HU194679B - Method for growing plants in air- and water-culture and apparatus for carrying out the method - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás növények lég- és vízkultúrában történő termesztésére és berendezés az eljárás foganatosítására.

A találmány a mezőgazdaságban alkalmazható, különösen a növénytermesztési technológiában, melegágyi virágkultúráknál.

Jelenleg a világon erősen elterjedt különböző növények föld felhasználása nélküli termesztése. A melegágyi növénytermesztés egyik legreményteljesebb irányzata a hidroponia. A föld nélküli növénytermesztés a kémia, biológia és elektronika területén elért eredmények figyelembevételével törénik. Ilyen jellegű termesztés nagy terméshozamnövekedést és minőségjavulást tesz lehetővé összehasonlíthatatlanul jobb munkakörülmények mellett. A hidrokultúrás növénytermesztéshez különböző eljárások ismertek, amelyeket általában a felhasznált szubsztrátum jellege és a tápoldat hozzávezetési módja szerint osztályozzák. A föld nélküli növénytermesztés valamennyi ismert eljárását a tápoldat hozzávezetési módjától függően két csoportra osztják, éspedig üveg alatti hídroponiára - amikor a tápoldatot folyamatosan cirkuláltatják a gyökérrendszerhez - és a szabadban végzett hídroponiára, amikor a tápoldatot a növények szükségleteinek és a klímaviszonyoknak megfelelően periodikusan vezetik a növényekhez.

Az utóbbi években igen nagy jelentőséget nyert a Brit Állami Kertészeti Kutatóintézet által kifejlesztett növénytermesztési eljárás, ahol ugyanabban a műanyag csőben áramlik a tápoldat, ahol a növények helyezkednek el.

Ennek az eljárásnak az a lényege, hogy a gyökérrendszerhez körbeáramló filmszerű tápoldatot vezetnek, ezáltal biztosítják a szükséges mennyiségű vizet, levegőt és a tápanyagokat. Gyakorlatilag polietilén fóliából ferdén elrendezett vályút készítenek és nagyon vékony (kb. 1 cm) sugárban a vályú és a tápoldat tartálya között tápoldatot cirkuláltatnak. A tápoldat kis feltöltési szintje miatt a növények bőségesen fel tudják venni a levegő oxgénjét, így felesleges oxigén-ellátást biztosító berendezést alkalmazni. Ezáltal a berendezésre fordított költségek jelentősen csökkenthetők és a szerelés egyszerűvé válik. A kompakt és könnyen kivitelezhető vályúk lehetőséget nyújtanak arra, hogy többszintű forgóállványon helyeznek el növénytermesztési rendszert.

Ezen eljárás alkalmazása során mégis egy sor nehézség merül fel. Az áramló tápoldat kis térfogata miatt jellemzői gyorsan változnak. Más tápoldatoknál is szükséges, hogy szigorúan ellenőrizzék annak koncentrációját és pH-értékét. A polietilén fóliával kialakított vályúkban a víz hőmérséklet-ingadozása igen nagy, ami a tápoldat felmelegítésénél és lehűtésénél nagy energiafelhasználáshoz vezet. A vályúnak a földbe való beépítése nehéz a megfelelő lejtés biztosítása miatt, ez pedig a tápoldat egyenetlen áramlását, ennek következtében álló tápoldat kialakulását, algák kifejlődését, a művelendő növények egyenetlen növekedését okozhatja. A tápoldat teljes felületén nem hozható érintkezésbe a levegő oxigénjével.

Ismertek továbbá olyan föld nélküli melegágyi növénytermesztési eljárások, amelyeknek az a lényege, hogy a növényeket edényben helyezik el és a tápoldatot ide vezetik be (lásd például a 147862 számú, A01 G31/02 osztályú, 1962-ben nyilvánosságra hozott SU szerzői tanúsítványokat). A növények mesterséges médium hordozóállványon fejlődnek, amelyet a tápoldat periodikusan felfűt. A tápoldatnak az állványból 2 való lefolyásakor a szubsztrátum pórusain a tápanyaggal feltöltve macidnak, miközben a szubsztrátumot körülvevő tér részecskéi levegővel töltődnek fel. Ez a növénytermesztéshez a táplálék kedvező levegő- és vízháztartását biztosítja.

Az említett eljárásnak a hátránya a kis hatékonyság, a tápoldat időbeni függőleges egyenetlen eloszlása miatt, ami a gyökérzet és a felső rész szubsztrátum részecskéinek nem kielégítő nedvesítését és az alsó rész gyenge szellőzését okozza. Ennek következtében nem bitzosított a növény táplálkozásának optimális levegő- és vízháztartása. A növények növekedése során előfordul, hogy a patogén mikroflórából való sólerakódások gyűlnek össze, a vizes oldat állandó hatása alatt vándorló szubsztrátum részecskék károsítják a növények gyökérzetét. Nehézségeket okoz a kultúra váltásakor a gyökérmaradványok eltávolítása és az elsatnyult növények regenerálása, a szubsztrátum pótlása és az algák elleni védekezés.

Vízkultúrás növénytermesztéshez olyan berendezés ismert, amely tápvezetéken keresztül vízszintesen fekvó' polimer csövekkel összeköttetésben álló, tápoldatot tartalmazó tartállyal van ellátva. A csövek felső részén nyílások és ezekkel egytengelyűén elhelyezett, a növények számára kiképzett hordozótestek vannak. A berendezés továbbá felvevő kamrát tartalmaz, amelyet visszafolyó vezeték köt össze a tápoldat tartályával szivattyún keresztül (lásd 1983-ban nyilvánosságra hozott, 988240 lajstrumszámú SU szabadalmi leírás (A01 G 31/00]). Ez a berendezés egymás fölött elhelyezkedő függőcsövekből álló rendszer, amely csövekbe a tápolc’atot bevezetik és mindegyik szinten automatikusan adott magasságon tartják. A csövek üregeiben a növények szántára hálós szerkezettel ellátott távtartók vannak elhelyezve, ahol a hálósszerkezet kifeszítése a növények növekedését figyelembe véve függőlegesen állíthr tó. Megjegyzendő, hogy ennek a berendezésnek a felépítése meglehetősen bonyolult, nehézkes és üzembiztonsága nem megfelelő. A berendezés felépítésénél fogva nem leszi lehetővé, hogy növeljék a hozamot különböző kultúrák lég- és vízkultúrás termesztésénél.

A találmánnyal megoldandó feladat abban van, hogy növények lég- és vízkultúrában történő, aerovízkultúrás, termesztésére olyan technológiát fejlesszünk ki, amelynek során nagyobb hozamok elérése céljából a növények gyökérzetéhez a tápoldatot szabályozottan hozzávezetjük. További feladat, hogy a technológia foganatosítására olyan berendezést hozzunk létre, amelynek felépítése egyszerű, üzembiztonsága megfelelő.

A feladat megoldására olyan, növények lég- és vízkultúrában történő termesztésére szolgáló eljárást dolgoztunk ki, amelynek során a növényeket tenyészedénybe helyezzük és ott tartjuk, és a tenyészedénybe tápoldatot vezetünk és a találmány szerint tenyészedényként vízszintesen elhelyezett csöveket alkalmazunk, amelyeknek falában kiképzett nyílásokba helyezzük a növényeket, a tápoldatot periódikusan, t, =4-5 perc időtartam alatt bevezetjük, majd t₂ időtartam alatt lefolyatjuk és a növényeket t₃ időtartam alatt tápoldat nélkül tartjuk, ahol ti:t₂:t₃ egyenlő 1:1,0-1,5:5,0-8,75, majd azután a nevezett ciklust ismételjük.

Az, eljárás alkalmazásával optimálisan egyesíthetjük a vízellátást, a levegőcserét és a tápanyag alkotórészeinek asszimilációját a növekedő növények gyökérzetén

194 679 keresztül, ami a termesztés hatékonyságát egészében megnöveli.

A feladatot ezen túl olyan berendezéssel oldottuk meg, amely tápoldatot tartalmazó tartállyal van ellátva, amely tápvezetéken keresztül vízszintesen elrendezett polimer csövekkel áll összeköttetésben. A csövek felső részén nyílások és ezekkel egytengelyűén elhelyezett növényhordozók vannak a növények számára. A berendezés tartalmaz még felvevő kamrát, amelyet visszafolyó vezeték szivattyún keresztül köt össze a tápoldatot tartalmazó tartállyal. A találmány szerint a polimer csövek csőmodult képezően, vízszintes síkban vannak elrendezve és egyik oldalról a felvevőkamrával közvetlenül összekötött elosztóval vannak ellátva, míg a tápvezeték szivattyúval van ellátva és a felvevőkamrával összekötött □-alakú csővezetékként van kiképezve, a felvevőkamra pedig a tápoldatot tartalmazó tartállyal szeleppel ellátott tartalék vezetéken keresztül van összekötve.

A berendezésnek ilyen jellegű szerkezeti kialakítása lehetővé teszi, hogy leegyszerűsítsük a termeszthető növények gyökereihez való tápoldat hozzávezetést, biztosabban üzemeltethessük a berendezés valamennyi részét és megnöveljük a berendezés összteljesítőképességct.

A Π-alakú csővezeték vízszintes szakasza előnyösen a tápoldat szellőztetésére szolgáló eszközzel van ellátva. Ez lehetőséget nyújt arra, hogy kialakítsuk a tápoldat otpimális oxigénháztartását és ezt a nevelendő kultúrák típusától függően változtathassuk.

A polimer csövek lejtősen helyezhetők el az elosztó irányába. Így a tápoldat lefolyatása során annak teljes lefolyása biztosítható, továbbá biztosítható a levegő hozzáférése a növekedő növények egész gyökérzetéhez a teljes térfogatban függőlegesen és vízszintesen, így megóvjuk a növényeket az elrothatdástól.

Előnyös, ha a polimer csövek nyílásaiban a növények növényhordozójának elhelyzésére szolgáló, fedéllel ellátott csatlakozócsonkokat helyezünk el.

A fedeleken olyan nyílásokat kell kiképezni, amelyek a polimer csövek nyílásaival egy vonalban vannak. Ezen kiviteli példa hozzájárul ahhoz, hogy a növények növekedését és megfelelő tartását gyorsan és könnyei felügyeljük, valamint leegyszerűsíti a növények vegetációja után a gyökérrendszer eltávolítását.

Célszerű, ha a tápoldatot tartalmazó tartályba a tápoldat állandó hőmérsékleten tartására szolgáló hevítőt építünk be, amellyel biztosítjuk a növekedő növények hőmérsékletszabályozásának optimális feltételeit.

A találmányt előnyösen kiviteli példák kapcsán, rajz segítségével ismertetjük részletesebben, ahol a rajzon az

1. ábrán növények lég- és vízkultúrában történő termesztésére szolgáló berendezés elvi rajza látható, míg a

2. ábra a polimer csövek csatlakozócsonkjait mutatja, amelyek a növényeket tartó növényhordozókkal vannak ellátva.

A találmány szerinti, növények lég és vízkultúrában történő termesztésére szolgáló berendezés (1. ábra) olyan csőmodult tartalmaz, amelyben vízszintesen vagy elosztó felé ferdén irányított polimer 1 csövekből álló részek vannak. A 2 elosztó össze van kötve 4 felvevőkamrán és 6 szivattyúval ellátott D-alakú 5 tápvezetéken keiesztül tápoldatot tartalmazó 3 tartállyal. A tápoldatnak a 3 tartályba való visszavezetése céljából a 4 felvevőkanra 8 szivattyúval ellátott 7 csővezetéken keresztül a 3 tartállyal van összeköttetésben. Normálistól eltérő körülmények esetére a berendezés 10 szeleppel ellátott 9 tartalékvezetékkel, rendelkezik, amely a 4 felvevőkamrát köti össze a 3 tartállyal. A D-alakú 5 tápvezeték vízszintes szakaszán a tápoldat szellőztetésére szolgáló 11 eszköz van elhelyezve.

A csőmodul valamennyi 1 csöve felső részén több nyílás van, amelyekre 13 fedéllel ellátott 12 csatlakozócsonkok vannak ráhelyezve (2. ábra). A 13 fedeleken nyílások vannak 14 növényhordozók elhelyezésére. Ezen nyílások egy vonalba esnek az 1 csövek nyílásaival.

A bejendezés a következőképpen működik:

A fejlődő növényeket a 14 növényhordozó segítségével a 12 csatlakozócsonkok 13 fedeleinek nyílásai tartják. A 12 csatlakozócsonkok 1 csövek nyílásaiban vannak elhelyezve. Bekapcsoljuk a 6 szivattyút, amely a 3 tartályból a felmelegített tápoldatot a D-alakú 5 tápvezetéken keresztül a 4 felvevőkamrába szállítja. A tápoldatot tetszőleges ismert (a rajzon nem ábrázolt), a 3 tartály belsejébe beépített hevítővei melegítjük fel. A 4 felvevőkamrából a tápoldat a 2 elosztón keresztül az 1 csövekbe közvetlenül a növekedő növényekhez folyik. A tápoldat bevezetése 4-5 percig tartó időtartamon belül történik. Az oldatnak a növényekhez való vezetése során az oldat all eszköz segítségével szellőzik. Ezután bekapcsoljuk a 8 szivattyút, amely a tápoldatot 5—6 perc alatt a csőmodulból a 4 felvevőkamrába, majd a 7 csővezetéken keresztül újra a 3 tartályba szállítja. Ezután a növényeket ebben a helyzetben további 25-30 percig tartjuk, ezután a ciklust megismételjük.

Üzemzavar esetén nyitjuk a 10 szelepet és a tápoldat magától folyik a 3 tartályból a 9 tartalékvezetéken, a 4 felvevőkamrán és a 2 elosztón és az 1 csöveken keresztül a növényekhez.

A találmány szerinti eljárást egy előnyös példa segítségével ismertetjük részletesebben.

Az eljárással optimális üzemi körülmények között termesztési kísérleteket hajtottunk végre virágkultúrákkal, éspedig rózsával, szegfűvel és krizantémmal. A mindenkori kultúra dugványait elhelyezzük csőniodullá egyesíted csövekbe. Ezután 4—5 percig tartó időtartam alatt 20 ^cC hőmérsékletű tápoldatot vezetünk a vízsszintesen fekvő csövekbe a növekedő növényekhez. Eztán 5 percig tartó időtartam alatt a tápoldatot lefolyatjuk a csőmodu’ból. A növények a továbbiakban 30 percig tápoldat nélkül maradtak, ezt követően a ciklust többször megismételtük a kultúrák kifejlődése és virágzása alatt egészen a virágos növények kifejlődéséig.

A találmány szerinti eljárással előállított virágos növények fő adatait, összehasonlítva az ismert (gépesített) eljárással elért adatokkal az alábbi táblázatban adjuk meg:

194 679

1. táblázat

Sorszám	Fő adatok	ismert	rózsa új	Kultúrák szegfű ismert új eljárás szerint	krizantém ismert új
1.	Vágási teljesítmény 1 m2 felületre vonatkoztatva (db növény)	90	200	160	400	30	120
2.	Virágos növények vágási minősége (extra + 1. oszt. a teljes hozamhoz képest) (%')	55	75	45	75	70	85
3.	A virágos növények pusztulásának csökkenése az ültetés első évében (%)	7	4	15	10	15	5
4.	Vágási idő az ültetés után (nap)	60	50	103	85	120	95

Mint az 1. táblázatból látható, a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy biztosítsuk a növekedő növények táplálásához az optimális levegő- és vízháztartást, ami megnöveli a terményhozamot, a termény minőségét és lerövidíti a növények tenyészidejét.

A találmány szerinti berendezés természetesen rendelkezik a berendezés üzemeltetését vezérlő készülékkel, a bevezetett technológiának megfelelően.

A találmány a leghatásosabban melegházi gazdaságban, nagy területen folyó zöldségtermesztésben, dinnyénél és virágkultúráknál, gyümölcstermesztésben, erdészetben és szelekciós állomásokon a reményteljes fajták kitenyésztésénél alkalmazható.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás növények lég- és vízkultúrában történő termesztésére, amelynek során a növényeket tény észedénybe helyezzük és ott tartjuk, valamint a tenyészedénybe tápoldatot bevezetünk, azzal jellemezve, hogy tenyészedényként a növények elhelyezéséhez falaikon nyílásokkal ellátott, vízszintesen elhelyezett csöveket (1) alkalmazunk, a tápoldatot periodikusan t_t = 4—5 percig tartó időtartam alatt bevezetjük, ezután a tápoldatot t₃ időn belül lefolytatjuk, majd a növényeket t₃ ideig tápoldat nélkül tartjuk, ahol t₃: t₂: t_a = 1:11,0—1,5:5,0—8,75, majd a ciklust megismételjük (1984. 09. 26).
2. 2. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, amely tápvezetéken keresztül vízszintesen elhelyezett polimer csövekkel összeköttetésben álló, tápoldatot tartalmazó tartályt tartalmaz, ahol a csövek felső részén nyílások és ezekkel egy vonalban elhelyezett növényhordozók vannak elrendezve, és a tartállyal szi25 vattyún ás visszafolyó vezetéken keresztül felvevőkamra van összekötve, azzal jellemezve, hogy a polimer csövek (1) csőmodult képezően vízszintes síkban vannak elhelyezve, és egyik oldalról közvetlenül a felvevőkamrával (4) összekötött elosztóval (2) vannak ellátva, míg a táp30 vezeték (5) szivattyúval (6) van ellátva és a felvevőkamrával (4) összeköttetésben álló □-alakú vezetékként van kiképezve, ahol felveőkamra (4) szeleppel (10) ellátott tartalékvezetéken (9) keresztül a tartállyal (
3. 3) van összekötve (1985. 08. 12.).

   35 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a Ő-alakú csővezeték vízszintes szakasza a tápoldat szellőztetését ellátó eszközzel (11) rendelkezik (1985.08.12.).
4. 4. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemez40 ve, hogy a polimer csövek (1) elosztó (2) felé ferdén vannak elhelyezve (85.08. 12.).
5. 5. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a polimer csövek (1) nyílásaiban a növényhordozókai (14) tartó, fedéllel (13) ellátott csatlakozócson45 kok (12) vannak elhelyezve (1985. 08. 12.).
6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve hogy a csatlakozócsonkok (12) fedeleiben (13) nyílások vannak kiképezve, amelyek a polimer csövekben (1) levő nyílásokkal egy vonalba esnek (1985. 08. 12.).

   50 7. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tápoldatot tartalmazó tartályban (3) hevítő van elrendezve (1985. 08. 12.).