[תקציר] כיום, מכשירי שתילה ביתיים בדרך כלל מאמצים עיצוב משולב, מה שמביא אי נוחות רבה לתנועה, טעינה ופריקה. בהתבסס על מאפייני מרחב המחיה של תושבים עירוניים ומטרת התכנון של גידול צמחים משפחתי, מאמר זה מציע סוג חדש של עיצוב מכשיר שתילה משפחתי טרומי. המכשיר מורכב מארבעה חלקים: מערכת תמיכה, מערכת גידול, מערכת מים ודשן ומערכת תוספת תאורה (בעיקר, נורות גידול LED). יש לו טביעת רגל קטנה, ניצול שטח גבוה, מבנה חדשני, פירוק והרכבה נוחים, עלות נמוכה ומעשיות חזקה. הוא יכול לענות על הצרכים של תושבים עירוניים בנוגע לחסה לסלרי, ירקות מהירים, כרוב מזין ובגוניה פימבריסטולה. לאחר שינוי בקנה מידה קטן, ניתן להשתמש בו גם למחקר ניסויים מדעיים בצמחים.

תכנון כולל של ציוד גידול

עקרונות עיצוב

מתקן הגידול המוכן מראש מיועד בעיקר לתושבים עירוניים. הצוות חקר לעומק את מאפייני מרחב המחיה של תושבים עירוניים. השטח קטן ושיעור ניצול השטח גבוה; המבנה חדשני ויפה; נוח לפירוק והרכבה, פשוט וקל ללמידה; בעל עלות נמוכה ומעשיות חזקה. ארבעת העקרונות הללו עוברים לאורך כל תהליך התכנון, ושואפים להשיג את המטרה הסופית של הרמוניה עם סביבת הבית, מבנה יפה והוגן, וערך שימוש כלכלי ומעשי.

חומרים לשימוש

מסגרת התמיכה נרכשת ממוצר המדף הרב-שכבתי של השוק, באורך 1.5 מטר, ברוחב 0.6 מטר וגובה 2.0 מטר. החומר הוא פלדה, מרוססת ועמידה בפני חלודה, וארבע פינות מסגרת התמיכה מרותכות עם גלגלי בלם אוניברסליים; הפלטה המצולעת נבחרה לחיזוק שכבת מסגרת התמיכה העשויה מפלטה בעובי 2 מ"מ עם טיפול נגד חלודה בהתזה, שתי חתיכות בכל שכבה. שוקת הגידול עשויה מצינור מרובע הידרופוני PVC פתוח, 10 ס"מ × 10 ס"מ. החומר הוא לוח PVC קשיח, בעובי של 2.4 מ"מ. קוטר חורי הגידול הוא 5 ס"מ, והמרווח בין חורי הגידול הוא 10 ס"מ. מיכל תמיסת התזונה או מיכל המים עשויים קופסת פלסטיק בעובי דופן של 7 מ"מ, באורך של 120 ס"מ, רוחב של 50 ס"מ וגובה של 28 ס"מ.

תכנון מבנה מכשיר גידול

על פי תוכנית התכנון הכוללת, מתקן גידול משפחתי מוכנה מראש מורכב מארבעה חלקים: מערכת תמיכה, מערכת גידול, מערכת מים ודשן ומערכת תוספת תאורה (בעיקר, נורות גידול LED). ההתפלגות במערכת מוצגת באיור 1.

איור 1, ההתפלגות במערכת מוצגת ב-.

תכנון מערכת תמיכה

מערכת התמיכה של מתקן הגידול המשפחתי המוכן מראש מורכבת ממוט זקוף, קורה ולוח שכבות. המוט והקורה מוכנסים דרך אבזם חור פרפר, הנוחה לפירוק ולהרכבה. הקורה מצוידת בלוח שכבות צלעות מחוזק. ארבע פינות מסגרת הגידול מרותכות בגלגלים אוניברסליים עם בלמים כדי להגביר את גמישות תנועת מתקן הגידול.

תכנון מערכת גידול

מיכל הגידול הוא צינור הידרופוני מרובע בגודל 10 ס"מ × 10 ס"מ עם עיצוב מכסה פתוח, קל לניקוי, וניתן להשתמש בו לגידול תמיסות הזנה, גידול מצע או גידול אדמה. בגידול תמיסות הזנה, סל השתילה ממוקם בחור השתילה, והשתילים מקובעים באמצעות ספוג בעל מפרטים מתאימים. כאשר מעובדים את המצע או האדמה, ספוג או גזה נדחפים לתוך חורי החיבור בשני קצוות שוקת הגידול כדי למנוע מהמצע או האדמה לחסום את מערכת הניקוז. שני קצוות מיכל הגידול מחוברים למערכת הדם באמצעות צינור גומי בקוטר פנימי של 30 מ"מ, מה שמונע ביעילות פגמים של התמצקות מבנית הנגרמים מהדבקת דבק PVC, שאינו תורם לתנועה.

תכנון מערכת זרימת מים ודשנים

בגידול תמיסת מזון, יש להשתמש במשאבה מתכווננת כדי להוסיף את תמיסת המזון למיכל הגידול העליון, ולשלוט בכיוון הזרימה של תמיסת המזון דרך הפקק הפנימי של צינור ה-PVC. על מנת למנוע זרימה לא אחידה של תמיסת המזון, תמיסת המזון במיכל הגידול בעל אותה שכבה מאמצת שיטת זרימה חד כיוונית "בצורת S". על מנת להגדיל את תכולת החמצן של תמיסת המזון, כאשר השכבה התחתונה ביותר של תמיסת המזון זורמת החוצה, נוצר פער מסוים בין פתח יציאת המים לגובה הנוזל של מיכל המים. בגידול מצע או אדמה, מיכל המים ממוקם על השכבה העליונה, וההשקיה והדישון מתבצעים באמצעות מערכת השקיה בטפטוף. הצינור הראשי הוא צינור PE שחור בקוטר 32 מ"מ ועובי דופן של 2.0 מ"מ, וצינור הסתעפות הוא צינור PE שחור בקוטר 16 מ"מ ועובי דופן של 1.2 מ"מ. בכל צינור הסתעפות יש להתקין שסתום לבקרה פרטנית. חץ הירידה משתמש בטפטוף חץ ישר מפוצה בלחץ, 2 לכל חור, המוחדר לשורש השתיל בחור הגידול. עודפי מים נאספים דרך מערכת הניקוז, מסוננים ומשתמשים בהם שוב.

מערכת תוספי אור

כאשר משתמשים במכשיר הגידול לייצור מרפסת, ניתן להשתמש באור הטבעי מהמרפסת ללא תאורה משלימה או כמות קטנה של תאורה משלימה. בעת גידול בסלון, יש צורך לבצע את תכנון התאורה המשלימה. גוף התאורה הוא מנורת גידול LED באורך 1.2 מטר, וזמן התאורה נשלט על ידי טיימר אוטומטי. זמן התאורה מוגדר ל-14 שעות, וזמן התאורה ללא תאורה משלימה הוא 10 שעות. ישנן 4 נורות LED בכל שכבה, המותקנות בתחתית השכבה. ארבעת הצינורות באותה שכבה מחוברים בטור, והשכבות מחוברות במקביל. בהתאם לצורכי התאורה השונים של צמחים שונים, ניתן לבחור אור LED עם ספקטרום שונה.

הרכבת מכשירים

מכשיר הגידול הביתי המוכן מראש הוא פשוט במבנהו (איור 2) ותהליך ההרכבה פשוט. בשלב הראשון, לאחר קביעת גובה כל שכבה בהתאם לגובה הגידולים המעובדים, יש להכניס את הקורה לחור הפרפר של העמוד האנכי כדי לבנות את שלד המכשיר; בשלב השני, יש לחבר את צינור תאורת הגידול LED לצלע החיזוק בגב השכבה, ולהניח את השכבה בשקע הפנימי של קורת הרוחב של מסגרת הגידול; בשלב השלישי, שקע הגידול ומערכת זרימת המים והדשן מחוברים באמצעות צינור גומי; בשלב הרביעי, יש להתקין את צינור ה-LED, להגדיר את הטיימר האוטומטי ולהניח את מיכל המים; בשלב החמישי - ניפוי שגיאות במערכת, להוסיף מים למיכל המים. לאחר כוונון ראש המשאבה והזרימה, יש לבדוק את מערכת זרימת המים והדשן ואת חיבור מיכל הגידול לאיתור דליפות מים, להפעיל ולבדוק את חיבור נורות ה-LED ואת מצב העבודה של הטיימר האוטומטי.

איור 2, תכנון כללי של מתקן גידול טרומי

יישום והערכה

יישום טיפוח

בשנת 2019, המכשיר ישמש לגידול בקנה מידה קטן של ירקות בתוך הבית כגון חסה, כרוב סיני וסלרי (איור 3). בשנת 2020, על סמך סיכום ניסיון הגידול הקודם, צוות הפרויקט פיתח גידול מצע אורגני של ירק הומולוגי למזון ותרופות וטכנולוגיית גידול בתמיסות תזונה של Begonia fimbristipula hance, אשר העשירו את דוגמאות היישום הביתי של המכשיר. בשנתיים האחרונות של גידול ויישום, ניתן לקצור חסה וירקות מהירים 25 ימים לאחר הגידול בטמפרטורה פנימית של 20-25 מעלות צלזיוס; סלרי צריך לגדול במשך 35-40 ימים; Begonia fimbristipula Hance וכרוב סיני הם צמחים רב שנתיים שניתן לקצור אותם מספר פעמים; Begonia fimbristipula יכולה לקצור את הגבעולים והעלים העליונים של 10 ס"מ תוך כ-35 ימים, ואת הגבעולים והעלים הצעירים ניתן לקצור תוך כ-45 ימים לגידול כרוב. לאחר הקציר, יבול החסה והכרוב הסיני הוא 100~150 גרם לצמח; תנובת הסלרי הלבן והסלרי האדום לצמח היא 100~120 גרם; תנובת בגוניה פימבריסטיקולה האנס בקציר הראשון נמוכה, 20-30 גרם לצמח, ועם נביטה רציפה של ענפי הצד, ניתן לקצור אותה בפעם השנייה, במרווח של כ-15 יום ותנובת 60-80 גרם לצמח; תנובת חור התפריט המזין היא 50-80 גרם, הקצירה מתבצעת כל 25 יום, וניתן לקצור אותה ברציפות.

איור 3, יישום ייצור של מתקן גידול טרומי

אפקט היישום

לאחר יותר משנה של ייצור ויישום, המכשיר יכול לנצל באופן מלא את המרחב התלת-ממדי של החדר לייצור בקנה מידה קטן של מגוון גידולים. פעולות הטעינה והפריקה שלו פשוטות וקלות ללמידה, ואין צורך בהכשרה מקצועית. על ידי כוונון העילוי והזרימה של משאבת המים, ניתן להימנע מבעיית הזרימה המוגזמת והצפה של תמיסת חומרים מזינים במיכל הגידול. עיצוב המכסה הפתוח של מיכל הגידול לא רק קל לניקוי לאחר השימוש, אלא גם קל להחלפה כאשר האביזרים פגומים. מיכל הגידול מחובר לצינור הגומי של מערכת זרימת המים והדשן, מה שמממש את העיצוב המודולרי של מיכל הגידול ומערכת זרימת המים והדשן, ומונע את החסרונות של העיצוב המשולב במכשיר ההידרופוני המסורתי. בנוסף, ניתן להשתמש במכשיר למחקר מדעי בתנאי טמפרטורה ולחות נשלטים בנוסף לייצור גידולים ביתיים. זה לא רק חוסך שטח בדיקה, אלא גם עומד בדרישות סביבת הייצור, במיוחד עקביות סביבת צמיחת השורשים. לאחר שיפור פשוט, מכשיר הטיפוח יכול גם לעמוד בדרישות של שיטות טיפול שונות של סביבת הריזוספרה, והוא נמצא בשימוש נרחב בניסויים מדעיים בצמחים.

מקור המאמר: חשבון Wechat שלטכנולוגיית הנדסה חקלאית (גננות חממה) 

מידע התייחסות: Wang Fei,Wang Changyi,Shi Jingxuan, et al.תכנון ויישום של מתקן גידול ביתי טרומי [J]. טכנולוגיית הנדסה חקלאית, 2021, 41 (16): 12-15.