[Abstrakt] V současné době domácí pěstební zařízení obvykle používají integrovaný design, což přináší mnoho nepříjemností při pohybu a nakládce a vykládce. Na základě charakteristik obytného prostoru městských obyvatel a cíle rodinné pěstební výroby tento článek navrhuje nový typ prefabrikovaného rodinného pěstebního zařízení. Zařízení se skládá ze čtyř částí: podpůrného systému, kultivačního systému, systému zavlažování a hnojení a systému doplňkového osvětlení (většinou LED pěstební světla). Má malý půdorys, vysoké využití prostoru, novou konstrukci, snadnou demontáž a montáž, nízké náklady a vysokou praktičnost. Dokáže uspokojit potřeby městských obyvatel, pokud jde o salát jako celer, rychlou zeleninu, výživné zelí a begónii fimbristipula. Po drobné úpravě jej lze také použít pro vědecký experimentální výzkum rostlin.

Celkový návrh kultivačního zařízení

Principy designu

Prefabrikované kultivační zařízení je zaměřeno především na obyvatele měst. Tým důkladně prozkoumal charakteristiky obytného prostoru městských obyvatel. Prostor je malý a míra využití prostoru vysoká; konstrukce je nová a krásná; snadno se demontuje a montuje, je jednoduchá a snadno se s ní pracuje; má nízké náklady a vysokou praktičnost. Tyto čtyři principy procházejí celým procesem návrhu a usilují o dosažení konečného cíle, kterým je harmonizace s domácím prostředím, krásná a slušná konstrukce a ekonomická a praktická užitná hodnota.

Materiály, které se mají použít

Nosný rám je zakoupen z vícevrstvého regálového produktu na trhu, o délce 1,5 m, šířce 0,6 m a výšce 2,0 m. Materiál je ocel, stříkaná a odolná proti korozi, a čtyři rohy nosného rámu jsou svařeny s univerzálními brzdovými koly; žebrovaný plech je zvolen pro zpevnění vrstvy nosného rámu, který je vyroben z 2 mm silného ocelového plechu s antikorozní úpravou nástřikem plastu, dva kusy na vrstvu. Pěstební žlab je vyroben z otevřené PVC hydroponické čtvercové trubky o rozměrech 10 cm × 10 cm. Materiál je tvrdá PVC deska o tloušťce 2,4 mm. Průměr kultivačních otvorů je 5 cm a rozteč kultivačních otvorů je 10 cm. Nádrž na živný roztok nebo nádrž na vodu je vyrobena z plastové krabice o tloušťce stěny 7 mm, o délce 120 cm, šířce 50 cm a výšce 28 cm.

Návrh konstrukce kultivačního zařízení

Podle celkového konstrukčního plánu se prefabrikované rodinné pěstební zařízení skládá ze čtyř částí: podpůrného systému, kultivačního systému, systému pro zavlažování a hnojení a systému doplňkového osvětlení (většinou LED pěstební světla). Rozložení v systému je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1, distribuce v systému je znázorněna.

Návrh podpůrného systému

Nosný systém prefabrikovaného rodinného kultivačního zařízení se skládá ze svislé tyče, nosníku a nosné desky. Tyč a nosník se zasouvají do spony s motýlkovým otvorem, což umožňuje snadnou demontáž a montáž. Nosník je vybaven zesílenou žebrovanou nosnou deskou. Čtyři rohy kultivačního rámu jsou svařeny univerzálními koly s brzdami pro zvýšení flexibility pohybu kultivačního zařízení.

Návrh kultivačního systému

Kultivační nádrž je hydroponická čtvercová trubka o rozměrech 10 cm × 10 cm s otevřeným víkem, která se snadno čistí a lze ji použít pro kultivaci v živném roztoku, substrátu nebo půdě. Při kultivaci v živném roztoku se sazenice umístí do výsadbové jámy a sazenice se fixují houbou s odpovídajícími specifikacemi. Po kultivaci substrátu nebo půdy se do spojovacích otvorů na obou koncích kultivačního žlabu vloží houba nebo gáza, aby se zabránilo ucpání drenážního systému substrátem nebo půdou. Oba konce kultivační nádrže jsou k cirkulačnímu systému připojeny gumovou hadicí o vnitřním průměru 30 mm, což účinně zabraňuje vadám strukturálního tuhnutí způsobeným lepením PVC, které nepodporuje pohyb sazenic.

Návrh systému oběhu vody a hnojiv

Při kultivaci v živném roztoku se živný roztok přidává do horní kultivační nádrže pomocí nastavitelného čerpadla a směr průtoku živného roztoku se reguluje vnitřní zátkou PVC trubky. Aby se zabránilo nerovnoměrnému průtoku živného roztoku, živný roztok v kultivační nádrži s jednou vrstvou používá jednosměrný proud ve tvaru písmene „S“. Pro zvýšení obsahu kyslíku v živném roztoku se při odtoku nejnižší vrstvy živného roztoku mezi výstupem vody a hladinou kapaliny ve vodní nádrži navrhuje určitá mezera. Při kultivaci v substrátu nebo půdě se vodní nádrž umístí na horní vrstvu a zavlažování a hnojení se provádí pomocí kapkového závlahového systému. Hlavní potrubí je z černé PE trubky o průměru 32 mm a tloušťce stěny 2,0 mm a odbočné potrubí je z černé PE trubky o průměru 16 mm a tloušťce stěny 1,2 mm. Každá odbočná trubka je osazena ventilem pro individuální regulaci. Kapací tryska používá tlakově kompenzovaný přímý kapací trysku, 2 kusy na otvor, který se zasouvá do kořene sazenice v kultivační jámě. Přebytečná voda je shromažďována drenážním systémem, filtrována a znovu využívána.

Systém doplňků světla

Pokud se pěstební zařízení používá pro pěstování na balkóně, lze přirozené světlo z balkonu využít bez doplňkového osvětlení nebo s malým množstvím doplňkového světla. Při pěstování v obývacím pokoji je nutné provést návrh doplňkového osvětlení. Osvětlovací těleso je 1,2 m dlouhé LED pěstební světlo a doba svícení je řízena automatickým časovačem. Doba svícení je nastavena na 14 hodin a doba svícení bez doplňkového světla je 10 hodin. V každé vrstvě jsou 4 LED světla, která jsou instalována ve spodní části vrstvy. Čtyři trubice ve stejné vrstvě jsou zapojeny sériově a vrstvy jsou zapojeny paralelně. Podle různých světelných potřeb různých rostlin lze zvolit LED světlo s různým spektrem.

Sestavení zařízení

Prefabrikované domácí pěstební zařízení má jednoduchou konstrukci (obrázek 2) a proces montáže je jednoduchý. V prvním kroku, po určení výšky každé vrstvy podle výšky pěstovaných plodin, se vloží nosník do motýlího otvoru ve svislé tyči, čímž se vytvoří kostra zařízení; ve druhém kroku se připevní LED pěstební trubice na výztužné žebro na zadní straně vrstvy a vrstva se umístí do vnitřního žlabu příčného nosníku pěstebního rámu; ve třetím kroku se pěstební žlab a systém cirkulace vody a hnojiva propojí gumovou hadicí; ve čtvrtém kroku se nainstaluje LED trubice, nastaví se automatický časovač a umístí se nádrž na vodu; v pátém kroku se systém ladí, doplní se voda do nádrže na vodu. Po nastavení výšky a průtoku čerpadla zkontrolujte systém cirkulace vody a hnojiva a připojení pěstební nádrže, zda nedochází k úniku vody, zapněte napájení a zkontrolujte připojení LED světel a funkční stav automatického časovače.

Obrázek 2, celkový návrh prefabrikovaného kultivačního zařízení

Aplikace a hodnocení

Aplikace pro pěstování

V roce 2019 bude zařízení používáno pro drobné pěstování zeleniny v interiéru, jako je hlávkový salát, čínské zelí a celer (obrázek 3). V roce 2020, na základě shrnutí předchozích zkušeností s pěstováním, projektový tým vyvinul technologii pěstování organického substrátu pro homologní zeleninu pro potraviny a léčiva a technologii pěstování Begonia fimbristipula hance v živném roztoku, což obohatilo příklady domácího použití zařízení. V posledních dvou letech pěstování a aplikace lze hlávkový salát a jinou rostlinnou zeleninu sklízet 25 dní po pěstování při vnitřní teplotě 20–25 °C; celer potřebuje růst 35–40 dní; Begonia fimbristipula hance a čínské zelí jsou trvalky, které lze sklízet opakovaně; Begonia fimbristipula dokáže sklízet horní 10 cm stonky a listy přibližně za 35 dní a mladé stonky a listy lze pro pěstování zelí sklízet přibližně za 45 dní. Výnos hlávkového salátu a čínského zelí po sklizni je 100–150 g na rostlinu; Výnos bílého a červeného celeru na rostlinu je 100–120 g; výnos Begonia fimbristipula Hance při první sklizni je nízký, 20–30 g na rostlinu, a díky neustálému klíčení postranních větví lze sklízet podruhé s intervalem asi 15 dnů a výnosem 60–80 g na rostlinu; výnos výživného jídelníčku je 50–80 g, sklízí se jednou za 25 dní a lze sklízet nepřetržitě.

Obrázek 3, Výrobní aplikace prefabrikovaného kultivačního zařízení

Aplikační efekt

Po více než roce výroby a používání může zařízení plně využít trojrozměrný prostor místnosti pro malosériovou produkci různých plodin. Jeho nakládací a vykládací operace jsou jednoduché a snadno se ovládají a nevyžadují žádné odborné školení. Nastavením zdvihu a průtoku vodního čerpadla lze předejít problému s nadměrným průtokem a přetečením živného roztoku v kultivační nádrži. Otevřený kryt kultivační nádrže se nejen snadno čistí po použití, ale také snadno vyměňuje, pokud je příslušenství poškozeno. Kultivační nádrž je propojena gumovou hadicí systému cirkulace vody a hnojiv, což realizuje modulární konstrukci kultivační nádrže a systému cirkulace vody a hnojiv a eliminuje nevýhody integrované konstrukce tradičního hydroponického zařízení. Kromě toho lze zařízení použít pro vědecký výzkum za kontrolovatelných teplotních a vlhkostních podmínek a také pro domácí produkci plodin. Nejenže šetří testovací prostor, ale také splňuje požadavky produkčního prostředí, zejména konzistenci prostředí pro růst kořenů. Po jednoduchém vylepšení může kultivační zařízení splňovat i požadavky různých metod úpravy prostředí rhizosféry a bylo široce používáno ve vědeckých experimentech s rostlinami.

Zdroj článku: WeChat účetZemědělská inženýrská technologie (skleníkové zahradnictví) 

Referenční informace: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Návrh a použití prefabrikovaných domácích kultivačních zařízení [J]. Zemědělská inženýrská technologie, 2021, 41 (16): 12-15.