[Abstract]Momenteel hebben thuiskweeksystemen meestal een geïntegreerd ontwerp, wat veel ongemak met zich meebrengt bij het verplaatsen en laden en lossen. Gebaseerd op de kenmerken van de leefruimte van stadsbewoners en het doel van thuiskweek, stelt dit artikel een nieuw type geprefabriceerd thuiskweeksysteem voor. Het systeem bestaat uit vier onderdelen: een ondersteuningssysteem, een kweeksysteem, een water- en bemestingssysteem en een lichtsysteem (meestal LED-groeilampen). Het systeem heeft een kleine voetafdruk, een hoge ruimtebenutting, een innovatieve structuur, is gemakkelijk te demonteren en te monteren, is goedkoop en zeer praktisch. Het kan voldoen aan de behoeften van stadsbewoners op het gebied van sla, selderij, snelgroeiende groenten, voedzame kool en begonia fimbristipula. Na kleine aanpassingen kan het ook worden gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek naar planten.

Algemeen ontwerp van de teeltapparatuur

Ontwerpprincipes

Het geprefabriceerde kweeksysteem is voornamelijk gericht op stadsbewoners. Het team heeft de kenmerken van de leefruimte van stadsbewoners grondig onderzocht. De ruimte is klein en de benutting ervan is optimaal; de structuur is innovatief en esthetisch aantrekkelijk; het is gemakkelijk te demonteren en te monteren, eenvoudig in gebruik en makkelijk te leren; het is goedkoop en zeer praktisch. Deze vier principes vormden de leidraad gedurende het hele ontwerpproces, met als uiteindelijk doel een harmonieuze integratie in de woonomgeving, een fraaie en degelijke structuur en een economische en praktische gebruikswaarde.

Te gebruiken materialen

Het draagframe is afkomstig van een in de handel verkrijgbaar meerlaags stellingsysteem en heeft een lengte van 1,5 m, een breedte van 0,6 m en een hoogte van 2,0 m. Het frame is gemaakt van gecoat en roestwerend staal en de vier hoeken zijn voorzien van universele wielen met remmen. De versteviging van de draagconstructie is uitgevoerd met geribbelde platen van 2 mm dik staal met een roestwerende coating, twee stuks per laag. De kweekbak is gemaakt van open PVC-buizen van 10 cm × 10 cm, geschikt voor hydrocultuur. Het materiaal is een harde PVC-plaat met een dikte van 2,4 mm. De diameter van de kweekgaten is 5 cm en de tussenruimte tussen de gaten is 10 cm. De voedingsoplossingstank of watertank is gemaakt van een plastic bak met een wanddikte van 7 mm, met een lengte van 120 cm, een breedte van 50 cm en een hoogte van 28 cm.

Structuurontwerp van teeltapparatuur

Volgens het algemene ontwerp bestaat het geprefabriceerde kweeksysteem voor thuisgebruik uit vier onderdelen: een ondersteuningssysteem, een kweeksysteem, een water- en bemestingssysteem en een lichttoevoersysteem (meestal LED-groeilampen). De indeling van het systeem is weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1 toont de verdeling in het systeem.

Ondersteuningssysteemontwerp

Het draagsysteem van het geprefabriceerde kweekrek voor thuisgebruik bestaat uit een staander, een balk en een tussenplaat. De staander en de balk worden door een vlindergesp gestoken, wat de demontage en montage vergemakkelijkt. De balk is voorzien van een verstevigde tussenplaat. De vier hoeken van het kweekrek zijn voorzien van universele wielen met remmen, waardoor het kweekrek flexibeler te verplaatsen is.

Ontwerp van een teeltsysteem

De kweekbak is een vierkante hydrocultuurbuis van 10 cm × 10 cm met een open deksel, waardoor hij gemakkelijk schoon te maken is. Hij kan worden gebruikt voor het kweken in voedingsoplossing, substraat of aarde. Bij het kweken in voedingsoplossing wordt de plantmand in het plantgat geplaatst en worden de zaailingen vastgezet met een spons van de juiste specificaties. Bij het kweken in substraat of aarde worden sponzen of gaas in de verbindingsgaten aan beide uiteinden van de kweekbak gestopt om te voorkomen dat het substraat of de aarde het drainagesysteem verstopt. De twee uiteinden van de kweekbak zijn met een rubberen slang met een binnendiameter van 30 mm verbonden met het circulatiesysteem. Dit voorkomt effectief de structurele problemen die kunnen ontstaan ​​door het gebruik van PVC-lijm, wat de beweging belemmert.

Ontwerp van een water- en meststoffencirculatiesysteem

Bij teelt met voedingsoplossing wordt een regelbare pomp gebruikt om de voedingsoplossing toe te voegen aan de bovenste kweektank. De stroomrichting van de voedingsoplossing wordt geregeld via de binnenste stop van de PVC-buis. Om een ​​ongelijkmatige stroom van de voedingsoplossing te voorkomen, wordt de voedingsoplossing in de kweektanks in één richting in een S-vorm toegevoerd. Om het zuurstofgehalte van de voedingsoplossing te verhogen, is er een bepaalde ruimte gecreëerd tussen de wateruitlaat en het vloeistofniveau in de watertank wanneer de onderste laag voedingsoplossing wordt afgevoerd. Bij teelt in substraat of aarde wordt de watertank op de bovenste laag geplaatst en worden water en bemesting uitgevoerd via een druppelirrigatiesysteem. De hoofdleiding is een zwarte PE-buis met een diameter van 32 mm en een wanddikte van 2,0 mm, en de aftakleidingen zijn zwarte PE-buizen met een diameter van 16 mm en een wanddikte van 1,2 mm. Elke aftakleiding is voorzien van een afsluitklep voor individuele regeling. Het druppelsysteem maakt gebruik van een drukgecompenseerde, rechte druppelaar, 2 per gat, die in de wortel van de zaailing in het teeltgat wordt ingebracht. Overtollig water wordt via het drainagesysteem opgevangen, gefilterd en hergebruikt.

Licht supplement systeem

Bij gebruik van het kweekapparaat voor balkonteelt kan het natuurlijke licht van het balkon worden benut zonder of met een kleine hoeveelheid extra licht. Bij teelt in de woonkamer is het noodzakelijk om extra verlichting te installeren. De verlichting bestaat uit een 1,2 meter lange LED-groeilamp, waarvan de belichtingstijd wordt geregeld door een automatische timer. De belichtingstijd is ingesteld op 14 uur, met een belichtingstijd van 10 uur zonder extra licht. Elke laag bevat 4 LED-lampen, die aan de onderkant van de laag zijn gemonteerd. De vier buizen op dezelfde laag zijn in serie geschakeld en de lagen zijn parallel geschakeld. Afhankelijk van de lichtbehoefte van de verschillende planten kan LED-verlichting met een ander spectrum worden gekozen.

Apparaatassemblage

Het geprefabriceerde thuisteeltsysteem is eenvoudig van structuur (Figuur 2) en de montage is simpel. In de eerste stap wordt de hoogte van elke laag bepaald aan de hand van de hoogte van de gewassen. Vervolgens wordt de balk in het vlindergat van de staander gestoken om het frame van het systeem te bouwen. In de tweede stap wordt de LED-groeilamp bevestigd aan de verstevigingsrib aan de achterkant van de laag en wordt de laag in de binnenste goot van de dwarsbalk van het teeltframe geplaatst. In de derde stap worden de teeltgoot en het water- en meststofcirculatiesysteem met een rubberen slang verbonden. In de vierde stap wordt de LED-lamp geïnstalleerd, de automatische timer ingesteld en de watertank geplaatst. In de vijfde stap wordt het systeem getest: na het vullen van de watertank met water, het afstellen van de pompdruk en het debiet, wordt het water- en meststofcirculatiesysteem en de aansluiting van de teelttank gecontroleerd op lekkage. Daarna wordt het systeem ingeschakeld en worden de LED-lampen en de werking van de automatische timer gecontroleerd.

Figuur 2, algemeen ontwerp van het geprefabriceerde kweekapparaat

Toepassing en evaluatie

Teelttoepassing

In 2019 werd het apparaat gebruikt voor kleinschalige binnenteelt van groenten zoals sla, Chinese kool en selderij (Figuur 3). In 2020 ontwikkelde het projectteam, op basis van een samenvatting van de eerdere teeltervaringen, de teelttechnologie voor organische substraten van voedsel- en medicinale groenten en de teelttechnologie voor Begonia fimbristipula hance met voedingsoplossing. Dit verrijkte de toepassingsmogelijkheden van het apparaat voor thuisgebruik. In de afgelopen twee jaar van teelt en toepassing konden sla en snelgroeiende groenten na 25 dagen worden geoogst bij een binnentemperatuur van 20-25℃; selderij had 35-40 dagen nodig. Begonia fimbristipula hance en Chinese kool zijn meerjarige planten die meerdere keren geoogst kunnen worden. Bij Begonia fimbristipula kunnen de bovenste 10 cm stengels en bladeren na ongeveer 35 dagen worden geoogst, en bij Chinese kool kunnen de jonge stengels en bladeren na ongeveer 45 dagen worden geoogst. Bij de oogst bedraagt ​​de opbrengst van sla en Chinese kool 100-150 gram per plant; de opbrengst van witte en rode selderij is 100-120 gram per plant; de opbrengst van Begonia fimbristipula Hance is bij de eerste oogst laag, 20-30 gram per plant, maar door de continue uitgroei van zijtakken kan er met tussenpozen van ongeveer 15 dagen een tweede oogst plaatsvinden, met een opbrengst van 60-80 gram per plant; de opbrengst van de voedzame menu-groente bedraagt ​​50-80 gram, wordt eens per 25 dagen geoogst en kan continu worden geoogst.

Figuur 3, Productietoepassing van een geprefabriceerd teeltapparaat

Toepassingseffect

Na meer dan een jaar productie en toepassing kan het apparaat de driedimensionale ruimte van een kamer optimaal benutten voor kleinschalige teelt van diverse gewassen. Het laden en lossen is eenvoudig en gemakkelijk aan te leren, en vereist geen professionele training. Door de opvoerhoogte en debiet van de waterpomp aan te passen, worden problemen met overstroming en overloop van voedingsoplossing in de kweektank voorkomen. Het open deksel van de kweektank is niet alleen gemakkelijk schoon te maken na gebruik, maar ook eenvoudig te vervangen als de accessoires beschadigd raken. De kweektank is verbonden met een rubberen slang van het water- en meststoffencirculatiesysteem, waardoor een modulair ontwerp van de kweektank en het water- en meststoffencirculatiesysteem mogelijk is en de nadelen van het geïntegreerde ontwerp van traditionele hydrocultuursystemen worden vermeden. Bovendien kan het apparaat, naast de teelt van gewassen voor thuisgebruik, ook worden gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek onder gecontroleerde temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden. Het bespaart niet alleen testruimte, maar voldoet ook aan de eisen van de productieomgeving, met name de consistentie van de wortelgroeiomgeving. Na enkele kleine aanpassingen voldoet het kweekapparaat nu ook aan de eisen van verschillende behandelingsmethoden voor de rhizosfeer en wordt het veelvuldig gebruikt in plantwetenschappelijke experimenten.

Artikelbron: WeChat-account vanLandbouwkundige technologie (glastuinbouw) 

Referentie-informatie: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Ontwerp en toepassing van een geprefabriceerd huishoudelijk teeltapparaat[J].Agricultural Engineering Technology, 2021, 41(16): 12-15.