EA027658B1 - Способ выращивания растений - Google Patents

Abstract

Представлена оросительная стратегия для предоставления воды в субстрат для роста растений из искусственного стекловидного волокна. Субстрат содержит брусок, который имеет объем от 3 до 20 л, на котором располагают один блок, содержащий одно или несколько растений. В контексте этого субстрата обнаружено, что можно использовать оросительную стратегию, которая включает первый период, во время которого желаемое содержание воды в бруске снижают до минимального уровня перед повышением, и второй период, во время которого желаемое содержание воды поддерживают, по существу, на постоянном уровне, где разность между минимальным уровнем и постоянным уровнем, выраженная в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, составляет меньше чем или равна 25%. Это обеспечивает превосходное управление балансом между вегетативным и генеративным ростом растения.

Description

Настоящее изобретение относится к росту растений в искусственных субстратах. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к росту растений в субстратах из минеральной шерсти.

Предпосылки изобретения

Известно, что растения можно выращивать в субстратах для роста из минеральной шерсти. Такие субстраты для роста типично предоставляют в виде сцепленной пробки, блока, бруска или листа/плиты, и обычно они содержат связующее средство, обычно органическое связующее средство, для того чтобы обеспечивать структурную целостность продукта.

Типично, процессом роста растения управляют в два этапа: первым этапом управляет пропагатор, в котором растение выращивают из семени; и вторым этапом управляет выращивающий, во время которого растение содержат и собирают какой-либо урожай. Например, в случае растения томата пропагатор может растить индивидуальные семена томатов в цилиндрических пробках, которые имеют толщину порядка 25-30 мм и радиус приблизительно 20-30 мм. После проращивания семян пропагатор помещает пробку в кубический блок для того, чтобы сделать возможным дальнейший рост корневой системы и растения. Затем за индивидуальным растением внутри блока ухаживают до наступления этапа, когда его можно передавать из пропагатора выращивающему.

Несмотря на то что типично только одно растение предусмотрено в каждом блоке, возможно предусмотреть множество растений в одном блоке. В некоторых примерах одно растение в блоке разделяют на два посредством разделения стебля во время ранней фазы роста, что ведет к двум растениям, совместно использующим одну корневую систему. В другой альтернативе множество растений можно прививать вместе и растить в одном блоке.

Использование отдельной пробки и блока в пропагаторе не является существенным для всех растений, но, например, в европейской патентной заявке ЕР 2111746 описано, что это предоставляет множество преимуществ. В частности, маленький размер пробки делает возможным более равномерный полив растения на начальном этапе без насыщения его субстрата.

После их переноса из пропагатора выращивающий помещает множество блоков на одном бруске из минеральной шерсти для того, чтобы формировать систему для роста растений. Брусок из минеральной шерсти типично заключают в фольгу или другой непроницаемый для жидкости слой, за исключением отверстий на верхней поверхности, для того, чтобы вмещать блоки с растениями, и дренажного отверстия, предусмотренного на нижней поверхности.

Во время последующего роста растения воду и питательные вещества предоставляют с использованием капельниц, которые доставляют жидкость, содержащую воду и питательные вещества, в систему или непосредственно в блоки или в бруски. Воду и питательные вещества в блоках и брусках захватывают корни растений, и, соответственно, растения растут. Вода и питательные вещества, которые не захватывает растение, или остаются в субстратной системе, или дренируются через дренажное отверстие.

Желательно использовать воду и питательные вещества как можно эффективнее во время процесса роста. Это обусловлено как экономическими, так и экологическими причинами. В частности, питательные вещества являются дорогостоящими, а сточные воды, содержащие такие питательные вещества, сложно утилизировать из-за законодательства об охране окружающей среды. Желание избегать таких отходов совпадает с желанием улучшать условия роста растений и тем самым увеличивать урожай и качество плодов, получаемых от растений таким образом.

Использование самой минеральной шерсти предоставляет значительные преимущества в этом отношении по сравнению с традиционными способами выращивания в почве, но имеет место сохраняющееся требование дополнительно усовершенствовать эти характеристики. В частности, имеет место противоречащее желание получать больше и расходовать меньше в процессах роста растений. То есть, желателен более высокий урожай с растений при одновременном снижении количества воды и/или питательных веществ, которые используют. На практике, существующие способы выращивания и/или субстраты налагают ограничения на оба этих аспекта.

В природе рост растений можно рассматривать и разделять на две отдельные фазы: вегетативный рост и генеративный рост. Во время вегетативного роста на растении преимущественно растут листья и другие зеленые элементы, которые позволяют ему максимально использовать свой фотосинтетический потенциал. Во время этапа генеративного роста на растении преимущественно начинают завязываться и расти плоды. Более высокая доля роста во время генеративной фазы направлена на цветки и плоды, хотя абсолютная общая биомасса, выросшая во время вегетативной фазы, выше, но преимущественно направлена в листья.

Известно, что вхождение растения в фазу генеративного роста или вегетативную фазу зависит по большей части от воды и питательных веществ, которые растение получает или к которым имеет доступ внутри субстрата. В частности, когда растение испытывает стресс (т.е. когда оно получает относительно мало воды и/или питательных веществ), начинается генеративный рост, тогда как когда растению предоставляют в изобилии воду и/или питательные вещества, вегетативный рост становится преобладающим.

- 1 027658

Ввиду этого известно о направлении растений в сторону вегетативного или генеративного роста посредством использования оросительной стратегии, в которой варьирует количество воды, предоставляемой растению. Например, на практике брусок из минеральной шерсти, описанный выше, типично можно насыщать до размещения содержащего растение блока на поверхности бруска. Это для того, чтобы обеспечить стимуляцию врастания корней растения в блоке внутрь бруска.

Когда блок разметили на бруске, известно, что выращивающий пытается подавать генеративный импульс растению посредством снижения содержания воды в бруске. Выращивающий хочет, чтобы растение цвело (и, таким образом, давало плоды) как можно быстрее для того, чтобы получить продукты/плоды, которые можно продать. Однако, когда это инициируют, выращивающий хочет стимулировать общий рост растения. Чтобы выполнить это, выращивающий после этого повышает содержание воды в бруске до уровня, подходящего для вегетативного роста. Таким образом, выращивающий направляет растение между вегетативным ростом и генеративным ростом.

Однако, на практике, рост растений направляют таким образом грубо и неэффективно. В частности, выращивающий не имеет точного управления общим содержанием воды в каждом бруске, и, кроме того, типично имеют место широкие вариации содержания воды внутри бруска (например, содержание воды типично выше в нижней части бруска, чем в верхней). В этом контексте обнаружено, что, для того чтобы добиться генеративного импульса, имеющего желаемый эффект, уровень содержания воды во время генеративного импульса должен быть значительно ниже, чем требуется во время последующей фазы непрерывного роста.

Одна попытка усовершенствовать распределение воды и питательных веществ в субстрате описана в европейской патентной заявке ЕР 0300536. В этом документе описана система, в которой предусмотрено множество блоков на одном бруске, и используют капиллярную систему для того, чтобы прикладывать постоянное всасывающее давление к бруску. Задача этого всасывающего давления состоит в том, чтобы засасывать больше воды в области, которые стали относительно сухими, тем самым повышая однородность распределения воды по бруску.

На практике, в системе, описанной в ЕР 0300536, существует множество недостатков. В частности, хотя имеет место некоторое преимущество в отношении однородности распределения воды по бруску в горизонтальной плоскости, оно не обеспечивает значительных преимуществ в отношении вертикальных вариаций содержания воды, которые обнаружены. Кроме того, реализация системы из ЕР 0300536 стоит относительно дорого.

При использовании общепринятых способов сохранены значительные сложности, связанные с направлением роста растений между генеративным и вегетативным состояниями. Отсутствие однородности внутри бруска обозначает, что нельзя строго управлять истинными условиями роста растений. Кроме того, управление, которое возможно, является трудоемким, требующим значительного периода времени для перехода между генеративным импульсом и последующим состоянием устойчивого роста.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлен способ выращивания растений, который включает предоставление субстрата для роста растений, который содержит ИСВ брусок, который имеет объем в диапазоне от 3 до 20 л, и один ИСВ блок содержит одно или несколько растений на первой поверхности ИСВ бруска;

предоставление субстрату для роста растений воды во время роста одного или нескольких растений в соответствии с оросительной стратегией, которая определяет желаемое содержание воды в бруске, где оросительная стратегия включает первый период, во время которого желаемое содержание воды снижают до минимального уровня перед увеличением, и второй период, во время которого желаемое содержание воды поддерживают, по существу, на постоянном уровне, где разность между минимальным уровнем в первом периоде и постоянным уровнем во втором периоде, выраженная в виде процентной доли содержания воды, необходимого для насыщения субстрата для роста растений, меньше чем или равна 25%.

В способе выращивания растений по настоящему изобретению можно использовать удивительное открытие, согласно которому рост растений на одном блоке, помещенном на брусок относительно маленького размера, может делать возможной подачу эффективного генеративного импульса растению во время первого периода при значении содержания воды, которое относительно близко к тому, которое требуется для последующего состояния устойчивого роста во время второго периода. Небольшая разность между требуемыми уровнями содержания воды для различных фаз процесса орошения уменьшает многие проблемы, которые могут возникать в предыдущих подходах. В частности, переход от минимального уровня к постоянному уровню можно осуществлять относительно быстро, таким образом совершенствуя управление направляющим действием, оказываемым на растение. Кроме того, в способах известного уровня техники значительные количества воды и/или питательных веществ типично утекают из бруска, когда повышают уровень воды, тогда как в настоящем изобретении такие проблемы выражены меньше.

- 2 027658

Искусственные стекловидные волокна (ИСВ) по настоящему изобретению могут представлять собой стекловолокно, минеральную шерсть или огнеупорные керамические волокна. В предпочтительных вариантах осуществления ИСВ представляет собой минеральную шерсть.

Предпочтительно разность между минимальным уровнем и постоянным уровнем, выраженная в виде процентной доли содержания воды, требуемой для насыщения субстрата для роста растений, меньше чем или равна 20% и более предпочтительно меньше чем 15%. В особенно предпочтительных вариантах осуществления эта разность составляет от 10 до 15%. Эти относительно малые значения улучшают управление направляющим действием, оказываемым на рост растений.

Предпочтительно минимальный уровень, выраженный в виде процентной доли содержания воды, требуемый для насыщения субстрата для роста растений, составляет по меньшей мере 50%. Обнаружено, что минимальный уровень не должен снижаться ниже этого значения. Это делает достижение минимального уровня относительно легким и быстрым. Более предпочтительно минимальный уровень, выраженный в виде процентной доли содержания воды, требуемый для насыщения субстрата для роста растений, составляет по меньшей мере 60%.

Предпочтительно постоянный уровень во время второго периода, выраженный в виде процентной доли содержания воды, требуемый для насыщения субстрата для роста растений, составляет 75% или меньше. Уклонение от высокого постоянного уровня минимизирует возможность насыщения субстрата и позволяет строго управлять балансом между генеративным и вегетативным ростом.

Как указано выше, одно из преимуществ подхода по изобретению заключается в скорости, с которой можно безопасно достигать предпочтительных уровней воды. В частности, желаемое содержание воды предпочтительно снижают до минимального уровня в течение 7 недель с начала оросительной стратегии. Кроме того, желаемое содержание воды предпочтительно достигает, по существу, постоянного уровня в течение 12 недель с начала оросительной стратегии. Достигая этих значений быстрее, чем это возможно безопасным образом в известном уровне техники, настоящее изобретение позволят раньше инициировать желаемый генеративный или вегетативный рост растений и, например, позволяет выращивающему поставлять плоды на рынок раньше, чем это было возможно.

Предпочтительно оросительная стратегия дополнительно включает третий период, во время которого желаемое содержание воды снижено. Соответственно, после периода устойчивого роста во время летних месяцев баланс между вегетативными и генеративными условиями склоняется в сторону последних, стимулируя рост плодов к концу сезона нормального роста после того, как растение хорошо принялось.

В предпочтительных вариантах осуществления способ дополнительно включает предоставление питательных веществ в субстрат для роста растений. Предпочтительно стадию предоставления питательных веществ в субстрат для роста растений осуществляют в зависимости от уровня питательных веществ, мониторинг которого осуществляют, внутри субстрата для роста растений.

В предпочтительных вариантах осуществления стадия мониторинга содержания питательных веществ бруска включает мониторинг электрической проводимости текучего вещества внутри бруска или дренированного из него. Электрическая проводимость текучего вещества дает указание на количество ионов солей (приходящих с вносимыми питательными веществами удобрений) внутри текучего вещества. Типично она указывает на уровень питательных веществ в текучем веществе.

В предпочтительных вариантах осуществления субстрат содержит гидрофильную связывающую систему и/или связывающую систему, которая содержит органическое связующее средство, выбранное из не содержащих формальдегид связующих средств. Связывающая система может содержать связующее средство и увлажняющее средство или может содержать только связующее средство. Посредством обеспечения гидрофильности связывающей системы свойства удерживания воды в бруске можно усовершенствовать по отношению к связывающим системам, которые являются негидрофильными или гидрофобными.

Предпочтительно связующее средство содержит продукт реакции компонента поликарбоновой кислоты и компонента многоатомного спирта и/или амина, предпочтительно в смеси с компонентом сахара и/или фенолом. Более предпочтительно связующее средство представляет собой продукт реакции поликарбоновой кислоты или ее ангидрида, амина, предпочтительно алканоламина, и сахара, предпочтительно восстанавливающего сахара. Обнаружено, что эти связующие средства обеспечивают особенно благоприятные свойства ИСВ брусков.

Увлажняющее средство предпочтительно содержит ионное поверхностно-активное вещество, распределенное в одном или обоих указанных слоях. Предпочтительно поверхностно-активное вещество представляет собой анионное поверхностно-активное вещество, предпочтительно сульфонатное поверхностно-активное вещество, предпочтительно бензолсульфонат линейного алкила (ЬЛВ§). Обнаружено, что эти предпочтительные увлажняющие средства обеспечивают положительные эффекты, в частности, повышают гидрофильность системы связующих средств.

Предпочтительно субстрат дополнительно содержит непроницаемое для жидкости покрытие, окружающее ИСВ блок, где дренажное отверстие формируют с помощью первого отверстия в указанном покрытии, а ИСВ блок контактирует с ИСВ бруском через второе отверстие в указанном покрытии. Непро- 3 027658 ницаемое для жидкости покрытие позволяет, по желанию, удерживать большую часть жидкости в бруске, при этом допуская возникновение дополнительной жидкости и дренажа.

Предпочтительно ИСВ брусок содержит первый слой ИСВ в контакте на поверхности раздела со вторым слоем ИСВ, первый слой имеет более высокую плотность, чем второй слой. Обнаружено, что обеспечение отдельных плотностей увеличивает управление распределением воды и питательных веществ в субстрате. В предпочтительных вариантах осуществления первый слой ИСВ имеет плотность в диапазоне от 40 до 90 кг/м³, а второй слой ИСВ имеет плотность в диапазоне от 35 до 85 кг/м³. Более предпочтительно плотность первого слоя составляет от 50 до 80 кг/м³ и/или плотность второго слоя составляет от 45 до 75 кг/м³. В особенно предпочтительном варианте осуществления плотность первого слоя составляет 70 кг/м³ и плотность второго слоя составляет 50 кг/м³. Обнаружено, что эти плотности обеспечивают хорошие свойства для роста растений, включая удерживание воды и питательных веществ.

Плотность второго слоя меньше, чем плотность первого слоя. Предпочтительно плотность второго слоя по меньшей мере на 5 кг/м³ меньше плотности первого слоя, более предпочтительно по меньшей мере на 10 кг/м³ и наиболее предпочтительно приблизительно на 20 кг/м³. Это отличие между плотностями слоев помогает гарантировать, что вода и питательные вещества будут соответствующим образом распределены по бруску и, в частности, могут помочь избежать обнаружения чрезмерной доли воды и/или питательных веществ во втором слое.

В предпочтительных вариантах осуществления толщина первого слоя меньше толщины второго слоя. Предпочтительно толщина первого слоя составляет приблизительно половину толщины второго слоя. Обнаружено, что эти пропорции помогают поддерживать предпочтительное распределение воды и питательных веществ в бруске.

В предпочтительных вариантах осуществления преобладающей ориентацией волокон первого и второго слоев является горизонтальная. В этом контексте горизонтальная обозначает параллельную контакту на поверхности раздела между первым и вторым слоями. В другом предпочтительном варианте осуществления преобладающей ориентацией волокон одного или обоих из первого и второго слоев является вертикальная (т.е. перпендикулярная контакту на поверхности раздела). Например, в особенно предпочтительном варианте осуществления преобладающей ориентацией волокон первого слоя является вертикальная, тогда как преобладающей ориентацией волокон второго слоя является горизонтальная. Ориентации волокон могут влиять на скорость потока жидкости через брусок. Например, горизонтальные ориентации волокон могут снижать скорость потока жидкости через брусок и оказывать результирующий положительный эффект на количество жидкости, которая утекает.

ИСВ блок предпочтительно предусмотрен в контакте с первым слоем. Кроме того, при использовании первый слой предпочтительно находится над вторым слоем. Кроме того, воду и питательные вещества предпочтительно предоставляют в блок или первый слой. Таким образом, воду и питательные вещества может принимать первый более плотный слой. Обнаружено, что это дает хорошие свойства удерживания и распределения воды.

В предпочтительных вариантах осуществления блок имеет объем в диапазоне от 50 до 5000 мл и/или каждый блок имеет плотность в диапазоне от 30 до 150 кг/м³. Обнаружено, что эти размеры и плотности эффективны для использования в системах для роста растений.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения далее описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых проиллюстрировано:

на фиг. 1 - брусок, используемый для роста растений, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 - система для роста растений, которая содержит блок вместе с бруском с фиг. 1; на фиг. 3 - блок с фиг. 2 вместе с пробкой и растением;

на фиг. 4 - оросительное устройство в месте рядом с системой для роста растений с фиг. 2;

на фиг. 5 - местоположение детекторов воды и питательных веществ в системе для роста растений с фиг. 2;

на фиг. 6 схематически представлена система управления ростом растений, которая содержит множество систем для роста растений с фиг. 2;

на фиг. 7А - динамика желаемого уровня воды в бруске при стандартной оросительной стратегии; на фиг. 7В - динамика желаемого уровня воды в бруске при оросительной стратегии в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 8А - объем воды и раствора питательных веществ, подаваемый в группу из девяти систем для роста растений ежедневно в ходе новой оросительной стратегии в соответствии с настоящим изобретением и стандартной оросительной стратегии;

на фиг. 8В - аккумулированный ежедневный дренаж группы из девяти систем для роста растений в ходе новой оросительной стратегии в соответствии с настоящим изобретением и стандартной оросительной стратегии;

на фиг. 8С - множество сеансов капельного полива каждый день и объем воды и раствора питательных веществ, подаваемый во время каждого сеанса капельного полива для новой оросительной стратегии

- 4 027658 в соответствии с настоящим изобретением и стандартной оросительной стратегии; на фиг. 8Ό - таблица, в которую сведены результаты с фиг. 8А-8С;

на фиг. 9 - достигаемый уровень содержания воды в субстрате для роста растений в течение длительного исследования;

на фиг. 10А - система известного уровня техники для роста растений;

на фиг. 10В - предпочтительный вариант осуществления системы для роста растений в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 11 - вариация измеряемого содержания воды и электрической проводимости для предпочтительного варианта осуществления на фиг. 10В и известного уровня техники на фиг. 10А в условиях предпочтительной и стандартной оросительных стратегий;

на фиг. 12 представлено сравнение достигаемого урожая красных плодов для предпочтительного варианта осуществления на фиг. 10В и известного уровня техники на фиг. 10А как для предпочтительной, так и для стандартной оросительных стратегий;

на фиг. 13А - общая производительность в течение длительного исследования для первого и второго предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и для субстрата для роста растений известного уровня техники;

на фиг. 13В - результаты, приведенные на фиг. 13А, с использованием производительности субстрата для роста растений известного уровня техники в качестве базовой фигуры;

на фиг. 14 сравнивают скорость изменения уровня ЭП бруска для предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения и подхода известного уровня техники, когда посредством орошения вводят раствор, имеющий отличающийся уровень ЭП относительно того, который изначально имеет место в бруске;

на фиг. 15А - уровень ЭП в различных точка бруска, когда блок располагают около дренажного отверстия; и на фиг. 15В - уровень ЭП в различных точках бруска, когда блок располагают вдали от дренажного отверстия.

Подробное описание

Со ссылкой на фиг. 1 представлен брусок 1 из минеральной шерсти, который имеет первый слой с первой плотностью, расположенный на втором слое со второй плотностью. Брусок 1 имеет объем 6,8 л, несмотря на то, что в более общем смысле объем может быть в диапазоне от 3 до 20 л, более предпочтительно в диапазоне от 5 до 15 л и наиболее предпочтительно в диапазоне от 5 до 11 л. Некоторые варианты осуществления содержат брусок объемом в диапазоне от 6 до 8 л. В других вариантах осуществления объем может находиться в диапазоне от 3 до 15 л или, например от 3 до 10 л. Альтернативный предпочтительный вариант осуществления содержит брусок, который имеет объем 9 л.

Высота й бруска 1 на фиг. 1 составляет 100 мм, несмотря на то, что в более общем смысле она может составлять между 75 и 150 мм и более предпочтительно между 85 и 125 мм. Ширина л бруска 1 составляет 150 мм, несмотря на то, что она может в более общем смысле находиться в диапазоне, например, от 100 до 300 мм. Длина 1 бруска 1 составляет 450 мм, несмотря на то, что это значение также может варьировать и может, например, находиться в диапазоне от 200 до 800 мм или предпочтительно в диапазоне от 250 до 600 мм. Конкретный предпочтительный вариант осуществления содержит брусок 1, который имеет высоту й 100 мм, ширину л 150 мм и длину 1 600 мм.

В предпочтительном варианте осуществления, представленном на фиг. 1, первый слой имеет высоту а 40 мм и плотность 70 кг/м³, тогда как второй слой имеет высоту й 60 мм и плотность 50 кг/м³. Также в другом предпочтительном варианте осуществления можно выбирать другие значения этих параметров. Например, высота а первого слоя может находиться в диапазоне от 25 до 50 мм, тогда как высота нижнего слоя может находиться в диапазоне от 50 до 100 мм. Аналогичным образом, плотность верхнего слоя предпочтительно составляет от 40 до 90 кг/м³, более предпочтительно от 50 до 80 кг/м³, тогда как плотность нижнего слоя предпочтительно составляет от 35 до 85 кг/м³, более предпочтительно от 45 до 75 кг/м³.

Так же как и в варианте осуществления, представленном на фиг. 1, предпочтительно высота нижнего слоя больше высоты верхнего слоя. Например, отношения между высотами верхнего и нижнего слоев могут составлять 1:(1-3) или предпочтительно 1:(1,2-2,5). Более предпочтительно это отношение составляет 1:(1,2-1,8).

Обнаружено, что использование двух различных плотностей в бруске предпочтительного варианта осуществления, вместе с его относительно маленьким размером, помогает удерживанию воды и питательных веществ, а также гарантирует, что они распределены, по существу, единообразно на всем протяжении бруска.

Это можно видеть, например, ниже в табл. 1. В табл. 1 проиллюстрировано поведение различных брусков, имеющих размеры 450x150x100 мм и содержащих два слоя различной плотности, как описано выше. Брусок 1 в колонке А имеет верхний слой высотой 30 мм и нижний слой высотой 70 мм; брусок 1 в колонке В имеет верхний слой высотой 40 мм и нижний слой высотой 60 мм; и брусок 1 в колонке С имеет верхний и нижний слои высотой по 50 мм.

- 5 027658

Таблица 1

	Колонка А	Колонка В	Колонка С
Однородность СВ внутри (%)	13	9	8
Время реакции ЭП	5,0^3,2^2,5^2,1	5,0^2,9^2,7^2,1	5,0-3,3-2,7-2,3
Эффективность орошения (%)	100	100	100

Анализировали различные свойства каждого бруска, включая однородность содержания воды (однородность уровня СВ) и реакцию, когда вызывали изменение ЭП (время реакции ЭП). Обнаружено, что бруски в колонках А и В демонстрировали усовершенствованное время реакции ЭП, тогда как усовершенствованную однородность СВ наблюдали для брусков в колонках В и С. С учетом желания точно управлять содержанием питательных веществ (т.е. усовершенствованное время реакции ЭП) и однородным СВ, брусок из колонки В считали оптимальны среди приведенных примеров. Отношение между высотами верхнего и нижнего слоев 1:1,5, продемонстрированное этим бруском, попадает в предпочтительный диапазон 1:(1,2-1,8).

Время реакции ЭП в табл. 1 измеряют следующим образом. Сначала бруски насыщают при 60% содержании воды и ЭП равной 5. Затем бруски орошают циклами с использованием 264 мл раствора ЭП2 за цикл на брусок. ЭП внутри бруска измеряют после 0, 9, 17 и 32 циклов. Соответственно, в случае колонки А, например, результаты представляют собой следующее: выполнено 0 циклов - ЭП 5; выполнено 9 циклов - ЭП 3,2; выполнено 17 циклов - ЭП 2,5 и выполнено 32 цикла - ЭП 2,1.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, брусок 1 показан с блоком 2, расположенным на его верхней поверхности. Брусок 1 дополнительно содержит непроницаемое для жидкости покрытие около минеральной шерсти, покрытие имеет два отверстия. Во-первых, имеет место отверстие на верхней поверхности для того, чтобы сделать возможным контакт между минеральной шерстью бруска 1 и блоком 2. Во-вторых, имеет место отверстие на нижней поверхности, которое выполняет функцию дренажного отверстия 3.

Как можно видеть на фиг. 2, брусок 1 связан с только одним блоком 2 для того, чтобы вмещать растения. Таким образом, средой одного растения или растений в одном блоке 2 можно непосредственно управлять более эффективно. Это отличается от предыдущих систем, в которых множество блоков 2 предусмотрено на каждом бруске 1. В частности, это позволяет избежать взаимного влияния растений из различных блоков 2 и последующего несоответствия подачи воды или питательных веществ таким растениям.

Тогда как блок 2 предусмотрен на верхней поверхности бруска 1, дренажное отверстие 3 предусмотрено на или смежно с краем нижней поверхности бруска 1. Положение блока 2, как измеряют относительно его центральной точки, предпочтительно смещено относительно центральной точки дренажного отверстия 3 на расстояние х вдоль длины бруска 1. Расстояние х предпочтительно составляет больше чем 50% длины 1 бруска 1, более предпочтительно больше чем 60% этой длины и может быть больше чем 70% этой длины, несмотря на то, что наиболее предпочтительно оно составляет между 65 и 70%. В конкретном предпочтительном варианте осуществления, представленном на фиг. 2, блок 2 смещен относительно положения дренажного отверстия 3 приблизительно на 66,7% длины бруска. В частности, длина 1 бруска 1 составляет 450 мм, а блок 2 размещен на расстоянии 300 мм от конца бруска 1, на котором расположено дренажное отверстие 3. Увеличивая расстояние между блоком 2 и дренажным отверстием 3, увеличивают длину пути раствора, содержащего воду и питательные вещества, подаваемые в или смежно с блоком. Обнаружено, что это обеспечивает преимущество в отношении эффективности возобновления питательных веществ бруска 1.

Блок 2 и брусок 1 предпочтительно формируют из одного и того же или схожего материала. Таким образом, приведенное ниже описание, касающееся материала бруска 1, можно в равной мере применять к блоку 2. В частности, блок 2 может содержать каменную вату и связующие средства и/или увлажняющие средства, описанные ниже. В предпочтительном варианте осуществления блок 2 имеет объем 1200 мл. В более общем смысле блок может иметь объем в диапазоне от 50 до 5000 мл, более предпочтительно от 100 до 3500 мл, более предпочтительно от 250 до 2500 мл и наиболее предпочтительно от 100 до 2000 мл. Общий объем комбинации бруска 1 и блока 2 предпочтительно составляет от 6 до 13 л.

Размеры блока можно выбирать в зависимости от растения, подлежащего выращиванию. Например, предпочтительная длина и ширина блока для растений перца или огурца составляет 10 см. Для растений томатов длина возрастает до 15 см. Высота блоков предпочтительно составляет от 7 до 12 см и более предпочтительно от 8 до 10 см.

Следовательно, предпочтительные размеры для перца и огурца составляют от 10x10x7 см до 10x10x12 см и более предпочтительно от 10x10x8 см до 10x10x10 см. В отношении объема, следовательно, предпочтительный диапазон составляет от 0,7 до 1,2 л, более предпочтительно от 0,8 до 1 л для

- 6 027658 растений огурца и перца. Для растений томата предпочтительные размеры составляют от 10x15x7 см до 10x15x12 см и более предпочтительно от 10x15x8 см до 10x15x10 см. В отношении объема, следовательно, предпочтительный диапазон составляет от 1,05 до 1,8 л, более предпочтительно от 1,2 до 1,5 л для растений томата. Следовательно, общий диапазон объемов для этих культур составляет предпочтительно от 0,7 до 1,8 л и более предпочтительно от 0,8 до 1,5 л.

Плотность блока 2 предпочтительно составляет от 30 до 150 кг/м³, более предпочтительно от 40 до 120 кг/м³ и наиболее предпочтительно в диапазоне от 50 до 100 кг/м³. Высота блока 2 предпочтительно составляет от 50 до 160 мм, более предпочтительно от 60 до 125 мм и наиболее предпочтительно от 80 до 100 мм. Длина и ширина блока 2 может независимо варьировать от 50 до 250 мм, предпочтительно от 60 до 200 мм и наиболее предпочтительно от 70 до 150 мм. Обнаружено, что эти размеры и плотности эффективны для использования в системах для роста растений.

На фиг. 3 проиллюстрировано растение 5 в положении внутри пробки 4, расположенной внутри блока 2, такого, как это показано на фиг. 2. Подобно блоку 2, пробку 4 типично формируют из минеральной шерсти с использованием связующего средства и/или увлажняющего средства, как описано ниже в контексте бруска 1. Пробка 4 предпочтительно является цилиндрической и имеет диаметр от 20 до 50 мм, предпочтительно от 20 до 40 мм и высоту от 20 до 50 мм, предпочтительно от 25 до 35 мм.

Каждый блок 2 может в предпочтительном варианте осуществления содержать одно растение 5. Однако возможно, что множество растений 5 может быть предусмотрено для каждого блока 2 или посредством предоставления множества пробок 4, каждая содержит одно растение 5, или предоставления множества растений в одной пробке 4. В другом предпочтительном варианте осуществления одно растение делят на два посредством расщепления стебля растения на раннем этапе роста.

В некоторых вариантах осуществления пробка 4 не предусмотрена, и семя помещают непосредственно внутри отверстия в блоке, из которого растение 5 впоследствии вырастает.

Примером растения, для которого применяют этот подход, является огурец.

Предпочтительно растение 5 представляет собой плодовое или овощное растение, такое как растение томата или тому подобное. В другом предпочтительном варианте осуществления растением является растение огурца, баклажана или сладкого перца. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения могут увеличивать выход плодов или овощей с растения, а также могут увеличивать качество этих плодов или овощей.

Как указано выше, брусок 1 представляет собой брусок из минеральной шерсти. Используемые минеральные волокна могут представлять собой какие-либо искусственные стекловидные волокна (ИСВ), такие как стеклянные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковая шерсть, каменная вата и другие, но обычно представляют собой волокна каменной ваты. Каменная вата обычно имеет содержание оксида железа по меньшей мере 3% и содержание щелочно-земельных металлов (оксид кальция и оксид магния) от 10 до 40% наряду с другими обычными оксидными составляющими минеральной шерсти. Они представляют собой диоксид кремния; оксид алюминия; щелочные металлы (оксид натрия и оксид калия), которые обычно присутствуют в малых количествах; и также могут содержать оксид титана и другие второстепенные оксиды. В целом продукт можно формировать из искусственного стекловидного волокна любого типа, который стандартно известен для получения субстратов для роста.

Минеральную шерсть типично связывают с помощью связывающей системы, которая содержит композицию связующих средств и дополнительно увлажняющее средство. В предпочтительном варианте осуществления брусок содержит минеральную шерсть, связанную с помощью композиции связующих средств, которая, перед отверждением, содержи: а) компонент сахара и Ь) продукт реакции компонента поликарбоновой кислоты и алканоламинного компонента, где композиция связующих средств перед отверждением содержит по меньшей мере 42 мас.% компонента сахара на основе общей массы (сухого вещества) компонентов связующих средств.

Эту композицию содержит минеральная шерсть, которую следует использовать для бруска 1 и затем отверждать, чтобы в бруске, представленном на фиг. 1, композиция отвердевала и, таким образом, компоненты вступали в реакцию. Таким образом, брусок содержит отвержденное связующее средство, получаемое посредством отверждения определенной композиции связующих средств, содержащей компоненты (а) и (Ь) и компоненты композиции связующих средств, рассмотренные ниже в отношении композиции перед отверждением.

Компонент сахара (а), используемый в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно выбирают из сахарозы и восстанавливающих сахаров или их смесей.

Восстанавливающий сахар представляет собой какой-либо сахар, который в растворе имеет альдегидную или кетонную группу, которая позволяет сахару действовать в качестве восстанавливающего средства. В соответствии с настоящим изобретением восстанавливающие сахара могут присутствовать в неотвержденной композиции связующих средств сами по себе или в виде углеводного соединения, которое дает один или несколько восстанавливающих сахаров ίη 811и в условиях термического отверждения. Сахар или углеводное соединение может представлять собой моносахарид в его альдозной или кетозной форме, дисахарид, триозу, тетрозу, пентозу, гексозу или гептозу; или ди-, олиго- или полисахарид; или

- 7 027658 их сочетания. Конкретные примеры представляют собой глюкозу (т.е. декстрозу), гидролизаты крахмала, такие как кукурузный сироп, арабинозу, ксилозу, рибозу, галактозу, маннозу, фруктозу, мальтозу, лактозу и инвертированный сахар.

Компонент (Ь), по существу, содержит продукт реакции компонента поликарбоновой кислоты и алканоламинного компонента.

Предпочтительно алканоламинный компонент выбирают из диэтаноламина, триэтаноламина, диизопропаноламина, триизопропаноламина, метилдиэтаноламина, этилдиэтаноламина, н-бутилдиэтаноламина, метилдиизопропаноламина, этилизопропаноламина, этилдиизопропаноламина, 3-амино-1,2-пропандиола, 2-амино-1,3-пропандиола и трис-(гидроксиметил)аминометана. Наиболее предпочтительным алканоламинным компонентом является диэтаноламин.

В композиции связующих средств, которую используют в продуктах по изобретению, предпочтительно иметь продукт реакции (Ь). Однако, на практике, обычно также имеет место некоторое количество не вступившего в реакцию алканоламинного компонента, присутствующего в неотвержденной композиции связующих средств.

Компонент поликарбоновой кислоты обычно выбирают из дикарбоновых, трикарбоновых, тетракарбоновых, пентакарбоновых и т.п. поликарбоновых кислот и их ангидридов, солей и сочетаний.

Предпочтительные компоненты поликарбоновых кислот, используемые в качестве исходных материалов для проведения реакций с другими компонентами связующих средств, представляют собой карбоновые ангидриды.

В композиции связующих средств, которую используют в продуктах по изобретению, предпочтительно иметь продукт реакции (Ь). Однако, на практике, обычно также имеет место некоторое количество не вступившего в реакцию компонента поликарбоновой кислоты, присутствующего в неотвержденной композиции связующих средств.

Для того чтобы улучшать водорастворимость и разводимость связующего средства, основание можно добавлять вплоть до рН приблизительно 8, предпочтительно рН между приблизительно 5 и 8 и более предпочтительно рН приблизительно 6. Кроме того, добавление основания вызовет, по меньшей мере, частичную нейтрализацию не вступивших в реакцию кислот и сопутствующее уменьшение коррозионной активности. Обычно основание добавляют в количестве, достаточном для того, чтобы достичь желаемой водорастворимости или разводимости. Основание предпочтительно выбирают из летучих оснований, которые испаряются при температуре отверждения или ниже нее и, таким образом, не влияют на отверждение. Конкретные примеры подходящих оснований представляют собой аммиак (ΝΗ₃) и органические амины, такие как диэтаноламин (ЭЕА) и триэтаноламин (ТЕА). Основание предпочтительно добавляют в реакционную смесь после того, как реакцию между алканоламином и карбоновым ангидридом активно останавливают посредством добавления воды.

Альтернативная композиция связующих средств может быть основана на фурановой смоле. Такая фурановая композиция связующих средств описана в европейском патенте ЕР0849987. Фурановая композиция связующих средств не содержит формальдегид и является гидрофильной, тем самым обеспечивая конкретные преимущества в контексте настоящего изобретения.

Несмотря на то что в предпочтительных вариантах осуществления изобретения используют не содержащее формальдегид связующее средство, системы связующих средств, которые содержат фенолформальдегид (РР) или, в частности, фенол-мочевино-формальдегид (РИР), с декстрозой или без нее, также можно использовать, где это применимо. Они могут включать связующие средства со сверхнизким содержанием формальдегида (ИЬР).

Как указано выше, связывающая система предпочтительно содержит увлажняющее средство. Оно может представлять собой неионное поверхностно-активное средство, но предпочтительно увлажняющее средство представляет собой ионное поверхностно-активное вещество. Используя связующее средство, описанное выше, увлажняющее средство не является необходимым для предоставления в гидрофильной системе. Соответственно, достаточных свойств удерживания воды и повторного насыщения можно достигать без увлажняющего средства. Однако использование увлажняющего средства является предпочтительным, поскольку обнаружено, что оно увеличивает скорость, с которой брусок может насыщаться.

Предпочтительно увлажняющее средство представляет собой анионное поверхностно-активное вещество. Подходящие анионные поверхностно-активные вещества включают соли (включая, например, соли натрия, калия, аммония и замещенные аммониевые соли, такие как соли моно-, ди- и триэтаноламинов) анионных сульфатных, сульфонатных, карбоксилатных и саркозинатных поверхностно-активных веществ. Другие анионные поверхностно-активные вещества включают изетионаты, такие как ацилизетионаты, Ν-ацилтаураты, метилтауридамины жирных кислот, алкилсукцинаты и сульфосукцинаты, сложные моноэфиры сульфосукцинатов, сложные диэфиры сульфосукцинатов и Ν-ацилсаркозинаты. Предпочтительными являются анионные сульфатные поверхностно-активные вещества и анионные сульфонатные поверхностно-активные вещества, анионные карбоксилатные поверхностно-активные вещества и анионные омыленные поверхностно-активные вещества.

- 8 027658

Особенно предпочтительными являются анионные сульфонатные поверхностно-активные вещества, такие как линейные или разветвленные алкилбензолсульфонаты, сульфонаты сложных алкиловых эфиров, первичные или вторичные алкиленсульфонаты, олефинсульфонаты, сульфонированные поликарбоновые кислоты, алкилглицеринсульфонаты, сульфонаты жирных ацилглицеринов, сульфонаты жирных олеилглицеринов и их смеси.

Наиболее предпочтительно анионное поверхностно-активное вещество представляет собой бензолсульфонат линейного алкила, в котором цепь алкила имеет от 5 до 20 углеродных атомов. Соли натрия и калия являются предпочтительными. Поверхностно-активные вещества этого типа обеспечивают особенно полезные свойства распределения воды для субстратов для роста относительно большой высоты, а также обеспечивают превосходные свойства повторного насыщения и не ведут к проблемам пенообразования в воде для орошения. Стандартные неионные поверхностно-активные средства позволяют субстрату для роста набирать воду, но их емкость удержания воды, распределение воды по высоте и свойства повторного увлажнения не являются такими же хорошими, как в случае поверхностно-активных веществ этого типа, предпочтительных в изобретении.

Предпочтительно длина цепи алкила составляет от 8 до 16, и более предпочтительно по меньшей мере 90% цепей находятся в диапазоне от 10 до 13, и более предпочтительно по меньшей мере 90% (по массе) находятся в диапазоне от 10 до 12.

Предпочтительно увлажняющее средство содержит бензолсульфонат линейного алкила, и в этом случае продукт предпочтительно получают способом, в котором многоатомный спирт (такой как моноэтиленгликоль) включают с увлажняющим средством в продукт минеральных волокон. Массовое отношение бензолсульфоната линейного алкила к моноэтиленгликолю (или другому многоатомному спирту, например, пропиленгликолю или триметилолпропану) предпочтительно составляет от 0,3:1 до 3,75:1, предпочтительно от 1:1 до 2:1. Многоатомный спирт обычно испаряют во время последующей обработки и отверждения, и, таким образом, обычно только следовые количества, если вообще есть, присутствуют в конечном продукте.

Альтернативно, ионное поверхностно-активное вещество может быть катионным или цвиттерионным. Примеры катионных поверхностно-активных веществ включают четвертичные аммониевые поверхностно-активные вещества. Их можно выбирать, например, из моно С₆-С₁₆, предпочтительно С₆-С₃₀ Ν-алкил- или алкениламмониевых поверхностно-активных веществ, где остальные положения при N замещают такими группами, как метил, гидроксиэтил и гидроксипропил.

Подходящие цвиттерионные поверхностно-активные вещества включают производные вторичных и третичных аминов, производные гетероциклических вторичных и третичных аминов или производные соединения четвертичного аммония, четвертичного фосфония или третичного сульфония. Поверхностноактивные вещества бетаин и султаин представляют собой примеры цвиттерионных поверхностноактивных веществ.

Предпочтительно количество (по массе) ионного поверхностно-активного вещества на основе массы связующего средства (сухого вещества) составляет от 0,01 до 5%, предпочтительно от 0,1 до 4%.

Ионное поверхностно-активное вещество присутствует в продукте минерального волокна в количествах предпочтительно от 0,01 до 3% (по массе), на основе продукта минерального волокна, более предпочтительно от 0,05 до 1%, в частности от 0,1 до 0, 8%.

Композиции связующих средств, используемые в соответствии с настоящим изобретением, могут дополнительно содержать одну или несколько стандартных связующих добавок. Они включают, например, ускорители отверждения, такие как, например, β-гидроксиалкиламиды; фосфорную кислоту, гипофосфористую кислоту и фосфоновую кислоту в форме свободной кислоты и солей. Другие сильные кислоты, такие как борная кислота, серная кислота, азотная кислота и п-толуолсульфоновая кислота, также можно использовать или отдельно, или в сочетании с только что указанными кислотами, в частности, с фосфорной кислотой, гипофосфористой кислотой или фосфоновой кислотой. Другие подходящие связующие добавки представляют собой аммиак; силановые связывающие средства, такие как γ-аминопропилтриэтоксисилан; тепловые стабилизаторы; УФ-стабилизаторы; пластификаторы; добавки против миграции; коалесценты; наполнители и разбавители, такие как глина, силикаты и гидроксид магния; пигменты, такие как диоксид титана; замедляющие горение средства; ингибиторы коррозии, такие как тиомочевина, мочевина; противовспенивающие средства; антиоксиданты и др.

Эти связующие добавки и адъюванты можно использовать в стандартных количества, обычно не превышающих 20 мас.% твердого связующего средства. Количество ускорителя отверждения в композиции связующих средств обычно составляет между 0,05 и 5 мас.% на основе твердого вещества.

При нанесении на минеральные волокна водная композиция связующих средств обычно имеет содержание твердых веществ от 1 до 20 мас.% и рН 5 или выше.

Используемые минеральные волокна могут представлять собой какие-либо из искусственных стекловидных волокон (ИСВ), такие как стеклянные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковая шерсть, каменная вата и другие, но обычно представляют собой волокна каменной ваты. Каменная вата обычно имеет содержание оксида железа по меньшей мере 3% и содержание щелочно- 9 027658 земельных металлов (оксид кальция и оксид магния) от 10 до 40% наряду с другими обычными оксидными составляющими минеральной шерсти. Они представляют собой диоксид кремния; оксид алюминия; щелочные металлы (оксид натрия и оксид калия), которые обычно присутствуют в низких количествах; и также могут включать оксид титана и другие второстепенные оксиды. В целом продукт можно формировать из искусственных стекловидных волокон любых типов, которые стандартно известны для получения субстратов для роста.

Потери при прокаливании (ППП) бруска представляют собой меру количества присутствующего органического материала, такого как связующее средство и увлажняющее средство. ППП сухого образца можно измерять с использованием раздела 16 в В82972, 1989 (МеГйой 1). ППП предпочтительно составляют по меньшей мере 2,5%, предпочтительно вплоть до 5,3%, в частности предпочтительно 3-4%. В частности, наиболее предпочтительные ППП составляют 3,5%. Предпочтительные ППП для бруска обеспечивают хорошую прочность, но использование связующего средства, описанного выше, не оказывает отрицательное влияние на рост растений, несмотря на более высокий уровень связующего средства.

Более высокие ППП обозначают, что продукт является более прочным. Это значит, что он с меньшей вероятностью будет поврежден во время использования, в частности, во время автоматизированной обработки, например, на установке для размножения. Дополнительное преимущество более высокого содержания связующего средства состоит в том, что можно формировать более гладкое посевное место/отверстие в субстратах для роста, таких как пробки и блоки, в которых обыкновенно предусмотрено посевное отверстие. Более гладкое посевное отверстие обозначает, что семя с большей вероятностью размножится в идеальном положении в посевном месте/отверстии. Кроме того, семя с меньшей вероятностью выскочит из желаемой области и/или будет захвачено другой частью продукта минерального волокна. Точное расположение семян ведет к более высокой однородности получаемой культуры, что благоприятно для пропагатора.

Диаметр волокон внутри бруска 1 предпочтительно составляет от 2 до 10 мкм, более предпочтительно от 3 до 8 мкм и особенно предпочтительно от 4 до 7 мкм. Эти значения можно применять в равной мере к диаметру волокон в блоке 2 и/или пробке 4.

В предпочтительном варианте осуществления преобладающая ориентация волокон первого и второго слоев бруска 1 является горизонтальной. Обнаружено, что это снижает вертикальную неоднородность распределения воды. В этом контексте горизонтальный обозначает параллельный контакту на поверхности раздела между первым и вторым слоями. В других вариантах осуществления можно использовать альтернативные ориентации волокон в первом и/или втором слоях.

На фиг. 4 представлена система для роста растений, которая содержит брусок 1, блок 2 и пробку 4 с фиг. 1-3 и оросительное устройство. Оросительное устройство 6 устроено для того, чтобы предоставлять раствор из воды и питательных веществ системе или непосредственно в блок или в брусок. В предпочтительном варианте осуществления оросительное устройство устроено для того, чтобы предоставлять воду и/или раствор питательных веществ непосредственно в блок 2. Поскольку блок расположен вдали от дренажного отверстия 3 (как описано выше со ссылкой на фиг. 2), раствор из оросительного устройства должен проходить больше, чем 50% расстояния вдоль бруска 1, прежде чем достигнет дренажного отверстия 3. В другом предпочтительном варианте осуществления оросительное устройство может предоставлять воду и раствор питательных веществ в брусок 1 непосредственно, но оно предпочтительно устроено для того, чтобы выполнить это или смежно с блоком, или на дистальной стороне блока 2 относительно дренажного отверстия 3.

Обнаружено, что увеличенное расстояние между оросительным устройством 6 (т.е. точка, в которой воду и раствор питательных веществ предоставляют системе) и дренажным отверстием 3 повышает эффективность возобновления питательных веществ в системе. Это обозначает, что поскольку раствор подают с использованием оросительного устройства 6, он не теряется через дренажное отверстие 3, а вместо этого замещает существующую жидкость в системе. Соответственно, обновляют весь объем бруска 1, а не только ограниченную его часть.

Оросительное устройство 6 можно соединять с отдельными резервуарами питательных веществ и воды и им можно управлять для того, чтобы выбирать подходящие пропорции питательных веществ и воды. Альтернативно, может быть предусмотрен один объединенный резервуар питательных веществ и воды так, что оросительное устройство предоставляет в систему жидкость, которая имеет те же пропорции воды и питательных веществ, которые находят в резервуаре.

Управление оросительным устройством предпочтительно осуществляют с использованием системы управления. Система управления может управлять оросительными устройствами, предоставляя питательные вещества и воду множеству систем для роста растений, каждая содержит брусок 1, на который помещают содержащий растение блок 2. Системой управления можно управлять на основе обнаруживаемых уровней воды, питательных веществ и/или температуры в одном или нескольких брусках. Местоположения детекторов 7, используемых для того, чтобы обнаруживать эти уровни, в одном из вариантов осуществления проиллюстрированы на фиг. 5. Детекторы 7 могут относиться к известному типу и типично содержат корпусную часть вместе с одним или несколькими, обычно тремя, зондами, которые идут от корпуса в брусок. Зонды типично выполняют из нержавеющей стали или другого проводящего материала и их используют для того, чтобы измерять уровни содержания воды и/или

- 10 027658 материала и их используют для того, чтобы измерять уровни содержания воды и/или электрическую проводимость (ЭП) в субстрате посредством анализа температуры, сопротивления и/или электрической емкости субстрата. Уровень ЭП можно использовать для того, чтобы определять уровень питательных веществ внутри раствора в бруске 1, поскольку они отражают содержание ионов в этом растворе.

В системах известного уровня техники детекторы 7 размещают на верхней поверхности бруска 1, при этом зонды идут вертикально через брусок. Этот подход предназначен для того, чтобы предоставлять измерения, которые отражают общее содержание воды или питательных веществ по всей вертикали бруска 1. Однако, на практике, такие зонды типично возвращают результаты, на которые непропорционально влияют условия в одной или нескольких областях бруска 1, например, в верхней части бруска. Одна причина возникновения этого несоответствия - в вариации уровня ЭП на бруске 1, которая, очевидно, влияет на измеряемые электрические свойства, такие как сопротивление и/или электрическая емкость, по которым, например, вычисляют содержание воды.

Дополнительные сложности возникают в подходах известного уровня техники из-за того, что на брусок 1 обычно помещают множество блоков 2. Часто сложно найти положения на бруске 1, которые функционально эквивалентны для каждого блока 2, в частности, с учетом собственной асимметрии в системе, обусловленной местоположением дренажного отверстия 3 на одном конце бруска 1.

В настоящем изобретении эти сложности преодолены. В частности, на фиг. 5 показано, что детекторы 7 расположены на боку бруска 1 (т.е. корпусная часть детектора 7 расположена на вертикальной грани бруска и зонды идут горизонтально). Этот подход пригоден из-за усовершенствованного содержания воды и распределения ЭП внутри бруска 1. Поскольку они, по существу, однородны в бруске 1 по предпочтительному варианту осуществления, горизонтальная протяженность зондов обеспечивает точное считывание.

В действительности, хотя брусок 1 на фиг. 5 проиллюстрирован с множеством детекторов 7, это не соответствует всем предпочтительным вариантам осуществления. Массив детекторов 7, представленных на фиг. 5, делает возможным измерение распределения содержания воды и распределения ЭП, и его используют для того, чтобы анализировать характеристики бруска 1, обеспечивающие такие результаты, как те, которые подробно изложены ниже. Однако на практике обнаружено, что может требоваться только один детектор 7. Этот детектор 7 предпочтительно содержит горизонтально идущие зонды, размещенные в положении, смещенном относительно блока в направлении дренажного отверстия 3. В частности, в предпочтительном варианте осуществления детектор 7 размещают на расстоянии 200 мм от дренажного отверстия 3 и 100 мм от блока 2. Положения блока 2 и детектора 7 в этом контексте измеряют от их центральных точек.

Детекторы 7 используют для того, чтобы управлять уровнем воды и/или питательных веществ, предоставляемых для бруска 1, посредством использования такой системы управления, как проиллюстрировано на фиг. 6. Как можно видеть на этой фигуре, детекторы 7 собирают данные в брусках 1 и передают их по сети 8 в блок управления 9. Затем блок управления приводит в действие оросительные устройства (капельницы) 6 по сети 8 для того, чтобы предоставлять воду и питательные вещества для брусков 1. Блок управления 9 можно программировать с использованием желаемой оросительной стратегии (как рассмотрено более подробно ниже), и можно автоматически обеспечивать, что орошение осуществляют так, чтобы соответствовать желаемым уровням воды или уровням питательных веществ в бруске 1. Таким образом, достигают автоматического управления процессом орошения для того, чтобы обеспечивать желаемые результаты.

Типично, каждая система управления содержит большое число брусков 1. Могут иметь место детекторы 7, размещенные на каждом бруске 1, или могут иметь место детекторы, размещенные на выбранных брусках 1, чтобы обеспечивать репрезентативные результаты. Детекторы 1 фиксированно устанавливают на бруски 1 для того, чтобы они могли предоставлять результаты блоку управления 9 через регулярные интервалы. Например, детекторы могут обеспечивать результаты с интервалами в одну минуту, пять минут или другой подходящий период времени. Это позволяет осуществлять постоянный мониторинг брусков 1 внутри системы с тем, чтобы их можно было орошать соответствующим образом.

Оросительными устройствами 6 системы управляют для того, чтобы применять конкретную оросительную стратегию. Эта стратегия содержит множество отдельных фаз, предназначенных направлять растения через генеративный и вегетативный рост. Как понимают в данной области, генеративный рост относится к типу роста, который способствует образованию цветков/плодов, тогда как во время вегетативного роста растение образует большие пропорции листьев и других зеленых элементов. Стимуляция генеративного роста происходит, когда растение имеет относительный недостаток воды и/или питательных веществ, тогда как стимуляция вегетативного роста происходит за счет обильной подачи воды и/или питательных веществ. Вегетативный рост создает более высокое увеличение общей биомассы растения, тогда как генеративный рост увеличивает долю роста, которая вносит вклад в образование плодов или цветов.

Известно, что можно получать преимущества этих различных типов роста посредством применения таких оросительных стратегий, как те, что представлены на фиг. 7А. Согласно оросительной стратегии, субстрат для роста растений поливают каждый день в попытке достичь желаемого уровня содержания

- 11 027658 воды. Содержание воды субстрата измеряют как процентную долю содержания воды в субстрате, когда субстрат полностью насыщен. Таким образом, значение 0% представляет сухой субстрат, тогда как значение 100% представляет полностью насыщенный субстрат.

На фиг. 7А представлена динамика этого желаемого содержания воды субстрата на протяжении годичного цикла. На оси у представлено содержание воды в виде процентной доли насыщенного уровня, тогда как ось х представляет время, измеряемое в неделях. Это время измеряют с точки, в которой блок 2 помещают на брусок 1. Помимо желаемого содержания воды, на фиг. 7А также представлен типичный диапазон достигаемого содержания воды в субстратах. Этот диапазон является относительно широким из-за плохого управления условиями субстрата, доступного при использовании систем известного уровня техники.

Сначала, перед размещением блока 2 на бруске 1, брусок 1 типично насыщают или почти насыщают водой. Это помогает гарантировать, что будет стимулироваться рост корней в бруске 1, когда блок 2 впервые помещают на брусок 1. Однако в этот момент времени выращивающий стремится обеспечить, чтобы растение 5 дало плоды как можно скорее. Для того чтобы добиться этого, выращивающий стремится придать генеративный импульс (т.е. импульс для инициации генеративного роста). Это выполняют во время первого периода оросительной стратегии посредством снижения желаемого содержания воды до минимального уровня, прежде чем повысить его снова. Принцип заключается в том, что снижение содержания воды будет стимулировать генеративный рост растения, и, таким образом, цветение растения ведет к плодам в самый ранний возможный момент времени.

Так, на фиг. 7А можно видеть, что во время генеративного импульса в этой оросительной стратегии известного уровня техники желаемый уровень содержания воды в субстрате падает приблизительно с 95 до 45%. Это значительное падение отчасти необходимо по причине широкого диапазона достигаемого содержания воды, который можно видеть на ней, даже после падения до 45% для желаемого содержания воды достигаемый диапазон простирается приблизительно от 40 до приблизительно 55%. Таким образом, считается необходимым, чтобы достичь желаемого генеративного импульса для всех растений, эта оросительная стратегия должна содержать снижение желаемого содержания воды на величину, показанную на фиг. 7А.

После применения генеративного импульса выращивающий стремится вернуть растение в устойчивую фазу преимущественно вегетативного роста для того, чтобы получать листья и структуру растения, которые будут поддерживать новые растущие плоды. Таким образом, к концу первого периода оросительной стратегии увеличивают желаемое содержание воды. Желаемый уровень содержания воды увеличивают о тех пор, пока он не достигнет устойчивого значения, на котором его поддерживают, по существу, постоянным во время второго периода оросительной стратегии.

Во втором периоде дополнительный вегетативный рост стимулируют из-за более высокого содержания воды в субстрате. Выбирают постоянный уровень приблизительно 80% для того, чтобы гарантировать правильный сдвиг в направлении вегетативного роста.

Второй период во многом соответствует летнему сезону, во время которого относительно высокое количество солнечного света заставляет растения осуществлять транспирацию с более высокой скоростью. Соответственно, предоставлять растениям нужно относительно высокую долю воды. Следует осознавать, что, несмотря на то, что рост можно направлять в направлении вегетативного роста во время этого периода больше, чем в другие периоды, плоды продолжают расти, несмотря на то, что скоростью управляют посредством этого направляющего действия. С наступлением осени и затем зимы скорость транспирации снижается. Как результат, более не нужно поддерживать то же содержание воды в субстрате. Кроме того, на этом этапе желательно стимулировать дополнительный рост плодов прежде, чем растение достигнет конца цикла. По обеим этим причинам оросительная стратегия может содержать третий период, в котором уровень содержания воды снижен. Степень снижения является относительно постепенной.

Снижение содержания воды во время третьего периода стимулирует генеративный рост растения и тем самым продлевает сезон, во время которого от растения можно получать полезные плоды.

Так, стандартная оросительная стратегия на фиг. 7А пытается направлять растение между состояниями генеративного и вегетативного роста для того, чтобы увеличивать выход плодов, получаемых от растения. Однако, обнаружено, что это направляющее действие имеет только ограниченный практический эффект или полезность. Кроме того, сложен переход между различными уровнями содержания воды в периоде времени, который был бы предпочтительным. Например, увеличение уровня содержания воды с минимального уровня во время первого периода до постоянного уровня во втором периоде требует времени. Если пытаться увеличить этот уровень быстрее посредством предоставления большего количества воды, то обнаружено, что из растения утекает чрезмерный и проблематичный уровень воды. Кроме того, в связи с широким диапазоном достигаемых уровней содержания воды имеет место сложность, связанная с фактическим направлением растения на предпочтительный уровень генеративного или вегетативного роста.

В отличие от этого, оросительная стратегия для использования в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения представлена на фиг. 7В. К удивлению обнаружено,

- 12 027658 что в контексте субстрата для роста растений, содержащего брусок и только один блок, как описано выше, параметры оросительной стратегии можно значительно менять, при этом все же достигая необходимых генеративных и вегетативных эффектов. Как показано ниже, это обеспечивает усовершенствованный урожай с растения, при этом одновременно избегая излишнего использования ресурсов, таких как вода и/или питательные вещества.

Предпочтительная оросительная стратегия, представленная на фиг. 7В, содержит первый, второй и третий периоды, описанные выше. Однако имеет место значительная разница в значениях, которые используют для реализации оросительной стратегии во время этих периодов. В частности, разница между желаемым содержанием воды в минимальной точке во время первого периода и постоянным уровнем во время второго периода значительно снижена. Эта разница между этими двумя уровнями в стратегии, представленной на фиг. 7В, составляет 15% по сравнению с разницей в 35% в стратегии на фиг. 7А. В целом, предпочтительно, чтобы разница составляла меньше чем 25%, более предпочтительно меньше чем 20%.

Несмотря на эту меньшую разницу, обнаружено, что достаточно сильный генеративный импульс можно придавать растениям из-за того факта, что одноблочную систему используют в сочетании с бруском подходящего размера, как описано выше. Как можно видеть на фиг. 7В, это допускает вариации фактического достигаемого уровня воды относительно желаемого уровня воды, которые значительно меньше, чем в предыдущем случае.

Малая вариация желаемого уровня содержания воды, необходимого для генеративного импульса и последующего устойчивого роста во время второго периода, обеспечивает множество преимуществ. В частности, значительно снижается время, необходимое для перехода, по существу, между генеративным и, по существу, вегетативным ростом, позволяя выращивающему получать плоды значительно раньше в сезоне. Это отражено в том факте, что второй период постоянного уровня воды инициируют приблизительно на неделе 15 в стратегии, представленной на фиг. 7А, тогда как тот же период роста инициируют приблизительно на неделе 10 в стратегии на фиг. 7В. Это представляет значительное преимущество для производителя, который может получить плоды раньше, в то время года, когда они относительно дороги.

На фиг. 7А и 7В представлена годовая динамика желаемого уровня содержания воды. Однако следует осознавать, что также имеют место вариации уровня содержания воды каждый день в соответствии со временем, в которое применяют орошение, и уровнем транспирации растения (на который влияют часы солнечного света и другие критерии). Следовательно, следует понимать, что желаемое содержание воды, упоминаемое в отношении оросительных стратегий, приведенных выше, представляет собой желаемое содержание воды незамедлительно после орошения каждый день. То есть, когда растению предоставляют воду, это выполняют в попытке достичь желаемого содержания воды, как обозначено выше.

В примере на фиг. 7В минимальный желаемый уровень содержания воды во время первого периода составляет приблизительно 60%, тогда как постоянный желаемый уровень содержания воды во втором периоде составляет приблизительно 70%. В более общем смысле, предпочтительно, чтобы минимальный уровень составлял по меньшей мере 50% и более предпочтительно по меньшей мере 60%. Аналогичным образом, постоянный уровень предпочтительно составляет меньше чем 80% и в особенно предпочтительных вариантах осуществления составляет от 73 до 78%.

Специалист поймет, что конкретные значения и длительности периодов времени, заданные в ходе стратегии на фиг. 7В, могут варьировать, при этом оставаясь в соответствии с настоящим изобретением. Например, вариации можно осуществлять, исходя из выращиваемых растений или климатических условий. Тем не менее, характеристикой предпочтительных оросительных стратегий является то, что направления между генеративным и вегетативным состоянием можно достичь посредством относительно небольших изменений желаемого содержания воды.

Разницу между оросительными стратегиями на фиг. 7А и 7В можно более глубоко понять со ссылкой на фиг. 8Α-8Ό. На этих фигурах представлены результаты испытания между 17 августа 2011 г. и 1 ноября 2011 г., в котором проводили сравнение между оросительной стратегией согласно предпочтительному варианту осуществления, такой как на фиг. 7В, и стандартной оросительной стратегией, такой как представлена на фиг. 7А. Стратегию каждого типа применяли к группе из девяти систем для роста растений, каждая содержит один брусок и содержащий одно растение блок, как описано выше, и сравнивали результаты. Каждая группа систем для роста растений совместно использовала один сток для того, чтобы принимать дренируемую жидкость из их дренажных отверстий. Значения, представленные на фиг. 8Α-8Ό, представляют второй период стратегии, во время которого желаемое содержание воды поддерживают относительно постоянным.

На фиг. 8А представлен ежедневный объем воды и раствора питательных веществ, подаваемый в группу из девяти систем для роста растений при обеих оросительных стратегиях. Как можно видеть на фиг. 8А, среднее внесение (определяемое как объем воды и раствора питательных веществ, предоставляемый на один сток в сутки) значительно ниже для предпочтительной стратегии на фиг. 7В, чем для стандартной стратегии на фиг. 7А. На фиг. 8В представлен ежедневный дренаж жидкости через дренажное отверстие для девяти систем для роста растений, связанных со стоком. Также в среднем этот дренаж значительно ниже для предпочтительной оросительной стратегии, чем для стандартной оросительной

- 13 027658 стратегии.

Воду и раствор питательных веществ предоставляли для каждой системы для роста растений в виде множества отдельных сеансов капельного полива каждый день. На фиг. 8С проиллюстрировано число сеансов капельного полива и объем жидкости в каждом сеансе в течение каждого дня в двух оросительных стратегиях. Значения этих параметров корректируют с помощью процесса орошения в зависимости от факторов, таких как климатические условия, уровни дренажа и измерения роста растений. С учетом зависимости от климата, конкретная стратегия, приведенная в примере на фиг. 8С, отражает переход от лета к осени во время периода, в течение которого проводили испытание. В частности, по мере снижения уровня солнечного света и средней температуры также происходит снижение необходимого количества воды и раствора питательных веществ. Если период орошения покрывает переход между зимой и весной, например, обнаружат другую тенденцию объемов жидкости, предоставляемых для систем для роста растений.

На фиг. 8Ό сведены результаты, представленные на фиг. 8А-8С. В частности, среднее внесение, дренаж и накопление приведены в литрах для группы систем для роста растений для каждой оросительной стратегии. Кроме того, процентная доля внесения, которую забирают растения (т.е. эффективность накопления), и процентная доля, которую теряют (т.е. дренируют), показаны для каждой оросительной стратегии. На этих фигурах можно видеть, что эффективность накопления значительно увеличивается при использовании предпочтительной стратегии. Кроме того, абсолютный дренаж, а также процентная доля дренажа, по существу, уменьшаются при использовании предпочтительной стратегии. Следовательно, предпочтительная стратегия, по существу, снижает потери. Кроме того, меньшее абсолютное накопление, которое возникает при использовании предпочтительной стратегии, снижает использование энергии для транспирации и также увеличивает применимость стратегии в закрытых тепличных системах.

Достигаемую динамику содержания воды в бруске 1 при использовании системы для роста растений согласно предпочтительному варианту осуществления также измеряли в последующем исследовании в течение более длительного периода времени. Результаты проиллюстрированы на фиг. 9. На фиг. 9 можно видеть, что минимального содержания воды приблизительно 60% достигали приблизительно через 5 недель после начала исследования. Обнаружено, что это минимальное содержание воды обеспечивает необходимый генеративный импульс, и уровень содержания воды впоследствии поднимали приблизительно до 70% и поддерживали в этой области прежде, чем позже постепенно снижать в этом году. Обнаружено, что эта 10%-ная разность между минимальным и постоянным уровнями оказывает необходимое направляющее действие на растения, и из испытания выяснено, что разница в 15% или меньше обеспечивает значительные преимущества.

Далее на фиг. 10 дополнительно продемонстрированы преимущества настоящего изобретения. В частности, выполняли сравнение системы для роста растений, изготовленной в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, и системы известного уровня техники для роста растений. На фиг. 10В проиллюстрирован вариант осуществления настоящего изобретения, использованный для этого сравнения, тогда как на фиг. 10А проиллюстрирована система для роста растений согласно известному уровню техники, использованная для сравнения. Системы для роста растений использовали для того, чтобы растить растения томата. Как можно видеть на фигурах, каждая система содержала одно дренажное отверстие на одном конце бруска. Система известного уровня техники содержит три отдельных блока, расположенные на верхней поверхности бруска, тогда как вариант осуществления изобретения содержит только один блок.

Брусок по предпочтительному варианту осуществления, представленный на фиг. 10В, имеет размеры 450x150x100 мм (длинахширинахвысота), а блок имеет размеры 100x100x65 мм (длинахширинахвысота). Блок располагают от дренажного отверстия на расстоянии 300 мм вдоль бруска (как измеряют от центра блока) и оросительное устройство предоставляют для того, чтобы доставлять воду и раствор питательных веществ в блок на дистальной стороне блока относительно дренажного отверстия.

Брусок известного уровня техники, представленный на фиг. 10А, имеет размеры 1330x195x75 мм (длинахширина xвысота), а блоки имеют размеры 100x100x65 мм (длина х ширинах высота). Блоки располагают на расстоянии от дренажного отверстия в положениях от 150 до 200 мм, от 650 до 700 мм и от 1100 до 1150 мм вдоль бруска (как измеряют от центра блока) и оросительные устройства предоставляют для каждого блока для того, чтобы доставлять воду и раствор питательных веществ в блок на дистальной стороне блока относительно дренажного отверстия.

Идентичные новую и стандартную оросительные стратегии применяли к блокам системы для роста растений на фиг. 10А и 10В и измеряли различные свойства системы. В частности, измеряли как содержание воды (СВ), так и электрическую проводимость (ЭП) вместе с распределением этих свойств.

Обнаружено, что однородность как содержания воды, так и электрической проводимости усовершенствованы в предпочтительном варианте осуществления по сравнению с известным уровнем техники. Например, на фиг. 11 представлена вариация измеряемого содержания воды и электрической проводимости для предпочтительного варианта осуществления и известного уровня техники в условиях предпочти- 14 027658 тельной и стандартной оросительных стратегий. Вариацию измеряют между верхним слоем и нижним слоем бруска. Как для содержания воды, так и для электрической проводимости и в условиях обеих оросительных стратегий вариация снижена при использовании предпочтительного варианта осуществления. Используемые значения представляют собой средние вариации, показанные во время испытания. Уменьшенная вариация с использованием предпочтительного варианта осуществления представляет увеличенную однородность внутри бруска.

Уменьшенная вариация содержания воды оказывает конкретный эффект на рост корней. Поскольку предыдущие подходы типично вели к более влажной нижней области бруска 1, типично происходила стимуляция роста корней в направлении нижней части бруска 1. Используя бруски 1 согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, обнаружено, что значительно более высокая доля роста корней имеет место в верхней части бруска. Это ведет к более здоровому растению, которым, кроме того, можно более строго управлять, поскольку новое орошение (например, изменение содержания воды или ЭП) достигает корневой зоны более быстро, поскольку она ближе к самому оросительному устройству.

Усовершенствованное удерживание воды, распределение воды и распределение электрической проводимости (питательных веществ) ведут к усовершенствованным условиям роста для растений, растущих в системах для роста растений. В конечном итоге, это ведет к усовершенствованному урожаю, как проиллюстрировано на фиг. 12.

На фиг. 12 урожай растений красного томата, достигаемый посредством предпочтительных вариантов осуществления, представлен в отношении числа и веса. Значения нормализуют так, что урожай известного уровня техники принимают за значение 100. Урожай представлен для среднего значения обеих оросительных стратегий и для предпочтительной и стандартной оросительных стратегий независимо. Как можно видеть, во всех условиях урожай по предпочтительному варианту осуществления превосходит урожай известного уровня техники. Кроме того, стоит отметить, что предпочтительный вариант осуществления дает конкретные преимущества для предпочтительной стратегии и в отношении массы образуемых плодов и/или цветков.

Однако преимущества предпочтительного варианта осуществления не ограничены усовершенствованным урожаем. Способность получать преимущество предпочтительной стратегии роста также снижает количество воды и питательных веществ, которые нужно предоставлять для системы для роста растений. Кроме того, превосходное удерживание воды обозначает, что меньше этой жидкости теряется через дренажное отверстие. Снижается стоимость в отношении подачи воды и питательных веществ и в отношении расходов на обработку, необходимую для экологичной утилизации или повторного использования дренированного текучего вещества. Таким образом, подход согласно предпочтительному варианту осуществления объединяет усовершенствованный урожай с более низкими расходами. Этого достигают в свете осознания того, что строгое управление условиями индивидуальных растений можно реализовать с использованием предпочтительных систем для роста растений, описанных в настоящем документе.

В дополнение к преимуществам в отношении усовершенствованного удерживания воды, распределения воды и распределения питательных веществ, настоящее изобретение также относится к преимуществам в отношении эффективности возобновления питательных веществ. Эффективность возобновления питательных веществ отражает скорость, с которой старые питательные вещества в субстрате могут быть заменены новыми питательными веществами, предоставляемыми для субстрата в растворе. Предпочтительно питательные вещества можно возобновлять настолько эффективным образом, насколько возможно.

Преимущества по настоящему изобретению также наблюдали во время дополнительного исследования, упомянутого выше со ссылкой на фиг. 9. В течение приблизительно 1 года два предпочтительных варианта осуществления настоящего изобретения подвергали оросительной стратегии приблизительно в соответствии с тем, что отражено на фиг. 9. Первый предпочтительный вариант осуществления содержал предпочтительную гидрофильную, не содержащую формальдегид систему связующих средств, как описано выше, тогда как во втором предпочтительном варианте осуществления использовали альтернативную систему связующих средств. Результаты сравнивали с таковыми для системы известного уровня техники для роста растений, такой как та, которая представлена выше на фиг. 10А. К системе известного уровня техники применяли ту же желаемую оросительную стратегию, несмотря на то, что сложность точного управления содержанием воды в этой системе вела к легкой вариации измеряемого содержания воды в течение периода исследования.

На фиг. 13А и 13В проиллюстрированы результаты этого исследования в отношении общей производительности получаемых плодов. На фиг. 13А представлена общая производительность всех трех систем для роста растений и их развитие в течение периода исследования. На фиг. 13А сплошная линия представляет результаты для системы для роста растений по первому предпочтительному варианту осуществления, называемому примером А, с использованием предпочтительного связующего средства, как описано выше, а штриховая линия представляет результаты для второго предпочтительно варианта осуществления, называемого примером В. Наконец, пунктирная линия представляет результаты, которых достигали в системе известного уровня техники, называемой примером С. На фиг. 13В приведены разли- 15 027658 чия между различными системами с еще большей рельефностью посредством представления различий для первого предпочтительного варианта осуществления (сплошная линия - пример А) и второго предпочтительного варианта осуществления (штриховая линия пример В) по сравнению с системой известного уровня техники.

На фиг. 13А и 13В можно видеть, что эффективность предпочтительных вариантов осуществления значительно усовершенствовали по сравнению с таковой в системе известного уровня техники. Кроме того, также ясны преимущества усовершенствованной системы связующих средств по первому предпочтигельному варианту осуществления. За 47 недель общая производительность на единицу площади для первого предпочтительного варианта осуществления составила 63,5 кг/м², во втором предпочтительном варианте осуществления составила 62,2 кг/м² и в системе известного уровня техники составила 58,0 кг/м².

На фиг. 14 представлено преимущество варианта осуществления настоящего изобретения по сравнению с субстратом известного уровня техники (как отражено выше на фиг. 10А и 10В) в отношении усовершенствованной эффективности возобновления питательных веществ. В этом испытании для каждого бруска изначально предоставляли раствор питательных веществ, который имеет ЭП, равную 5. Когда в субстрате создавали ЭП, равную 5, субстрат орошали раствором, который имеет ЭП, равную 2. Можно понять, что если раствор внутри субстрата замещают новым раствором с ЭП, равной 2, то ЭП самого субстрата также будет стремиться к значению 2. Чем выше скорость, с которой это происходит, тем более эффективно происходит замещение питательных веществ внутри раствора.

Как можно видеть на фиг. 14, предпочтительный вариант осуществления на фиг. 10В дает более быстрое изменение в ЭП, чем подход известного уровня техники на фиг. 10А. Это демонстрирует усовершенствованную эффективность возобновления питательных веществ по предпочтительному варианту осуществления.

Усовершенствование эффективности возобновления питательных веществ дает множество преимуществ. В частности, можно избегать нежелательного накопления питательных веществ в областях субстрата и уровнем питательных веществ можно строго управлять согласно с требованиями растения.

Дополнительные преимущества в отношении управления уровнями ЭП можно реализовать через предпочтительное размещение блока 2 на бруске 1. Свидетельства тому можно найти на фиг. 15А и 15В. На каждой фигуре измерения ЭП выполняли на множестве расстояний от дренажного отверстия на одном конце бруска 1 и на множестве высот.

На фиг. 15А блок 2 помещали в 20 см от дренажного отверстия на блок длиной 50 см. Измерения проводили на высоте 5,0, 3,75, 2,5 и 1,25 см от нижней части блока 1. Для каждого расстояния от дренажного отверстия измерения проиллюстрированы для каждой из этих высот в порядке слева направо на фиг. 15А от наибольшего к наименьшему.

На фиг. 15В блок 2 помещали в 25-30 см от дренажного отверстия на блок длиной 40 см. Измерения проводили на высотах 6.8, 5,1м, 3,4 и 1,7 см от нижней части блока 1. Для каждого расстояния от дренажного отверстия измерения проиллюстрированы для каждой из этих высот в порядке слева направо на фиг. 15В от наибольшего к наименьшему.

Обнаружено, что вариации уровней ЭП значительно больше в примерах, представленных на фиг. 15А, чем в представленных на фиг. 15В. Более конкретно, обнаружено, что стандартное отклонение ЭП составляет приблизительно 0,73 в примере на фиг. 15А против значительно меньшего стандартного отклонения 0,37 для фиг. 15В. Фигуры иллюстрируют усовершенствованную однородность как на различных высотах, так и на различных расстояниях от дренажного отверстия для примера на фиг. 15В, в котором блок помещали на расстоянии от дренажного отверстия более 50% длины блока.

Вариации и модификации вариантов осуществления, описанные выше, очевидны специалисту. Такие вариации и модификации могут затрагивать эквивалентные и другие признаки, которые уже известны и которые можно использовать вместо признаков, описанных в настоящем документе, или в дополнение к ним. Признаки, которые описаны в контексте отдельных вариантов осуществления, можно предоставлять в комбинации в одном варианте осуществления. Наоборот, признаки, которые описаны в контексте одного варианта осуществления, также можно предоставлять отдельно или в любой подходящей подкомбинации.

Следует отметить, что термин содержит не исключает другие элементы или стадии, формы единственного числа не исключают множественного числа, один признак может выполнять функции нескольких признаков, перечисленных в формуле изобретения, и ссылочные позиции в формуле изобретения не следует толковать в качестве ограничения объема формулы изобретения. Также следует отметить, что фигуры необязательно изображены с соблюдением масштаба; напротив, иллюстрируя принципы настоящего изобретения, обычно используют визуальное выделение.

Claims (15)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ выращивания растений, который включает предоставление субстрата для роста растений, который содержит пласт из искусственных стекловидных волокон (пласт ИСВ), который имеет объем от 3 до 20 л, и один блок из искусственных стекловидных волокон (блок ИСВ), содержащий одно или несколько растений, размещенный на поверхности первого слоя пласта ИСВ;

   предоставление субстрату для роста растений воды во время роста одного или нескольких растений в соответствии с оросительной стратегией, которая определяет содержание воды в пласте, где оросительная стратегия включает первый период, во время которого содержание воды снижено до минимального уровня перед увеличением, и второй период, во время которого содержание воды поддерживают, по существу, на постоянном уровне, где разность между постоянным уровнем во втором периоде и минимальным уровнем в первом периоде, выраженная в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, меньше чем или равна 25%.
2. 2. Способ по п.1, где оросительная стратегия дополнительно включает третий период, во время которого содержание воды снижено относительно содержания воды во втором периоде.
3. 3. Способ по п.1 или 2, где разность между постоянным уровнем и минимальным уровнем, выраженная в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, меньше чем или равна 20%.
4. 4. Способ по п.3, где разность между постоянным уровнем и минимальным уровнем, выраженная в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, составляет от 10 до 15%.
5. 5. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, где минимальный уровень, выраженный в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, составляет по меньшей мере 50%.
6. 6. Способ по п.5, где минимальный уровень, выраженный в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, составляет по меньшей мере 60%.
7. 7. Способ по п.6, где постоянный уровень, выраженный в виде процентной доли содержания воды, необходимой для того, чтобы насыщать субстрат для роста растений, составляет 75% или меньше.
8. 8. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, где содержание воды снижают до минимального уровня в течение 7 недель с начала оросительной стратегии.
9. 9. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, где содержание воды доводится, по существу, до постоянного уровня в течение 12 недель с начала оросительной стратегии.
10. 10. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, который дополнительно включает предоставление питательных веществ в субстрат для роста растений.
11. 11. Способ по п.10, где стадию предоставления питательных веществ в субстрат для роста растений осуществляют в зависимости от уровня питательных веществ внутри субстрата для роста растений, определяемого путем проведения мониторинга.
12. 12. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, где пласт ИСВ содержит гидрофильную систему связующих средств.
13. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, где пласт ИСВ содержит систему связующих средств, которая содержит органическое связующее средство, выбранное из не содержащих формальдегид связующих средств.
14. 14. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, где пласт ИСВ содержит первый слой ИСВ в контакте со вторым слоем ИСВ, где первый слой имеет более высокую плотность, чем второй слой.
15. 15. Способ по п.14, где первый слой пласта ИСВ имеет плотность от 40 до 90 кг/м³, а второй слой ИСВ имеет плотность от 35 до 85 кг/м³.