[چکیده] در حال حاضر، دستگاه‌های کاشت خانگی معمولاً از یک طراحی یکپارچه استفاده می‌کنند که باعث ناراحتی زیادی برای جابجایی و بارگیری و تخلیه می‌شود. این مقاله با توجه به ویژگی های فضای زندگی ساکنان شهری و هدف طراحی تولید گیاه خانوادگی، نوع جدیدی از طراحی دستگاه کاشت خانواده پیش ساخته را پیشنهاد می کند. این دستگاه از چهار بخش تشکیل شده است: یک سیستم پشتیبانی، یک سیستم کشت، یک سیستم آب و کود و یک سیستم مکمل نور (بیشتر چراغ های رشد LED). دارای ردپای کوچک، استفاده از فضای زیاد، ساختار جدید، جداسازی و مونتاژ راحت، هزینه کم و قابلیت عملی قوی است. این می تواند نیازهای ساکنان شهری را در مورد کاهو برای کرفس، سبزیجات سریع، کلم مغذی و بگونیا فیبریستیپولا برآورده کند. پس از اصلاح در مقیاس کوچک، می توان از آن برای تحقیقات آزمایش علمی گیاهی نیز استفاده کرد

طراحی کلی تجهیزات کشت

اصول طراحی

دستگاه کشت پیش ساخته عمدتاً برای ساکنین شهری است. این تیم به طور کامل ویژگی های فضای زندگی ساکنان شهری را بررسی کردند. منطقه کوچک است و میزان استفاده از فضا بالا است. ساختار جدید و زیبا است. جدا کردن و مونتاژ آن راحت است، یادگیری ساده و آسان است. هزینه کم و قابلیت عملی قوی دارد. این چهار اصل در کل فرآیند طراحی اجرا می شوند و برای رسیدن به هدف نهایی یعنی هماهنگی با محیط خانه، ساختار زیبا و مناسب و ارزش استفاده اقتصادی و کاربردی تلاش می کنند.

مواد مورد استفاده

قاب پشتیبانی از محصول قفسه چند لایه بازار به طول 1.5 متر، عرض 0.6 متر و ارتفاع 2.0 متر خریداری شده است. مواد فولادی، اسپری شده و ضد زنگ است و چهار گوشه قاب پشتیبانی با چرخ های ترمز جهانی جوش داده شده است. صفحه آجدار برای تقویت صفحه لایه قاب نگهدارنده انتخاب شده است که از ورق فولادی به ضخامت 2 میلی متر با عملیات ضد زنگ اسپری پلاستیکی، دو قطعه در هر لایه ساخته شده است. بستر کشت از لوله مربع هیدروپونیک پی وی سی درب باز، 10 سانتی متر × 10 سانتی متر ساخته شده است. جنس آن تخته پی وی سی سخت با ضخامت 2.4 میلی متر است. قطر سوراخ های کشت 5 سانتی متر و فاصله سوراخ های کشت 10 سانتی متر است. مخزن محلول غذایی یا مخزن آب از جعبه پلاستیکی به ضخامت دیواره 7 میلی متر به طول 120 سانتی متر، عرض 50 سانتی متر و ارتفاع 28 سانتی متر ساخته شده است.

طراحی ساختار دستگاه کشت

طبق طرح کلی طرح، دستگاه کشت خانواده پیش ساخته از چهار قسمت تشکیل شده است: سیستم پشتیبانی، سیستم کشت، سیستم آب و کود و سیستم مکمل نور (عمدتاً چراغ رشد LED). توزیع در سیستم در شکل 1 نشان داده شده است.

در شکل 1، توزیع در سیستم نشان داده شده است.

طراحی سیستم پشتیبانی

سیستم پشتیبانی دستگاه کشت خانواده پیش ساخته از یک تیر عمودی، یک تیر و یک صفحه لایه تشکیل شده است. قطب و تیر از طریق سگک سوراخ پروانه وارد می شوند که جدا کردن و مونتاژ آن راحت است. تیر مجهز به یک صفحه لایه دنده تقویت شده است. چهار گوشه قاب کشت با چرخ های یونیورسال دارای ترمز جوش داده شده است تا انعطاف حرکت دستگاه کشت افزایش یابد.

طراحی سیستم کشت

مخزن کشت یک لوله مربعی هیدروپونیک 10 × 10 سانتی متر با طرح روکش باز است که به راحتی تمیز می شود و می توان از آن برای کشت محلول های غذایی، کشت بستر یا خاک استفاده کرد. در کشت محلول غذایی، سبد کاشت در چاله کاشت قرار می گیرد و نهال ها با اسفنجی با مشخصات مربوطه ثابت می شوند. هنگامی که بستر یا خاک کشت می‌شود، اسفنج یا گاز در سوراخ‌های اتصال در هر دو انتهای محل کشت قرار می‌گیرد تا از مسدود کردن سیستم زهکشی توسط بستر یا خاک جلوگیری شود. دو سر مخزن کشت توسط یک شلنگ لاستیکی با قطر داخلی 30 میلی متر به سیستم گردش وصل می شود که به طور موثر از نقص انجماد ساختاری ناشی از اتصال چسب PVC که برای حرکت مساعد نیست جلوگیری می کند.

طراحی سیستم گردش آب و کود

در کشت محلول غذایی، از یک پمپ قابل تنظیم برای افزودن محلول غذایی به مخزن کشت سطح بالا استفاده کنید و جهت جریان محلول غذایی را از طریق شاخه داخلی لوله PVC کنترل کنید. به منظور جلوگیری از جریان ناهموار محلول غذایی، محلول غذایی در مخزن کشت همان لایه از یک روش جریان "S شکل" یک طرفه استفاده می کند. به منظور افزایش میزان اکسیژن محلول غذایی، زمانی که پایین ترین لایه محلول غذایی خارج می شود، شکاف مشخصی بین خروجی آب و سطح مایع مخزن آب طراحی می شود. در کشت زیرلایه یا خاکی، مخزن آب در لایه بالایی قرار می گیرد و آبیاری و کوددهی از طریق سیستم آبیاری قطره ای انجام می شود. لوله اصلی لوله پلی اتیلن مشکی به قطر 32 میلی متر و ضخامت دیواره 0/2 میلی متر و لوله انشعاب لوله پلی اتیلن مشکی به قطر 16 میلی متر و ضخامت دیواره 2/1 میلی متر می باشد. هر لوله انشعاب یک شیر برای کنترل فردی نصب کنید. فلش قطره ای از یک قطره چکان پیکان مستقیم جبران شده با فشار، 2 عدد در هر سوراخ استفاده می کند که در ریشه نهال در سوراخ کشت قرار می گیرد. آب اضافی از طریق سیستم زهکشی جمع آوری شده، فیلتر شده و مجددا مورد استفاده قرار می گیرد.

سیستم مکمل نور

هنگامی که از دستگاه کشت برای تولید بالکن استفاده می شود، می توان از نور طبیعی بالکن بدون نور کمکی یا مقدار کمی نور کمکی استفاده کرد. هنگام کشت در اتاق نشیمن، لازم است طراحی روشنایی تکمیلی انجام شود. دستگاه روشنایی یک چراغ رشد LED به طول 1.2 متر است و زمان نور توسط یک تایمر خودکار کنترل می شود. زمان نور 14 ساعت تنظیم شده است و زمان نور اضافی 10 ساعت است. در هر لایه 4 چراغ ال ای دی وجود دارد که در پایین لایه نصب می شود. چهار لوله روی یک لایه به صورت سری و لایه ها به صورت موازی به هم متصل می شوند. با توجه به نیازهای مختلف نور گیاهان مختلف، نور LED با طیف های مختلف را می توان انتخاب کرد.

مونتاژ دستگاه

دستگاه پیش ساخته کشت خانگی ساختار ساده ای دارد (شکل 2) و فرآیند مونتاژ آن ساده است. در مرحله اول، پس از تعیین ارتفاع هر لایه با توجه به ارتفاع محصولات زیر کشت، تیر را وارد سوراخ پروانه ای تیرک قائم کنید تا اسکلت دستگاه بسازید. در مرحله دوم، لوله نور LED رشد را بر روی دنده تقویت کننده در پشت لایه ثابت کنید و لایه را در قسمت داخلی تیر متقاطع چارچوب کشت قرار دهید. مرحله سوم، محل کشت و سیستم گردش آب و کود توسط یک شلنگ لاستیکی به هم متصل می شوند. مرحله چهارم، لوله LED را نصب کنید، تایمر خودکار را تنظیم کنید و مخزن آب را قرار دهید. مرحله پنجم اشکال زدایی سیستم، اضافه کردن آب به مخزن آب پس از تنظیم هد و دبی پمپ، سیستم گردش آب و کود و محل اتصال مخزن کشت را از نظر نشت آب بررسی کنید، روشن کنید و اتصال چراغ های LED و کارکرد را بررسی کنید. وضعیت تایمر اتوماتیک

شکل 2، طراحی کلی دستگاه کشت پیش ساخته

کاربرد و ارزیابی

کاربرد کشت

در سال 2019، این دستگاه برای کشت داخلی سبزیجات در مقیاس کوچک مانند کاهو، کلم چینی و کرفس استفاده خواهد شد (شکل 3). در سال 2020، تیم پروژه بر اساس خلاصه کردن تجربه کشت قبلی، کشت بستر ارگانیک سبزیجات همولوگ غذا و دارو و فناوری کشت محلول غذایی Begonia fimbristipula hance را توسعه داد که نمونه های کاربردی خانگی دستگاه را غنی کرد. در دو سال گذشته کشت و استفاده، کاهو و سبزی سریع را می توان 25 روز پس از کشت در دمای داخلی 20-25 درجه سانتیگراد برداشت کرد. کرفس باید 35-40 روز رشد کند. بگونیا فیمبریستیپولا هانس و کلم چینی گیاهان چند ساله ای هستند که می توانند چندین بار برداشت شوند. بگونیا فیمبریستیپولا می‌تواند ساقه‌ها و برگ‌های بالای ۱۰ سانتی‌متری را در حدود ۳۵ روز برداشت کند و ساقه‌ها و برگ‌های جوان را می‌توان در حدود ۴۵ روز برای رشد کلم برداشت کرد. هنگام برداشت، عملکرد کاهو و کلم چینی 100 تا 150 گرم در هر بوته است. عملکرد کرفس سفید و کرفس قرمز در هر بوته 100 تا 120 گرم است. عملکرد Begonia fimbristipula Hance در برداشت اول کم و 30-20 گرم در بوته است و با جوانه زنی مداوم شاخه های جانبی می توان آن را برای بار دوم با فاصله زمانی حدود 15 روز و عملکرد 60 روز برداشت کرد. 80 گرم در هر بوته؛ عملکرد سوراخ منوی مغذی 50-80 گرم است که هر 25 روز یک بار برداشت می شود و می توان به طور مداوم برداشت کرد.

شکل 3، کاربرد تولید دستگاه کشت پیش ساخته

اثر برنامه

پس از گذشت بیش از یک سال از تولید و کاربرد، دستگاه می تواند از فضای سه بعدی اتاق برای تولید در مقیاس کوچک انواع محصولات به طور کامل استفاده کند. عملیات بارگیری و تخلیه آن ساده و آسان برای یادگیری است و نیازی به آموزش حرفه ای نیست. با تنظیم بالابر و دبی پمپ آب می توان از مشکل جریان بیش از حد و سرریز محلول غذایی در مخزن کشت جلوگیری کرد. طراحی پوشش باز مخزن کشت نه تنها پس از استفاده به راحتی تمیز می شود، بلکه در صورت آسیب دیدن لوازم جانبی نیز به راحتی قابل تعویض است. مخزن کشت با شلنگ لاستیکی سیستم گردش آب و کود متصل می شود که طراحی مدولار مخزن کشت و سیستم گردش آب و کود را محقق می کند و از معایب طراحی یکپارچه در دستگاه هیدروپونیک سنتی جلوگیری می کند. علاوه بر این، این دستگاه می تواند برای تحقیقات علمی در شرایط دما و رطوبت قابل کنترل علاوه بر تولید محصولات خانگی مورد استفاده قرار گیرد. این نه تنها باعث صرفه جویی در فضای آزمایش می شود، بلکه الزامات محیط تولید، به ویژه سازگاری محیط رشد ریشه را برآورده می کند. پس از اصلاح ساده، دستگاه کشت همچنین می تواند الزامات روش های مختلف درمان محیط ریزوسفر را برآورده کند و به طور گسترده در آزمایش های علمی گیاهی استفاده شده است.

منبع مقاله: حساب کاربری ویچت ازفناوری مهندسی کشاورزی (باغبانی گلخانه ای) 

اطلاعات مرجع: Wang Fei، Wang Changyi، Shi Jingxuan، و همکاران.طراحی و کاربرد دستگاه کشت خانگی پیش ساخته[J].Agricultural Engineering Technology,2021,41(16):12-15.