Минераловолокнистый субстрат для выращивания растений Советский патент 1992 года по МПК A01G31/00 

Изобретение относится к искусственным заменителям почвы, а именно к мине- раловолокнистому субстрату, используемому в качестве среды корнеобитания при выращивании тепличных растений гидропонным способом.

Известен минераловолокнистый субстрат, выполненный в виде прошивного гофрированного мата плотностью 50-150 кг/м , содержащий 0,5-3 мас.% гидрофильных веществ. Такая структура субстрата позволяет улучшить водно-физические свойства и долговечность материала.

Однако в материалах известного изобретения приведены лишь физико-химические характеристики субстрата в исходном состоянии без учета данных по длительности использования прошивного гофрированного мата. Прошив мата в отсутствие связующего приводит к появлению неровностей на посадочной поверхности. В результате получается дефектная структура, следствием чего является ухудшение агротехнических параметров прошивного мата, в частности по показателю капиллярной впитываемое™ (режима подъема влаги по высоте) по отношению к водным питательным растворам, что, в конечном итоге, сказывается на снижении продуктивности растений, Кроме того, многократное использование прошивного мата при выращивании растений, необходимость смены культур и связанное с этим удаление корневых остатков приводит к разрушению поверхностного покрова субстрата (расслоение материала, впадины на посадочной поверхности). Последнее затрудняет повторную посадку и выращивание растений на известном субстрате. Указанные недостатки прошивного гофрированного мата, возникающие при многократном использовании, приводят также к увеличению возможности засоления, интенсивному зарастанию субстрата сине-зелеными водорослями, и, как следствие, активному развитию фитопатогенной микрофлоры.

(Л

С

Ч

ы

00

сЈ ел

Цель изобретения - стабилизация водно-физических свойств и улучшение фитоса- нитарного состояния субстрата при длительной эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что минеральные волокна гофрированного мата в точках пересечения скреплены полимерным связующим, а отношение толщины мата к расстоянию между вершинами со- седних гофр составляет (6-10):(4-8), при этом на верхнюю и нижнюю поверхности гофрированного мата дополнительно нанесен слой стекловолокнистого полотна.

Фиксация гофрированной структуры субстрата достигается, в первую очередь, предложенным устройством (конструкцией) материала - закреплением прессованной гофрированной плиты между двумя слоями стекловолокнистого полотна подобно кар- касу. Последний создается за счет двух эффектов:

1)связывание полимерным веществом (фенолоспиртом) и гидрофилизирующей добавкой (водонабухающим полимером-поли- акриламидом отдельных минеральных волокон в гофрах;

2)прочное фиксирование вершин гофр субстрата стекловолокнистым полотном сверху и снизу гофрированной плиты.

Если 1-й признак вносит определяющее влияние в снижении его усадки (сжимаемости), т.е. по толщине, то 2-й признак упрочняет субстрат в продольном направлении (по гофрам).

В целом, совокупность указанных признаков обеспечивает высокую стойкость предложенной конструкции материала при длительной эксплуатации на деформации сжатия, растяжения и изгиба, что способству- ет стабилизации водно-физических характеристик субстрата во времени, в сравнении с прототипом, и, следовательно, повышая его долговечность.

Пример. Для изготовления субстрата использовали минеральное волокно диаметром 3-7 мкм, полученное из расплава горных пород (базальта, порфирита, диабаза). Оно характеризуется низким содержанием оксидов щелочных и щелочно- земельных металлов (до 33%), поэтому сохраняет высокую устойчивость при контакте с водными растворами минерального питания.

Гидрофилизирующая добавка, в качест- ве которой применяли полиакриламид в количестве 0,1-0,4 мае.%, способствует равномерному увлажнению по всему объему материала и созданию эффективного водно-воздушного режима питания растений.

Одновременно он выполняет функцию полимерного связующего.

В качестве стекловолокнистого олотна использовали стеклосетку или рулонный материал из хаотически расположенных штапельных волокон, в которых стекловолокна скреплены синтетическим связующим (фе- ноло- или мочевино-формальдегидная, кар- бамидная смолы).

Технологический процесс изготовления плит гофрированного минераловолокнисто- го субстрата включает

плавление шихты и раздув минерального волокна многовалковой центрифугой в камеру волокноосаждения;

распыление водного раствора полимерного связующего и гидрофильного вещества с помощью форсунок в камеру волокноосаждения;

формирование пропитанного минерального ковра на транспортере;

гофрирование минераловатного ковра с помощью специального валкового устройства;

накладывание на верхнюю и нижнюю поверхность ковра стекловолокнистого полотна;

уплотнение и термообработка при 200- 250°С гофрированного ковра в камере полимеризации;

резка ковра на плиты и упаковка в тер- моусаживающуюся полиэтиленовую пленку.

В табл. 1 и 2 представлены характеристики конструкции, состава, а также водно-физические свойства известною и предложенного гофрированного субстрата с учетом данных по длительности использования (на примере культивирования листовой свеклы).

Из данных табл. 2 видно, что предложенный субстрат (2-4), в сравнении с материалом по прототипу (1), характеризуется более высокой устойчивостью структуры при его многократной эксплуатации в качестве среды корнеобитания растений, о чем свидетельствует высокая прочность при сжатии и стабилизация водно-физических характеристик волокнистого материала, а именно соотношения пор, занятых водой и воздухом, скорости капиллярного подъема влаги, а также плотности и сжимаемости, которые мало изменяются от числа вегетационных циклов выращивания. Вместе с тем, известный субстрат сохраняет свои свойства только на протяжении первой вегетации. После третьей вегетации наблюдается резкое повышение влагоемкости за счет нарушения структуры материала, а к периоду пятой вегетации известный субстрат практически полностью утрачивает свои исходные прочность и водно-физические свойства,

Гофрированные субстраты 5 и 6 относятся к контрольным, у которых параметры конструкции и состава находятся в области запредельных значений. Причем в качестве субстрата 6 был взят материал с продольно- послойной ориентацией волокон, повернутый на ребро, т.е. волокнистые слои направлены перпендикулярно посадочной поверхности (табл. 1).

Из табл. 2 видно, что для материала 5 характерна меньшая, чем у субстратов 2-4, скорость капиллярного подъема влаги, а также очевидное изменение баланса в содержании пор, занятых водой и воздухом, при многократном выращивании растений. Напротив, для материала 6 за счет высокой скорости капиллярного подъема влаги и значительного увлажнения материала аэрация корневой системы затруднена.

Оценка эффективности использования известного и предлагаемого субстратов проводилась по данным всхожести семян, развитию проростков, урожайности овощных культур с одновременным анализом фитосанитарного состояния, степени зарастания материалов сине-зелеными водорослями в зависимости от количества вегетации и продолжительности культивирования растений.

Условия проведения опытов.

Вегетационный цикл овощных культур составлял: листовой свеклы 40 дней, перца 5-6 месяцев, томатов 4-5 месяцев (от высадки рассады до снятия полного урожая). При выращивании листовой свеклы субстраты подвергали 8-кратному, перца - 5-, а томатов - 3-кратному использованию.

Известный субстрат выдержал максимум пять вегетации при выращивании листовой свеклы и две вегетации при выращивании перца и томатсв, при этом набпюда- лось сильное разрушение структуры. Поэто- му данные по 8-й вегетации листовой свеклы и по 3-й вегетации перца и томатов на этом субстрате не приводятся.

В табл. 3 представлены результаты сравнительных испытаний волокнистых субстратов при выращивании листовой свеклы с учетом количества вегетации.

На примере выращивания растений листовой свеклы показано (табл.3), что при использовании предложенного субстрата, в сравнении с прототипом, наблюдается интенсивный рост зеленой массы при одновременном улучшении всхожести семян. Разница в сравниваемых показателях особенно становится очевидной к периоду

третьей вегетации растений. Это объясняется, в первую очередь, стабилизацией сбалансированного соотношения пор в предложенном материале, занятых водой и воздухом. Благодаря этому активизируются окислительно-восстановительные процессы и повышается корневая поглотительная способность у растений.

Сочетание вышеуказанных факторов положительно сказывается на уровне фитосанитарного состояния субстрата.

Так, фитотоксичность, степень зарастания предложенного субстрата сине-зелеными водорослями, а также содержание фитотоксичной микрофлоры значительно ниже, чем у материала по прототипу (табл.4,5).

Уровень фитосанитарного состояния с учетом количества вегетации на нем листовой свеклы представлен в табл. 4.

Содержание фитотоксичной микрофлоры в минераловолокнистом субстрате под покровом листовой свеклы с учетом количества вегетации представлено в табл. 5.

Продуктивность овощных культур, выращенных на волокнистых субстратах с учетом количества вегетации, представлена в табл. 6.

За счет стабилизации водно-физических свойств, высокого фитосанитарного состояния предложенного субстрата, а также более активного поглощения из него биогенных элементов, при сравнении с известным материалом, наблюдается повышение урожайности овощных культур: томата и перца (табл. 6), уровень которой сохраняется на протяжении трех вегетации. Из данных табл. 6 видно, что известный субстрат теряет свои эксплуатационные свойства уже ко 2-й вегетации, о чем свидетельствует резкое снижение продуктивности овощей в условиях многократной эксплуатации материала.

Эксплуатационная надежность предложенного субстрата определена: для томатов 12-15 месяцев (3 вегетации, продолжительность каждой вегетации 4-5 месяцев); для перца 15-18 месяцев (3 вегетации, продолжительность каждой вегетации 5-6 месяцев); для листовой свеклы - представитель зеленых овоще-витаминных культур - 320 дней (10-11 месяцев)(8 вегетации, продолжительность каждой вегетации 40 дней).

В сравнении, у известного субстрата максимальная продолжительность вегетационных циклов при выращивании: томата, перца 2 вегетации (8-12 месяцев); листовой свеклы 5 вегетации (200 дней).

Таким образом, показаны существенные преимущества предложенного гофрированного субстрата в виде плиты заданной

конструкции, в сравнении с известным прошивным матом.

Формула изобретения Минераловолокнистый субстрат для выращивания растений, имеющий гофрированный мат, пропитанный гидрофильным веществом, отличающийся тем, что, с целью стабилизации водно-физических свойств и улучшения фитосанитарного состояния субстрата при длительной эксплуатации, минеральные волокна гофрированного мата в точках пересечения скреплены полимерным связующим, а отношение толщины мата к расстоянию между вершинами соседних гофр составляет (6-10):(4-8), при этом на верхнюю и нижнюю поверхности гофрированного мата дополнительно нанесен слой стекловолокнистого полотна.

Использование: сельское хозяйство для выращивания тепличных растений гидропонным способом. Сущность изобретения: минераловолокнистый субстрат для выращивания растений имеет гофрированный мат, пропитанный гидрофильным веществом и минеральные волокна которого в точках пересечения скреплены полимерным связующим, а отношение толщины мата к расстоянию между вершинами соседних гофр составляет(6-10):(4-8), при этом на верхнюю и нижнюю поверхности гофрированного мата дополнительно нанесен слой стеклово- локнистого полотна. 6 табл,

Таблица 1

Таблица 2

Продолжение табл, 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6