RU2528934C1 - Method of providing plants with water and mineral nutrition under conditions of weightlessness and system for its implementation - Google Patents
Method of providing plants with water and mineral nutrition under conditions of weightlessness and system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528934C1 RU2528934C1 RU2013123517/13A RU2013123517A RU2528934C1 RU 2528934 C1 RU2528934 C1 RU 2528934C1 RU 2013123517/13 A RU2013123517/13 A RU 2013123517/13A RU 2013123517 A RU2013123517 A RU 2013123517A RU 2528934 C1 RU2528934 C1 RU 2528934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- ion
- elements
- irrigation
- substitute
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
- Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures
Abstract
Description
Группа изобретений относится к биологии, более точно - к области космической биологии, и может быть использована для культивирования растений в условиях космического полета.The group of inventions relates to biology, more precisely, to the field of space biology, and can be used for cultivating plants in space flight conditions.
Из предшествующего уровня техники известен способ и устройство для обеспечения растений минеральным питанием в условиях невесомости и устройство для его осуществления [Bingham et al., 2002]. Известный способ и устройство представляют собой следующее. В корневом модуле в виде контейнера с гранулированным инертным наполнителем (почвозаменителем) размещают гранулы медленно действующего удобрения (МДУ). Количество МДУ подбирают исходя из того, чтобы запасенных в гранулах минеральных солей, необходимых для выращивания растений, хватило на запланированный срок вегетации растений. Затем в корневой модуль подают поливную воду, которая смачивает почвозаменитель и находящиеся в нем гранулы МДУ. В смоченных гранулах МДУ начинают растворяться соли, которые затем, благодаря осмотическому давлению и диффузии, постепенно выходят из гранул и распределяются по всему объему субстратного раствора корневого модуля, обеспечивая тем самым минеральным питанием корнеобитаемую зону растений.The prior art method and device for providing plants with mineral nutrition in zero gravity and a device for its implementation [Bingham et al., 2002]. The known method and device are as follows. In the root module, in the form of a container with a granular inert filler (soil substitute), granules of slowly acting fertilizer (MDA) are placed. The number of MDOs is selected based on the fact that the mineral salts stored in granules necessary for growing plants are enough for the planned period of plant vegetation. Then, irrigation water is supplied to the root module, which moistens the soil substitute and MDU granules located in it. Salts begin to dissolve in the moistened MDA granules, which then, due to osmotic pressure and diffusion, gradually come out of the granules and are distributed throughout the entire volume of the substrate solution of the root module, thereby providing mineral nutrition to the root zone of plants.
Однако этот способ и устройство имеют следующие недостатки:However, this method and device have the following disadvantages:
не регулируется поступление солей в субстратный раствор корнеобитаемой зоны растений из гранул помещенного в почвозаменитель медленно действующего удобрения (МДУ);salts are not regulated in the substrate solution of the root zone of plants from granules of slowly acting fertilizer (MDA) placed in the soil substitute;
после смачивания или начала полива почвозаменителя с помещенным в него МДУ соли, запасенные в МДУ, растворяются и выходят из его гранул примерно в течение первых 10-15 дней, то есть задолго до окончания срока одной вегетации растений салатных культур, длящегося от 26 до 30 дней;after wetting or starting watering of the substitute with the MDU placed in it, the salts stored in the MDU dissolve and leave its granules within about the first 10-15 days, that is, long before the end of the period of one vegetation of lettuce plants, lasting from 26 to 30 days ;
растения салатных культур во второй половине срока вегетации недополучают минеральное питание;plants of salad crops in the second half of the growing season receive less mineral nutrition;
при внесении МДУ в почвозаменитель сразу в том количестве, которое по расчетам в норме должно обеспечить потребности растений на всю вегетацию, в субстратном растворе уже в первые дни образуется избыток концентрации нутриентов, что приводит к занитрачиванию почвы и растительной массы, к угнетению роста растений.when MDU is added to the substitute immediately in the amount that, according to the calculations, should normally meet the needs of plants for the entire vegetation, an excess concentration of nutrients is formed in the substrate solution already in the first days, which leads to stubborn soil and plant mass, to inhibition of plant growth.
Известны также способ для обеспечения растений минеральным питанием в гидропонных теплицах и устройство для его осуществления [Domingues et al., 2012]. Они основаны на мониторинге и коррекции параметров субстратного раствора в корнеобитаемой зоне растений по двум интегральным показателям - электропроводимости и величине рН раствора. Это возможно за счет того, что в пределах изменений концентраций всех солей, допустимых для условий выращивания растений, электрическая проводимость раствора пропорциональна суммарной концентрации солей. В устройстве для мониторинга электропроводности используется кондуктометрический датчик, а для мониторинга величины pH - pH-метр со специальными электродами.There is also known a method for providing plants with mineral nutrition in hydroponic greenhouses and a device for its implementation [Domingues et al., 2012]. They are based on monitoring and correction of the parameters of the substrate solution in the root zone of plants according to two integral indicators - the electrical conductivity and the pH of the solution. This is possible due to the fact that, within the range of changes in the concentrations of all salts acceptable for the growing conditions of plants, the electrical conductivity of the solution is proportional to the total concentration of salts. A conductivity sensor is used in the device for monitoring electrical conductivity, and a pH meter with special electrodes is used to monitor the pH value.
Этот способ и устройство имеют ряд следующих существенных недостатков:This method and device have several of the following significant disadvantages:
необходимо постоянно проводить мониторинг и коррекцию величины pH субстратного раствора, для чего дополнительно используется раствор серной кислоты;it is necessary to constantly monitor and adjust the pH of the substrate solution, for which an additional solution of sulfuric acid is used;
работа с серной кислотой в условиях гермообъекта является рискованной/опасной операцией;working with sulfuric acid in a sealed facility is a risky / dangerous operation;
обычно используемые в наземных условиях селективные хлор-серебряные электроды измерения pH для работы в космической оранжерее непригодны, необходима разработка электродов, пригодных для работы в условиях невесомости;selective chlorine-silver pH electrodes commonly used in terrestrial conditions are unsuitable for use in a space greenhouse; development of electrodes suitable for work in zero gravity conditions is necessary;
для коррекции солевого состава субстратного раствора, которую проводят по результатам постоянного мониторинга его электропроводности, используют два маточных (концентрированных) раствора разных солей, которые надо смешивать в определенной пропорции. Приготовление маточных растворов в условиях невесомости затруднительно, а заменить их заблаговременно приготовленным одним концентратом готового питательного раствора нельзя, так как в нем будут образовываться труднорастворимые соединения, выпадающие в осадок.To correct the salt composition of the substrate solution, which is carried out according to the results of continuous monitoring of its electrical conductivity, two mother liquors (concentrated) of different salts are used, which must be mixed in a certain proportion. The preparation of mother liquors in zero gravity is difficult, and it is impossible to replace them with the previously prepared one concentrate of the prepared nutrient solution, since it will form sparingly soluble compounds that precipitate.
Наиболее близким (прототипом) к заявленным является известный способ для обеспечения растений минеральным питанием в условиях невесомости и устройство для его осуществления [Беркович и др., 2005].The closest (prototype) to the claimed is a known method for providing plants with mineral nutrition in zero gravity and a device for its implementation [Berkovich et al., 2005].
Известный способ включает подачу поливной питьевой воды в корневой модуль с иононасыщенным ионитным волокнистым почвозаменителем и обеспечение автокоррекции величины pH получаемого субстратного раствора, а также насыщение его нутриентами, содержащими элементы N, P, K, S, Ca, Mg и Fe в требуемом количестве.The known method includes the supply of irrigation drinking water to the root module with an ion-saturated ionic fiber substitute and providing auto-correction of the pH of the resulting substrate solution, as well as saturating it with nutrients containing elements of N, P, K, S, Ca, Mg and Fe in the required amount.
Известное устройство обеспечения растений водным и минеральным питанием в условиях невесомости включает корневой модуль с ионитным волокнистым почвозаменителем "БИОНА-В3" для высаживания семян или рассады и последующего выращивания растений, к которому подключен выход трубопровода подачи поливной воды, с установленным на входе перистальтическим насосом.The known device for providing plants with water and mineral nutrition in zero gravity conditions includes a root module with BIONA-B3 ion exchange fiber substitute for planting seeds or seedlings and subsequent growing plants, to which the outlet of the irrigation water supply pipe is connected, with a peristaltic pump installed at the inlet.
Эти способ и устройство имеют существенный недостаток:These method and device have a significant drawback:
иононасыщенный ионитный волокнистый почвозаменитель, "БИОНА-В3", используемый для обеспечения адекватных условий в корнеобитаемой зоне и одновременно для обеспечения запасов нутриентов на расчетный срок работы, имеет относительно низкий удельный ресурс запасов этих нутриентов на единицу массы растительной продукции. Это приводит к необходимости планировать относительно большие по объему и массе запасы почвозаменителя на борту космического аппарата, снижая тем самым эффективность космической оранжереи по критерию приведенной массы [Беркович и др., 2005], то есть снижая экономичность производства растительной продукции.Техническим результатом заявляемого изобретения как в части способа, так и в части у9the ion-saturated ionic fiber substitute, BIONA-B3, used to provide adequate conditions in the root zone and at the same time to ensure nutrient reserves for the estimated life, has a relatively low specific resource stock of these nutrients per unit mass of plant products. This leads to the need to plan a relatively large volume and mass of reserves of substitute on board the spacecraft, thereby reducing the effectiveness of the space greenhouse according to the criterion of reduced mass [Berkovich et al., 2005], that is, reducing the cost-effectiveness of plant production. The technical result of the claimed invention as in part of the method, and in part of y9
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123517/13A RU2528934C1 (en) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | Method of providing plants with water and mineral nutrition under conditions of weightlessness and system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123517/13A RU2528934C1 (en) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | Method of providing plants with water and mineral nutrition under conditions of weightlessness and system for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2528934C1 true RU2528934C1 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=51583144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013123517/13A RU2528934C1 (en) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | Method of providing plants with water and mineral nutrition under conditions of weightlessness and system for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528934C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016074577A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | 沈阳远大智能农业有限公司 | Method for guiding fertilization by detecting nutritional status of crop leaves |
CN109283951A (en) * | 2018-12-03 | 2019-01-29 | 无锡灵鸽机械科技股份有限公司 | A kind of weight-loss type feeding machine control system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU238945A1 (en) * | Ю. А. Байдукин, Ю. С. Иванов, Н. Д. Келлер, А. А. Осветимскин | AUTOMATIC FEEDING AND DISTRIBUTION SYSTEM | ||
RU2163755C1 (en) * | 2000-07-31 | 2001-03-10 | Игнатов Олег Михайлович | Apparatus for soil-free growing of plants on vertical surface |
WO2004035507A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | Mezclas Y Fertilizantes S.A. De C.V. | Granulated fertiliser comprising micronutrients and clay |
JP2005022912A (en) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | Slow-acting fertilizer composition |
UA55404U (en) * | 2010-06-18 | 2010-12-10 | Сергій Петрович Вислоух | Method of determining machinability of structural materials |
RU2480440C1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ФГБОУ ВПО ВГТА) | Method of obtaining liquid mineral fertiliser based on industrial waste water from production of nitrogen-phosphorus-potassium fertilisers |
-
2013
- 2013-05-23 RU RU2013123517/13A patent/RU2528934C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU238945A1 (en) * | Ю. А. Байдукин, Ю. С. Иванов, Н. Д. Келлер, А. А. Осветимскин | AUTOMATIC FEEDING AND DISTRIBUTION SYSTEM | ||
SU152987A1 (en) * | ||||
RU2163755C1 (en) * | 2000-07-31 | 2001-03-10 | Игнатов Олег Михайлович | Apparatus for soil-free growing of plants on vertical surface |
WO2004035507A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | Mezclas Y Fertilizantes S.A. De C.V. | Granulated fertiliser comprising micronutrients and clay |
JP2005022912A (en) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Sanyo Chem Ind Ltd | Slow-acting fertilizer composition |
UA55404U (en) * | 2010-06-18 | 2010-12-10 | Сергій Петрович Вислоух | Method of determining machinability of structural materials |
RU2480440C1 (en) * | 2011-10-13 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ФГБОУ ВПО ВГТА) | Method of obtaining liquid mineral fertiliser based on industrial waste water from production of nitrogen-phosphorus-potassium fertilisers |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016074577A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | 沈阳远大智能农业有限公司 | Method for guiding fertilization by detecting nutritional status of crop leaves |
CN109283951A (en) * | 2018-12-03 | 2019-01-29 | 无锡灵鸽机械科技股份有限公司 | A kind of weight-loss type feeding machine control system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102498889B (en) | Plant cultivation system | |
Saaid et al. | Automated pH controller system for hydroponic cultivation | |
Mattson et al. | Liquid culture hydroponic system operation | |
CN105638507B (en) | A kind of auto-control recycles plant nutrition liquid system | |
CN102318467B (en) | Closed-loop group flow drop irrigation, preparation and fertilization system as well as irrigation method, nutrient liquid preparation method and fertilization method | |
US3578431A (en) | Method for automatically supplying nutritive compositions to plants in optimum amounts | |
Salih et al. | Solar Powered automated fertigation control system for cucumis melo L. cultivation in green house | |
CN105573356A (en) | Nutrient solution concentration control method and nutrient solution concentration control system | |
RU2528934C1 (en) | Method of providing plants with water and mineral nutrition under conditions of weightlessness and system for its implementation | |
CN106001014A (en) | Agricultural drip irrigation pipe detecting system based on internet of things | |
JP4566458B2 (en) | Hydroponic cultivation method | |
DK148374B (en) | PROCEDURE FOR ANNUAL PLANT BREEDING | |
CN218353768U (en) | Water and fertilizer integrated irrigation system based on hydrogen | |
Wilcox | The future of hydroponics as a research and plant production method | |
Kupers et al. | Diurnal changes in the ion concentration of the supply and return water of a tomato crop grown on rockwool | |
Waller et al. | Hydroponic irrigation systems | |
CN104557292A (en) | Hydroponics nutrient solution pH value regulation and control method and device | |
CN103503759A (en) | Automatic adjusting and controlling soilless culture device | |
Gieling et al. | The application of chemo-sensors and bio-sensors for soilless cultures | |
Marr | Hydroponic systems | |
RU2189735C2 (en) | Method of growing plants in protected ground | |
CN215453983U (en) | Online fertilizer distributor | |
KR102564683B1 (en) | System and method for automatically controlling ionic concentration of nutrient solution | |
Incrocci et al. | Application of WET sensor for management of reclaimed wastewater irrigation in container-grown ornamentals (Prunus laurocerasus L.) | |
RU2454067C1 (en) | Method to stimulate development, growth and productivity of woody plants on hydroponic plants of hothouse complex |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180524 |