[الملخص] في الوقت الحالي ، تعتمد أجهزة الزراعة المنزلية عادةً على تصميم متكامل ، مما يسبب الكثير من الإزعاج للحركة والتحميل والتفريغ.بناءً على خصائص مساحة المعيشة لسكان الحضر وهدف التصميم لإنتاج النباتات العائلية ، تقترح هذه المقالة نوعًا جديدًا من تصميم أجهزة الزراعة العائلية الجاهزة.يتكون الجهاز من أربعة أجزاء: نظام دعم ، ونظام زراعة ، ونظام مياه وأسمدة ، ونظام مكمل للضوء (غالبًا ، مصابيح LED تنمو).لديها مساحة صغيرة ، واستخدام مساحة عالية ، وهيكل جديد ، وتفكيك وتجميع مناسبين ، وتكلفة منخفضة ، وقابلية عملية قوية.يمكن أن يلبي احتياجات سكان الحضر حول الخس للكرفس والخضروات السريعة والملفوف المغذي وشمر بيجونيا.بعد التعديل على نطاق صغير ، يمكن استخدامه أيضًا في أبحاث التجارب العلمية النباتية

التصميم العام لمعدات الزراعة

مبادئ التصميم

جهاز الزراعة الجاهزة موجه بشكل أساسي لسكان الحضر.حقق الفريق بشكل كامل في خصائص مساحة المعيشة لسكان الحضر.المنطقة صغيرة ومعدل استخدام المساحة مرتفع ؛الهيكل جديد وجميل.من السهل التفكيك والتجميع ، بسيط وسهل التعلم ؛لها تكلفة منخفضة وعملي قوي.تعمل هذه المبادئ الأربعة خلال عملية التصميم بأكملها ، وتسعى جاهدة لتحقيق الهدف النهائي المتمثل في التناغم مع بيئة المنزل ، والهيكل الجميل واللائق ، وقيمة الاستخدام الاقتصادية والعملية.

المواد التي سيتم استخدامها

يتم شراء إطار الدعم من منتج الرف متعدد الطبقات في السوق ، بطول 1.5 متر وعرض 0.6 متر وارتفاع 2.0 متر.المادة مصنوعة من الفولاذ ، ومرشاة ومقاومة للصدأ ، والأركان الأربعة لإطار الدعم ملحومة بعجلات مكابح عالمية ؛يتم اختيار الصفيحة المضلعة لتقوية لوحة طبقة إطار الدعم المصنوعة من صفيحة فولاذية بسمك 2 مم مع معالجة بلاستيكية مضادة للصدأ بالرش ، قطعتان لكل طبقة.حوض الزراعة مصنوع من أنبوب مربع مائي PVC مفتوح الغطاء ، 10 سم × 10 سم.المادة عبارة عن لوح PVC صلب ، بسمك 2.4 مم.قطر فتحات الزراعة 5 سم ، وتباعد ثقوب الزراعة 10 سم.يتكون خزان محلول المغذيات أو خزان المياه من صندوق بلاستيك بسماكة جدار 7 مم ، بطول 120 سم ، وعرض 50 سم ، وارتفاع 28 سم.

تصميم هيكل جهاز الزراعة

وفقًا لخطة التصميم الشاملة ، يتكون جهاز الزراعة الأسري الجاهز من أربعة أجزاء: نظام دعم ، ونظام زراعة ، ونظام مياه وأسمدة ، ونظام مكمل ضوئي (غالبًا ، مصابيح LED تنمو).يظهر التوزيع في النظام في الشكل 1.

الشكل 1 ، التوزيع في النظام موضح في.

تصميم نظام الدعم

يتكون نظام الدعم لجهاز الزراعة العائلي الجاهز من عمود قائم وحزمة ولوحة طبقة.يتم إدخال العمود والحزمة من خلال مشبك ثقب الفراشة ، وهو مناسب للفك والتجميع.تم تجهيز العارضة بلوحة طبقة ضلع مقواة.تم لحام الزوايا الأربع لإطار الزراعة بعجلات عالمية مزودة بمكابح لزيادة مرونة حركة جهاز الزراعة.

تصميم نظام الزراعة

خزان الزراعة عبارة عن أنبوب مربع مائي مقاس 10 سم × 10 سم بتصميم غطاء مفتوح ، وهو سهل التنظيف ، ويمكن استخدامه لزراعة محلول المغذيات أو زراعة الركيزة أو زراعة التربة.في زراعة محلول المغذيات ، يتم وضع سلة الزراعة في حفرة الزراعة ، ويتم تثبيت الشتلات بإسفنجة ذات المواصفات المقابلة.عندما يتم زراعة الركيزة أو التربة ، يتم حشو الإسفنج أو الشاش في الثقوب المتصلة في طرفي حوض الزراعة لمنع الركيزة أو التربة من سد نظام الصرف.يتم توصيل طرفي خزان الزراعة بنظام الدوران بواسطة خرطوم مطاطي بقطر داخلي 30 مم ، والذي يتجنب بشكل فعال عيوب التصلب الهيكلي الناتج عن الترابط اللاصق PVC ، والذي لا يؤدي إلى الحركة.

تصميم نظام تدوير المياه والأسمدة

في زراعة محلول المغذيات ، استخدم مضخة قابلة للتعديل لإضافة محلول المغذيات إلى خزان الزراعة ذي المستوى الأعلى ، والتحكم في اتجاه تدفق محلول المغذيات من خلال السدادة الداخلية لأنبوب PVC.من أجل تجنب التدفق غير المتكافئ لمحلول المغذيات ، يتبنى محلول المغذيات في خزان الزراعة بطبقة واحدة طريقة تدفق أحادية الاتجاه "على شكل حرف S".من أجل زيادة محتوى الأكسجين في محلول المغذيات ، عندما تتدفق أدنى طبقة من محلول المغذيات ، يتم تصميم فجوة معينة بين مخرج الماء ومستوى السائل في خزان المياه.في زراعة الركيزة أو التربة ، يتم وضع خزان المياه على الطبقة العليا ، ويتم الري والتسميد من خلال نظام الري بالتنقيط.الأنبوب الرئيسي هو أنبوب PE أسود بقطر 32 مم وسمك جدار 2.0 مم ، والأنبوب الفرعي عبارة عن أنبوب PE أسود بقطر 16 مم وسماكة جدار 1.2 مم.كل أنبوب فرعي قم بتركيب صمام للتحكم الفردي.يستخدم سهم الإسقاط قطارة سهم مستقيمة معادلة للضغط ، 2 لكل حفرة ، يتم إدخالها في جذر الشتلات في حفرة الزراعة.يتم جمع المياه الزائدة من خلال نظام الصرف وتصفيتها وإعادة استخدامها.

نظام المكملات الخفيفة

عند استخدام جهاز الزراعة لإنتاج الشرفة ، يمكن استخدام الضوء الطبيعي من الشرفة بدون إضاءة إضافية أو كمية صغيرة من الضوء الإضافي.عند الزراعة في غرفة المعيشة ، من الضروري تنفيذ تصميم الإضاءة الإضافي.وحدة الإضاءة عبارة عن مصباح نمو LED بطول 1.2 متر ، ويتم التحكم في وقت الإضاءة بواسطة مؤقت تلقائي.تم ضبط وقت الضوء على 14 ساعة ، ووقت الضوء غير الإضافي هو 10 ساعات.يوجد 4 مصابيح LED في كل طبقة ، والتي يتم تثبيتها في الجزء السفلي من الطبقة.الأنابيب الأربعة الموجودة على نفس الطبقة متصلة في سلسلة ، والطبقات متصلة على التوازي.وفقًا لاحتياجات الإضاءة المختلفة للمصانع المختلفة ، يمكن اختيار ضوء LED مع طيف مختلف.

تجميع الجهاز

جهاز الزراعة المنزلية الجاهزة بسيط في الهيكل (الشكل 2) وعملية التجميع بسيطة.في الخطوة الأولى ، بعد تحديد ارتفاع كل طبقة وفقًا لارتفاع المحاصيل المزروعة ، أدخل الحزمة في فتحة الفراشة بالعمود المستقيم لبناء الهيكل العظمي للجهاز ؛في الخطوة الثانية ، قم بإصلاح أنبوب ضوء النمو LED على الضلع المقوى في الجزء الخلفي من الطبقة ، ثم ضع الطبقة في الحوض الداخلي للشعاع المتقاطع لإطار الزراعة ؛الخطوة الثالثة ، يتم توصيل حوض الزراعة ونظام تداول المياه والأسمدة بواسطة خرطوم مطاطي ؛الخطوة الرابعة ، قم بتثبيت أنبوب LED ، واضبط المؤقت التلقائي ، ثم ضع خزان المياه ؛تصحيح أخطاء نظام الخطوة الخامسة ، أضف الماء إلى خزان المياه بعد ضبط رأس المضخة والتدفق ، تحقق من نظام تدوير المياه والأسمدة ووصلة خزان الزراعة لتسرب المياه ، وتشغيل الطاقة والتحقق من اتصال مصابيح LED والعمل حالة الموقت التلقائي.

الشكل 2 ، التصميم العام لجهاز الزراعة الجاهزة

التطبيق والتقييم

تطبيق زراعة

في عام 2019 ، سيتم استخدام الجهاز للزراعة الداخلية على نطاق صغير للخضروات مثل الخس والملفوف الصيني والكرفس (الشكل 3).في عام 2020 ، على أساس تلخيص تجربة الزراعة السابقة ، طور فريق المشروع زراعة الركيزة العضوية للخضروات المتماثلة للأغذية والأدوية وتكنولوجيا زراعة المحلول المغذي لـ Begonia fimbristipula hance ، مما أثرى أمثلة التطبيق المنزلي للجهاز.في العامين الماضيين من الزراعة والتطبيق ، يمكن حصاد الخس والخضروات السريعة بعد 25 يومًا من الزراعة في درجة حرارة داخلية تبلغ 20-25 درجة مئوية ؛يحتاج الكرفس للنمو لمدة 35-40 يومًا ؛بيجونيا فيمبريستيبولا هانس والملفوف الصيني نباتات معمرة يمكن حصادها عدة مرات.يمكن لشمب بيجونيا أن يحصد السيقان والأوراق التي يبلغ طولها 10 سم في حوالي 35 يومًا ، ويمكن حصاد السيقان والأوراق الصغيرة في حوالي 45 يومًا لزراعة الملفوف.عند الحصاد ، يكون محصول الخس والملفوف الصيني 100 ~ 150 جرام لكل نبات ؛يبلغ محصول الكرفس الأبيض والكرفس الأحمر لكل نبات 100 ~ 120 جم ؛محصول Begonia fimbristipula Hance في الحصاد الأول منخفض ، 20-30 جم لكل نبات ، ومع الإنبات المستمر للأغصان الجانبية ، يمكن حصاده للمرة الثانية ، بفاصل حوالي 15 يومًا وعائد 60- 80 جم لكل نباتيتراوح مردود فتحة القائمة المغذية من 50 إلى 80 جم ، ويتم حصادها مرة واحدة كل 25 يومًا ، ويمكن حصادها باستمرار.

الشكل 3 ، تطبيق الإنتاج لجهاز الزراعة الجاهزة

تأثير التطبيق

بعد أكثر من عام من الإنتاج والتطبيق ، يمكن للجهاز الاستفادة الكاملة من المساحة ثلاثية الأبعاد للغرفة لإنتاج مجموعة متنوعة من المحاصيل على نطاق صغير.عمليات التحميل والتفريغ بسيطة وسهلة التعلم ، ولا يتطلب الأمر تدريبًا احترافيًا.من خلال تعديل رفع وتدفق مضخة المياه ، يمكن تجنب مشكلة التدفق الزائد والفيضان لمحلول المغذيات في خزان الزراعة.تصميم الغطاء المفتوح لخزان الزراعة ليس سهل التنظيف بعد الاستخدام فحسب ، بل يسهل أيضًا استبداله عند تلف الملحقات.يتم توصيل خزان الزراعة بالخرطوم المطاطي لنظام تدوير المياه والأسمدة ، والذي يحقق التصميم المعياري لخزان الزراعة ونظام تداول المياه والأسمدة ، ويتجنب عيوب التصميم المتكامل في جهاز الزراعة المائية التقليدية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الجهاز للبحث العلمي في ظل ظروف يمكن التحكم فيها في درجات الحرارة والرطوبة بالإضافة إلى إنتاج المحاصيل المنزلية.إنه لا يوفر مساحة الاختبار فحسب ، بل يلبي أيضًا متطلبات بيئة الإنتاج ، خاصةً اتساق بيئة نمو الجذر.بعد التحسين البسيط ، يمكن لجهاز الزراعة أيضًا تلبية متطلبات طرق المعالجة المختلفة لبيئة الجذور ، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في التجارب العلمية النباتية.

مصدر المقال: حساب Wechatتكنولوجيا الهندسة الزراعية (البستنة الدفيئة) 

المعلومات المرجعية: Wang Fei و Wang Changyi و Shi Jingxuan وآخرون.تصميم وتطبيق جهاز الزراعة المنزلية الجاهزة [J]. تكنولوجيا الهندسة الزراعية ، 2021،41 (16): 12-15.