[Resumo] Na actualidade, os dispositivos de plantación doméstica adoitan adoptar un deseño integrado, o que supón moitos inconvenientes para o movemento, a carga e a descarga. Baseándose nas características do espazo habitable dos residentes urbanos e no obxectivo do deseño da produción familiar de plantas, este artigo propón un novo tipo de deseño de dispositivo prefabricado de plantación familiar. O dispositivo consta de catro partes: un sistema de soporte, un sistema de cultivo, un sistema de auga e fertilizantes e un sistema de suplemento de luz (principalmente, luces de cultivo LED). Ten un tamaño reducido, unha alta utilización do espazo, unha estrutura novedosa, unha desmontaxe e montaxe cómodas, un baixo custo e unha gran practicidade. Pode satisfacer as necesidades dos residentes urbanos en canto a leituga para o apio, verduras de cultivo rápido, col nutritiva e begonia fimbristipula. Tras unha modificación a pequena escala, tamén se pode usar para a investigación de experimentos científicos de plantas.

Deseño xeral de equipos de cultivo

Principios de deseño

O dispositivo de cultivo prefabricado está orientado principalmente aos residentes urbanos. O equipo investigou exhaustivamente as características do espazo habitable dos residentes urbanos. A área é pequena e a taxa de utilización do espazo é alta; a estrutura é novedosa e fermosa; é cómoda de desmontar e montar, sinxela e fácil de aprender; ten un baixo custo e unha forte practicidade. Estes catro principios percorren todo o proceso de deseño e esfórzanse por acadar o obxectivo final de harmonizar co ambiente doméstico, unha estrutura fermosa e decente e un valor de uso económico e práctico.

Materiais a empregar

A estrutura de soporte cómprase do produto de estantes multicapa do mercado, de 1,5 m de longo, 0,6 m de ancho e 2,0 m de alto. O material é aceiro, pulverizado e inoxidable, e as catro esquinas da estrutura de soporte están soldadas con rodas universais con freo; a placa acanalada escóllese para reforzar a placa da capa da estrutura de soporte, que está feita de chapa de aceiro de 2 mm de grosor con tratamento antioxidante de plástico pulverizado, dúas pezas por capa. A canle de cultivo está feita de tubo cadrado hidropónico de PVC con tapa aberta, de 10 cm × 10 cm. O material é unha táboa de PVC duro, cun grosor de 2,4 mm. O diámetro dos buratos de cultivo é de 5 cm e o espazado dos buratos de cultivo é de 10 cm. O tanque de solución nutritiva ou tanque de auga está feito dunha caixa de plástico cun grosor de parede de 7 mm, cunha lonxitude de 120 cm, unha anchura de 50 cm e unha altura de 28 cm.

Deseño da estrutura do dispositivo de cultivo

Segundo o plan de deseño xeral, o dispositivo de cultivo familiar prefabricado consta de catro partes: un sistema de soporte, un sistema de cultivo, un sistema de auga e fertilizantes e un sistema de suplementos de luz (principalmente, luces de cultivo LED). A distribución no sistema móstrase na Figura 1.

Na figura 1 móstrase a distribución no sistema.

Deseño do sistema de apoio

O sistema de soporte do dispositivo de cultivo familiar prefabricado está composto por un poste vertical, unha viga e unha placa de capas. O poste e a viga insírense a través da fibela de burato de bolboreta, o que facilita a desmontaxe e montaxe. A viga está equipada cunha placa de capas de nervaduras reforzada. As catro esquinas do marco de cultivo están soldadas con rodas universais con freos para aumentar a flexibilidade do movemento do dispositivo de cultivo.

Deseño do sistema de cultivo

O tanque de cultivo é un tubo cadrado hidropónico de 10 cm × 10 cm cun deseño de tapa aberta, que é doado de limpar e pode usarse para o cultivo en solución nutritiva, o cultivo en substrato ou o cultivo no solo. No cultivo en solución nutritiva, a cesta de plantación colócase no burato de plantación e as mudas fíxanse cunha esponxa coas especificacións correspondentes. Cando se cultiva o substrato ou o solo, introdúcese unha esponxa ou unha gasa nos buratos de conexión en ambos extremos da canle de cultivo para evitar que o substrato ou o solo bloqueen o sistema de drenaxe. Os dous extremos do tanque de cultivo están conectados ao sistema de circulación mediante unha mangueira de goma cun diámetro interior de 30 mm, o que evita eficazmente os defectos de solidificación estrutural causados ​​pola unión de cola de PVC, que non favorece o movemento.

Deseño do sistema de circulación de auga e fertilizantes

No cultivo con solución nutritiva, use unha bomba axustable para engadir a solución nutritiva ao tanque de cultivo de nivel superior e controle a dirección do fluxo da solución nutritiva a través do tapón interior do tubo de PVC. Para evitar o fluxo desigual da solución nutritiva, a solución nutritiva no tanque de cultivo da mesma capa adopta un método de fluxo unidireccional en forma de "S". Para aumentar o contido de osíxeno da solución nutritiva, cando sae a capa máis baixa da solución nutritiva, deséñase un certo espazo entre a saída de auga e o nivel de líquido do tanque de auga. No cultivo de substrato ou solo, o tanque de auga colócase na capa superior e o rego e a fertilización realízanse a través dun sistema de rega por goteo. O tubo principal é un tubo de PE negro cun diámetro de 32 mm e un grosor de parede de 2,0 mm, e o tubo derivado é un tubo de PE negro cun diámetro de 16 mm e un grosor de parede de 1,2 mm. Cada tubo derivado instala unha válvula para o control individual. A frecha de goteo usa un goteador de frecha recta con compensación de presión, 2 por burato, inserido na raíz da plántula no burato de cultivo. O exceso de auga recóllese a través do sistema de drenaxe, fíltrase e reutilízase.

Sistema de suplementos de luz

Cando o dispositivo de cultivo se usa para a produción en balcóns, a luz natural do balcón pódese usar sen luz suplementaria ou cunha pequena cantidade de luz suplementaria. Ao cultivar na sala de estar, é necesario levar a cabo o deseño de iluminación suplementaria. A luminaria é unha luz de cultivo LED de 1,2 m de longo e o tempo de luz está controlado por un temporizador automático. O tempo de luz está axustado a 14 h e o tempo de luz sen suplementaria é de 10 h. Hai 4 luces LED en cada capa, que se instalan na parte inferior da capa. Os catro tubos da mesma capa están conectados en serie e as capas están conectadas en paralelo. De acordo coas diferentes necesidades de iluminación das diferentes plantas, pódese seleccionar luz LED con diferente espectro.

Montaxe de dispositivos

O dispositivo de cultivo doméstico prefabricado ten unha estrutura sinxela (Figura 2) e o proceso de montaxe é sinxelo. No primeiro paso, despois de determinar a altura de cada capa segundo a altura dos cultivos, insírese a viga no burato da bolboreta do poste vertical para construír o esqueleto do dispositivo; no segundo paso, fixa o tubo de luz LED de cultivo na nervadura de reforzo na parte traseira da capa e coloca a capa na canle interior da viga transversal do marco de cultivo; no terceiro paso, a canle de cultivo e o sistema de circulación de auga e fertilizantes conéctanse mediante unha mangueira de goma; no cuarto paso, instala o tubo LED, axusta o temporizador automático e coloca o depósito de auga; no quinto paso, depuración do sistema, engade auga ao depósito de auga. Despois de axustar o cabezal da bomba e o fluxo, comproba se hai fugas de auga no sistema de circulación de auga e fertilizantes e na conexión do depósito de cultivo, acende e comproba a conexión das luces LED e o estado de funcionamento do temporizador automático.

Figura 2, deseño xeral do dispositivo de cultivo prefabricado

Solicitude e avaliación

Solicitude de cultivo

En 2019, o dispositivo empregarase para o cultivo en interiores a pequena escala de vexetais como leituga, col chinesa e apio (Figura 3). En 2020, baseándose no resumo da experiencia previa de cultivo, o equipo do proxecto desenvolveu o cultivo en substrato orgánico do vexetal homólogo a alimentos e medicamentos e a tecnoloxía de cultivo en solución nutritiva de Begonia fimbristipula hance, o que enriqueceu os exemplos de aplicación doméstica do dispositivo. Nos últimos dous anos de cultivo e aplicación, a leituga e os vexetais de cultivo rápido pódense coller 25 días despois do cultivo a unha temperatura interior de 20-25 ℃; o apio necesita crecer durante 35-40 días; Begonia fimbristipula Hance e a col chinesa son plantas perennes que se poden coller varias veces; Begonia fimbristipula pode coller os talos e follas dos 10 cm superiores en aproximadamente 35 días, e os talos e follas novas pódense coller en aproximadamente 45 días para o cultivo de col. Unha vez colleitado, o rendemento de leituga e col chinesa é de 100~150 g por planta; O rendemento de apio branco e apio vermello por planta é de 100~120 g; o rendemento de Begonia fimbristipula Hance na primeira colleita é baixo, de 20-30 g por planta, e coa xerminación continua das pólas laterais, pódese colleitar por segunda vez, cun intervalo duns 15 días e rendementos de 60-80 g por planta; o rendemento do burato de menú nutritivo é de 50-80 g, recóllese unha vez cada 25 días e pódese colleitar continuamente.

Figura 3, Aplicación de produción do dispositivo de cultivo prefabricado

Efecto da aplicación

Tras máis dun ano de produción e aplicación, o dispositivo pode aproveitar ao máximo o espazo tridimensional da sala para a produción a pequena escala dunha variedade de cultivos. As súas operacións de carga e descarga son sinxelas e fáciles de aprender, e non se require formación profesional. Axustando a elevación e o fluxo da bomba de auga, pódese evitar o problema do fluxo excesivo e o desbordamento da solución de nutrientes no tanque de cultivo. O deseño de tapa aberta do tanque de cultivo non só é fácil de limpar despois do uso, senón tamén fácil de substituír cando os accesorios están danados. O tanque de cultivo está conectado coa mangueira de goma do sistema de circulación de auga e fertilizantes, o que realiza o deseño modular do tanque de cultivo e o sistema de circulación de auga e fertilizantes, e evita as desvantaxes do deseño integrado no dispositivo hidropónico tradicional. Ademais, o dispositivo pódese usar para a investigación científica en condicións de temperatura e humidade controlables, ademais da produción de cultivos domésticos. Non só aforra espazo de proba, senón que tamén cumpre cos requisitos do ambiente de produción, especialmente a consistencia do ambiente de crecemento das raíces. Tras unha simple mellora, o dispositivo de cultivo tamén pode cumprir os requisitos de diferentes métodos de tratamento do ambiente rizosférico e utilizouse amplamente en experimentos científicos con plantas.

Fonte do artigo: Conta de WeChat deTecnoloxía da Enxeñaría Agrícola (horticultura de invernadoiro) 

Información de referencia: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Deseño e aplicación de dispositivos de cultivo domésticos prefabricados [J]. Tecnoloxía da Enxeñaría Agrícola, 2021, 41 (16): 12-15.