RU2129776C1 - Hydroponic plant growing method - Google Patents

Hydroponic plant growing method Download PDF

Info

Publication number
RU2129776C1
RU2129776C1 RU95117645A RU95117645A RU2129776C1 RU 2129776 C1 RU2129776 C1 RU 2129776C1 RU 95117645 A RU95117645 A RU 95117645A RU 95117645 A RU95117645 A RU 95117645A RU 2129776 C1 RU2129776 C1 RU 2129776C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
nutrient solution
solution
surface adhesion
plant growing
Prior art date
Application number
RU95117645A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95117645A (en
Inventor
В.А. Черников
Original Assignee
Черников Владимир Антонович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Черников Владимир Антонович filed Critical Черников Владимир Антонович
Priority to RU95117645A priority Critical patent/RU2129776C1/en
Publication of RU95117645A publication Critical patent/RU95117645A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2129776C1 publication Critical patent/RU2129776C1/en

Links

Classifications

    • Y02P60/216

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: method involves growing plants on hard bulk substrates; periodically supplying nutrient solution in uniform portions from top via low-pressure pipes so that the whole amount of nutrient solution is fed at once onto the whole surface of substrate; controlling and maintaining moisture content and moistening depth of substrate by sensor which may be set for moisture content corresponding to that of given substrate, when surface adhesion between the latter and nutrient solution is provided; setting periodicity of nutrient solution supply so that this solution gradually flows into substrate and by the end of predetermined period it stops dripping from substrate due to surface adhesion forces. EFFECT: reduced plant growing cost by reduced expenditures for high-priced hydraulically isolated plant growing containers and other auxiliary equipment. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к области выращивания растений на субстрате. The invention relates to the field of agriculture, in particular to the field of growing plants on a substrate.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ:
а) характеристика аналогов. Известны [1] разновидности гидропонного способа выращивания растений на гранулированном субстрате, когда субстрат, помещенный в гидроизолированные растильные емкости, увлажняют субирригационным способом (т.е. периодически сперва затопляют питательным раствором из растворного бака через трубу в дне емкости, а затем сливают его обратно в растворный бак или откачивают с помощью насоса). И после откачки ( или слива) питательного раствора субстрат остается влажным за счет сил поверхностного сцепления раствора с субстратом. При этом, чтобы преодолеть сопротивление субстрата и быстро заполнить емкость, питательный раствор подают в емкости насосом под давлением. (Таким образом, в этом случае питание растений производится по ЗАМКНУТОМУ ЦИКЛУ подачи питательного раствора).
BACKGROUND OF THE INVENTION:
a) characteristics of analogues. There are known [1] varieties of the hydroponic method of growing plants on a granular substrate, when the substrate, placed in waterproofing soda containers, is moistened with a sub-irrigation method (that is, it is periodically first flooded with a nutrient solution from the solution tank through a pipe in the bottom of the container, and then it is drained back to mortar tank or pumped out using a pump). And after pumping out (or draining) the nutrient solution, the substrate remains moist due to the forces of surface adhesion of the solution to the substrate. In this case, in order to overcome the resistance of the substrate and quickly fill the tank, the nutrient solution is fed into the tank with a pump under pressure. (Thus, in this case, the plants are fed according to the CLOSED CYCLE of the nutrient solution supply).

б) характеристика прототипа. Известно устройство [2] для выращивания растений в металлических вегетационных сосудах, закрытых крышкой, в которых, с целью равномерного увлажнения в них почвенного субстрата путем одновременной многоточечной подачи на него воды, вдоль стенок крышки выполнены полые распределительные каналы с перфорацией, которые соединены с емкостью для подачи из нее влаги для полива растений. b) the characteristics of the prototype. A device [2] is known for growing plants in metal vegetation vessels, covered with a lid, in which, in order to uniformly moisten the soil substrate in them by simultaneous multi-point supply of water to it, hollow distribution channels with perforation are made along the walls of the lid, which are connected to a container for supply of moisture from it for watering plants.

КРИТИКА АНАЛОГОВ: такие системы промышленной гидропоники дороги, т.к. требуют больших затрат на оборудование и строительно-монтажные работы. Кроме того, у системы имеются другие недостатки:
а) на циркуляцию питательного раствора расходуется значительное количество эл. энергии
б) в процессе циркуляции меняется концентрация и состав питательного раствора
в) трубопроводы забиваются зелеными водорослями
г) периодичность (время между циклами) подачи питательного раствора не связана напрямую с потребностью в нем растений
д) вследствие концентрации на них солей при испарении раствора - загнивают корневые шейки растений и т. д.
CRITICISM OF ANALOGUES: such systems of industrial hydroponics are expensive, because require large expenditures for equipment and construction works. In addition, the system has other disadvantages:
a) a significant amount of email is consumed in the circulation of the nutrient solution. energy
b) in the process of circulation, the concentration and composition of the nutrient solution changes
c) the pipelines become clogged with green algae
d) the frequency (time between cycles) of the nutrient solution supply is not directly related to the need for plants
e) due to the concentration of salts on them during the evaporation of the solution, the root necks of plants rot, etc.

КРИТИКА ПРОТОТИПА: конструкция вегетационных сосудов прототипа сложна и дорога в изготовлении. Более того, она обеспечивает равномерное увлажнение субстрата не только за счет относительно равномерного распределения влаги по его поверхности, но и за счет диффузии и капиллярных свойств почвенного субстрата. CRITICISM OF THE PROTOTYPE: the design of the vegetation vessels of the prototype is complex and expensive to manufacture. Moreover, it provides uniform wetting of the substrate, not only due to the relatively uniform distribution of moisture on its surface, but also due to diffusion and capillary properties of the soil substrate.

А для равномерного увлажнения гранулированного субстрата, не обладающего этими свойствами, она не пригодна. And for uniform wetting of a granular substrate that does not have these properties, it is not suitable.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ: целью изобретения является устранение перечисленных недостатков аналогов и прототипа. А главное удешевление способа за счет исключения затрат на дорогие гидроизолированные растильные емкости и снижения затрат на другое вспомогательное оборудование. OBJECT OF THE INVENTION: the purpose of the invention is to eliminate the above disadvantages of analogues and prototype. And most importantly, the cheaper method by eliminating the cost of expensive waterproofing soda containers and reduce the cost of other auxiliary equipment.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ: Указанная цель достигается путем автоматического поддержания влажности субстрата во всем объеме на уровне поверхностного сцепления с питательным раствором (т.е. на таком же уровне, как и в прототипе при затоплении субстрата питательным раствором, а потом его сливе). SUMMARY OF THE INVENTION: This goal is achieved by automatically maintaining the moisture content of the substrate in the entire volume at the level of surface adhesion to the nutrient solution (i.e., at the same level as in the prototype when the substrate is flooded with the nutrient solution and then drained).

Для этого с помощью системы орошения (подачи питательного раствора), обеспечивающей равномерную его подачу, с заданной периодичностью подается питательный раствор. Периоды подачи и пауз подбираются в процессе настройки автоматики таким образом, чтобы раствор начинал стекать в период подачи. И полностью успевал стечь в период паузы в глубь субстрата (другими словами, чтобы вся задаваемая порция питательного раствора за период его подачи успела в период паузы стечь в субстрат, а далее стекать перестала, удерживаемая силами поверхностного сцепления). При этом раствор, растекаясь по поверхности гранул субстрата (и корневой системы), смачивает эту массу равномерно на всю глубину до уровня поверхностного сцепления данного раствора с данным субстратом. To do this, with the help of an irrigation system (supply of a nutrient solution), which ensures its uniform supply, a nutrient solution is supplied with a given frequency. The periods of supply and pauses are selected in the process of setting the automation so that the solution begins to drain during the period of supply. And he managed to completely drain during a pause into the depth of the substrate (in other words, so that the entire given portion of the nutrient solution during the supply period has time to drain into the substrate during a pause, and then stops flowing, held by surface adhesion forces). In this case, the solution, spreading over the surface of the granules of the substrate (and the root system), moistens this mass uniformly to the entire depth to the level of surface adhesion of this solution with this substrate.

Потом цикл автоматически повторяется, и раствор под давлением новой порции будет стекать все ниже, в глубь субстрата, сохраняя влажность на уровне поверхностного сцепления. Таким образом, раствор будет опускаться вниз до тех пор, пока он не достигает установленного в субстрате (на задаваемом уровне) датчика влажности субстрата, настроенного на уровень влажности, соответствующий поверхностному сцеплению данного субстрата с данным питательным раствором. После этого подача раствора автоматически прекращается и начинается опять по сигналу датчика после того, как питательный раствор будет впитан корневой системой растений (а поскольку подача раствора равномерна по всей площади субстрата, то увлажнение получится одинаковым по всему объему субстрата). При таком способе увлажнения субстрата датчик можно установить в нем на такой глубине, что питательный раствор уже не будет выходить за пределы субстрата (т.е. в землю). Then the cycle automatically repeats, and the solution, under the pressure of a new portion, will drain lower and deeper into the substrate, keeping humidity at the level of surface adhesion. Thus, the solution will go down until it reaches the substrate’s humidity sensor (at a set level) and is set to the humidity level corresponding to the surface adhesion of this substrate to this nutrient solution. After this, the supply of the solution automatically stops and starts again at the signal of the sensor after the nutrient solution has been absorbed by the root system of the plants (and since the supply of the solution is uniform over the entire area of the substrate, the moisture will be the same throughout the volume of the substrate). With this method of moistening the substrate, the sensor can be installed in it at such a depth that the nutrient solution will no longer go beyond the substrate (i.e., into the ground).

В этом случае отпадает необходимость помещать субстрат в гидроизолированную емкость, и его можно насыпать просто непосредственно на грунт. Не нужно и откачивать раствор из растилен (т.е. не нужны для этого насосы и трубопроводы). In this case, there is no need to place the substrate in a waterproofing container, and it can be poured simply directly onto the ground. It is not necessary to pump out the solution from rastilen (i.e., pumps and pipelines are not needed for this).

Поскольку цикл питания растений становится РАЗОМКНУТЫМ (т.е. раствор подается только из растворного бака в субстрат), то и концентрация его и состав не будут меняться со временем. Since the plant nutrition cycle becomes OPEN (i.e., the solution is supplied only from the solution tank to the substrate), its concentration and composition will not change with time.

Совершенно очевидно, что у этого способа отсутствуют и другие перечисленные выше недостатки. Система при таком способе увлажнения субстрата работоспособна при установке датчика в субстрате на любой глубине. It is obvious that this method does not have the other disadvantages listed above. The system with this method of wetting the substrate is operational when the sensor is installed in the substrate at any depth.

Однако его рационально устанавливать в зоне окончания корневой системы растений, чтобы не увлажнять нерабочий слой субстрата. По мере роста растений и их корневой системы датчик желательно (время от времени) углублять. Устанавливая же датчик выше зоны возможного проникновения в субстрат корней (для данного вида растений), можно целенаправленно ограничивать их рост, т. к. в обезвоженную зону он будет незначителен (а это иногда необходимо). However, it is rational to install it in the zone of the end of the root system of plants, so as not to moisten the non-working layer of the substrate. As the plants and their root system grow, it is advisable (from time to time) to deepen the sensor. By installing the sensor above the zone of possible penetration of roots into the substrate (for a given plant species), it is possible to purposefully limit their growth, since it will be insignificant in the dehydrated zone (and this is sometimes necessary).

Предлагаемый способ фактически, так же как и аналогичные, сводится к периодическому затоплению субстрата питательным раствором и его сливу. Только делается это не сразу во всем объеме субстрата, а дифференцированно, слоями. И при контролируемой при этом влажности и глубине увлажнения субстрата. The proposed method actually, like similar ones, boils down to periodic flooding of the substrate with a nutrient solution and its discharge. Only this is done not immediately in the entire volume of the substrate, but differentially, in layers. And with controlled at the same time humidity and depth of wetting of the substrate.

Таким образом, предлагаемый способ характеризуется следующими существенными признаками, отличными от имеющихся у прототипа:
- необходимую глубину увлажнения субстрата поддерживают автоматически с помощью датчика влажности, настраиваемого на величину влажности субстрата, соответствующую его влажности при поверхностном сцеплении данного раствора с данным субстратом;
- подачу питательного раствора ирригационным способом осуществляют периодически и равномерно сразу на всю поверхность субстрата, контролируемую этим датчиком;
- период и длительность каждого такта задают таким, чтобы подаваемый раствор успевал стекать в глубь субстрата к концу паузы.
Thus, the proposed method is characterized by the following essential features that are different from those of the prototype:
- the necessary depth of wetting of the substrate is supported automatically using a humidity sensor, which is adjusted to the moisture content of the substrate, corresponding to its humidity during surface adhesion of this solution with this substrate;
- the supply of the nutrient solution by irrigation is carried out periodically and evenly immediately on the entire surface of the substrate, controlled by this sensor;
- the period and duration of each cycle is set so that the feed solution has time to drain into the depth of the substrate by the end of the pause.

При этом:
а) Заявленное изобретение соответствует признакам новизны, поскольку в известных способах гидропоники не выявлен ни один аналог, характеризующийся признаками, идентичными отмеченным выше существенным признакам заявляемого изобретения.
Wherein:
a) The claimed invention corresponds to the features of novelty, since in the known methods of hydroponics not a single analogue has been identified, characterized by features identical to the essential features noted above of the claimed invention.

б) Заявленное изобретение соответствует изобретательскому уровню, т.к. для специалиста предложенный способ не следует явно из уровня техники. b) The claimed invention meets the inventive step, because for a specialist, the proposed method does not follow explicitly from the prior art.

в) Выявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата за счет сокращения при этом целого ряда необходимого ранее дорогого оборудования и строительно-монтажных работ и др. c) The identified set of essential features ensures the achievement of a technical result by reducing at the same time a number of previously required expensive equipment and construction and installation works, etc.

г) Способ применим промышленно и может быть широко использован в сельском хозяйстве. g) The method is applicable industrially and can be widely used in agriculture.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
Предлагаемый способ ( в макетном варианте) опробуется в ангарной теплице, 1 - Всероссийского института растениеводства им. Н.И.Вавилова (см. чертеж). В ней, непосредственно на грунт, насыпан керамзит 2 слоем 30 см. На высоте 2 м установлен пластмассовый бак 3 емкостью 500 литров, в который через поплавковый клапан 4 (чтобы не было перелива) подведена водопроводная вода.
INFORMATION CONFIRMING THE POSSIBILITY OF CARRYING OUT THE INVENTION:
The proposed method (in the mock-up version) is tested in a hangar greenhouse, 1 - All-Russian Institute of Plant Production named after N.I. Vavilova (see drawing). Expanded clay 2 is poured into it directly on the ground with a layer of 30 cm. At a height of 2 m, a plastic tank 3 with a capacity of 500 liters is installed, into which tap water is supplied through the float valve 4 (so that there is no overflow).

Воду подогревают до температуры 15oC с помощью электрического нагревателя 5, а в нее доливают необходимое количество концентрированного раствора солей (питательного раствора), необходимых для нормального роста выращиваемых растений.The water is heated to a temperature of 15 o C using an electric heater 5, and the necessary amount of concentrated salt solution (nutrient solution) necessary for the normal growth of cultivated plants is added to it.

Вначале чувствительный элемент датчика влажности субстрата 6 кондуктометрического типа (можно и др.), соединяемого контрольным кабелем 7 с блоком автоматического управления установкой 8, погружают на глубину 10 см. В дальнейшем, по мере роста рассады, датчик несколько раз заглубляют. Initially, the sensitive element of the moisture sensor of the substrate 6 conductometric type (you can, and others), connected by a control cable 7 to the automatic control unit 8, is immersed to a depth of 10 cm. Subsequently, as the seedlings grow, the sensor is deepened several times.

Установка начинает работу после включения блока управления 8. По сигналу датчика влажности 6 (поскольку керамзит 2 сухой) блок управления 8 открывает электромагнитный клапан 9, и питательный раствор из растворного бака 3 через демпфирирующее устройство 10 (чтобы исключить гидравлический удар) подается в перфорированный полиэтиленовый шланг низкого давления 11 (системы СРО производства Симферопольского АО). The installation begins to work after turning on the control unit 8. At the signal of the humidity sensor 6 (since expanded clay 2 is dry), the control unit 8 opens the solenoid valve 9, and the nutrient solution from the solution tank 3 through a damping device 10 (to prevent water hammer) is fed into a perforated polyethylene hose low pressure 11 (SRO systems manufactured by Simferopol AO).

При давлении 200 мм р.ст. такой шланг обеспечивает равномерное распыление питательного раствора на всю поверхность субстрата, которая смачивается в течение устанавливаемого периода подачи раствора. (Однако для этой цели можно использовать и форсунки, и др. системы орошения.)
Период подачи раствора подбирается таким, чтобы он не только смочил поверхность субстрата, но и стал стекать внутрь. А в период паузы он будет продолжать стекать вниз, растекаясь по субстрату и корням до тех пор, пока не будет остановлен силами поверхностного сцепления (натяжения).
At a pressure of 200 mm Hg such a hose provides uniform spraying of the nutrient solution over the entire surface of the substrate, which is wetted during the set period of the solution. (However, nozzles and other irrigation systems can be used for this purpose.)
The period of supply of the solution is selected so that it not only moistens the surface of the substrate, but also begins to drain inside. And during the pause, it will continue to flow downward, spreading along the substrate and roots until it is stopped by the forces of surface adhesion (tension).

Пока в зоне датчика 6 влажность будет низка, такое периодическое распыление раствора будет повторяться. И под давлением новых порций жид кости субстрат будет увлажнятяться все ниже и ниже, пока раствор не достигнет датчика 6, настроенного на уровень влажности, соответствующий поверхностному сцеплению данной жидкости с данным субстратом. Такая влажность достаточна для нормального питания растений, т.к. именно такова она и в известных гидропонных установках. As long as the humidity in the zone of the sensor 6 is low, such periodic spraying of the solution will be repeated. And under the pressure of new portions of the liquid, the substrate will be moistened lower and lower until the solution reaches sensor 6, adjusted to the moisture level corresponding to the surface adhesion of this liquid to this substrate. Such humidity is sufficient for normal plant nutrition, as this is exactly what it is in well-known hydroponic installations.

По мере поглощения раствора корнями растений влажность будет падать. И подача его через шланг 11 системы СРО будет повторяться. As the roots absorb the solution, the moisture will drop. And its supply through the hose 11 of the CPO system will be repeated.

В дальнейшем планируется довести эту систему до промышленного образца для применения в тепличных хозяйствах. Есть перспектива у предлагаемого способа и для применения его и в открытом грунте на непригодных для использования землях (глина, песок, скалистый грунт, шлаковые отвалы, почвы с эрозией, зараженные, слабо радиоактивные и т.п.). In the future, it is planned to bring this system to an industrial design for use in greenhouses. There is a prospect for the proposed method both for its use in open ground on unsuitable lands (clay, sand, rocky soil, slag dumps, soil with erosion, infected, slightly radioactive, etc.).

Большую помощь такие установки могут оказать владельцам приусадебных участков и фермерам при выращивании самой разнообразной с/х продукции. Such installations can be of great help to homeowners and farmers in growing a wide variety of agricultural products.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ИНФОРМАЦИЯ
1. Власюк П. Методы и задачи гидропоники. "Гидропоника в сельском хозяйстве". Издательство "Колос", М. ,1990, с. 40.
USED INFORMATION
1. Vlasyuk P. Methods and tasks of hydroponics. "Hydroponics in agriculture." Publishing House "Kolos", M., 1990, p. 40.

2. Авторское свидетельство СССР N 917805, кл. A 01 G 31/00, 07.04.82. 2. USSR author's certificate N 917805, cl. A 01 G 31/00, 07/07/82.

Claims (1)

Способ гидропонного выращивания растений на твердых сыпучих субстратах, включающий периодическую подачу питательного раствора на субстрат сверху по трубкам низкого давления, отличающийся тем, что подачу питательного раствора осуществляют равномерно и сразу на всю поверхность субстрата, влажность и глубину увлажнения которого контролируют и поддерживают с помощью датчика, настраиваемого на влажность, соответствующую влажности данного субстрата при поверхностном его сцеплении с данным раствором, а периодичность подачи задают такой, чтобы, стекая постепенно внутрь субстрата, он переставал стекать с него к концу паузы, удерживаемый силами поверхностного сцепления. A method of hydroponically growing plants on solid loose substrates, comprising periodically supplying the nutrient solution to the substrate from above through low pressure pipes, characterized in that the nutrient solution is supplied uniformly and immediately to the entire surface of the substrate, the moisture and moisture of which are controlled and supported using a sensor, adjusted to the humidity corresponding to the moisture content of this substrate with its surface adhesion to this solution, and the frequency of supply set such so that, flowing gradually into the substrate, he ceases to drain from it towards the end of the pause, held by the forces of surface adhesion.
RU95117645A 1995-11-28 1995-11-28 Hydroponic plant growing method RU2129776C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95117645A RU2129776C1 (en) 1995-11-28 1995-11-28 Hydroponic plant growing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95117645A RU2129776C1 (en) 1995-11-28 1995-11-28 Hydroponic plant growing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95117645A RU95117645A (en) 1997-10-10
RU2129776C1 true RU2129776C1 (en) 1999-05-10

Family

ID=20172934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95117645A RU2129776C1 (en) 1995-11-28 1995-11-28 Hydroponic plant growing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2129776C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015083109A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 OZERNOVS, Olegs Method for devulcanization of rubber and devulcanization catalyst for such purpose

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015083109A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 OZERNOVS, Olegs Method for devulcanization of rubber and devulcanization catalyst for such purpose

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4771572A (en) Method and apparatus for culturing plants
CN103503741A (en) Irrigation system and method for utilizing irrigation system to irrigate nyssa aquatica seedlings
CN102499023B (en) Planting bed irrigation device utilizing capillary action of planting medium
RU2733788C1 (en) Method for hydroponic growing of plants and device for its implementation
RU2129776C1 (en) Hydroponic plant growing method
US20040249505A1 (en) Method and system for water management
Goswami et al. Soil-less culture (hydroponics)—A review
Adams Hydroponic systems for winter vegetables
WO2022024206A1 (en) Method for cultivating plant, and device for cultivating plant
JP2546784B2 (en) Hydroponics method and apparatus
KR20150071359A (en) Automatic Feeding Device of Nutrient and Water for Wall Greening
JP2001346459A (en) Method for cultivating plant and device for cultivating plant
JPH10117616A (en) Method and device for hydroponics of moth orchid
CN214709397U (en) Nursery basin cover basin formula irrigation system that grows seedlings
RU2711014C1 (en) Method of creating a water mode of soil for growing seedlings from seeds of flowering plants
Abdelhakim et al. Scheduling a Smart Hydroponic System to Raise Water Use Efficiency
JPS6229924A (en) Hydroponic plant growing apparatus
JP7277778B2 (en) Plant cultivation method and apparatus using sphagnum moss
JP2959419B2 (en) Irrigation equipment for plant cultivation
JPH0525407Y2 (en)
Landis et al. Water quality and irrigation
Faridi et al. Pot Irrigation
JP2023026781A (en) Cultivation apparatus of plant
JP7366937B2 (en) Plant cultivation method and plant cultivation device
CN108207600A (en) Substrate culture implant system