[Tiivistelmä] Nykyään kotikasvien istutuslaitteet ovat yleensä integroituja, mikä aiheuttaa paljon hankaluuksia liikkumisessa sekä lastaamisessa ja purkamisessa. Tässä artikkelissa ehdotetaan uudenlaista esivalmistettua perhekasvien istutuslaitetta kaupunkilaisten asuintilan ominaisuuksien ja perhekasvien tuotannon suunnittelutavoitteen perusteella. Laite koostuu neljästä osasta: tukijärjestelmästä, viljelyjärjestelmästä, kastelu- ja lannoitejärjestelmästä sekä valonlisäysjärjestelmästä (pääasiassa LED-kasvivaloista). Se vie vähän tilaa, hyödyntää tehokkaasti tilan, on uudenlainen, on helppo purkaa ja koota, on edullinen ja käytännöllinen. Se voi vastata kaupunkilaisten tarpeisiin salaatin, sellerin, pikavihanneksen, ravitsevan kaalin ja begonia fimbristipulan osalta. Pienimuotoisen muokkaamisen jälkeen sitä voidaan käyttää myös kasvitieteelliseen kokeelliseen tutkimukseen.

Viljelylaitteiden yleinen suunnittelu

Suunnitteluperiaatteet

Esivalmistettu viljelylaite on suunnattu pääasiassa kaupunkilaisille. Tiimi tutki perusteellisesti kaupunkilaisten asuintilan ominaisuuksia. Pinta-ala on pieni ja tilankäyttöaste korkea; rakenne on uudenlainen ja kaunis; se on helppo purkaa ja koota, yksinkertainen ja helppo oppia; se on edullinen ja käytännöllinen. Nämä neljä periaatetta kulkevat läpi koko suunnitteluprosessin ja pyrkivät saavuttamaan lopullisen tavoitteen: sopusoinnussa kodin ympäristön kanssa, kauniin ja kunnollisen rakenteen sekä taloudellisen ja käytännöllisen käyttöarvon.

Käytettävät materiaalit

Tukirunko hankitaan markkinoilta monikerroksisesta hyllytuotteesta, ja sen pituus on 1,5 m, leveys 0,6 m ja korkeus 2,0 m. Materiaali on terästä, joka on ruiskutettu ja ruosteenkestävä, ja tukirungon neljä kulmaa on hitsattu jarrullisilla yleispyörillä; uralevy on valittu vahvistamaan tukirunkokerroslevyä, joka on valmistettu 2 mm paksusta teräslevystä, jossa on ruiskumuovisuojitus ruosteenestolla, kaksi kappaletta kerrosta kohden. Viljelykaukalo on valmistettu avoimesta PVC-hydroponisesta neliöputkesta, kooltaan 10 cm × 10 cm. Materiaali on kovaa PVC-levyä, paksuus 2,4 mm. Viljelyreikien halkaisija on 5 cm ja viljelyreikien välinen etäisyys 10 cm. Ravinneliuossäiliö tai vesisäiliö on valmistettu muovilaatikosta, jonka seinämän paksuus on 7 mm, pituus 120 cm, leveys 50 cm ja korkeus 28 cm.

Viljelylaitteen rakenteen suunnittelu

Kokonaissuunnitelman mukaan esivalmistettu perheviljelylaite koostuu neljästä osasta: tukijärjestelmästä, viljelyjärjestelmästä, kastelu- ja lannoitejärjestelmästä sekä valonlisäysjärjestelmästä (pääasiassa LED-kasvivaloista). Järjestelmän jakauma on esitetty kuvassa 1.

Kuvio 1, järjestelmän jakauma on esitetty.

Tukijärjestelmän suunnittelu

Esivalmistetun perheviljelylaitteen tukijärjestelmä koostuu pystytangosta, palkista ja kerroslevystä. Tanko ja palkki työnnetään perhosreiän läpi, mikä on kätevää purkaa ja koota. Palkissa on vahvistettu kylkilevy. Viljelykehyksen neljä kulmaa on hitsattu jarruilla varustetuilla yleispyörillä, jotka lisäävät viljelylaitteen liikkumisen joustavuutta.

Viljelyjärjestelmän suunnittelu

Viljelysäiliö on 10 cm × 10 cm kokoinen, avoimella kannella varustettu, helposti puhdistettava vesiviljelyyn tarkoitettu neliöputki, jota voidaan käyttää ravinneliuosviljelyyn, kasvualustan viljelyyn tai maanmuokkaukseen. Ravinneliuosviljelyssä istutuskori asetetaan istutusreikään ja taimet kiinnitetään vastaavan kokoisella sienellä. Kun kasvualustaa tai multaa viljellään, viljelyaltaan molemmissa päissä oleviin liitosreikiin täytetään sieni tai harsokangas, jotta kasvualusta tai multa ei tukkisi viemärijärjestelmää. Viljelysäiliön molemmat päät on yhdistetty kiertojärjestelmään sisähalkaisijaltaan 30 mm:n kumiletkulla, mikä estää tehokkaasti PVC-liiman aiheuttamat rakenteelliset jähmettymisvirheet, jotka eivät edistä veden liikkumista.

Vesi- ja lannoitekiertojärjestelmän suunnittelu

Ravinneliuosviljelyssä käytetään säädettävää pumppua ravinneliuoksen lisäämiseen ylimpään viljelysäiliöön ja ravinneliuoksen virtaussuuntaa säädetään PVC-putken sisätulpan kautta. Ravinneliuoksen epätasaisen virtauksen välttämiseksi saman kerroksen viljelysäiliössä oleva ravinneliuos virtaa yksisuuntaisesti "S-kirjaimen muotoisesti". Ravinneliuoksen happipitoisuuden lisäämiseksi alimman ravinneliuoskerroksen virtauksen yhteydessä vesisäiliön nestepinnan ja veden ulostulon väliin jätetään tietty rako. Kasvualustan tai maan viljelyssä vesisäiliö asetetaan ylimmän kerroksen päälle, ja kastelu ja lannoitus suoritetaan tippukastelujärjestelmän kautta. Pääputki on musta PE-putki, jonka halkaisija on 32 mm ja seinämän paksuus 2,0 mm, ja haaraputki on musta PE-putki, jonka halkaisija on 16 mm ja seinämän paksuus 1,2 mm. Jokaiseen haaraputkeen on asennettava venttiili yksilöllistä säätöä varten. Tiputussuutin on painekompensoitu suora nuoli, kaksi per reikä, ja se asetetaan taimen juureen viljelyreiässä. Ylimääräinen vesi kerätään viemärijärjestelmän kautta, suodatetaan ja käytetään uudelleen.

Kevyt lisäravinnejärjestelmä

Kun viljelylaitetta käytetään parvekeviljelyyn, parvekkeen luonnonvaloa voidaan hyödyntää ilman lisävaloa tai pienellä määrällä lisävaloa. Olohuoneessa viljelyssä on tarpeen toteuttaa lisävalaistuksen suunnittelu. Valaisin on 1,2 metriä pitkä LED-kasvivalo, jonka valoaikaa ohjataan automaattisella ajastimella. Valoaika on asetettu 14 tuntiin ja ilman lisävaloa 10 tuntiin. Jokaisessa kerroksessa on neljä LED-valoa, jotka on asennettu kerroksen pohjalle. Saman kerroksen neljä putkea on kytketty sarjaan ja kerrokset on kytketty rinnan. Eri kasvien erilaisten valaistustarpeiden mukaan voidaan valita eri spektrisiä LED-valoja.

Laitteen kokoaminen

Esivalmistettu kotiviljelylaite on rakenteeltaan yksinkertainen (kuva 2) ja kokoaminen on helppoa. Ensimmäisessä vaiheessa, kun olet määrittänyt kunkin kerroksen korkeuden viljeltävien kasvien korkeuden mukaan, aseta palkki pystysuoran pylvään perhosreikään laitteen rungon rakentamiseksi; toisessa vaiheessa kiinnitä LED-kasvivalon putki kerroksen takaosassa olevaan vahvistusripaan ja aseta kerros viljelykehyksen poikkipalkin sisäkouruun; kolmannessa vaiheessa viljelykoukku ja veden ja lannoitteen kiertojärjestelmä yhdistetään kumiletkulla; neljännessä vaiheessa asenna LED-putki, aseta automaattinen ajastin ja aseta vesisäiliö; viidennessä vaiheessa järjestelmän virheenkorjaus, lisää vettä vesisäiliöön. Kun olet säätänyt pumpun pään ja virtauksen, tarkista veden ja lannoitteen kiertojärjestelmä sekä viljelysäiliön liitännät vesivuotojen varalta, kytke virta päälle ja tarkista LED-valojen liitäntä ja automaattisen ajastimen toimintatila.

Kuva 2, esivalmistetun viljelylaitteen kokonaissuunnittelu

Hakeminen ja arviointi

Viljelysovellus

Vuonna 2019 laitetta käytetään pienimuotoiseen sisäviljelyyn vihanneksille, kuten salaatille, kiinankaalille ja sellerille (kuva 3). Vuonna 2020 projektitiimi kehitti aiempien viljelykokemusten yhteenvedon perusteella elintarvike- ja lääkekasviksen orgaanisen kasvualustan viljelyn ja Begonia fimbristipula hancen ravinneliuosviljelyteknologian, mikä rikastutti laitteen kotikäyttöesimerkkejä. Kahden viime vuoden viljelyn ja käytön aikana salaattia ja pikavihanneksia voidaan korjata 25 päivän kuluttua viljelystä 20–25 ℃:n sisälämpötilassa; sellerin on kasvettava 35–40 päivää; Begonia fimbristipula Hance ja kiinankaali ovat monivuotisia kasveja, jotka voidaan korjata useita kertoja; Begonia fimbristipula voi korjata ylimmät 10 cm:n varret ja lehdet noin 35 päivässä, ja nuoret varret ja lehdet voidaan korjata noin 45 päivässä kaalin kasvatusta varten. Korjauksen jälkeen salaatin ja kiinankaalin sato on 100–150 g kasvia kohden; Valko- ja punasellerin sato kasvia kohden on 100–120 g; Begonia fimbristipula Hance -lajin sato ensimmäisessä sadossa on alhainen, 20–30 g kasvia kohden, ja sivuoksien jatkuvan itämisen ansiosta se voidaan korjata toisen kerran noin 15 päivän välein, jolloin sato on 60–80 g kasvia kohden; ravitsevan valikoaukon sato on 50–80 g, ja se korjataan 25 päivän välein jatkuvasti.

Kuva 3. Esivalmistetun viljelylaitteen tuotantosovellus

Sovelluksen vaikutus

Yli vuoden tuotannon ja käytön jälkeen laite pystyy hyödyntämään huoneen kolmiulotteista tilaa täysimääräisesti erilaisten viljelykasvien pienimuotoiseen tuotantoon. Sen lastaus- ja purkutoiminnot ovat yksinkertaisia ​​ja helppoja oppia, eikä ammatillista koulutusta tarvita. Säätämällä vesipumpun nostoa ja virtausta voidaan välttää ravinneliuoksen liiallinen virtaus ja ylivuoto viljelysäiliössä. Viljelysäiliön avoimen kannen rakenne on paitsi helppo puhdistaa käytön jälkeen, myös helppo vaihtaa, jos lisävarusteet vaurioituvat. Viljelysäiliö on yhdistetty vesi- ja lannoitekiertojärjestelmän kumiletkuun, mikä toteuttaa viljelysäiliön ja vesi- ja lannoitekiertojärjestelmän modulaarisen rakenteen ja välttää perinteisen hydroponisen laitteen integroidun rakenteen haitat. Lisäksi laitetta voidaan käyttää tieteelliseen tutkimukseen säädettävissä lämpötila- ja kosteusolosuhteissa kotitalouksien viljelyn lisäksi. Se ei ainoastaan ​​säästä testitilaa, vaan täyttää myös tuotantoympäristön vaatimukset, erityisesti juurien kasvuympäristön tasaisuuden. Yksinkertaisen parannuksen jälkeen viljelylaite voi myös täyttää rhizosfääriympäristön erilaisten käsittelymenetelmien vaatimukset, ja sitä on käytetty laajalti kasvitieteellisissä kokeissa.

Artikkelin lähde: WeChat-tiliMaataloustekniikka (kasvihuoneviljely) 

Viitetiedot: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Esivalmisteisen kotitalousviljelylaitteen suunnittelu ja käyttö [J]. Maataloustekniikka, 2021,41(16):12-15.