способ стимуляции развития, роста и продуктивности растений на гидропонных установках тепличного комплекса

Формула изобретения

1. Способ стимуляции развития, роста и продуктивности растений в поддонах на стеллажах гидропонных установок тепличного комплекса, включающий создание в теплицах тепличного комплекса светового и климатического режимов, посадку семян растений на субстрат, пикировку, отбраковку сеянцев, уход за растениями, сбор урожая, при этом в период всего процесса культивирования растений осуществляют увлажнение субстрата гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ путем опрыскивания растений и непосредственной подачи в зону корневой системы, кроме того, соотношение компонентов в гидропонном растворе и качественный и/или количественный состав раствора неорганических веществ корректируют в течение всей вегетации растений.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что до фазы рассады субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении 1:1, а в фазе роста, цветения и плодоношения увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении от 1:1 до 1:20, а опрыскивание растений осуществляют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении от 1:2 до 1:10.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве раствора неорганических веществ используют раствор Чеснокова В.А. и Базыриной Е.Н.

4. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве раствора неорганических веществ используют раствор Кнопа.

5. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве раствора неорганических веществ используют раствор Хоглэнда и Арнона.

6. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве раствора неорганических веществ используют раствор Жерике.

7. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве раствора неорганических веществ используют раствор Калифорнийского университета.

8. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве раствора неорганических веществ используют раствор Экспериментальной станции в Нью-Джерси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области растениеводства, в частности к способам регулирования роста и развития растений, а также повышения их продуктивности в условиях защищенного грунта. Такие способы применяют к овощным, ягодным и декоративным (выращивание цветов на срез) растениям, которые культивируют на гидропонных установках в теплицах тепличных комбинатов.

Из «Уровня техники» известен «Способ выращивания растений в теплицах на стеллажах гидропонных установок», описанный в патенте РФ № 2028769 С1, кл. A01G 31/00, A01G 31/02, опубл. 20.02.1995 на 6 стр. В известном способе рассаду высаживают в лотки с питательным раствором и культивируют облучением растений лампами.

Действительно, повышение энергии искусственного облучения интенсифицирует процесс фотосинтеза, обеспечивающий продуцирование биомассы. Однако данный способ не предусматривает корректировку гидропонного раствора в зависимости от фазы роста растений. Кроме того, применяемые в настоящее время гидропонные растворы, как правило, являются растворами неорганических веществ. В таких растворах отсутствуют или в недостаточном объеме содержатся незаменимые органические соединения и стимуляторы.

Задачей настоящего изобретения является создание комплексной технологии выращивания растений на гидропонных установках, начинающейся с процесса посадки семян и заканчивающейся стимуляцией развития растений в фазе плодоношения. Кроме того, заявленное техническое решение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков.

Технический результат настоящего изобретения заключается в увеличении энергии прорастания и всхожести семян, повышении энергии роста, формировании сильной корневой системы, укреплении иммунитета растений, повышении урожайности.

Кроме того, заявленный способ имеет следующие преимущества:

- корни растений никогда не страдают от пересыхания и недостатка кислорода;

- не возникает проблемы недостатка удобрений или их передозировки;

- исчезают проблемы вредителей и болезней, таких как, гнили, мучнистая роса, ржавчина, фузариоз, септориоз, антракноз, парша, фитофтороз, фомоз, кроме того, сдерживается порог вредности паутинного клеща, галловой нематоды и других фитофагов;

- отсутствует необходимость в покупке почвы;

- поскольку растение получает только нужные ему вещества в необходимых количествах, оно не накапливает вредных для здоровья человека веществ, присутствующих в почве;

- за счет обогащения питательной среды широким спектром органических соединений и стимуляторов роста, присутствующих в составе суспензии Chlorella Vulgaris, также повышается усвояемость и эффективность использования растениями всего состава неорганических веществ, содержащихся в составе гидропонного раствора.

Технический результат обеспечивается тем, что способ стимуляции развития, роста и продуктивности растений в поддонах на стеллажах гидропонных установок тепличного комплекса включает создание в теплицах тепличного комплекса светового и климатического режима, посадку семян растений на субстрат, пикировку, отбраковку сеянцев, уход за растениями (в фазах активного роста, цветения и плодоношения) и сбор урожая. При этом в период всего процесса культивирования растений осуществляют увлажнение субстрата гидропонным раствором, состоящим из смеси четырехдневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ путем опрыскивания растений и непосредственной подачи в зону корневой системы. Кроме того, соотношение компонентов в гидропонном растворе и качественный и/или количественный состав раствора неорганических веществ корректируют в течение всей вегетации растений. Такая корректировка раствора неорганических веществ может быть осуществлена изменением концентраций отдельных ингредиентов, либо заменой отдельных ингредиентов другими, либо заменой всего раствора в целом.

В соответствии с частным случаем выполнения изобретения до фазы рассады субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси четырехдневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении 1:1, а в фазе роста, цветения и плодоношения - увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси четырехдневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении от 1:1 до 1:20. Опрыскивание растений осуществляют гидропонным раствором, состоящим из смеси четырехдневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородсодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении от 1:2 до 1:10.

В заявленном способе в качестве раствора неорганических веществ может быть использован раствор Биологического института Ленинградского Университета В.А.Чеснокова и Е.Н.Базыриной. В этом растворе количество солей (в г) на 1000 литров воды составляет:

Аммоний азотнокислый	200
Калий азотнокислый	500
Суперфосфат (простой)	550
Магний сернокислый	300

В заявленном способе в качестве раствора неорганических веществ может быть использован раствор Кнопа. В этом растворе количество солей (в г) на 1000 литров воды составляет:

Калий азотнокислый	250
Калий фосфорнокислый	250
Кальций азотнокислый	1000
Магний сернокислый	250

В заявленном способе в качестве раствора неорганических веществ может быть использован раствор Хоглэнда и Арнона. В этом растворе количество солей (в г) на 1000 литров воды составляет:

Калий азотнокислый	505
Калий фосфорнокислый	136
Кальций азотнокислый	820
Магний сернокислый	240

В заявленном способе в качестве раствора неорганических веществ может быть использован раствор Жерике. В этом растворе количество солей (в г) на 1000 литров воды составляет:

Калий азотнокислый	1100
Калий фосфорнокислый	136
Кальций азотнокислый	475
Магний сернокислый	120

В заявленном способе в качестве раствора неорганических веществ может быть использован раствор Калифорнийского университета. В этом растворе количество солей (в г) на 1000 литров воды составляет:

Аммоний фосфорнокислый	115
Калий азотнокислый	610
Кальций азотнокислый	710
Магний сернокислый	490

В заявленном способе в качестве раствора неорганических веществ может быть использован раствор Экспериментальной станции в Нью-Джерси. В этом растворе количество солей (в г) на 1000 литров воды составляет:

Аммоний сернокислый	80
Калий фосфорнокислый	262
Кальций азотнокислый	892
Магний сернокислый	475

Заявленный способ поясняется иллюстрацией, на которой изображена функциональная схема тепличного комплекса.

В соответствии с этой схемой заявленное изобретение осуществляется следующим образом.

Гидропонный раствор и его компоненты подают и собирают с помощью системы магистральных трубопроводов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и насосов 9, 10, 11, 12. Расход воды, ингредиентов и гидропонного раствора регулируют посредством управляемых клапанов 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30. При этом клапаны 20, 22, 24, 26, 27 являются электромагнитными, их функционирование обеспечивается контролером 31 в зависимости от показаний датчиков 32, 33, 34 (32 - датчик измерения рН раствора, 33 - комбинированный датчик измерения электропроводности и температуры раствора, 34 - датчик уровня раствора). Система управления 35 (типа, ШУН) обеспечивает работу насосов 11 и 12, а также работу электромагнитных клапанов 29, 30 и электрозатворов задержки раствора 36 и 37 в поддонах 38 тепличного комплекса 39. Вода, растворы неорганических ингредиентов и гидропонный раствор проходят очистку на фильтрах 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46.

Для того чтобы в процессе приготовления гидропонного раствора не выпадали в осадок соли фосфорнокислого железа, фосфаты кальция и другие, нерастворимые в воде соли, растворы неорганических ингредиентов содержат в трех емкостях 50, 51, 52.

Первоначально в смесителе 53 растворяют калийную селитру, кальциевую селитру, аммиачную селитру и хелат железа (если эти вещества используют), далее из смесителя 53 полученный раствор заливают в емкость 50.

Затем в смесителе 53 растворяют все сульфаты, однозамещенный фосфат калия, борную кислоту и молибдат аммония (если эти вещества используют). Полученным раствором заполняют емкость 51.

Для лучшего растворения воду подогревают до температуры 50°С.

Емкость 52 заполняют ортофосфорной кислотой для корректировки рН раствора.

Перед приготовлением гидропонного раствора растворы неорганических ингредиентов подвергают насыщению кислородсодержащим газом (кислородом или воздухом) посредством компрессоров 47, 48, 49.

Растворы ингредиентов из емкостей 50, 51, 52 подают в емкость получения готового раствора 54, которая может быть снабжена мешалкой. В эту емкость также подают четырехдневную суспензию зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл.

Chlorella Vulgaris требуемой плотности культивируют следующим образом. Осуществляют раздельное культивирование маточной культуры и товарной суспензии на разных установках и по разным биотехнологиям. Для запуска в работу производственных установок необходимый объем маточной культуры хлореллы получают на отдельных установках - маточниках. В маточных установках штамм Chlorella Vulgaris (ИФР № С-111) культивируют по экстенсивной технологии. На маточной установке нарастание плотности клеток происходит до 50-60 млн клеток в 1 мл. Полученная маточная культура хлореллы вносится в производственную установку в количестве 20% от ее общего объема. Начальная плотность клеток в суспензии производственной установки составляет около 10 млн в 1 мл. На первом цикле работы производственной установки нарастание плотности клеток происходит за двое суток до 60-70 млн клеток в 1 мл. После чего 80% полученной товарной суспензии используют по назначению (т.е. для получения гидропонного раствора), а 20% вновь вносят в производственную установку и используют в виде маточной культуры на втором цикле ее работы.

Применение суспензии Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, обусловлено высокими показателями энергии прорастания и всхожести семян. Кроме того, суспензия Chlorella Vulgaris содержит широкую гамму физиологически активных веществ: индольные (ауксины), витамины, стероиды, гиббереллиноподобные вещества, фенольные соединения и цитокинины. Установлено, что эти вещества являются регуляторами роста и развития растений. Использование в качестве ингредиента суспензии Chlorella Vulgaris в гидропонном растворе приводит к тому, что растения получают незаменимые элементы питания и стимуляторы роста. Кроме того, Chlorella Vulgaris, обладая высокими бактерицидными свойствами и действуя как прибиотик, одновременно подавляет патогенную микрофлору и подселяет полезную.

Полученный гидропонный раствор из емкости получения готового раствора 54 подают в теплицы тепличного комплекса 39 для увлажнения субстрата путем подачи в зону корневой системы и опрыскивания растений (на иллюстрации не показано). Опрыскивание растений (внекорневой способ подкормки) могут начинать осуществлять в фазе рассады либо по истечению 14 дней в случае ее пересадки растений. Опрыскивание растений осуществляют с интервалом от 14 до 28 дней, начиная с фазы рассады и на всем протяжении плодоношения. Температуру гидропонного раствора, подаваемого в теплицы, поддерживают в пределах от 20 до 26°С. В качестве субстрата может использоваться минеральная вата (в виде кубиков) или вермикулит. Поддоны 38 могут быть просто заполнены субстратом либо могут содержать сосуды с перфорациями, заполненные субстратом.

Через определенные промежутки времени раствор выводят из теплиц и сливают в приемный резервуар 55, а оттуда возвращают через накопительный резервуар 56 в емкость получения готового раствора 54. После корректировки раствора (в зависимости от рН или фазы развития растений) его могут использовать повторно путем его циркуляции. При наступлении в растворе дисбаланса пропорций питательных веществ его корректируют либо выводят и заменяют свежим или другим раствором. Для уменьшения засоления субстрат время от времени промывают водой.

Освещенность в теплицах тепличного комплекса 39 обеспечивают тепличными облучателями. Для эффективного осуществления процесса фотосинтеза освещенность должна находиться в пределах от 40000 до 140000 Лм. Влажность воздуха в теплицах составляет 60-85%. Температура воздуха днем поддерживается от 24 до 25°С, температура воздуха ночью составляет около 15°С. Обогрев теплиц осуществляется с помощью инфракрасных электрических обогревателей.