[Rezumat] În prezent, dispozitivele de plantare acasă adoptă de obicei un design integrat, ceea ce aduce multe inconveniente la deplasare și încărcare și descărcare. Pe baza caracteristicilor spațiului de locuit al locuitorilor urbani și a obiectivului de proiectare a producției de plante familiale, acest articol propune un nou tip de design prefabricat pentru dispozitive de plantare familiale. Dispozitivul este format din patru părți: un sistem de susținere, un sistem de cultivare, un sistem de apă și îngrășăminte și un sistem de suplimentare a luminii (în principal, lămpi LED pentru creștere). Are o amprentă redusă, o utilizare ridicată a spațiului, o structură nouă, o demontare și asamblare convenabilă, un cost redus și o practicitate ridicată. Poate satisface nevoile locuitorilor urbani în ceea ce privește salata verde, țelina, legumele rapide, varza hrănitoare și begonia fimbristipula. După modificări la scară mică, poate fi utilizat și pentru cercetarea experimentală științifică a plantelor.

Proiectarea generală a echipamentelor de cultivare

Principii de proiectare

Dispozitivul de cultivare prefabricat este orientat în principal către locuitorii din mediul urban. Echipa a investigat pe deplin caracteristicile spațiului de locuit al locuitorilor din mediul urban. Zona este mică, iar rata de utilizare a spațiului este ridicată; structura este nouă și frumoasă; este convenabilă pentru dezasamblare și asamblare, simplă și ușor de învățat; are costuri reduse și o practicitate ridicată. Aceste patru principii se regăsesc în întregul proces de proiectare și se străduiesc să atingă obiectivul final de armonizare cu mediul casnic, o structură frumoasă și decentă și o valoare de utilizare economică și practică.

Materiale care vor fi utilizate

Cadrul de susținere este achiziționat de la piața de produse pentru rafturi multistrat, având dimensiunile de 1,5 m lungime, 0,6 m lățime și 2,0 m înălțime. Materialul este oțel pulverizat și tratat antirugină, iar cele patru colțuri ale cadrului de susținere sunt sudate cu roți universale cu frână; placa cu nervuri este selectată pentru a întări placa stratului cadrului de susținere, care este fabricată din tablă de oțel cu grosimea de 2 mm, tratată antirugină prin pulverizare plastică, două bucăți per strat. Jgheabul de cultivare este fabricat dintr-un tub pătrat hidroponic din PVC cu capac deschis, de 10 cm × 10 cm. Materialul este o placă PVC rigidă, cu o grosime de 2,4 mm. Diametrul găurilor de cultivare este de 5 cm, iar distanța dintre găurile de cultivare este de 10 cm. Rezervorul de soluție nutritivă sau rezervorul de apă este fabricat dintr-o cutie de plastic cu o grosime a peretelui de 7 mm, o lungime de 120 cm, o lățime de 50 cm și o înălțime de 28 cm.

Proiectarea structurii dispozitivului de cultivare

Conform planului general de proiectare, dispozitivul prefabricat de cultivare familială este alcătuit din patru părți: un sistem de susținere, un sistem de cultivare, un sistem de apă și îngrășăminte și un sistem de suplimentare a luminii (în principal, lămpi LED pentru creștere). Distribuția în sistem este prezentată în Figura 1.

În figura 1 este prezentată distribuția în sistem.

Proiectarea sistemului de asistență

Sistemul de susținere al dispozitivului de cultivare familial prefabricat este compus dintr-un stâlp vertical, o grindă și o placă de stratificare. Stâlpul și grinda sunt introduse prin catarama cu orificiu fluture, ceea ce este ușor de dezasamblat și asamblat. Grinda este echipată cu o placă de stratificare cu nervuri ranforsate. Cele patru colțuri ale cadrului de cultivare sunt sudate cu roți universale cu frâne pentru a crește flexibilitatea mișcării dispozitivului de cultivare.

Proiectarea sistemului de cultivare

Rezervorul de cultivare este un tub pătrat hidroponic de 10 cm × 10 cm, cu un design cu capac deschis, ușor de curățat și care poate fi utilizat pentru cultivarea în soluție nutritivă, cultivarea în substrat sau cultivarea în sol. În cultivarea în soluție nutritivă, coșul de plantare este plasat în groapa de plantare, iar răsadurile sunt fixate cu un burete cu specificațiile corespunzătoare. Când substratul sau solul este cultivat, un burete sau o tifon este introdus în orificiile de conectare de la ambele capete ale jgheabului de cultivare pentru a preveni blocarea sistemului de drenaj de către substrat sau sol. Cele două capete ale rezervorului de cultivare sunt conectate la sistemul de circulație printr-un furtun de cauciuc cu un diametru interior de 30 mm, ceea ce evită eficient defectele de solidificare structurală cauzate de lipirea cu adeziv PVC, care nu este propice mișcării.

Proiectarea sistemului de circulație a apei și îngrășămintelor

În cultivarea cu soluție nutritivă, utilizați o pompă reglabilă pentru a adăuga soluția nutritivă în rezervorul de cultivare de nivel superior și controlați direcția de curgere a soluției nutritive prin dopul interior al țevii din PVC. Pentru a evita curgerea neuniformă a soluției nutritive, soluția nutritivă din rezervorul de cultivare cu același strat adoptă o metodă de curgere unidirecțională în formă de „S”. Pentru a crește conținutul de oxigen al soluției nutritive, atunci când stratul inferior de soluție nutritivă curge, se proiectează un anumit spațiu între ieșirea apei și nivelul lichidului din rezervorul de apă. În cultivarea substratului sau a solului, rezervorul de apă este plasat pe stratul superior, iar udarea și fertilizarea se efectuează printr-un sistem de irigare prin picurare. Țeava principală este o țeavă neagră din PE cu un diametru de 32 mm și o grosime a peretelui de 2,0 mm, iar țeava de ramificare este o țeavă neagră din PE cu un diametru de 16 mm și o grosime a peretelui de 1,2 mm. Fiecare țeavă de ramificare instalați o supapă pentru control individual. Săgeata de picurare utilizează un picurator drept cu compensare de presiune, 2 pe gaură, introdus în rădăcina răsadului din gaura de cultivare. Excesul de apă este colectat prin sistemul de drenaj, filtrat și reutilizat.

Sistem de suplimente ușoare

Când dispozitivul de cultivare este utilizat pentru producția pe balcon, lumina naturală de la balcon poate fi utilizată fără lumină suplimentară sau cu o cantitate mică de lumină suplimentară. Când se cultivă în sufragerie, este necesar să se realizeze un proiect de iluminare suplimentară. Corpul de iluminat este o lampă de creștere cu LED-uri de 1,2 m lungime, iar timpul de iluminare este controlat de un temporizator automat. Timpul de iluminare este setat la 14 ore, iar timpul de iluminare fără lumină suplimentară este de 10 ore. Există 4 lumini LED în fiecare strat, care sunt instalate în partea de jos a stratului. Cele patru tuburi de pe același strat sunt conectate în serie, iar straturile sunt conectate în paralel. În funcție de diferitele nevoi de iluminare ale diferitelor plante, se poate selecta lumină LED cu spectru diferit.

Asamblarea dispozitivului

Dispozitivul prefabricat de cultivare acasă are o structură simplă (Figura 2), iar procesul de asamblare este simplu. În primul pas, după determinarea înălțimii fiecărui strat în funcție de înălțimea culturilor cultivate, se introduce grinda în orificiul fluture al stâlpului vertical pentru a construi scheletul dispozitivului; în al doilea pas, se fixează tubul de lumină LED de creștere pe nervura de armare din spatele stratului și se plasează stratul în jgheabul interior al traversei cadrului de cultivare; în al treilea pas, jgheabul de cultivare și sistemul de circulație a apei și îngrășământului sunt conectate printr-un furtun de cauciuc; în al patrulea pas, se instalează tubul LED, se setează cronometrul automat și se plasează rezervorul de apă; în al cincilea pas - depanarea sistemului, se adaugă apă în rezervorul de apă. După reglarea capului pompei și a debitului, se verifică sistemul de circulație a apei și îngrășământului și conexiunea rezervorului de cultivare pentru scurgeri de apă, se pornește alimentarea și se verifică conexiunea luminilor LED și starea de funcționare a cronometrului automat.

Figura 2, design general al dispozitivului de cultivare prefabricat

Aplicare și evaluare

Cerere de cultivare

În 2019, dispozitivul va fi utilizat pentru cultivarea în interior la scară mică a legumelor precum salata verde, varza chinezească și țelina (Figura 3). În 2020, pe baza rezumării experienței anterioare de cultivare, echipa de proiect a dezvoltat cultivarea în substrat organic a legumei omoloage alimentare și medicinale și tehnologia de cultivare a Begoniei fimbristipula hance în soluție nutritivă, ceea ce a îmbogățit exemplele de aplicare casnică a dispozitivului. În ultimii doi ani de cultivare și aplicare, salata verde și legumele de masă pot fi recoltate la 25 de zile după cultivare, la o temperatură interioară de 20-25 ℃; țelina trebuie să crească timp de 35-40 de zile; Begonia fimbristipula Hance și varza chinezească sunt plante perene care pot fi recoltate de mai multe ori; Begonia fimbristipula poate recolta tulpinile și frunzele de 10 cm în aproximativ 35 de zile, iar tulpinile și frunzele tinere pot fi recoltate în aproximativ 45 de zile pentru cultivarea verzei. După recoltare, randamentul de salată verde și varză chinezească este de 100~150 g per plantă; Randamentul de țelină albă și țelină roșie pe plantă este de 100~120 g; randamentul de Begonia fimbristipula Hance la prima recoltă este scăzut, 20-30 g pe plantă, iar odată cu germinarea continuă a ramurilor laterale, poate fi recoltată pentru a doua oară, cu un interval de aproximativ 15 zile și randamente de 60-80 g pe plantă; randamentul găurii de meniu hrănitoare este de 50-80 g, recoltată o dată la 25 de zile și poate fi recoltată continuu.

Figura 3, Aplicație de producție a dispozitivului de cultivare prefabricat

Efectul aplicației

După mai bine de un an de producție și aplicare, dispozitivul poate utiliza pe deplin spațiul tridimensional al încăperii pentru producția la scară mică a unei varietăți de culturi. Operațiunile sale de încărcare și descărcare sunt simple și ușor de învățat și nu necesită instruire profesională. Prin reglarea ridicării și debitului pompei de apă, se poate evita problema debitului excesiv și a revărsării soluției nutritive în rezervorul de cultivare. Designul cu capac deschis al rezervorului de cultivare nu este doar ușor de curățat după utilizare, ci și ușor de înlocuit atunci când accesoriile sunt deteriorate. Rezervorul de cultivare este conectat la furtunul de cauciuc al sistemului de circulație a apei și îngrășămintelor, ceea ce realizează designul modular al rezervorului de cultivare și al sistemului de circulație a apei și îngrășămintelor și evită dezavantajele designului integrat din dispozitivul hidroponic tradițional. În plus, dispozitivul poate fi utilizat pentru cercetare științifică în condiții de temperatură și umiditate controlabile, pe lângă producția de culturi casnice. Nu numai că economisește spațiu de testare, dar îndeplinește și cerințele mediului de producție, în special consistența mediului de creștere a rădăcinilor. După o simplă îmbunătățire, dispozitivul de cultivare poate îndeplini și cerințele diferitelor metode de tratare a mediului rizosferic și a fost utilizat pe scară largă în experimentele științifice pe plante.

Sursa articolului: Contul Wechat alTehnologie Inginerie Agricolă (horticultură în seră) 

Informații de referință: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan și colab.Proiectarea și aplicarea unui dispozitiv prefabricat de cultivare casnică [J]. Tehnologia Ingineriei Agricole, 2021, 41(16): 12-15.