[چکیده] در حال حاضر، دستگاههای کاشت خانگی معمولاً از طراحی یکپارچهای استفاده میکنند که باعث ایجاد مشکلات زیادی در جابجایی و بارگیری و تخلیه میشود. بر اساس ویژگیهای فضای زندگی ساکنان شهری و هدف طراحی تولید گیاهان خانوادگی، این مقاله نوع جدیدی از طراحی دستگاه کاشت خانوادگی پیشساخته را پیشنهاد میدهد. این دستگاه از چهار بخش تشکیل شده است: یک سیستم پشتیبانی، یک سیستم کشت، یک سیستم آب و کود و یک سیستم مکمل نور (عمدتاً چراغهای رشد LED). این دستگاه دارای فضای کم، استفاده زیاد از فضا، ساختار جدید، جداسازی و مونتاژ راحت، هزینه کم و قابلیت اجرایی بالا است. این دستگاه میتواند نیازهای ساکنان شهری در مورد کاهو برای کرفس، سبزیجات سریع، کلم مغذی و بگونیا fimbristipula را برآورده کند. پس از اصلاح در مقیاس کوچک، میتوان از آن برای تحقیقات آزمایشهای علمی گیاهی نیز استفاده کرد.
طراحی کلی تجهیزات کشت
اصول طراحی
این دستگاه کشت پیشساخته عمدتاً برای ساکنان شهری طراحی شده است. این تیم ویژگیهای فضای زندگی ساکنان شهری را به طور کامل بررسی کرده است. مساحت آن کوچک و میزان استفاده از فضا بالا است؛ ساختار آن بدیع و زیباست؛ جداسازی و مونتاژ آن راحت، ساده و یادگیری آن آسان است؛ هزینه کم و قابلیت اجرایی بالایی دارد. این چهار اصل در کل فرآیند طراحی رعایت میشوند و تلاش میکنند تا به هدف نهایی هماهنگی با محیط خانه، ساختار زیبا و مناسب و ارزش استفاده اقتصادی و عملی دست یابند.
مواد مورد استفاده
قاب نگهدارنده از فروشگاه محصولات قفسه چند لایه بازار به طول ۱.۵ متر، عرض ۰.۶ متر و ارتفاع ۲ متر خریداری شده است. جنس آن از فولاد، اسپری شده و ضد زنگ است و چهار گوشه قاب نگهدارنده با چرخهای یونیورسال ترمزدار جوش داده شدهاند. صفحه آجدار برای تقویت صفحه لایه قاب نگهدارنده انتخاب شده است که از ورق فولادی به ضخامت ۲ میلیمتر با پوشش ضد زنگ اسپری پلاستیکی، دو قطعه در هر لایه، ساخته شده است. ناودان کشت از لوله مربعی هیدروپونیک PVC با درب باز، به ابعاد ۱۰ سانتیمتر × ۱۰ سانتیمتر ساخته شده است. جنس آن از تخته PVC سخت با ضخامت ۲.۴ میلیمتر است. قطر سوراخهای کشت ۵ سانتیمتر و فاصله سوراخهای کشت ۱۰ سانتیمتر است. مخزن محلول غذایی یا مخزن آب از یک جعبه پلاستیکی با ضخامت دیواره ۷ میلیمتر، طول ۱۲۰ سانتیمتر، عرض ۵۰ سانتیمتر و ارتفاع ۲۸ سانتیمتر ساخته شده است.
طراحی ساختار دستگاه کشت
طبق طرح کلی طراحی، دستگاه کشت پیشساخته خانواده از چهار بخش تشکیل شده است: یک سیستم پشتیبانی، یک سیستم کشت، یک سیستم آب و کود و یک سیستم مکمل نور (عمدتاً چراغهای رشد LED). توزیع در سیستم در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل 1، توزیع در سیستم نشان داده شده است.
طراحی سیستم پشتیبانی
سیستم پشتیبانی دستگاه کشت خانواده پیشساخته از یک تیر عمودی، یک تیر و یک صفحه لایهای تشکیل شده است. تیر و تیر از طریق سگک سوراخ پروانهای وارد میشوند که جداسازی و مونتاژ آن راحت است. تیر به یک صفحه لایهای دندهای تقویتشده مجهز شده است. چهار گوشه قاب کشت با چرخهای جهانی ترمزدار جوش داده شدهاند تا انعطافپذیری حرکت دستگاه کشت افزایش یابد.
طراحی سیستم کشت
مخزن کشت، یک لوله مربعی هیدروپونیک با ابعاد 10 سانتیمتر × 10 سانتیمتر با طراحی پوشش باز است که به راحتی تمیز میشود و میتواند برای کشت محلول غذایی، کشت بستر یا کشت خاکی مورد استفاده قرار گیرد. در کشت محلول غذایی، سبد کاشت در گودال کاشت قرار میگیرد و نهالها با اسفنجی با مشخصات مربوطه ثابت میشوند. هنگامی که بستر یا خاک کشت میشود، اسفنج یا گاز در سوراخهای اتصال در دو انتهای ناودان کشت قرار میگیرد تا از مسدود شدن سیستم زهکشی توسط بستر یا خاک جلوگیری شود. دو انتهای مخزن کشت توسط یک شلنگ لاستیکی با قطر داخلی 30 میلیمتر به سیستم گردش خون متصل میشوند که به طور مؤثر از نقصهای انجماد ساختاری ناشی از اتصال چسب PVC که مانع حرکت میشود، جلوگیری میکند.
طراحی سیستم گردش آب و کود
در کشت محلول غذایی، از یک پمپ قابل تنظیم برای اضافه کردن محلول غذایی به مخزن کشت سطح بالا استفاده کنید و جهت جریان محلول غذایی را از طریق درپوش داخلی لوله PVC کنترل کنید. به منظور جلوگیری از جریان ناهموار محلول غذایی، محلول غذایی در مخزن کشت هم لایه، روش جریان یک طرفه "S شکل" را اتخاذ میکند. به منظور افزایش میزان اکسیژن محلول غذایی، هنگامی که پایینترین لایه محلول غذایی خارج میشود، شکاف مشخصی بین خروجی آب و سطح مایع مخزن آب طراحی میشود. در کشت بستر یا خاک، مخزن آب روی لایه بالایی قرار میگیرد و آبیاری و کوددهی از طریق سیستم آبیاری قطرهای انجام میشود. لوله اصلی یک لوله PE سیاه با قطر 32 میلیمتر و ضخامت دیواره 2.0 میلیمتر است و لوله فرعی یک لوله PE سیاه با قطر 16 میلیمتر و ضخامت دیواره 1.2 میلیمتر است. هر لوله فرعی یک شیر برای کنترل جداگانه نصب کنید. دستگاه قطرهچکان از یک قطرهچکان مستقیم با جبران فشار، به تعداد ۲ عدد در هر سوراخ، استفاده میکند که در ریشه نهال در سوراخ کشت قرار میگیرد. آب اضافی از طریق سیستم زهکشی جمعآوری، فیلتر و دوباره استفاده میشود.
سیستم مکمل نوری
وقتی از دستگاه کشت برای تولید در بالکن استفاده میشود، میتوان از نور طبیعی بالکن بدون نور کمکی یا با مقدار کمی نور کمکی استفاده کرد. هنگام کشت در اتاق نشیمن، لازم است طراحی روشنایی تکمیلی انجام شود. چراغ روشنایی یک چراغ رشد LED به طول ۱.۲ متر است و زمان روشنایی توسط یک تایمر خودکار کنترل میشود. زمان روشنایی روی ۱۴ ساعت تنظیم شده و زمان روشنایی غیر تکمیلی ۱۰ ساعت است. در هر لایه ۴ چراغ LED وجود دارد که در پایین لایه نصب شدهاند. چهار لوله روی یک لایه به صورت سری و لایهها به صورت موازی متصل شدهاند. با توجه به نیازهای نوری مختلف گیاهان مختلف، میتوان نور LED با طیفهای مختلف را انتخاب کرد.
مونتاژ دستگاه
دستگاه کشت خانگی پیشساخته ساختار سادهای دارد (شکل ۲) و فرآیند مونتاژ آن ساده است. در مرحله اول، پس از تعیین ارتفاع هر لایه با توجه به ارتفاع محصولات کشتشده، تیر را در سوراخ پروانهای میله عمودی قرار دهید تا اسکلت دستگاه ساخته شود؛ در مرحله دوم، لوله چراغ رشد LED را روی دنده تقویتکننده در پشت لایه ثابت کنید و لایه را در ناودان داخلی تیر عرضی قاب کشت قرار دهید؛ مرحله سوم، ناودان کشت و سیستم گردش آب و کود توسط یک شلنگ لاستیکی به هم متصل میشوند؛ مرحله چهارم، لوله LED را نصب کنید، تایمر خودکار را تنظیم کنید و مخزن آب را قرار دهید؛ مرحله پنجم - اشکالزدایی سیستم، اضافه کردن آب به مخزن آب پس از تنظیم هد و جریان پمپ، سیستم گردش آب و کود و اتصال مخزن کشت را از نظر نشت آب بررسی کنید، دستگاه را روشن کنید و اتصال چراغهای LED و وضعیت کار تایمر خودکار را بررسی کنید.
شکل 2، طرح کلی دستگاه کشت پیشساخته
کاربرد و ارزیابی
کاربرد کشت
در سال ۲۰۱۹، این دستگاه برای کشت سبزیجاتی مانند کاهو، کلم چینی و کرفس در مقیاس کوچک در فضای داخلی مورد استفاده قرار خواهد گرفت (شکل ۳). در سال ۲۰۲۰، بر اساس خلاصه تجربیات کشت قبلی، تیم پروژه، کشت سبزیجات همولوگ غذایی و دارویی در بستر ارگانیک و فناوری کشت محلول غذایی بگونیا فیمبریستیپولا هانس را توسعه داد که نمونههای کاربرد خانگی این دستگاه را غنیتر کرد. در دو سال گذشته کشت و کاربرد، کاهو و سبزیجات سریعالرشد را میتوان ۲۵ روز پس از کشت در دمای داخلی ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتیگراد برداشت کرد. کرفس باید ۳۵ تا ۴۰ روز رشد کند. بگونیا فیمبریستیپولا هانس و کلم چینی گیاهان چند ساله هستند که میتوان آنها را در چندین نوبت برداشت کرد. بگونیا فیمبریستیپولا میتواند ساقهها و برگهای ۱۰ سانتیمتری بالایی را در حدود ۳۵ روز برداشت کند و ساقهها و برگهای جوان را میتوان در حدود ۴۵ روز برای کشت کلم برداشت کرد. هنگام برداشت، عملکرد کاهو و کلم چینی ۱۰۰ تا ۱۵۰ گرم در هر بوته است؛ عملکرد کرفس سفید و کرفس قرمز در هر بوته ۱۰۰ تا ۱۲۰ گرم است؛ عملکرد بگونیا فیمبریستیپولا هانس در برداشت اول کم است، ۲۰ تا ۳۰ گرم در هر بوته، و با جوانه زدن مداوم شاخههای جانبی، میتوان آن را برای بار دوم، با فاصله حدود ۱۵ روز و با عملکرد ۶۰ تا ۸۰ گرم در هر بوته، برداشت کرد؛ عملکرد سوراخ منوی مغذی ۵۰ تا ۸۰ گرم است که هر ۲۵ روز یک بار برداشت میشود و میتوان آن را به طور مداوم برداشت کرد.
شکل 3، کاربرد تولیدی دستگاه کشت پیشساخته
اثر کاربرد
پس از گذشت بیش از یک سال از تولید و کاربرد، این دستگاه میتواند از فضای سهبعدی اتاق برای تولید انواع محصولات در مقیاس کوچک به طور کامل استفاده کند. عملیات بارگیری و تخلیه آن ساده و آسان برای یادگیری است و نیازی به آموزش حرفهای ندارد. با تنظیم ارتفاع و جریان پمپ آب، میتوان 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 میشود، بلکه در صورت آسیب دیدن لوازم جانبی نیز به راحتی قابل تعویض است. مخزن کشت به شلنگ لاستیکی سیستم گردش آب و کود متصل است که طراحی مدولار مخزن کشت و سیستم گردش آب و کود را محقق میکند و از معایب طراحی یکپارچه در دستگاه هیدروپونیک سنتی جلوگیری میکند. علاوه بر این، این دستگاه علاوه بر تولید محصولات خانگی، میتواند برای تحقیقات علمی در شرایط دما و رطوبت قابل کنترل نیز استفاده شود. این دستگاه نه تنها در فضای آزمایش صرفهجویی میکند، بلکه الزامات محیط تولید، به ویژه سازگاری محیط رشد ریشه را نیز برآورده میکند. پس از بهبودهای ساده، دستگاه کشت همچنین میتواند الزامات روشهای مختلف تصفیه محیط ریزوسفر را برآورده کند و به طور گسترده در آزمایشهای علمی گیاهی مورد استفاده قرار گرفته است.
منبع مقاله: حساب کاربری ویچتمهندسی فناوری کشاورزی (باغبانی گلخانهای)
اطلاعات مرجع: وانگ فی، وانگ چانگی، شی Jingxuan، و همکاران.طراحی و کاربرد دستگاه کشت خانگی پیشساخته [J]. فناوری مهندسی کشاورزی، 2021، 41(16): 12-15.
زمان ارسال: ۱۴ ژانویه ۲۰۲۲