[Περίληψη]Προς το παρόν, οι συσκευές φύτευσης στο σπίτι συνήθως υιοθετούν έναν ολοκληρωμένο σχεδιασμό, ο οποίος προκαλεί μεγάλη ταλαιπωρία στην κίνηση και τη φόρτωση και εκφόρτωση. Με βάση τα χαρακτηριστικά του χώρου διαβίωσης των κατοίκων των πόλεων και τον στόχο σχεδιασμού της οικογενειακής παραγωγής φυτών, αυτό το άρθρο προτείνει έναν νέο τύπο σχεδιασμού προκατασκευασμένης συσκευής οικογενειακής φύτευσης. Η συσκευή αποτελείται από τέσσερα μέρη: ένα σύστημα στήριξης, ένα σύστημα καλλιέργειας, ένα σύστημα νερού και λιπασμάτων και ένα σύστημα φωτισμού (κυρίως, φώτα ανάπτυξης LED). Έχει μικρό αποτύπωμα, υψηλή αξιοποίηση χώρου, καινοτόμο δομή, εύκολη αποσυναρμολόγηση και συναρμολόγηση, χαμηλό κόστος και ισχυρή πρακτικότητα. Μπορεί να καλύψει τις ανάγκες των κατοίκων των πόλεων σχετικά με το μαρούλι για σέλινο, γρήγορο λαχανικό, θρεπτικό λάχανο και begonia fimbristipula. Μετά από τροποποίηση μικρής κλίμακας, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για έρευνα φυτικών επιστημονικών πειραμάτων.

Συνολικός Σχεδιασμός Εξοπλισμού Καλλιέργειας

Αρχές Σχεδιασμού

Η προκατασκευασμένη συσκευή καλλιέργειας απευθύνεται κυρίως σε κατοίκους πόλεων. Η ομάδα διερεύνησε πλήρως τα χαρακτηριστικά του χώρου διαβίωσης των κατοίκων πόλεων. Η περιοχή είναι μικρή και ο ρυθμός αξιοποίησης του χώρου υψηλός. Η κατασκευή είναι καινοτόμος και όμορφη. Είναι βολική στην αποσυναρμολόγηση και τη συναρμολόγηση, απλή και εύκολη στην εκμάθηση. Έχει χαμηλό κόστος και ισχυρή πρακτικότητα. Αυτές οι τέσσερις αρχές διατρέχουν ολόκληρη τη διαδικασία σχεδιασμού και επιδιώκουν την επίτευξη του απώτερου στόχου της εναρμόνισης με το οικιακό περιβάλλον, της όμορφης και αξιοπρεπούς κατασκευής, καθώς και της οικονομικής και πρακτικής αξίας χρήσης.

Υλικά που θα χρησιμοποιηθούν

Το πλαίσιο στήριξης αγοράζεται από το πολυστρωματικό προϊόν ραφιών της αγοράς, μήκους 1,5 m, πλάτους 0,6 m και ύψους 2,0 m. Το υλικό είναι χάλυβας, ψεκασμένος και ανθεκτικός στη σκουριά, και οι τέσσερις γωνίες του πλαισίου στήριξης είναι συγκολλημένες με τροχούς γενικής χρήσης με φρένο. Η πλάκα με ραβδώσεις επιλέγεται για να ενισχύσει την πλάκα στρώσης του πλαισίου στήριξης, η οποία είναι κατασκευασμένη από χαλύβδινη πλάκα πάχους 2 mm με αντισκωριακή επεξεργασία ψεκασμού-πλαστικού, δύο τεμάχια ανά στρώση. Η λεκάνη καλλιέργειας είναι κατασκευασμένη από υδροπονικό τετράγωνο σωλήνα PVC ανοιχτού καπακιού, 10 cm×10 cm. Το υλικό είναι σκληρή σανίδα PVC, πάχους 2,4 mm. Η διάμετρος των οπών καλλιέργειας είναι 5 cm και η απόσταση μεταξύ των οπών καλλιέργειας είναι 10 cm. Η δεξαμενή θρεπτικού διαλύματος ή η δεξαμενή νερού είναι κατασκευασμένη από πλαστικό κουτί με πάχος τοιχώματος 7 mm, μήκος 120 cm, πλάτος 50 cm και ύψος 28 cm.

Σχεδιασμός δομής συσκευής καλλιέργειας

Σύμφωνα με το συνολικό σχέδιο σχεδιασμού, η προκατασκευασμένη οικογενειακή συσκευή καλλιέργειας αποτελείται από τέσσερα μέρη: ένα σύστημα στήριξης, ένα σύστημα καλλιέργειας, ένα σύστημα νερού και λιπασμάτων και ένα σύστημα συμπληρώματος φωτός (κυρίως, φώτα ανάπτυξης LED). Η κατανομή στο σύστημα φαίνεται στο Σχήμα 1.

Στο Σχήμα 1, φαίνεται η κατανομή στο σύστημα.

Σχεδιασμός συστήματος υποστήριξης

Το σύστημα στήριξης της προκατασκευασμένης οικογενειακής συσκευής καλλιέργειας αποτελείται από έναν όρθιο στύλο, μια δοκό και μια πλάκα στρώσης. Ο στύλος και η δοκός εισάγονται μέσω της πόρπης οπής πεταλούδας, η οποία είναι βολική για αποσυναρμολόγηση και συναρμολόγηση. Η δοκός είναι εξοπλισμένη με μια ενισχυμένη πλάκα στρώσης νευρώσεων. Οι τέσσερις γωνίες του πλαισίου καλλιέργειας είναι συγκολλημένες με καθολικούς τροχούς με φρένα για να αυξηθεί η ευελιξία της κίνησης της συσκευής καλλιέργειας.

Σχεδιασμός συστήματος καλλιέργειας

Η δεξαμενή καλλιέργειας είναι ένας υδροπονικός τετράγωνος σωλήνας 10 cm×10 cm με ανοιχτό κάλυμμα, εύκολος καθαρισμός και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καλλιέργεια σε θρεπτικό διάλυμα, καλλιέργεια υποστρώματος ή καλλιέργεια εδάφους. Στην καλλιέργεια σε θρεπτικό διάλυμα, το καλάθι φύτευσης τοποθετείται στην τρύπα φύτευσης και τα σπορόφυτα στερεώνονται με ένα σφουγγάρι αντίστοιχων προδιαγραφών. Όταν καλλιεργείται το υπόστρωμα ή το χώμα, σφουγγάρι ή γάζα γεμίζεται στις οπές σύνδεσης και στα δύο άκρα της λεκάνης καλλιέργειας για να αποφευχθεί το φράξιμο του συστήματος αποστράγγισης από το υπόστρωμα ή το χώμα. Τα δύο άκρα της δεξαμενής καλλιέργειας συνδέονται με το σύστημα κυκλοφορίας μέσω ενός ελαστικού σωλήνα εσωτερικής διαμέτρου 30 mm, ο οποίος αποφεύγει αποτελεσματικά τα ελαττώματα δομικής στερεοποίησης που προκαλούνται από τη συγκόλληση κόλλας PVC, η οποία δεν ευνοεί την κίνηση.

Σχεδιασμός συστήματος κυκλοφορίας νερού και λιπασμάτων

Στην καλλιέργεια με θρεπτικό διάλυμα, χρησιμοποιήστε μια ρυθμιζόμενη αντλία για να προσθέσετε το θρεπτικό διάλυμα στη δεξαμενή καλλιέργειας στο πάνω επίπεδο και ελέγξτε την κατεύθυνση ροής του θρεπτικού διαλύματος μέσω του εσωτερικού πώματος του σωλήνα PVC. Για να αποφευχθεί η ανομοιόμορφη ροή του θρεπτικού διαλύματος, το θρεπτικό διάλυμα στη δεξαμενή καλλιέργειας ίδιου στρώματος υιοθετεί μια μονοκατευθυντική μέθοδο ροής "σχήματος S". Για να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε οξυγόνο του θρεπτικού διαλύματος, όταν το χαμηλότερο στρώμα θρεπτικού διαλύματος ρέει έξω, σχεδιάζεται ένα συγκεκριμένο κενό μεταξύ της εξόδου νερού και της στάθμης υγρού της δεξαμενής νερού. Στην καλλιέργεια υποστρώματος ή εδάφους, η δεξαμενή νερού τοποθετείται στο πάνω στρώμα και το πότισμα και η λίπανση πραγματοποιούνται μέσω ενός συστήματος στάγδην άρδευσης. Ο κύριος σωλήνας είναι ένας μαύρος σωλήνας PE με διάμετρο 32 mm και πάχος τοιχώματος 2,0 mm, και ο σωλήνας διακλάδωσης είναι ένας μαύρος σωλήνας PE με διάμετρο 16 mm και πάχος τοιχώματος 1,2 mm. Κάθε σωλήνας διακλάδωσης εγκαταστήστε μια βαλβίδα για ατομικό έλεγχο. Το βέλος πτώσης χρησιμοποιεί έναν ευθύ σταλάκτη με αντιστάθμιση πίεσης, 2 ανά οπή, που εισάγεται στη ρίζα του δενδρυλλίου στην οπή καλλιέργειας. Η περίσσεια νερού συλλέγεται μέσω του συστήματος αποστράγγισης, φιλτράρεται και επαναχρησιμοποιείται.

Σύστημα Συμπληρωμάτων Φωτός

Όταν η συσκευή καλλιέργειας χρησιμοποιείται για την παραγωγή μπαλκονιού, το φυσικό φως από το μπαλκόνι μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς συμπληρωματικό φως ή με μικρή ποσότητα συμπληρωματικού φωτός. Κατά την καλλιέργεια στο σαλόνι, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ο σχεδιασμός συμπληρωματικού φωτισμού. Το φωτιστικό είναι ένα φως ανάπτυξης LED μήκους 1,2 m και ο χρόνος φωτισμού ελέγχεται από αυτόματο χρονοδιακόπτη. Ο χρόνος φωτισμού έχει οριστεί σε 14 ώρες και ο χρόνος μη συμπληρωματικού φωτισμού είναι 10 ώρες. Υπάρχουν 4 φώτα LED σε κάθε στρώση, τα οποία είναι εγκατεστημένα στο κάτω μέρος της στρώσης. Οι τέσσερις σωλήνες στην ίδια στρώση συνδέονται σε σειρά και οι στρώσεις συνδέονται παράλληλα. Ανάλογα με τις διαφορετικές ανάγκες φωτισμού των διαφορετικών φυτών, μπορεί να επιλεγεί φως LED με διαφορετικό φάσμα.

Συναρμολόγηση συσκευής

Η προκατασκευασμένη συσκευή οικιακής καλλιέργειας έχει απλή δομή (Σχήμα 2) και η διαδικασία συναρμολόγησης είναι απλή. Στο πρώτο βήμα, αφού προσδιορίσετε το ύψος κάθε στρώσης ανάλογα με το ύψος των καλλιεργειών, εισάγετε τη δοκό στην οπή πεταλούδας του κάθετου στύλου για να κατασκευάσετε τον σκελετό της συσκευής. Στο δεύτερο βήμα, στερεώστε τον σωλήνα φωτισμού LED στην ενισχυτική νεύρωση στο πίσω μέρος της στρώσης και τοποθετήστε τη στρώση στην εσωτερική κοιλότητα της εγκάρσιας δοκού του πλαισίου καλλιέργειας. Στο τρίτο βήμα, η κοιλότητα καλλιέργειας και το σύστημα κυκλοφορίας νερού και λιπασμάτων συνδέονται με έναν ελαστικό σωλήνα. Στο τέταρτο βήμα, εγκαταστήστε τον σωλήνα LED, ρυθμίστε τον αυτόματο χρονοδιακόπτη και τοποθετήστε τη δεξαμενή νερού. Στο πέμπτο βήμα, εντοπίστε τον εντοπισμό σφαλμάτων συστήματος, προσθέστε νερό στη δεξαμενή νερού. Αφού ρυθμίσετε την κεφαλή και τη ροή της αντλίας, ελέγξτε το σύστημα κυκλοφορίας νερού και λιπασμάτων και τη σύνδεση της δεξαμενής καλλιέργειας για διαρροές νερού, ενεργοποιήστε την και ελέγξτε τη σύνδεση των φώτων LED και την κατάσταση λειτουργίας του αυτόματου χρονοδιακόπτη.

Σχήμα 2, συνολικός σχεδιασμός προκατασκευασμένης συσκευής καλλιέργειας

Εφαρμογή και Αξιολόγηση

Αίτηση Καλλιέργειας

Το 2019, η συσκευή θα χρησιμοποιηθεί για μικρής κλίμακας εσωτερική καλλιέργεια λαχανικών όπως μαρούλι, κινέζικο λάχανο και σέλινο (Σχήμα 3). Το 2020, με βάση τη συνοψίζοντας την προηγούμενη καλλιεργητική εμπειρία, η ομάδα του έργου ανέπτυξε την καλλιέργεια οργανικού υποστρώματος του ομόλογου λαχανικού τροφίμων και φαρμάκων και την τεχνολογία καλλιέργειας θρεπτικού διαλύματος του Begonia fimbristipula hance, η οποία εμπλούτισε τα παραδείγματα οικιακής εφαρμογής της συσκευής. Τα τελευταία δύο χρόνια καλλιέργειας και εφαρμογής, το μαρούλι και τα γρήγορα λαχανικά μπορούν να συλλεχθούν 25 ημέρες μετά την καλλιέργεια σε εσωτερική θερμοκρασία 20-25℃. Το σέλινο χρειάζεται 35-40 ημέρες για να αναπτυχθεί. Το Begonia fimbristipula Hance και το κινέζικο λάχανο είναι πολυετή φυτά που μπορούν να συλλεχθούν πολλές φορές. Το Begonia fimbristipula μπορεί να συλλέξει τα κορυφαία 10 cm βλαστούς και φύλλα σε περίπου 35 ημέρες, και τα νεαρά βλαστούς και φύλλα μπορούν να συλλεχθούν σε περίπου 45 ημέρες για την καλλιέργεια λάχανου. Κατά τη συγκομιδή, η απόδοση μαρουλιού και κινέζικου λάχανου είναι 100~150 g ανά φυτό. Η απόδοση λευκού και κόκκινου σέλινου ανά φυτό είναι 100~120 g. Η απόδοση του Begonia fimbristipula Hance στην πρώτη συγκομιδή είναι χαμηλή, 20-30 g ανά φυτό, και με τη συνεχή βλάστηση των πλευρικών κλαδιών, μπορεί να συγκομιστεί για δεύτερη φορά, με ένα διάστημα περίπου 15 ημερών και αποδόσεις 60-80 g ανά φυτό. Η απόδοση του θρεπτικού οπιού είναι 50-80 g, συλλέγεται μία φορά κάθε 25 ημέρες και μπορεί να συγκομίζεται συνεχώς.

Σχήμα 3, Εφαρμογή παραγωγής προκατασκευασμένης συσκευής καλλιέργειας

Εφέ εφαρμογής

Μετά από περισσότερο από ένα χρόνο παραγωγής και εφαρμογής, η συσκευή μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως τον τρισδιάστατο χώρο του δωματίου για μικρής κλίμακας παραγωγή μιας ποικιλίας καλλιεργειών. Οι λειτουργίες φόρτωσης και εκφόρτωσης είναι απλές και εύκολες στην εκμάθηση και δεν απαιτείται επαγγελματική εκπαίδευση. Ρυθμίζοντας την ανύψωση και τη ροή της αντλίας νερού, μπορεί να αποφευχθεί το πρόβλημα της υπερβολικής ροής και της υπερχείλισης του θρεπτικού διαλύματος στη δεξαμενή καλλιέργειας. Ο σχεδιασμός ανοιχτού καλύμματος της δεξαμενής καλλιέργειας δεν είναι μόνο εύκολος στον καθαρισμό μετά τη χρήση, αλλά και εύκολος στην αντικατάσταση όταν τα αξεσουάρ είναι κατεστραμμένα. Η δεξαμενή καλλιέργειας συνδέεται με τον ελαστικό σωλήνα του συστήματος κυκλοφορίας νερού και λιπασμάτων, ο οποίος πραγματοποιεί τον αρθρωτό σχεδιασμό της δεξαμενής καλλιέργειας και του συστήματος κυκλοφορίας νερού και λιπασμάτων και αποφεύγει τα μειονεκτήματα του ενσωματωμένου σχεδιασμού στην παραδοσιακή υδροπονική συσκευή. Επιπλέον, η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επιστημονική έρευνα υπό ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας, εκτός από την παραγωγή οικιακών καλλιεργειών. Δεν εξοικονομεί μόνο χώρο δοκιμών, αλλά πληροί επίσης τις απαιτήσεις του περιβάλλοντος παραγωγής, ειδικά τη συνοχή του περιβάλλοντος ανάπτυξης ριζών. Μετά από απλή βελτίωση, η συσκευή καλλιέργειας μπορεί επίσης να καλύψει τις απαιτήσεις διαφορετικών μεθόδων επεξεργασίας του περιβάλλοντος της ριζόσφαιρας και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε φυτοεπιστημονικά πειράματα.

Πηγή άρθρου: Λογαριασμός Wechat τουΤεχνολογία Γεωργικής Μηχανικής (κηπουρική θερμοκηπίου) 

Πληροφορίες αναφοράς: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Σχεδιασμός και εφαρμογή προκατασκευασμένης οικιακής συσκευής καλλιέργειας [J]. Τεχνολογία Αγροτικής Μηχανικής, 2021,41(16):12-15.