מחבר: Changji Zhou, Hongbo Li וכו'.

מקור המאמר: גננות חממה, טכנולוגיה להנדסה חקלאית

זהו הבסיס הניסויי של המכון למדעי החקלאות של מחוז היידיאן, כמו גם של תערוכת ההייטק החקלאי ופארק המדע של היידיאן. בשנת 2017, הוביל המחבר את השקת חממת הניסוי רב-תחומית עשויה מפלסטיק עם בידוד תרמי גבוה מדרום קוריאה. כיום, המנהל ג'נג הפך אותה לחממת ייצור תותים המשלבת תצוגת טכנולוגיה, סיורים וקטיף, פנאי ובידור. היא נקראת "תות ענן 5G", ואני אקח אתכם לחוות אותה יחד.

שתילת חממת תותים וניצול השטח שלה

מדף תותים הניתן להרמה ומערכת תלייה

חריץ גידול ושיטת גידול

חריץ הגידול מרכז את אספקת המים והניקוז בתחתית חריץ הגידול, וקצה מורם החוצה במרכז המשטח התחתון של חריץ הגידול בכיוון הארוך (מבפנים חריץ הגידול נוצר חריץ תחתון בתחתית). אספקת המים העיקרית לחריץ הגידול מונחת ישירות בחריץ תחתון זה, והמים הנשטפים ממצע הגידול נאספים גם הם לחריץ זה באופן אחיד, ולבסוף נפלטים מקצה אחד של חריץ הגידול.

היתרונות של שתילת תותים עם עציץ גידול הם שתחתית עציץ הגידול מופרדת מהמשטח התחתון של חריץ הגידול, ולא ייווצר אקוויפר גבוה בחלק התחתון של המצע, והאוורור הכללי של המצע משתפר; הוא יתפשט עם זרימת מי ההשקיה; שלישית, לא תהיה דליפה כאשר המצע מותקן בעציץ הגידול, ומדף הגידול מסודר ויפה בכללותו. החיסרון של גישה זו הוא בעיקר שהשקיה בטפטוף ושתילת עציץ גידול מגדילות את ההשקעה בבניית ציוד.

חריצי גידול ועציצים

מערכת תלייה והרמה של מתלה גידול

מערכת התלייה וההרמה של מדף הגידול זהה בעיקרה לזו של מדף הרמה מסורתי של תותים. אבזם התלייה של חריץ הגידול מקיף את חריץ הגידול, ומחבר את אבזם התלייה ואת גלגל ההיפוך באמצעות בורג סל פרחים באורך מתכוונן (המשמש להתאמת עקביות גובה ההתקנה של חריץ הגידול). על המיתר התחתון, הקצה השני מלופף על הגלגל המחובר לציר ההינע של מפחית המנוע.

מערכת תליית מדפי גידול

על בסיס מערכת המתלה האוניברסלית הכוללת, על מנת לענות על הצרכים של צורת החתך המיוחדת של חריץ הגידול ועל הצרכים של תצוגת התיירות, עוצבו כאן גם כמה אביזרים ומתקנים מותאמים אישית באופן חדשני.

(1) מתלה מדף גידול. אבזם התלייה של מדף הגידול הוא ראשית אבזם לולאה סגורה, הנוצר על ידי כיפוף וריתוך של חוט פלדה. חתך הרוחב של כל חלק באבזם התלייה זהה, והתכונות המכניות עקביות; החלק התחתון של החריץ מאמץ גם הוא את הכיפוף החצי-מעגלי המתאים; השלישי הוא קיפול אמצע האבזם לזווית חדה, והאבזם העליון מחובר ישירות לנקודת הכיפוף, מה שלא רק מבטיח את מרכז הכובד היציב של חריץ הגידול, אלא גם לא יתרחש עיוות רוחבי, וזה גם מבטיח שהאבזם מחובר בצורה אמינה ולא יחליק ויתנתק.

אבזם מדף טיפוח

(2) חבל תלייה בטיחותי. על בסיס מערכת התלייה המסורתית, מותקנת מערכת תלייה נוספת כל 6 מטר לאורך חריץ הגידול. הדרישות למערכת התלייה הבטיחותית הנוספת הן, ראשית, לפעול באופן סינכרוני עם מערכת התלייה המניעה; שנית, שתהיה לה כושר נשיאה מספיק. על מנת להשיג את הדרישות הפונקציונליות הנ"ל, מתוכננת ונבחרת מערכת תלייה של התקן פיתול קפיצי כדי למשוך את חבל התלייה של חריץ הגידול. פיתול הקפיץ מסודר במקביל לחבל התלייה המניע, ותלוי ומקובע על המיתר התחתון של מסבך החממה.

מערכת מתלים בטיחותית נוספת

ציוד ייצור עזר של מתקן גידול

(1) מערכת קרדית צמחים. מערכת קרדית הצמחים המוזכרת כאן מורכבת בעיקר משני חלקים: סוגר קרדית צמחים וחבל כסוף צבעוני. ביניהם, סוגר קרדית הצמחים הוא מכלול המורכב מכרטיס מקופל בצורת U, מכופף חלקית ובעל מבנה כולו, ומכרטיס בצורת U עם מוטות הגבלה כפולים. החצי התחתון והתחתון של הכרטיס המקופל בצורת U תואמים את המידות החיצוניות של חריץ הגידול, ומקיפים את חריץ הגידול מלמטה; לאחר שהענפים הכפולים שלו חורגים מהמצב הפתוח של חריץ הגידול, נוצר כיפוף לחיבור מוטות ההגבלה הכפולים, והוא גם ממלא את תפקיד הגבלת העיוות של פתח חריץ הגידול; זהו כיפוף קטן בצורת U קמור כלפי מעלה, המשמש לקיבוע חבל הפרדת עלי הפרי של תותים; החלק העליון של הכרטיס בצורת U הוא כיפוף בצורת W לקיבוע חבל סירוק ענפי תותים ועלי תותים. הכרטיס המקופל בצורת U ומוט ההגבלה הכפול נוצרים כולם על ידי כיפוף חוט פלדה מגולוון.

חבל הפרדת עלי הפרי משמש לאיסוף ענפי ועלי התות בתוך רוחב הפתח של חריץ הגידול, ולתליית פרי התות מחוץ לחריץ הגידול, וזה לא רק נוח לקטיף פירות, אלא גם מגן על התות מפני ריסוס ישיר של תרופה נוזלית, ויכול לשפר את איכות הנוי של שתילת תות.

מערכת קרדית צמחים

(2) מתלה צהוב נייד. מתלה צהוב נייד תוכנן במיוחד, כלומר, מוט אנכי לתליית לוחות צהובים וכחולים מרותך על חצובה, שניתן להניח ישירות על רצפת החממה וניתן להזיז אותו בכל עת.

(3) רכב להגנת צמחים בעל נהיגה עצמית. רכב זה יכול להיות מצויד במרסס להגנת צמחים, כלומר, מרסס בעל נהיגה אוטומטית, שיכול לבצע פעולות להגנת צמחים ללא מפעילים בתוך הבית בהתאם למסלול המתוכנן על ידי מחשב, דבר שיכול להגן על בריאותם של מפעילי החממה.

ציוד להגנת הצומח

מערכת אספקת חומרים מזינים והשקיה

מערכת אספקת תמיסות ההזנה וההשקיה של פרויקט זה מחולקת ל-3 חלקים: האחד הוא חלק הכנת המים הצלולים; השני הוא מערכת ההשקיה והדישון של תותים; השלישי הוא מערכת מיחזור הנוזלים לגידול תותים. הציוד להכנת מים צלולים ומערכת תמיסת ההזנה מכונים יחד ראש השקיה, והציוד לאספקת והחזרת מים לגידולים מכונה ציוד השקיה.

מערכת אספקת חומרים מזינים והשקיה

חזית השקיה

ציוד להכנת מים נקיים צריך להיות מצויד בדרך כלל במסנני חול וחצץ להסרת חול, ובציוד ריכוך מים להסרת מלח. מים נקיים מסוננים ורוכים מאוחסנים במיכל אחסון לשימוש מאוחר יותר.

ציוד התצורה של תמיסת חומרי הזנה כולל בדרך כלל שלושה מיכלי חומרי גלם לדשנים A ו-B, ומיכל חומצה להתאמת רמת החומציות (pH), ומערכת של מערבלי דשנים. במהלך הפעולה, תמיסת המלאי במיכלים A, B ובמיכל החומצה מוגדרת ומעורבבת בפרופורציות על ידי מכונת הדשן בהתאם לנוסחה שנקבעה ליצירת תמיסת חומרי הזנה גולמיים, ותמיסת חומרי ההזנה הגולמיים שתצורתה של מכונת הדשן מאוחסנת במיכל אחסון תמיסת המלאי כהמתנה.

ציוד להכנת תמיסות תזונה

מערכת אספקת והחזרת מים לשתילת תותים

מערכת אספקת המים והחזרתם לנטיעת תות שדה מאמצת שיטה של ​​אספקת מים והחזרה מרכזית בקצה אחד של חריץ הגידול. מכיוון שחריץ הגידול מאמצ שיטת הרמה ותלייה, נעשה שימוש בשתי צורות לצינורות אספקת המים והחזרתם של חריץ הגידול: האחת היא צינור קשיח קבוע; השנייה היא צינור גמיש הנע מעלה ומטה עם חריץ הגידול. במהלך ההשקיה והדישון, אספקת הנוזלים ממיכל המים הצלולים וממיכל אחסון הנוזלים הגולמיים נשלחת למכונה משולבת מים ודשן לערבוב בהתאם ליחס שנקבע (שיטה פשוטה יכולה להשתמש במייצר דשן פרופורציונלי, כגון ונטורי וכו', שיכול להיות מונע או לא מונע) ולאחר מכן נשלחת לראש קולב הגידול דרך צינור אספקת המים הראשי (צינור אספקת המים הראשי מותקן על מסבך החממה לאורך טווח החממה), וצינור הגומי הגמיש מוביל את מי ההשקיה מצינור אספקת המים הראשי לקצה כל מתקן גידול, ולאחר מכן מתחבר לצינור אספקת המים שנקבע בחריץ הגידול. צינורות אספקת המים בחריץ הגידול מסודרים לאורך חריץ הגידול, ובדרך, צינורות הטפטוף מחוברים בהתאם למיקום הסידור של עציץ הגידול, וחומרי ההזנה מוזרמים לתוך תווך עציץ הגידול דרך צינורות הטפטוף. עודפי תמיסת ההזנה הנפלטים מהמצע מנוקזים לחריץ הגידול דרך חור הניקוז בתחתית עציץ הגידול ונאספים בתעלת הניקוז בתחתית חריץ הגידול. יש להתאים את גובה ההתקנה של חריץ הגידול ליצירת זרימה קבועה מקצה אחד לשני. במדרונות משופעים, נוזל החזרת ההשקיה שנאסף מתחתית החריץ ייאסף בסופו של דבר בקצה החריץ. בקצה חריץ הגידול מסודר פתח לחיבור מיכל החיבור של נוזל החזרה, וצינור החזרת נוזלים מחובר מתחת למיכל האיסוף, ונוזל החזרה שנאסף נאסף לבסוף ומשוחרר למיכל החזרת הנוזלים.

מערכת אספקת והחזרת מי השקיה

ניצול נוזל חוזר

נוזל החזרה להשקיה בחממה זה אינו משתמש בפעולת סירקולציה סגורה של מערכת ייצור תותים, אלא אוסף את נוזל ההחזרה מחריץ שתילת התותים ומשתמש בו ישירות לשתילת ירקות נוי. חריץ גידול בגובה קבוע זהה לגידול תותים ממוקם על ארבעת הקירות ההיקפיים של החממה, וחריץ הגידול מלא במצע גידול לגידול ירקות נוי. נוזל ההחזרה של תותים מושקה ישירות לירקות הנוי הללו, ומשתמש במים נקיים במיכל האחסון להשקיה יומית. בנוסף, צינורות אספקת המים והחזרה של חריץ הגידול משולבים לאחד בתכנון צינורות אספקת המים והחזרה. בחריץ הגידול מאומץ מצב השקיה גאות ושפל. במהלך תקופת אספקת המים, שסתום צינור אספקת המים נפתח ושסתום צינור ההחזרה סגור. שסתום הצינור סגור ושסתום הניקוז פתוח. שיטת השקיה זו חוסכת את צינורות אספקת המים ותתי-צינורות השקיה בחריץ הגידול, חוסכת השקעה, ולמעשה אין לה השפעה על ייצור ירקות הנוי.

גידול ירקות נוי באמצעות נוזל חוזר

חממה ומתקני תמיכה

החממה יובאה במלואה מדרום קוריאה בשנת 2017. אורכה 47 מטר, רוחבה 23 מטר, ושטחה הכולל הוא 1081 מטר.² מוטת החממה היא 7 מטר, המפרץ הוא 3 מטר, גובה המרזב הוא 4.5 מטר וגובה הרכס הוא 6.4 מטר, עם סך של 3 מוטות ו-15 מוטות. על מנת לשפר את הבידוד התרמי של החממה, הוקם מסדרון בידוד תרמי ברוחב מטר אחד סביב החממה, ותוכנן וילון בידוד תרמי פנימי דו-שכבתי. במהלך השינוי המבני, הוחלפו הקומות האופקיות בחלק העליון של העמודים בין מוטות החממה המקורית בקורות מסבך.

מבנה החממה

שיפוץ מערכת הבידוד התרמי של החממה שומר על העיצוב המקורי של מערכת הבידוד התרמי של הגג והקיר עם בידוד תרמי פנימי כפול. עם זאת, לאחר 3 שנות פעילות, רשת הצל המקורית התיישנה ונפגעה חלקית. בשיפוץ החממה, כל וילונות הבידוד עודכנו והוחלפו בשמיכות בידוד אקריליות מכותנה, שהן קלות יותר ומבודדות תרמית יותר, מתוצרת בית. כבר מהפעולה בפועל, החיבורים בין וילונות הבידוד של הגג חופפים, שמיכת הבידוד של הקיר ושמיכת הבידוד של הגג חופפים, וכל מערכת הבידוד אטומה היטב.

מערכת בידוד חממה

על מנת להבטיח את דרישות התאורה לגידול גידולים, נוספה מערכת תאורה משלימה בשיפוץ החממה. התאורה המשלימה מאמצת מערכת תאורת LED בעלת אפקט ביולוגי, לכל מנורת גידול LED יש הספק של 50 וואט, ומסודרת 2 עמודות בכל עמוד. שטח כל עמוד תאורה הוא 3 מטר. הספק התאורה הכולל הוא 4.5 קילוואט, שווה ערך ל-4.61 וואט/מ"ר.² ליחידת שטח. עוצמת האור בגובה מטר אחד יכולה להגיע ליותר מ-2000 לוקס.

במקביל להתקנת נורות הצמחייה המשלימות, מותקנת גם שורה של נורות UVB בכל רצף במרווח של 2 מטר, המשמשות בעיקר לחיטוי לא סדיר של האוויר בחממה. עוצמתה של נורת UVB בודדת היא 40 וואט, וההספק הכולל המותקן הוא 4.36 קילוואט, שווה ערך ל-4.47 וואט/מ"ר.² ליחידת שטח.

מערכת חימום החממה משתמשת במשאבת חום מקור אוויר בעלת אנרגיה נקייה יותר לסביבה, אשר שולחת אוויר חם לחממה דרך מחליף חום. ההספק הכולל של משאבת חום מקור האוויר בחממה הוא 210 קילוואט, ו-38 יחידות של מאווררי מחליפי חום מפוזרים באופן שווה בחדר. פיזור החום של כל מאוורר הוא 5.5 קילוואט, מה שיכול להבטיח שטמפרטורת האוויר בחממה תהיה מעל 5 מעלות צלזיוס מתחת לטמפרטורת חוץ של -15 מעלות צלזיוס ביום הקר ביותר בבייג'ינג, ובכך להבטיח ייצור בטוח של תותים בחממה.

על מנת להבטיח אחידות של טמפרטורת האוויר והלחות בחממה וליצור תנועת אוויר מסוימת בתוך הבית, החממה מצוידת גם במאוורר סירקולציה אופקי. מאווררי הסירקולציה מסודרים במרכז החממה במרווחים של 18 מטר, והספקו של מאוורר בודד הוא 0.12 קילוואט.

ציוד בקרת סביבה תומך בחממה

מידע על ציטוט:

Changji Zhou, Hongbo, Li, He Zheng וכו'.ד"ר ג'ואו בדק את קולב תותים הניתן להרמה מסוג Shiling (מאה עשרים ושש) ואת המתקנים והציוד התומכים שלו [J]. טכנולוגיית הנדסה חקלאית, 2022,42(7):36-42.