способ подпочвенного полива растений при выращивании их в закрытом грунте в лотках

Формула изобретения

Способ подпочвенного полива растений при выращивании их в закрытом грунте в лотках, включающий подачу воды в нижнюю часть лотка, отделенную от субстрата перфорированной пленкой, и прекращение ее подачи по достижении достаточного уровня, отличающийся тем, что на дно лотка укладывают тонкий слой мелкогравийного материала, поверхность которого выравнивают строго горизонтально, после чего его накрывают перфорированной пленкой, глубину же проникновения воды в субстрат ограничивают с помощью датчика уровня, устанавливаемого в лотке, а влажность субстрата контролируют и ограничивают еще и датчиком влажности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к области выращивания растений в защищенном грунте.

Известен подпочвенный полив растений, который заслуженно считается одним из наиболее эффективных способов полива с/х культур [1]. В этом случае наибольшее распространение получила система полива с применением трубчатых увлажнителей (водоводов) в виде проложенных на определенной глубине в почве труб или шлангов, имеющих выпускные отверстия (водовыпуски) для подачи воды в почву. Однако при подпочвенном поливе трудно обеспечить равномерное распределение в почве влаги. Поэтому с целью более равномерного поступления влаги в почву труб (водоводов) и отверстий в них калибруется по длине трубопроводов на основе гидравлического расчета. Однако это сложно и дорого. Отверстия со временем забиваются, и результаты невысокие. Вместо калибровки водовода и отверстий в них с этой же целью (для более равномерного распределения воды) используются различные регуляторы, стабилизирующие давление на водовыпуске из водовода [2].

При этом полив производится не автоматически, а на основе расcчитываемой по имеющимся формулам поливной норме, поскольку необходимой при автоматизации полива равномерности распределения влаги по орошаемой поверхности достичь не удается.

Чтобы удешевить систему подпочвенного полива и сделать ее более надежной, а главное, с целью увеличения (так и не достигнутой пока!) равномерности увлажнения применяются канальные водораспределители, заполняемые каменистыми фракциями [3]. Дно канала (для гидроизоляции) покрывается пленкой, на нее укладывается каменистый слой, на него перфорированная пленка, сверху насыпается песочный (буферный) слой и уже потом почвенный субстрат.

Как следует из описания этого способа [3], вода, которая идет сразу по обеим пористым материалам, распределяется в почву через буферный слой более равномерно. Такая система более надежна, т.к. не засоряется длительное время. Однако и этот способ не позволяет получить такую равномерность увлажнения почвы, чтобы появилась возможность автоматизации этого процесса орошения. И применим этот способ [3] для земледелия открытого грунта, т.к. эта система проточна, что усложняет ее применение в защищенном грунте. В земледелии защищенного грунта почвенное орошение пока практически не находит применения [4], несмотря на то, что и в защищенном грунте его применение создает благоприятные условия для увеличения урожайности, снижения заболеваемости растений, уменьшения расхода воды на полив растений и др. [1].

Целью изобретения является получение дешевого способа подпочвенного орошения в установках защищенного грунта, позволяющего обеспечивать практически абсолютную равномерность увлажнения почвы и возможность простейшим способом автоматизировать процесс подпочвенного орошения. Указанной цели в защищенном грунте удалось добиться, используя и несколько преобразуя методику, подобную прототипу [3].

Для этого на дно герметизируемого стеллажа или канавы, выстланной и заторцованной пленкой, укладывается мелко гранулированный, слабосмачиваемый материал (крупный песок, керамзит, галька), поверхность которого после этого выравнивается строго горизонтально. Сверху такой гранулированный слой (водовод) покрывается полиэтиленовoй пленкой с равномерно выполненной по всей ее поверхности перфорацией. На эту пленку, как и в прототипе, можно уложить и песочный "буфер". Однако это не обязательно, если в качестве почвенного субстрата применяется материал с хорошими капиллярными свойствами (например, просто песок определенной фракции, что применимо, когда орошение ведется питательным раствором). Если в зону водовода после этого подавать медленно воду, ее уровень будет подниматься по всей площади водовода строго горизонтально. В какой-то момент вода достигнет уровня пленки (и буфера или субстрата на ней), причем коснется их строго одновременно по всей площади орошения. А далее, вода будет уже через перфорацию строго одинаково и равномерно поступать в субстрат. Уровень подъема воды и ее проникновения в субстрат контролируется, регулируется и ограничивается с помощью датчика уровня воды. Когда вода поднимается в субстрате до заданного уровня, подача воды прекращается. После этого подъем влаги в почву и ее увлажнение происходят уже за счет капиллярных сил. После того, как поданная порция влаги уйдет в субстрат, уровень воды упадет ниже заданного, а подача воды автоматически повторяется. Подпитка будет повторяться до тех пор, пока влажность почвы, контролируемая соответствующим датчиком на нужном уровне, не достигает заданного значения.

Поскольку посадка растений на этой площади орошения предполагается однородной, то и поглощение влаги из субстрата будет везде одинаково. Таким образом, и влажность субстрата в любой точке орошения всегда будет одинакова. Значит, автоматизировать процесс подпочвенного орошения будет достаточно просто.

Если же вместо земляного субстрата использовать песок соответствующей фракции, а под корни растений подавать питательный раствор, получим своеобразную разновидность гидропоники.

Достоинство же гидропонного выращивания растений общеизвестно.

Предлагаемый способ (в макетном варианте) был опробован в теплице Всероссийского института растениеводства им. Н.И. Вавилова (см. чертеж).

Здесь в одном из бетонных герметичных стеллажей 1, в которых выращиваются растения 2, был насыпан относительно тонкий слой керамзита мелкой фракции 3 - "водовод". Поверхность керамзита была выравнена строго горизонтально, и на выравненный слой уложена полиэтиленовая пленка 4 c равномерно нанесенной на ее поверхность перфорацией 5. На пленку был насыпан тонкий слой песка 6 - "буфера", а уже на буфер - земляной субстрат 7. При выращивании в эксперименте салата 2 слой земляного субстрата 7 составил 30 см. Из бака 8 через эл. клапан 9 по трубе 10 в зону водовода 3 подается вода. При включении блока управления 11 сигнал от датчика уровня 12 поступления воды в буферную зону 6 открывает эл. клапан 9. После этого уровень воды, поступающей по трубе 10 в водовод 3, будет в нем медленно подниматься, сохраняя при этом строго горизонтальную поверхность.

В какой-то момент времени вода одновременно коснется пленки 4 по всей ее площади, пройдет через перфорацию 5 в буферный слой 6.

После того, как вода достигнет высоты, заданной датчиком уровня 12, клапан 9 отключается, и подача воды временно прекращается.

Но поступившая в буфер 6 влага начинает впитываться (всасываться) по капиллярам в песок, что ведет к снижению ее уровня и повторному включению клапана 9 через датчик 12. Таким образом, вода будет постепенно впитываться в почву, поднимаясь все выше и выше, пока датчик влажности почвы 13 не выдаст сигнал о достижении влажности почвы (на уровне ее установки) до заданного значения. Теперь уже эл. клапан 9 отключается датчиком 13. После снижения влажности почвы, вследствие ее испарения и транспирации влаги растениями, процесс повторится снова.

Проведенный в ВИРе эксперимент на опытной установке по выращиванию салата (как скороспелой культуры) при автоматическом подпочвенном его поливе показал ее работоспособность, простоту и надежность при низкой стоимости. Урожайность значительно возросла.

Улучшились вкусовые качества выращенной продукции. Снизились затраты воды. Не было замечено заболеваний салата, который (как и многие другие культуры) не выносит орошения путем дождевания.

Используемая информация

1. "Внутрипочвенное орошение с/х культур". Учебное пособие. г. Краснодар. 1988 г.

2. Авт. св. N 812238, кл. A 01 G 25/06.

3. Авт. св. N 1613060, кл. A 01 G 25/06.

4. Э.Алиев, Н. Смирнов "Технология возделывания овощных культур в защищенном грунте". Агропромиздат. 1987 г., стр. 74.