Универсальный фитотрон

Полезная модель относится к области растениеводства, конкретно, к фитотронам - устройствам для управляемого выращивания растений в искусственных условиях и предназначена для научных исследований, для оптимизации условий выращивания рассады растений, в том числе и в личных подсобных хозяйствах, а при масштабировании, и для промышленного производства растительной продукции. Устройство может быть использовано для выращивания различных низкорослых и среднерослых растений и особенно удобно для культивирования растений, объектом исследования и практического интереса у которых является как надземная часть, так и корневая система, как место локализации вторичных целевых метаболитов, имеющих самостоятельное прикладное значение.
Цель достигается использованием съемных посадочных лотков-ярусов для рассаживания растений, причем конструкция лотков и посадочных мест для них позволяют устанавливать их как ввиде держателей растений в случае аэропонного выращивания, так и при переворачивании лотков вверх основанием, в виде стандартных приспособлений для гидропонного выращивания растений. Кроме того, наборы лотков с различным диаметром отверстий в нижней части позволяют, выбирая лотки, обеспечить оптимальные условия проращивать семена и выращивания растения различных размеров, а возможность изменять высоту установки лотков-ярусов позволяет выращивать растения с различными характерными размерами.
В настоящее время известно множество, производимых промышленностью и уникальных конструкций фитотронов отдельно для гидропонного и отдельно для аэропонного выращивания растений (SU 295528,1971, RU 142236, 2014; RU 134744, («Фитотрон (ВИМ)» [https://www.agrobase.ru/catalog/machinery/machinery_c4fe857c-fe67-43a3-b1cc-7ee23fdf89e9]; 2013; RU 2038747, 1995; RU 2557572, 2015, US 9241453, 2016; CN 105284573, 2016; US 9807949, 2017; RU 2625180, 2017; US 2018325055, 2018, US 5010686 A, 1990, Бинас A.B., Маш Р.Д., Никишов A.M. и др. Биологический эксперимент в школе. Книга для учителя М.: Просвещение, 1990. - 192 с., Кидыко Ю.И., Белехов И.Н., Александров А.И., Самарин Г.Н., Фитотрон энергосберегающий универсальный. Известия Великолукской ГСХА. 2013, №4, с. 10-13, Кулешова Т.Э., Блашенков М.Н., Кулешов Д.О., Галль Н.Р. Разработка лабораторного фитотрона с возможностью варьирования спектра излучения и длительности суточной экспозиции и его биологическое тестирование Научное приборостроение, 2016, том 26, No 3, с. 35-43), однако в работах, отражающих современный уровень техники, описания универсального фитотрона, отвечающего требованиям, одновременно предъявляемым как к фитотронам аэропонного выращивания, так и к фитотронам гидропонного выращивания обнаружить не удалось.
Универсальный фитотрон, характеризующийся тем, что выполнен в виде каркаса, с прикрепленными к нему полозьями для лотков-ярусов и кронштейнами для светильников, расположенными над каждым ярусом, содержит тензометрические датчики измерения массы растений, лотки-ярусы представляют собой корытообразные посадочные кассеты с крышками-деками с отверстиями лунками, покрытые янтарным лаком, препятствующим образованию биопленок и повышению бактериальной обсемененности (Сорокин И.А., Акопян В.Б., Бамбура М.В., Бекеш С.Г. Защитный лак от поверхностных обрастаний подводных объектов. Научный журнал «Известия КГТУ», 2016, №42, с 225-232), выполнен с возможностью изменения высоты установки лотков-ярусов, и обратимо превращающийся из гидропонного в аэропонный путем переворачивания лотков-ярусов крышко-декой вверх.
Универсальный фитотрон может быть также снабжен известными устройствами с возможностью регулирования газового состава внутренней среды, выбора и поддержания постоянной температуры, регулирования диапазона облучения растений светом.
В качестве примера приведен трехъярусный универсальный фитотрон (Рис. 1), скомпонованный на металлическом каркасе 1, с прикрепленными к нему полозями для лотков 2, и кронштейнами 3 для крепления светильников 4. В лотках установлены посадочные кассеты (лотки-ярусы) 5, с отверстиями лунками, а под нижним ярусом, на подвижной тележке, бак для питательного раствора 6, с насосом 7 для подачи питательного раствора к растениям. Всеми функциями фитотрона управляет программируемый блок управления (на Рис. 1 не показан), с известными современными устройствами, обеспечивающими реализацию заданных функций.
Конструкция лотка-яруса Рис 2 представляет собой корытообразное изделие 5, с крышками-деками 8, 9, 10 и штуцером для слива излишков питательного раствора 11.
При установке декой вверх, в ее отверстиях, с помощью шайб из нетканого материала, например Агротекс, с крестообразными, образующими эластичные лепестки, надрезами в центре, укрепляются растения, и кассеты используются в режиме аэропонного фитотрона, обеспечивая возможность распыления на корневую систему питательного раствора.
При установке декой вниз в отверстия плотно вставляются перфорированные в нижней части стенки пластиковые стаканчики с растениями и кассеты используются в режиме гидропонного выращивания.
Расстояние между лотками-ярусами может быть изменено перестановкой полозьев на стойках с установочными отверстиями 8, что позволяет перемещать ярусы или удалять их, выращивать растения различных характерных размеров. Возможна установка одновременно лотков с разным диаметром посадочных отверстий-лунок для параллельного проращивания семян, выращивания рассады и доращивания растений.
Фитотрон функционирует следующим способом;
- устанавливают под нижним ярусом (Рис. 1), на подвижной тележке, бак для питательного раствора 6, с насосом 7 для подачи питательного раствора к растениям.
- фитотрон, (Рис. 1) с установленными в установочные отверстия 8 на заданной высоте полозьями для лотков 5, и светильниками 4 на кронштейнах 3, включают в сеть электропитания для предварительного прогрева;
- выбирают вид работы: аэропонное или гидропонное выращивание;
- в зависимости от предполагаемой работы фитотрона в аэропонном, или гидропонном режиме, устанавливают посадочные кассеты (лотки-ярусы) 5, (Рис. 2) с отверстиями-лунками, той, или иной поверхностью вверх. При установке декой вверх, в отверстиях кассеты, с помощью шайб из нетканого материала, например Агротекс, с крестообразными надрезами в центре, укрепляются растения, и кассеты используются в режиме аэропонного фитотрона, обеспечивая возможность распыления на корневую систему питательного раствора; при установке декой вниз в отверстия плотно вставляются перфорированные в нижней части пластиковые стаканчики с растениями и кассеты используются в режиме гидропонного фитотрона;
- программируют блок управления (на рис. не указан) и задают функции, наилучшим образом отвечающие условиям выращивания выбранного растения;
- дожидаются установления стационарного состояния заданного режима, подразумевающего регулировку параметров в устанавливаемых программированием пределах;
- помещают на посадочные кассеты (Рис. 2), например семена, прошедшие предпосевную обработку (см., например, А.С. 1748689; 1991, Патент RU 180 527, 2017, Гарибян Ц.С., Воробьева Г.И., Буторова И.А., и др., Сравнительный анализ предпосевной стимуляции семян. Журн. « Аграрная наука», 2017, 9-10, с 33-35), или рассаду;
- в зависимости от поставленной задачи, наблюдают с заранее заданной частотой за процессами, происходящими в фитотроне, либо через смотровое окно, либо используя камеры дистанционного видеонаблюдения.
Все параметры, отражающие процессы регулирования в фитотроне, а также изменения в росте и развитии растений, автоматически регистрируются запоминающим устройством, входящим в коплект ПК.
Применение универсального фитотрона позволяет реализовать управляемое выращивания растений в искусственных условиях, в рамках научных исследований, оптимизировать условия выращивания рассады растений, в том числе, в личных подсобных хозяйствах, а также для промышленного производства растительной продукции (при масштабировании). Устройство может быть эффективно использовано для выращивания различных низкорослых и среднерослых растений и особенно удобно для культивирования растений, объектом исследования и практического интереса у которых является как надземная часть, так и корневая система, как место локализации вторичных целевых метаболитов, имеющих самостоятельное прикладное значение.
Заявленная полезная модель создает необходимое разнообразие, обеспечивающее дополнительные возможности исследователю получения необходимой информации об особенностях роста и развития растений в зависимости от окружающих условий.