[Resum] Actualment, els dispositius de plantació domèstica solen adoptar un disseny integrat, cosa que comporta moltes molèsties per al moviment i la càrrega i descàrrega. Basant-se en les característiques de l'espai habitable dels residents urbans i l'objectiu del disseny de la producció familiar de plantes, aquest article proposa un nou tipus de disseny de dispositiu de plantació familiar prefabricat. El dispositiu consta de quatre parts: un sistema de suport, un sistema de cultiu, un sistema d'aigua i fertilitzants i un sistema de suplement de llum (principalment, llums de cultiu LED). Té una petjada petita, una alta utilització de l'espai, una estructura innovadora, un desmuntatge i muntatge convenients, un baix cost i una gran practicitat. Pot satisfer les necessitats dels residents urbans pel que fa a l'enciam per a l'api, les verdures ràpides, la col nutritiva i la begònia fimbristipula. Després d'una modificació a petita escala, també es pot utilitzar per a la investigació d'experiments científics de plantes.

Disseny general d'equips de cultiu

Principis de disseny

El dispositiu de cultiu prefabricat està orientat principalment als residents urbans. L'equip va investigar a fons les característiques de l'espai habitable dels residents urbans. La zona és petita i la taxa d'utilització de l'espai és alta; l'estructura és innovadora i bonica; és convenient de desmuntar i muntar, senzilla i fàcil d'aprendre; té un baix cost i una gran practicabilitat. Aquests quatre principis recorren tot el procés de disseny i s'esforcen per aconseguir l'objectiu final d'harmonitzar amb l'entorn domèstic, una estructura bonica i decent i un valor d'ús econòmic i pràctic.

Materials a utilitzar

El marc de suport es compra del producte de prestatgeria multicapa del mercat, d'1,5 m de llarg, 0,6 m d'ample i 2,0 m d'alt. El material és acer, polvoritzat i antioxidant, i les quatre cantonades del marc de suport estan soldades amb rodes universals amb fre; la placa acanalada es selecciona per reforçar la placa de la capa del marc de suport, que està feta de xapa d'acer de 2 mm de gruix amb tractament antioxidant de plàstic polvoritzat, dues peces per capa. La cubeta de cultiu està feta de tub quadrat hidropònic de PVC amb tapa oberta, de 10 cm × 10 cm. El material és tauler de PVC dur, amb un gruix de 2,4 mm. El diàmetre dels forats de cultiu és de 5 cm i l'espaiat dels forats de cultiu és de 10 cm. El dipòsit de solució nutritiva o dipòsit d'aigua està fet d'una caixa de plàstic amb un gruix de paret de 7 mm, amb una longitud de 120 cm, una amplada de 50 cm i una alçada de 28 cm.

Disseny de l'estructura del dispositiu de cultiu

Segons el pla de disseny general, el dispositiu de cultiu familiar prefabricat consta de quatre parts: un sistema de suport, un sistema de cultiu, un sistema d'aigua i fertilitzants i un sistema de suplements de llum (principalment, llums de cultiu LED). La distribució del sistema es mostra a la Figura 1.

A la figura 1 es mostra la distribució del sistema.

Disseny del sistema de suport

El sistema de suport del dispositiu de cultiu familiar prefabricat està compost per un pal vertical, una biga i una placa de capa. El pal i la biga s'insereixen a través de la sivella de forat de papallona, ​​que és convenient de desmuntar i muntar. La biga està equipada amb una placa de capa de nervadures reforçada. Les quatre cantonades del marc de cultiu estan soldades amb rodes universals amb frens per augmentar la flexibilitat del moviment del dispositiu de cultiu.

Disseny del sistema de cultiu

El dipòsit de cultiu és un tub quadrat hidropònic de 10 cm × 10 cm amb un disseny de tapa oberta, fàcil de netejar i que es pot utilitzar per al cultiu de solucions nutritives, el cultiu de substrats o el cultiu del sòl. En el cultiu de solucions nutritives, la cistella de plantació es col·loca al forat de plantació i les plàntules es fixen amb una esponja de les especificacions corresponents. Quan es cultiva el substrat o el sòl, s'introdueix una esponja o una gasa als forats de connexió a tots dos extrems de la canya de cultiu per evitar que el substrat o el sòl bloquegin el sistema de drenatge. Els dos extrems del dipòsit de cultiu estan connectats al sistema de circulació mitjançant una mànega de goma amb un diàmetre interior de 30 mm, cosa que evita eficaçment els defectes de solidificació estructural causats per la unió de cola de PVC, que no afavoreix el moviment.

Disseny del sistema de circulació d'aigua i fertilitzants

En el cultiu amb solució nutritiva, utilitzeu una bomba ajustable per afegir la solució nutritiva al dipòsit de cultiu de nivell superior i controleu la direcció del flux de la solució nutritiva a través del tap interior del tub de PVC. Per evitar el flux desigual de la solució nutritiva, la solució nutritiva del dipòsit de cultiu de la mateixa capa adopta un mètode de flux unidireccional en forma de "S". Per augmentar el contingut d'oxigen de la solució nutritiva, quan surt la capa més baixa de solució nutritiva, es dissenya un cert espai entre la sortida d'aigua i el nivell de líquid del dipòsit d'aigua. En el cultiu de substrat o sòl, el dipòsit d'aigua es col·loca a la capa superior i el reg i la fertilització es realitzen mitjançant un sistema de reg per degoteig. El tub principal és un tub de PE negre amb un diàmetre de 32 mm i un gruix de paret de 2,0 mm, i el tub de derivació és un tub de PE negre amb un diàmetre de 16 mm i un gruix de paret d'1,2 mm. Cada tub de derivació instal·leu una vàlvula per a un control individual. La fletxa de gota utilitza un degotador de fletxa recta compensat per pressió, 2 per forat, inserit a l'arrel de la plàntula al forat de cultiu. L'excés d'aigua es recull a través del sistema de drenatge, es filtra i es reutilitza.

Sistema de suplements lleugers

Quan el dispositiu de cultiu s'utilitza per a la producció al balcó, la llum natural del balcó es pot utilitzar sense llum suplementària o amb una petita quantitat de llum suplementària. Quan es cultiva a la sala d'estar, cal dur a terme el disseny d'il·luminació suplementària. La lluminària és una llum de cultiu LED d'1,2 m de llarg, i el temps de llum es controla mitjançant un temporitzador automàtic. El temps de llum s'estableix en 14 h i el temps de llum sense suplementària és de 10 h. Hi ha 4 llums LED a cada capa, que s'instal·len a la part inferior de la capa. Els quatre tubs de la mateixa capa estan connectats en sèrie i les capes estan connectades en paral·lel. Segons les diferents necessitats d'il·luminació de les diferents plantes, es pot seleccionar llum LED amb diferents espectres.

Muntatge de dispositius

El dispositiu de cultiu domèstic prefabricat té una estructura senzilla (Figura 2) i el procés de muntatge és senzill. En el primer pas, després de determinar l'alçada de cada capa segons l'alçada dels cultius cultivats, inseriu la biga al forat de papallona del pal vertical per construir l'esquelet del dispositiu; en el segon pas, fixeu el tub de llum de cultiu LED a la nervadura de reforç a la part posterior de la capa i col·loqueu la capa a la canal interior de la biga transversal del marc de cultiu; en el tercer pas, la canal de cultiu i el sistema de circulació d'aigua i fertilitzants es connecten mitjançant una mànega de goma; en el quart pas, instal·leu el tub LED, configureu el temporitzador automàtic i col·loqueu el dipòsit d'aigua; en el cinquè pas, depuració del sistema, afegiu aigua al dipòsit d'aigua. Després d'ajustar el capçal i el cabal de la bomba, comproveu si hi ha fuites d'aigua al sistema de circulació d'aigua i fertilitzants i la connexió del dipòsit de cultiu, enceneu-lo i comproveu la connexió de les llums LED i l'estat de funcionament del temporitzador automàtic.

Figura 2, disseny general del dispositiu de cultiu prefabricat

Sol·licitud i avaluació

Sol·licitud de cultiu

El 2019, el dispositiu s'utilitzarà per al cultiu interior a petita escala de verdures com ara enciam, col xinesa i api (Figura 3). El 2020, basant-se en el resum de l'experiència prèvia en el cultiu, l'equip del projecte va desenvolupar el cultiu en substrat orgànic de la verdura homòloga d'aliments i medicaments i la tecnologia de cultiu en solució nutritiva de Begonia fimbristipula hance, cosa que va enriquir els exemples d'aplicació domèstica del dispositiu. En els darrers dos anys de cultiu i aplicació, l'enciam i les verdures de cultiu ràpid es poden collir 25 dies després del cultiu a una temperatura interior de 20-25 ℃; l'api necessita créixer durant 35-40 dies; Begonia fimbristipula Hance i la col xinesa són plantes perennes que es poden collir diverses vegades; Begonia fimbristipula pot collir les tiges i fulles superiors dels 10 cm en uns 35 dies, i les tiges i fulles joves es poden collir en uns 45 dies per al cultiu de col. Quan es collien, el rendiment de l'enciam i la col xinesa és de 100 a 150 g per planta; El rendiment de l'api blanc i l'api vermell per planta és de 100 a 120 g; el rendiment de la Begonia fimbristipula Hance en la primera collita és baix, de 20 a 30 g per planta, i amb la germinació contínua de les branques laterals, es pot collir per segona vegada, amb un interval d'uns 15 dies i rendiments de 60 a 80 g per planta; el rendiment del forat de menú nutritiu és de 50 a 80 g, collit un cop cada 25 dies i es pot collir contínuament.

Figura 3, Aplicació de producció del dispositiu de cultiu prefabricat

Efecte de l'aplicació

Després de més d'un any de producció i aplicació, el dispositiu pot aprofitar al màxim l'espai tridimensional de la sala per a la producció a petita escala d'una varietat de cultius. Les seves operacions de càrrega i descàrrega són senzilles i fàcils d'aprendre, i no cal formació professional. Ajustant l'elevació i el flux de la bomba d'aigua, es pot evitar el problema del flux excessiu i el desbordament de la solució de nutrients al dipòsit de cultiu. El disseny de la tapa oberta del dipòsit de cultiu no només és fàcil de netejar després de l'ús, sinó que també és fàcil de substituir quan els accessoris estan danyats. El dipòsit de cultiu està connectat amb la mànega de goma del sistema de circulació d'aigua i fertilitzants, cosa que realitza el disseny modular del dipòsit de cultiu i el sistema de circulació d'aigua i fertilitzants, i evita els desavantatges del disseny integrat del dispositiu hidropònic tradicional. A més, el dispositiu es pot utilitzar per a la investigació científica en condicions de temperatura i humitat controlables, a més de la producció de cultius domèstics. No només estalvia espai de prova, sinó que també compleix els requisits de l'entorn de producció, especialment la consistència de l'entorn de creixement de les arrels. Després d'una simple millora, el dispositiu de cultiu també pot complir els requisits de diferents mètodes de tractament de l'entorn de la rizosfera i s'ha utilitzat àmpliament en experiments científics amb plantes.

Font de l'article: Compte de WeChat deTecnologia d'Enginyeria Agrícola (horticultura d'hivernacle) 

Informació de referència: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Disseny i aplicació d'un dispositiu prefabricat de cultiu domèstic [J]. Tecnologia d'Enginyeria Agrícola, 2021, 41 (16): 12-15.