Autor: Changji Zhou, Hongbo Li, etc.

Fonte do artigo: Horticultura em Estufa, Tecnologia de Engenharia Agrícola

Esta é a base experimental do Instituto de Ciências Agrícolas do Distrito de Haidian, bem como o Parque Científico e de Exposições de Alta Tecnologia Agrícola de Haidian. Em 2017, o autor liderou a introdução de uma estufa experimental de filme plástico multivan com alto isolamento térmico, proveniente da Coreia do Sul. Atualmente, o Diretor Zheng a transformou em uma estufa de produção de morangos que integra demonstração tecnológica, visitação, colheita, lazer e entretenimento. Ela se chama “5G Cloud Strawberry” e eu convido vocês a experimentarem juntos.

Cultivo de morangos em estufa e sua utilização do espaço

Prateleira elevatória para morangos e sistema de suspensão

Espaço de cultivo e método de cultivo

O canal de cultivo concentra o fornecimento e a drenagem de água no fundo do canal, e uma borda é elevada para fora no meio da superfície inferior do canal, no sentido longitudinal (formando-se um sulco no fundo a partir do interior do canal). O fornecimento principal de água para o canal de cultivo é feito diretamente nesse sulco, e a água lixiviada do meio de cultivo também é coletada uniformemente nesse sulco, sendo finalmente descarregada por uma das extremidades do canal de cultivo.

As vantagens do cultivo de morangos em vasos são: o fundo do vaso fica separado da superfície do substrato, evitando a formação de uma camada superficial de água, melhorando a ventilação geral do substrato; a irrigação facilita a distribuição da água; não há vazamentos quando o substrato é instalado no vaso, e o cultivo fica mais organizado e esteticamente agradável. A principal desvantagem desse método é o aumento do investimento em equipamentos, especialmente em sistemas de irrigação por gotejamento e vasos.

Canteiros e vasos de cultivo

Sistema de suspensão e elevação de estantes para cultivo

O sistema de suspensão e elevação da prateleira de cultivo é basicamente o mesmo das prateleiras elevatórias tradicionais para cultivo de morangos. A fivela de suspensão da prateleira de cultivo envolve a prateleira e conecta a fivela à roda de reversão por meio de um parafuso de ajuste de comprimento (usado para regular a altura de instalação da prateleira). Na extremidade inferior da corda, há uma roda conectada ao eixo de acionamento do motor redutor.

Sistema de suspensão de prateleiras para cultivo

Com base no sistema de suporte universal geral, e para atender às necessidades do formato especial da seção transversal do espaço de cultivo e às necessidades de exibição turística, alguns acessórios e instalações personalizados também foram projetados de forma inovadora.

(1) Suporte para prateleira de cultivo. A fivela de suspensão da prateleira de cultivo é, em primeiro lugar, uma fivela de laço fechado, formada pela dobra e soldagem de um fio de aço. A seção transversal de cada parte da fivela de suspensão é a mesma e as propriedades mecânicas são consistentes; a seção inferior da ranhura também adota a dobra semicircular correspondente; em terceiro lugar, dobra-se o meio da fivela em um ângulo agudo e a fivela superior é engatada diretamente no ponto de dobra, o que não só garante o centro de gravidade estável da ranhura de cultivo, como também evita deformações laterais e garante que a fivela fique engatada de forma confiável, sem deslizar ou se deslocar.

fivela de prateleira de cultivo

(2) Corda de segurança para suspensão. Com base no sistema de suspensão tradicional, um conjunto adicional de sistema de segurança para suspensão é instalado a cada 6 m ao longo do comprimento da vala de cultivo. Os requisitos para o sistema de segurança adicional para suspensão são, primeiro, funcionar em sincronia com o sistema de suspensão principal; segundo, ter capacidade de carga suficiente. Para atender aos requisitos funcionais acima, um sistema de suspensão com dispositivo de enrolamento por mola foi projetado e selecionado para retrair a corda de suspensão da vala de cultivo. O enrolador de mola é disposto paralelamente à corda de suspensão principal e é suspenso e fixado na corda inferior da treliça da estufa.

Sistema de suspensão de segurança adicional

Equipamentos auxiliares de produção para estantes de cultivo

(1) Sistema de cardagem de plantas. O sistema de cardagem de plantas aqui mencionado é composto principalmente por duas partes: um suporte de cardagem e uma corda prateada colorida. O suporte de cardagem é um conjunto composto por uma placa dobrada em forma de U, parcialmente curvada, e uma placa em forma de U com hastes limitadoras duplas. A parte inferior da placa dobrada em forma de U se ajusta às dimensões externas da abertura de cultivo, envolvendo-a por baixo; após as duas extremidades ultrapassarem a abertura da abertura, uma curva conecta as hastes limitadoras duplas, restringindo também a deformação da abertura; uma pequena curva em forma de U, convexa para cima, é utilizada para fixar a corda de separação de folhas e frutos de morango; a parte superior da placa em forma de U possui uma curva em forma de W para fixar a corda de separação de ramos e folhas de morango. Tanto a placa dobrada em forma de U quanto a haste limitadora dupla são fabricadas com arame de aço galvanizado dobrado.

A corda de separação de folhas e frutos é usada para reunir os galhos e folhas do morangueiro dentro da abertura da cova de cultivo, e pendurar os frutos do lado de fora. Isso não só facilita a colheita, como também protege o morangueiro da pulverização direta de defensivos agrícolas, melhorando a aparência ornamental do plantio.

Sistema de cardagem de plantas

(2) o suporte amarelo móvel. Um suporte amarelo móvel foi especialmente projetado, ou seja, um poste vertical para pendurar placas amarelas e azuis é soldado em um tripé, que pode ser colocado diretamente no chão da estufa e pode ser movido a qualquer momento.

(3) Veículo autônomo para proteção de plantas. Este veículo pode ser equipado com um pulverizador fitossanitário, ou seja, um pulverizador de condução automática, que pode realizar operações de proteção de plantas sem operadores em ambientes fechados, de acordo com o percurso planejado por computador, o que pode proteger a saúde dos operadores de estufas.

equipamentos de proteção de plantas

Sistema de Fornecimento de Nutrientes e Irrigação

O sistema de fornecimento de solução nutritiva e irrigação deste projeto está dividido em três partes: a primeira é a parte de preparação de água tratada; a segunda é o sistema de irrigação e fertilização para o cultivo de morangos; a terceira é o sistema de recirculação de água para o cultivo de morangos. O equipamento para preparação de água tratada e o sistema de solução nutritiva são denominados coletivamente de cabeçote de irrigação, e o equipamento para fornecimento e retorno de água às culturas é denominado de equipamento de irrigação.

Sistema de Fornecimento de Nutrientes e Irrigação

Frente de irrigação

O equipamento de preparação de água potável deve geralmente incluir filtros de areia e cascalho para remover a areia e um sistema de amaciamento de água para remover o sal. A água potável filtrada e amaciada é armazenada em um reservatório para uso posterior.

O equipamento de preparação da solução nutritiva geralmente inclui três tanques de matéria-prima para os fertilizantes A e B, um tanque de ácido para ajuste do pH e um conjunto de misturadores de fertilizantes. Durante a operação, a solução concentrada nos tanques A, B e no tanque de ácido é preparada e misturada na proporção adequada pela máquina de fertilizantes, de acordo com a fórmula definida, para formar a solução nutritiva bruta. Essa solução nutritiva bruta, preparada pela máquina de fertilizantes, é armazenada no tanque de reserva para uso imediato.

Equipamentos para preparação de soluções nutritivas

Sistema de abastecimento e retorno de água para plantio de morangos

O sistema de abastecimento e retorno de água para o cultivo de morangos adota o método de abastecimento e retorno centralizado em uma das extremidades do canteiro de cultivo. Como o canteiro de cultivo é suspenso, dois tipos de tubos são utilizados para o abastecimento e retorno de água: um tubo rígido fixo e um tubo flexível que acompanha o movimento do canteiro. Durante a irrigação e a fertilização, a água proveniente do reservatório de água tratada e do reservatório de água bruta é enviada para a máquina integrada de água e fertilizantes para mistura na proporção definida (um método simples pode utilizar um dosador de fertilizantes proporcional, como um Venturi, que pode ser motorizado ou não). Em seguida, a água é enviada para o topo do canteiro através do tubo principal de abastecimento (instalado na estrutura da estufa ao longo de seu vão). Uma mangueira flexível de borracha conduz a água de irrigação do tubo principal até a extremidade de cada canteiro, conectando-se então ao tubo de distribuição de água instalado no canteiro. Os tubos de distribuição de água na vala de cultivo são dispostos ao longo de seu comprimento, e ao longo desse percurso, os tubos de gotejamento são conectados de acordo com a posição dos vasos de cultivo. Os nutrientes são gotejados no substrato através desses tubos. O excesso de solução nutritiva exsudada do substrato é drenado para a vala de cultivo através do orifício de drenagem na parte inferior do vaso e coletado no canal de drenagem na base da vala. A altura de instalação da vala de cultivo deve ser ajustada para garantir um fluxo constante de água de uma extremidade à outra. Em terrenos inclinados, a água de retorno da irrigação, coletada na parte inferior da vala, se acumulará na extremidade. Uma abertura na extremidade da vala permite a conexão com o tanque de retorno, e um tubo de retorno é conectado sob o tanque de coleta, de onde a água coletada é finalmente descarregada.

Sistema de abastecimento e retorno de água para irrigação

Utilização do líquido de retorno

Neste sistema de irrigação em estufa, a água de retorno não utiliza o circuito fechado do sistema de produção de morangos, mas sim coleta a água de retorno dos canteiros de morango e a utiliza diretamente para o cultivo de hortaliças ornamentais. Canteiros de cultivo com a mesma altura dos morangos são instalados nas quatro paredes periféricas da estufa e preenchidos com substrato para o cultivo das hortaliças ornamentais. A água de retorno dos morangos é utilizada diretamente para irrigar essas hortaliças, e a água limpa armazenada no reservatório é utilizada para a irrigação diária. Além disso, os tubos de entrada e saída de água dos canteiros de cultivo são integrados em um único sistema. O sistema de irrigação nos canteiros de cultivo adota o modo de maré. Durante o período de irrigação, a válvula do tubo de entrada é aberta e a do tubo de saída é fechada. Em seguida, a válvula do tubo de saída é fechada e a do tubo de drenagem é aberta. Este método de irrigação dispensa a necessidade de tubulações secundárias e ramificadas para a irrigação dos canteiros de cultivo, reduzindo custos e praticamente sem impacto na produção de hortaliças ornamentais.

Cultivo de hortaliças ornamentais utilizando líquido de retorno

Estufa e instalações de apoio

A estufa foi importada integralmente da Coreia do Sul em 2017. Tem 47 m de comprimento, 23 m de largura e uma área total de 1081 m².² A estufa possui um vão de 7 m, um vão central de 3 m, uma altura de beiral de 4,5 m e uma altura de cumeeira de 6,4 m, totalizando 3 vãos e 15 vãos. Para melhorar o isolamento térmico, foi criado um corredor de isolamento térmico de 1 m de largura ao redor da estufa, além de uma cortina de isolamento térmico dupla na parte interna. Durante a reforma estrutural, as cordas horizontais no topo das colunas entre os vãos da estufa original foram substituídas por vigas treliçadas.

Estrutura de estufa

A renovação do sistema de isolamento térmico da estufa manteve o projeto original do sistema de isolamento térmico do telhado e das paredes, com isolamento térmico interno duplo. No entanto, após 3 anos de operação, a tela de sombreamento isolante original estava parcialmente deteriorada e danificada. Na renovação da estufa, todas as cortinas de isolamento foram atualizadas e substituídas por mantas de isolamento de algodão acrílico, mais leves e com maior isolamento térmico, fabricadas no país. Na prática, as juntas entre as cortinas de isolamento do telhado e entre as mantas de isolamento das paredes e do telhado se sobrepõem, e todo o sistema de isolamento fica hermeticamente fechado.

Sistema de isolamento para estufas

Para garantir a luminosidade necessária para o crescimento das plantas, um sistema de iluminação suplementar foi adicionado durante a reforma da estufa. Este sistema utiliza LEDs de efeito biológico, com cada lâmpada de cultivo de 50 W de potência, dispostas em duas colunas por vão. O espaçamento entre as colunas de luz é de 3 m. A potência luminosa total é de 4,5 kW, equivalente a 4,61 W/m².² por unidade de área. A intensidade luminosa a 1 metro de altura pode atingir mais de 2000 lx.

Simultaneamente à instalação das luzes suplementares para plantas, uma fileira de lâmpadas UVB também foi instalada em cada vão, com espaçamento de 2 m, utilizadas principalmente para a desinfecção irregular do ar na estufa. A potência de cada lâmpada UVB é de 40 W, e a potência total instalada é de 4,36 kW, equivalente a 4,47 W/m².² por unidade de área.

O sistema de aquecimento da estufa utiliza uma bomba de calor ar-água, uma fonte de energia mais limpa e ecológica, que injeta ar quente na estufa através de um permutador de calor. A potência total da bomba de calor ar-água na estufa é de 210 kW, e 38 ventiladores de permutação de calor estão distribuídos uniformemente pelo ambiente. A capacidade de dissipação de calor de cada ventilador é de 5,5 kW, o que garante que a temperatura do ar na estufa se mantenha acima de 5 °C, mesmo com uma temperatura externa de -15 °C no dia mais frio em Pequim, assegurando assim a produção segura de morangos na estufa.

Para garantir a uniformidade da temperatura e da umidade do ar na estufa e promover a circulação de ar em seu interior, a estufa também está equipada com um ventilador de circulação de ar horizontal. Os ventiladores de circulação estão dispostos no centro da estufa, com um intervalo de 18 m, e a potência de cada ventilador é de 0,12 kW.

Equipamentos de apoio para estufas de controle ambiental

Informações de citação:

Changji Zhou, Hongbo, Li, He Zheng, etc.O Dr. Zhou inspecionou o suporte de morango elevável do tipo turístico Shiling (cento e vinte e seis) e instalações e equipamentos de apoio[J]. Tecnologia de Engenharia Agrícola,2022,42(7):36-42.