[Abstrakt] V současné době mají zařízení pro domácí výsadbu obvykle integrovaný design, který přináší mnoho nepohodlí při pohybu a nakládání a vykládání.Na základě charakteristik obytného prostoru městských obyvatel a konstrukčního cíle rodinné rostlinné výroby navrhuje tento článek nový typ konstrukce prefabrikovaného zařízení pro rodinnou výsadbu.Zařízení se skládá ze čtyř částí: podpůrného systému, kultivačního systému, systému vody a hnojiva a systému doplňování světla (většinou LED pěstební světla).Má malý půdorys, vysoké využití prostoru, novou strukturu, pohodlnou demontáž a montáž, nízkou cenu a vysokou praktičnost.Může uspokojit potřeby městských obyvatel na salát na celer, rychlou zeleninu, výživné zelí a begónii fimbristipula.Po drobné úpravě jej lze použít i pro výzkum rostlinných vědeckých experimentů

Celkový návrh kultivačního zařízení

Principy návrhu

Prefabrikované pěstební zařízení je orientováno především na obyvatele měst.Tým plně prozkoumal vlastnosti životního prostoru městských obyvatel.Oblast je malá a míra využití prostoru je vysoká;struktura je nová a krásná;je vhodné rozebrat a sestavit, jednoduché a snadno se učí;má nízkou cenu a dobrou praktičnost.Tyto čtyři principy procházejí celým procesem navrhování a usilují o dosažení konečného cíle, kterým je sladění s domácím prostředím, krásná a decentní struktura a ekonomické a praktické užitné hodnoty.

Materiály, které mají být použity

Nosný rám je zakoupen z tržního vícevrstvého regálového produktu, 1,5 m dlouhý, 0,6 m široký a 2,0 m vysoký.Materiál je ocel, stříkaná a nerezová a čtyři rohy nosného rámu jsou svařeny s brzdovými univerzálními koly;žebrovaná deska je vybrána tak, aby zpevnila desku nosného rámu, která je vyrobena z ocelového plechu o tloušťce 2 mm s antikorozní úpravou stříkaným plastem, dva kusy na vrstvu.Kultivační žlab je vyroben z PVC hydroponické čtvercové trubky s otevřeným uzávěrem, 10 cm×10 cm.Materiál je tvrdá PVC deska o tloušťce 2,4 mm.Průměr kultivačních otvorů je 5 cm, rozteč kultivačních otvorů je 10 cm.Nádrž na živný roztok nebo nádrž na vodu je vyrobena z plastové krabičky o síle stěny 7 mm, délce 120 cm, šířce 50 cm a výšce 28 cm.

Návrh struktury kultivačního zařízení

Podle celkového konstrukčního plánu se prefabrikované rodinné kultivační zařízení skládá ze čtyř částí: podpůrný systém, kultivační systém, systém vody a hnojiv a systém doplňování světla (většinou LED pěstební světla).Rozložení v systému je znázorněno na obrázku 1.

Na obrázku 1 je znázorněno rozložení v systému.

Návrh podpůrného systému

Nosný systém prefabrikovaného rodinného pěstebního zařízení je složen ze svislé tyče, trámu a vrstvené desky.Tyč a nosník se zasouvají přes přezku s motýlkovým otvorem, kterou lze pohodlně rozebrat a sestavit.Nosník je opatřen vyztuženou deskou žebrové vrstvy.Čtyři rohy kultivačního rámu jsou svařeny s univerzálními koly s brzdami pro zvýšení flexibility pohybu kultivačního zařízení.

Návrh kultivačního systému

Kultivační nádrž je 10 cm × 10 cm hydroponická čtvercová trubka s designem otevřeného krytu, který se snadno čistí a lze ji použít pro kultivaci živného roztoku, substrát nebo kultivaci půdy.Při kultivaci živného roztoku se sázecí koš umístí do výsadbové jámy a sazenice se zafixují houbou odpovídajících specifikací.Při kultivaci substrátu nebo zeminy se do spojovacích otvorů na obou koncích kultivačního žlabu nacpe houba nebo gáza, aby substrát nebo zemina neblokovaly drenážní systém.Oba konce kultivační nádrže jsou spojeny s cirkulačním systémem pryžovou hadicí o vnitřním průměru 30 mm, která účinně zabraňuje defektům tuhnutí konstrukce způsobené lepením PVC lepidlem, které neprospívá pohybu.

Návrh systému cirkulace vody a hnojiva

Při kultivaci živného roztoku použijte nastavitelné čerpadlo k přidání živného roztoku do kultivační nádrže na nejvyšší úrovni a řiďte směr toku živného roztoku vnitřním uzávěrem PVC trubky.Aby se zabránilo nerovnoměrnému toku živného roztoku, živný roztok v kultivační nádrži stejné vrstvy používá jednosměrnou metodu toku ve tvaru „S“.Aby se zvýšil obsah kyslíku v živném roztoku, je při vytékání nejnižší vrstvy živného roztoku navržena určitá mezera mezi výstupem vody a hladinou kapaliny vodní nádrže.Při kultivaci substrátu nebo půdy je nádrž na vodu umístěna na horní vrstvě a zalévání a hnojení se provádí pomocí systému kapkové závlahy.Hlavní trubka je černá PE trubka o průměru 32 mm a tloušťce stěny 2,0 mm a odbočná trubka je černá PE trubka o průměru 16 mm a síle stěny 1,2 mm.Každá odbočka Nainstalujte ventil pro individuální ovládání.Vypouštěcí šipka používá tlakově kompenzovaný přímý šípový dripper, 2 na otvor, vložený do kořene sazenice v kultivačním otvoru.Přebytečná voda se shromažďuje přes drenážní systém, filtruje a znovu používá.

Systém doplňování světla

Při použití kultivačního zařízení pro balkónovou výrobu lze přirozené světlo z balkonu využít bez doplňkového světla nebo malého množství doplňkového světla.Při pěstování v obývacím pokoji je nutné provést návrh doplňkového osvětlení.Osvětlovací těleso je 1,2 m dlouhé LED růstové světlo a doba svícení je řízena automatickým časovačem.Doba svícení je nastavena na 14 hodin a doba doplňkového svícení je 10 hodin.V každé vrstvě jsou 4 LED světla, která jsou instalována ve spodní části vrstvy.Čtyři trubky na stejné vrstvě jsou zapojeny do série a vrstvy jsou spojeny paralelně.Podle různých potřeb osvětlení různých rostlin lze vybrat LED světlo s různým spektrem.

Sestavení zařízení

Prefabrikované zařízení pro domácí pěstování má jednoduchou strukturu (obrázek 2) a proces montáže je jednoduchý.V prvním kroku, po určení výšky každé vrstvy podle výšky pěstovaných plodin, vložte trám do motýlího otvoru svislé tyče, abyste postavili kostru zařízení;ve druhém kroku připevněte LED trubici pěstebního světla na výztužný žebro na zadní straně vrstvy a umístěte vrstvu do vnitřního žlabu příčného nosníku kultivačního rámu;třetí krok, kultivační žlab a systém cirkulace vody a hnojiva jsou propojeny pryžovou hadicí;čtvrtý krok, nainstalujte LED trubici, nastavte automatický časovač a umístěte nádrž na vodu;pátý krok ladění systému, doplnění vody do vodní nádrže Po seřízení hlavy čerpadla a průtoku zkontrolujte cirkulační systém vody a hnojiva a připojení kultivační nádrže, zda nedochází k úniku vody, zapněte napájení a zkontrolujte připojení LED světel a funkčnost stav automatického časovače.

Obrázek 2, celkový návrh prefabrikovaného kultivačního zařízení

Aplikace a hodnocení

Kultivační aplikace

V roce 2019 bude zařízení využíváno k drobnému indoor pěstování zeleniny, jako je salát, čínské zelí a celer (obrázek 3).V roce 2020 projektový tým na základě shrnutí dosavadních pěstitelských zkušeností vyvinul organickou substrátovou kultivaci homologní zeleniny pro potraviny a léčiva a technologii kultivace živného roztoku Begonia fimbristipula hance, která obohatila příklady domácího použití zařízení.V posledních dvou letech pěstování a aplikace lze salát a rychlou zeleninu sklízet 25 dní po kultivaci při vnitřní teplotě 20-25℃;celer potřebuje růst po dobu 35-40 dní;Begonia fimbristipula Hance a čínské zelí jsou vytrvalé rostliny, které lze sklízet vícekrát;Begonia fimbristipula dokáže sklidit horních 10 cm stonků a listů asi za 35 dní a mladé stonky a listy lze sklízet asi za 45 dní pro pěstování zelí.Při sklizni je výnos salátu a čínského zelí 100~150 g na rostlinu;výnos bílého celeru a červeného celeru na rostlinu je 100~120 g;výnos Begonia fimbristipula Hance v první sklizni je nízký, 20-30 g na rostlinu a při průběžném klíčení bočních větví ji lze sklízet podruhé, s odstupem cca 15 dnů a výnosy 60- 80 g na rostlinu;výtěžnost jamky výživného menu je 50-80 g, sklízí se jednou za 25 dní a lze ji sklízet průběžně.

Obrázek 3, Výrobní aplikace prefabrikovaného kultivačního zařízení

Aplikační efekt

Po více než roce výroby a aplikace dokáže zařízení plně využít trojrozměrný prostor místnosti pro drobnou produkci nejrůznějších plodin.Jeho operace nakládání a vykládání jsou jednoduché a snadno se učí a nevyžaduje žádné odborné školení.Nastavením zdvihu a průtoku vodního čerpadla lze předejít problému nadměrného průtoku a přetečení živného roztoku v kultivační nádrži.Konstrukce otevřeného krytu kultivační nádrže se po použití nejen snadno čistí, ale také snadno vymění při poškození příslušenství.Kultivační nádrž je spojena s pryžovou hadicí cirkulačního systému vody a hnojiva, což realizuje modulární konstrukci kultivační nádrže a cirkulačního systému vody a hnojiva a odstraňuje nevýhody integrovaného designu v tradičním hydroponickém zařízení.Kromě toho může být zařízení kromě domácí produkce plodin použito pro vědecký výzkum za podmínek regulovatelné teploty a vlhkosti.Šetří nejen testovací prostor, ale splňuje i požadavky produkčního prostředí, zejména konzistenci prostředí pro růst kořenů.Po jednoduchém vylepšení může kultivační zařízení také splňovat požadavky různých metod ošetření prostředí rhizosféry a bylo široce používáno ve vědeckých experimentech s rostlinami.

Zdroj článku: Wechat account ofTechnologie zemědělské techniky (skleníkové zahradnictví) 

Referenční informace: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Návrh a aplikace prefabrikovaného domácího pěstebního zařízení[J].Agricultural Engineering Technology,2021,41(16):12-15.