АЭРОПОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МИНИ-КЛУБНЕЙ
AEROPONIC PLANT FOR PRODUCING MINI-TUBERS

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству, а именно к оборудованию для производства мини-клубней картофеля, топинамбура, стахиса и других клубнеобразующих сельскохозяйственных культур.
Известна гидропонная установка для производства мини-клубней (Авт. свид. СССР №1660633, кл. A01G 31/02, 1989), в которой вегетационные лотки расположены на основании и закрыты светонепроницаемой пленкой таким образом, что один ее край свободно свисает с лотка для доступа оператора к корневой системе с целью сбора мини-клубней. При этом питательный раствор периодически протекает самотеком по дну лотка.
Однако такая конструкция не позволяет эффективно использовать площадь культивационных сооружений из-за необходимости организации проходов между лотками для оператора. Кроме этого система периодического протока питательного раствора по дну лотка не обеспечивает равномерное орошение и аэрацию корневой системы растений, что обуславливает низкую приживаемость растений после высадки в установку, замокание и быстрое старение корневой системы у взрослых растений, и, как следствие, низкую урожайность по мини-клубням.
Наиболее близким к изобретению, по совокупности существенных признаков, является гидропонная установка для производства мини-клубней в закрытых культивационных помещениях (Авт. свид. СССР №1720593, кл. A01G 31/02, 1991), состоящая из наклонных жестких лотков, установленных между опорами, и системы подачи питательного раствора в лотки и слива раствора в бак. Над лотками размещены балки, накрытые затеняющим покрытием с держателями растений. Один конец каждого лотка установлен на опоре посредством фиксатора с возможностью отсоединения, при этом лоток может опускаться вниз, вращаясь вокруг установленного на его другом конце шарнира, что обеспечивает доступ оператора к корневой системе растений для сбора мини-клубней.
В установке питательный раствор насосом периодически подается в верхний конец каждого наклонного лотка и самотеком по его дну стекает к нижнему концу, а затем возвращается в бак. Таким образом осуществляется орошение корневой системы растений, а в паузах между протоком раствора - ее аэрация.
Однако такая конструкция и система периодического протока питательного раствора предъявляют жесткие требования не только к размеру высаживаемых в установку растений-регенерантов, но и к степени развития их корневой системы, которая должна доставать до раствора, протекающего по дну лотка. При этом размер надземной фотосинтезирующей части растений должен быть достаточным, чтобы обеспечить надежную приживаемость и быструю адаптацию растений в установке. В процессе роста корневая система растений, расположенных рядом в лотке переплетается, образуя единый объемный корневой мат вдоль всего лотка. При этом происходит избыточное намокание прилегающей к дну лотка части корневого мата и недостаточное орошение питательным раствором его верхней части, что обуславливает раннее старение и загнивание корневой системы. Этому способствует также практически полное отсутствие вентиляции внутреннего объема лотка. Процедура сбора мини-клубней является трудоемкой из-за необходимости опускать и поднимать достаточно тяжелые лотки, заправлять в узкие лотки корневую систему растений после сбора урожая для исключения зажима корневого мата между краем лотка и посадочной балкой. Свободное расстояние между лотками позволяет свету от расположенных над посевом источников попадать в пространство установки ниже посадочной плоскости, что исключает сбор клубней в «световой период» из-за опасности засветки корневой системы. Кроме этого, неразделенный культивационный объем помещения не позволяет создать различные температурно-влажностные условия для надземных и подземных органов растений, как это предусмотрено, например, в культивационном сооружении для выращивания растений (Патент RU 2038747 C1, A01G 9/24, 09.07.1995), что ограничивает технологические возможности культивирования.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности производства, повышения урожайности и снижения трудозатрат.
Для решения указанной задачи в предложенной установке для производства мини-клубней питательный раствор периодически распыляется с помощью форсунок в корневой зоне растений, ограниченной воздухопроницаемой гибкой мембраной, которая крепится к посадочной панели с возможностью отсоединения, а объем культивационного помещения разделен на два независимых объема для стеблевой и корневой системы.
На фиг. 1 представлен общий вид аэропонной установки; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А; на фиг. 3 - разрез А-А с опущенной мембраной.
Аэропонная установка содержит светонепроницаемые посадочные панели 1, расположенные симметрично по обе стороны от несущей конструкции 2, установленной вдоль продольной оси культивационного помещения. Посадочные панели 1 опираются одним концом на боковую стену культивационного помещения, а другим - на стойки несущей конструкции 2, оборудованной трапом 3. Стороны посадочных панелей 1, перпендикулярные продольной оси культивационного помещения, лежат, например, на таврах 4, которые также опираются одним концом на боковую стену культивационного помещения, а другим - на стойки несущей конструкции 2. Посадочные панели 1 вместе с трапом моста 2 образуют непрерывную поверхность, разделяя культивационное помещение (фитотрон, телицу и т.п.) на два изолированных объема. На нижней плоскости посадочных панелей установлены трубы 5 с форсунками 6. Концы всех труб 5, направленные к центру установки, заглушены, а их противоположные концы гидравлически соединены с напорным коллектором 7, который, в свою очередь, соединен с выходным патрубком насоса 8. Входной патрубок насоса 8 соединен с баком питательного раствора 9. На сливной коллектор 10, соединенный с баком 9, опираются желоба 11, которые установлены под каждой посадочной панелью 1, охватывая нижнюю часть мембраны 12. Противоположные концы желобов 10 опираются на стойки несущей конструкции 2. Желоба 10 установлены на высоте человеческого роста. Воздухопроницаемые гибкие мембраны 12 крепятся к нижней поверхности посадочных панелей 1, например, с помощью ворсовой молнии, образуя U-образные туннели, которые могут быть разделены на два равных объема по всей длине свободно висящими шторками 13, с закрепленной верхней кромкой на нижней поверхности панелей 1 вдоль их продольной оси. Упругие вставки 14 для фиксации растений 15 установлены в отверстиях посадочных панелей 1.
Установка работает следующим образом. Наполняют бак 9 питательным раствором. Отсоединяют одну из сторон мембраны 12 от посадочной панели для свободного доступа к ряду отверстий для растений. Оператор фиксирует растения 15 с помощью эластичных вставок 14 в отверстиях посадочной панели 1. После заполнения ряда отверстий мембрану 12 поднимают и прикрепляют к посадочной панели. Затем опускают другую половину мембраны 12 и высаживают растения во второй ряд посадочной панели 1, затем поднимают мембрану и прикрепляют ее к посадочной панели. Аналогично заполняют растениями все посадочные панели установки. Включают автоматическую систему управления насосом 8, обеспечивающую заданную цикличность его работы. В периоды работы насоса питательный раствор из бака 9 по трубопроводу поступает в напорный коллектор 7, а затем в трубы 5 и далее через форсунки 6 распыляется во всем объеме U-образных туннелей, ограниченных мембранами 12. Мелкодисперсный туман питательного раствора орошает корневую систему растений в U-образных туннелях и, конденсируясь на стенках воздухопроницаемых мембран 12, питательный раствор просачивается через них в желоба 11 и далее стекает в сливной коллектор 12, а затем по трубопроводу возвращается в бак 9. В паузах между работой насоса 8 корневая система растений аэрируется за счет воздухообмена через мембраны 12. В процессе роста корневая система между рядом стоящими растениями может переплетаться. Для удобства сбора мини-клубней в установке может быть предусмотрена шторка 13, которая препятствует срастанию корневой системы растений между рядами. Сбор мини-клубней, достигших кондиционного размера, осуществляют при выключенной системе управления насосом в следующей последовательности. Отсоединяют одну из сторон мембраны 12 от посадочной панели, при этом корневая система и клубни свободно повисают на уровне роста человека, что обеспечивает удобство сбора урожая. После сбора кондиционных клубней мембрану 12 поднимают и прикрепляют к посадочной панели. Аналогично опускают другую половину мембраны 12, собирают мини-клубни, и затем поднимают и прикрепляют ее к посадочной панели. Сбор урожая проводят со всей установки и включают систему автоматического управления насосом. В процессе вегетации у оператора имеется возможность подняться на трап 3 для осмотра посева и обслуживания источников света (в случае выращивания под искусственными источниками света).
По сравнению с прототипом, предложенное устройство позволит равномерно орошать корневую систему растений, исключить ее замокание, а также создать условия для нелимитированного массообмена в корневой зоне, что обеспечит благоприятные условия для приживаемости растений-регенерантов после высадки, а также дальнейшего роста и развития. При этом легкий доступ оператора к корневой зоне растений путем отсоединения гибкой мембраны от посадочной панели практически не требует значимых физических затрат. Разделение культивационного помещения на два объема позволяет создавать различные температурные и влажностные условия культивирования в стеблевой и корневой зонах растений для интенсификации оттока ассимилянтов в клубни и повышения урожайности.