СПОСОБ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ЖИВОТНОВОДЧЕСКОМ ПОМЕЩЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR HYDROPONIC CULTIVATION OF PLANTS IN STOCK-RAISING ROOM AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам выращивания растений на нейтральном субстрате с подкорневым питанием растений макро- и микроэлементами, подкормкой их углекислым газом и искусственной подсветкой.
2
Известно, что подкорма растений в теплицах углекислым газом позволяет значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Для этого подкормку растений CO производят путем подачи в окружающую растения атмосферу тумана, насыщенного углекислым газом, или в окружающей среде сжигают парафиновый нафталиновый углеводород, или в теплицу подают углекислый газ, образующийся в ферментативной установке.
Такие способы требуют изготовления и монтажа специальных установок, в которых сжигается топливо или используется питательная среда для дрожжевой культуры.
2
2
2
2
4
2
2
4
2
2
2
2
3
Известно, что при зимне-стойловом содержании крупного рогатого скота (КРС) в животноводческом помещении, особенно на Севере, в выдыхаемом животном воздухе содержится 16,5% кислорода (O), 3,5% углекислого газа (CO) и 80% азота (N). 1 кг навоза КРС, имеющий влажность 85-90%, производит 0,18 кг CO, 0,2 кг воды, 0,3 кг неразлагаемого остатка. Биогаз, получаемый в результате анаэробной ферментации органических веществ, содержит следующие основные компоненты: метан (CH) - 55-70%, углекислый газ (CO) - 28-43% и в малых количествах сероводород (HS). 1 кг органического вещества, биологически разлагаемого на 70%, производит 0,18 кг CH, 0,32 кг CO, 0,2 кг НО и 0,3 кг неразлагаемого остатка. В итоге одна дойная корова со средней массой 450-500 кг производит в сутки 3 м CO, содержание которого в воздухе современного животноводческого помещения на 400 голов КРС не превышает 3%. Максимальная концентрация COотмечена на уровне от 0,3 до 1,9 м от уровня пола в ночное время.
Известен способ очистки воздушной среды в животноводческих помещениях (патент РФ №2230996, МКИ F24F 3/16), выбранный за прототип, включающий подачу воздуха из животноводческого помещения в теплицу или оранжерею, подкормку растений углекислым газом.
Известный способ требует дополнительных затрат на строительство оранжереи и систему трубопроводов для подачи воздуха.
Известна система утилизации выбросов вредных примесей (патент №2468569, A01G 7/02) в воздухе животноводческих помещений, обеспечивающая подкормку растений углекислым газом и азотными удобрениями за счет подачи воздуха со смесью газов по трубопроводам из животноводческого помещения в систему аэрационного дренажа почвенного слоя теплиц. Воздух, отбираемый из животноводческого помещения, направляется через систему трубопроводов в дренажную систему площадок для приготовления субстратов из древесной коры и прочих органических материалов в периоды между культурооборотами, а в периоды активного роста и развития растений направляется через дренажную сеть теплиц в адсорбирующее устройство, представляющее собой слой тепличного грунта высотой 0,25-0,3 м.
Основным назначением системы является утилизация выбросов, поэтому установка сложна в конструктивном исполнении.
Технический результат способа состоит в том, что подкормку растений углекислым газом осуществляют непосредственно в животноводческом помещении с помощью разработанного конвейерного устройства для гидропонного выращивания растений, что более эффективно позволяет автоматизировать процесс посева, полива и подкормки растений.
Технический результат устройства состоит в том, что установка обеспечивает эффективное выращивание растений с применением конвейерной технологии.
Технический результат способа достигается тем, что способ гидропонного выращивания растений в животноводческом помещении, включающий подкормку растений углекислым газом, согласно изобретению растения, предназначенные для зеленой подкормки животных в зимний период, выращивают под герметичной пленкой в лотках, установленных на конвейере в животноводческом помещении на высоте 3-4 метра, осуществляют подачу питательного раствора под корни растений при остановке контейнера с помощью приспособления для подачи раствора в лоток, растения под пленкой подкармливают углекислым газом, искусственно подсвечивают источниками света, расположенными под углом к растениям, при этом посев семян осуществляют при остановке конвейера с помощью высевающего аппарата, установленного над конвейером.
Технический результат устройства достигается тем, что устройство для гидропонного выращивания растений содержит емкость с питательным раствором, трубопроводы для подачи питательного раствора к корням растений, трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений, согласно изобретению устройство содержит эстакаду, смонтированную в животноводческом помещении на полную длину на уровне 3-4 метра в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров, цепной конвейер, установленный на эстакаде, лотки с поддонами для выращивания зеленой подкормки, установленные на самосмазывающейся направляющей конвейера, прикрепленные захватами к цепи конвейера, светопроницаемую пленку, которая на полную длину конвейера изолировано закрывает лотки для выращивания растений, светодиодные лампы для подсветки растений, расположенные под углом к растениям, приемные площадки для обслуживания, приспособление для подачи питательного раствора в лоток, высевающий аппарат, установленный на приемной площадке над конвейером, при этом трубопроводы для подачи углекислого газа в зону выращивания растений снабжены фильтрами и вентиляторами.
Способ осуществляется следующим образом.
2
2
2
В качестве растений для зеленой подкормки животных в зимний период берут растения, богатые протеином, например овес. В животноводческом помещении на высоте 3-4 метра над уровнем пола монтируют установку в зоне постоянной положительной температуры в 10-12°C, напротив светопроницаемого аэрационного конька. В специально изготовленные лотки укладывают субстрат, например сено или солому, и осуществляют посев семян при движении конвейера с помощью специального устройства. Конвейер с лотками герметично укрывают пленкой, оснащают светодиодными лампами и системой подачи углекислого газа и питательного раствора к корням растений. Состав питательного раствора корректируют в соответствии с расходом подаваемого под пленку CO, искусственную подсветку создают источниками света, расположенными под углом над растениями. Количество подаваемого CO по мере роста растений увеличивают по программе, которую определяют опытным путем для каждого вида растений с помощью расходометра и газоанализатора CO. Для повышения интенсивности света от световых ламп их устанавливают под пленкой на минимально допустимое расстояние. Интенсивность освещения регулируется автоматически с помощью датчиков-люксометров по определенной программе.
2
Способ обеспечивает использование тепла и CO от животных, снижение затрат на эксплуатацию и хорошую урожайность. Экспериментально способ реализован при выращивании овса в скотопомещении ОПХ «Северное» Республики Коми.
На фиг. 1 представлена установка - вид сверху. На фиг. 2 представлена установка - вид сбоку.
Установка для гидропонного выращивания растений включает:
- эстакаду 1, смонтированную в животноводческом помещении на полную длину на уровне 3-4 метра от пола и напротив светопроницаемого аэрационного конька 10 в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров;
- цепной конвейер 2 (ТСН-160), установленный на эстакаде;
- лотки с поддонами 3 для выращивания зеленой подкормки, установленные на самосмазывающейся направляющей 4 конвейера 2, прикрепленные захватами 5 к цепи конвейера;
- светопроницаемую пленку 9, которая на полную длину конвейера изолировано закрывает лотки для выращивания растений;
- емкость с питательным раствором под корни растений (не показано);
- светодиодные лампы для подсветки растений, расположенные под углом к растениям 10;
- приемные площадки 11, 12 для обслуживания, в том числе для выгрузки готовой продукции, обработки лотков с поддонами, закладки субстрата, посева новой партии семян в субстрат;
- трубопроводы 8 с фильтрами 6, снабженные вентиляторами 7 для подачи углекислого газа в зону выращивания растений;
- приспособление для подачи питательного раствора 13 в лоток при остановке поддона на приемной площадке 11, 12;
- высевающий аппарат 14.
Работа установки осуществляется следующим образом.
На эстакаде 1, смонтированной в животноводческом помещении для беспривязного содержания скота на уровне 4 м от пола и напротив светопроницаемого аэрационного конька 10 в зоне устойчиво положительных температур от тепловыделения коров, устанавливают обычный цепной конвейер 2 (ТСН-160) на полную длину помещения. Лотки с поддонами 3 для выращивания зеленой подкормки устанавливают на самосмазывающейся направляющей 4 конвейера и присоединяются захватами 5 к цепи конвейера. Углекислый газ, концентрация которого контролируется датчиками, через фильтры 6 нагнетается вентилятором 7 по трубопроводам 8 в зону выращивания зелени, которая на полную длину конвейера изолирована светопроницаемой пленкой 9. Уровень искусственного освещения растений лампами контролируется датчиками в соответствии с программой для конкретного вида зеленой подкормки.
Подпитка субстрата питательным раствором осуществляется на приемной площадке 11, 12 с помощью приспособления 13, которая представляет собой бак, наполненный раствором минеральных удобрений с микроэлементами, с распределительными форсунками, обеспечивающими полив субстрата.
Высев семян осуществляется с помощью высевающего аппарата 14, установленного на приемной площадке над конвейером. Лоток 3 с заполненным субстратом проходит под высевающим аппаратом 14, который подает необходимое количество семян зерна, обеспечивая равномерное распределение их по поверхности.
Выгрузка готовой продукции, обработка поддонов и посев новой партии семян в субстрат производится на специальной приемной площадке 11, 12. Выращенная зелень используется вместе с субстратом и отправляется на корм скоту. В обработанные лотки с поддонами 3 укладывается субстрат, высеваются семена, производится подкормка необходимыми удобрениями, микроэлементами. В процессе проращивания в лоток через поддон производится полив и подкормка питательным раствором в соответствии с заданной программой.
Предлагаемая установка гидропонного выращивания зеленой подкормки для КРС в зимне-стойловый период позволит снизить заболевание животных на 50-80%, увеличить средний привес на 13-15%, продуктивность молока на 12-18%.