[אבסטרקט] נכון לעכשיו, מכשירי שתילה ביתיים מאמצים בדרך כלל עיצוב משולב, מה שמביא אי נוחות רבה לתנועה וטעינה ופריקה. בהתבסס על מאפייני מרחב המחיה של תושבים עירוניים ומטרת העיצוב של ייצור צמחים משפחתיים, מאמר זה מציע סוג חדש של עיצוב מכשירי שתילה משפחתיים טרומיים. המכשיר מורכב מארבעה חלקים: מערכת תמיכה, מערכת גידול, מערכת מים ודשן ומערכת תוספי אור (לרוב, נורות לד לגידול). יש לו טביעת רגל קטנה, ניצול שטח גבוה, מבנה חדשני, פירוק והרכבה נוחים, עלות נמוכה ויכולת ביצוע חזקה. זה יכול לענות על הצרכים של תושבים עירוניים לגבי חסה לסלרי, ירקות מהירים, כרוב מזין וביגוניה פימבריסטיפולה. לאחר שינוי בקנה מידה קטן, ניתן להשתמש בו גם למחקר ניסויים מדעיים בצמחים

עיצוב כולל של ציוד טיפוח

עקרונות עיצוב

מכשיר הטיפוח המוכן מכוון בעיקר לתושבים עירוניים. הצוות חקר במלואו את מאפייני מרחב המחיה של תושבים עירוניים. השטח קטן ושיעור ניצול השטח גבוה; המבנה חדשני ויפה; זה נוח לפירוק והרכבה, פשוט וקל ללמידה; יש לו עלות נמוכה ויכולת ביצוע חזקה. ארבעת העקרונות הללו עוברים לאורך כל תהליך העיצוב, ושואפים להשיג את המטרה הסופית של הרמוניה עם הסביבה הביתית, מבנה יפה והגון וערך שימוש חסכוני ופרקטי.

חומרים לשימוש

מסגרת התמיכה נרכשת ממוצר המדף הרב שכבתי של השוק, אורך 1.5 מ', רוחב 0.6 מ' וגובה 2.0 מ'. החומר הוא פלדה, מרוסס ומוגן חלודה, וארבע הפינות של מסגרת התמיכה מרותכות בגלגלים אוניברסליים של בלמים; הצלחת המצולעת נבחרה כדי לחזק את לוחית שכבת מסגרת התמיכה העשויה מלוח פלדה בעובי 2 מ"מ עם טיפול נגד חלודה בהתזה, שני חלקים לשכבה. שוקת הטיפוח עשויה צינור מרובע הידרופוני PVC פתוח, 10 ס"מ×10 ס"מ. החומר הוא לוח PVC קשיח, בעובי של 2.4 מ"מ. קוטר חורי הטיפוח הוא 5 ס"מ, והמרווח בין חורי הטיפוח הוא 10 ס"מ. מיכל תמיסת התזונה או מיכל המים עשויים מקופסת פלסטיק בעובי דופן של 7 מ"מ, באורך של 120 ס"מ, רוחב של 50 ס"מ וגובה של 28 ס"מ.

עיצוב מבנה מכשירי טיפוח

על פי תוכנית התכנון הכוללת, מכשיר הטיפוח המשפחתי המוכן מורכב מארבעה חלקים: מערכת תמיכה, מערכת טיפוח, מערכת מים ודשן ומערכת תוספי אור (בעיקר, נורות LED לגידול). ההתפלגות במערכת מוצגת באיור 1.

איור 1, התפלגות במערכת מוצגת ב.

תמיכה בתכנון מערכת

מערכת התמיכה של מכשיר הטיפוח המשפחתי המוכן מורכבת ממוט זקוף, קורה וצלחת שכבה. המוט והקורה מוחדרים דרך אבזם חור הפרפר, שנוח לפירוק והרכבה. הקורה מצוידת בפלטת שכבת צלעות מחוזקת. ארבע הפינות של מסגרת הטיפוח מרותכות בגלגלים אוניברסליים עם בלמים להגברת גמישות התנועה של מכשיר הטיפוח.

תכנון מערכת טיפוח

מיכל הטיפוח הינו צינור מרובע הידרופוני בגודל 10 ס"מ×10 ס"מ בעל עיצוב מכסה פתוח, קל לניקוי וניתן להשתמש בו לטיפוח תמיסת תזונה, גידול מצע או עיבוד אדמה. בגידול תמיסת תזונה מניחים את סל השתילה בבור השתילה ומקבעים את השתילים בעזרת ספוג עם מפרט מתאים. כאשר המצע או האדמה מעובדים, תוחבים ספוג או גזה לתוך החורים המחברים בשני קצוות שוקת הטיפוח כדי למנוע מהמצע או האדמה לחסום את מערכת הניקוז. שני קצוות מיכל הטיפוח מחוברים למערכת המחזור באמצעות צינור גומי בקוטר פנימי של 30 מ"מ, המונע למעשה את פגמי ההתמצקות המבנית הנגרמים מהדבקת דבק PVC, שאינה תורמת לתנועה.

תכנון מערכת זרימת מים ודשנים

בגידול תמיסת תזונה, השתמש במשאבה מתכווננת כדי להוסיף את תמיסת התזונה למיכל הגידול ברמה העליונה, ולשלוט בכיוון הזרימה של תמיסת התזונה דרך הפקק הפנימי של צינור ה-PVC. על מנת למנוע זרימה לא אחידה של תמיסת התזונה, תמיסת התזונה במיכל הגידול של אותה שכבה נוקטת בשיטת זרימה חד כיוונית "בצורת S". על מנת להגדיל את תכולת החמצן של תמיסת התזונה, כאשר השכבה הנמוכה ביותר של תמיסת תזונה זורמת החוצה, מתוכנן פער מסוים בין יציאת המים למפלס הנוזל של מיכל המים. בעיבוד מצע או קרקע מניחים את מיכל המים על השכבה העליונה, השקיה ודישון מתבצעים באמצעות מערכת השקיה בטפטוף. הצינור הראשי הינו צינור PE שחור בקוטר 32 מ"מ ועובי דופן 2.0 מ"מ וצינור המסועף הינו צינור PE שחור בקוטר 16 מ"מ ועובי דופן 1.2 מ"מ. כל צינור מסועף התקן שסתום לשליטה אישית. חץ הטיפה משתמש בטפטפת חץ ישר מפוצה בלחץ, 2 לכל חור, המוחדר לשורש השתיל בחור הגידול. עודפי מים נאספים דרך מערכת הניקוז, מסוננים ועושים שימוש חוזר.

מערכת תוספי אור

כאשר מכשיר הטיפוח משמש לייצור מרפסת, ניתן להשתמש באור הטבעי מהמרפסת ללא אור משלים או כמות קטנה של אור משלים. כאשר מטפחים בסלון, יש צורך לבצע את עיצוב התאורה המשלים. גוף התאורה הוא תאורת לד באורך 1.2 מ', וזמן האור נשלט על ידי טיימר אוטומטי. זמן האור מוגדר ל-14 שעות, וזמן האור שאינו משלים הוא 10 שעות. בכל שכבה יש 4 נורות לד, המותקנות בתחתית השכבה. ארבעת הצינורות באותה שכבה מחוברים בסדרה, והשכבות מחוברות במקביל. בהתאם לצרכי התאורה השונים של צמחים שונים, ניתן לבחור אור LED עם ספקטרום שונה.

הרכבת מכשיר

מכשיר הטיפוח הביתי המוכן פשוט במבנהו (איור 2) ותהליך ההרכבה פשוט. בשלב הראשון, לאחר קביעת גובה כל שכבה לפי גובה הגידולים התרבותיים, הכנס את הקורה לחור הפרפר של המוט הזקוף לבניית שלד המכשיר; בשלב השני, קבעו את צינור האור לגידול LED על הצלע המחזקת בגב השכבה, והניחו את השכבה שוקת הפנימית של קרן הצולבת של מסגרת הטיפוח; השלב השלישי, שוקת הגידול ומערכת זרימת המים והדשן מחוברים באמצעות צינור גומי; השלב הרביעי, התקן את צינור ה-LED, הגדר את הטיימר האוטומטי והצב את מיכל המים; איתור באגים במערכת הצעד החמישי, הוסף מים למיכל המים לאחר כוונון ראש המשאבה והזרימה, בדוק את מערכת זרימת המים והדשן ואת חיבור מיכל הטיפוח לאיתור נזילת מים, הדלק ובדוק את חיבור נורות ה-LED ואת התפקוד מצב הטיימר האוטומטי.

איור 2, עיצוב כולל של מכשיר טיפוח טרומי

יישום והערכה

יישום טיפוח

בשנת 2019, המכשיר ישמש לגידול פנימי בקנה מידה קטן של ירקות כמו חסה, כרוב סיני וסלרי (איור 3). בשנת 2020, על בסיס סיכום חווית הטיפוח הקודמת, צוות הפרויקט פיתח את גידול המצע האורגני של הירק ההומולוגי למזון ולרפואה ואת טכנולוגיית גידול תמיסת התזונה של Begonia fimbristipula hance, אשר העשירה את דוגמאות היישום הביתי של המכשיר. בשנתיים האחרונות של הגידול והיישום, ניתן לקצור חסה וירקות מהירים 25 ימים לאחר הטיפוח בטמפרטורה פנימית של 20-25℃; סלרי צריך לגדול במשך 35-40 ימים; Begonia fimbristipula Hance וכרוב סיני הם צמחים רב שנתיים שניתן לקצור במספר פעמים; Begonia fimbristipula יכולה לקצור את הגבעולים והעלים העליונים ב-10 ס"מ תוך כ-35 ימים, ואת הגבעולים והעלים הצעירים ניתן לקצור תוך כ-45 ימים לגידול כרוב. כאשר נקטפים, התשואה של חסה וכרוב סיני היא 100 ~ 150 גרם לצמח; התשואה של סלרי לבן וסלרי אדום לצמח היא 100 ~ 120 גרם; היבול של Begonia fimbristipula Hance בקטיף הראשון נמוך, 20-30 גרם לצמח, ועם נביטה מתמשכת של ענפים צדדיים, ניתן לקצור אותו בפעם השנייה, עם מרווח של כ-15 ימים ויבול של 60- 80 גרם לצמח; התפוקה של חור התפריט ההזנה היא 50-80 גרם, נקצר אחת ל-25 ימים, וניתן לקצור אותו ברציפות.

איור 3, יישום ייצור של מכשיר גידול טרומי

אפקט יישום

לאחר יותר משנה של ייצור ויישום, המכשיר יכול לעשות שימוש מלא בחלל התלת מימדי של החדר לייצור בקנה מידה קטן של מגוון גידולים. פעולות ההעמסה והפריקה שלו פשוטות וקלות ללמידה, ואין צורך בהכשרה מקצועית. על ידי התאמת העילוי והזרימה של משאבת המים, ניתן למנוע בעיית זרימה מוגזמת והצפת תמיסת תזונה במיכל הטיפוח. עיצוב המכסה הפתוח של מיכל הטיפוח אינו רק קל לניקוי לאחר השימוש, אלא גם קל להחלפה כאשר האביזרים פגומים. מיכל הטיפוח מחובר לצינור הגומי של מערכת מחזור המים והדשן, המממש את העיצוב המודולרי של מיכל הטיפוח ומערכת מחזור המים והדשן, ומונע את החסרונות של העיצוב המשולב במכשיר ההידרופוני המסורתי. בנוסף, המכשיר יכול לשמש למחקר מדעי בתנאי טמפרטורה ולחות ניתנים לשליטה בנוסף לייצור גידולים ביתיים. זה לא רק חוסך מקום בדיקה, אלא גם עונה על הדרישות של סביבת הייצור, במיוחד את העקביות של סביבת גידול השורשים. לאחר שיפור פשוט, מכשיר הטיפוח יכול גם לעמוד בדרישות של שיטות טיפול שונות של סביבת הריזוספרה, והיה בשימוש נרחב בניסויים מדעיים בצמחים.

מקור המאמר: חשבון Wechat שלטכנולוגיה של הנדסה חקלאית (גננות חממה) 

מידע התייחסות: Wang Fei,Wang Changyi,Shi Jingxuan, et al.תכנון ויישום של מכשיר גידול ביתי טרומי[J]. Agricultural Engineering Technology,2021,41(16):12-15.