ГРАДИЕНТНЫЙ ФИТОТРОН

Полезная модель относится к области растениеводства, конкретно к фитотронам - устройствам для управляемого выращивания растений в искусственных условиях и предназначена для научных исследований, в частности, для определения оптимальных условий выращивания растений.
При необходимости, устройство может быть также использовано для исследования реакции растений и других макро- и микроорганизмов в процессе роста и развития - на тепловое воздействие и на освещенность заданных параметров, а также для исследования реакции вышеперечисленных биологических объектов на различные внешние воздействия, на фоне градиентного теплового и/или светового поля. Устройство при этом легко трансформируется в обычный фитотрон сведением разности температур к нулю и выравниванием светового поля одним из известных методов, например, уравнением условий электропитания на всех используемых в фитотроне источниках света, если градиент освещенности обеспечивался подбором параметров электропитания, либо, с помощью узкоспектральных светодиодных облучателей, выравниванием светового потока.
Цель достигается использованием, в качестве основы фитотрона, описанного например, в RU 196013, «Аэропонный фитотрон», причем при использовании заявленного устройства в качестве термоградиентного фитотрона, две противоположные стороны его камеры поддерживаются с постоянной, задаваемой оператором, разностью температур, обеспечивающей градиент температур внутри фитотрона, а при использовании в качестве фото-градиентного фитотрона - подбором электропитания используемых в устройстве источников света или осуществляется с помощью узкоспектральных светодиодных облучателей.
В настоящее время известно множество производимых промышленностью и уникальных конструкций фитотронов - отдельно для гидропонного и отдельно для аэропонного выращивания растений (SU 295528; RU 142236; RU 134744; RU 2038747; US 9241453; RU 2038747; RU 2557572; CN 105284573; US 9807949; RU 2625180; «Фитотрон (ВИМ)» [https://www.agrobase.ru/catalog/machinery/machinery_c4fe857c-fe67-43a3-b1cc-7ee23fdf89e9]; US 2018325055; US 5010686A; Бинас A.B., Маш Р.Д., Никишов А.И. и др. Биологический эксперимент в школе. 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 градиентного фитотрона, обеспечивающего в едином устройстве рост и развитие объектов исследования в отличающихся по температуре или освещенности контролируемых условиях, и, одновременно, при других, контролируемых отдельных внешних воздействиях, обнаружить не удалось.
Известны устройства - температурные инкубаторы (Packer G.J.K., Prentice G.A., Clegg L.F.L. Design of a Temperature Gradient Incubator - Packer - 1973, Lijuan Ren, Xingyu Song, Dan He, Jianjun Wang, Meiting Tan, Xiaomin Xia, Gang Li, Yehui Tan, Qinglon…Bacterioplankton Metacommunity Processes across Thermal… Jan 15, 2019), предназначенные только для микробиологических исследований и не пригодные для использования в качестве фитотрона.
Заявляемое устройство представляет собой градиентный фитотрон, характеризующийся тем, что выполнен в виде камеры закрытого типа, причем при использовании в качестве термоградиентного фитотрона, две противоположные стороны его камеры поддерживаются с постоянной, задаваемой оператором, разностью температур, обеспечиваемой одним из известных способов, например, змеевиками с циркулирующей горячей и холодной водой, элементами Пельтье либо бытовыми кондиционерами, внутренние блоки которых используются для охлаждения одной из стенок фитотрона, а наружные блоки - для подачи тепла к другой его стенке. В случае использования устройства в качестве фотоградиентного фитотрона, градиентное освещение осуществляется введением светофильтров с переменной оптической плотностью в световые потоки.
В качестве примера приведен градиентный фитотрон, характеризующийся тем, что выполнен в виде камеры закрытого типа (1). Две противоположные стороны камеры поддерживаются с постоянной разницей температуры, что достигается с помощью змеевиков с циркулирующей горячей (2) и холодной водой (3), а градиентное освещение осуществляется с помощью узкоспектральных светодиодных облучателей.
Все функции градиентного фитотрона в достаточной степени автоматизированы, с применением современных средств автоматизации и программного управления, с интегрированными датчиками циркуляции газовой среды внутри камеры, датчиками влажности, температуры и освещенности (программируемый блок управления на Рис. 1 не показан), обеспечивающими реализацию заданных функций.
Градиентный фитотрон функционирует следующим способом:
программируют блок управления (на рис. не указан) и задают режим работы (термоградиент, либо фотоградиент, либо совмещение градиентов) и функции (граничные значения температуры, или освещенности), наилучшим образом отвечающие требованиям исследования;
дожидаются установления стационарного состояния заданного режима;
помещают в фитотрон объект исследования;
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 функционирования фитотрона, а также изменения в росте и развитии исследуемых объектов автоматически регистрируются с помощью датчиков контроля среды, видеокамер и сохраняются в памяти блока управления или могут передаваться на другие запоминающие устройства.
Применение градиентного фитотрона позволяет, например, в условиях одного сравнительного эксперимента определить оптимальную температуру или оптимальную освещенность, а также, поскольку рядов растений может быть достаточно много, провести сравнительные исследования влияния внешних факторов, в ряду растений, находящихся как в сходных, так и отличающихся условиях по температуре и освещенности. Устройство может быть эффективно использовано для определения оптимальных условий роста и развития растений, а также в научных исследованиях.
Заявленная полезная модель создает необходимое разнообразие, обеспечивающее дополнительные возможности исследователю для получения необходимой информации об особенностях роста и развития растений, других микро- и макроорганизмов в зависимости от условий окружающей среды.