[Abstrakt] V súčasnosti majú domáce pestovateľské zariadenia zvyčajne integrovaný dizajn, čo spôsobuje značné nepohodlie pri pohybe, nakladaní a vykladaní. Na základe charakteristík obytného priestoru mestských obyvateľov a cieľa návrhu rodinnej produkcie rastlín tento článok navrhuje nový typ prefabrikovaného rodinného pestovateľského zariadenia. Zariadenie sa skladá zo štyroch častí: podporného systému, kultivačného systému, systému zavlažovania a hnojenia a systému doplnkového osvetlenia (väčšinou LED pestovateľské svetlá). Má malý pôdorys, vysoké využitie priestoru, novú štruktúru, pohodlnú demontáž a montáž, nízke náklady a vysokú praktickosť. Dokáže uspokojiť potreby mestských obyvateľov, pokiaľ ide o šalát na zeler, rýchlu zeleninu, výživnú kapustu a begóniu fimbristipula. Po úprave v malom rozsahu sa môže použiť aj na vedecký experimentálny výskum rastlín.

Celkový návrh kultivačného zariadenia

Princípy dizajnu

Prefabrikované pestovateľské zariadenie je určené predovšetkým pre obyvateľov miest. Tím dôkladne preskúmal charakteristiky obytného priestoru mestských obyvateľov. Rozloha je malá a miera využitia priestoru je vysoká; konštrukcia je novátorská a krásna; je ľahko rozoberateľná a skladateľná, jednoduchá a ľahko sa ovláda; má nízke náklady a vysokú praktickosť. Tieto štyri princípy sa prelínajú celým procesom návrhu a snažia sa dosiahnuť konečný cieľ, ktorým je harmonizácia s domácim prostredím, krásna a slušná konštrukcia a ekonomická a praktická úžitková hodnota.

Materiály, ktoré sa majú použiť

Nosný rám sa zakúpi z viacvrstvového regálového produktu na trhu, má dĺžku 1,5 m, šírku 0,6 m a výšku 2,0 m. Materiál je oceľ, nastriekaná a odolná voči hrdzi, a štyri rohy nosného rámu sú zvarené s univerzálnymi brzdovými kolesami; rebrovaný plech je zvolený na spevnenie vrstvy nosného rámu, ktorý je vyrobený z 2 mm hrubého oceľového plechu s antikoróznou úpravou striekaným plastom, dva kusy na vrstvu. Pestovateľský žľab je vyrobený z otvorenej PVC hydroponickej štvorcovej rúrky s rozmermi 10 cm × 10 cm. Materiál je tvrdá PVC doska s hrúbkou 2,4 mm. Priemer kultivačných otvorov je 5 cm a rozostup kultivačných otvorov je 10 cm. Nádrž na živný roztok alebo nádrž na vodu je vyrobená z plastovej krabice s hrúbkou steny 7 mm, s dĺžkou 120 cm, šírkou 50 cm a výškou 28 cm.

Návrh konštrukcie kultivačného zariadenia

Podľa celkového konštrukčného plánu sa prefabrikované rodinné pestovateľské zariadenie skladá zo štyroch častí: podporného systému, kultivačného systému, systému zavlažovania a hnojenia a systému doplnkového osvetlenia (väčšinou LED pestovateľské svetlá). Rozloženie v systéme je znázornené na obrázku 1.

Obrázok 1, rozdelenie v systéme je znázornené.

Návrh podporného systému

Nosný systém prefabrikovaného rodinného kultivačného zariadenia sa skladá zo zvislej tyče, nosníka a nosnej dosky. Tyč a nosník sa zasúvajú cez sponu s motýlím otvorom, čo umožňuje pohodlnú demontáž a montáž. Nosník je vybavený vystuženou rebrovou doskou. Štyri rohy kultivačného rámu sú zvarené s univerzálnymi kolesami s brzdami, aby sa zvýšila flexibilita pohybu kultivačného zariadenia.

Návrh kultivačného systému

Pestovateľská nádrž je hydroponická štvorcová trubica s rozmermi 10 cm × 10 cm s otvoreným krytom, ktorá sa ľahko čistí a možno ju použiť na pestovanie v živnom roztoku, substráte alebo pôde. Pri pestovaní v živnom roztoku sa sadivo umiestni do výsadbovej jamy a sadenice sa fixujú špongiou s príslušnými špecifikáciami. Po pestovaní substrátu alebo pôdy sa do spojovacích otvorov na oboch koncoch kultivačného žľabu vloží špongia alebo gáza, aby sa zabránilo upchatiu drenážneho systému substrátom alebo pôdou. Dva konce kultivačnej nádrže sú pripojené k obehovému systému gumovou hadicou s vnútorným priemerom 30 mm, čo účinne zabraňuje štrukturálnym chybám tuhnutia spôsobeným lepením PVC lepidlom, ktoré nevedie k pohybu.

Návrh systému obehu vody a hnojív

Pri kultivácii živného roztoku použite nastaviteľné čerpadlo na pridávanie živného roztoku do vrchnej kultivačnej nádrže a regulujte smer toku živného roztoku cez vnútornú zátku PVC rúrky. Aby sa predišlo nerovnomernému toku živného roztoku, živný roztok v kultivačnej nádrži s rovnakou vrstvou používa jednosmernú metódu prúdenia v tvare písmena „S“. Aby sa zvýšil obsah kyslíka v živnom roztoku, pri odtekaní najnižšej vrstvy živného roztoku sa medzi výstupom vody a hladinou kvapaliny vo vodnej nádrži navrhne určitá medzera. Pri kultivácii substrátu alebo pôdy sa vodná nádrž umiestni na vrchnú vrstvu a zavlažovanie a hnojenie sa vykonáva pomocou kvapkového závlahového systému. Hlavné potrubie je čierne PE potrubie s priemerom 32 mm a hrúbkou steny 2,0 mm a odbočné potrubie je čierne PE potrubie s priemerom 16 mm a hrúbkou steny 1,2 mm. Každé odbočné potrubie má individuálne ovládanie ventilu. Kvapková šípka používa tlakovo kompenzovaný priamy kvapkač, 2 kusy na otvor, ktorý sa vkladá do koreňa sadenice v kultivačnom otvore. Prebytočná voda sa zhromažďuje cez drenážny systém, filtruje sa a opätovne sa používa.

Systém doplnkov svetla

Keď sa pestovateľské zariadenie používa na pestovanie na balkóne, prirodzené svetlo z balkóna je možné využiť bez doplnkového svetla alebo s malým množstvom doplnkového svetla. Pri pestovaní v obývacej izbe je potrebné navrhnúť doplnkové osvetlenie. Osvetľovacie zariadenie je 1,2 m dlhé LED pestovateľské svetlo a doba svietenia je riadená automatickým časovačom. Doba svietenia je nastavená na 14 hodín a doba svietenia bez doplnkového svetla je 10 hodín. V každej vrstve sú 4 LED svetlá, ktoré sú nainštalované v spodnej časti vrstvy. Štyri trubice na tej istej vrstve sú zapojené sériovo a vrstvy sú zapojené paralelne. Podľa rôznych svetelných potrieb rôznych rastlín je možné zvoliť LED svetlo s rôznym spektrom.

Zostavenie zariadenia

Prefabrikované domáce pestovateľské zariadenie má jednoduchú konštrukciu (obrázok 2) a proces montáže je jednoduchý. V prvom kroku, po určení výšky každej vrstvy podľa výšky pestovaných plodín, vložte nosník do otvoru v motýľovom profile zvislej tyče, aby ste zostavili kostru zariadenia; v druhom kroku upevnite LED trubicu pestovateľského svetla na výstužné rebro na zadnej strane vrstvy a umiestnite vrstvu do vnútorného žľabu priečnika pestovateľského rámu; v treťom kroku sa kultivačný žľab a systém cirkulácie vody a hnojiva spoja gumenou hadicou; vo štvrtom kroku nainštalujte LED trubicu, nastavte automatický časovač a umiestnite nádrž na vodu; piaty krok - ladenie systému, pridajte vodu do nádrže na vodu. Po nastavení výšky a prietoku čerpadla skontrolujte systém cirkulácie vody a hnojiva a pripojenie kultivačnej nádrže, či nedochádza k úniku vody, zapnite napájanie a skontrolujte pripojenie LED svetiel a funkčný stav automatického časovača.

Obrázok 2, celkový návrh prefabrikovaného kultivačného zariadenia

Aplikácia a hodnotenie

Aplikácia pestovania

V roku 2019 sa zariadenie bude používať na maloobjemové pestovanie zeleniny v interiéri, ako je šalát, čínska kapusta a zeler (obrázok 3). V roku 2020, na základe zhrnutia predchádzajúcich skúseností s pestovaním, projektový tím vyvinul pestovanie organického substrátu homologickej zeleniny pre potraviny a liečivá a technológiu pestovania Begonia fimbristipula hance v živnom roztoku, čo obohatilo príklady domáceho použitia zariadenia. V posledných dvoch rokoch pestovania a aplikácie je možné šalát a rýchlo rastúcu zeleninu zberať 25 dní po pestovaní pri vnútornej teplote 20 – 25 ℃; zeler potrebuje rásť 35 – 40 dní; Begonia fimbristipula Hance a čínska kapusta sú trváce rastliny, ktoré je možné zberať viackrát; Begonia fimbristipula dokáže zberať vrchné 10 cm stonky a listy približne za 35 dní a mladé stonky a listy je možné zberať približne za 45 dní pri pestovaní kapusty. Po zbere je výnos šalátu a čínskej kapusty 100 – 150 g na rastlinu; Výnos bieleho a červeného zeleru na rastlinu je 100 – 120 g; výnos Begonia fimbristipula Hance pri prvom zbere je nízky, 20 – 30 g na rastlinu, a vďaka neustálemu klíčeniu bočných vetiev sa môže zberať druhýkrát s intervalom približne 15 dní a výnosom 60 – 80 g na rastlinu; výnos výživného menuhole je 50 – 80 g, zberá sa raz za 25 dní a môže sa zberať nepretržite.

Obrázok 3, Výrobná aplikácia prefabrikovaného kultivačného zariadenia

Účinok aplikácie

Po viac ako roku výroby a používania dokáže zariadenie plne využiť trojrozmerný priestor miestnosti na maloobjemovú produkciu rôznych plodín. Jeho nakladacie a vykladacie operácie sú jednoduché a ľahko sa ovládajú a nevyžadujú žiadne odborné školenie. Nastavením zdvihu a prietoku vodného čerpadla sa dá vyhnúť problému s nadmerným prietokom a pretečením živného roztoku v kultivačnej nádrži. Otvorený kryt kultivačnej nádrže sa nielen ľahko čistí po použití, ale aj ľahko vymieňa, ak je príslušenstvo poškodené. Kultivačná nádrž je spojená s gumovou hadicou systému cirkulácie vody a hnojív, čo realizuje modulárny dizajn kultivačnej nádrže a systému cirkulácie vody a hnojív a vyhýba sa nevýhodám integrovaného dizajnu v tradičnom hydroponickom zariadení. Okrem toho sa zariadenie môže používať na vedecký výskum za kontrolovateľných podmienok teploty a vlhkosti, ako aj na domácu produkciu plodín. Nielenže šetrí testovací priestor, ale spĺňa aj požiadavky výrobného prostredia, najmä konzistenciu prostredia pre rast koreňov. Po jednoduchom vylepšení môže kultivačné zariadenie spĺňať aj požiadavky rôznych metód úpravy prostredia rizosféry a bolo široko používané vo vedeckých experimentoch s rastlinami.

Zdroj článku: WeChat účetPoľnohospodárska technika (skleníkové záhradníctvo) 

Referenčné informácie: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan a kol.Návrh a aplikácia prefabrikovaných domácich pestovateľských zariadení [J]. Poľnohospodárska inžinierska technológia, 2021, 41 (16): 12-15.