УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Полезная модель относится к области растениеводства, в частности, к устройствам для интенсивного выращивания длинностебельных овощных культур (томатов, перцов, огурцов и др.) высотой до 2 м и более, а также лекарственных культур и декоративных растений в помещениях, имеющих электро-, тепло- и водоснабжение.
Известно устройство, реализующее способ выращивания длинностебельных растений с использованием искуственного освещения (1. Патент на изобретение 2045162, заявлено 07.05.1992, опубликовано 10.10.1995, МПК A01G 9/26 и A01G 7/00). Сущность изобретения в том, что в нем используется боковое одностороннее или двустороннее облучение растений соответственно одной или двумя вертикальными панелями с горизонтальными секциями источников света, вдоль которых расположен стеллаж с растениями, при этом горизонтальные секции снабжены отражателями, формирующими раздельные по высоте зоны с горизонтальными потоками облучения. С противоположной стороны стеллажа на границах соприкасающихся зон установлены фотоприемники, соединенные через блоки измерения освещенности и управления включением с секциями, формирующими соответствующие фотоприемникам верхние из соприкасающихся зон облучения, причем автоматическое включение зон осуществляют последовательно по мере роста растений и достижения вершинами растений очередной зоны.
Недостатком данного изобретения является то, что наружные вертикальные панели с источниками света препятствуют уходу за растениями и постепенному снятию урожая по мере созревания плодов. Не предусмотрена система подвязывания длинностебельных культур по мере их роста, не описана организация корнеобитаемой среды растений, не ясна система обеспечения растений элементами минерального питания. Боковое односторонее или двустороннее освещение предполагает выращивать растения в один или два ряда соответственно, иначе эффективность светового потока для растений, находящихся внутри ценоза, падает, что негативно отражается на их продуктивности. Следовательно, затраты электроэнергии на килограмм получаемой растительной продукции будут выше из-за низкой эффективности ее использования и, соответственно, более низких урожаев растительной продукции.
Известно устройство, реализующее способ выращивания растений в теплице (2. Патент на ПМ 2062023, заявлено 19.02.1994, опубликовано 20.06.1996, МПК A01G 9/26, A01G 9/14). Суть полезной модели заключается в том, что система культивации включает вегетационные сосуды, размещенные рядами, и шпалеры для вертикального расположения растений, высаженных рядами в вегетационных сосудах, системы создания требуемых климатического и светового режимов, последний создают источниками оптического излучения, размещенными в промежутках между смежными рядами на уровне средней части растений, при этом нижние концы всех упомянутых шпалер закреплены шарнирно, относительно соответствующих вегетационных сосудов, а верхние концы шпалер для вертикального расположения растений четных и нечетных рядов всех вегетационных сосудов жестко соединены между собой с помощью, соответственно, четной и нечетной групповых тяг, снабженных приводом их перемещения в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости установки источников оптического излучения.
Однако известное устройство имеет следующие недостатки. Имеется только один уровень для крепления держателя с источниками оптического излучения - на уровне средней части растений, что ограничивает возможность поддержания оптимальной освещенности растений на протяжении всего периода их роста и развития. Наличие источников оптического излучения между смежными рядами на уровне средней части растений существенно затрудняет проведение мероприятий по уходу за растениями.
Известно устройство для выращивания растений (3. Патент на ПМ 121989 заявлено 12.07.2012, опубликовано 20.11.2012, МПК A01G 9/00), содержащее камеру для выращивания, выполненную в виде рамной конструкции, снабженной боковыми стенками, не менее трех из которых выполнены съемными, рама содержит нижнюю и верхнюю прямоугольные обвязки и соединительные стойки, съемные боковые стенки выполнены в виде листов, имеющих с внутренней стороны светоотражающее покрытие, камера снабжена приспособлениями для фиксации съемных стенок, устройство снабжено одним и более регулируемым по высоте расположения подвесным линейным горизонтальным светильником, по углам рамы в районах стыков боковых стенок, а также в районе вертикальной оси устройства расположены вертикальные линейные светильники, при этом предусмотрена возможность организации дополнительного яруса в устройстве, и вертикальные линейные светильники расположены по всей высоте камеры для выращивания в несколько ярусов с возможностью их независимого включения.
Недостатком этого устройства является необходимость разбора конструкции (снятие боковых стенок, скрепленных с помощью специальных приспособлений) для регулярного ухода за растениями (пасынкование и др.). Кроме того, в этом изобретении не описана организация корнеобитаемой среды растений, не ясна система обеспечения растений элементами минерального питания. Отсутствует информация об облученности растений на единице площади, что не позволяет сделать заключение о возмложности выращивания в данном устройстве светолюбивых растений, таких как томат, перец и др.
Известна группа изобретений (4. Патент на изобретение 2487531, заявлено 19.09.2011, опубликовано 27.03.2013, МПК A01G 31/00 и A01G 31/02), включающая устройство и способ для промышленного выращивания растений в интенсивном режиме. Устройство представляет собой культивационную колонну из бетонных смесей или пластмассы, выполненную с возможностью посадки в ее стенку растений, колонна имеет крышку с закрепленной в ней форсункой, гибкий шланг для соединения с магистралью питательного раствора, опорную тумбу для стабилизации положения и подсоединения коммуникаций, крепежный обруч для стабилизации положения в верхней части, электрический разъем для подсоединения осветительных гирлянд, обеспечивающих освещение культивируемых растений. Предусмотрена подача и удаление питательного раствора, осуществление подачи воздуха и газовоздушных смесей, по крайней мере, для одной колонны.
Недостатками известной группы изобретений является невозможность выращивания в устройстве длинностебельных культур до получения плодовой продукции, низкая надежность устройства в обеспечении живучести растений в случае аварийного отключения электроэнергии и системы водоснабжения, отсутствие информации об облученности растений, что не позволяет сделать заключение о возможности выращивания в устройстве светолюбивых культур, наличие свисающих грилянд между рядами колонн затрудняет уход за растениями и повышает опасность работы для персонала.
Известна группа изобретений, включающая устройство, принятое нами за ПРОТОТИП и сборно-разборный многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта (5. Патент на ПМ 2391812, заявлено 24.03.2006, опубликовано 20.06.2010, МПК A01G 9/00, A01G 9/24). Известное устройство включает расположение лотков с образованием вертикальных ярусов, культивацию растений, создание в теплице требуемого светового режима, который осуществляют путем перемещения вверх-вниз источников освещения между ярусами лотков, а скорость перемещения источника освещения и мощность источника освещения установлена с учетом зависимости от степени естественной освещенности и/или температуры воздуха. Известное устройство содержит систему культивации растений, включающую вертикальную многоярусную стеллажную установку для вегетационных лотков с растениями, системы создания требуемых климатического и светового режимов, последний создают, по меньшей мере, одним источником освещения, выполненным с возможностью перемещения вверх-вниз между ярусами стеллажной установки, и средством, обеспечивающим непрерывное реверсивное движение источника освещения между ярусами в период облучения растений. В то же время, полки с вегетационными лотками выполнены с возможностью трансформации в многогранник, а источник освещения установлен таким образом, что траектория его реверсивного движения проходит через центр многогранника.
Недостатками известной группы изобретений является невозможность выращивания в устройстве длинностебельных культур до получения плодовой продукции, отсутствие защиты листьев растений от прямого соприкосновения с источниками облучения, что приведет к ожогам листьев и, в конечном итоге, к снижению продуктивности растений. Наличие источников оптического излучения, перемещаемых между ярусами стеллажных установок, расположенных рядами или с образованием П-образного профиля затрудняет проведение мероприятий по уходу за растениями.
Предлагаемая полезная модель решает задачу создания устройства для интенсивного круглогодичного выращивания длинностебельных растений высотой до 2 и более метров и стабильного получения высоких урожаев растительной продукции высокого качества в любых помещениях с регулируемым микроклиматом.
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство для выращивания растений, содержащее, как и прототип, каркас, имеющий форму многогранника, источники освещения, лотки (растильни), систему капельного полива, пульт управления, отличается от прототипа тем, что оно содержит облучательное устройство, включающее расположенный по периметру каркаса светоотражатель, названный периметрическим светоотражателем, а также источники освещения, расположенные внутри каркаса, пускорегулирующую аппаратуру, при этом каркас состоит из секций, выполненных в виде расположенных вертикально прямоугольных рам, при соединении друг с другом образующих многогранник, причем секции, противоположно расположенные, скреплены жестко в нижней и верхней частях и на эти секции на петлях навешены по две распашные секции, имеющие элементы для фиксации в виде поворотного крючка над растильнями, при этом в нижней части каждой секции навешены растильни, а в верхней части каждой секции имеются держатели для подвязывания растений и для закрепления экранов светоотражателя, при этом источники освещения расположены вертикально на одной оси, равноудаленной от прямоугольных секций, причем для защиты листьев растений от перегрева источники освещения размещены внутри цилиндра из светопрозрачного материала, для крепления которого имеются круглые кольца вверху и внизу относительно источников освещения, причем цепи включения источников освещения выполнены с возможностью раздельного поочередного или одновременного их включения в автоматическом и/или ручном режиме по мере роста и развития растений, при этом в верхней части секций закреплен названный периметрический светоотражатель, состоящий из экранов, выполненных из светоотражающего материала с возможностью подъема и опускания каждого независимо от других при необходимости ухода за растениями.
В частной форме выполнения устройство отличается от прототипа тем, что оно содержит систему обеспечения растений питательным раствором, включающую растильни с субстратом, бак с питательным раствором и насосом, систему труб для подачи и распределения питательного раствора в растильни из бака, при этом растильни снабжены подставками, на которых уложены полиэтиленовая пленка, а на пленку один или два слоя синтетической, непроницаемой для корней ткани таким образом, что края пленки и ткани доходят до дна растильни, в которую налит питательный раствор, а сверху на подставку уложена такая же синтетическая ткань, края которой закреплены на бортах растильни, причем в промежутках между боковыми стенками растильни и подставки ткань находится ниже горизонтальной поверхности подставки, образуя карманы, имеющие в самой нижней части отверстия, расположенные друг от друга на расстоянии 8÷10 см, причем карманы опущены до уровня загнутого конца сифона, представляющего собой пластмассовую трубку, соединенную через силиконовую трубку с патрубком, находящимся выше дна растильни и служащего для удаления избытка раствора из растильни, рядом с упомянутым патрубком имеется второй патрубок, служащий для слива раствора из растильни, при этом на ткань насыпан субстрат слоем ниже бортов растильни на 1÷2 см.
В другой частной форме выполнения устройство отличается от прототипа тем, что оно содержит систему обеспечения растений питательным раствором, включающую растильни (лотки) с субстратом, бак с питательным раствором и насосом, коллектор, соединенный с насосом, и отходящие от него трубки с колышками, предназначенные для подачи питательного раствора методом капельного полива к растениям, при этом каждая растильня (лоток) имеет патрубок для аварийного слива избытка питательного раствора из нее.
В преимущественной частной форме выполнения устройство отличается от прототипа тем, что для обеспечения устойчивого вертикального положения установки на неровном полу вертикальные стойки в нижней части каркаса соединены с горизонтальными опорами, снабженными регулировочными винтами, пульт управления вынесен за пределы устройства.
Технические результаты, достигаемые полезной моделью, состоят в создании конструкции, обеспечивающей выращивание длинностебельных культур, уменьшение светопотерь и увеличение средней облученности на полезной площади, повышение равномерности облученности растений, снижение экранирующего эффекта листьев, приближающихся к источникам света, исключение перегрева и повреждения листового покрова, а также улучшение условий снабжения корневой системы растений элементами питания, высокую технологическую надежность, упрощение эксплуатации устройства, что обеспечивает круглогодичное интенсивное получение высоких урожаев качественной растительной продукии.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых:
- на фиг. 1 а), б) схематически представлено устройство для выращивания растений по п.1 и 4 формулы полезной модели,
- на фиг. 2 а), б) изображена частная форма выполнения устройства по п. 2 и п. 3 формулы полезной модели.
Устройство для выращивания растений согласно полезной модели в общей форме выполнения (фиг. 1) содержит каркас, облучательное устройство 1, включающее расположенный по периметру каркаса светоотражатель 2, названный периметрическим светоотражателем, а также источники освещения 3, расположенные внутри каркаса, пускорегулирующую аппаратуру 4, при этом каркас состоит из секций 5, выполненных в виде расположенных вертикально прямоугольных рам, при соединении друг с другом образующих многогранник, причем секции, противоположно расположенные, скреплены жестко в нижней и верхней частях, и на эти секции на петлях 6 навешены по две распашные секции 5, имеющие элементы для фиксации в виде поворотного крючка 7 над растильнями 8. В нижней части каждой секции 5 навешены растильни 8, а в верхней части каждой секции 5 имеются держатели для подвязывания растений 9 и держатели 10 для закрепления экранов светоотражателя 2. Источники освещения 3 (3-5 штук в зависимости от типа ламп и их мощности) расположены вертикально на одной оси, равноудаленной от прямоугольных секций 5, причем для защиты листьев растений от перегрева источники освещения 3 размещены внутри цилиндра из светопрозрачного материала 11 (например, полиэтиленовой пленки, поликарбоната и других материалов), а для крепления светопрозрачного материала И имеются круглые кольца 12 вверху и внизу относительно источников освещения 3. Предусмотрена возможность раздельного поочередного или одновременного включения источников освещения 3 в автоматическом и/или ручном режиме по мере роста и развития растений. В верхней части секций 5 закреплен названный периметрический светоотражатель 2, состоящий из экранов 2, выполненных из светоотражающего материала (пленочного или листового пластика с коэффициентом отражения 0,8 или более) с возможностью подъема (снятия) и опускания (установки) каждого независимо от других при необходимости ухода за растениями.
В частной форме выполнения (фиг. 2, а) устройство содержит систему обеспечения растений питательным растовором, включающую растильни 8 с субстратом 13, бак 14 с питательным раствором и насосом 15, при этом растильни 8 снабжены подставками 16, на которых уложены полиэтиленовая пленка 17, а на пленку один или два слоя синтетической, непроницаемой для корней ткани 18 таким образом, что края пленки 17 и ткани 18 доходили до дна растильни 8, в которую налит питательный раствор 19, а сверху на подставку 16 уложена такая же синтетическая ткань 20, края которой закреплены на бортах 21 растильни 8, причем в промежутках между боковыми стенками растильни 8 и подставки 16 ткань 20 находится ниже горизонтальной поверхности подставки 16, образуя карманы 22. В самой нижней части карманы имеют отверстия 23, расположенные друг от друга на расстоянии 8÷10 см. Карманы опущены до уровня загнутого конца сифона, представляющего собой пластмассовую трубку 24, соединенную через силиконовую трубку 25 с патрубоком 26, находящимся выше дна растильни 8 и служащего для удаления избытка раствора 19 из растильни 8. Рядом имеется патрубок 27, служащий для слива раствора 19 из растильни 8, при этом на ткань 20 насыпан субстрат 13 слоем ниже бортов 21 растильни 8 на 1÷2 см. В частной форме выполнения по п. 2 формулы полезной модели добавлены признаки полезной модели (Патент на ПМ 108705, заявлено 07.10.2010, опубликовано 27.09.2011, МПК A01G 31/02).
В другой частной форме выполнения (фиг. 2, б) устройство содержит систему обеспечения растений питательным раствором, включающую растильни (лотки) 8 с субстратом 13, бак 14 с питательным раствором и насосом 15, коллектор 28, соединенный с насосом 15, и отходящие от него трубки 29 с колышками 30, предназначенные для подачи питательного раствора методом капельного полива к растениям, при этом каждая растильня (лоток) 8 имеет патрубок 27 для аварийного слива избытка питательного раствора из нее, растильни (лотки) 8 не содержат подставок 16.
В преимущественной частной форме выполнения вертикальные стойки 31 в нижней части каркаса устройства (фиг. 1, а) соединены с горизонтальными опорами 32, снабженными регулировочными винтами 33 для обеспечения устойчивого вертикального положения установки на неровном полу. Пульт управления 34 вынесен за пределы устройства.
Для организации выращивания растений вначале производят заполнение субстратом навешенных на секции 5 каркаса устройства по п. 1 формулы растилен 8 и высадку в них рассады или семян. В соответствии с п. 2 формулы для высадки рассады или семян в растильни 8 на подставку 16 накладывают полиэтиленовую пленку 17, а на пленку один или два слоя синтетической, непроницаемой для корней ткани 18 таким образом, чтобы края пленки 17 и ткани 18 доходили до дна растильни 8. После этого, на подставку 16 укладывают такую же синтетическую ткань 20, края которой закрепляют на бортах 21 растильни 8 с учетом того, что в промежутках между боковыми стенками растильни 8 и подставки 16 ткань должна находится ниже горизонтальной поверхности подставки 16, образуя карманы 22 до уровня загнутого конца сифона. На ткань насыпают субстрат 13 слоем ниже бортов 21 растильни 8 на 1÷2 см. Перед высадкой рассады растений или семян субстрат 13 увлажняют сверху, затем с помощью насоса 15 заливают питательный раствор 19 из бака 14 в растильню 8 до начала вытекания раствора 19 из сифона. Раствор 19 через отверстия 23 смачивает субстрат 13 в карманах 22. Это смачивание продолжается до понижения уровня раствора 19 из сифона ниже карманов 22. Когда уровень раствора 19 в растильне 8 понизится до около 1 см от дна, его снова заливают до начала вытекания из сифона. Корневые системы растений в основном располагаются на поверхности синтетической ткани 20, так как к ней постоянно поступает раствор 19 по плоским щелевым капиллярам между двумя слоями тканей 18, размещенных на подставке 16. Периодическое увлажнение субстрата 13 через отверстия 23 карманов 22 обеспечивает полноценное питание растений. В то же время не происходит переувлажнение субстрата 13, так как раствор 19 не поднимается выше горизонтальной плоскости подставки 16.
В варианте высадки рассады или семян по п. 3 формулы в растильни 8 насыпают субстрат 13 слоем - ниже бортов 21 растилен 8 на 1,5÷2,5 см. Сливной патрубок 27 растилен 8 должен быть открытым. К каждой растильне 8 подводят трубки 29 и в субстрат 13 втыкают колышки 30. Из бака 14 с помощью насоса 15 в автоматическом режиме подают питательный раствор в коллектор 28 и затем в отходящие от него трубки 29 с колышками 30.
После высадки рассады растений или прорастания семян включают нижнюю из трех ламп 3 облучательного устройства 1. В дальнейшем, по мере роста растений поочередно включают остальные лампы 3, при этом когда нижние листья стареют и слабо функционируют, нижнюю лампу отключают.
При достижении растениями высоты 25÷30 см, их подвязывают за держатели 9.
2
Средняя облученность, создаваемая ОУ на полезной площади (площадь цилиндрической поверхности по периметру устройства) составляет 60-70 Вт/м ФАР и более, что обеспечивает получение высоких урожаев качественной растительной продукции.