RU2730648C1 - Method of hydroponic growing of plants, device for method implementation and floating platform of this device - Google Patents
Method of hydroponic growing of plants, device for method implementation and floating platform of this device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730648C1 RU2730648C1 RU2020105743A RU2020105743A RU2730648C1 RU 2730648 C1 RU2730648 C1 RU 2730648C1 RU 2020105743 A RU2020105743 A RU 2020105743A RU 2020105743 A RU2020105743 A RU 2020105743A RU 2730648 C1 RU2730648 C1 RU 2730648C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- floating platform
- nutrient solution
- root system
- air
- plants
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
- A01G31/02—Special apparatus therefor
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Hydroponics (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Группа изобретений относятся к области сельского хозяйства и, конкретнее, к выращиванию растений в питательной среде без почвы т.е. гидропонике.The group of inventions relates to the field of agriculture and, more specifically, to growing plants in a nutrient medium without soil, i.e. hydroponics.
Уровень техникиState of the art
Главной проблемой при гидропонном выращивании растений является обеспечение кислородом погруженной в питательный раствор части корневой системы. Это связано с тем, что в питательном растворе низкая (9 мг/л) концентрация кислорода, в отличие от воздуха (около 300 мг/л). Поэтому один из подходов к решению этой проблемы заключается в выращивании растений в условиях, при которых корневая система постоянно (аэропоника) или периодически (прилив — отлив) находится в воздухе. Однако в этих случаях возникает риск быстрой гибели растений при аварийном отключении электричества. Поэтому нижнюю часть корневой системы постоянно оставляют в небольшом слое питательного раствора. Это позволяет при авариях некоторое время сохранять жизнеспособность растений за счет этого запаса питательного раствора. Проблема заключается в том, что если слой питательного раствора большой, то корни быстро задыхаются, а если слой раствора небольшой, то питательный раствор быстро поглощается корнями.The main problem in hydroponic growing of plants is the provision of oxygen to the part of the root system immersed in the nutrient solution. This is due to the fact that the nutrient solution contains a low (9 mg / l) oxygen concentration, in contrast to air (about 300 mg / l). Therefore, one of the approaches to solving this problem is to grow plants under conditions in which the root system is constantly (aeroponics) or periodically (high tide) in the air. However, in these cases, there is a risk of rapid death of plants in an emergency power outage. Therefore, the lower part of the root system is constantly left in a small layer of nutrient solution. This allows for some time to maintain the viability of plants in case of accidents due to this supply of nutrient solution. The problem is that if the layer of the nutrient solution is large, then the roots suffocate quickly, and if the layer of the solution is small, the nutrient solution is quickly absorbed by the roots.
Другим подходом в обеспечении кислородом погруженной части корневой системы является выращивание растений в тонком питательном слое. В известных способах и устройствах для выращивания растений в тонком питательном слое (Cooper A.J. The nutrient film technique//Horticultural industry. 1984, v.2 - P. 26 – 27) растение закрепляется на крышке короба, а корни располагаются вдоль дна короба. При этом короб имеет небольшой уклон (1 – 2 см/м). Питательный раствор подается с помощью насоса в верхнюю часть короба и самопроизвольно стекает вниз. Таким образом, корни постоянно находятся в тонком слое питательного раствора. Преимущество способа в том, что в тонком слое легче происходит газообмен между воздухом и питательным раствором. Главный недостаток этого способа состоит в том, что при аварийном отключении электричества или поломке насоса питательный раствор быстро стекает из короба и растение погибает. Другой недостаток этого способа в том, что при увеличении длины короба ухудшается рост растений, удаленных от места добавления питательного раствора. Это связано главным образом с тем, что по мере удаления от места добавления раствора, в нем понижается содержание кислорода, а также питательных веществ в результате газообмена между корнями и раствором и поглощения корнями питательных веществ. Этих недостатков лишена глубоководная культура. Another approach in providing oxygen to the submerged part of the root system is to grow plants in a thin nutrient layer. In the known methods and devices for growing plants in a thin nutrient layer (Cooper A.J. The nutrient film technique // Horticultural industry. 1984, v. 2 - P. 26-27), the plant is fixed on the lid of the box, and the roots are located along the bottom of the box. In this case, the box has a slight slope (1 - 2 cm / m). The nutrient solution is pumped into the top of the box and spontaneously flows down. Thus, the roots are constantly in a thin layer of the nutrient solution. The advantage of the method is that gas exchange between air and nutrient solution is easier in a thin layer. The main disadvantage of this method is that in the event of an emergency power outage or a pump breakdown, the nutrient solution quickly drains out of the box and the plant dies. Another disadvantage of this method is that with an increase in the length of the box, the growth of plants that are far from the place where the nutrient solution is added deteriorates. This is mainly due to the fact that as the distance from the place where the solution is added, the content of oxygen and nutrients decreases in it as a result of gas exchange between the roots and the solution and the absorption of nutrients by the roots. Deep-sea culture is devoid of these disadvantages.
При выращивании растений в глубоководной культуре корни растений постоянно погружены в питательный раствор, который интенсивно аэрируют с помощью компрессора (Текстье У. Гидропоника для всех. – Paris (France): HydroScope, 2013. – 296 с.). Причем питательный раствор находится в вегетационном сосуде, закрытом крышкой или вместо крышки располагается плавающая платформа, а растения, например, в горшочках с субстратом располагают либо на крышке вегетационного сосуда либо на плавающей платформе. В случае аварийного отключения электричества корни растений остаются в питательном растворе, что позволяет растению сохранять жизнеспособность 24 – 30 часов. При глубоководной культуре возможна также дополнительная аэрация корней в воздухе. Известны способы аэрации корневой системы в воздухе путем периодического поднятия платформы с размещенными на ней растениями выше уровня питательного раствора (Patent US № 13/192730, 07/28/2011. Hydroponic System // Patent US №20120023821. 02.02.2012 / Kao Chih-Сheng; Патент РФ № 201610937/13, 15.03.2016. Установка для гидропонного выращивания растений // Патент РФ №167134. 2016. Бюл. № 35. / Черников А.М.). Причем, при поднятии платформы в верхнее положение происходит извлечение корней из питательного раствора и интенсивный газообмен корней, а при опускании платформы в нижнее положение происходит погружение корневой системы растений в питательный раствор. When growing plants in deep-sea culture, the roots of plants are constantly immersed in a nutrient solution, which is intensively aerated using a compressor (Textier U. Hydroponics for all. - Paris (France): HydroScope, 2013. - 296 p.). Moreover, the nutrient solution is in a growing vessel, closed with a lid or a floating platform is located instead of a lid, and plants, for example, in pots with a substrate, are placed either on the cover of a growing vessel or on a floating platform. In the event of a power outage, the roots of the plants remain in the nutrient solution, which allows the plant to remain viable for 24 to 30 hours. With deep-sea cultivation, additional aeration of the roots in the air is also possible. Known methods of aeration of the root system in the air by periodically raising the platform with the plants placed on it above the level of the nutrient solution (Patent US No. 13/192730, 07/28/2011. Hydroponic System // Patent US No. 20120023821. 02.02.2012 / Kao Chih- Сheng; RF Patent No. 201610937/13, 03/15/2016. Installation for hydroponic plant cultivation // RF Patent No. 167134. 2016. Bulletin No. 35. / Chernikov AM). Moreover, when the platform is raised to the upper position, the roots are extracted from the nutrient solution and intensive gas exchange of the roots occurs, and when the platform is lowered to the lower position, the plant root system is immersed in the nutrient solution.
В качестве наиболее близкого по технической сущности аналога (прототипа) был выбран способ глубоководного выращивания растений (Патент РФ № 2529314 Способ выращивания растений и плавающее поддерживающее устройство//Патент РФ № 2529314. 2015 / Ван Дер Кнап М. К. А., Нордам К. С.), включающий стадии, в которых используют, по крайней мере, одну плавающую платформу, способную поддерживать растения на плаву и способную к перемещению в вертикальной плоскости, создают запас питательного раствора, размещают на запасе питательного раствора указанную плавающую платформу так, чтобы в исходном плавающем положении, по крайней мере, нижняя часть корневой системы располагалась в питательном растворе и плавающую платформу периодически перемещают в вертикальной плоскости за счет изменения уровня питательного раствора. Причем на плавающей платформе поддерживают и перемещают целые растения с субстратом для корневой системы и с горшочками для субстрата.As the closest analogue (prototype) in terms of technical essence, the method of deep-sea plant cultivation was chosen (RF Patent No. 2529314 Method of plant cultivation and floating support device // RF Patent No. 2529314. 2015 / Van Der Knap M. K. A., Nordam K C.), including the stages in which at least one floating platform is used, capable of supporting the plants afloat and capable of moving in a vertical plane, create a supply of nutrient solution, place the specified floating platform on the supply of nutrient solution so that in In the initial floating position, at least the lower part of the root system was located in the nutrient solution and the floating platform is periodically moved in the vertical plane by changing the level of the nutrient solution. Moreover, on a floating platform, whole plants with a substrate for the root system and with pots for the substrate are supported and moved.
Известны устройства для гидропонного выращивания растений (Patent US № 14/706644, 19/11/2014 Interlocking Raft Deep water culture Hydroponics // Patent US № 9,807,950 B2. 19.05.2016/James P. Known devices for hydroponic plant cultivation (Patent US No. 14/706644, 19/11/2014 Interlocking Raft Deep water culture Hydroponics // Patent US No. 9,807,950 B2. 19.05.2016 / James P.
Day.), в том числе выбранное нами в качестве прототипа (использован тот же аналог: патент РФ № 2529314), содержащие вегетационный сосуд, по крайней мере, одну плавающую платформу, способную к перемещению в вертикальной плоскости и погруженную донной частью в питательный раствор.Day.), Including the one we chose as a prototype (the same analogue was used: RF patent No. 2529314), containing a growing vessel, at least one floating platform capable of moving in a vertical plane and submerged in the bottom part of the nutrient solution.
При этом растения и горшочки с субстратом расположены на плавающей платформе, а плавающая платформа находится сверху вегетационного сосуда. Причем донная часть плавающей платформы расположена выше основной массы корневой системы растения.In this case, the plants and substrate pots are located on a floating platform, and the floating platform is on top of the growing vessel. Moreover, the bottom part of the floating platform is located above the main mass of the plant root system.
Также известны плавающие платформы (использован тот же аналог: Patent US № 9,807,950 B2), имеющие форму панели, способные к перемещению, по крайней мере, в вертикальной плоскости. Наиболее близкая по технической сущности, плавающая платформа, принятая нами за прототип (использован тот же аналог: патент РФ № 2529314) имеет форму панели, способна к перемещению, по крайней мере, в вертикальной плоскости, включающая, по меньшей мере, донную часть, которая выполнена проницаемой для питательного раствора и погружена в питательный раствор на заданную глубину, а также поплавковую часть, позволяющую плавающей платформе находиться в исходном положении на поверхности питательного раствора. При этом, по крайней мере, донная часть плавающей платформы проницаема для корневой системы и расположена выше нижней части корневой системы, а площадь поверхности питательного раствора внутри плавающей платформы, которая соприкасается с воздухом составляет от 50% до 80% от площади, ограниченной наружным периметром плавающей платформы. Also known are floating platforms (the same analogue is used: Patent US No. 9,807,950 B2), in the form of panels, capable of moving, at least in a vertical plane. The closest in technical essence, the floating platform, taken by us as a prototype (the same analogue is used: RF patent No. 2529314) has the form of a panel, capable of moving, at least in a vertical plane, including at least a bottom part, which made permeable to the nutrient solution and immersed in the nutrient solution at a predetermined depth, as well as a float part that allows the floating platform to be in its original position on the surface of the nutrient solution. In this case, at least the bottom of the floating platform is permeable to the root system and is located above the lower part of the root system, and the surface area of the nutrient solution inside the floating platform, which is in contact with air, is from 50% to 80% of the area bounded by the outer perimeter of the floating platforms.
Общим недостатком известных способов и устройств для их осуществления в условиях глубоководной культуры является низкая эффективность выращивания растений. Причины низкой эффективности выращивания растений следующие:A common disadvantage of the known methods and devices for their implementation in deep-water culture is the low efficiency of growing plants. The reasons for the low efficiency of growing plants are as follows:
1. Плавающая платформа должна быть объемной для выдерживания на плаву контейнера с субстратом и растением.1. The floating platform should be voluminous to keep the container with the substrate and plant afloat.
2. Громоздкость плавающей платформы затрудняет ее эксплуатацию и приводит к увеличению необходимой площади для выращивания одного растения, особенно на начальных стадиях роста.2. The cumbersomeness of the floating platform complicates its operation and leads to an increase in the required area for growing one plant, especially in the initial stages of growth.
3. Увеличенный расход воды на испарение, энергии на дополнительное перемещение плавающей платформы и материала на изготовление плавающей платформы.3. Increased consumption of water for evaporation, energy for additional movement of the floating platform and material for the manufacture of the floating platform.
4. Изменение веса надземной части растения и верхней части корней по мере роста и изменение влажности субстрата приводит к изменению нагрузки на плавающую платформу и требует постоянного наблюдения за положением плавающей платформы либо увеличения размеров платформы.4. The change in the weight of the aboveground part of the plant and the upper part of the roots as it grows and the change in the moisture content of the substrate leads to a change in the load on the floating platform and requires constant monitoring of the position of the floating platform or increasing the size of the platform.
5. Возможно, повреждение надземной части растений и верхней части корневой системы при поднятии/опускании плавающей платформы.5. Potential damage to the aboveground part of the plants and the upper part of the root system when raising / lowering the floating platform.
6. Необходимо дополнительное оборудование и дополнительное пространство в вертикальной плоскости, равное длине погруженной в питательный раствор корневой системе для дополнительного поднятия плавающей платформы с растениями в контейнерах. Особенно это затрудняет многоярусное выращивание растений.6. Additional equipment and additional vertical space equal to the length of the root system immersed in the nutrient solution is required to additionally raise the floating platform with plants in containers. This is especially difficult for multi-tiered plant cultivation.
7. При отключении электричества или поломки компрессора резко снижается поглощение питательных веществ и через 24 – 30 ч наступает гибель растений.7. In the event of a power outage or breakdown of the compressor, the absorption of nutrients sharply decreases and after 24 - 30 hours the death of plants occurs.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности культивирования растений.The technical problem to be solved by the invention is to increase the efficiency of plant cultivation.
Задачей данной группы изобретений является создание способа гидропонного выращивания растений, устройства для осуществления способа и плавающей платформы этого устройства, позволяющих повысить эффективность выращивания растений в условиях глубоководной культуры.The objective of this group of inventions is to create a method for hydroponic growing of plants, a device for implementing the method and a floating platform of this device, allowing to increase the efficiency of growing plants in a deep-water culture.
Раскрытие сущности группы изобретенийDisclosure of the essence of a group of inventions
Поставленная задача решается тем, что в способе выращивания растений, включающем стадии, в которых используют, по крайней мере, одну плавающую платформу, способную поддерживать корневую систему растения на плаву и способную к перемещению в вертикальной плоскости, создают запас питательного раствора, размещают на запасе питательного раствора указанную плавающую платформу так, чтобы в исходном плавающем положении, по крайней мере, нижняя часть корневой системы располагалась в питательном растворе и плавающую платформу периодически перемещают в вертикальной плоскости, согласно изобретению, на плавающей платформе поддерживают и перемещают в вертикальной плоскости преимущественно только нижнюю часть корневой системы.The problem is solved by the fact that in the method of growing plants, including stages in which at least one floating platform is used, capable of supporting the root system of the plant afloat and capable of moving in a vertical plane, a supply of nutrient solution is created, placed on a supply of nutrient solution, the specified floating platform so that in the initial floating position, at least the lower part of the root system is located in the nutrient solution and the floating platform is periodically moved in the vertical plane, according to the invention, only the lower part of the root is supported on the floating platform and moved in the vertical plane systems.
Для повышения эффективности способа в исходном состоянии плавающей платформы, по крайней мере, нижняя часть корневой системы погружается в питательный раствор на 1 – 20 мм, преимущественно 2 – 5 мм. To increase the efficiency of the method in the initial state of the floating platform, at least the lower part of the root system is immersed in the nutrient solution by 1 - 20 mm, mainly 2 - 5 mm.
Для повышения эффективности способа плавающую платформу дополнительно периодически перемещают в вертикальной плоскости на 5 – 25 мм, преимущественно 5 – 10 мм за счет подъемно-опускающего механизма.To increase the efficiency of the method, the floating platform is additionally periodically moved in the vertical plane by 5 - 25 mm, mainly 5 - 10 mm due to the lifting and lowering mechanism.
Для повышения эффективности способа для перемещения плавающей платформы в вертикальной плоскости используют нагнетание воздуха или питательного раствора в плавающую платформу, а выведение воздуха или питательного раствора из плавающей платформы происходит самопроизвольно.To increase the efficiency of the method for moving the floating platform in a vertical plane, air or nutrient solution is pumped into the floating platform, and the removal of air or nutrient solution from the floating platform occurs spontaneously.
Для повышения эффективности способа нагнетание воздуха в плавающую платформу совмещено с нагнетанием воздуха для аэрации питательного раствора, а нагнетание питательного раствора совмещено с поливом.To increase the efficiency of the method, air injection into the floating platform is combined with air injection for aeration of the nutrient solution, and the injection of the nutrient solution is combined with irrigation.
Поддерживание и перемещение в вертикальной плоскости на плавающей платформе целого растения в горшочке с субстратом широко известно при выращивании способом глубоководной культуры. Однако в предлагаемом способе гидропонного выращивания растений впервые поддерживается и перемещается в вертикальной плоскости преимущественно только нижняя часть корневой системы.Maintaining and moving in a vertical plane on a floating platform of a whole plant in a pot of substrate is widely known in deep sea cultivation. However, in the proposed method of hydroponic growing of plants for the first time, only the lower part of the root system is supported and moved in the vertical plane.
Благодаря тому признаку, что на плавающей платформе поддерживают только нижнюю часть корневой системы, это позволяет уменьшить расход материала на изготовление поплавковой части плавающей платформы. Благодаря признаку перемещения в вертикальной плоскости преимущественно только нижней части корневой системы тратится меньше энергии. При этом совокупность существенных признаков способа ведет к достижению неочевидных технических эффектов, заключающихся в увеличении площади соприкосновения питательного раствора с воздухом, что улучшает их газообмен и в увеличении площади для распределения нижней части корневой системы в питательном растворе, а также в предохранении от повреждения зеленой части растения и верхней части корней, поскольку они не перемещаются. Таким образом эти признаки совместно с другими признаками позволяют получить заявленный технический результат - повышение эффективности выращивания растений, следовательно, изобретение удовлетворяет условию изобретательского уровня.Due to the feature that only the lower part of the root system is supported on the floating platform, this makes it possible to reduce the material consumption for the manufacture of the float part of the floating platform. Due to the feature of movement in the vertical plane, mainly only the lower part of the root system, less energy is spent. At the same time, the set of essential features of the method leads to the achievement of non-obvious technical effects, which consist in increasing the area of contact of the nutrient solution with air, which improves their gas exchange and in increasing the area for distributing the lower part of the root system in the nutrient solution, as well as protecting the green part of the plant from damage and the top of the roots as they do not move. Thus, these features, together with other features, make it possible to obtain the claimed technical result - an increase in the efficiency of plant cultivation, therefore, the invention satisfies the condition of an inventive step.
Благодаря тому, что в исходном положении плавающей платформы, по крайней мере, нижняя часть корневой системы погружается в тонкий слой питательного раствора на 1 – 20 мм, преимущественно 2 – 5 мм, корни не только поглощают питательный раствор, но и более эффективно осуществляют газообмен с воздухом. Кроме того расположение нижней части корневой системы в тонком слое питательного раствора облегчает процесс их перемещения из раствора в воздух.Due to the fact that in the initial position of the floating platform, at least the lower part of the root system is immersed in a thin layer of nutrient solution by 1 - 20 mm, mainly 2 - 5 mm, the roots not only absorb the nutrient solution, but also more efficiently carry out gas exchange with air. In addition, placing the lower part of the root system in a thin layer of the nutrient solution facilitates the process of moving them from solution into the air.
Благодаря тому, что плавающую платформу дополнительно периодически перемещают в вертикальной плоскости за счет подъемно - опускающего механизма корни периодически оказываются в воздухе, что улучшает их газообмен. Поскольку, плавающую платформу дополнительно периодически перемещают в вертикальной плоскости внутри вегетационного сосуда только на 5 – 25 мм, преимущественно 5 – 10 мм, то при этом не происходит повреждения нижней части корневой системы насколько это возможно и не требуется дополнительного пространства в вертикальной плоскости для подъема корней.Due to the fact that the floating platform is additionally periodically moved in the vertical plane due to the lifting and lowering mechanism, the roots periodically end up in the air, which improves their gas exchange. Since the floating platform is additionally periodically moved in the vertical plane inside the growing vessel only by 5 - 25 mm, mainly 5 - 10 mm, this does not damage the lower part of the root system as much as possible and does not require additional space in the vertical plane for lifting the roots ...
Благодаря тому, что для перемещения плавающей платформы в вертикальной плоскости используют нагнетание воздуха или питательного раствора в плавающую платформу, а выведение воздуха или питательного раствора из плавающей платформы происходит самопроизвольно, плавающая платформа даже при аварии (отключении электричества или поломки компрессора) возвращается в исходное плавающее положение и нижняя часть корневой системы снова оказывается в питательном растворе. Это позволяет сохранять жизнеспособность растений длительный период (до полного поглощения питательного раствора).Due to the fact that air or nutrient solution is pumped into the floating platform to move the floating platform in a vertical plane, and the removal of air or nutrient solution from the floating platform occurs spontaneously, the floating platform returns to its original floating position even in the event of an accident (power outage or compressor breakdown) and the lower part of the root system is again in the nutrient solution. This allows the plant to remain viable for a long period (until the nutrient solution is completely absorbed).
Благодаря тому, что нагнетание воздуха в плавающую платформу совмещено с нагнетанием воздуха для аэрации питательного раствора, а нагнетание питательного раствора совмещено с поливом, упрощается подъем и опускание плавающей платформы и экономится электроэнергия на процесс подъема плавающей платформы. Таким образом, продувка воздухом питательного раствора выполняет 3 функции: а) аэрирует питательный раствор; б) перемешивает питательный раствор; в) поднимает плавающую платформу выше поверхности питательного раствора для лучшего газообмена нижней части корневой системы с воздухом.Due to the fact that the injection of air into the floating platform is combined with the injection of air for aerating the nutrient solution, and the injection of the nutrient solution is combined with irrigation, it simplifies the lifting and lowering of the floating platform and saves energy for the process of lifting the floating platform. Thus, blowing the nutrient solution with air performs 3 functions: a) aerates the nutrient solution; b) mixes the nutrient solution; c) raises the floating platform above the surface of the nutrient solution for better gas exchange of the lower part of the root system with air.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для гидропонного выращивания растений содержащем вегетационный сосуд и, по крайней мере, одну плавающую платформу, способную к перемещению в вертикальной плоскости и погруженную донной частью в питательный раствор, согласно изобретению, вегетационный сосуд закрыт сверху крышкой с одним или несколькими отверстиями для закрепления, по крайней мере, одного растения в каждом отверстии, а плавающая платформа расположена внутри вегетационного сосуда так, чтобы, по крайней мере, донная часть плавающей платформы располагалась ниже крышки и корневой системы растения.The problem is also solved by the fact that in a device for hydroponic growing of plants containing a growing vessel and at least one floating platform capable of moving in a vertical plane and submerged in the bottom part in a nutrient solution, according to the invention, the growing vessel is closed from above with a lid with one or several holes for securing at least one plant in each hole, and the floating platform is located inside the growing vessel so that at least the bottom of the floating platform is located below the cover and root system of the plant.
Для повышения эффективности выращивания растений устройство содержит подъемно-опускающий механизм для дополнительного перемещения плавающей платформы в вертикальной плоскости.To increase the efficiency of growing plants, the device contains a lifting and lowering mechanism for additional movement of the floating platform in the vertical plane.
Для повышения эффективности выращивания растений крышка с закрепленными растениями обладает положительной плавучестью.To increase the efficiency of growing plants, the fixed plant cover has a positive buoyancy.
У известных устройств для глубоководной культуры наличие крышки у вегетационного сосуда с закрепленными растениями позволяет снизить испарение воды по сравнению с известными устройствами с плавающей платформой. В рассматриваемом устройстве авторами отмечается существенное сокращение испарения воды не только по сравнению с известными устройствами с плавающей платформой, но и с известными устройствами с крышкой без плавающей платформы (табл.). Причина этого в том, что при использовании в одном устройстве крышки с закрепленными растениями и плавающей платформы не требуется интенсивная продувка питательного раствора. Таким образом, возникает технический эффект – уменьшение испарения воды. Кроме того возникает дополнительный технический эффект – уменьшение шума при работе устройства.In known devices for deep water culture, the presence of a cover on the growing vessel with fixed plants allows to reduce the evaporation of water in comparison with known devices with a floating platform. In the device under consideration, the authors note a significant reduction in water evaporation not only in comparison with the known devices with a floating platform, but also with known devices with a cover without a floating platform (table). The reason for this is that when using the lid with fixed plants and the floating platform in one device, intensive flushing of the nutrient solution is not required. Thus, a technical effect arises - a decrease in water evaporation. In addition, an additional technical effect arises - noise reduction during the operation of the device.
ТаблицаTable
Количество испаренной воды при 22°С в различных устройствахThe amount of evaporated water at 22 ° C in various devices
для глубоководной культурыfor deep sea culture
Признак наличия сверху вегетационного сосуда крышки с одним или несколькими отверстиями для закрепления, по крайней мере, одного растения в каждом отверстии, а также признак использования плавающей платформы для поддержания на плаву растений широко известны в устройствах для гидропонного выращивания растений. Однако в рассматриваемом устройстве для гидропонного выращивания растений эти признаки впервые используются совместно. Благодаря тому признаку, что плавающая платформа расположена внутри вегетационного сосуда так, чтобы, по крайней мере, донная часть плавающей платформы располагается ниже корневой системы растения, становится возможным поддерживать нижнюю часть корневой системы около поверхности питательного раствора в тонком слое питательного раствора, что облегчает газообмен нижней части корневой системы. The feature of having a cover on top of the growing vessel with one or more holes for securing at least one plant in each hole, as well as the feature of using a floating platform to keep the plants afloat, are widely known in hydroponic plant cultivation devices. However, in the considered device for hydroponic plant cultivation, these features are used together for the first time. Due to the fact that the floating platform is located inside the growing vessel so that at least the bottom of the floating platform is located below the root system of the plant, it becomes possible to maintain the lower part of the root system near the surface of the nutrient solution in a thin layer of nutrient solution, which facilitates gas exchange of the lower parts of the root system.
Благодаря тому, что вегетационный сосуд закрыт сверху крышкой с одним или несколькими отверстиями для закрепления, по крайней мере, одного растения в каждом отверстии, вес надземной части растения, вес верхней части корневой системы и вес горшочка с субстратом (если последние используются) удерживаются не плавающей платформой, а крышкой вегетационного сосуда. А плавающая платформа удерживает преимущественно только нижнюю часть корневой системы. Это позволяет уменьшить размер поплавковой части плавающей платформы. Кроме того изменение веса надземной части растения и верхней части корней по мере роста и изменение влажности субстрата не требует постоянного наблюдения за положением плавающей платформы, поскольку эти изменения не оказывает влияния на плавающую платформу. Это упрощает процесс эксплуатации устройства.Due to the fact that the growing vessel is closed at the top with a lid with one or more holes to secure at least one plant in each hole, the weight of the aboveground part of the plant, the weight of the upper part of the root system and the weight of the pot with the substrate (if used) are kept non-floating platform, and the lid of the growing vessel. And the floating platform mainly holds only the lower part of the root system. This makes it possible to reduce the size of the float part of the floating platform. In addition, the change in the weight of the aerial part of the plant and the upper part of the roots as it grows and the change in the moisture content of the substrate does not require constant monitoring of the position of the floating platform, since these changes do not affect the floating platform. This simplifies the process of using the device.
При этом неожиданно оказалось, что давление нижней части корневой системы на плавающую платформу резко падает при увеличении расстояния от плавающей платформы до стебля. Это позволяет самопроизвольно уменьшать давление корневой системы на плавающую платформу по мере опускания плавающей платформы вследствие поглощения растением воды из питательного раствора. Также возможно регулировать давление нижней части корней на плавающую платформу за счет добавления или частичного слива питательного раствора из вегетационного сосуда.At the same time, it was unexpectedly found that the pressure of the lower part of the root system on the floating platform drops sharply as the distance from the floating platform to the stem increases. This allows the pressure of the root system on the floating platform to spontaneously decrease as the floating platform descends due to the plant absorbing water from the nutrient solution. It is also possible to regulate the pressure of the bottom of the roots on the floating platform by adding or partially draining the nutrient solution from the growing vessel.
Таким образом, достигается неожиданный технический эффект, заключающийся в самопроизвольном или искусственном изменении давления корневой системы растений на плавающую платформу при изменении количества питательного раствора в вегетационном сосуде, что позволяет поддерживать заданный уровень питательного раствора в плавающей платформе.Thus, an unexpected technical effect is achieved, consisting in a spontaneous or artificial change in the pressure of the root system of plants on the floating platform when the amount of nutrient solution in the growing vessel is changed, which allows maintaining a given level of the nutrient solution in the floating platform.
Эти признаки совместно с другими признаками позволяют получить заявленный технический результат: повышение эффективности выращивания растений в условиях глубоководной культуры. Следовательно, изобретение удовлетворяет условию изобретательского уровня.These features, together with other features, make it possible to obtain the claimed technical result: an increase in the efficiency of growing plants in a deep-water culture. Therefore, the invention satisfies the inventive step condition.
Благодаря тому, что устройство содержит подъемно-опускающий механизм для перемещения плавающей платформы в вертикальной плоскости, нижняя часть корневой системы может быть перемещена выше питательного раствора, что улучшает газообмен нижней части корневой системы, или перемещена глубже в питательный раствор, что улучшает поглощение питательного раствора корневой системой.Due to the fact that the device contains a lifting and lowering mechanism for moving the floating platform in a vertical plane, the lower part of the root system can be moved above the nutrient solution, which improves gas exchange of the lower part of the root system, or moved deeper into the nutrient solution, which improves the absorption of nutrient solution of the root system.
Благодаря тому, что крышка с закрепленными растениями обладает положительной плавучестью, становится возможным располагать нижнюю часть корневой системы на заданном расстоянии от надземной (зеленой) части растения.Due to the fact that the lid with the fixed plants has a positive buoyancy, it becomes possible to locate the lower part of the root system at a given distance from the aboveground (green) part of the plant.
Поставленная задача решается также тем, что плавающая платформа, имеющая форму панели, способная к перемещению, по крайней мере, в вертикальной плоскости, включающая, по меньшей мере, донную часть, которая выполнена проницаемой для питательного раствора и погружена в питательный раствор на заданную глубину, и поплавковую часть, позволяющую плавающей платформе находиться в исходном положении на поверхности питательного раствора, согласно изобретению, донная часть плавающей платформы не проницаема для корневой системы, а площадь поверхности питательного раствора внутри плавающей платформы, которая соприкасается с воздухом, составляет более 85% от площади, ограниченной наружным периметром плавающей платформы. The problem is also solved by the fact that a floating platform, having the form of a panel, capable of moving, at least in a vertical plane, including at least a bottom part, which is made permeable to the nutrient solution and immersed in the nutrient solution to a predetermined depth, and a float part allowing the floating platform to be in an initial position on the surface of the nutrient solution, according to the invention, the bottom of the floating platform is not permeable to the root system, and the surface area of the nutrient solution inside the floating platform, which is in contact with air, is more than 85% of the area, limited by the outer perimeter of the floating platform.
Для повышения эффективности выращивания растений поплавковая часть снабжена, по крайней мере, одним дополнительным поплавком с переменной грузоподъемностью, которая увеличивается до заданного уровня при нагнетании воздуха и самопроизвольно возвращается в исходное состояние после прекращения нагнетания воздуха. To increase the efficiency of growing plants, the float part is equipped with at least one additional float with a variable carrying capacity, which increases to a predetermined level when air is injected and spontaneously returns to its original state after the air is stopped.
Для повышения эффективности выращивания растений дополнительный поплавок расположен ниже донной части плавающей платформы.To increase the efficiency of growing plants, an additional float is located below the bottom of the floating platform.
Для повышения эффективности выращивания растений дополнительный поплавок имеет вид перевернутой чаши с отверстием для выхода поступающего воздуха, причем, при нагнетании воздуха в чашу пропускная способность отверстия в 5 – 30 раз меньше, чем поступление воздуха.To increase the efficiency of growing plants, the additional float looks like an inverted bowl with an opening for the outlet of incoming air, moreover, when air is pumped into the bowl, the throughput of the opening is 5-30 times less than the air inlet.
Благодаря признаку, что донная часть плавающей платформы не проницаема для корневой системы, плавающая платформа может беспрепятственно перемещаться в вертикальной плоскости, а нижняя часть корневой системы располагается в донной части плавающей платформы.Due to the feature that the bottom of the floating platform is not permeable to the root system, the floating platform can move freely in the vertical plane, and the lower part of the root system is located at the bottom of the floating platform.
Признак непроницаемости донной части плавающей платформы для корневой системы приводит к расположению нижней части корневой системы в тонком питательном слое около поверхности питательного раствора, что облегчает газообмен нижней части корневой системы. Еще больше усиливается газообмен между воздухом и питательным раствором благодаря тому, что площадь поверхности питательного раствора внутри плавающей платформы, которая соприкасается с воздухом, составляет более 85% от площади, ограниченной наружным периметром плавающей платформы. Это приводит к более интенсивному газообмену погруженной в раствор нижней части корневой системы, что сохраняет активное функционирование корневой системы. Это позволяет длительное время выращивать растения на запасе питательного раствора. То есть, достигается неочевидный технический эффект, заключающийся в длительном сохранении жизнеспособности растений при отсутствии искусственной аэрации. Таким образом, эти признаки совместно с другими признаками позволяют получить заявленный технический результат: повышение эффективности выращивания растений. Следовательно, изобретение удовлетворяет условию изобретательского уровня.The sign of impermeability of the bottom of the floating platform for the root system leads to the location of the lower part of the root system in a thin nutrient layer near the surface of the nutrient solution, which facilitates gas exchange of the lower part of the root system. The gas exchange between air and nutrient solution is further enhanced due to the fact that the surface area of the nutrient solution inside the floating platform, which is in contact with air, is more than 85% of the area limited by the outer perimeter of the floating platform. This leads to a more intensive gas exchange of the lower part of the root system immersed in the solution, which preserves the active functioning of the root system. This allows you to grow plants for a long time on the supply of nutrient solution. That is, an unobvious technical effect is achieved, which consists in the long-term preservation of the viability of plants in the absence of artificial aeration. Thus, these features, together with other features, make it possible to obtain the claimed technical result: increasing the efficiency of growing plants. Therefore, the invention satisfies the inventive step condition.
Благодаря тому, что поплавковая часть снабжена, по крайней мере, одним дополнительным поплавком, который расположен ниже донной части плавающей платформы, увеличивается грузоподъемность плавающей платформы. Это позволяет использовать для изготовления плавающей платформы более широкий спектр материалов. При этом неожиданно для такого дополнения появляется технический эффект: усиление газообмена питательного раствора. Это происходит за счет увеличения площади соприкосновения питательного раствора и воздуха еще, не менее чем на 90% от площади, ограниченной наружным периметром плавающей платформы. Таким образом, суммарная площадь соприкосновения питательного раствора и воздуха становится более 175% (85% + 90%) от площади, ограниченной наружным периметром плавающей платформы, что усиливает их газообмен.Due to the fact that the float part is equipped with at least one additional float, which is located below the bottom of the floating platform, the lifting capacity of the floating platform increases. This allows a wider range of materials to be used for the manufacture of a floating platform. At the same time, unexpectedly for such an addition, a technical effect appears: an increase in the gas exchange of the nutrient solution. This is due to an increase in the area of contact of the nutrient solution and air by at least 90% of the area limited by the outer perimeter of the floating platform. Thus, the total area of contact between the nutrient solution and air becomes more than 175% (85% + 90%) of the area limited by the outer perimeter of the floating platform, which enhances their gas exchange.
Благодаря тому, что поплавковая часть снабжена, по крайней мере, одним дополнительным поплавком с переменной грузоподъемностью, которая увеличивается до заданного уровня при нагнетании воздуха, появляется возможность периодически перемещать нижнюю часть корневой системы из питательного раствора в воздух для лучшего газообмена, а самопроизвольное возвращение плавающей платформы в исходное плавающее состояние после прекращения нагнетания воздуха позволяет сохранить жизнеспособность растений даже в случае аварии.Due to the fact that the float part is equipped with at least one additional float with variable load capacity, which increases to a predetermined level when air is injected, it becomes possible to periodically move the lower part of the root system from the nutrient solution into the air for better gas exchange, and spontaneous return of the floating platform in the initial floating state after the cessation of air injection allows you to maintain the viability of plants even in the event of an accident.
Благодаря тому, что дополнительный поплавок имеет вид перевернутой чаши с отверстием для выхода поступающего воздуха, Причем, скорость нагнетания воздуха в дополнительный поплавок в 5 – 30 раз больше, чем пропускная способность воздуха через отверстие. При нагнетании воздуха увеличивается количество воздуха в дополнительном поплавке, а при прекращении нагнетания воздуха лишний воздух самопроизвольно выходит через указанное отверстие из плавающей платформы. При этом пропускная способность отверстия менее чем в 5 раз по сравнению с поступлением воздуха приводит к заметному расходу воздуха, а использование слишком узкого отверстия (с пропускной способностью в 30 раз меньшей, чем поступление воздуха) может увеличить вероятность засорения отверстия.Due to the fact that the additional float looks like an inverted bowl with an opening for the outlet of incoming air, moreover, the speed of air injection into the additional float is 5 - 30 times higher than the air throughput through the opening. When air is pumped, the amount of air in the additional float increases, and when air is stopped, excess air spontaneously escapes through the indicated hole from the floating platform. At the same time, the throughput of the hole is less than 5 times in comparison with the air intake leads to a noticeable air consumption, and the use of a hole that is too narrow (with a
Заявляемая группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».The claimed group of inventions can be made from known materials using known means, which indicates compliance with the criterion of patentability "industrial applicability".
В заявляемой группе изобретений главным с точки зрения решаемой задачи является способ гидропонного выращивания растений, а другие изобретения специально предназначены для осуществления главного изобретения. Таким образом, изобретения настолько связаны между собой, что образуют единый изобретательский замысел, т.е. имеет место соблюдение единства изобретения.In the claimed group of inventions, the main one from the point of view of the problem to be solved is the method of hydroponic cultivation of plants, and other inventions are specifically designed to implement the main invention. Thus, inventions are so interconnected that they form a single inventive concept, i.e. there is a respect for the unity of invention.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Изобретение будет описано ниже более подробно со ссылкой на примерный вариант выполнения, иллюстрированный на чертежах, где: The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawings, where:
Фиг. 1 показывает продольный разрез вегетационного сосуда с плавающей платформой; FIG. 1 shows a longitudinal section of a floating platform growing vessel;
Фиг. 2 показан вариант устройства, в котором растение укреплено с помощью поролоновой пробки;FIG. 2 shows a variant of the device in which the plant is strengthened with a foam cork;
Фиг. 3 показан продольный разрез вегетационного сосуда с плавающей платформой, ниже дна, которой расположен дополнительный поплавок; FIG. 3 shows a longitudinal section of a growing vessel with a floating platform below the bottom of which an additional float is located;
Фиг. 4 схематически показывает работу варианта устройства с дополнительным поплавком, расположенным ниже дна плавающей платформы; FIG. 4 schematically shows the operation of a variant of the device with an additional float located below the bottom of the floating platform;
Фиг. 5 показывает варианты соединения плавающей платформы с дополнительным поплавком, расположенным ниже дна плавающей платформы; FIG. 5 shows options for connecting a floating platform with an additional float located below the bottom of the floating platform;
Фиг. 6 схематически показывает работу устройства с дополнительным поплавком, внутреннее пространство которого выполнено изолированным от питательного раствора;FIG. 6 schematically shows the operation of a device with an additional float, the interior of which is isolated from the nutrient solution;
Фиг. 7 показывает вариант устройства при аэропонном выращивании растений с плавающей платформой;FIG. 7 shows a variant of the device for aeroponic growing of plants with a floating platform;
Фиг. 8 схематически показывает работу устройства с плавающей платформой при периодическом затоплении корневой системы;FIG. 8 schematically shows the operation of a floating platform device during periodic flooding of the root system;
Фиг. 9 схематически показывает работу варианта устройства с плавающей платформой при добавлении питательного раствора с помощью аэролифта;FIG. 9 schematically shows the operation of a variant of the floating platform device when adding nutrient solution by airlift;
Фиг. 10 показывает вариант устройства, в котором вегетационный сосуд выполнен в виде перевернутого усеченного конуса;FIG. 10 shows a variant of the device in which the growing vessel is made in the form of an inverted truncated cone;
Фиг. 11 показывает вариант устройства, в котором вегетационный сосуд выполнен в виде удлиненного короба; FIG. 11 shows a variant of the device in which the growing vessel is made in the form of an elongated box;
Фиг. 12 показывает вариант устройства, в котором при выращивании нескольких растений используется общая плавающая платформа; FIG. 12 shows an embodiment of the device in which a common floating platform is used for growing several plants;
Фиг. 13 схематически показывает вариант устройства с несколькими вегетационными сосудами, соединенными последовательно; FIG. 13 schematically shows an embodiment of a device with several growing vessels connected in series;
Фиг. 14 схематически показывает вариант устройства с несколькими вегетационными сосудами, соединенными параллельно. FIG. 14 schematically shows an embodiment of a device with several growing vessels connected in parallel.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙCARRYING OUT THE INVENTION
На фиг. 1 показано устройство, для гидропонного выращивания растений содержащее вегетационный сосуд 1 с крышкой 2, которая имеет отверстие 3 для горшочка 4 с субстратом 5 и растением 6. В средней части вегетационного сосуда 1 находится плавающая платформа 7, которая расположена с зазором 1 – 2 мм от боковых стенок вегетационного сосуда 1. Плавающая платформа 7 имеет донную часть 8 с дном 9 и поплавковую часть 10. При этом донная часть 8 плавающей платформы 7 имеет отверстия 11 для поступления/слива питательного раствора 12, но не проницаемые для корневой системы 13. Для этого отверстия 11 могут быть покрыты инертным материалом (не показано на фиг. 1), например, нетканым иглопробивным геотекстилем.FIG. 1 shows a device for hydroponic cultivation of plants containing a growing
Поплавковая часть 10 в данном примере состоит из твердого вспененного инертного материала, например, экструдированного пенополистирола. Однако поплавковую часть 10 можно изготавливать из другого материала, а также из комбинации различных материалов. В нижней части вегетационного сосуда 1 расположена трубка для подачи воздуха 14, соединенная с компрессором (не показан на фиг. 1), а также трубка 15 для подачи или слива питательного раствора 12. The
Устройство работает следующим образом. В отверстие 3 крышки 2 вегетационного сосуда 1 закрепляется растение 6 с помощью горшочка 4 с субстратом 5 или другим известным способом, а плавающую платформу 7 располагают внутри вегетационного сосуда 1 ниже крышки 2. Благодаря этому плавающая платформа 7 поддерживает только нижнюю часть корневой системы 13, а верхняя часть корневой системы 13, зеленая часть растения 6 с горшочком 4 и субстратом 5 удерживаются крышкой 2 вегетационного сосуда 1. Это позволяет уменьшить размер поплавковой части 10 плавающей платформы 7, что сокращает расход материала на изготовление поплавковой части 10. Поплавковая часть 10 придает плавучесть плавающей платформе 7 и предохраняет ее от боковых кренов.The device works as follows. In the
С помощью трубки 15 в вегетационный сосуд 1 заливается питательный раствор 12 так, чтобы нижняя часть корневой системы 13 находилась в питательном растворе 12. Питательный раствор 12 поступает в плавающую платформу 7 через отверстия 11. При этом внутренняя поверхность дна 9 плавающей платформы 7 погружается в питательный раствор 12 на 1 – 20 мм, преимущественно 2 – 5 мм. Поэтому, нижняя часть корневой системы 13 находится в тонком слое питательного раствора 12, что облегчает газообмен нижней части корневой системы 13 с воздухом. Также облегчению газообмена питательного раствора 12 с воздухом способствует то, что в донной части 8 плавающей платформы 7 площадь соприкосновения воздуха и питательного раствора 12 составляет не менее 85% от площади, ограниченной наружным периметром плавающей платформы 7. Это позволяет длительное время сохранять жизнеспособность и функциональную активность растения 6 без аэрации. В тоже время периодическая продувка воздуха через трубку 14 способствует перемешиванию питательного раствора 12 в вегетационном сосуде 1. Поэтому предпочтительно для перемешивания и дополнительной аэрации питательного раствора 12 периодически (1 – 3 раза в сутки по 2 – 5 мин) проводят продувку воздухом через трубку 14.With the help of a
По мере роста растения питательный раствор 12 поглощается корневой системой 13 и плавающая платформа 7 самопроизвольно опускается ниже. При этом нижняя часть корневой системы 13 опускается вслед за плавающей платформой 7 и поэтому нижняя часть корневой системы 13 остается в питательном растворе 12. Соответственно при добавлении питательного раствора 12 в вегетационный сосуд 1 плавающая платформа 7 поднимается вверх вместе с нижней частью корневой системы 13. При этом не происходит повреждения верхней части корневой системы 13 и зеленой части растения 6, поскольку перемещается только нижняя часть корневой системы 13. As the plant grows, the
Питательный раствор 12 добавляют в вегетационный сосуд 1 помощью трубки 15 для питательного раствора по мере его расходования. При этом количество питательного раствора 12 в вегетационном сосуде 1 должно быть достаточным для поглощения корневой системой 13 до следующего добавления питательного раствора 12. Через 2 – 3 недели питательный раствор 12 заменяют на новый. После сбора урожая вегетационный сосуд 1 и плавающая платформа 7 промывается и используется повторно. The
В частном случае растение 6 может быть закреплено в крышке 2 вегетационного сосуда 1 с помощью поролоновой пробки 4′ (фиг. 2) или любым другим известным способом.In a particular case, the
В частном случае (фиг. 3) плавающая платформа 7 имеет дополнительный поплавок 16, например, в виде перевернутой чаши, расположенной ниже дна 9 плавающей платформы 7. Предпочтительно дополнительный поплавок 16 может быть выполнен с регулируемой грузоподъемностью, например, за счет регуляторной трубки 17. Чем глубже находится регуляторная трубка 17 в дополнительном поплавке 16, тем больше грузоподъемность у дополнительного поплавка 16. При этом общая грузоподъемность плавающей платформы 7 позволяет находиться дну 9 плавающей платформы 7 на заданной глубине (предпочтительно 2 – 5 мм) в питательном растворе 12. При поступлении воздуха через трубку подачи воздуха 14 газовый состав в дополнительном поплавке 16 обновляется. Это позволяет дополнительно аэрировать питательный раствор 12, в том числе в период между продувками. При этом грузоподъемность плавающей платформы 7 не меняется, поскольку избыток воздуха удаляется через полую регуляторную трубку 17.In a particular case (Fig. 3), the floating
В частном случае, например, при выращивании растений, требовательных к высокому содержанию кислорода в зоне корневой системы 13, дно 9 плавающей платформы 7 с корневой системой 13 периодически поднимают выше уровня питательного раствора 12 (фиг. 4 б, в, г), чтобы корневая система 13 полностью оказывалась в воздухе. При этом предпочтительно, чтобы возвращение плавающей платформы 7 в исходное положение (фиг. 4 а) происходило самопроизвольно. Для этого дополнительный поплавок 16 имеет трубку 18 с постоянно открытым отверстием 19 для сброса воздуха. Причем если трубка 18 находится ниже дна 9 плавающей платформы 7, то сброс воздуха происходит, только до нижнего торца трубки 18. Стрелками показано направление перемещения воздуха. Чтобы ограничить проникновение корней в регуляторную трубку 17 и трубку 18 над ними располагают пластинку 20, например, из полимерного материала.In a particular case, for example, when growing plants that require a high oxygen content in the zone of the
В частном случае (фиг. 5 а) верхняя часть дополнительного поплавка 16 может соответствовать дну 9 плавающей платформы 7 и тогда отверстия 11 для питательного раствора 12 располагаются в нижней части боковых стенок плавающей платформы 7. Если верхняя часть дополнительного поплавка 16 меньше дна 9 плавающей платформы 7 (фиг. 5 б) или ниже дна 9 плавающей платформы 7 (фиг. 5 в), то отверстия 11 для питательного раствора 12 располагаются на дне 9 и/или боковых стенках плавающей платформы 7.In a particular case (Fig. 5 a) the upper part of the
В частном случае (фиг. 6) внутреннее пространство дополнительного поплавка 16 выполнено изолированным от питательного раствора 12. В этом случае регуляторная трубка 17 и отверстие для сброса воздуха 19 (не показано на фиг. 6) располагаются снаружи от вегетационного сосуда 1. При этом регуляторная трубка 17 и отверстие для сброса воздуха 19 (не показано на фиг. 6) могут быть общими для нескольких вегетационных сосудов 1. Стрелками показано направление перемещения воздуха.In a particular case (Fig. 6), the inner space of the
На фиг. 7 – 9 показано, что предлагаемая группа изобретений может быть использована в сочетании с известными способами выращивания растений. При аэропонном или аэро- гидропонном выращивании растений (фиг. 7) нижняя часть корневой системы 13 находится в тонком слое питательного раствора 12 на плавающей платформе 7. При аварийном отключении электричества или поломке форсунки 21 нижняя часть корневой системы 13 продолжает поглощать питательный раствор 12 до полного поглощения питательного раствора 12 в вегетационном сосуде 1. Это позволяет не только сохранять жизнеспособность растения 6 в течении длительного времени, но и поддерживает функциональную активность нижней части корневой системы 13 на высоком уровне благодаря тому, что в тонком слое питательного раствора 12 газообмен происходит более эффективно.FIG. 7-9 show that the proposed group of inventions can be used in combination with known methods of growing plants. In aeroponic or aero-hydroponic growing of plants (Fig. 7), the lower part of the
Аналогично происходит при выращивании растения 6 с помощью периодического затопления (прилив - отлив) корневой системы 13 (фиг. 8). При поливе (фиг. 8 а) через трубку 22 плавающая платформа 7 всплывает до упора в ограничительный выступ 23, а питательный раствор 12 заливает корневую систему 13 до трубки от переливов 24. После прекращения полива часть питательного раствора 12, расположенная выше трубки 22 самопроизвольно возвращается в емкость для питательного раствора (не показана на схеме) через трубку 22 (фиг. 8 б). При этом нижняя часть корневой системы 13 остается в питательном растворе 12 на плавающей платформе 7. В случае аварийного отключения электричества нижняя часть корневой системы 13 продолжает поглощать питательный раствор 12 до его полного поглощения, позволяя растению 6 длительное время оставаться жизнеспособным (фиг. 8 в). Стрелками показано направление перемещения питательного раствора.Similarly, when growing a
В частном случае плавающая платформа 7 может быть использована при добавлении питательного раствора 12 с помощью аэролифта (фиг. 9). В исходном положении (фиг. 9 а) нижняя часть корневой системы 13 находится в питательном растворе 12 на плавающей платформе 7. При подаче воздуха через трубку для подачи воздуха 14 (фиг. 9 б) в дополнительном поплавке 16 накапливается воздух и плавающая платформа 7 поднимается вверх до упора в крышку 2 вегетационного сосуда 1. При этом дно 9 плавающей платформы 7 с нижней частью корневой системы 13 оказывается в воздухе без питательного раствора 12. При продолжении подачи воздуха питательный раствор 12, вытесненный из дополнительного поплавка 16, заполняет через отверстия 11 для питательного раствора 12 плавающую платформу 7 и корневую систему 13 (фиг. 9 в). После прекращения подачи воздуха происходит самопроизвольный выход воздуха из дополнительного поплавка 16 через постоянно открытое отверстие 19 трубки для удаления воздуха 18 (фиг. 9 г). При полном выходе воздуха из дополнительного поплавка 16 плавающая платформа 7 возвращается в исходное положение (фиг. 9 а). Стрелками показано направление перемещения воздуха. При аварийном отключении электричества на любой стадии плавающая платформа 7 также самопроизвольно возвращается в исходное положение на поверхность питательного раствора 12 и нижняя часть корневой системы 13 продолжает поглощать питательный раствор 12. Таким образом, длительное время сохраняется жизнеспособность растения 6 до опускания плавающей платформы 7 до дна вегетационного сосуда 1.In a particular case, the floating
Для перемещения в вертикальной плоскости форма плавающей платформы 7 должна соответствовать форме вегетационного сосуда 1. Это уменьшит боковые крены плавающей платформы 7. А вегетационный сосуд 1 предпочтительно имеет форму цилиндра или прямоугольного параллелепипеда. Если форма вегетационного сосуда 1 имеет вид, например, перевернутого усеченного конуса (фиг. 10), то предпочтительно плавающую платформу 7 помещать в отрезок трубы 25. При этом для прохождения питательного раствора 12 труба 25 не соединяется герметично с дном вегетационного сосуда 1 и/или имеет отверстия в нижней части для прохождения питательного раствора 12.To move in the vertical plane, the shape of the floating
В частном случае (фиг. 11) вегетационный сосуд 1 может быть выполнен в виде удлиненного короба, а плавающая платформа 7 иметь поплавки 10, расположенные между растениями 6. При этом для свободного прохождения корней 13 вдоль плавающей платформы 7 предпочтительно занимать поплавками 10 только часть ширины плавающей платформы 7. Уровень питательного раствора 12 в вегетационном сосуде 1 может регулироваться за счет подачи/слива и/или за счет поглощения и испарения воды растением 6. В частном случае при выращивании растений из семян, клубней, луковиц или черенков (фиг. 11 а) до появления корневой системы 13 уровень питательного раствора 12 может быть высоким, чтобы субстрат 5 в горшочке 4 смачивался питательным раствором 12. Предпочтительно после появления корневой системы 13 уровень питательного раствора 12 в вегетационном сосуде 1 понижают (фиг. 11 б, в).In a particular case (Fig. 11), the growing
При выращивании нескольких растений 6 в одном вегетационном сосуде 1 плавающая платформа 7 может быть общей (фиг. 12). Однако в частных случаях возможно разделение плавающей платформы 7 на отдельные участки, чтобы корни не смешивались (не показано на фигуре 12) или можно использовать несколько плавающих платформ 7 в одном вегетационном сосуде 1 (не показано на фигуре 12).When growing
В частных случаях два или более вегетационных сосудов 1 могут быть соединены с трубками подачи/отведения воздуха 14 и трубками подачи/отведения 15 питательного раствора 12 последовательно (фиг. 13) или параллельно (фиг. 14). При этом питательный раствор 12 периодически добавляется в вегетационные сосуды 1 из емкости для питательного раствора 26 с помощью насоса 27 и таймера 28. Для дополнительной аэрации питательного раствора 12 в емкости для питательного раствора 26 используется компрессор 29 с аэраторной трубкой 30. Кроме того продувка питательного раствора 12 с помощью компрессора 29, соединенного с таймером 28, может осуществляться в каждом вегетационном сосуде 1 (фиг. 14).In particular cases, two or
Для выращивания салата латука листового в качестве вегетационного сосуда 1 использовали емкость в виде цилиндра из полимерного материала, например, из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) диаметром 100 мм и объемом 1 л (фиг. 1). Плавающая платформа 7 выполнена из полимерного материала, например, полипропилена в виде открытого контейнера высотой 20 мм и наружным диаметром на 3 мм меньше, чем внутренний диаметр вегетационного сосуда 1. Поплавковая часть 10 плавающей платформы 7 выполнена из экструдированного пенополистирола в виде кольца с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру плавающей платформы 7, толщиной 4 мм и высотой 20 мм. Поплавковая часть 10 укреплялась внутри плавающей платформы 7 выше дна 9 плавающей платформы 7 так, чтобы в рабочем положении на поверхности питательного раствора 12 дно 9 плавающей платформы 7 было погружено в питательный раствор 12 на 4 мм.For growing lettuce lettuce, a container in the form of a cylinder made of a polymer material, for example, polyethylene terephthalate (PET) with a diameter of 100 mm and a volume of 1 liter, was used as a growing vessel 1 (Fig. 1). The floating
Семена салата помещали в горшочки 4 с небольшим количеством кокосового субстрата 5. После появления корней горшочки 4 с растениями 5 вставляли в отверстие 3 в крышке 2 вегетационного сосуда 1. При этом нижняя часть корневой системы 13 располагалась на дне 9 плавающей платформы 7. По мере роста растений питательный раствор поглощался корневой системой 13, и плавающая платформа 7 опускалась ниже. При этом нижняя часть корневой системы 13 следовала за плавающей платформой 7. При добавлении питательного раствора 12 плавающая платформа 7 поднималась вверх вместе с нижней частью корневой системы 13 за счет грузоподъемности поплавка 10.Lettuce seeds were placed in
Первый полив через трубку 15 осуществляли через 7 – 10 дней после посадки, а последний полив – за 3 – 4 дня до сбора урожая. После сбора урожая вегетационный сосуд 1 и плавающую платформу 7 промывали и использовали повторно.The first watering through the
Использование при гидропонном выращивании растений в условиях глубоководной культуры заявляемых способа и устройств позволяет повысить эффективность выращивания растений, что выражается в следующем:The use of the proposed method and devices for hydroponic cultivation of plants in deep-water culture conditions allows increasing the efficiency of plant cultivation, which is expressed in the following:
1) сокращении испарения воды;1) reduction of water evaporation;
2) уменьшении материала на изготовление плавающей платформы;2) reduction of material for the manufacture of a floating platform;
3) уменьшении шума от работы устройства;3) reduction of noise from device operation;
4) сокращении частоты и длительности периодов аэрации;4) reducing the frequency and duration of periods of aeration;
5) экономии электроэнергии;5) energy saving;
6) при авариях (отключении электричества или поломки компрессора) растения не только сохраняют жизнеспособность до полного поглощения питательного раствора (более 1 – 2 недели), но и продолжают нормально расти и развиваться;6) in case of accidents (power outage or compressor breakdown), the plants not only remain viable until the nutrient solution is completely absorbed (more than 1 - 2 weeks), but also continue to grow and develop normally;
7) экономии пространства в вертикальной плоскости при многоярусном выращивании растений;7) saving space in the vertical plane with multi-tiered plant cultivation;
8) не происходит повреждения зеленой части растения и верхней части корневой системы при перемещении плавающей платформы.8) there is no damage to the green part of the plant and the upper part of the root system when the floating platform is moved.
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105743A RU2730648C1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Method of hydroponic growing of plants, device for method implementation and floating platform of this device |
| PCT/RU2021/050027 WO2021158148A1 (en) | 2020-02-06 | 2021-02-05 | Method for hydroponically growing plants, device for carrying out said method and floating platform of said device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105743A RU2730648C1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Method of hydroponic growing of plants, device for method implementation and floating platform of this device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730648C1 true RU2730648C1 (en) | 2020-08-24 |
Family
ID=72237873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105743A RU2730648C1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Method of hydroponic growing of plants, device for method implementation and floating platform of this device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730648C1 (en) |
| WO (1) | WO2021158148A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111587779A (en) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 宁夏大学 | Stem and fruit plant nutrient solution cultivation device |
| CN118104556A (en) * | 2024-04-28 | 2024-05-31 | 四川中农亿享农业科技有限公司 | Hydroponic tea tree cultivation method |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113636654A (en) * | 2021-08-20 | 2021-11-12 | 南京科盛环保技术有限公司 | Method and device for promoting artificial wetland to denitrify lake water |
| NL2031783B1 (en) * | 2022-05-05 | 2023-11-14 | Corne Klep Holding Bv | Cultivation receptacle comprising a water distributor |
| CN114982626A (en) * | 2022-06-27 | 2022-09-02 | 河北农业大学 | Water-air culture rooting device and rooting method for tissue culture seedlings |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2014836A (en) * | 1978-01-10 | 1979-09-05 | Goodall Ltd S | Stand of plants |
| SU1426509A1 (en) * | 1985-12-24 | 1988-09-30 | Трест "Южводопровод" | Apparatus for growing plants |
| US6088958A (en) * | 1996-09-30 | 2000-07-18 | Japan Tobacco, Inc. | Process for producing potato tubers |
| RU2206980C1 (en) * | 2001-10-08 | 2003-06-27 | Алтайский государственный аграрный университет | Method and vegetative apparatus for soil-free growing of plants |
| GB2473427A (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-16 | Victor Mtutu | A self watering plant pot system |
| RU2529314C2 (en) * | 2009-02-13 | 2014-09-27 | Калтивейшн Системз Б.В. | Method of growing plants and floating supporting device |
-
2020
- 2020-02-06 RU RU2020105743A patent/RU2730648C1/en active
-
2021
- 2021-02-05 WO PCT/RU2021/050027 patent/WO2021158148A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2014836A (en) * | 1978-01-10 | 1979-09-05 | Goodall Ltd S | Stand of plants |
| SU1426509A1 (en) * | 1985-12-24 | 1988-09-30 | Трест "Южводопровод" | Apparatus for growing plants |
| US6088958A (en) * | 1996-09-30 | 2000-07-18 | Japan Tobacco, Inc. | Process for producing potato tubers |
| RU2206980C1 (en) * | 2001-10-08 | 2003-06-27 | Алтайский государственный аграрный университет | Method and vegetative apparatus for soil-free growing of plants |
| RU2529314C2 (en) * | 2009-02-13 | 2014-09-27 | Калтивейшн Системз Б.В. | Method of growing plants and floating supporting device |
| GB2473427A (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-16 | Victor Mtutu | A self watering plant pot system |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111587779A (en) * | 2020-05-29 | 2020-08-28 | 宁夏大学 | Stem and fruit plant nutrient solution cultivation device |
| CN118104556A (en) * | 2024-04-28 | 2024-05-31 | 四川中农亿享农业科技有限公司 | Hydroponic tea tree cultivation method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021158148A1 (en) | 2021-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2730648C1 (en) | Method of hydroponic growing of plants, device for method implementation and floating platform of this device | |
| US9357714B2 (en) | Method for cultivating plants as well as a floating carrier | |
| US20160270303A1 (en) | Floating plant propagation tray | |
| US20140075841A1 (en) | Hydroponic growing system | |
| JP2013150591A (en) | Method for cultivating plant, and medium, cultivation vessel and cultivation apparatus used for the same | |
| WO2018103530A1 (en) | Fish tank flowerpot having ecosystem | |
| GB2538583A (en) | Floating plant propagation tray | |
| JP2007110933A (en) | Intermittent cultivation method and raising-seedling bed panel for intermittent cultivation | |
| EA009329B1 (en) | Method and apparatus for growing plants | |
| JP3355394B2 (en) | Plant cultivation apparatus and plant cultivation method | |
| KR101911203B1 (en) | management container for cultivaton of plant | |
| JP5615501B2 (en) | Plant cultivation equipment | |
| JPH1075671A (en) | Cultivating device and nutritious liquid circulation in the same device | |
| RU2765243C1 (en) | Method for aeration of plant roots | |
| CN108184637B (en) | Hydroponic plant fostering device and method thereof | |
| CN218649420U (en) | Seedling raising plate and seedling raising device | |
| Kratky et al. | Non-circulating hydroponic methods for growing tomatoes | |
| RU177926U1 (en) | HYDROPONIC INSTALLATION | |
| CN115281004A (en) | Sedimentation type container seedling raising system and method | |
| JP2007151451A (en) | Hydroponic apparatus with intermittent water supply | |
| JP2023026781A (en) | Cultivation apparatus of plant | |
| KR200214174Y1 (en) | A container for cultivating a plant | |
| CN114651717A (en) | Feeding device and method for potted plant planting | |
| KR20220002616U (en) | Hydroponic cultivation bed | |
| KR20170115914A (en) | management container for cultivaton of plant |