RU2752427C1 - Aeroponic in vitro plant cultivation unit - Google Patents
Aeroponic in vitro plant cultivation unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752427C1 RU2752427C1 RU2020127519A RU2020127519A RU2752427C1 RU 2752427 C1 RU2752427 C1 RU 2752427C1 RU 2020127519 A RU2020127519 A RU 2020127519A RU 2020127519 A RU2020127519 A RU 2020127519A RU 2752427 C1 RU2752427 C1 RU 2752427C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nutrient solution
- plants
- tank
- unit
- tubers
- Prior art date
Links
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
-
- 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
Изобретение относится к области сельского хозяйства и биотехнологии, в частности, к оборудованию для бессубстрактного выращивания растений методом аэропоники, и может быть использовано для круглогодичного выращивания растений и производства мини-клубней в контролируемых условиях и на ограниченных площадях.The invention relates to the field of agriculture and biotechnology, in particular, to equipment for non-extractable plant cultivation using the aeroponics method, and can be used for year-round cultivation of plants and production of mini-tubers under controlled conditions and in limited areas.
Известна установка для аэропонного выращивания растений, включающая вегетационную емкость с соединенным узлом полива. Вегетационная емкость выполнена в виде двух одинаковых труб с посадочной поверхностью, на которой выполнены опоры для растений. Для создания питательного тумана использован ультразвуковой генератор, помещенный в питательный раствор [патент РФ на изобретение № 135229, МПК А 01 G31/02, опубликован 26.07.2013].Known installation for aeroponic growing plants, including a growing tank with a connected irrigation unit. The growing tank is made in the form of two identical pipes with a landing surface on which supports for plants are made. To create a nutrient mist, an ultrasonic generator was used, placed in a nutrient solution [RF patent for invention No. 135229, IPC A 01 G31 / 02, published on July 26, 2013].
Наиболее близким по конструкции и технической сущности к заявленному изобретению является аэропонная установка для производства мини-клубней, включающая культивационное помещение с установленными симметрично по обе стороны от оборудованной трапом несущей конструкции светонепроницаемыми панелями с отверстиями для растений, разделяя культивационный объем на два независимых объема, систему подачи и слива питательного раствора, причем орошение корневой системы растений происходит за счет мелкодисперсного распыления питательного раствора в корневой зоне растений, ограниченной U-образными туннелями, выполненными в виде воздухопроницаемой мембраны, концы которой закреплены на нижней поверхности светонепроницаемых панелей с возможностью их опускания и поднимания [патент РФ на изобретение № 2625180, МПК A 01 G 31/02, опубликован 17.11.2014].The closest in design and technical essence to the claimed invention is an aeroponic installation for the production of mini-tubers, including a cultivation room with opaque panels with holes for plants installed symmetrically on both sides of a supporting structure equipped with a ladder, dividing the cultivation volume into two independent volumes, a feeding system and drainage of the nutrient solution, and irrigation of the root system of plants occurs due to finely dispersed spraying of the nutrient solution in the root zone of plants, limited by U-shaped tunnels made in the form of an air-permeable membrane, the ends of which are fixed on the lower surface of the opaque panels with the possibility of lowering and raising them [patent RF for invention No. 2625180, IPC A 01 G 31/02, published on November 17, 2014].
Недостатками данных способов выращивания растений и производства мини-клубней методом аэропоники, являются:The disadvantages of these methods of growing plants and producing mini-tubers using the aeroponics method are:
- отсутствие электрогенератора с автоматическим запуском работы узлов установки для случаев общего сбоя подачи электроэнергии и прекращения подачи питательного раствора, работы блоков автоматики и освещения. В случае общего сбоя в подаче электроэнергии, увядание и гибель растений наблюдается в течение нескольких часов;- the absence of an electric generator with an automatic start of the operation of the installation units for cases of general power failure and interruption of the supply of nutrient solution, the operation of automation and lighting units. In the event of a general power outage, wilting and death of plants is observed for several hours;
- отсутствие мелкодисперсного распыления питательного раствора разного размера капель, соответствующего фазе роста растений, в частности для растений in vitro и формирования мини-клубней;- the absence of fine dispersion of nutrient solution of different droplet sizes corresponding to the growth phase of plants, in particular for in vitro plants and the formation of mini-tubers;
- в процессе увлажнении корневой системы ультразвуковом наблюдается активация негативных процессов образования свободных гидроксильных радикалов и атомарного водорода в клетках растений.- in the process of moistening the root system with ultrasound, the activation of negative processes of the formation of free hydroxyl radicals and atomic hydrogen in plant cells is observed.
Техническим результатом заявленного изобретения является техническая простота и повышение урожайности, улучшение минерального питания растений, автоматизация процессов работы аэропонной установки.The technical result of the claimed invention is technical simplicity and increased productivity, improved mineral nutrition of plants, automation of the operation of the aeroponic installation.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для аэропонного выращивания растений и получения мини-клубней, содержащей вегетационные емкости, узел полива, представленный баком для питательного раствора, насосом постоянного давления, фильтром мелкой очистки, пластиковыми трубами с установленными на них форсунками. Конструкция форсунок позволяет орошать растения питательным раствором разного размера капель: от 5-30 микрон до 10-50 микрон в зависимости от фазы роста растений. Форсунки покрыты антикоррозионным покрытием - нитридом титана, для исключения коррозионного воздействия питательного раствора и увеличения времени эксплуатации. Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения урожайности и снижения трудозатрат.The specified technical result is achieved by the fact that in the installation for aeroponic growing of plants and obtaining mini-tubers containing growing tanks, an irrigation unit represented by a tank for a nutrient solution, a constant pressure pump, a fine filter, plastic pipes with nozzles installed on them. The design of the nozzles allows you to irrigate plants with a nutrient solution of different droplet sizes: from 5-30 microns to 10-50 microns, depending on the phase of plant growth. The nozzles are coated with an anticorrosive coating - titanium nitride, to exclude the corrosive effect of the nutrient solution and increase the operating time. The claimed invention is aimed at solving the problem of increasing yields and reducing labor costs.
Опыты проводились в условиях производственной лаборатории «Технология машиностроения» ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет» и в условиях лаборатории «Клеточная биотехнология» ООО «Элита» с конструированием установки для аэропонного выращивания растений и получения мини-клубней.The experiments were carried out in the conditions of the production laboratory "Technology of mechanical engineering" of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Omsk State Technical University" and in the laboratory "Cell Biotechnology" LLC "Elita" with the construction of an installation for aeroponic growing of plants and obtaining mini-tubers.
В предложенной установке для выращивания растений и производства мини-клубней питательный раствор из бака с помощью насоса постоянного давления периодически распыляется со скоростью подачи 0,25-0,75 л/сек., с помощью форсунок обеспечивается подача капель разного размера к корневой зоне растений в зависимости от фазы роста растений. Цикличность подачи питательного раствора обеспечивается автоматическим блоком управления установкой.In the proposed installation for growing plants and producing mini-tubers, the nutrient solution from the tank using a constant pressure pump is periodically sprayed at a feed rate of 0.25-0.75 l / sec., With the help of nozzles, drops of different sizes are supplied to the root zone of plants in depending on the phase of plant growth. The cyclicity of the nutrient solution supply is ensured by the automatic control unit of the installation.
Аэропонная установка для выращивания растений и производства мини-клубней содержит полипропиленовые светонепроницаемые вегетационные емкости, расположенные симметрично в два яруса на несущей конструкции установки. Вегетационные емкости опираются на стойки несущей конструкции, на нижней поверхности вегетационной емкости установлен сливной коллектор для сбора и слива питательного раствора в бак. В верхней поверхности вегетационной емкости установлены пластиковые трубы с форсунками с возможностью регулировки размера распыляемых капель за счет изменения размера проходного сечения выходного отверстия форсунки. Поверхности форсунок покрыты антикоррозионным покрытием нитрида титана для исключения коррозионного воздействия питательного раствора на элементы конструкции форсунки, тем самым исключая ее засорение и увеличивая срок эксплуатации. Форсунки имеют разборную конструкцию, что позволяет проводить их очистку при необходимости.Aeroponic plant for growing plants and producing mini-tubers contains polypropylene opaque growing tanks, located symmetrically in two tiers on the supporting structure of the plant. The growing tanks rest on the racks of the supporting structure; a drain collector is installed on the lower surface of the growing tank for collecting and draining the nutrient solution into the tank. In the upper surface of the growing tank, plastic pipes with nozzles are installed with the possibility of adjusting the size of sprayed drops by changing the size of the flow area of the nozzle outlet. The surfaces of the nozzles are coated with a titanium nitride anticorrosive coating to exclude the corrosive effect of the nutrient solution on the elements of the nozzle structure, thereby eliminating clogging and increasing the service life. The nozzles have a collapsible design, which allows them to be cleaned if necessary.
Вегетационные емкости оборудованы крышками - посадочными плоскостями, которые имеют отверстия для посадки растений (10х10 см) с эластичными вставками и возможностью открывания и извлечения из емкостей созревших мини-клубней. В верхней части вегетационной емкости имеются технологические отверстия для введения пластиковых труб внутрь вегетационной емкости. Вегетационная емкость соединена с баком узла полива, причем периодичность и время подачи питательного раствора регулируется блоком автоматического управления на базе Arduino, который включает: освещение на 16 часов, 8 часов отсутствие освещения; распыление раствора: 30 секунд распыление, 20 минут - отсутствие распыления - аэрация. Установка для аэропонного выращивания растений и производства мини-клубней оснащена электрогенератором (бесперебойным блоком питания, аккумулятором) с автоматическим запуском работы узлов установки при общем сбое подачи электроэнергии.Vegetation containers are equipped with lids - planting planes that have holes for planting plants (10x10 cm) with elastic inserts and the ability to open and remove ripe mini-tubers from containers. In the upper part of the growing tank there are technological holes for the introduction of plastic pipes inside the growing tank. The growing tank is connected to the tank of the irrigation unit, and the frequency and time of feeding the nutrient solution is regulated by an automatic control unit based on Arduino, which includes: lighting for 16 hours, no lighting for 8 hours; spray solution: 30 seconds spray, 20 minutes - no spray - aeration. The installation for aeroponic growing of plants and the production of mini-tubers is equipped with an electric generator (uninterruptible power supply, battery) with automatic start of the operation of the installation units in the event of a general power failure.
Заявленная конструкция вегетационной емкости с автоматическим блоком управления позволяет надежно доставлять минеральное питание растениям в виде мелкодисперсного раствора, создаваемого с помощью форсунок и программного обеспечения автоматизации работы системы освещения и орошения, обеспечивая интенсивное проникновение питательной среды в корневую систему растения. Уменьшаются трудозатраты и улучшается питание растений и повышается их урожайность. Заявленная установка для аэропонного выращивания растений промышленно применима. Изготовлен опытный образец установки, который позволит круглогодично выращивать растения и получать мини-клубни в контролируемых условиях и на ограниченных площадях.The declared design of the growing tank with an automatic control unit allows to reliably deliver mineral nutrition to plants in the form of a finely dispersed solution created using nozzles and software for automating the operation of the lighting and irrigation system, providing intensive penetration of the nutrient medium into the plant root system. Labor costs are reduced and plant nutrition is improved and their yield increases. The claimed installation for aeroponic plant cultivation is industrially applicable. A prototype of the installation has been made, which will allow year-round growing of plants and obtaining mini-tubers under controlled conditions and in limited areas.
Установка работает следующим образом.The installation works as follows.
Бак наполняют питательным раствором. Оператор фиксирует растения с помощью эластичных вставок в отверстиях посадочной плоскости вегетационной емкости. После заполнения отверстий растениями посадочную плоскость прикрепляют к вегетационной емкости. Аналогично заполняют растениями все посадочные плоскости вегетационных емкостей. Включают автоматическую систему управления блоком освещения и насосом постоянного давления, обеспечивающую заданную цикличность и время их работы. В периоды работы блока освещения загораются люминесцентные лампы и светодиодные ленты синего и красного спектров света в заданные интервалы времени. В периоды работы насоса постоянного давления питательный раствор из бака по трубопроводу поступает в фильтр мелкой очистки, после попадает в напорный коллектор, затем в пластиковые трубы и через форсунки обеспечивается подача капель с размерами от 5-30 микрон до 10-50 микрон к корневой зоне растений в зависимости от фазы роста растений. Питательный раствор периодически распыляется со скоростью подачи 0,25-0,75 л/сек. во всем объеме вегетационных емкостей. Мелкодисперсные частицы питательного раствора орошают корневую систему растений в вегетационных емкостях в заданные периоды времени - 30 секунд распыление, 20 минут отсутствие распыления - процесс аэрации. Конденсируясь на стенках, питательный раствор далее стекает в сливной коллектор, а затем по трубопроводу возвращается в бак с питательным раствором. В периоды отсутствия распыления корни растений имеют доступ к кислороду. Установка для аэропонного выращивания растений и производства мини-клубней оснащена автоматическим блоком управления циклами освещения и подачи питательного раствора, электрогенератором с автоматическим запуском работы узлов освещения и подачи питательного раствора при общем сбое подачи электроэнергии.The tank is filled with a nutrient solution. The operator fixes the plants with elastic inserts in the holes of the planting plane of the growing tank. After filling the holes with plants, the planting plane is attached to the growing tank. Similarly, fill all the planting planes of the growing tanks with plants. They include an automatic control system for the lighting unit and constant pressure pump, which ensures the specified cycle and time of their operation. During the periods of operation of the lighting unit, fluorescent lamps and LED strips of blue and red spectra of light light up at specified time intervals. During the periods of operation of the constant pressure pump, the nutrient solution from the tank through the pipeline enters the fine filter, then enters the pressure manifold, then into the plastic pipes and through the nozzles, droplets with sizes from 5-30 microns to 10-50 microns are supplied to the root zone of plants depending on the phase of plant growth. The nutrient solution is periodically sprayed at a feed rate of 0.25-0.75 l / sec. in the entire volume of vegetation tanks. Fine particles of the nutrient solution irrigate the root system of plants in growing tanks at specified time periods - spraying for 30 seconds, no spraying for 20 minutes - aeration process. Condensing on the walls, the nutrient solution then flows into the drain collector, and then returns through the pipeline to the tank with the nutrient solution. During periods of non-spraying, plant roots have access to oxygen. The plant for aeroponic growing of plants and production of mini-tubers is equipped with an automatic control unit for lighting and nutrient solution supply cycles, an electric generator with automatic start-up of lighting and nutrient solution supply units in the event of a general power failure.
В процессе роста на корнях растений образуются мини-клубни. Для удобства сбора мини-клубней в установке предусмотрена посадочная плоскость с зажимами. Сбор мини-клубней осуществляется в следующей последовательности: программу работы установки останавливают, оператор открывает посадочную плоскость вегетационных емкостей, проводит сбор мини-клубней. В процессе культивирования растений и получения мини-клубней у оператора имеется возможность автоматизированного контроля за основными узлами и блоками установки.In the process of growth, mini-tubers are formed on the roots of plants. For the convenience of collecting mini-tubers, a planting plane with clamps is provided in the installation. The collection of mini-tubers is carried out in the following sequence: the installation program is stopped, the operator opens the planting plane of the growing tanks, and collects the mini-tubers. In the process of cultivating plants and obtaining mini-tubers, the operator has the ability to automatically control the main units and units of the installation.
По сравнению с прототипом, предложенное устройство снизит трудозатраты, позволит равномерно орошать корни растений необходимым размером частиц питательного раствора в зависимости от фазы роста растений, что обеспечит благоприятные условия для роста растений и получения мини-клубней. При этом у оператора имеется доступ к корневой системе растений путем открывания посадочной плоскости вегетационной емкости, что практически не требует значимых физических затрат. Распыление питательного раствора с помощью насоса постоянного давления и систему форсунок обеспечивает подачу капель разного размера создавая благоприятные условия для аэрации корневой системы и не оказывая негативное влияние на окислительные процессы в клетках растений. Блок автоматического управления на базе Arduino позволяет автоматизировать циклы подачи питательного раствора и освещения, тем самим минимизирует работу оператора и исключает человеческий фактор. Электрогенератор с автоматическим запуском узлов установки позволяет аэропонной установке работать в автономном режиме при отключении электроэнергии.Compared to the prototype, the proposed device will reduce labor costs, will evenly irrigate plant roots with the required particle size of the nutrient solution, depending on the phase of plant growth, which will provide favorable conditions for plant growth and obtaining mini-tubers. At the same time, the operator has access to the root system of plants by opening the planting plane of the growing tank, which practically does not require significant physical costs. Spraying the nutrient solution using a constant pressure pump and a nozzle system provides droplets of different sizes, creating favorable conditions for aeration of the root system and without negatively affecting oxidative processes in plant cells. The Arduino-based automatic control unit allows you to automate the cycles of feeding the nutrient solution and lighting, thereby minimizing the operator's work and eliminating the human factor. An electric generator with automatic start-up of the installation units allows the aeroponic installation to operate in an autonomous mode during a power outage.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127519A RU2752427C1 (en) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Aeroponic in vitro plant cultivation unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127519A RU2752427C1 (en) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Aeroponic in vitro plant cultivation unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752427C1 true RU2752427C1 (en) | 2021-07-28 |
Family
ID=77226123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127519A RU2752427C1 (en) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | Aeroponic in vitro plant cultivation unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752427C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU135229U1 (en) * | 2013-07-26 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВПО "Тверская государственная сельскохозяйственная академия") | PLANT FOR AEROPONIC GROWING OF PLANTS |
RU2625180C2 (en) * | 2014-11-17 | 2017-07-12 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный Центр "Продкартофель" | Aeroponic plant for producing mini-tubers |
US9807949B2 (en) * | 2014-08-15 | 2017-11-07 | John W. Hamlin | Root environment control system and method |
-
2020
- 2020-08-18 RU RU2020127519A patent/RU2752427C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU135229U1 (en) * | 2013-07-26 | 2013-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГБОУ ВПО "Тверская государственная сельскохозяйственная академия") | PLANT FOR AEROPONIC GROWING OF PLANTS |
US9807949B2 (en) * | 2014-08-15 | 2017-11-07 | John W. Hamlin | Root environment control system and method |
RU2625180C2 (en) * | 2014-11-17 | 2017-07-12 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный Центр "Продкартофель" | Aeroponic plant for producing mini-tubers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180153114A1 (en) | Modular aeroponic system and related methods | |
EP3694306B1 (en) | Aeroponics apparatus | |
US20200305369A1 (en) | Plant cultivation apparatus | |
RU160896U1 (en) | DEVICE FOR GROWING PLANTS | |
CN115708478A (en) | Full-automatic aeroponic cultivation production device for detoxified small potatoes | |
CA2892131A1 (en) | Fogponic plant growth system | |
RU2752427C1 (en) | Aeroponic in vitro plant cultivation unit | |
JP2010523129A (en) | Hydroponics system | |
US20200275623A1 (en) | Hydroponic system and method | |
KR200495816Y1 (en) | Ginseng water culture system | |
RU88246U1 (en) | PLANT TRAY AND AEROHYDROPONIC PLANT WITH ITS USE | |
RU188109U1 (en) | Potato minicubber plant | |
CN209002553U (en) | A kind of cultivation apparatus without soil | |
CN210275427U (en) | Aeroponic culture and water culture combined type cultivation device | |
RU131569U1 (en) | HYDROPONIC INSTALLATION DEVICE | |
CN113100049A (en) | High-efficient water-saving culture bucket | |
RU2784076C1 (en) | Plant growing device | |
CN112056213A (en) | Corn haploid bud seedling chemical doubling complete equipment and doubling method | |
CN212544746U (en) | Indoor greenhouse cultivation device capable of continuously supplying nutrient solution | |
RU2772711C1 (en) | Modular aeroponic installation | |
CN218184240U (en) | Farming artificial containers that grows seedlings | |
CN215012354U (en) | Water mist cultivation machine | |
CN209749396U (en) | water planting vertical greening system | |
CN219373374U (en) | Be used for perpendicular curtain plant aerial fog cultivation device of closed full artificial light | |
CN218649439U (en) | Double-film hollow seedling growing greenhouse for planting marigold |