EA005427B1

EA005427B1 - Способ и устройство для выращивания растений

Info

Publication number: EA005427B1
Application number: EA200400180A
Authority: EA
Inventors: Гертус Де Соваж; Антон Блакмер
Original assignee: Роквул Интернэшнл А/С
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2005-02-24
Also published as: CA2452917A1; NZ530430A; US20050081440A1; AU2002354541B2; KR100900311B1; KR20040030806A; MXPA04000191A; WO2003005808A1; PL367693A1; EA200400180A1; EP1416787A1; GB0117183D0

Abstract

Способ выращивания растений, содержащий подачу воды к растениям, так, чтобы корни растений находились в соприкосновении с массой воды, и всасывание воды посредством всасывающего устройства (3), находящегося в контакте с массой воды, в первую трубку (4), подсоединенную одним концом к всасывающему устройству (3), а посредством первой трубки (4) во вторую трубку (5), подсоединенную ко второму концу первой трубки (4), отличающийся тем, что вторую трубку (5), по меньшей мере частично, заполняют воздухом, а из первой трубки (4) выпускают воду в воздушное пространство во второй трубке (5). Изобретение также относится к устройству, предназначенному для осуществления способа.

Description

Изобретение относится к способам выращивания растений, при которых скорость потока воды для орошения, проходящего через среду, окружающую корни растений, регулируют. В частности, оно относится к способам, при которых растения выращивают в субстрате, предназначенном для их выращивания, например в субстрате в виде минеральной ваты. Оно также относится к устройству для осуществления способа выращивания растений.

Хорошо известно возделывание растений в естественном или в искусственном субстрате, обеспечивающем их выращивание, в частности, в минеральной вате, например в силикатной вате или в стекловате. Воду и при необходимости удобрения, а также другие добавки подают к субстрату для выращивания обычно посредством прохождения через субстрат потока воды, как вариант, содержащего удобрения или другие добавки. Важно, чтобы растения получали требуемое количество воды, кислорода и других материалов, например, удобрений, которые переносятся водой.

Вода представляет собой одно из средств, с помощью которого кислород подводят к субстрату, обеспечивающему возможность выращивания растений. В частности, если воду подают из капельницы, расположенной над субстратом для выращивания, выполненным в виде минеральной ваты, то капли, падающие на субстрат, будут богаты кислородом. Этот кислород поступает к субстрату, и его будут потреблять корни растений. Следовательно, если в обеспечивающем выращивание субстрате содержание кислорода становится низким, ситуация может быть исправлена подачей большего количества воды.

Подобные соображения применимы и к другим добавкам, растворяемым в воде, например к удобрениям. Большая скорость потока воды, подаваемой к субстрату, позволяет увеличить скорость подачи добавок, которые переносятся водой.

Требуемый водный поток предпочтительно иметь и по другим причинам. Увеличенный поток воды приводит к увеличению турбулентности вокруг корней, которая повышает скорость переноса полезных компонентов, таких как вода и удобрения, к корням. Поток воды также позволяет удалять нежелательные побочные продукты, выделяемые растениями в субстрат, обеспечивающий их выращивание.

Однако простое увеличение скорости подачи воды к субстрату, обеспечивающему выращивание растений, может создать проблемы. В частности, максимальный расход обычно определяется как максимальный расход воды через субстрат под действием силы тяжести. Если скорость подачи воды превышает эту скорость свободного прохождения потока, то избыточная вода просто переливается.

Можно изменить субстрат для выращивания растений таким образом, чтобы получить более высокую максимальную скорость свободного прохождения потока. Однако при этом обычно требуется уменьшить плотность субстрата, в частности, в случае применения минеральной ваты. Это само по себе приводит к худшему распределению воды через субстрат. Уровень воды в верхней части субстрата для выращивания растений будет значительно ниже, чем в его донной части. Верхняя часть может сильно высохнуть, а в донной части может произойти перенасыщение.

Было бы желательно осуществлять активное управление скоростью прохождения потока воды через субстрат. В более ранних публикациях ЕР-А-300536 и ЕР-А-409348 раскрыты активные системы для прохождения потока воды.

В публикации ЕР-А-300536 раскрыта система, в которой поток воды через субстрат для выращивания растений управляется посредством капиллярной системы. Водяные трубки проходят в субстрат и подсоединяются к водяному насосу. Система отрегулирована на заданную скорость нагнетания воды, выходящей из субстрата. Система с трубками, по существу, заполнена водой, при этом скорость потока, по существу, определяется скоростью, на которую отрегулирован водяной насос. В этой публикации описано давление всасывания, но в контексте силы, на которую должно быть оказано влияние растением для удаления воды из субстрата. В этом смысле высокое давление всасывания согласуется с низким содержанием воды в субстрате, причем цель рассматриваемой публикации заключается в сохранении требуемого содержания воды в субстрате и, следовательно, требуемого давления всасывания.

Публикация ЕР-А-409438 относится к такой же системе нагнетания воды. В ней дополнительно имеются соединительные элементы между системой трубок и субстратом для выращивания растений. Их назначение заключается в предотвращении роста корней растений к системе трубок. Указано, что преимущество соединительных элементов заключается в том, что они остаются более влажными, чем окружающий их субстрат, и препятствуют поступлению воздуха в систему трубок с боковой стороны блока.

Хотя обе эти системы эффективны и полезны, в определенных отношениях они могут быть усовершенствованы. В частности, в случае ранее описанных систем требуется, чтобы поверхность, на которой выращивают растения, например настил теплицы, была расположена почти точно по горизонтали. При этом давление в системе и скорость потока воды изменяются в соответствии с высотой, на которой расположен блок субстрата для выращивания растений (например, из минеральной ваты). Другая потенциальная проблема заключается в том, что система трубок, по существу, заполнена водой. Таким образом, в системе имеется непрерывный путь прохождения воды от одного растения к какому-либо другому растению. При этом имеется потенциальная возможность переноса вирусов и других инфекций по всей сельскохозяйственной культуре.

Еще одна существующая система для выращивания растений известна как система выращивания растений в пластиковых трубах, по которым течет питательный раствор. В этой системе растения выра

- 1 005427 щивают в небольших блоках, предназначенных для разведения растений, или даже вообще без субстрата, при этом растения и блоки, если их используют, находятся в пластиковых контейнерах, например, в контейнерах из пластиковой пленки. Вода капает в контейнер и в блок для разведения растений, если его используют, и стекает из пластикового контейнера через отверстия. Для таких систем характерна проблема, заключающаяся в том, что процесс дренирования, по существу, выполняется при выровненной поверхности, на которой выращивают растения. Неровная поверхность приводит к неравномерному дренированию, при этом разные растения подвергаются разной степени насыщения.

Согласно изобретению создан способ выращивания растений, содержащий обеспечение растениями, подачу воды, так чтобы корни растений входили в контакт с массой воды, и ее всасывание посредством всасывающего устройства, находящегося в контакте с массой воды в субстрате для выращивания растений, в первую трубку, и всасывание воды через первую трубку во вторую трубку, отличающийся тем, что вторую трубку, по меньшей мере частично, заполняют воздухом, при этом первую и вторую трубки соединяют таким образом, чтобы воздух из первой трубки выделялся в воздушное пространство во второй трубке. В предпочтительном варианте осуществления изобретения давлением в трубках управляют посредством воздушного насоса.

То есть изобретение содержит устройство для всасывания жидкости и воздушного запирания, которое встроено в виде единого целого в систему для выращивания растений и которое составляет часть системы трубок, в которой используется полость, частично заполненная жидкостью и частично заполненная воздухом, чтобы обеспечить контролируемое выделение жидкости из субстрата. Устройство для всасывания жидкости и воздушного запирания, в основном, выполнено в виде всасывающего устройства, например, в виде пробки для всасывания, вставленной в субстрат для выращивания растений. Всасывающее устройство может формировать воздушный замок, когда давление в системе трубок стремится втянуть через него воздух. Когда давление, обеспечивающее всасывание воды в систему, увеличивается, поток воды увеличивается, причем обычно до силы всасывания, составляющей по меньшей мере 30 см водяного столба.

Давление может быть увеличено вплоть до создания силы всасывания, при которой всасывающее устройство выпускает в первую трубку воздух, а не воду, поскольку сила, стремящаяся всасывать в систему воду, больше силы, удерживающей воду во всасывающем устройстве.

В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения растения помещают в субстрат для их выращивания, подают воду к субстрату и всасывают ее из субстрата посредством всасывающего устройства, которое обеспечивают в этом субстрате. Таким образом, устройство для всасывания жидкости и воздушного запирания предпочтительно устанавливают внутри субстрата для выращивания растений в виде единого целого с ним.

В изобретении силой всасывания воды в систему трубок управляют с помощью давления воздуха. То есть это противоположно системам согласно публикациям ЕР-А-300536 и ЕР-А-409348, в которых перемещение воды из субстрата для выращивания растений в систему трубок управляется посредством потока воды и, следовательно, оно подвержено влиянию относительных высот блоков из субстрата для выращивания растений, так что для эффективности системы все блоки должны находиться на одном и том же уровне. В изобретении нет необходимости в обеспечении поверхности, находящейся на одном уровне, и поэтому система может быть легко и просто использована в любой теплице без необходимости первоначального выравнивания настила.

Кроме того, первая трубка выходит в воздушное пространство во второй трубке. В предпочтительном варианте осуществления конструкции обеспечено по меньшей мере две, а предпочтительно большое количество трубок, при этом каждая из них соединена с всасывающим устройством, находящимся в контакте с массой воды, которая соприкасается с корнями растений. Когда растения выращивают в субстрате, обычно обеспечивают большое количество блоков, в каждом из которых находится одно растение или их небольшое количество. В этом случае каждое всасывающее устройство обычно связано с одним блоком, но в некоторых случаях одно всасывающее устройство может быть связано с каждым растением. Таким образом, хотя и возможно, чтобы вирусы и другие инфекционные агенты, имеющиеся на одном растении, могли быть втянуты из субстрата для выращивания растений в первую трубку, а затем были бы выпущены во вторую трубку, в данном случае отсутствует путь прохождения воды между второй трубкой и другими первыми трубками, связанными с другими растениями.

Поэтому опасность переноса вирусов или иных инфекционных агентов значительно снижена.

Посредством изобретения можно управлять потоком воды через среду, окружающую корни растений, например, через субстрат для выращивания растений, просто путем изменения давления в системе трубок с помощью воздушного насоса, и в результате можно получить описанные выше преимущества, так чтобы контролировать скорость подачи кислорода, скорость подачи других добавок, а также контролировать содержание воды, рН, электропроводность, содержание питательных элементов, таких как азот и микроэлементы, и удаление нежелательных побочных продуктов. Этого также можно добиться с помощью субстрата для выращивания растений, имеющего высокую плотность, который обеспечивает хорошее распределение воды, но без недостатков, свойственных системам согласно публикациям ЕР-А300536 и ЕР-А-409348.

- 2 005427

Можно быстро и легко изменять давление воздуха в системе трубок и таким образом без труда изменять скорость потока и содержание воды.

Если используется субстрат для выращивания растений, а всасывающее устройство размещено в донной части субстрата, то вода всасывается из донной части субстрата, при этом тенденция к насыщению водой донной части субстрата уменьшается.

В изобретении также создано устройство, пригодное для использования при выращивании растений. Оно содержит среду для выращивания, предназначенную для нахождения в ней растений и воды, так что корни растений будут соприкасаться с массой воды, при этом среда для выращивания включает всасывающее устройство, предназначенное для всасывания воды из этой среды и подсоединенное к первой трубке с одного конца этой трубки. Своим другим концом первая трубка подсоединена ко второй трубке, при этом устройство содержит средство для дренирования воды из второй трубки. Предпочтительно, чтобы устройство также содержало воздушный насос, предназначенный для управления давлением воздуха в системе трубок, при этом устройство имеет такие размеры, чтобы при использовании системы вторая трубка, по меньшей мере частично, была заполнена воздухом.

Как и в случае способа согласно изобретению среда для выращивания растений предпочтительно представляет собой субстрат, а в субстрат предпочтительно включено всасывающее устройство.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен схематический вид устройства согласно изобретению, на фиг. 2 - вид в поперечном сечении части устройства согласно изобретению, на фиг. 3 - другой вид в поперечном сечении части устройства согласно изобретению, на фиг. 4 - еще один схематический вид устройства согласно изобретению, на фиг. 5 показано сравнение весов растений, достигаемых посредством использования способов орошения согласно изобретению и двух стандартных известных способов орошения.

Растения обычно представляют собой товарные культуры такого типа, которые выращивают в теплицах. Культура может, например, представлять собой такую коммерческую культуру, как салат, томат, огурец или сладкий перец.

Согласно предпочтительному варианту изобретения растения выращивают в субстрате. Может быть использован любой естественный или искусственный субстрат для выращивания растений, например почва, торф, перлитные или искусственные стеклянные волокна или какие-либо их смеси. Предпочтительно, чтобы субстрат для выращивания растений был образован из минеральной ваты, например из стекловаты или, что предпочтительно, из силикатной ваты.

Субстрат для выращивания растений, выполняемый из минеральной ваты, может быть изготовлен обычным способом путем создания минерального расплава и формирования волокон из этого расплава. В течение изготовления волокон или, что менее предпочтительно, после изготовления волокон на волокна может быть нанесено связующее вещество.

Предпочтительно, чтобы субстрат содержал увлажняющий агент. Он может быть использован в дополнение к связующему веществу. Как вариант, может быть использован один материал, который действует в качестве связующего и увлажняющего агента.

Субстрат для выращивания растений может содержать другие добавки, известные в этой отрасли и предназначенные для изменения и улучшения свойств, например, глину и лигнит.

В одном из вариантов осуществления изобретения субстрат выполнен в виде последовательности небольших блоков для разведения растений, при этом каждый из блоков содержит одно растение, а сами блоки находятся в пластиковом контейнере, например в пластиковом листовом материале. Это один из вариантов осуществления системы выращивания растений в пластиковых трубах, по которым течет питательный раствор.

В другом варианте осуществления системы выращивания растений в пластиковых трубах, по которым течет питательный раствор, вообще не используют субстрат, служащий для выращивания. Вместо этого растения выращивают таким образом, что их корни находятся в контакте с массой воды, содержащейся внутри пластикового контейнера, выполненного, например, из пластикового листового материала.

При осуществлении способа воду подают к растениям, например, к субстрату для их выращивания, где ее и используют. Подача воды может быть обеспечена любым обычным способом, например, путем капельной подачи. Этот способ особенно предпочтителен, поскольку вода богата кислородом, когда она достигает среды, окружающей растения, например, субстрат для их выращивания. Орошение можно выполнять непрерывно или периодически. Вода может содержать удобрения, биологически активные добавки, например, фунгициды, а также другие добавки.

Для изобретения важно, чтобы масса воды, находящаяся в контакте с корнями растений, находилась в контакте с всасывающим устройством. В этом описании всасывающее устройство представляет собой устройство, которое может всасывать воду из субстрата для выращивания растений. То есть оно может забирать воду, противодействуя давлению. Таким образом, хотя изобретение может включать систему для создания вакуума или нагнетания, всасывающее устройство не является существенным, и вода может быть забрана без выполнения таких действий. В частности, можно всасывать воду из субстрата для выращивания растений с помощью капиллярной силы.

- 3 005427

Предпочтительно, чтобы всасывающее устройство было изготовлено из пористого материала. Примеры его выполнения включают каменный материал, керамический материал, минеральную вату и, в частности, пористое стекло. Как вариант, всасывающее устройство может быть выполнено из органического материала, например, из полимерной пены или из полимерных волокон. Этому материалу будет придана такая форма, чтобы размер пор был достаточно мал, так чтобы было обеспечено требуемое капиллярное действие.

Всасывающее устройство должно удерживать воду более плотно, чем воздух. Предпочтительно, чтобы оно удерживало воду, противодействуя силе, составляющей по меньшей мере 5 см водяного столба, еще предпочтительнее, когда сила составляет по меньшей мере 10 см водяного столба, еще более предпочтительно, если сила составляет по меньшей мере 20 см водяного столба, а наиболее предпочтительно, если сила составляет по меньшей мере 30 см водяного столба. Некоторые из устройств могут удерживать воду, противодействуя силе, достигающей 200 см водяного столба.

Способность всасывающего устройства удерживать воду может быть большей или меньшей в соответствии с природой субстрата для выращивания растений (если его используют). Например, когда субстрат представляет собой вату из каменного материала, всасывающие устройства, которые могут удерживать воду, противодействуя силе, составляющей по меньшей мере 5 см водяного столба, позволяют получить приемлемые результаты. Однако когда субстрат представляет собой почву, наилучшие результаты будут достигнуты, если всасывающее устройство удерживает воду, противодействуя силе, составляющей по меньшей мере 50 см водяного столба.

Если давление во второй трубке ниже атмосферного давления (что предпочтительно), обычно всасывающее устройство удерживает воду более плотно, чем воздух, при величине водяного столба, определяемой высотой трубки над всасывающим устройством, вычитаемой из разности пониженного давления во второй трубке и атмосферного давления (часто называемого разрежением). На практике всасывающее устройство должно удерживать воду, противодействуя силе, по существу равной разрежению во второй трубке.

Когда используют субстрат для выращивания растений, предпочтительно, чтобы средний размер пор пористого материала был меньше среднего размера пор субстрата.

Всасывающее устройство может быть образовано из каких-либо материалов, упомянутых выше, однако, было установлено, что приемлемы определенные виды каменного материала, особенно вулканический каменный материал. Для того чтобы определить, приемлем ли какой-либо определенный материал в качестве материала для всасывающего устройства, просто необходимо проверить его способность удерживать воду при противодействии указанным выше величинам водяного столба.

По существу всасывающее устройство может быть определено как воздушное запирающее устройство. То есть оно не создает возможность существенного прохождения воздуха через массу воды, находящуюся в контакте с корнями (то есть через субстрат, если его используют), а также в первую и вторую трубки.

В изобретении давление воздуха в первой и второй трубках обычно предварительно задают, причем оно предпочтительно ниже атмосферного давления. Прохождение воздуха во вторую трубку через всасывающее устройство до некоторой степени будет влиять на это давление, изменяя его. Это также приводит к воздействию на разные всасывающие устройства в одной системе разных давлений воздуха, что в изобретении пытаются избежать. Однако в системах, в которых давление значительно ниже атмосферного, составляя, например, порядка 0,5 бара (5000 см водяного столба), низкая степень прохождения воздуха в боковую трубку через всасывающее устройство не создает проблему. Следовательно, всасывающее устройство представляет собой воздушное запирающее устройство в той степени, в которой оно предотвращает поступление значительного количества воздуха во вторую трубку, которое оказывает существенное влияние на давление воздуха во второй трубке.

Определенные виды каменного материала препятствуют развитию водорослей и бактерий. Эти виды материалов предпочтительны.

Всасывающее устройство, в общем, имеет полный объем от 2 до 100 см³.

Обычно всасывающие устройства выполнены в виде отдельных объектов внутри отдельных блоков из субстрата для выращивания растений (каждый блок содержит одно растение или небольшое количество растений) или отдельно внутри большого блока (содержащего большое количество растений), при этом каждое всасывающее устройство связано с одним небольшим блоком или с небольшим количеством растений в большом блоке.

Всасывающие устройства этого типа могут быть определены как пробки для всасывания. Устройства могут иметь любые формы или размеры. Обычно всасывающее устройство, в основном выполнено так, что оно имеет цилиндрическую или удлиненную форму. Однако необязательно, чтобы оно представляло собой один элемент. Например, оно может быть выполнено в виде двух или более отдельных пальцеобразных элементов. Размер всасывающего устройства обычно выбирают так, чтобы он соответствовал среде, окружающей корни растений, представляет ли она собой блок субстрата для выращивания растений или массу воды.

- 4 005427

Также возможно, чтобы всасывающее устройство не представляло собой пробку для всасывания, а было выполнено в виде слоя материала вдоль основания блока. Например, блок субстрата для выращивания растений может быть выполнен из минеральной ваты, в которой верхняя часть имеет низкую плотность (например, от 10 до 100 кг/м³, в частности от 20 до 60 кг/м³), а слой основания имеет более высокую плотность (по меньшей мере 150 кг/м³, например от 250 до 350 кг/м³). Такой слой может быть выполнен в отдельных блоках или в одном большом блоке, предназначенном для удерживания большого количества растений. Предпочтительно, чтобы эту систему использовали с нижним слоем, образованным из минеральной ваты, но он также может быть образован из любого материала, приемлемого для формирования пробки, служащей для всасывания.

Всасывающее устройство подсоединено к одному концу первой трубки, которая обычно имеет ограниченный диаметр. Внутренний диаметр предпочтительно составляет от 1 до 10 мм, а более предпочтительно от 2 до 6 мм, в частности порядка 4 мм.

Другой конец первой трубки соединен со второй трубкой. В изобретении важно то, чтобы вторая трубка, по меньшей мере частично, была заполнена воздухом. Это позволяет контролировать давление в системе с помощью воздушного насоса. Также важно, чтобы первая трубка выходила в воздушное пространство во второй трубке, так чтобы в предпочтительной системе, в которой несколько первых трубок осуществляют подвод к одной второй трубке, отсутствовал непрерывный путь прохождения воды между растениями. Обычно первую трубку соединяют с верхней частью второй трубки. В течение использования потока воды первая трубка также обычно, по существу, заполнена водой.

Относительный объем воздуха и воды в системе трубок будет изменяться в соответствии с требуемым потоком воды и размерами трубок. Однако предпочтительно, чтобы внутренний объем системы трубок был занят водой не более чем на 80%, предпочтительно не более чем на 60%, в частности, не более чем на 40%. Наиболее предпочтительно, чтобы внутренний объем трубок был занят водой менее чем на 20%, в частности менее чем на 10%.

Давление в системе трубок обычно составляет от 200 Па ниже атмосферного давления до 200 Па выше атмосферного давления, а предпочтительно от 100 Па ниже атмосферного давления до 100 Па выше атмосферного давления. Предпочтительно, чтобы пониженное атмосферное давление составляло, например, от 5 до 50 Па ниже атмосферного давления.

Можно создать систему, в которой давление воздуха в трубках будет выше атмосферного давления, при условии, что место выпуска из первой трубки во вторую трубку находится на более низком уровне, чем пробка для всасывания. Это означает, что сила тяжести приводит к перемещению воды от пробки для всасывания ко второй трубке. Давление выше атмосферного приводит к снижению этой тенденции, но при условии, что предельная сила создает тенденцию к перемещению воды ко второй трубке, может быть использовано любое сочетание высоты и давления воздуха.

Если давление в системе трубок представляет собой давление ниже атмосферного, то место выхода из первой трубки во вторую трубку может находиться на большей высоте, чем всасывающее устройство.

Для оптимальной работы предпочтительной системы, содержащей два или более всасывающих устройства, каждое из которых связано с первой трубкой, две или более первых трубки выходят в одну вторую трубку, при этом разность по высоте между всасывающим устройством и местом, в котором первая трубка выходит во вторую трубку, должна быть одной и той же для каждого сочетания всасывающего устройства/первой трубки. Нет необходимости в том, чтобы все всасывающие устройства находились на одном уровне по отношению друг к другу, или чтобы все из первых трубок находились на одном уровне по отношению друг к другу. Однако высота конца первой трубки по отношению к всасывающему устройству должна быть, по существу, одной и той же для всех пар.

Понятно, что квалифицированные специалисты в этой области могут выбрать относительные высоты всасывающего устройства и места выхода из первой трубки во вторую трубку, а также давление воздуха в системе трубок, чтобы получить требуемую силу для всасывания воды от всасывающего устройства ко второй трубке.

Предпочтительно, чтобы высота места выпуска из первой трубки во вторую трубку была не ниже, чем какое-либо иное место в первой трубке. То есть предпочтительно, чтобы какая-либо часть первой трубки не находилась на более высоком уровне, чем место выпуска во вторую трубку.

Предпочтительно, чтобы система содержала определенное количество блоков субстрата для выращивания растений, выполненных, например, из минеральной ваты, каждый из которых включает всасывающим устройством и первой трубкой, при этом все из первых трубок проходят к одной второй трубке. Более предпочтительно, чтобы была выполнена группа таких систем, так чтобы имелось по меньшей мере две, а обычно несколько вторых трубок, все из которых обеспечивали бы подачу в одну третью трубку, при этом вода поступает в третью трубку, в которой расположен сифон, обеспечивающий удаление воды из системы. Предпочтительно, чтобы сифон находился в самом низком месте третьей трубки.

Вторая трубка может быть расположена под любым углом, при условии, что она обеспечивает возможность вытекания воды из системы или, что предпочтительно, в третью трубку. Обычно она расположена под углом от 0 до 45° по отношению к горизонтали.

- 5 005427

Воду, откачиваемую сифоном из системы, обычно используют повторно, обычно после ее дезинфекции.

Система может быть запущена с помощью какого-либо приемлемого средства с целью создания начального потока воды через всасывающее устройство, например, путем использования воздушного насоса или иного всасывающего средства, или даже только силы тяжести. В хорошо уплотненных системах не требуется дополнительных средств для уменьшения или увеличения давления воздуха, однако, на практике такое средство обычно часто используется для управления давлением в системе в течение длительного периода времени.

Предпочтительно, чтобы для управления давлением в системе использовался воздушный насос, при этом он может быть подсоединен к любому месту системы трубок, причем обычно ко второй или к третьей трубке. Обычно он соединен с третьей трубкой. Воздушный насос регулируют, чтобы управлять давлением воздуха в системе в пределах желаемого диапазона.

Согласно изобретению вода всасывается из субстрата для выращивания растений в систему трубок посредством регулирования сил так, чтобы имело место перемещение воды от всасывающего устройства ко второй трубке. Также будет понятно, что можно создать систему, в которой давление в системе трубок будет достаточно большим для принудительной подачи воздуха через всасывающее устройство и в массу воды, находящуюся в контакте с корнями растений. Это может различными путями привести к повышению уровня кислорода в воде, находящейся вокруг корней.

Система согласно изобретению может быть использована при любом способе культивации. Она особенно полезна для управления скоростью потока воды в системе регулирования содержания кислорода, описанной в одновременно поданной на рассмотрение международной заявке на патент № ЬЛБ01250 \νϋ. в которой испрашивается приоритет согласно английской заявке на патент № 0117182.6.

Далее система согласно изобретению будет представлена со ссылками на чертежи.

Подробное описание чертежей

На фиг. 1 показана группа блоков 1 субстрата для выращивания растений, выполненного из минеральной ваты. В каждом блоке 1 расположено растение 2 для его выращивания (см. фиг. 2). В каждом блоке выполнена пробка 3 для всасывания, подсоединенная к первой трубке 4. Все первые трубки 4 соединены с одной второй трубкой 5, определяемой как боковая трубка. В предпочтительной системе имеется группа боковых трубок 5, в каждую из которых подводят воду из группы первых трубок. На фиг.1 показаны две боковых трубки 5. Все боковые трубки 5 обеспечивают подачу к третьей трубке 6. Третья трубка может быть определена как основная трубка. К этой основной трубке 6 подсоединен воздушный насос 7. В самой нижней точке основной трубки 6 расположен сифон 8, используемый для отвода воды.

Внутренний диаметр первой трубки 4 обычно составляет от 1 до 10 мм, а предпочтительно примерно 4 мм. Внутренний диаметр второй, боковой трубки 5 обычно составляет от 20 до 80 мм, а предпочтительно от 40 до 80 мм.

Наладку системы осуществляют следующим образом. Сифон 8 заполняют водой. Блоки 1 заполняют водой. При этом будет обеспечена возможность заполнения водой пробок 3, предназначенных для всасывания, от блоков 1 посредством капиллярного действия. После этого запускают воздушный насос 7, чтобы понизить давление воздуха в системе трубок. Давление воздуха понижают, например, приблизительно на 10 Па ниже атмосферного давления. После этого воду из пробок 3 всасывают в первые трубки 4 вследствие пониженного давления в системе трубок и она падает каплями в боковую трубку 5 у верхней части этой боковой трубки 5. На фиг. 2 показан вид в поперечном сечении боковой трубки 5, на котором изображены воздушное пространство и вода, протекающая вдоль донной части трубки. При этом воду, удаленную из каждого блока, изолируют от всех других блоков. Вода течет вдоль основания боковой трубки 5 и проходит в основную трубку 6. Воду удаляют из системы посредством сифона 8, который обеспечивает возможность выхода воды независимо от давления воздуха и не оказывает влияния на давление воздуха.

В представленной системе место, в котором первые трубки 4 выходят в боковые трубки 5, находится на большей высоте, чем пробки 3 для всасывания. Таким образом, чтобы всасывать воду через первую трубку 4, необходимо, чтобы давление воздуха было в значительной степени ниже атмосферного давления для подачи воды на требуемый уровень. Относительный уровень будет одним и тем же для всех пар, состоящих из пробки для всасывания и первой трубки. Поэтому давление в системе трубок даже может представлять собой атмосферное давление при условии, что предельная сила, действующая на воду, стремится вытянуть ее от пробки к боковой трубке 5.

Воду, отводимую посредством сифона, обычно дезинфицируют и используют повторно.

Пример.

В этом примере показано использование системы согласно изобретению для управления содержанием воды в блоках субстрата для выращивания растений. Он демонстрирует, что использование системы согласно изобретению обеспечивает значительное повышение веса растений при их уборке по сравнению с двумя другими (известными) способами орошения.

В процессе проведения испытаний описанные растения, которые представляли собой огурцы, были выращены в блоках субстрата для выращивания растений, выполненных из ваты, полученной из камен

- 6 005427 ного материала, при этом размер блоков составлял 10 х 10 х 7,5 см. Воду подводили к блокам тремя разными способами: а) способом отлива/прилива, Ь) способом подачи сверху и с) способом согласно изобретению. В каждом случае использовалось управление системой так, чтобы получить заданное процентное содержание воды в блоках субстрата для выращивания растений.

Система (а) с отливом/приливом и система (Ь) с подачей сверху представляют собой системы, действующие известными в этой отрасли способами для сохранения заданного содержания воды в блоках субстрата.

Систему (а) с отливом/приливом выполняют посредством измерения веса каждого блока дважды в день. Когда блок достигает веса порядка 400 г, это рассматривается как свидетельство того, что содержание воды весьма низко. Прилив осуществляют для того, чтобы гарантировать получение соответствующего содержания воды. Когда требуется 60% содержание воды, прилив выполняют до создания высоты воды порядка 0,5 см, когда требуется 80% содержание воды, прилив выполняют до создания высоты воды порядка 1 см, а когда требуется 100% содержание воды, прилив выполняют до создания высоты воды порядка 7,5 см, т.е. при этом блок будет полностью погружен. Прилив сохраняют в течение периода, достаточного для увеличения содержания воды до заданного процентного содержания.

В случае системы (Ь) с верхней подачей используют подобную технологию. Когда вес блока достигает 400 г, сверху к растениям добавляют дополнительную воду, используя контейнер для орошения. Количество подаваемой воды выбирают в соответствии с процентным содержанием, требуемым для блока.

В случае системы (с) согласно изобретению эту систему, которая описана применительно к указанным выше фигурам, используют для сохранения содержания воды постоянным на определенном уровне.

В конце 3 недель был определен вес блоков субстрата для выращивания растений, который представлял собой вес растений.

Результаты показаны на фиг. 5. Они четко указывают на то, что использование системы (с) согласно изобретению существенно увеличивает вес растений (от 10 до 20%) по сравнению с системой (а) отлива/прилива и с системой (Ь) подачи сверху.

Окончательные результаты, касающиеся веса, представлены ниже для системы (с) согласно изобретению. В табл. 1 приведены результаты для трех разных типов субстратов для выращивания растений, изготовленных из минеральной ваты (А, В и С). В каждом случае приведено процентное содержание воды. Каждое испытание было повторено четыре раза, как представлено в колонках от К1 до Р4. Приведены средние значения для четырех повторов.

Таблица1

Испытание	Тип блока	% воды	К1	К2	К3	К4	Среднее значение
1	А	60	383	338	336	377	359
2	А	80	461	485	480	489	479
3	А	100	599	507	559	588	563
4	В	60	250	274	316	322	290
5	В	80	461	471	494	487	478
6	В	100	583	594	614	586	594
7	С	60	329	329	307	314	320
8	С	80	342	443	444	490	430
9	С	100	462	595	581	495	533

Общий коэффициент изменения, касающийся полученных результатов, в целом составил 8,1%. Представленные результаты показывают, что имеется небольшое изменение между повторами, касающееся окончательного веса в конце проведенных испытаний, а это указывает на успех системы согласно изобретению в отношении сохранения постоянного содержания воды на протяжении проведения испытаний.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ выращивания растений, содержащий подачу воды к растениям, так, чтобы корни растений соприкасались с массой воды, и всасывание воды посредством всасывающего устройства, находящегося в контакте с массой воды, в первую трубку, подсоединенную одним концом к всасывающему устройству, а через первую трубку во вторую трубку, подсоединенную ко второму концу первой трубки, отличающийся тем, что вторую трубку, по меньшей мере частично, заполняют воздухом, а воду выпускают из первой трубки в воздушное пространство во второй трубке.
2. Способ по п.1, при котором давлением в трубках управляют посредством воздушного насоса.
3. Способ по п.1 или 2, при котором растения выращивают в субстрате, при этом воду подают к субстрату и всасывают ее из субстрата посредством всасывающего устройства, выполненного в субстрате.

- 7 005427
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором внутренний диаметр первой трубки составляет от 6 до 50% внутреннего диаметра второй трубки, а предпочтительно от 7 до 30%.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором трубкам придают такие размеры, а скоростью потока воды управляют таким образом, что вода занимает не более 20%, а предпочтительно не более 10% внутреннего объема системы трубок.
6. Способ по п.3, при котором субстрат для выращивания растений выполняют в форме одного или более блоков, снабженных по меньшей мере двумя всасывающими устройствами в виде пробок для всасывания, каждую из которых соединяют с первой трубкой, при этом по меньшей мере две первых трубки соединяют с одной второй трубкой.
7. Способ по п.2, при котором обеспечивают по меньшей мере две вторых трубки, при этом они проходят к одной третьей трубке, к которой подсоединен воздушный насос.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором воду удаляют из системы трубок посредством сифона.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором давление воздуха в системе трубок ниже атмосферного давления, причем предпочтительно оно ниже атмосферного давления на 0-200 Па.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором вторую трубку, по существу, выполняют прямой и располагают под углом от 0 до 45° к горизонтали, при этом ее уровень во всех точках выше уровня всасывающего устройства.
11. Способ по любому из пп.1-9, при котором вторую трубку, по существу, выполняют прямой и располагают под углом от 0 до 45° к горизонтали, при этом ее уровень во всех точках ниже уровня всасывающего устройства.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором всасывающее устройство удерживает воду, противодействуя силе, составляющей по меньшей мере 5 см водяного столба, предпочтительно по меньшей мере 10 см водяного столба, а более предпочтительно по меньшей мере 20 см водяного столба.
13. Способ по п.3, при котором всасывающее устройство выполняют из пористого материала, имеющего средний размер пор, меньше среднего размера пор субстрата для выращивания растений и предпочтительно образованного из вулканической породы.
14. Способ по п.3, при котором субстрат для выращивания растений выполняют из искусственного стекловидного волокна, а предпочтительно из ваты, полученной из каменного материала.
15. Устройство для выращивания растений, содержащее среду для выращивания, предназначенную для нахождения в ней растений и воды, так, чтобы корни растений находились в контакте с массой воды, при этом среда для выращивания включает всасывающее устройство, предназначенное для всасывания воды из среды для выращивания, первую трубку, подсоединенную к всасывающему устройству и предназначенную для получения воды от всасывающего устройства, и вторую трубку, подсоединенную к концу первой трубки, не соединенному с всасывающим устройством, а также средство для дренирования воды из второй трубки, при этом устройство имеет такие размеры, когда вторая трубка при использовании, по меньшей мере частично, заполняется воздухом.
16. Устройство по п.15, дополнительно содержащее воздушный насос, предназначенный для управления давлением воздуха в первой и второй трубках.
17. Устройство по п.15 или 16, в котором среда для выращивания представляет собой субстрат.
18. Устройство по любому из пп.15-17, дополнительно содержащее средство для подачи воды к среде для выращивания, предпочтительно систему с капельницей.
19. Устройство по любому из пп.15-18, в котором внутренний диаметр первой трубки составляет от 6 до 50%, а предпочтительно от 7 до 30% диаметра второй трубки.
20. Устройство по любому из пп.15-19, дополнительно содержащее третью трубку, соединенную со второй трубкой.
21. Устройство по п.20, в котором средство для дренирования воды из второй трубки содержит сифон, установленный в самой нижней точке третьей трубки.
22. Устройство по любому из пп.15-21, в котором всасывающее устройство имеет любой из отличительных признаков по пп.12 и 13.
23. Устройство по п.17, в котором субстрат для выращивания представляет собой искусственное стекловолокно, а предпочтительно вату из каменного материала.
24. Система выращивания растений, содержащая устройство для всасывания жидкости и воздушного запирания, которое соединено с системой трубок, частично заполненной жидкостью и частично заполненной воздухом, при этом система трубок предназначена для обеспечения контролируемого выпуска жидкости из водосодержащей среды для выращивания растений, с которой устройство для всасывания жидкости и воздушного запирания находится в контакте.