EA005544B1 - Способ и система для выращивания растений - Google Patents

Способ и система для выращивания растений Download PDF

Info

Publication number
EA005544B1
EA005544B1 EA200400178A EA200400178A EA005544B1 EA 005544 B1 EA005544 B1 EA 005544B1 EA 200400178 A EA200400178 A EA 200400178A EA 200400178 A EA200400178 A EA 200400178A EA 005544 B1 EA005544 B1 EA 005544B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
water
oxygen
actual
level
growing
Prior art date
Application number
EA200400178A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200400178A1 (ru
Inventor
Дан Кейпер
Антон Блакмер
Original Assignee
Роквул Интернэшнл А/С
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роквул Интернэшнл А/С filed Critical Роквул Интернэшнл А/С
Publication of EA200400178A1 publication Critical patent/EA200400178A1/ru
Publication of EA005544B1 publication Critical patent/EA005544B1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics

Abstract

Способ контроля одного или более выращиваемых растений, содержащий (i) обеспечение по меньшей мере одного растения в субстрате для выращивания, который содержит воду, (ii) обеспечение системы контроля, содержащей (а) первое средство хранения данных, в котором находятся хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде по меньшей мере для одной группы, а предпочтительно по меньшей мере для двух групп условий выращивания, (b) первое вычислительное средство для сравнения вводимых фактических условий выращивания и фактических уровней кислорода в воде с хранимыми данными и получения первого выходного результата, и (с) средство ввода для передачи к системе контроля фактических условий выращивания и фактических уровней кислорода в воде, при этом способ содержит (iii) измерение фактического уровня кислорода в воде вокруг корней по меньшей мере одного растения, (iv) подачу фактического уровня кислорода в воде в первое вычислительное средство, (v) определение по меньшей мере одного условия выращивания и подачу условия выращивания в первое вычислительное средство, при этом первое вычислительное средство сравнивает фактический уровень кислорода в воде и по меньшей мере одно условие выращивания с хранимыми данными и выдает первый выходной результат. Кроме того, в изобретении также создана система контроля, которая предпочтительно представляет собой систему, чувствительную к кислороду, предназначенную для использования указанного способа, а также созданы способы выращивания растений, используя указанный способ контроля.

Description

Изобретение относится к способам культивации растений в субстрате, предназначенном для их выращивания, главным образом в субстрате из минеральной ваты, в частности, оно относится к способам, при которых условия выращивания контролируют и этими условиями управляют. Изобретение также относится к системам, которые используют для осуществления способа.
Хорошо известно возделывание растений в естественном или в искусственном субстрате, обеспечивающем их выращивание, в частности, из минеральной ваты, например, из силикатной ваты или из стекловаты. Воду и при необходимости удобрения обычно подают к субстрату из минеральной ваты посредством прохождения через субстрат потока воды, как вариант, содержащего удобрения.
Для систем этого типа важно, чтобы была обеспечена необходимая подача кислорода к корням растений. Уровень растворенного кислорода в воде вокруг корней растений (уровень кислорода в воде) важен, поскольку он определяет возможность получения корнями кислорода.
В пищевой промышленности известно устройство, чувствительное к кислороду. Такое устройство описано в работе Новый оптический способ определения кислорода в бутылках с пивом, Эгаацсг и др., 27-й конгресс по принятию соглашения европейскими пивоваренными заводами. Это устройство предназначено для определения содержания кислорода в контейнерах с пищевыми продуктами, например в бутылках с пивом. Этот способ также обсужден в работе Оптический датчик кислорода, Эгаа(|сг и др., 2-я межрегиональная конференция по окружающей среде-воде, 1-3 сентября 1999 г. В последнем упомянутом документе предлагается использовать контроль уровня кислорода в грунтовой воде и в субстратах из минеральной ваты, предназначенных для выращивания растений. В последнем случае предлагается использовать вариант с волоконной оптикой. В публикации международной заявки \УО 01/63264 от 30 августа 2001 г. раскрыт оптический датчик для измерения уровней кислорода, главным образом предназначенный для измерения уровней кислорода в расходуемых продуктах, хранящихся в стеклянной таре.
Однако требования, касающиеся уровней кислорода в воде, сложны, и простое определение уровней кислорода в воде обычно недостаточно, чтобы обеспечить фермера информацией о том, являются ли условия оптимальными или нет. Например, определенное содержание кислорода может быть приемлемым для одного типа растений, но не для другого типа, или может быть приемлемым для одной стадии его выращивания, но не для другой стадии, либо низкий уровень кислорода в воде (т.е. низкое содержание кислорода в воде) для системы с высокой скоростью замены воды может не приводить к возникновению проблемы, в то время как для системы с пониженной скоростью замены воды такой уровень кислорода в воде создает проблему. Таким образом, существует сложное взаимодействие между различными условиями выращивания, которое определяет, является ли приемлемым данный уровень кислорода в воде.
В прошлом фермеры не осуществляли реальный систематический контроль условий выращивания растений. Обычно использовали визуальное наблюдение за условиями роста растений, а в некоторых случаях проводили измерения содержания воды в субстрате, в котором выращивались растения, чтобы определить, требуется ли изменить эти условия. Если этот довольно грубый способ наблюдений говорит о том, что условия не являются оптимальными, могут быть обеспечены изменения, например, содержания воды в субстрате или скорости воды. В прошлом, хотя фермеры обычно и осознавали, что уровень кислорода в воде представляет собой потенциальный фактор обеспечения приемлемых условий выращивания растений, они специально не сосредотачивали свое внимание на уровне кислорода в воде и на его измерении как средстве определения того, являются ли оптимальными условия выращивания.
Изобретение, по меньшей мере частично, основано на реализации предпосылки, что уровни кислорода в воде (т.е. содержание кислорода в воде) представляют собой оценочный инструмент для определения того, являются ли условия оптимальными. Для фермеров было бы желательно иметь возможность быстро и точно определить, являются ли уровни содержания кислорода в воде хуже оптимальных, чтобы они при необходимости могли изменить условия для обеспечения тенденции к получению в системе оптимальных уровней кислорода.
Согласно изобретению создан способ контроля одного или более выращиваемых растений, при котором
ί) обеспечивают по меньшей мере одно растение в субстрате, предназначенном для выращивания, который содержит воду;
ίί) обеспечивают систему контроля, содержащую а) первое средство хранения данных, содержащее хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде по меньшей мере для одной, а предпочтительно по меньшей мере для двух групп условий выращивания; Ь) первое вычислительное средство для сравнения вводимых фактических условий выращивания и вводимых фактических уровней кислорода в воде с хранимыми данными и получения первого выходного результата; с) средство ввода для подачи к системе контроля фактических условий выращивания и фактических уровней кислорода в воде;
при этом способ содержит ϊϊΐ) измерение фактического уровня кислорода в воде в зоне вокруг корней по меньшей мере одного растения;
ίν) подачу значения фактического уровня кислорода в воде в первое вычислительное средство;
- 1 005544
ν) определение по меньшей мере одного фактического условия выращивания и подачу по меньшей мере одного условия выращивания в первое вычислительное средство;
νί) сравнение первым вычислительным средством значений фактического уровня кислорода в воде и по меньшей мере одного фактического условия выращивания с хранимыми данными, и получение первого выходного результата.
Таким образом, в изобретении используются хранимые данные, обычно содержащиеся в компьютерной базе данных, которые могут быть запрошены первым вычислительным средством, обычно компьютерной программой, и могут быть сравнены с фактическими условиями выращивания и с фактическим уровнем кислорода в воде. Использование этой системы позволяет фермеру быстро и легко определить, соответствуют ли требуемые для системы уровни кислорода в воде этой конкретной системе. В предпочтительном варианте осуществления изобретения результаты будут изображены таким образом, что фермер получит информацию о том, какие изменения в системе должны быть выполнены, чтобы получить оптимальный уровень кислорода в воде.
Изобретение также относится к системе для осуществления способа, содержащей а) первое средство хранения данных, содержащее хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде по меньшей мере для одной, а предпочтительно по меньшей мере для двух групп условий выращивания;
Ь) первое вычислительное средство для сравнения фактических условий выращивания и фактического уровня кислорода в воде с хранимыми данными; с) средство ввода для обеспечения системы контроля фактическими условиями выращивания и фактическими уровнями кислорода в воде, и как вариант б) второе средство хранения данных, содержащее хранимые данные изменений способов для увеличения и уменьшения уровня кислорода в воде; е) второе вычислительное средство для сравнения первого выходного результата с хранимыми данными изменений для получения второго выходного результата, который указывает, какие изменения должны быть выполнены в отношении условий выращивания, чтобы добиться оптимального уровня кислорода в воде, и ί) средство отображения, предназначенное для приема первого выходного результата и/или второго выходного результата и их отображения.
Изобретение также относится к системе, чувствительной к кислороду, содержащей датчик для измерения уровня кислорода в воде в зоне вокруг корней растения, выращиваемого в субстрате, и обсуждавшуюся выше систему контроля.
Растения обычно представляют собой коммерческие сельскохозяйственные культуры такого типа, которые выращивают в теплицах. Они могут находиться в виде рассады, но часто бывают больше. Сельскохозяйственная культура может, например, представлять собой такую коммерческую культуру, как салат, томат, огурец или сладкий перец.
Может быть использован любой естественный или искусственный субстрат для выращивания растений, например почва, торф, перлитные или искусственные стекловидные волокна. Предпочтительно, чтобы субстрат был образован из минеральной ваты, например из стекловаты или предпочтительно из силикатной ваты.
Субстрат для выращивания растений, выполненный в виде 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. Обычно затем происходит отверждение связующего вещества в печи, служащей для отверждения.
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 или лигнит.
Система контроля содержит средство для хранения данных, обычно компьютерную базу данных, которая включает в себя информацию, касающуюся взаимосвязи между оптимальным уровнем кислорода в воде и различными условиями выращивания. Так, например, она может содержать информацию, касающуюся оптимального уровня кислорода в воде для разных видов растений и/или информацию, касающуюся влияния на оптимальный уровень кислорода в воде различного содержания воды в субстрате для выращивания растений. Ниже приведена дополнительная информация, касающаяся условий выращивания.
Средство для хранения данных может быть расположено по месту, то есть вблизи от системы выращивания, например, в компьютере, принадлежащем фермеру, или на обслуживающем устройстве в помещении, в котором находится фермер. В одном из вариантов осуществления изобретения средство ввода представляет собой устройство, чувствительное к кислороду, которое также содержит первое средство хранения данных и первое вычислительное средство. Когда используют такой вариант, датчик кислорода также может содержать второе средство хранения и второе вычислительное средство, если их используют (см. ниже). Как вариант, база данных может быть удалена от места выращивания и может быть подсоединена к остальной части системы, например, посредством межсетевого соединения.
- 2 005544
В одном из вариантов осуществления изобретения система контроля также содержит второе средство хранения, которое хранит данные, касающиеся способов изменения уровня кислорода в воде в зависимости от связи этого уровня с оптимумом и с факторами, которые приводят к тому, что уровень кислорода в воде становится ниже оптимального. Например, данные могут относиться к способам увеличения скорости течения воды через субстрат для выращивания растений, когда уровень кислорода в воде весьма низок для фактической скорости потока воды, при этом данные могут, например, включать в себя информацию, касающуюся оптимальных сочетаний скоростей потока воды и уровней кислорода в воде.
Система контроля содержит первое вычислительное средство. Обычно оно представляет собой компьютер, обеспеченный программным кодом. Он принимает вводимые данные фактических условий, касающихся выращивания, а также фактического уровня кислорода в воде, и запрашивает хранимые данные, чтобы определить, является ли фактический уровень кислорода в воде оптимальным для фактических условий выращивания. Компьютерная программа будет включать в себя алгоритмы, которые относятся к вводимым данным, к хранимым данным и к выходным данным.
Предпочтительно, чтобы первое вычислительное средство использовало хранимые данные для того, чтобы определить, какими должны быть оптимальные уровни кислорода в воде в свете вводимых фактических условий выращивания, и сравнивало их с измеренными фактическими уровнями кислорода в воде.
В зависимости от выполнения компьютерной программы первый выходной результат может представлять собой простое указание о том, являются ли уровни кислорода в воде оптимальными или нет. Кроме того, он может указывать на то, является ли уровень кислорода в воде выше или ниже оптимального уровня. Он может представлять собой сравнение уровня кислорода в воде и того уровня, который должен быть оптимальным.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения система контроля также содержит второе вычислительное средство. Оно в качестве входного сигнала получает первый выходной результат от первого вычислительного средства. Первое и второе вычислительные средства может обеспечивать одна компьютерная программа.
Второе вычислительное средство определяет при заданных фактических условиях выращивания, фактическом уровне кислорода в воде и вычисленном оптимальном уровне кислорода в воде, какие изменения в отношении условий выращивания могут быть выполнены, чтобы привести уровень кислорода в воде ближе к оптимальному, так чтобы он предпочтительно находился в пределах оптимального диапазона.
При выполнении указанных функций второе вычислительное средство запрашивает второе средство хранения данных, упомянутое выше, содержащее данные, касающиеся условий выращивания растений, которые наиболее легко изменяются и влияют на изменения уровня кислорода в воде.
Предпочтительно, чтобы система контроля также содержала средство отображения. Оно может отображать первый выходной результат и второй выходной результат, если таковой имеется. При этом, например, в простейшем случае средство отображения может показывать сигнал, например, в виде света, либо свет определенных разных цветов, соответствующих тому, приемлем ли фактический уровень кислорода в воде. Это может быть экран дисплея, который выдает информацию о том, является ли весьма высоким или весьма низким фактический уровень кислорода в воде. Для удобства фермера он также может показывать фактический уровень кислорода и фактические условия выращивания растений, которые введены в систему.
Хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде, могут относиться к разным условиям выращивания.
Например, может храниться информация о том, как изменяется оптимальный уровень кислорода в зависимости от типа растения, возраста растения и фазы растения (например, генеративной, вегетативной).
Информация может указывать, как изменяется оптимальный уровень кислорода в воде в соответствии с наличием и типами микроорганизмов в субстрате для выращивания растений.
Она может указывать, как оптимальный уровень кислорода в воде изменяется в соответствии с типом субстрата, конкретными размерами, типом связующего, содержанием связующего, диаметром волокон и типом увлажняющего агента в случае субстрата для выращивания растений, выполненного из минеральной ваты. Может быть обеспечена информация о влиянии добавок на оптимальный уровень кислорода в воде.
Информация может относиться ко времени суток, времени года или к условиям окружающей среды, таким как температура, влажность или уровень света.
Данные также могут относиться к влиянию содержания воды в субстрате, используемого способа ирригации и скоростей потока воды через субстрат на оптимальный уровень кислорода в воде. В этом конкретном случае содержание воды в субстрате само по себе подвергается влиянию способа ирригации и поэтому часто необходимо лишь ввести только одно из этих условий выращивания.
- 3 005544
Система также содержит средство для введения подробностей, касающихся фактических условий выращивания, которые могут представлять собой любые из обсуждавшихся выше условий. Такое средство может, например, представлять собой мышь или клавиатуру.
Предпочтительно, чтобы хранимые данные относились по меньшей мере к двум, предпочтительно по меньшей мере к трем, а более предпочтительно к четырем различным условиям выращивания. Предпочтительно, чтобы были определены и введены в систему контроля по меньшей мере два, более предпочтительно по меньшей мере три и, в частности, по меньшей мере четыре условия выращивания.
Условия выращивания могут быть определены посредством наблюдения (например, в отношении типа растений) или путем измерений (например, в отношении содержания воды в субстрате или температуры окружающей среды).
В качестве примера взаимосвязи уровня кислорода в воде и определенными условиями выращивания база данных может содержать информацию, касающуюся критического давления кислорода для конкретных типов растения в определенном возрасте и/или в разное время суток. Критическое давление кислорода представляет собой способ определения минимального уровня кислорода в воде, требуемого для конкретной группы условий, т. е. оптимального уровня кислорода в воде. Критическое давление кислорода определено Веггу ЬЛ. и Νοιτίδ ^.Е. в Вюсйет. ВюрйуБ. Лс1а. 3:539-606 (1949). Критическое давление кислорода может быть выражено в процентах, причем в таком случае это будет процентное содержание кислорода в воде на основе возможного максимума (21%). Однако предпочтительно, чтобы оно было выражено в виде концентрации кислорода в воде - мг О2/л воды (мг/л), поэтому в описании приведены значения в мг/л.
В частности, было установлено, что растения томатов и огурцов в разном возрасте, когда скорость потока воды через субстрат равна нулю, а содержание воды в нем составляет 100%, имеют следующие значения критического давления кислорода:
томат в возрасте от 150 до 200 дней, предпочтительно от 175 до 190 дней (на протяжении всего времени дня и ночи): 3-6 мг/л, предпочтительно 4-5 мг/л;
огурец в возрасте от 50 до 100 дней, предпочтительно от 60 до 80 дней, утром: 5-7 мг/л, предпочтительно примерно 6 мг/л;
огурец в возрасте от 50 до 100 дней, предпочтительно от 60 до 80 дней, середина дня: 4-6 мг/л, предпочтительно примерно 5 мг/л;
огурец в возрасте от 50 до 100 дней, предпочтительно от 60 до 80 дней, ночь: 2-5 мг/л, предпочтительно 3-4 мг/л;
огурец в возрасте от 140 до 190 дней, предпочтительно от 150 до 170 дней, утро: 3-5 мг/л, предпочтительно примерно 4 мг/л;
огурец в возрасте от 140 до 180 дней, предпочтительно от 160 до 170 дней, середина дня: 1-3 мг/л, предпочтительно 2 мг/л;
огурец в возрасте от 140 до 180 дней, предпочтительно от 150 до 170 дней, ночь: 1-3 мг/л, предпочтительно примерно 2 мг/л.
Поэтому изобретение особенно полезно, когда хранимые данные включают в себя оптимальные уровни кислорода в воде для условий выращивания, выбранных из группы факторов, содержащих вид растения, возраст растения, время суток и скорость потока воды. Особенно предпочтительно, чтобы условия выращивания включали в себя по меньшей мере один из таких факторов, как вид растения, возраст растения и время суток, а более предпочтительно все три таких фактора.
Один из способов определения значений критического давления кислорода состоит в следующем. Блок субстрата для выращивания растений, выполненный из минеральной ваты и содержащий растение, несколько раз промывают водой, богатой кислородом. После промывки блок помещают в открытую коробку объемом 650 мл. На коробку устанавливают крышку, состоящую из двух частей, и все швы запечатывают глиной. В коробке размещен заделанный в субстрат датчик кислорода, например такой, который описан в международном патенте \¥О 01/63264, при этом содержание кислорода измеряют за заданный период. Этот способ особенно пригоден для небольших растений.
Для больших растений используют иную систему, которая не предполагает запечатывание растений в коробке. Вместо этого предполагается промывка блока субстрата для выращивания, выполненного из минеральной ваты, чтобы обеспечить в субстрате 100% содержание воды, так что скорость диффузии кислорода в субстрате фактически будет равна нулю. При этом способе промытый блок помещают в открытую коробку, которую не запечатывают. Датчик кислорода заделывают в субстрат и измеряют содержание кислорода за заданный период.
Исходя из измерения значений содержания кислорода по времени, может быть получена кривая степени потребления кислорода. При концентрации кислорода выше критического давления кислорода потребление кислорода будет постоянным. В том случае, если концентрация кислорода ниже критического давления кислорода, потребление кислорода быстро уменьшается по времени. Таким образом, может быть получена кривая содержания кислорода по времени, которая включает в себя первый участок обычно с высоким градиентом, который фактически линеен, и дополнительный участок с низким, близким к нулю градиентом. Концентрация кислорода, при которой кривая начинает отклоняться от линей- 4 005544 ной зависимости, представляет собой критическое давление кислорода. Пример такой кривой представлен на чертеже, на котором критическое давление кислорода примерно составляет 4%.
Было установлено, что скорость потока воды через субстрат для выращивания растений может существенно влиять на требуемые уровни кислорода в воде. В частности, оптимальный уровень кислорода в воде может быть ниже, когда скорость потока воды выше, поскольку она неизбежно приводит к высокой скорости пополнения. Кроме того, высокая скорость потока воды может привести к созданию турбулентности и усилить перенос кислорода к корням из воды, окружающей корни. Поэтому не будет необходимости в том, чтобы оптимальный уровень кислорода в воде был весьма большим. Предпочтительное средство изменения скорости потока воды состоит в воздействии на субстрат всасывания воздуха или давления воздуха. В предпочтительной системе осуществляют всасывание воздуха. Приемлемые системы описаны в предыдущих публикациях ЕР-А-300536 и ЕР-А-409348 того же заявителя. Еще одна приемлемая система описана в совместно поданной международной заявке с регистрационным номером БА801300ШО, в которой испрашивается приоритет согласно патентной заявке Великобритании 0117183.4.
Также было установлено, что оптимальный уровень кислорода в воде может изменяться в соответствии с содержанием воды в субстрате. Это происходит потому, что скорость кислорода в воде значительно ниже (в 10000 раз), чем скорость диффузии кислорода в воздухе. Субстраты с пониженным содержанием воды и, следовательно, с повышенным содержанием воздуха, будут демонстрировать более высокую степень диффузии кислорода в субстрате и через него, и поэтому в любое время оптимальный уровень кислорода в воде необязательно должен быть таким же высоким, как и в том случае, когда скорость диффузии понижена. Обсуждаемая ниже модель диффузии кислорода представляет собой один из способов определения коэффициента диффузии для любой заданной системы.
Коэффициент Ό диффузии для любой конкретной системы может быть определен, используя следующую зависимость:
дс./дЪ=д (ϋχχφ5σ/δχ) /Эх+5 (1)уу*5с/5у) 5у+<5 (ОссФдс/дг) /όζ
В этой зависимости с представляет собой концентрацию, 1 - время, а х, у и ζ - расстояния в блоке от датчика в каждом из направлений х, у и ζ. Όχχ, Эуу и Όζζ представляют собой коэффициенты диффузии соответственно в направлениях х, у и ζ. Обычно делают допущение, что они одни и те же. Ф представляет собой пористость субстрата (измеренную стандартным способом путем определения времени, требуемого для протекания определенного количества жидкости через субстрат).
Таким образом, хранимые данные могут включать в себя подробности, касающиеся коэффициента диффузии для конкретной группы обстоятельств, в частности содержания воды в субстрате. Например, субстрат для выращивания растений, выполненный из силикатной ваты, содержание воды в котором составляет примерно 31%, может иметь коэффициент диффузии от 1х10-8 до 1х10-6, а предпочтительно от 1,5х10-8 до 9х10-2 м2/с. Системы, содержание воды в которых составляет примерно 52%, могут иметь коэффициент диффузии примерно от 5х10-9 до 3х10-7 м2/с. Субстрат для выращивания растений, содержание воды в котором составляет примерно 93%, может иметь коэффициент диффузии в диапазоне примерно от 4х10-10 до 7х10-9 м2/с.
Будет понятно, что изобретение обеспечивает систему, в которой все эти факторы потенциально могут быть учтены. Так, например, один из вариантов включает в себя выращивание таких растений, как томаты и огурцы, при этом хранимые данные включают в себя информацию, касающуюся критического давления кислорода для этих растений на различных стадиях выращивания и в разное время суток, совместно с данными, касающимися влияния содержания воды и скорости потока воды на оптимальный уровень кислорода в воде (или на критическое давление кислорода).
Введение фактического уровня кислорода в воде и подробностей, касающихся вида растений, времени суток, скорости потока воды, если она важна, и содержания воды, позволяет точно определить оптимальный уровень кислорода в воде для уместной группы обстоятельств.
При применении способа используют датчик кислорода для измерения фактического уровня кислорода в воде.
Предпочтительно, чтобы этот датчик представлял собой один из тех датчиков, которые описаны Эгаацсг и др. в работе Новый оптический способ определения кислорода в бутылках с пивом, 27-й конгресс по принятию соглашения европейскими пивоваренными заводами, 1999 г., ив работе Оптический датчик кислорода, 1999 г. (обе работы обсуждены выше), либо в публикации международной заявки \О 01/63264.
Альтернативные системы раскрыты ВашЬо1 8.В. и др. в работе Фазовый флуориметрический стерилизуемый оптический датчик кислорода, Биотехника и Биоинженерия, т. 43, стр. 1139-1145, 1994 г., Сох М.Е. и др. в работе Обнаружение кислорода тушением флуоресценции, Прикладная оптика, т. 24, номер 14, стр. 2114-2120, 1985 г., и Ме1ег В. и др. в работе Новые материалы, чувствительные к кислороду, на основе сложного соединения бипиридила рутения, заключенного в цеолит У, Датчик и исполнительные механизмы В29 (1995), 240-245.
- 5 005544
Таким образом, предпочтительно, чтобы датчик кислорода был основан на тушении флуоресценции кислородом. Также могут быть использованы электрохимические датчики кислорода типа датчика Кларка, но они менее предпочтительны.
Фактическое содержание кислорода в воде может быть введено в систему контроля автоматически, непосредственно от датчика кислорода, либо оно может быть измерено, и затем его можно ввести вручную.
Чувствительные устройства наряду с измерением уровня кислорода в воде также могут быть сконструированы в виде одного устройства, которое позволяет измерять другие параметры среды, обеспечивающей выращивание растений. Например, помимо измерения уровня кислорода в воде, датчик может измерять другие параметры, такие как содержание воды в субстрате и температуру, а предпочтительно оба этих параметра.
При выполнении способа датчик может быть расположен любым образом, так чтобы была обеспечена возможность определения фактического уровня кислорода в воде. Однако авторы установили, что в случае некоторых вариантов датчик, введенный в субстрат для выращивания, обеспечивает наиболее стабильные измерения, если он расположен на расстоянии 0,5-4 см, а предпочтительно 0,5-2 см от основания субстрата.
При выполнении способа субстрат орошают. Это может выполняться периодически, но обычно происходит постоянно. Орошение можно выполнять любым приемлемым способом, например, путем капельной подачи. Субстрат снабжают водой и, как вариант, удобрениями, при этом избыточную воду выпускают из системы.
На выращивание растений могут оказывать влияние другие газы и добавки, либо питательные вещества, когда они растворены в воде в зоне корней. Они включают в себя двуокись углерода, этилен и метанол, в особенности этилен. Будет понятно, что изобретение также может быть применено к таким газам вместо использования данных, касающихся оптимальных уровней этих газов в воде и измерения уровней этих газов.
Другие компоненты воды в зоне корней растений в некоторых случаях могут иметь уровни, которые зависят от уровня кислорода. Таким образом, изобретение может предусматривать выполнение измерения фактического уровня кислорода в воде путем восприятия уровня другого компонента и, используя известную зависимость между этим компонентом и уровнем кислорода в воде, определение фактического уровня кислорода в воде. Например, уровень двуокиси углерода в воде зависит от уровня кислорода в воде и поэтому можно создать датчик двуокиси углерода, который воспринимает фактический уровень двуокиси углерода в воде, и использовать известную зависимость между содержанием двуокиси углерода и содержанием кислорода, чтобы установить фактический уровень кислорода в воде.

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ контроля одного или более выращиваемых растений, при котором
    ί) обеспечивают по меньшей мере одно растение в субстрате для выращивания, который содержит воду, ίί) обеспечивают систему контроля, содержащую (а) первое средство хранения данных, содержащее хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде по меньшей мере для одной, а предпочтительно по меньшей мере для двух групп условий выращивания, (Ь) первое вычислительное средство для сравнения вводимых фактических условий выращивания и фактических уровней кислорода в воде с хранимыми данными, и получение первого выходного результата, и (с) средство введения для подачи к системе контроля фактических условий выращивания и фактических уровней кислорода в воде, при этом способ содержит ίίί) измерение фактического уровня кислорода в воде в зоне вокруг корней по меньшей мере одного растения, ίν) подачу значения фактического уровня кислорода в воде в первое вычислительное средство,
    ν) определение по меньшей мере одного условия выращивания и подачу условия выращивания в первое вычислительное средство, νί) сравнение посредством первого вычислительного средства фактического уровня кислорода в воде и по меньшей мере одного условия выращивания с хранимыми данными, и получение первого выходного результата.
  2. 2. Способ по п.1, при котором хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде, предназначены для условий выращивания, содержащих по меньшей мере два, а предпочтительно по меньшей мере три из таких факторов как тип субстрата, тип растения, возраст растения, фаза выращивания, время суток, время года, уровень света, содержание воды в субстрате, температура окружающей среды и влажность окружающей среды, при этом определяют по меньшей мере два, а предпочтительно по меньшей мере три из этих условий выращивания и вводят их как фактические условия выращивания.
    - 6 005544
  3. 3. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором выходной результат представляет собой сообщение о том, насколько должен быть увеличен или уменьшен уровень кислорода в воде, чтобы обеспечить оптимальный уровень.
  4. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором система контроля также содержит второе средство хранения данных, содержащее хранимые данные, касающиеся изменения способов для увеличения или уменьшения уровня кислорода в воде, а система контроля содержит второе вычислительное средство для сравнения первого выходного результата с хранимыми данными, касающимися изменений, чтобы получить второй выходной результат, который указывает на то, какие изменения должны быть выполнены в отношении условий выращивания, чтобы обеспечить оптимальный уровень кислорода в воде.
  5. 5. Способ по п.4, при котором хранимые данные, касающиеся изменений, включают в себя данные по изменению давления всасывания воды в субстрате для выращивания.
  6. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, при котором система контроля дополнительно содержит средство отображения и при выполнении способа первый выходной результат и/или второй выходной результат вводят в средство отображения для их отображения.
  7. 7. Способ по п.4 или 5, дополнительно содержащий обеспечение системы автоматического контроля и подачу в систему автоматического контроля второго выходного результата, посредством чего система автоматического контроля автоматически изменяет условия выращивания.
  8. 8. Способ по п.7, при котором система автоматического контроля изменяет давление всасывания воды в субстрате для выращивания.
  9. 9. Система контроля для использования при выполнении способа контроля выращивания растений, содержащая а) первое средство хранения данных, содержащее хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде по меньшей мере для двух групп условий выращивания, (Ь) первое вычислительное средство для сравнения фактических условий выращивания и фактического уровня кислорода в воде с хранимыми данными, (с) средство ввода для обеспечения системы контроля фактическими условиями выращивания и фактическими уровнями кислорода в воде, и, как вариант, (ά) второе средство хранения данных, содержащее хранимые данные изменений способов для увеличения и уменьшения уровня кислорода в воде, (е) второе вычислительное средство для сравнения первого выходного результата с хранимыми данными изменений для получения второго выходного результата, который указывает, какие изменения в отношении условий выращивания должны быть выполнены, чтобы получить оптимальный уровень кислорода в воде, и (ί) средство отображения для приема первого выходного результата и/или второго выходного результата и их отображения.
  10. 10. Система восприятия кислорода, содержащая датчик для измерения уровня кислорода в воде в зоне вокруг корней растения, выращиваемого в субстрате, и систему контроля по п.9.
  11. 11. Система восприятия кислорода по п.10, в которой датчик предназначен для автоматической передачи к средству ввода измерения уровня кислорода в воде.
  12. 12. Способ по любому из пп.1-8, при котором хранимые данные, касающиеся оптимальных уровней кислорода в воде, предназначены для условий выращивания, содержащих по меньшей мере два, а предпочтительно по меньшей мере три из таких факторов, как тип растения, возраст растения, время суток и содержание воды в субстрате, при этом определяют по меньшей мере два, а предпочтительно по меньшей мере три из этих условий выращивания и вводят их в качестве фактических условий выращивания.
  13. 13. Способ по п.12, при котором хранимые данные включают в себя по меньшей мере двое, а предпочтительно по меньшей мере трое из следующих данных:
    a) огуречные растения в возрасте от 50 до 100 дней имеют критическое давление кислорода от 4 до 7 мг/л при нулевой скорости потока воды в утреннее время,
    b) огуречные растения в возрасте от 50 до 100 дней имеют критическое давление кислорода от 4 до 6 мг/л при нулевой скорости потока воды и 100% содержании воды в середине дня,
    c) огуречные растения в возрасте от 50 до 100 дней имеют критическое давление кислорода от 2 до 5 мг/л при нулевой скорости потока воды и 100% содержании воды в ночное время,
    ά) огуречные растения в возрасте от 140 до 180 дней имеют критическое давление кислорода от 3 до
    5 мг/л при нулевой скорости потока воды и 100% содержании воды в утреннее время,
    е) огуречные растения в возрасте от 140 до 180 дней имеют критическое давление кислорода от 1 до 3 мг/л при нулевой скорости потока воды и 100% содержании воды в середине дня,
    ί) огуречные растения в возрасте от 140 до 180 дней имеют критическое давление кислорода от 1 до 3 мг/л при нулевой скорости потока воды и 100% содержании воды в ночное время,
    д) томатные растения в возрасте от 160 до 200 дней имеют критическое давление кислорода от 3 до
    6 мг/л при нулевой скорости потока воды и 100% содержании воды.
  14. 14. Способ по п.12 или 13, при котором вводимые фактические условия выращивания включают в себя тип растения, возраст растения, время суток и скорость потока воды.
  15. 15. Способ выращивания растений, содержащий контроль растений согласно способу по любому из пп.1-8 и 12-14.
    - 7 005544
  16. 16. Способ или система по любому из предшествующих пунктов, в случае которых субстрат для выращивания растений представляет собой субстрат из минеральной ваты.
EA200400178A 2001-07-13 2002-07-11 Способ и система для выращивания растений EA005544B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0117182.6A GB0117182D0 (en) 2001-07-13 2001-07-13 Method and system for growing plants
PCT/EP2002/007881 WO2003005807A1 (en) 2001-07-13 2002-07-11 Method and system for growing plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200400178A1 EA200400178A1 (ru) 2004-06-24
EA005544B1 true EA005544B1 (ru) 2005-04-28

Family

ID=9918487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200400178A EA005544B1 (ru) 2001-07-13 2002-07-11 Способ и система для выращивания растений

Country Status (16)

Country Link
US (1) US7069692B2 (ru)
EP (1) EP1406481B1 (ru)
KR (1) KR20040032853A (ru)
AT (1) ATE309697T1 (ru)
AU (1) AU2002321221B2 (ru)
CA (1) CA2453129C (ru)
DE (1) DE60207414T2 (ru)
DK (1) DK1406481T3 (ru)
EA (1) EA005544B1 (ru)
ES (1) ES2252495T3 (ru)
GB (1) GB0117182D0 (ru)
MX (1) MXPA04000316A (ru)
NO (1) NO323166B1 (ru)
NZ (1) NZ530476A (ru)
PL (1) PL214861B1 (ru)
WO (1) WO2003005807A1 (ru)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1700520A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-13 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Multifold oxygen measurement device
KR100742704B1 (ko) * 2006-02-01 2007-07-25 한상준 화분
US20070208512A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-06 Glenn Matthew K Real-time plant health monitoring system
US7400975B2 (en) * 2006-03-02 2008-07-15 Plantsense, Llc Probe for plant selection and health maintenance system
US20070208511A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-06 Glenn Matthew K Computerized plant health diagnostics system
US7587297B2 (en) * 2006-03-02 2009-09-08 Plant Sense, Inc. Computerized system for targeted horticultural advertising
US7571075B2 (en) * 2006-03-02 2009-08-04 Plant Sense, Inc. Computerized plant selection system
DE102007010879B4 (de) * 2007-03-06 2009-04-23 Institut für Gemüse & Zierpflanzenbau e.V. Sensor und Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in der Wurzel
KR100765808B1 (ko) * 2007-05-22 2007-10-10 조봉식 양방향 식물커뮤니케이션 시스템
US8340828B2 (en) * 2007-06-04 2012-12-25 Nissim Danieli Water and fertilizer management system
US8150554B2 (en) * 2009-04-21 2012-04-03 Deere & Company Resource use management in yards and gardens
US8321365B2 (en) 2009-04-21 2012-11-27 Deere & Company Horticultural knowledge base for managing yards and gardens
US8028470B2 (en) 2009-04-21 2011-10-04 Deere & Company Robotic watering unit
US9538714B2 (en) 2009-04-21 2017-01-10 Deere & Company Managing resource prescriptions of botanical plants
US8437879B2 (en) 2009-04-21 2013-05-07 Deere & Company System and method for providing prescribed resources to plants
US8111076B1 (en) * 2010-01-19 2012-02-07 Gensler William G Method and apparatus for determination of plant canopy rehydration rate and magnitude of plant canopy water storage
DK2568798T3 (en) * 2010-05-11 2015-12-14 Autoagronom Israel Ltd Irrigation System based on oxygen availability
US8321061B2 (en) 2010-06-17 2012-11-27 Deere & Company System and method for irrigation using atmospheric water
US8504234B2 (en) 2010-08-20 2013-08-06 Deere & Company Robotic pesticide application
US9357759B2 (en) 2010-08-20 2016-06-07 Deere & Company Networked chemical dispersion system
US9076105B2 (en) 2010-08-20 2015-07-07 Deere & Company Automated plant problem resolution
IL215501A0 (en) * 2011-10-03 2011-11-30 Gil Shani Irrigating plants with salty water
EP2760275B1 (en) 2011-12-22 2022-02-02 Rockwool International A/S Plant growth system
US10492388B2 (en) 2013-02-08 2019-12-03 Rockwool International A/S Plant growth system
CN105578870B (zh) * 2013-03-14 2018-09-14 农作物壹控股公司 在高生长、高密度、封闭环境系统内的led光源时间安排
CA2915442C (en) 2013-07-05 2022-04-26 Rockwool International A/S Plant growth system
US11244398B2 (en) 2016-09-21 2022-02-08 Iunu, Inc. Plant provenance and data products from computer object recognition driven tracking
US10791037B2 (en) 2016-09-21 2020-09-29 Iunu, Inc. Reliable transfer of numerous geographically distributed large files to a centralized store
US11538099B2 (en) 2016-09-21 2022-12-27 Iunu, Inc. Online data market for automated plant growth input curve scripts
US10635274B2 (en) 2016-09-21 2020-04-28 Iunu, Inc. Horticultural care tracking, validation and verification
US11062516B2 (en) 2018-02-07 2021-07-13 Iunu, Inc. Augmented reality based horticultural care tracking
US11483981B1 (en) 2018-05-14 2022-11-01 Crop One Holdings, Inc. Systems and methods for providing a low energy use farm
US11720980B2 (en) 2020-03-25 2023-08-08 Iunu, Inc. Crowdsourced informatics for horticultural workflow and exchange

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4203389A (en) 1978-10-13 1980-05-20 Rodale Resources, Inc. Dissolved oxygen regulator
DE3331818A1 (de) 1983-09-01 1985-03-21 Rolf 7552 Durmersheim Lobigkeit Verfahren und anlage zur geregelten bewaesserung von pflanzenkulturen
NL8701589A (nl) * 1987-07-06 1989-02-01 Rockwool Lapinus Bv Werkwijze en inrichting voor de minerale-wol-teelt van planten met zuigspanningsregeling.
NL8901881A (nl) * 1989-07-20 1991-02-18 Rockwool Grodan Bv Drainagekoppelelement.
JP2592969B2 (ja) 1989-12-12 1997-03-19 株式会社東芝 養液制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20040231240A1 (en) 2004-11-25
AU2002321221B2 (en) 2006-03-16
DE60207414D1 (de) 2005-12-22
WO2003005807A1 (en) 2003-01-23
PL367763A1 (en) 2005-03-07
CA2453129A1 (en) 2003-01-23
MXPA04000316A (es) 2005-03-07
NO323166B1 (no) 2007-01-08
EP1406481B1 (en) 2005-11-16
NO20040120L (no) 2004-03-11
CA2453129C (en) 2010-01-19
KR20040032853A (ko) 2004-04-17
US7069692B2 (en) 2006-07-04
EA200400178A1 (ru) 2004-06-24
DE60207414T2 (de) 2006-08-03
ES2252495T3 (es) 2006-05-16
PL214861B1 (pl) 2013-09-30
DK1406481T3 (da) 2006-03-27
ATE309697T1 (de) 2005-12-15
EP1406481A1 (en) 2004-04-14
GB0117182D0 (en) 2001-09-05
NZ530476A (en) 2006-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA005544B1 (ru) Способ и система для выращивания растений
AU2002321221A1 (en) Method and system for growing plants
AU2014286114B2 (en) Plant growth system
US11039584B2 (en) Plant growth control system
CN105830905A (zh) 一种植物水培架和植物生长环境保障系统
CN201015317Y (zh) 一种植物工厂
Dresbøll et al. Timelapse scanning reveals spatial variation in tomato (Solanum lycopersicum L.) root elongation rates during partial waterlogging
CN108093991A (zh) 一种玉米育种用多功能育苗箱
KR102062081B1 (ko) 재배시설의 양액공급 제어기용 통합컨버터
KR20150068754A (ko) 작물의 무토양 재배시 배양액 공급량 제어방법
CN110692500B (zh) 一种潮汐育苗标定与灌溉装置及方法
Körner et al. Quantification of temperature, CO2, and light effects on crop photosynthesis as a basis for model-based greenhouse climate control
EA030261B1 (ru) Способ определения вносимого количества сельскохозяйственных химикатов
KR102289069B1 (ko) 용존산소 농도 및 용존이산화탄소 농도 분석을 통한 수경재배 양액 내 조류 농도 추론 장치 및 방법
Godara et al. Influence of Substrate Composition on Roots and their Categories of Strawberry Plants Grown in Different Containers
Sharma et al. Root characteristics of strawberry (Fragaria× ananassaDuch) in different soil-less growing systems under protected cultivation
Papadopoulos et al. On-line matric potential sensors for irrigation control in peat-based soilless media
Draaijer et al. Development and Demonstration of an Optical Oxygen Sensor for Horticulture
JP2016116484A (ja) 固形培地を用いた栽培方法
Motos et al. Methodology for Assessing the Quality Standard of Viola× wittrockiana
JP2001186824A (ja) 養液土耕栽培の灌水施肥制御方法およびその装置
Tantau et al. On-Line Measurement of Plant Growth in the Greenhouse

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU