей конструкции просты и надежны в автоматической работе и приспособлены для работы вегетационных лотков любой геометрической формы при осуществлении по методу капельного полива или проточного полива при возможном его наполнении из другого источника. Все это в целом, обеспечивает снижение капитальных затрат и экономию поливной воды и удобрений за счет дополнительно подавать питательную среду через слабоводопроницаемый геотекстиль материал. Следует отметить, что в сравнение с прототипом, подача чистой воды не приведет к засорению капельниц, так как показывает практика, что капельницы очень требовательны к составу подачи воды с питательным раствором. А значит, в предложенном решении создаются надежные условия получить и тепло от применения органических удобрений при их разложении в теплой воде и накапливаемой в гранулах сорбента микроудобрения, устраняет проблему корневых гнилей, для применения гидропоники, что в свою очередь позволяет выращивать растения с большим объемом корневой системы и длительном периоде вегетации. Кроме того, можно проводить и корректировку работы всего вегетационного лотка с заполняемой чистой водой по времени, а также благодаря гибкости фильтрационного полотна из геотекстильного материала и прочности его уложенного сверху над гранулами органических удобрений и гранулами сорбента (о чем было отмечено выше), а также слив автоматически не загрязняет окружающую среду в сравнении с прототипом.

Устройство для гидропонного выращивания растений работает следующим образом.

В результате предложенного устройства чистая вода поступает через капельные линии (по трубке) с капельницами 7 попадает в каналы 2 и 3 вегетационного лотка 1 поочередно и проходит через полотно 5 геотекстиля в замкнутую полость, увлажняя сначала гранулы твердого осадка навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропель или торф после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения и прикрытого сверху насыпными гранулами 4 сорбента. При смачивании питательных гранул органических удобрений они растворяются в виде микроудобрений органического происхождения, и с задержкой определенным накоплением воды в гранулах 4 сорбента. Следует отметить, что изготовление гранул из навоза или птичьего помета или сапропель или торфа, известны устройства для выпуска, когда например, проводят процесс гидролиза органического вещества, идут процессы брожения и разложения эффективных микроорганизмов и с синтезированием новых органических соединений и т.п. которые нами не рассматриваются, так как не являются предметом изобретения существенным для нашего предложения, но позволяют их применение в оптимальном содержание биологически активных соединений различных химических кислот. В отношении переработки сапропеля - это ценный органический природный материал, его в чистом виде получают как эффективное удобрение, повышающее плодородие почвы и питание корней растений: изготавливают гранулированный сапропель, который вначале добывают из глубины озер, рек и водоемов, частично обезвоживают, сушат, обогревают, просеивают от инородных тел на специальной установке для получения отсортированных гранул до однородного состава, сохраняя все питательные компоненты природного ценного сапропеля для его помещения в полость под полотно 5 слабоводопроницаемого геотекстиля.

Полученные гранулы органического происхождения после их специальной обработки известными методами являются эколога - чистыми органическим удобрением, например, применение для изготовления в последующем гранул сапропеля, основывается на использовании земляного ила, который берется на ранее заиленных малых реках и других объектов, способствует восстановлению рек, озер и прудов, восстановлению природы, а вместе с тем его применение способствует как подкормка корневой системы растений в целом, в частности используя все компоненты природного удобрения в полости под закрытым полотном слабоводопроницаемого геотекстильного материала.

Вегетационный лоток 1 сверху накрывается крышкой 10 с отверстиями под емкости 9 (кубики, горшочки) с растениями. Расстояние по вертикали от средней части вегетационного лотка, на которую устанавливается емкость (кубик, горшочек) с растением, до верха крышки на 1,0-1,5 см меньше высоты емкости (кубика, горшочка), что обеспечивает надежную фиксацию емкости (кубика, горшочка) с растением в вегетационном лотке. Подача чистой воды в канал 2 или 3 вегетационного лотка 1 осуществляется путем поочередного включения капельных линий 7, что смачивает внутреннюю полость с органическими гранулами удобрений и происходит впитывания гранул 4 сорбента одновременно под полотном 5 геотекстиля, когда корневая система растений расположена сверху на слабопроницаемом геотекстиле, увлажняя части корнеобитаемой среды, которая периодически остается Открытой (возможно и затопленной водой), воду которую из вегетационного канала 2 или поочередно сливают с помощью сработки автоматически сифона 6, когда после затопления конца, патрубка 11 (восходящая ветвь) в канале 2 или 3 вода доходит до гребня в виде гофрированной части 14 из резины, переливается в патрубок 12, заполняет зарядный стаканчик 13 и сифон заряжается, так как в полости сифона создается разряжение, и он запускается в работу на сброс (слив) за пределы вегетационного лотка, например, дренажную систему (не показано).

После обеспечения заданного слива воды из канала 2 или 3, уровень понижается полностью в канале 2 или 3, что обеспечивает одновременно в освобожденное пространство канала 2 или 3 части корневой системы и, поступление кислорода, расположенном без воды. Подача воды осуществляется в другой канал и к другой части корневой системы растений, где растения также могут использовать поступление растворимых микроудобрений через слабоводопроницаемый геотекстиль за счет корневой системы, смачиваемой водой.

Таким образом, корневая система растений имеет возможность получать питательные вещества, как на стадии заполнения вегетационного лотка, так и на стадии слива воды за счет сифона 6, но при этом корни смачиваются за счет накопления воды с микроэлементами в гранулах сорбента с растворимыми удобрениями, которые отдают излишки воды, о чем описано выше, и сама корневая система при этом получает возможность потребления кислорода из воздуха.

Следует отметить, что после сработки сифона 6 и слива воды из вегетационного лотка 1, всасывающая часть патрубка 11 со срезом под углом 45° сообщается с атмосферой и сифон 6 разряжается. Это обеспечивает новый цикл наполнения чистой воды методом капельного полива или другим известным способом. Таким образом, в дальнейшем циклы накопления каналов 2 или 3 вегетационного лотка 1 и быстрого их поочередного опорожнения до заданной (нулевой)) отметки уровня воды в сторону ее слива (отвода) автоматически повторяется, что отсутствует в прототипе.

Таким образом. Предлагаемый способ и устройство его осуществления позволяет эффективно использовать гидропонное выращивание растений с большой корневой системой с более низкой себестоимостью, решить важную экологическую проблему использования вышеперечисленных органических удобрений в гранулах с использованием оптимизацией условий метода капельной подачи воды и работы сифона, а также и питательной среды, связанной с применением высокомолекулярного соединения гранул сорбента для роста растений с корневой системой, за счет обеспечения технологического совмещения по времени режима водного питания, с кислородным обогащением корневой системы выращиваемого растения. При наличии набухания гранул сорбента водой, органические растворимые удобрения постоянно с учетом капиллярного действия через полотно слабоводопроницаемого геотекстиля в зону корневой системы растений воздействуют на их рост в течение длительного времени, вовлекая в процессе производства гранулы, не только органические гранулы удобрений - отходы свиностоков или птичьего помета или сапропеля и торфа, тем самым используя все их питательные компоненты в широком виде природного органического удобрения для данного способа, но и реализация питания с кислородным обогащением корневой системы выращиваемого растения.

Изобретения относятся к области сельского хозяйства, в частности к гидропонике. Способ заключается в размещении растений между двумя каналами в вегетационном лотке, в которые помещают часть разделенной на две части корневой системы каждого растения, подаче питательного раствора и выдержке корневой системы растений в воздушной среде со сменой циклов наполнения каждого лотка. Подачу воды осуществляют по методу капельного или проточного полива. Растения размещают в емкостях на площадке с размещением разделенных частей корневой системы по обеим сторонам этой площадки в каналах вегетационного лотка. Площадку покрывают влагоудерживающим материалом, поверх которого размещают емкости с растениями и разделенные части корневой системы. В качестве влагоудерживающего материала используют жесткое дно и боковые стенки вегетационного лотка, сверху над дном и боковыми стенками закрепляют слабоводопроницаемый фильтр, выполненный из геотекстильного материала по всему периметру формы вегетационного лотка, которым при этом закрывают сверху жесткое дно и боковые стенки вегетационного лотка. Плотно фиксируют тонкими полосками в виде пластмассовой рамки с помощью крепежа, образуя замкнутую полость. Во внутреннюю полость укладывают равномерным слоем гранулы твердого навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропеля или торфа после их получения с сохранением всех компонентов природного происхождения для питания корневой системы растений и содержащих азот, калий, фосфор. Одновременно полости под слоем замкнутого контура из слабоводопроницаемого геотекстильного материала с питательными компонентами природного происхождения покрывают сверху равномерным слоем в виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды, производят выдержку корневой системы после слива воды из безуклонного вегетационного лотка с помощью постоянно действующего устройства в виде сифона. Устройство содержит вегетационный лоток, в котором емкости с растениями размещены вдоль тока лотка и который разделен на два канала для размещения в каждом из них одной части корневой системы растения. Двухканальный лоток имеет приподнятую крышку, расстояние по вертикали от средней части вегетационного лотка, на которую устанавливается емкость с растениями, до верха крышки на 1,0-1,5 см меньше высоты емкости. Вегетационный лоток выполнен безуклонным для образования равного его наполнения по длине и высоте водой, подача воды в каналы лотка осуществляется путем поочередного включения капельных линий. Слив производят с помощью постоянно действующего сифона с механизмом запуска, выполненного из полиэтиленовых отдельных патрубков с зарядным стаканчиком, приваренным или надетым на одном конце из ветвей сифона, расположенной снаружи вегетационного лотка. Патрубки соединяют между собой гофрированными патрубками, при этом патрубок сифона, помещенный в лоток, выполняют короче по длине, чем наружный патрубок сифона с зарядным стаканчиком. После сработки сифона и слива из вегетационного лотка всасывающая часть патрубка сифона со срезом на конце под углом 45° сообщается с атмосферой и сифон разряжается. Отметка гребня сифона выполнена ниже максимально наполняемого уровня воды в лотке и ниже площадки с размещенной на ней емкости. Боковая стенка вегетационного лотка с наружной стороны имеет отверстия для закрепления в них дополнительного короткого патрубка из резины, соединяющего гофрированные патрубки между собой. Изобретения позволяют повысить интенсивность и сроки формирования сильной корневой системы растений при гидропонном выращивании растений с кислородным обогащением корневой системы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ гидропонного выращивания растений, заключающийся в размещении растений в вегетационном лотке между двумя каналами этого вегетационного лотка, в каждый из которых помещают часть разделенной на две части корневой системы каждого растения, подаче питательного раствора и выдержке корневой системы растений в воздушной среде, меняя циклы наполнения каждого вегетационного лотка, при этом подачу воды осуществляют по методу капельного или проточного полива, растения размещают в емкостях на площадке с размещением разделенных частей корневой системы по обеим сторонам этой площадки в каналах вегетационного лотка, при этом площадку покрывают влагоудерживающим материалом, поверх которого размещают емкости с растениями и разделенные части корневой системы, отличающийся тем, что в качестве влагоудерживающего материала используют жесткое дно и боковые стенки вегетационного лотка, сверху над дном и боковыми стенками закрепляют слабоводопроницаемый фильтр, выполненный из геотекстильного материала по всему периметру формы вегетационного лотка, которым при этом закрывают сверху жесткое дно и боковые стенки вегетационного лотка, плотно фиксируют тонкими полосками в виде пластмассовой рамки с помощью крепежа, образуя замкнутую полость, при этом во внутреннюю полость укладывают равномерным слоем гранулы твердого навоза из свиностоков, или птичьего помета, или сапропеля, или торфа после их получения с сохранением всех компонентов природного происхождения для питания корневой системы растений и содержащих азот, калий, фосфор, одновременно полости под слоем замкнутого контура из слабоводопроницаемого геотекстильного материала с питательными компонентами природного происхождения покрывают сверху равномерным слоем в виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды, поданной по методу капельного или проточного полива, и производят выдержку корневой системы после слива воды из безуклонного вегетационного лотка с помощью постоянно действующего устройства в виде сифона.

2. Устройство для гидропонного выращивания растений способом по п. 1, содержащее вегетационный лоток, в котором емкости с растениями размещены вдоль тока лотка и который разделен на два канала для размещения в каждом из них одной части корневой системы каждого растения, двухканальный лоток имеет приподнятую крышку, расстояние по вертикали от средней части вегетационного лотка, на которую устанавливается емкость с растениями до верха крышки на 1,0-1,5 см, меньше высоты емкости, вегетационный лоток выполнен безуклонным для образования равного его наполнения по длине и высоте водой по методу капельного или проточного полива, подача воды в каналы лотка осуществляется путем поочередного включения капельных линий, слив производят с помощью постоянно действующего устройства в виде сифона, который имеет механизм запуска, выполненный из полиэтиленовых отдельных патрубков с зарядным стаканчиком, приваренным или надетым на одном конце из ветвей сифона, расположенной снаружи вегетационного лотка, патрубки, которые соединяют между собой гофрированными патрубками, при этом патрубок сифона, помещенный в лоток, выполняют короче по длине, чем наружный патрубок сифона с зарядным стаканчиком, после сработки сифона и слива из вегетационного лотка всасывающая часть патрубка сифона со срезом на конце под углом 45° сообщается с атмосферой, и сифон разряжается, отметка гребня сифона выполнена ниже максимально наполняемого уровня воды в лотке и ниже площадки с размещенной на ней емкости, боковая стенка вегетационного лотка с наружной стороны имеет отверстия для закрепления в них дополнительного короткого патрубка из резины, соединяющего гофрированные патрубки между собой.