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

Формула изобретения

1. Способ стимуляции развития, роста и продуктивности деревянистых растений в поддонах на стеллажах гидропонных установок тепличного комплекса, включающий создание в теплицах тепличного комплекса светового и климатического режимов, подготовку черенков или прививок перед посадкой в субстрат, посадку, осуществление окоренения, уход за растениями и сбор урожая, при этом до окоренения растений осуществляют увлажнение субстрата гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с водой, а в фазе роста, цветения, плодоношения и в период сбора урожая осуществляют увлажнение субстрата гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородосодержащим 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 окоренения субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с водой в соотношении 1:1, а в фазе роста, цветения и плодоношения субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella vulgaris, плотностью 60-70 млн клеток/мл, с насыщенным кислородосодержащим 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 кислородосодержащим 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 деревянистых растений, а также повышения их продуктивности. Такие способы применяют к плодовым и декоративным (выращивание цветов на срез) растениям, которые выращивают на гидропонных установках в теплицах тепличных комбинатов для производства посадочного материала и культивирования растений с получением урожая.

Из «Уровня техники» известен «Способ выращивания посадочного материала черенками на гидропонике», описанный в патенте РФ № 2374833 С1, кл. A01G 31/00, опубл. 10.12.2009 на 3 с. В известном способе выращивания посадочного материала осуществляют обработку черенков, подготовку желобов гидропоники с субстратом. Размещают черенки для укоренения в желобах теплицы с полиэтиленовым покрытием, создают проточный обмен воды в желобах и проводят стимулирующее опрыскивание черенков и их листвы раствором сахара.

Действительно, внекорневая подкормка сахаром интенсифицирует процесс продуцирования биомассы. Но использование такого раствора может привести к образованию корки на поверхности субстрата. При этом будет нарушен процесс дыхание корневой системы, что приведет к ее загниванию. Кроме того, при использовании субстрата с низким удельным весом возможно его слипание и комкование.

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

Технический результат настоящего изобретения заключается в уменьшении фазы окоренения (по времени), формировании сильной корневой системы, повышении энергии роста, укреплении иммунитета растений, повышении урожайности и увеличении выхода посадочного материала.

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, септориоз, антракноз, 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 деревянистых растений в поддонах на стеллажах гидропонных установок тепличного комплекса включает создание в теплицах тепличного комплекса светового и климатического режима, подготовку черенков или прививок перед посадкой в субстрат, посадку, осуществление окоренения, уход за растениями и сбор урожая. При этом до окоренения растений осуществляют увлажнение субстрата гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл, с водой. В фазе роста, цветения, плодоношения и в период сбора урожая осуществляют увлажнение субстрата гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл, с насыщенным кислородосодержащим 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 окоренения субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл, с водой в соотношении 1:1. В фазе роста, цветения и плодоношения субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл, с насыщенным кислородосодержащим газом раствором неорганических веществ в соотношении от 1:1 до 1:20. Опрыскивание растений осуществляют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл, с насыщенным кислородосодержащим 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.

Черенки (побеги, отрезанные от материнских растений) или прививки для окоренения могут размещать сначала в субстрате из минеральной ваты (отдельных кубиках) с последующей пересадкой в поддоны либо сразу могут высаживаться в поддоны с субстратом. Предварительно, перед посадкой в субстрат, нижнюю часть каждого черенка или прививка обрабатывают гормонным корневым раствором или гелем (IBA 1-3%). До окоренения растений субстрат увлажняют гидропонным раствором, состоящим из смеси 4-дневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл, с водой.

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 4-дневную суспензию зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл.

Следует отметить, что до окоренения растений (в течение 4-6 недель после посадки) в емкость получения готового раствора 54 подают только воду посредством магистрального трубопровода 1 и 4-дневную суспензию зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, плотностью 60-70 млн. клеток/мл. В этот период ингредиенты из емкостей 50, 51, 52 в емкость получения готового раствора 54 не подают.

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 скорости окоренения и энергии роста. 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). Осуществляют опрыскивание (внекорневой способ подкормки) окоренившихся растений (по истечении 6 недель после посадки) либо по истечении 14 дней в случае их пересадки. Опрыскивание растений осуществляют с интервалом от 14 до 28 дней. Температуру гидропонного раствора, подаваемого в теплицы, поддерживают в пределах от 33 до 35°С. В качестве субстрата (в поддонах) может использоваться гранитный щебень или речная галька. 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 60-90%. Температура воздуха днем поддерживается от 24 до 25°С, температура воздуха ночью составляет около 15°С. Обогрев теплиц осуществляют с помощью инфракрасных электрических обогревателей.