устройство для гидропонного выращивания растений

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИДРОПОННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ, содержащее выполненные в виде вертикальных эластичных емкостей контейнеры для субстрата, на поверхности которых выполнены отверстия для растений, распределительный коллектор и емкость для питательного раствора, отличающееся тем, что оно снабжено установленными в контейнере по его высоте под углом 15 45^o к вертикальной оси и с шагом, равным 1/3 1/4 его высоты, патрубками, входящими внутрь контейнера до его вертикальной оси и перфорированными на размещенном в контейнере участке, при этом контейнеры размещены друг от друга на расстоянии, равном 3 4 диаметра контейнера, при этом высота контейнера в 8 12 раз больше его диаметра, а отверстия для растений расположены рядами в шахматном порядке и каждый ряд отверстий последующего контейнера смещен по периметру относительно предыдущего на 90^o

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний ряд отверстий для растений на поверхности контейнера расположен на расстоянии от дна, равном 1/8 1/12 его высоты.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено накопительной емкостью с сифоном и дозатором, соединенной с емкостью для питательного раствора и контейнерами.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что контейнер выполнен из непрозрачного полиэтилена или армированного полихлорвинила.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а конкретно к устройствам для выращивания растений в искусственных условиях, в частности к гидропонному выращиванию растений в теплицах, лоджиях или на балконах домов в городских условиях как в сезонный, так и в несезонный периоды.

Известен вегетационный сосуд для выращивания растений, содержащий емкость с субстратом и крышку, в котором увлажнение субстрата обеспечивается верхней точечной подачей питательного раствора. В этих условиях не учитывается размер емкости, а также размер пор субстрата и возможность смачивания всего объема субстрата за счет капиллярных явлений и силы тяжести. В связи с этим некоторые места будут переувлажненными, а другие сухими. Нарушаются в связи с этим условия питания и дыхания корневой системы.

Известна установка для искусственного выращивания растений, включающая установленные на каркасе многоярусные стеллажи и систему подачи питательного раствора и субстрата. В данном устройстве не определены условия освещенности при многоярусном расположении стеллажей и оптимальные расстояния соответственно между стеллажами и растениями для обеспечения свободного развития растений.

Известно устройство для выращивания растений без почвы, выполненное в виде лотка, заполненного субстратом, и содержит увлажнительные трубки, сообщающиеся через продольную щель с пористым материалом, помещенным в субстрат. Дно лотка имеет щель для естественной циркуляции воздуха через субстрат. Увлажнительные трубки заполнены питательным раствором или отдельно питательным раствором и водой и расположены в верхней части лотка.

Известно устройство для выращивания растений, включающее расположенное на основании покрытие с крышкой, на которой установлены ярусами контейнеры с центральной внутренней трубкой и электронагревателем. Каждый контейнер имеет посадочные отверстия для растений и отверстия для капельниц. Центральная внутренняя труба имеет отверстия для аэрации субстрата. Устройство представляет собой жесткую тяжелую конструкцию. В ней не установлены соотношения размеров помещения, для которого предназначены контейнеры с размерами контейнеров, обеспечивающие оптимальный режим питания корневой системы, ее аэрации, а также условия развития растений.

Известно устройство для гидропонного выращивания растений, включающее бак для питательного раствора, накопительную емкость с сифоном, горизонтальный распределительный коллектор в виде трубки и вегетационные устройства в виде вертикальных цилиндрических контейнеров, каждый из которых соединен с распределительным коллектором посредством нескольких питающих трубок с жиклерами. Верхние концы питающих трубок соединены с атмосферой, а нижние закреплены в каждом контейнере на разной высоте. Вертикальное расположение контейнеров и распределение питающих трубок по высоте позволяют упростить конструкцию системы подачи питательного раствора и более благоприятное его распределение по высоте контейнера. Однако предложенное устройство, как и представленные выше, не обеспечивает оптимальный режим корневого питания и дыхания, а также освещенности растений и свободного пространства для их роста и развития в стесненных условиях замкнутых помещений, какими являются теплицы, лоджии или балконы, так как не учтены соотношения размеров контейнера, их количества с размерами помещения, в котором они должны быть установлены.

Целью изобретения является расширение диапазона применения устройства путем упрощения его конструкции и повышения надежности работы в условиях гидропонного выращивания растений, а также оптимизация массообменных режимов корневой системы, освещенности растений и свободного пространства для их роста и развития в стесненных условиях замкнутых помещений, например, в теплицах, на лоджиях, балконах и повышение тем самым производительности устройств для гидропонного выращивания растений, например земляники.

Эта цель достигается тем, что вертикальные цилиндрические контейнеры выполнены в виде эластичных емкостей из непрозрачного материала, например из полиэтилена или армированного полихлорвинила. С обоих концов контейнеры заглушены крышками. Высота контейнеров в 8-12 раз больше диаметра. Контейнеры заполнены субстратом из смеси вспученного перлита и древесных опилок соответственно в соотношениях от 3/1 до 4/1 по объему. В контейнерах с шагом по высоте, равным от 1/3 до 1/4 высоты контейнера, в субстрат под углом 15-45^о вставлены патрубки питательных трубок, которые входят внутрь контейнера до его центральной оси. Часть патрубка, находящаяся внутри контейнера, перфорирована. Контейнеры расположены в помещении с интервалом от трех до четырех диаметров контейнера. Между рядами контейнеров расстояние выбирают в интервале от трех до четырех диаметров контейнера. Посадочные отверстия в корпусе контейнера размещены рядами. Каждый ряд смещен относительно соседнего по периметру контейнера на угол 90^о. Посадочные отверстия расположены по повеpхности контейнера в шахматном порядке. Верхний ряд посадочных отверстий выполнен на уровне поверхности заполняющего контейнер субстрата, а нижний на расстоянии от дна, равном 1/8-1/12 высоты контейнера. Питание растений осуществляют через питательные трубки, которые соединены с распределительной системой, имеющей коллектор подачи питательного раствора или воды, снабженный дыхательными трубками, эжекторами, сифонными трубками и соединенный с питателем, выполненным в виде бачка с питательным раствором. Бачок снабжен сифонной трубкой.

Для выращивания земляники в лоджиях диаметр контейнера принимается равным 1/8-1/12 его высоты. При этом корневая система земляники занимает весь объем контейнера. При указанном соотношении высоты контейнера к его диаметру обеспечивается естественная циркуляция воздуха через субстрат и дыхание корневой системы. С другой стороны, при этом рационально используется высота лоджии или балкона, так как растения ярусами расположены по всей высоте контейнера. Предлагаемое соотношение вспученного перлита и древесных опилок обеспечивает высокую водоудерживающую и водопрочную способность, легкость и долговечность субстрата.

Распpеделение патрубков для питательных трубок по высоте контейнера с шагом, равным 1/3-1/4 его высоты, позволяет равномерно подавать питательный раствор, смачивать им субстрат равномерно по всей высоте, тем самым растения равномерно обеспечиваются всеми питательными элементами для развития. В контейнере нет сухих мест и отсутствуют застойные зоны питательного раствора, так как он под действием силы тяжести опускается вниз, а под действием капиллярных сил распространяется в радиальных направлениях и занимает равномерно весь объем. Таким образом обеспечивается оптимальный режим питания и дыхания корневой системы.

Угол установки патрубков для питательных трубок 15-45^о выбран из условия достижения оптимизации расхода материала при одновременном сохранении функциональных характеристик, а именно: раствор в контейнер поступает самотеком, не вытекает из контейнера, сокращается длина патрубков и одновременно уменьшается занимаемый ими объем в контейнере.

Расстояние между контейнерами от трех до четырех диаметров контейнера, смещение рядов растений на 90^о и расположение посадочных отверстий в шахматном порядке позволяют обеспечить необходимую освещенность растений, достаточное пространство для их роста и развития, циркуляцию воздуха между растениями, увеличить общую наружную поверхность контейнеров, а также количество посадочного материала на этой поверхности и в целом урожайность.

Предложенное расположение верхнего и нижнего рядов посадочных отверстий обеспечивает одинаковые условия развития корневой системы всех растений.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, вид сверху; на фиг.2 то же, вид спереди; на фиг.3 то же, вид сбоку.

Контейнеры 1 установлены в лоджии вертикально с интервалом от трех до четырех диаметров контейнера. В контейнере в верхней его части и вниз с шагом по высоте, равным 1/3-1/4 высоты контейнера, имеются отверстия, через которые в субстрат под углом 15-45^о к оси контейнера установлены перфорированные патрубки 2, в которые свободно вставлены питательные трубки 3, соединенные через эжекторы с коллектором 4. Коллектор обеспечивает равномерное распределение питательного раствора по контейнерам. Он представляет собой крестовину, состоящую из четырех полиэтиленовых труб, заглушенных переходниками с установленными на них дыхательными трубками. На одной трубе установлен тройник, в горловину которого вставлена сифонная трубка. На трубках установлены эжекторы, в которые плотно вставлены питательные трубки. Дыхательные трубки обеспечивают работоспособность коллектора, а эжекторы равномерное и одинаковое распределение питательного раствора на разные уровни субстрата. Коллектор 4 соединен с питателем 5 в виде накопительной емкости, который служит для накопления суточного объема питательного раствора. В крышке питателя находится сифонная трубка, обеспечивающая автоматическую подачу питательного раствора в коллектор. В горловине питателя 5 вставлен дозатор, который регулирует время наполнения его питательным раствором. Питатель 5 через дозатор и фильтр-отстойник соединен с емкостью 6 для питательного раствора. На наружной поверхности контейнера 1 выполнены четыре ряда посадочных отверстий 7 для размещения растений. Каждый ряд посадочных отверстий смещен относительно соседнего по диаметру контейнера на угол 90^о; Отверстия 7 размещают в шахматном порядке с тем, чтобы улучшить условия освещения растений и циркуляции воздуха. Верхний ряд отверстий 7 выполняют на уровне столба субстрата в контейнере, нижний на расстоянии, равном 1/8-1/12 высоты контейнера.

Устройство для гидропонного выращивания растений устанавливается в теплице, лоджии или на балконе. Контейнер 1 заполняют субстратом, состоящим из трех частей по объему вспученного перлита и одной части древесных опилок. Смесь должна быть равномерно перемешана по всему объему и смочена водой. Емкость 6 заполняют питательным раствором и настраивают дозатор на режим питания растений, т. е. на расход питательного раствора 6-7 мм/мин. После этого питание растений осуществляется автономно по установленной производительности дозатора. Питательный раствор из емкости 6 через фильтр-отстойник поступает в питатель 5, из которого поступает в коллектор 4 и через питательные трубки 3 и перфорированные трубки 2 в субстрат. В контейнер 1 питательный раствор под действием сил тяжести и капиллярных явлений распространяется по всему объему субстрата и поглощается корневой системой растений.

Эксплуатация устройства для гидропонного выращивания растений в закрытых теплицах, лоджиях и балконах позволяет получить урожай в несезонный период. При этом урожайность земляники может составить 6-7 кг/м², что в 5-10 раз выше, чем при применении других устройств.