Способ минерального питания растений и микроорганизмов и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК A01G31/00 

i 2. Устройство для минерального питания растений и микроорганизмов, содержащее емкость для питательного раствора, связанную через рН-метр и кондуктометр с тремя резервуарами для растворов минеральных элементов, снабженными дозаторами, которые сое динены трубопроводами с емкостью для питательного раствора, о т л и ;ч а ю щ е е ся тем, что оно снаб;жено дифференциатором и элементами :И, причем выход рН-метра соединен с

входом дифференциатора, выход последнего соединен с входом дозатора одного из резервуаров и с входами элементовИ, при э.том выход рН-метра соединен также непосредственно с входом элемента И, выхрд последнего соединен с входом дозатора второго резервуара, а выход кондуктометра со динен с входом другого элемента И, выход которого соединен с входом дозатора третьего резервуара.

1. Способ минерального питания растений и микроорганизмов, включающий регулирование минерально- : го состава питательного раствора, по значению рН и общей электропроводнрсти путем внесения минеральных элементов в виде трех растворов, различающихся заданным значением рН, отличающийся тем, что, с целью раздельного регулирования содержания аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе, с первым раство ром вносят азот в виде соединений аммония, с вторым - в виде соединений нитра.тов, с третьим раствором вносят соли остальных минеральных элементрв,при этом первый pact вор подают дискретными порциями соответственно изменению знака первой i производной функции рН питательного (Л раствора, второй раствор подают о достижения заданного значения рН пи с татёльного раствора, а третий раствор подают до достижения заданного значе}1ия общей электропроводности. рН . сл ОС

1

Изобретение относится к вьфащиванию растений и микроорганизмов в контролируемых условиях и может быть использовано в защищенном грунте, а также при получе-. НИИ-белка посредством культивирования водородокисляющих бактерий.

Известен способ минерального питания растений и микроорганизмов, включающий регулирование минерального состава питательного раствора по значению рН. Известно устройство для минерального питания растений и микроорганизмов, содержащее емкость для питательного раствора, связанную через рН-метр с резервуаром для раствора минеральных элементов, снабженным доза тором ll.

Недостатком известного способа является то, что при регулировании минерального состава питательного раствора не учитывается его общая электропроводность, поэтому концентрация минеральных элементов в питательном растворе может изменяться в широком диапазоне. Недостатком известного устройства является то, что оно не содержит элементов и свя зей, учитывающих общую электропроводность питательного раствора.

Известен способ минерального (Питания растений и микроорганизмов, включающий регулирование минерального состава питательного раствора по значению рН и общей электропроводности путем внесения минеральных элементов в виде трех .растворов,различающихся заданным значением рНл .

Известно устройство для минераль-ного питания растений и микроорга- . низмов, содержащее емкость для питательного раствора, связанную че )ез рН-метр и кондуктометр с тремя эезервуарами для растворов минеральных. элементов, снабженными дозаторами которые соединены трубопроводами с емкостью для питательного раствора 2.

Недостатком известного способа и устройства является то, что они не обеспечивают раздельного регулирования содержания аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе.

Цель изобретения - раздельное ;регулирование содержания.аммиачной и нитратной форм азота в питатель0 ном растворе.

Поставленная цель достигается тем, что с первым раствором вносят азот в виде соединений аммония, с вторым - в виде соединений нитратов,

5 с третьим раствором вносят соли остальных минеральных элементов, при этом первый раствор подают дискретными порциями соответственно изме нению знака первой производной функQ ции рН питательного раствора, второй : раствор подают до достижения заданного значения рН питательного раствора , а Третий раствор подают до достижения заданного значения общей электропроводности, а также и тем, что устройство для минерального питания растения и микроорганизмов снабжено дифференциатором и элементами И, прмчем выход рН-метра соеди.нен с входом дифференциатора, выход

последнего соединен с входом дозатора одного из-резервуаров и с входом элементов ,И, при этом выход рН-мётра соединен также непосредстг венно с входо(й элемента И, выход последнего соединен с вхЬдом дозатора второго резервуара, а выход кондуктометра соединен с входом другого элемента И, выход которого соединен с входом дозатора третьего резерву.: .ара.

На фиг. К показано изменение рН питательного раствора по способу ми-; нерального питания растений и микро-/ организмов после добавлениядискрет-, ной порции раствора, содержащей азот в виде соединений аммония (гидроксида аммония 7, при однократной подаче; наiфиг.2 - то же при многог кратной подаче дискретных порций; на фиг. 3 - изменение рН питательного раствора по способу минерального питания растений и микроорганизмов после добавления порции раствора, содержащей азот в виде мочевины, при многократной подаче дискретных доз; на фиг.4 - схема устройства для минерального . питания растений и микроорганизмов.

Способ минерального питания растений и микроорганизмов осуществляет ся следующим образом.

При культивировании растений и микроорганизмов в питательный раствор с первым раствором вносят азот в виде соединений аммония, например гидрооксида аммония или мочевины, с вторым раствором - в виде соединений нитратов, с третьим раствором вносят соли остальных минеральных элементов.

Первь1Й раствор вносят в виде дискретной порции, причем рН питательного раствора сначала сдвигается в елочную область, а затем по мере потребления растениями и микрооргаизмами аммония рН питательного раствора постепенно смещается в кисую область. Смещение рН происходит о тех пор, пока не израсходуется оданная порция первого раствора. При этом питание растений и микроорганизмов переключается на нитратный азот, что соответствует изменению знака первой производной функции рН питательного раствора.

На фиг. 1-3 .оси абсцисс указано время, по оси ординат - значение рН питательного раствора.

Позиции 1 и 2 соответствует изменению знака первой производной функции рН, питательного раствора.

При изменении знака первой производной функции рН питательного раствора подают новую дискретную порцию первого раствора. Если при одновременном потреблении аммиачного, и нитратного азота значения рН питательного раствора смещается выше заданной величины, подают второй раствор, содержащий азот в виде нитратов, например азотной кислоты, до достижения заданного значения рН питательного раствора. При понижении значения общей электропроводности подают третий раствор, с которым вносят соли остальных минеральных, элементов до достижения, заданного значения общей электропроводности.

П РИМ. ер 1. Объектом культивирования являлась пшеница, которую выращивали на бессменном питательном растворе, поочередно подтапливающим корневую систему. Для компенсации испарения проводили долив воды по уровню. С первым раствором вносили азот в виде мочевины дискретными порциями по 7 г соответственно изменению знака первой производной функции рН питательного раствора. Одновременно добавляли второй раствор, содержащий азотВ виде азотной кислоты, для понижения рН до заданного значения 5,0. При понижении общей электропроводности питательного раствора ниже заданного знгчения О,2 см/м подавали раствор КОН, Са(НОз , MgSO. 7II2P, . , в соотношении, повторяющем вынос минеральных элементов с биомассой пшеницы. Продолжительность эксперимента составляла 7 сут. Среднее значение сухой общей биомассы пшеницы соответствовало 50,5 г/сут. Изменения значений рН питательного раствора соответствовали графикам, причем период составлял 12 ч, а амплитуда колебаний

рч ь.з.

П р и м е р 2. Объектом культиви рования являлись водородные бактери Hydrogenorronus eutropha Z-1. С первым раствором вносили азот в виде мочевины дискретными порциями по 70 г соответственно изменению знака первой производной функции рН питательного раствора. Одновременно

510

добавляли второй раствор, содержащий азотную кислоту, понижая рН до заданного значения 7,3. Отбор урожая осуществлялся потоком культуры из ф,ерментера с расходом 150 л/ч, при этом в питательный раствор добавляли соединения , ЦРО, КОН а также нитрат железа и микроэлементы для повышения общей электропроводности до заданного значения. Продолжительность эксперимента 5 ч

.концентрация биомассы 2 г/л, производительность сухой массы 7/2 кг/сут Изменение значений рН питательного раствора соответствовало графикам,

tпричем период составлял 66 мин, а амплитуда колебаний рН 0,3Устройство для осуществления способа содержит емкость 1 для питательного раствора, связанную через рН-метр 2 и кондуктометр 3 с тремя резервуарами для растворов минеральных элементов, снабженными дозаторами , которые соединены трубопроводами с емкостью 1 для питательного раствора. Устройство снабжено дифференциатором 7 и элементами И 8 и 9 Выход рН-метра 2 соединен с входом дифференциатора 1, выход которого соединен с входом дозатора k одного из резервуаров и с входами элементов И 8 и 9. Выход рН-метра 2 соединен также непосредственно с входом элемента И 8, выход элемента И 8 соединен с входом дозатора 5 втррого ре-, зервуара. Выход кондуктометра 3 соединен с входом элемента И 9, выход которого соединен с входом дозатора

. 6 гретьего резервуара.

Устройство для минерального питания растений и микроорганизмов работает следующим образом.

рИ

рИза&

. фиг.г

5396

В процессе культивирования расте.НИЙ и микроорганизмов происходит ПОТ

ребление ими Минеральных элементов, что приводит к изменению заданного 5 значения рН и общей электропроводности питательного раствора в емкости 1 .

I При этом сигнал рН (t) поступает на рН-метр 2. При повышении значения рН, свидетельствующем о наличии в питательном растворе азота только в нитратной форме, дифференциатор 7 включает дозатор А, и в емкость 1 подается из резервуара раствор, с которым вносят азот в виде соединений аммония, например гидроксида аммония или мочевины. Одновременно этим же сигналом разрешается работа цепочек: элемент И 8 дозатор 5, подающий из второго резервуара раствор, с которым вносят азот в виде соединений нитратов, например азотной кислоты, а также элемент И 9 - дозатор 6i подающий из третьего резервуара раствор, с которым вносят соли остальных минеральных элементов. Дозатор 5 включается в работу при усло.-г. ВИИ, если значение рН питательного раствора в емкости 1 больше заданного что свидетельствует о потреблении растениями и микроорганизмами нитратов , Дозатор 6 включается в работу при условии, если с кондуктометра 3 поступает сигнал, что общая -электропроводность питательного раствора в емкости 1 ниже заданного значения.

Таким образом, способ минерального питания растений и микроорганизмов и устройство для его осуществления обеспечивают раздельное регулирование содержания аммиачной и нитратной форм азота.

91/2-3

фие. 4