Способ гидропонного выращивания растений

Международная патентная классификация:       A01G

Патент на изобретение №:      2129776

Автор:      Черников В.А.

Патентообладатель:      Черников Владимир Антонович

Дата публикации:      10 Мая, 1999

Адрес для переписки:      192071, Санкт-Петербург, пр.Славы, 36, кв.97, Черникову В.А.

Изображения

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании растений на субстрате. Растения выращивают на твердых сыпучих субстратах с периодической подачей питательного раствора сверху по трубкам низкого давления равномерно и сразу на всю поверхность субстрата. Влажность и глубину увлажнения последнего контролируют и поддерживают с помощью датчика, который настраивают на влажность, соответствующую влажности данного субстрата при поверхностном его сцеплении с данным раствором. Периодичность подачи раствора задают такой, чтобы, стекая постепенно внутрь субстрата, он переставал стекать с него к концу паузы, удерживаемый силами поверхностного сцепления. Предлагаемый способ позволит обеспечить удешевление процесса за счет исключения затрат на дорогие гидроизолированные растильные емкости и другое вспомогательное оборудование. 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к области выращивания растений на субстрате.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ: а) характеристика аналогов. Известны [1] разновидности гидропонного способа выращивания растений на гранулированном субстрате, когда субстрат, помещенный в гидроизолированные растильные емкости, увлажняют субирригационным способом (т.е. периодически сперва затопляют питательным раствором из растворного бака через трубу в дне емкости, а затем сливают его обратно в растворный бак или откачивают с помощью насоса). И после откачки ( или слива) питательного раствора субстрат остается влажным за счет сил поверхностного сцепления раствора с субстратом. При этом, чтобы преодолеть сопротивление субстрата и быстро заполнить емкость, питательный раствор подают в емкости насосом под давлением. (Таким образом, в этом случае питание растений производится по ЗАМКНУТОМУ ЦИКЛУ подачи питательного раствора).

б) характеристика прототипа. Известно устройство [2] для выращивания растений в металлических вегетационных сосудах, закрытых крышкой, в которых, с целью равномерного увлажнения в них почвенного субстрата путем одновременной многоточечной подачи на него воды, вдоль стенок крышки выполнены полые распределительные каналы с перфорацией, которые соединены с емкостью для подачи из нее влаги для полива растений.

КРИТИКА АНАЛОГОВ: такие системы промышленной гидропоники дороги, т.к. требуют больших затрат на оборудование и строительно-монтажные работы. Кроме того, у системы имеются другие недостатки: а) на циркуляцию питательного раствора расходуется значительное количество эл. энергии б) в процессе циркуляции меняется концентрация и состав питательного раствора в) трубопроводы забиваются зелеными водорослями г) периодичность (время между циклами) подачи питательного раствора не связана напрямую с потребностью в нем растений д) вследствие концентрации на них солей при испарении раствора - загнивают корневые шейки растений и т. д.

КРИТИКА ПРОТОТИПА: конструкция вегетационных сосудов прототипа сложна и дорога в изготовлении. Более того, она обеспечивает равномерное увлажнение субстрата не только за счет относительно равномерного распределения влаги по его поверхности, но и за счет диффузии и капиллярных свойств почвенного субстрата.

А для равномерного увлажнения гранулированного субстрата, не обладающего этими свойствами, она не пригодна.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ: целью изобретения является устранение перечисленных недостатков аналогов и прототипа. А главное удешевление способа за счет исключения затрат на дорогие гидроизолированные растильные емкости и снижения затрат на другое вспомогательное оборудование.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ: Указанная цель достигается путем автоматического поддержания влажности субстрата во всем объеме на уровне поверхностного сцепления с питательным раствором (т.е. на таком же уровне, как и в прототипе при затоплении субстрата питательным раствором, а потом его сливе).

Для этого с помощью системы орошения (подачи питательного раствора), обеспечивающей равномерную его подачу, с заданной периодичностью подается питательный раствор. Периоды подачи и пауз подбираются в процессе настройки автоматики таким образом, чтобы раствор начинал стекать в период подачи. И полностью успевал стечь в период паузы в глубь субстрата (другими словами, чтобы вся задаваемая порция питательного раствора за период его подачи успела в период паузы стечь в субстрат, а далее стекать перестала, удерживаемая силами поверхностного сцепления). При этом раствор, растекаясь по поверхности гранул субстрата (и корневой системы), смачивает эту массу равномерно на всю глубину до уровня поверхностного сцепления данного раствора с данным субстратом.

Потом цикл автоматически повторяется, и раствор под давлением новой порции будет стекать все ниже, в глубь субстрата, сохраняя влажность на уровне поверхностного сцепления. Таким образом, раствор будет опускаться вниз до тех пор, пока он не достигает установленного в субстрате (на задаваемом уровне) датчика влажности субстрата, настроенного на уровень влажности, соответствующий поверхностному сцеплению данного субстрата с данным питательным раствором. После этого подача раствора автоматически прекращается и начинается опять по сигналу датчика после того, как питательный раствор будет впитан корневой системой растений (а поскольку подача раствора равномерна по всей площади субстрата, то увлажнение получится одинаковым по всему объему субстрата). При таком способе увлажнения субстрата датчик можно установить в нем на такой глубине, что питательный раствор уже не будет выходить за пределы субстрата (т.е. в землю).

В этом случае отпадает необходимость помещать субстрат в гидроизолированную емкость, и его можно насыпать просто непосредственно на грунт. Не нужно и откачивать раствор из растилен (т.е. не нужны для этого насосы и трубопроводы).

Поскольку цикл питания растений становится РАЗОМКНУТЫМ (т.е. раствор подается только из растворного бака в субстрат), то и концентрация его и состав не будут меняться со временем.

Совершенно очевидно, что у этого способа отсутствуют и другие перечисленные выше недостатки. Система при таком способе увлажнения субстрата работоспособна при установке датчика в субстрате на любой глубине.

Однако его рационально устанавливать в зоне окончания корневой системы растений, чтобы не увлажнять нерабочий слой субстрата. По мере роста растений и их корневой системы датчик желательно (время от времени) углублять. Устанавливая же датчик выше зоны возможного проникновения в субстрат корней (для данного вида растений), можно целенаправленно ограничивать их рост, т. к. в обезвоженную зону он будет незначителен (а это иногда необходимо).

Предлагаемый способ фактически, так же как и аналогичные, сводится к периодическому затоплению субстрата питательным раствором и его сливу. Только делается это не сразу во всем объеме субстрата, а дифференцированно, слоями. И при контролируемой при этом влажности и глубине увлажнения субстрата.

Таким образом, предлагаемый способ характеризуется следующими существенными признаками, отличными от имеющихся у прототипа: - необходимую глубину увлажнения субстрата поддерживают автоматически с помощью датчика влажности, настраиваемого на величину влажности субстрата, соответствующую его влажности при поверхностном сцеплении данного раствора с данным субстратом; - подачу питательного раствора ирригационным способом осуществляют периодически и равномерно сразу на всю поверхность субстрата, контролируемую этим датчиком; - период и длительность каждого такта задают таким, чтобы подаваемый раствор успевал стекать в глубь субстрата к концу паузы.

При этом: а) Заявленное изобретение соответствует признакам новизны, поскольку в известных способах гидропоники не выявлен ни один аналог, характеризующийся признаками, идентичными отмеченным выше существенным признакам заявляемого изобретения.

б) Заявленное изобретение соответствует изобретательскому уровню, т.к. для специалиста предложенный способ не следует явно из уровня техники.

в) Выявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата за счет сокращения при этом целого ряда необходимого ранее дорогого оборудования и строительно-монтажных работ и др.

г) Способ применим промышленно и может быть широко использован в сельском хозяйстве.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ: Предлагаемый способ ( в макетном варианте) опробуется в ангарной теплице, 1 - Всероссийского института растениеводства им. Н.И.Вавилова (см. чертеж). В ней, непосредственно на грунт, насыпан керамзит 2 слоем 30 см. На высоте 2 м установлен пластмассовый бак 3 емкостью 500 литров, в который через поплавковый клапан 4 (чтобы не было перелива) подведена водопроводная вода.

Воду подогревают до температуры 15oC с помощью электрического нагревателя 5, а в нее доливают необходимое количество концентрированного раствора солей (питательного раствора), необходимых для нормального роста выращиваемых растений.

Вначале чувствительный элемент датчика влажности субстрата 6 кондуктометрического типа (можно и др.), соединяемого контрольным кабелем 7 с блоком автоматического управления установкой 8, погружают на глубину 10 см. В дальнейшем, по мере роста рассады, датчик несколько раз заглубляют.

Установка начинает работу после включения блока управления 8. По сигналу датчика влажности 6 (поскольку керамзит 2 сухой) блок управления 8 открывает электромагнитный клапан 9, и питательный раствор из растворного бака 3 через демпфирирующее устройство 10 (чтобы исключить гидравлический удар) подается в перфорированный полиэтиленовый шланг низкого давления 11 (системы СРО производства Симферопольского АО).

При давлении 200 мм р.ст. такой шланг обеспечивает равномерное распыление питательного раствора на всю поверхность субстрата, которая смачивается в течение устанавливаемого периода подачи раствора. (Однако для этой цели можно использовать и форсунки, и др. системы орошения.) Период подачи раствора подбирается таким, чтобы он не только смочил поверхность субстрата, но и стал стекать внутрь. А в период паузы он будет продолжать стекать вниз, растекаясь по субстрату и корням до тех пор, пока не будет остановлен силами поверхностного сцепления (натяжения).

Пока в зоне датчика 6 влажность будет низка, такое периодическое распыление раствора будет повторяться. И под давлением новых порций жид кости субстрат будет увлажнятяться все ниже и ниже, пока раствор не достигнет датчика 6, настроенного на уровень влажности, соответствующий поверхностному сцеплению данной жидкости с данным субстратом. Такая влажность достаточна для нормального питания растений, т.к. именно такова она и в известных гидропонных установках.

По мере поглощения раствора корнями растений влажность будет падать. И подача его через шланг 11 системы СРО будет повторяться.

В дальнейшем планируется довести эту систему до промышленного образца для применения в тепличных хозяйствах. Есть перспектива у предлагаемого способа и для применения его и в открытом грунте на непригодных для использования землях (глина, песок, скалистый грунт, шлаковые отвалы, почвы с эрозией, зараженные, слабо радиоактивные и т.п.).

Большую помощь такие установки могут оказать владельцам приусадебных участков и фермерам при выращивании самой разнообразной с/х продукции.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ИНФОРМАЦИЯ 1. Власюк П. Методы и задачи гидропоники. "Гидропоника в сельском хозяйстве". Издательство "Колос", М. ,1990, с. 40.

2. Авторское свидетельство СССР N 917805, кл. A 01 G 31/00, 07.04.82.

Формула изобретения

Способ гидропонного выращивания растений на твердых сыпучих субстратах, включающий периодическую подачу питательного раствора на субстрат сверху по трубкам низкого давления, отличающийся тем, что подачу питательного раствора осуществляют равномерно и сразу на всю поверхность субстрата, влажность и глубину увлажнения которого контролируют и поддерживают с помощью датчика, настраиваемого на влажность, соответствующую влажности данного субстрата при поверхностном его сцеплении с данным раствором, а периодичность подачи задают такой, чтобы, стекая постепенно внутрь субстрата, он переставал стекать с него к концу паузы, удерживаемый силами поверхностного сцепления.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.09.2000

Номер и год публикации бюллетеня: 28-2003

Извещение опубликовано: 10.10.2003

Популярные патенты:

2129787 Инсектицидная композиция

... 22 35 2,8 мм (800 мг), состоящая из пульпы и хлопка, была пропитана указанным раствором с получением настоящей композиции (1). Пример композиции 2 С 10 мг бенфлутрина было смешано 140 мг MGK 264, после чего к полученной смеси было добавлено 50 мг растворителя IP 2028 (состоящего, в основном, из изопарафина, выпускаемого Идемицу Петрокемикэл Ко) для получения раствора. Волокнистая пластина с размерами 22 35 2,8 мм (800 мг), состоящая из пульпы и хлопка, была пропитана указанным раствором с получением настоящей композиции (2). Сравнительный пример 1 К 10 мг бенфлутрина было добавлено 190 мг растворителя IP 2028 для получения раствора. Волокнистая пластина с размерами 22 35 2,8 мм ...

2010519 Способ биологической борьбы с вредителями растений

... вводимого вещества, соответствующего конкретному виду вредителей, постепенно увеличивают во времени и перед выпуском птиц для уничтожения вредителей уменьшают количество естественного корма. Количество естественного корма уменьшают путем изоляции птиц в зоне их гнездовий, например, устанавливают сетчатые покрытия на местах, или дополнительно устанавливают группу искусственных гнездовий. 3 з. п. ф-лы. Изобретение относится к сельскому хозяйству, более конкретно к биологическим мерам борьбы с вредителями полей. Известен способ борьбы с вредителями, паразитирующими на культурных растениях с помощью привлечения на плантации их естественных врагов-птиц. Способ имеет ...

2245013 Устройство для обмолота легкоповрежденных культур на примере нута (варианты)

... изгибающим нагрузкам, вызывающим разрушения створок бобов и соплодий со стеблями. На выходе из молотильного пространства стебли нута направляются в сепаратор 12. За счет большой частоты вращения двухлопастных битеров сепаратора 12 обмолоченные створки бобов, зерна отделяются из стеблевого потока и поступают на лоток 11. С лотка 11 обмолоченный ворох сползает в направлении бесконечной ленты деки 27. Рабочими элементами 15 ворох затаскивается в направлении выступов 9 нижнего обмолачивающего вальца 4.Многократными изгибно-растягивающими нагрузками, создаваемые выступами 9 и впадинами 8 рабочего элемента 7 обечайки нижнего вальца 4 и рабочими элементами 15 деки 10, зерна выделяются из ...

2189736 Способ отбора гибридов кукурузы, устойчивых к засухе и стеблевым гнилям

... от краевого эффекта приближается практически к нулю. Средний урожай с делянки, как известно, в значительной мере "поддерживается" за счет более высокой урожайности крайних субделянок, особенно у гибридов, отзывчивых на комфортные условия возделывания. Однако эта "прибавка" исчезает на больших производственных площадях, почему и важно максимально раскрыть уровень фенотипического варьирования по признаку урожайность и избавиться от "экологических шумов", отбирая гибриды со стабильным проявлением урожайности в условиях засухи. Уровень такого варьирования представлен в табл. 2. Из приведенных в табл. 2 данных видно, что варьирование урожайности центральных субделянок наиболее ...

2060624 Валкообразующий транспортер жатки-накопителя

... с заявляемым валкообразующим транспортером (продольное исполнение), вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, в косоугольном исполнении, вид сверху. Жатка-накопитель включает режущий аппарат 1, мотовило 2 с двумя рядами пальцев на каждой граблине, переходной лоток (днище) 3 и валкообразующий транспортер 4, содержащий бесконечные контуры гибких грузонесущих элементов 5, передний 6 и задний 7 валы с установленными на них шкивами (звездочками) 8, 9 и механизм привода 10 и 11. Грузонесущие элементы 5 выполнены на всей длине гладкими, шкивы (звездочки) установлены на валах 6 и 7 с чередованием жесткого 8 и свободного 9 крепления, а механизм привода выполнен с ...

Еще из этого раздела:

2065260 Гидравлическая система самоходной сельскохозяйственной машины

2112341 Лапа плоскорежущая

2469534 Перезаряжаемая электронная ловушка для животных с перегородкой, механическим переключателем в конфигурации с множеством поражающих пластин

2162635 Устройство для аэрозольного распыления (варианты)

2479198 Способ ведения сильнорослых сортов винограда

2064741 Устройство для обработки почвы

2278503 Способ управления формированием качества виноградного вина

2178965 Картофелекопатель ручной мотыжный

2454055 Устройство для ротационного внутрипочвенного рыхления с механическим приводом

2241322 Навесное устройство трактора

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Способ гидропонного выращивания растений

Изображения

Формула изобретения