УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОПОННОГО БЕССУБСТРАТНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и предназначена для продуктивного выращивания растений, в частности зеленных и пряно-вкусовых культур в регулируемых условиях окружающей среды.
Устройство может быть использовано в промышленном овощеводстве для безотходного производства высококачественных зеленных овощей и цветов в районах с природными условиями, требующими особого внимания к охране окружающей среды. Кроме того, устройство может быть использовано в научных организациях для проведения исследований в области биологии, физиологии и селекции растений, для производства сырья в фармацевтической и парфюмерной промышленности, зеленого корма на животноводческих и птицеводческих предприятиях, а также для выращивания витаминной продукции в небольших объемах в больницах, школах, детских садах, и частных домовладениях.
Известно устройство для выращивания растений, включающее сосуд с крышкой, в который помещена сплошная пористая вставка с выступами в виде цилиндров, имеющих вверху напротив отверстий в крышке углубления для проростков. Нижняя часть сосуда между дном и пористой вставкой служит резервуаром для периодического накачивания и отсасывания питательного раствора (авт. св. СССР №152987, A01G 31/02, 1963). К недостаткам устройства относятся: необходимость индивидуального размещения семян выращиваемых растений в углублениях для проростков; не связанная с изменяющейся потребностью растений периодичность подачи питательного раствора; использование реверсивной системы подачи питательного раствора, требующей постоянного контроля за его изменяющимся составом; необходимость использования для пористой вставки специальных жаростойких материалов с увеличивающимся снизу вверх размером пор и необходимость выжигать из этих пор органические остатки при смене культуры.
Известно также устройство для проращивания семян на питательном растворе, включающее емкость в виде плоской ванны с регулируемым по температуре теплоносителем, сверху которой размещена горизонтальная пластина с V-образными каналами, образующими ложе для семян, и водопроницаемый материал, закрытый колпачками, и размещенный на ложе для семян и V-образных каналах. Питательный раствор наливается в V-образные каналы, количество которого контролируется визуально (авт. св. СССР №743643, A01G 31/02, 30.06.80).
Данное устройство предназначено для проверки качества семян в стабильных температурных условиях проращивания и не предназначено для промышленного продуктивного выращивания растений.
Известно устройство для гидропонного выращивания растений, включающее пленочный пористый субстрат, подложку и размещенный между ними влагопроводящий фитиль, один конец которого расположен в резервуаре для подачи питательного раствора. Корни растений располагаются на субстрате. Устройство также имеет съемные крышки с зазором для стеблей растений, обеспечивающие возможность наблюдения за ростом и развитием корней (авт. св. СССР №1397006, A01G 31/02, 23.05.88). Однако устройство не предназначено для промышленного производства овощной продукции и относится к «ризотронам» - системам для индивидуального выращивания растений с целью изучения влияния внешних условий на рост и развитие их корневых систем.
Известно также устройство для выращивания растений в водной культуре, включающее емкость, выполненную из непрозрачного материала и две расположенные одна над другой пластины с отверстиями для семян, причем верхняя пластина является крышкой для емкости, а нижняя пластина прижата к ней посредством пружинных подвесок и смещена так, что каждое ее отверстие частично перекрывает одно или более отверстий крышки (авт. св. СССР №869621, A01G 31/02, 07.10.81) - прототип.
Устройство имеет следующие недостатки: необходимость индивидуального размещения семян выращиваемых растений в отверстиях перфорированной крышки; необходимость дополнительного увлажнения высаженных семян до момента контакта их корневой системы с питательным раствором в емкости; необходимость постоянного контроля за изменяющимся в процессе культивирования растений составом питательного раствора; необходимость замены питательного раствора после цикла выращивания больших объемов продукции.
Предлагаемая полезная модель решает задачу безотходного промышленного круглогодичного производства высококачественной зеленной продукции (салат, укроп, кресс-салат, сельдерей и другие листовые короткостебельные культуры).
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является обеспечение экологической чистоты производства и снижение эксплуатационных затрат.
Указанный технический результат достигается тем, что заявленное устройство для гидропонного бессубстратного выращивания растений, включающее выполненную из непрозрачного материала емкость с питательным раствором и две расположенные одна над другой пластины с отверстиями для семян, отличается от прототипа тем, что пластины снабжены продольными пазами и установлены с зазором, причем верхняя пластина размещена со сдвигом таким образом, что ее пазы расположены над серединой промежутка между соответствующими пазами нижней пластины, а на нижней пластине уложен волнообразно влагопроводящий материал, непосредственно контактирующий с питательным раствором.
На Фиг. представлена схема устройства для гидропонного бессубстратного выращивания растений (фрагмент устройства в поперечном сечении).
Устройство содержит светонепроницаемую емкость 1 с питательным раствором 2, нижнюю пластину 3 и верхнюю пластину 4, снабженные продольными пазами 5, влагопроводящий материал 6. На дне емкости 1 имеется датчик уровня раствора 7.
Кроме того, имеется бак 8 для подачи питательного раствора 2 в емкость 1 и размещенный в нем насос 9.
Пластины выполнены из материала, нейтрального к действию питательных растворов (рН 4,0-8,0) и не выделяющего вредных для растений веществ. Размер и количество используемых емкостей с заявленными элементами конструкции определяется намеченным объемом производства растительной продукции.
Устройство работает следующим образом.
На дно емкости 1 с питательным раствором 2 устанавливают нижнюю пластину 3, предназначенную для размещения и проращивания семян. Для подачи питательного раствора непосредственно к корневой системе растений используют влагопроводящий материал 6, который волнообразно укладывают на поверхности и в пазы нижней пластины, обеспечивая тем самым постоянный контакт с питательным раствором по всей длине ткани. Верхнюю пластину 4, предназначенную для поддержания растущих растений, устанавливают с зазором над нижней пластиной 3 и со смещением так, что пазы верхней пластины располагаются точно над серединой промежутка между соответствующими пазами нижней пластины. Такое размещение пластин исключает попадание семян в емкость с питательным раствором, а зазор между пластинами обеспечивает свободное распределение корневой системы растения по нижней пластине.
В пазы 5 верхней пластины 4 размещают семена растений, предназначенные для проращивания, которые попадают непосредственно на ложе - влагопроводящий материал 6, покрывающий нижнюю пластину 3 и снабжающий растения питательным раствором.
Емкость с пластинами накрывают полиэтиленовой пленкой, которую снимают после прорастания семян, а затем включают систему облучения растений (на схеме не показана).
Для подачи питательного раствора 2 в емкость 1 используется автоматическая нереверсивная система, состоящая из бака 8 с питательным раствором 2, насоса 9 и датчика 7 уровня раствора. При включении насоса 9 раствор закачивается из бака 8 в емкость 1 до уровня 1,0-1,5 см, по достижении которого насос отключается до того момента, когда уровень раствора составит 0,5 см. После этого цикл повторяется.
Цикличность закачивания питательного раствора малыми порциями в емкость и поддержание его гонким слоем обеспечивает полноценное питание растущих растений насыщенным кислородом раствором с постоянным неизменным элементным составом и при этом исключает загрязнение окружающей среды.
Для подтверждения эффективности работы устройства по полезной модели, продуктивность растений, выращенных с его использованием, сравнивалась с продуктивностью растений, полученных в промышленной теплице по гидропонной технологии (Осипова Г.С. «Овощеводство защищенного грунта», С-Пб., Просвещение, 2010 г., с. 171-192). С этой целью различные виды зеленных и пряно-вкусовых культур (кресс-салат, салат, петрушка и укроп) выращивались под светом ламп ДНаТ 400 при интенсивности облучения 40-60 Вт/м и длительности облучения 14 час. По окончании цикла вегетации срезалась и взвешивалась надземная часть растений, а также определялось содержание нитратов. Полученные результаты приведены в таблице.
Как видно из таблицы, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет увеличить продуктивность выращиваемых зеленных и пряно-вкусовых растений при значительном сокращении вегетационного периода. Произведенная растительная продукция при этом получается высокого качества, обусловленного низким содержанием нитратов - значительно ниже установленных санитарных норм.
(*) Осипова Г.С. «Овощеводство защищенного грунта», СПб., Просвещение, 2010 г., сс. 171-192.
(**) СанПиНС 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.
Применение заявленного устройства обеспечивает экологическую чистоту производства растительной продукции благодаря отказу от использования субстрата и замкнутому циклу питания растений, предусматривающему отсутствие сливных стоков.
Кроме того, полезная модель обеспечивает снижение эксплуатационных затрат за счет исключения дренажа и инженерных систем, связанных с циркуляцией питательного раствора, а также за счет снижения затрат на поливную воду и соли для приготовления питательного раствора. Преимуществом полезной модели является уменьшение трудоемкости в изготовлении, простота монтажа и эксплуатации устройства.