CZ2006147A3

CZ2006147A3 - Zarízení pro hydroponické pestování rostlin nebo jejich cástí

Info

Publication number: CZ2006147A3
Application number: CZ20060147A
Authority: CZ
Inventors: Štreit@Jirí
Original assignee: Štreit@Jirí
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-05
Also published as: CZ298346B6

Abstract

Zarízení pro hydroponické pestování rostlin nebo jejich cástí, sestává z nádoby (3) jakéhokoliv tvaru nebo volného bazénu, obsahujícího živný hydroponický roztok (2), na jehož hladine je umísten plovoucí sypký nosic (1), který je s výhodou tvoren smesí perlitu a penového plastu vybraného ze skupinytvorené polyuretanem a/nebo drceným polystyrenem.S výhodou je sypký plovoucí nosic (1) rozdelen najednotlivé plovoucí pestební bunky (1A), z nichž každá je ohranicena alespon bocními stenami, kteréumožnují prímý kontakt plovoucího nosice (1) s hydroponickým živným roztokem (2) a které mohou být jako celek následne presazeny do jiné nádoby nebo do terénu prímo na finální stanovište rostliny.

Description

Zařízení pro hydroponické pěstování rostlin nebo jejich částí.

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro hydroponické pěstování rostlin a nosiče rostlin nebo jejích částí, bez častého zalévání a zejména k pěstování rostlin bez deformace kořenového systému, což je důležité zvláště u zakládání lesních porostů.

Dosavadní stav techniky

Hydroponické pěstování rostlin se doposud provádí tak, že kořeny rostlin jsou ukotveny v minerálním substrátu těžším než voda. Vzhledem k tomu, že kořeny rostlin nemohou být celé ponořeny ve vodním roztoku z důvodu provzdušnění kořenového systému aby nezahrával, musí být neustále sledována výška hladiny pěstebního roztoku aby nedošlo jednak k přemokřerá a jednak k proseknutí kořenů. Výška hladiny vodního roztoku se musí pohybovat v určitém výškovém rozmezí. Tyto maximální a minimální hodnoty musí být často kontrolovány a výška hladiny musí být pravidelně regulována.

Nevýhou hydroponického pěstování rostlin klasickou technikou je možnost přelití rostlin roztokem při nešetrném doplňování. Důsledkem je pak zahrávání kořenů s následným úhynem rostlin.

Při včasném nedoplnění roztoku dojde k zaschnutí kořenů a úhynu rostlin vlivem úplného vyčerpání roztoku kořeny rostlin.

Ke klasickému pěstování rostlin v hydroponickém roztoku se zpravidla používají dvě nádoby do sebe zapadající. Vnitřní nádoba slouží k mechanickému uchycení rostlin a je opatřena otvory k proniknutí pěstebního roztoku ke kořenům. Vnější nádoba je nepropustná a slouží jako nádrž na pěstební roztok.

Klasický systém hydroponického pěstování rostlin ve dvou nádobách je výrazně nákladnější než nový systém s požitím plovoucího substrátu.

Z EP 0167638 je známé plovoucí lůžko pro hydroponické pěstování rostlin nebo jejich částí, které je tvořeno blokem z hydrofobního materiálu, například polystyrenu opatřeného dírami. Semena umístěná na bloku vzklíčí vodou prosakující porézním blokem polystyrenu a kořeny semene rostou skrze díry vytvořené v hydrofobním bloku.

Nevýhodou tohoto řešení je, že při přesazování rostlinky může snadno dojít k poškození kořenového systému. Obdobnou nevýhodu mají plovoucí ostůvky podle JP 7079652 nebo JP

4030730.

— 2 —

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro hydroponické pěstování rostlin v nádobě jakéhokoliv tvaru nebo ve volných bazénech obsahujících živný hydroponický roztok, které spočívá v tom, že na jeho hladině je rozprostřen plovoucí sypký nosič o tloušťce 2 cm až 50 cm. Plocha nádoby je omezena pouze možností snadné obsluhy, může být 7 cm² až 30 m² . Hloubka bazénu se řídí velikostí pěstovaných rostlin a může se pohybovat od 5^m do 1,5 m. Plovoucí nosič je tvořen směsí perlitu a drceného polystyrenu nebo jiného pěnového plastu (polyuretan a pod) v poměru 1:0 až 0:1.

Plovoucí nosič může být rozdělen na jednotlivé plovoucí pěstební^ buňky, z nichž každá je ohraničena alespoň bočními stěnami, které umožňují přímý kontakt plovoucího nosiče· s hydroponickým živným roztokem a které mohou být jako celek následně přesazeny do jiné nádoby nebo do terénu přímo na finální stanoviště rostliny.

Jedna plovoucí pěstební buňka má průřez o ploše 3 cm² až 200 cm² a má s výhodou tvar kruhu nebo n-úhelníku a výška buňky je 2 cm až 30 cm. Plocha a výška buňka se volí podle velikosti rostliny, která má být pěstována. Plocha buňky i výška, respektive tloušťka plovoucího sypkého substrátu závisí na kořenovém systému semenáčků, jeho tvaru a déce kořenů.

Stěny plovoucích pěstebních buňek jsou s výhodou tvořeny pěnovým polyetylénem o tloušťce 0,5jřnm až lÓjmm, pěnovým polystyrenem o tloušťce 0,5jmm až ícjmm nebo jakoukoliv fólií. Spodní část pěstební plovoucí buňky je chráněna proti vysypání plovoucího substrátu za sucha, před a při vkládání na hladinu hydroponického roztoku zúžením dna, perforací dna nebo ucpáním dna materiálem umožňujícím průnik hydroponického živného roztoku, vybraným ze skupiny tvořené vatou, gázou.

Rostlina, nebo její část nebo semeno je umístěno v plovoucím nosiči, který je schopen nasávat hydroponický živný roztok, na němž plave.

Zařízení podle vynálezu je určeno pro hydroponické pěstování rostlin od semene nebo z jejich částí, bez nutnosti častého zavlažování. Je výrobně nenáročné a umožňuje pěstování i větších rostlin.

Plovoucí nosič je lehčí než voda a plave na hladině hydroponického roztoku. Tloušťka provzdušněného plovoucího nosiče je určena potřebou konkrétní rostliny. Výška hladiny vodního roztoku vzhledem ke kořenům je neustále konstantní a nekolísá mezi maximem a minimem a není tudíž možné maximální výšku hladiny přesáhnout. Minima je dosaženo pouze tehdy, když roztok v nádobě zcela vyschne. Ale vzhledem k tomu, že maximální hladina roztoku není žádným způsobem omezena, lze zvolit pro pěstování rostlin nádobu tak ίί Η

--3 -- ( ί ι t · ' 4 « > < ¹¹ ' ‘ ⁴ vysokou, že jedna náplň vystačí pro celou plánovanou vegetační dobu rostlin v hydroponickém roztoku. Z toho vyplývá, že pěstování rostlin je zcela bezobslužné.

Podstatou technického řešení je, že plovoucí nosič je tvořen komponenty lehčími než voda, přičemž jejich nasákavost musí být tak velká, aby docházelo ke vzlínání roztoku ke kořenům, které zatím nedosáhly hladiny roztoku, zároveň však nesmí docházet k přemokření plovoucího nosiče, aby nedocházelo k vytlačení vzduchu z plovoucího nosiče a tím k zahnívání kořenů. Vztlaková síla působící na plovoucí nosič musí být tak velká, aby zatížením substrátu rostlinou nedocházelo kjeho potápění. Plovoucí nosič může být volně rozprostřen na hladině živného hydroponického roztoku, nebo může být uzavřen v obalu, který vytváří nejméně jednu pěstební plovoucí buňku.

Pěstební plovoucí nosič je tvořen směsí perlitu (expandovaný perlit je velmi pórovitá látka zrnité struktury, vyráběná technologií termické expanze horniny vulkanického původu) a drceného polystyrenu nebo jiného nenasákavého pěnového plastu (polyuretan apod.) v poměru 1:0 až 0:1 v závislosti na druhu pěstované rostliny a na její vývojové fázi (semeno, semenáček, vzrostlá rostlina). Vlastností perlitu je to, že je lehčí než voda, přičemž je nasákavý. Jeho účelem ve směsi je vést vodu vzlínáním z vodní hladiny ke kořenům (u výsevu k semenům rostlin). Při provádění výsevů je jeho přítomnost v plovoucím nosiči nutná. U výsadby rostlin do plovoucího nosiče jeho přítomnost není nutná, neboť kořeny vysazovaných rostlin mohou být již při výsadbě částečně do živného roztoku ponořeny. Plovoucí nosič v tomto případě slouží jenom k mechanickému upevnění rostliny a k nesení rostliny na hladině živného hydroponického roztoku.

Tloušťka pěstebního plovoucího sypkého nosiče volně rozprostřeného na hladině bude od 2 cm do 50 cm.

Podstatnou výhodou zařízení pro hydroponické pěstování rostlin v plovoucím sypkém nosiči rozděleném do buněk je to, že kořeny jednotlivých rostlin jsou od sebe odděleny, jedna rostlina roste v jedné pěstební plovoucí buňce, se kterou je následně přesazována buď do dalšího většího obalu (dále může být rostlina pěstovaná klasickým způsobem) nebo přímo do půdy, kde pokračuje v růstu bez šoku z přesazení. Pěstební plovoucí buňka je naplněna stejným plovoucím sypkým nosičem, který lze rozprostřít volně po hladině živného hydroponického roztoku.

Plovoucí sypký nosič plní následující funkce:

Plovoucí sypký nosič je vhodný především pro výsev semen a pěstování semenáčků rostlin, které budou následně přesazeny po jednom kuse do větších nádob nebo přímo na finální stanoviště (záhon, lesní porost a pod.).

4« « « « « « < * * t t < i I í I « I < « « « I » « < « * » t * t » * t t I « t « * « * I « * I » » <

Výhody při pěstování rostlin v plovoucím sypkém nosiči

Semena mohou být vyseta pouze na povrch plovoucího sypkého nosiče, z neustále vlhkého plovoucího nosiče nasávají vodu a dochází ke klíčení rostlin. Výhodou semen na povrchu nosiče je to, že semena nejsou přemokřena, netrpí chorobami z přemokření.

Vlhkost plovoucího sypkého nosiče je konstantní, nedochází k vyschnutí ani k přemokření semen a rostlin. Růst rostlin je plynulý, bez šoků z vyschnutí nebo z přemokření při zalévání.

V důsledku konstantní vlhkosti a dobré provzdušněnosti nosiče je výrazně omezena možnost vzniku chorob semen a rostlin. Přítomnost chorob je také omezena v důsledku použití sterilního neorganického nosiče. Dalším důležitým faktorem k omezení vzniku chorob je to, že rostliny nejsou zavlažovány na listy.

Při přesazování a rozsazování rostlin v plovoucím sypkém nosiči nedochází k poškozování kořenů rostlin, a to jak u sypkého plovoucího nosiče v buňkách, tak i u volně plovoucího sypkého nosiče. Při vyjmutí rostliny nedochází k poškození ani kořenového vlášení. Část plovoucího sypkého nosiče na kořenech při vyjmutí rostliny zůstává. Tím nedochází k šoku z přesazení. Rostliny na novém stanovišti plynule pokračují v růstu nadzemní části rostliny i v prodlužování kořenů.

Při pěstování rostlin v plovoucím sypkém nosiči nedochází k deformaci kořenů, to je velmi důležité především při pěstování semenáčků a sazenic lesních dřevin.

Rostliny je možné přesazovat kdykoliv během vegetačního období. Důležité při zakládání lesních porostů, kdy je možno nechat dostatečně narůst buřeň, tu chemicky zničit a následně vysadit semenáčky lesních dřevin.

Tímto způsobem pěstování rostlin dochází k mimořádným úsporám vody. Při klasickém pěstování rostlin se voda při zalévání zčásti odpařuje, ale především většina závlahové vody prosákne do nižších vrstev půdy, rostlinou je nevyužita. Předpokládaná úspora vody je až 80%.

Pro pěstování rostlin tímto způsobem nejsou potřebné složité školkařské provozy. Velká úspora investičních nákladů.

Bezobslužný způsob pěstování rostlin. Rostliny není nutné kontrolovat i několik týdnů.

V důsledku plynulé dodávky vody a živin rostlinám je růst rostlin plynulý a rostliny pěstované tímto způsobem jsou kvalitnější a vzrostlejší v porovnání s klasickým způsobem pěstování.

Jednoduchá možnost přirychlení rostlin pouhým přikrytím pěstební bedny fólií. Nejsou potřebné skleníky ani pařeniště.

- 5« » · * I « t ( < « * ( l « <

( <1 < t «

Pro výsevy rostlin je možno využít i zimní období, které není vhodné pro pěstební práce. Výsevy se provedou do suchého substrátu a až nastanou vhodné podmínky, pěstební nádoby se pouze naplní pěstebním roztokem.

Semena, která vyžadují stratifikaci lze ihned po sklizni vyset do plovoucích nosičů. Dojde k lepší ujímavosti semen.

Vysoká výpěstnost z určitého množství semene. Téměř z každého klíčivého semene lze vypěstovat rostlinu.

Velmi dobré využití plochy.

Metodu lze velmi dobře využít i při řízkování rostlin. Při řízkování rostlin jsou dosahovány lepší výsledky než při klasickém řízkování do pěstebního substrátu.

Jednoduchost pěstování rostlin, nízká pracnost, vysoká produktivita a v důsledku toho nízká cena rostlin.

Semenáček se na stanovišti chová stejně jako při výsevu semen do vegetační buňky , ale má oproti této metodě ještě další výhody:

Dochází k dalším úsporám semen.

Je možné dále zvýšit produktivitu práce při zalesňování a při pěstování rostlin obecně.

Je možno vyloučit nebezpečí zlikvidování velkých semen (žaludy, bukvice apod.) hlodavci při výsevu přímo do terénu .

Je možno posunout výsadbu do lesa do doby kdy je možné chemicky zlikvidovat buřeň. Nedochází k deformacím kořenového systému, což je velmi důležité pro stabilitu porostu. Metodu lze využít při množení dřevin i bylin řízkováním, vysoká úspěšnost.

Přehled obrázků

Na obr. 1 je znázorněno zařízení se sypkým, volně plovoucím nosičem s rostlinou v pěstební nádobě.

Na obr. 2 je znázorněno zařízení s obalovaným sypkým plovoucím nosičem s rostlinou v pěstební nádobě.

Příklady provedení

Na obr.l a obr.2 je znázorněna pěstební nádoba s již vzrostlým semenáčkem vyseté rostliny.

Z obrazů je patrný zdravý, ničím neomezovaný vývin kořenového systému.

Zařízení podle vynálezu pro plovoucí výsevy na obrteť.l je tvořeno pěstební nádobou 3 obdélníkového tvaru velikosti 30 x 40 cm, výška 25 cm, plovoucím sypkým nosičem i tvořeným směsí perlitu a drceného pěnového polystyrenu v poměru 1:1 o výšce 8 cm a

6pěstebním hydroponickým roztokem 2 o hloubce 8Ém, systém je doplněn průhlednou krycí fólií 5 pěstební nádoby 3 pro vytvoření skleníkového efektu.

Zařízení podle vynálezu pro plovoucí výsevy na obrtet. 2 je tvořenfpěstební nádobou 3 obdélníkového tvaru o velikosti 30 x 40 cm, výška 25 cm, plovoucími pěstebními buňkami IA o průměru 4^ιη, výšce lOjpm, stěna plovoucí pěstební buňky IA je tvořena 2^nm silným mirelonem ( pěnový polyetylén) , plovoucí pěstební buňka IA je naplněna směsí perlitu a drceného polystyrénu. Tloušťkou stěny buňky IA (pěnový polyetylén) je regulována hloubka ponoru buňky a zvyšován či snižován hydrostatický vztlak. Pěstební živný hydroponický roztok 2 je stejný jako na obr. 1, rovněž i krycí fólie 5 je stejná.

Příklady hydroponického pěstování na plovoucím nosiči,

Do pěstební nádoby 3 nasypeme plovoucí nosič I, tvořený suchou směsí perlitu s pěnovým drceným polystyrenem nebo ji naplníme pěstebními buňkami TA jak výše uvedeno.

Do pěstební nádoby 3 nalejeme potřebné množství pěstebního roztoky^ , před vyklíčením semen může být použita čistá voda a až po vyklíčení semen lze doplnit hydroponické hnojivo. Volný plovoucí sypký nosič I promícháme s roztokem, aby byl v celém profilu mokrý, pěstební buňky IA roztokem prolejeme.

Plovoucí sypký nosiql osejeme semeny rostlin, množství vysetého semene se bude řídit zkouškou klíčivosti. Semena buď mírně zamáčkneme do volného plovoucího sypkého nosíce“

1. nebo v buňkách IA necháme na povrchu.

Pěstební nádobu 3 přikryjeme krycí fólií 5, po stranách necháme větrací mezery. Pěstební nádobu 3 umístíme na polostinné místo.

Výsledek pokusu

V květnu 2004 bylo vyseto touto metodou (výsevem do volného plovoucího substrátu) cca ÍXf

000 ks borovice černé (Pinus nigra) a cca 10 000 ks smrku pichlavého (Picea pungens), udaná γ ο, V klíčivost ze semenářského závodu byla 92j%, všechny klíčivif semena vzešly. V pěstebních nádobách byly rostliny 10 týdnů, během této doby byl jednou doplněn hydroponický roztok. Semenáčky nevykazovaly žádné choroby. Kromě jednoho doplnění substrátu nebyla rostlinám věnována žádná péče. Výška semenáčků borovice byla v průměru 7Ém, výška semenáčků smrku pichlavého 3(cm. Po 10 týdnech byly rostliny přeškolkovány na záhony, kde pokračovaly v růstu. Po přeškolkování nebyly vykazovány žádné ztráty. Část rostlin v pěstebním roztoku přezimovala (roztok byl v zimním období zmrzlý), rostliny na jaře pokračovaly beze ztrát v růstu. V dubnu 2004 byla vyseta semena buku lesního (Fagus sylvatica), v tomtéž roce dosáhly rostliny výšky 25 až 3dcm.

< « i

V únoru až květnu 2005 byly tímto způsobem vysety dřeviny: borovice lesní (Pinus sylvestris) smrk ztepilý (Picea abies) dub letní (Quercus robur), buk lesní (Fagus sylvatica), olše lepkavá (Alnus glutinosa), javor mléč (Acer platanoides), javor klen (Acer pseudoplatanus), akát (Robinia pseudoacatia), bříza bradavičnatá (Bettula verrucosa). Pokusy s řízkováním byly provedeny na topolu (Populus canadensis) a na vrbě (Salix fragilis a Salix viminalis). Všechny dřeviny vzešly a rostly způsobem jako pod závlahou ve skleníku. Během vegetačního období (květen až červen) r. 2005 všechny dřeviny v celkovém počtu cca 2000 ks byly vysazeny na zkusné plochy státního podniku Lesy České republiky a na zkusné plochy Státních lesů Slovenské republiky na jižním Slovensku na velmi výsušném stanovišti vátých písků a na kalamitních plochách Vysokých Tater. Všechny dřeviny po zasazení na finální stanoviště v lesních porostech pokračovaly v růstu bez zaschnutí a bez přerušení růstu. Výškově dosáhly vzrůstu opět velikosti sazenic pěstovaných ve školce pod závlahou. Na Slovensku jsou zkusné plochy sledovány Lesnickým výzkumným ústavem ve Zvolenu.

Na jaře r. 2005 byla metodou plovoucích výsevů vyseta celá řada květin a užitkových rostlin včetně suchomilných. Všechny velmi dobře rostly a plodily, bylo je možno kdykoliv během růstu vyjmout z plovoucího substrátu, rozsadit znovu do plovoucího substrátu nebo přesadit do půdy.

Průmyslová využitelnost

Hydroponické pěstování rostlin na plovoucím nosiči je použitelné při pěstování většiny rostlin (při pokusech nebyla zjištěna rostlina, kterou by nebylo možno tímto způsobem pěstovat). Zvláště je vhodné provádět výsevy semen na plovoucí sypké rizice a rostliny během několika týdnů přesazovat na finální stanoviště. Hlavně u semenáčků dřevin je vhodné využít možnosti přesazování rostlin během vegetačního období a tyto vysazovat přímo na finální stanoviště do lesních porostů. Semenáček pokračuje v růstu bez šoku z přesazení a nedochází k deformaci kořenového systému.

Claims

Patentové nároky

1. Zařízení pro hydroponické pěstování rostlin nebo jejich částí sestávající z nádoby (3) jakéhokoliv tvaru nebo volného bazénu obsahujícího živný hydroponický roztok (2), vyznačující se tím že na jeho hladině je umístěn plovoucí sypký nosič (1).
2. Zařízení podle nároku 1^ vyznačující se tím, že plovoucí sypký nosič (1) je tvořen směsí perlitu a pěnového plastu vybraného ze skupiny tvořené polyuretanem a/nebo drceným polystyrenem.
3. Zařízení podle nároku 1 až 2,vyznačující se tím, že sypký plovoucí nosič (1) je n

rozdělegl na jednotlivé plovoucí pěstební buňky (1 A), z nichž každá je ohraničena alespoň bočními stěnami, které umožňují přímý kontakt plovoucího nosiče s hydroponickým živným roztokem a které mohou být jako celek následně přesazeny do jiné nádoby nebo do terénu přímo na finální stanoviště rostliny.
4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že boční stěny plovoucích pěstebních buněk (1A) jsou tvořeny pěnovým polyetylénem, pěnovým polystyrenem nebo jakýmkoliv jiným plastem.
5. Zařízení podle nároků 3 a 4_f vyznačující se tím, že boční stěny plovoucích pěstebních buněk (1 A) se ve spodní části sbíhají a vytváří úzkou štěrbinu, čímž je plovoucí sypký nosič (1) chráněn proti vysypání z pěstební plovoucí buňky (1A) za sucha při vkládání do nádoby (3).
6. Zařízení podle nároků 3 a 4_;vyznačující se tím, že pěstební plovoucí buňky (1 A) jsou opatřeny perforovaným dnem, čímž je plovoucí sypký nosič (1) chráněn proti vysypání za sucha při vkládání do nádoby (3).
7. Zařízení podle nároků 3 a 4,vyznačující se tím, že pěstební plovoucí buňky (1 A) jsou ve spodní části opatřeny materiálem umožňujícím průnik hydroponického živného roztoku, který je vybraný ze skupiny tvořené vatou, gázou, čímž je plovoucí sypký nosič (1) chráněn proti vysypání za sucha při vkládání do nádoby (3).
8. Zařízení podle nároků 1 až 7_; vyznačující se tím, že nádoba (3) je pokryta průhlednou krycí fólií (5).