устройство для выращивания растений

Формула изобретения

1. Устройство для выращивания растений на вертикальной поверхности без субстрата, содержащее модульные элементы для размещения растений с возможностью их замены, системы и приспособления для подачи питательного раствора и других компонентов роста в виде аэрозоли, газовых смесей, отличающееся тем, что оно выполнено в виде трубы, предпочтительно конусной с отверстиями для культивирования растений, причем модульные элементы выполнены в виде ложементов для поддержки и фиксации растений под нужным углом к горизонту, при этом система для подачи питательного раствора выполнена в виде магистрали и установлена по верху труб, обеспечивая стабилизацию труб в заданных положениях, а в нижней части каждой трубы установлен сборник отработанного питательного раствора и отводящие трубы для доставки жидкости к корневой системе других растений вне данного устройства для утилизации питательных веществ и предотвращения загрязнения окружающей среды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конусные трубы установлены на вращающихся основаниях для поворота устройства относительно вертикальной оси посредством опорных направляющих, которые установлены в верхней части трубы с возможностью скольжения по размещенному внутри трубы обручу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к выращиванию растений без земли в специальных приспособлениях при воздействия на корневую систему аэрозолем питательного раствора.

Известны способы и устройства для выращивания растений без земли на вертикальных поверхностях или приспособлениях (FR 2747263 А1, 1997; RU 94000713 А1, 1995; ЕР 0533939 А1, 1993; SU 1780652 A1, 1992; SU 1428311 А1, 1988), а также известен принцип использования аэрозоля для воздействия на корневую систему растения (патент РФ №2050123, А 01 G 31/02, 1995; патент РФ 2128905, А 01 G 31/00, 1999). Ближе всего к настоящему изобретению по принципу расположения растений стоит изобретение по патенту России №2163755, А 01 G 31/02 “Устройство для выращивания растений без земли на вертикальной поверхности”. По технологическим приемам (аэрозольное воздействие на корни) довольно близко находится патент России №2128905, А 01 G 31/00, 31/02, 31/04 “Способ выращивания растений и устройство для его осуществления”.

Прототипное устройство по патенту России 2163755 содержит систему для снабжения растений водой и питательными элементами, модульные элементы, обеспечивающие установку, уход за культурами и обновление растений, вертикальную стенку с вертикально расположенными и жестко соединенными между собой полыми трубками с отверстиями для крепления модульных элементов и для поступления воды и питательных элементов к растениями в модулях. Каждый модульный элемент имеет входную и выходную трубки, способствующие притоку и оттоку воды и питательных элементов к растениям, корневая система которых находится внутри негниющего пористого субстрата внутри модуля.

Устройство содержит также средство для орошения с емкостью для накопления воды, насос, размещенный в емкости для накопления воды, электрически соединенный с блоком управления и с распределительной трубкой на верхней части системы, а также раму прямоугольной формы.

Данное изобретение допускает выращивание растений с небольшим весом, например цветы, низкорослые ягоды, столовую зелень. Такое решение очень хорошо подходит для облагораживания интерьеров помещений, однако же для промышленного выращивания растений внушительных размеров (например, ягодных кустарников типа черной смородины, крыжовника), имеющих большую массу куста и ягод, такие устройства непригодны.

Другое изобретение (патент России 2128905) предполагает бессубстратное выращивание растений в вегетационных трубах переменного сечения при аэрозольном воздействии питательного раствора на корневую систему. Для создания приемлемых условий роста в ограниченном пространстве вегетационной трубы предусмотрена сушка корней и удаления метаболитов дыхания импульсными или другими подачами газовой смеси. Устройство снабжено автоматической системой управления для оптимизации процесса выращивания.

Данное изобретение со стороны как способа, так и устройства, является очень сложным решением весьма простых проблем, и почти во всех регионах России такой способ и устройство малоприемлемы.

Кроме того, перечисленные известные устройства и прототипы не выгодны в использовании, а иногда крайне убыточны, когда цена кубического метра пространства очень высока, например в автономных, изолированно расположенных населенных пунктах, кораблях (особенно - подводных лодках с длительными сроками скрытого подводного плавания), и др.

Задачей нашего изобретения является создание относительно простого устройства, которое позволяет очень экономно расходовать производственные площади (как на открытом фунте, так и в теплице) для выращивания необходимых населению высоковитаминных продуктов питания с большой экономической выгодой почти в любом регионе России и даже в условиях крайне ограниченной площади, например на подводной лодке.

Поставленная задача решается использованием в качестве несущего элемента грядки вертикальной трубы переменного (предпочтительнее, конусообразного) сечения, в которой выполнены отверстия в любом порядке для размещения растений. В соответствии с видом и особенностями растения для них выполняются соответствующие держатели-ложементы, которые нижним своим краем опираются на нижний край отверстия в трубе, а верхняя часть ложемента прочно фиксируется, например, в кольцах крепежного обруча. В верхнем (узком) конце трубы располагается форсунка, из которой разбрызгивается аэрозоль питательного раствора вместе с газовыми смесями.

Во внутреннем объеме башни могут располагаться устройства для обеззараживания и стерилизации (например, бактерицидные лампы или ультрафиолетовые горелки), а также устройства для звукового, электромагнитного, всевозможного волнового, корпускулярного и любого другого воздействия на корневую систему растений.

Высокие конусообразные башни-грядки (в дальнейшем “башни”) допускают экологически чистое ведение хозяйства ввиду того, что все выбросы жидких питательных растворов могут утилизироваться другими растениями, например фруктовыми деревьями, растущими за пределами теплицы, или же просто рядом на открытом грунте (если башни расположены на открытом воздухе). Такой подход требует соответствующего обустройства участка, например, связанное с подводом уже использованных однажды питательных растворов к другим растительным объектам.

В то же время устройство и организация производства могут предусматривать использование рециркуляционных систем с регенерацией однажды использованных питательных растворов для их последующего применения. Но и в этом случае все равно появляются нерегенерируемые смеси, подлежащие выбросу в окружающую среду ввиду недоступной утилизации.

В предлагаемом изобретении предпочтительнее использование питательных растворов после первого применения, когда еще возможна полноценная и полная утилизация их другими растениями в открытом грунте.

Изобретение поясняется дальнейшим описанием и чертежами:

- на фигуре 1 показано вертикальное сечение участка площади с башнями;

- на фигуре 2 представлен один из вариантов детализации принципа использования устройства;

- фигура 3 отображает один из вариантов плана участка для полной утилизации использованных питательных растворов;

- на фигуре 4 показан один из вариантов разводки магистрали питательного раствора.

Устройство для выращивания растений (фиг.1) представляет собой высокую, предпочтительно конусообразную конструкцию 1 с расположенными по ее поверхности ложементами 2 для поддержки и фиксации растений. Ложементы могут иметь специальные приспособления для лучшего удержания корневой системы растения. Магистраль 3 подачи питательного раствора располагается по верхнему краю башен и является, кроме того, крепежным элементом общей конструкции участка в целом. В нижней части башен расположен сборник 4 питательного раствора, который направляет и перераспределяет жидкость в трубы 5 для подачи их к корневой системе фруктовых деревьев 6 (или других растений). Башня в нижней своей части имеет отверстие 7, с помощью которого в процессе рабочего режима регулируется воздухообмен и любые качественные характеристики окружающей корневую систему среды во внутреннем объеме башни. В отверстии могут располагаться любые приспособления по регулировке температуры, влажности, скорости движения воздуха, а также степени его электризации, ионизации и изменению других параметров (в том числе и магнитных, волновых, радиационных) в газовой и аэрозольной средах во внутреннем объеме башни.

Представленный вариант расположения башни и деревьев характерен для организации производства на открытом грунте без теплицы.

На фигуре 2 дается некоторая детализация башни для условий ее расположения вне теплицы, то есть при реальном воздействии сильных ветровых нагрузок. Для создания вертикальной устойчивости башни магистраль имеет опорные направляющие 8. Направляющие могут иметь приспособления, облегчающие скольжение по поверхности внутреннего широкого обруча 9, в случае необходимости поворота башни вокруг вертикальной оси для лучшего использования солнечной энергии растениями (например, в северных районах страны).

Магистраль подачи питательного раствора имеет внутри каждой башни терминал 10, создающий аэрозольный поток вниз, вдоль оси башни. Терминал в самом простом случае может быть представлен немного усовершенствованной форсункой. В более сложных случаях терминал может иметь любые приспособления по регулировке температуры, влажности, скорости движения аэрозолей и газов, а также степени их электризации, ионизации и изменению других параметров (в том числе и магнитных, волновых, радиационных).

В зонах расположения ложементов башня снабжена фиксирующими, опорными обручами 11, в кольца которого входят крючья 12 ложемента. Нижний край ложемента опирается о край отверстия 13 в башне и фиксируется произвольными пружинящими лапками 14. Растение 15 располагается в желобе (не показан) ложемента или же на некотором расстоянии между башней и ложементом. Корневая система растения может иметь обертку из гигроскопического материала (не показана) для лучшего контакта питательного раствора с растением.

На фигуре 3 представлен вариант схемы участка при расположении башен на открытом воздухе, а на фигуре 4 - тот же вариант с магистралью для разводки питательного раствора. На обеих фигурах присутствует упрочненный проезд 16 для автомашин, а на фигуре 4 показаны крепежные элементы 17, представляющие в данном случае металлические полосы, связывающие все отводы магистрали и саму магистраль в одну прочную крепежную конструкцию, стабилизирующую положение башен на участке.

Предлагаемое устройство для выращивания растений работает следующим образом.

После очистки внутреннего объема башни 1 через освобожденное отверстие 7, а также промывки и стерилизации магистрали 3 и внутреннего объема башни (например, острым паром) при закрытых отверстиях 7, 13 и при установленных на своем месте ложементах 2 начинается прокачка внутреннего объема башни аэрозольной и газовой смесью установленного состава (для каждого вида растений - свои). Затем, начиная сверху башни, в отверстия 13 устанавливают растения 15 нужного размера и необходимого срока развития (например, рассаду помидоров). Отверстие 13 тщательно закрывается (герметизируется) темным пористым материалом вокруг прикорневой зоны стебля, а само растение укрепляется в желобке ложемента 2 или же фиксируется на некотором расстоянии от ложемента.

После высадки необходимого количества растений башня переходит на рабочий режим функционирования по заранее установленным параметрам количества и качества питательного аэрозоля, газовой среды, а также температуры внутреннего объема. По мере роста растений выполняются необходимые агротехнические мероприятия (например, орошение) с учетом особенности произрастания растений.

Сбор плодов осуществляется обычным путем при использовании лестницы и/или применением специальных приспособлений, в том числе вакуум-отсосов, сеток, специальных резаков и т.п.

После сбора урожая при работе с однолетними культурами (например, помидорами) башни освобождаются от ненужных остатков растений как снаружи, так и изнутри, промываются, стерилизуются паром или другими средствами и подготавливаются для нового цикла использования.

При работе с многолетними культурами (например, черная смородина) сбор урожая не означает конец производственного цикла. Растения в некоторых регионах могут оставаться на своих местах для зимовки. Для этого подача питательного аэрозоля и газовых смесей снижается до требуемых уровней для состояния “сонного растения” или даже прекращается вовсе. В холодные периоды для предотвращения замерзания корневой системы внутренний объем башен обогревается подачей теплого воздуха требуемой влажности и температуры. Теплый воздух может подаваться через магистраль или же через отдельные трубы, проложенные под землей специально для зимнего обогрева растений.

В условиях суровой зимы (например, Сибирь) весь участок башен с многолетними растениями укрывается толстой пленкой и/или непрозрачной материей (брезентом), и внутрь башен постоянно подается теплый воздух требуемого качества и в необходимых количествах.

С наступлением времени естественного пробуждения растений участок освобождается от пленок и материала и начинается постепенная стимуляция растений с помощью питательных растворов, газовых смесей и температурно-влажностных (и других) характеристик внутренней среды в башне.

Применение предложенного устройства позволяет регулировать обменные процессы почти у всех типов выращиваемых культур (помидоры, болгарский перец, черная смородина, крыжовник, черноплодная рябина и др.) с целью повышения интенсивности процессов выращивания, достижения нужного содержания в плодах полезных для здоровья веществ и элементов, а также медико-фармацевтических компонентов.

Использование устройств такого типа позволяет резко сократить затраты рабочего времени на непосредственное обслуживание растений. Даже простое наружное орошение равных количеств кустов, например черной смородины, выполняется на башнях-грядках приблизительно в 2,5 раза быстрее, чем при обычных линейных посадках. При этом повышается культура труда и снижается его интенсивность.

Применение схем рационального использования площади участка позволяет достигать полного использования отработанного питательного раствора при отсутствии экологического загрязнения почвы.

Устройство может быть использовано для декоративных целей на площадях, которые совершенно не пригодны для выращивания растений и сельского хозяйства вообще.

На башнях можно выращивать деревья (фруктовые и нефруктовые) до стадии саженцев с последующей пересадкой в грунт. Такие саженцы очень хорошо развиваются в грунте, на месте постоянной посадки и меньше подвержены болезням.

Устройство может представлять серьезный интерес для практиков и теоретиков в области биологии и физиологии растений вообще и сельского хозяйства в частности.