[Анотація] Наразі домашні садові установки зазвичай мають інтегровану конструкцію, що створює багато незручностей для пересування, завантаження та розвантаження. Виходячи з характеристик житлового простору міських жителів та мети проектування сімейного вирощування рослин, у цій статті пропонується новий тип конструкції збірного сімейного садового пристрою. Пристрій складається з чотирьох частин: системи опори, системи культивації, системи поливу та добрив, а також системи додаткового освітлення (переважно світлодіодні лампи для вирощування). Він має невеликі розміри, високий коефіцієнт використання простору, нову структуру, зручне розбирання та складання, низьку вартість та високу практичність. Він може задовольнити потреби міських жителів щодо салату для селери, швидкорослих овочів, поживної капусти та бегонії фімбристипули. Після невеликої модифікації його також можна використовувати для наукових експериментальних досліджень рослин.

Загальний дизайн обладнання для культивації

Принципи дизайну

Збірний пристрій для вирощування рослин в основному орієнтований на міських жителів. Команда ретельно дослідила характеристики житлового простору міських жителів. Площа невелика, а коефіцієнт використання простору високий; конструкція нова та красива; її зручно розбирати та збирати, вона проста та легка у використанні; вона має низьку вартість та високу практичність. Ці чотири принципи проходять через увесь процес проектування та прагнуть досягти кінцевої мети: гармонії з домашнім середовищем, красивої та пристойної конструкції, а також економічної та практичної цінності.

Матеріали, що будуть використані

Опорна рама придбана з багатошарових полиць, що продаються на ринку, довжиною 1,5 м, шириною 0,6 м та висотою 2,0 м. Матеріал - сталь, напилена та оброблена антикорозійним напиленням, а чотири кути опорної рами зварені з універсальними гальмівними колесами; ребриста пластина обрана для посилення шару опорної рами, яка виготовлена ​​зі сталевого листа товщиною 2 мм з антикорозійним напиленням, по два шматки на шар. Культиваційний жолоб виготовлений з відкритої кришки з ПВХ гідропонної квадратної труби, 10 см × 10 см. Матеріал - твердий ПВХ-картон, товщиною 2,4 мм. Діаметр культиваційних отворів становить 5 см, а відстань між культиваційними отворами - 10 см. Резервуар для поживного розчину або резервуар для води виготовлений з пластикової коробки з товщиною стінки 7 мм, довжиною 120 см, шириною 50 см та висотою 28 см.

Конструкція пристрою для культивування

Згідно із загальним проектним планом, збірний сімейний культиватор складається з чотирьох частин: системи підтримки, системи культивації, системи поливу та добрив, а також системи додаткового освітлення (переважно світлодіодні лампи для вирощування). Розподіл елементів у системі показано на рисунку 1.

На рисунку 1 показано розподіл у системі.

Проектування системи підтримки

Опорна система збірного сімейного культиваційного пристрою складається з вертикальної стійки, балки та опорної пластини. Стійка та балка вставляються через пряжку-отвір у формі метелика, що зручно для розбирання та складання. Балка оснащена посиленою ребристою опорною пластиною. Чотири кути рами культиваційного пристрою зварені універсальними колесами з гальмами для підвищення гнучкості руху культиваційного пристрою.

Проектування системи культивування

Бак для вирощування являє собою гідропонну квадратну трубку розміром 10 см × 10 см з відкритою кришкою, яку легко чистити, і яку можна використовувати для вирощування в поживному розчині, субстраті або ґрунті. При вирощуванні в поживному розчині кошик для рослин розміщується в посадковій ямі, а розсада фіксується губкою відповідних характеристик. Під час вирощування субстрату або ґрунту губка або марля вставляються в з'єднувальні отвори на обох кінцях жолоба для вирощування, щоб запобігти блокуванню дренажної системи субстратом або ґрунтом. Два кінці бака для вирощування з'єднані з циркуляційною системою гумовим шлангом із внутрішнім діаметром 30 мм, що ефективно запобігає дефектам структурного затвердіння, спричиненим клеєм ПВХ, який не сприяє руху.

Проектування системи циркуляції води та добрив

При культивуванні поживним розчином використовуйте регульований насос для додавання поживного розчину до верхнього резервуара для культивування та контролюйте напрямок потоку поживного розчину через внутрішню заглушку ПВХ-труби. Щоб уникнути нерівномірного потоку поживного розчину, поживний розчин в одношаровому резервуарі для культивування використовує односпрямований S-подібний метод потоку. Для збільшення вмісту кисню в поживному розчині, коли нижній шар поживного розчину витікає, між виходом води та рівнем рідини в резервуарі для води передбачають певний зазор. При культивуванні субстрату або ґрунту резервуар для води розміщують на верхньому шарі, а полив та удобрення здійснюють за допомогою системи крапельного зрошення. Основна труба - це чорна ПЕ-труба діаметром 32 мм та товщиною стінки 2,0 мм, а відгалуження - чорна ПЕ-труба діаметром 16 мм та товщиною стінки 1,2 мм. На кожному відгалуженні встановлюють клапан для індивідуального керування. Крапельниця використовує прямий крапельницю з компенсацією тиску, 2 штуки на отвір, яка вставляється в корінь саджанця в отвір для культивування. Надлишок води збирається через дренажну систему, фільтрується та використовується повторно.

Система добавок світла

Коли пристрій для вирощування використовується для вирощування на балконі, природне світло з балкона можна використовувати без додаткового освітлення або з невеликою кількістю додаткового освітлення. Під час вирощування у вітальні необхідно виконати проектування додаткового освітлення. Освітлювальний прилад являє собою світлодіодну лампу для вирощування довжиною 1,2 м, час освітлення якої контролюється автоматичним таймером. Час освітлення встановлено на 14 годин, а час без додаткового освітлення – на 10 годин. У кожному шарі є 4 світлодіодні лампи, які встановлені внизу шару. Чотири трубки на одному шарі з'єднані послідовно, а шари – паралельно. Відповідно до різних потреб освітлення різних рослин, можна вибрати світлодіодне освітлення з різним спектром.

Збірка пристрою

Збірний домашній пристрій для вирощування має просту конструкцію (рис. 2), а процес складання також нескладний. На першому кроці, після визначення висоти кожного шару відповідно до висоти вирощуваних культур, вставте балку в отвір-метелик вертикальної стійки, щоб побудувати каркас пристрою; на другому кроці закріпіть світлодіодну трубку для вирощування на армуючому ребрі на задній частині шару та помістіть шар у внутрішній жолоб поперечної балки рами для вирощування; на третьому кроці жолоб для вирощування та система циркуляції води й добрив з'єднуються гумовим шлангом; на четвертому кроці встановіть світлодіодну трубку, налаштуйте автоматичний таймер та встановіть резервуар для води; на п'ятому кроці - налагодження системи, додайте води до резервуара для води. Після регулювання напору та потоку насоса перевірте систему циркуляції води й добрив та підключення резервуара для вирощування на наявність витоків води, увімкніть живлення та перевірте підключення світлодіодних індикаторів та робочий стан автоматичного таймера.

Рисунок 2, загальна конструкція збірного пристрою для культивування

Застосування та оцінювання

Застосування для культивування

У 2019 році пристрій буде використовуватися для невеликого вирощування овочів, таких як салат-латук, китайська капуста та селера, у приміщенні (Рис. 3). У 2020 році, на основі узагальнення попереднього досвіду вирощування, команда проекту розробила культивування на органічному субстраті гомологічних овочів для харчових та лікарських рослин, а також технологію вирощування бегонії фімбристипула Хансе на поживному розчині, що збагатило приклади домашнього застосування пристрою. За останні два роки вирощування та застосування, салат-латук та швидкорослі овочі можна збирати через 25 днів після вирощування при температурі в приміщенні 20-25℃; селера повинна рости протягом 35-40 днів; бегонія фімбристипула Хансе та китайська капуста - це багаторічні рослини, які можна збирати кілька разів; бегонія фімбристипула може збирати верхні 10-сантиметрові стебла та листя приблизно за 35 днів, а молоді стебла та листя для вирощування капусти можна збирати приблизно за 45 днів. Після збору врожаю салату та китайської капусти врожайність становить 100~150 г з рослини; Урожайність білої та червоної селери з рослини становить 100~120 г; урожайність бегонії фімбрістіпула Хансе при першому зборі низька, 20-30 г з рослини, і завдяки безперервному проростанню бічних гілок її можна збирати вдруге з інтервалом близько 15 днів та врожайністю 60-80 г з рослини; урожайність поживної лунки становить 50-80 г, збирається один раз кожні 25 днів і може збиратися безперервно.

Рисунок 3, Виробниче застосування збірного пристрою для культивації

Ефект застосування

Після більш ніж року виробництва та застосування пристрій може повною мірою використовувати тривимірний простір приміщення для дрібносерійного виробництва різноманітних сільськогосподарських культур. Його операції завантаження та розвантаження прості та легкі в освоєнні, і не потребують професійної підготовки. Регулюючи підйом та потік водяного насоса, можна уникнути проблеми надмірного потоку та переливу поживного розчину в резервуарі для культивації. Відкрита кришка резервуара для культивації не тільки легко очищається після використання, але й легко замінюється, якщо аксесуари пошкоджені. Резервуар для культивації з'єднаний гумовим шлангом системи циркуляції води та добрив, що реалізує модульну конструкцію резервуара для культивації та системи циркуляції води та добрив, а також уникає недоліків інтегрованої конструкції традиційного гідропонного пристрою. Крім того, пристрій можна використовувати для наукових досліджень в умовах контрольованої температури та вологості, а також для виробництва домашніх сільськогосподарських культур. Він не тільки економить простір для випробувань, але й відповідає вимогам виробничого середовища, особливо щодо консистенції середовища для росту коренів. Після простого вдосконалення, пристрій для культивування також може відповідати вимогам різних методів обробки ризосферного середовища та широко використовується в наукових експериментах з рослинами.

Джерело статті: обліковий запис WeChatТехнологія сільськогосподарської техніки (тепличне садівництво) 

Довідкова інформація: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan та ін.Проектування та застосування збірного побутового культиваційного обладнання [J]. Сільськогосподарські технології, 2021, 41 (16): 12-15.