[Resumo]Atualmente, os dispositivos de plantio doméstico costumam adotar um design integrado, o que traz muitos transtornos para movimentação e carga e descarga. Com base nas características do espaço habitacional dos residentes urbanos e no objetivo de projeto da produção familiar de plantas, este artigo propõe um novo tipo de projeto de dispositivo pré-fabricado de plantio familiar. O dispositivo consiste em quatro partes: um sistema de suporte, um sistema de cultivo, um sistema de água e fertilizante e um sistema de suplemento de luz (principalmente luzes LED de cultivo). Possui uma pegada pequena, alta utilização de espaço, estrutura inovadora, desmontagem e montagem convenientes, baixo custo e grande praticidade. Pode atender às necessidades dos moradores urbanos de alface para aipo, vegetais rápidos, repolho nutritivo e begônia fimbristipula. Após modificação em pequena escala, também pode ser usado para pesquisas experimentais científicas de plantas

Projeto Geral de Equipamentos de Cultivo

Princípios de Design

O dispositivo de cultivo pré-fabricado é voltado principalmente para residentes urbanos. A equipe investigou exaustivamente as características do espaço de vida dos residentes urbanos. A área é pequena e a taxa de utilização do espaço é alta; a estrutura é nova e bonita; é conveniente desmontar e montar, simples e fácil de aprender; tem baixo custo e forte praticidade. Esses quatro princípios permeiam todo o processo de design e se esforçam para atingir o objetivo final de harmonização com o ambiente doméstico, estrutura bonita e decente e valor de uso econômico e prático.

Materiais a serem usados

A estrutura de suporte é adquirida no produto de prateleira multicamadas do mercado, com 1,5 m de comprimento, 0,6 m de largura e 2,0 m de altura. O material é de aço, pulverizado e à prova de ferrugem, e os quatro cantos da estrutura de suporte são soldados com rodas universais de freio; a placa nervurada é selecionada para fortalecer a placa da camada da estrutura de suporte que é feita de chapa de aço de 2 mm de espessura com tratamento antiferrugem de plástico spray, duas peças por camada. O cocho de cultivo é feito de tubo quadrado hidropônico de PVC com tampa aberta, 10 cm x 10 cm. O material é placa de PVC rígido, com espessura de 2,4 mm. O diâmetro das covas de cultivo é de 5 cm e o espaçamento das covas de cultivo é de 10 cm. O tanque de solução nutritiva ou caixa d'água é constituído por uma caixa plástica com espessura de parede de 7 mm, comprimento de 120 cm, largura de 50 cm e altura de 28 cm.

Projeto da Estrutura do Dispositivo de Cultivo

De acordo com o plano geral do projeto, o dispositivo pré-fabricado de cultivo familiar consiste em quatro partes: um sistema de suporte, um sistema de cultivo, um sistema de água e fertilizante e um sistema de suplemento de luz (principalmente, luzes LED de cultivo). A distribuição no sistema é mostrada na Figura 1.

Na Figura 1, a distribuição no sistema é mostrada.

Projeto de sistema de suporte

O sistema de suporte do dispositivo pré-fabricado de cultivo familiar é composto por um poste vertical, uma viga e uma placa de camada. O mastro e a viga são inseridos através da fivela com orifício borboleta, que é conveniente para desmontar e montar. A viga está equipada com uma placa de nervuras reforçada. Os quatro cantos da estrutura de cultivo são soldados com rodas universais com freios para aumentar a flexibilidade de movimento do dispositivo de cultivo.

Projeto de sistema de cultivo

O tanque de cultivo é um tubo quadrado hidropônico de 10 cm × 10 cm com tampa aberta, fácil de limpar e pode ser usado para cultivo de solução nutritiva, cultivo de substrato ou cultivo de solo. No cultivo em solução nutritiva, o cesto de plantio é colocado na cova de plantio e as mudas são fixadas com uma esponja de especificações correspondentes. Quando o substrato ou solo é cultivado, uma esponja ou gaze é colocada nos orifícios de conexão em ambas as extremidades da calha de cultivo para evitar que o substrato ou solo bloqueie o sistema de drenagem. As duas extremidades do tanque de cultivo são conectadas ao sistema de circulação por uma mangueira de borracha com diâmetro interno de 30 mm, o que evita efetivamente os defeitos de solidificação estrutural causados ​​pela colagem de cola de PVC, que não favorece a movimentação.

Projeto de Sistema de Circulação de Água e Fertilizantes

No cultivo de solução nutritiva, use uma bomba ajustável para adicionar a solução nutritiva ao tanque de cultivo de nível superior e controle a direção do fluxo da solução nutritiva através do tampão interno do tubo de PVC. Para evitar o fluxo irregular da solução nutritiva, a solução nutritiva no tanque de cultivo da mesma camada adota um método de fluxo unidirecional em “forma de S”. Para aumentar o teor de oxigênio da solução nutritiva, quando a camada mais baixa da solução nutritiva flui, é projetada uma certa lacuna entre a saída de água e o nível do líquido do tanque de água. No cultivo em substrato ou solo, a caixa d'água é colocada na camada superior, e a irrigação e a fertilização são realizadas por meio de sistema de irrigação por gotejamento. O tubo principal é um tubo PE preto com diâmetro de 32 mm e espessura de parede de 2,0 mm, e o tubo ramificado é um tubo PE preto com diâmetro de 16 mm e espessura de parede de 1,2 mm. Cada tubo de ramal Instale uma válvula para controle individual. A seta de queda utiliza um gotejador de seta reta com compensação de pressão, 2 por furo, inserido na raiz da muda na cova de cultivo. O excesso de água é coletado pela rede de drenagem, filtrado e reaproveitado.

Sistema de suplemento leve

Quando o dispositivo de cultivo é utilizado para produção de varanda, a luz natural da varanda pode ser utilizada sem luz suplementar ou com uma pequena quantidade de luz suplementar. No cultivo na sala é necessário realizar o projeto de iluminação complementar. A luminária é uma lâmpada LED de crescimento com 1,2 m de comprimento e o tempo de iluminação é controlado por um temporizador automático. O tempo de luz é definido para 14 horas e o tempo de luz não suplementar é de 10 horas. Existem 4 luzes LED em cada camada, instaladas na parte inferior da camada. Os quatro tubos na mesma camada são conectados em série e as camadas são conectadas em paralelo. De acordo com as diferentes necessidades de iluminação de diferentes plantas, pode ser selecionada luz LED com espectro diferente.

Montagem de dispositivos

O dispositivo pré-fabricado de cultivo doméstico tem estrutura simples (Figura 2) e o processo de montagem é simples. Na primeira etapa, após determinar a altura de cada camada de acordo com a altura das culturas cultivadas, insira a viga no orifício borboleta do poste vertical para construir o esqueleto do dispositivo; na segunda etapa, fixe o tubo de luz LED de cultivo na nervura de reforço na parte traseira da camada e coloque a camada na calha interna da viga transversal da estrutura de cultivo; na terceira etapa, o cocho de cultivo e o sistema de circulação de água e fertilizante são conectados por uma mangueira de borracha; a quarta etapa, instale o tubo LED, ajuste o temporizador automático e coloque o tanque de água; a quinta etapa de depuração do sistema, adicione água ao tanque de água Depois de ajustar a cabeça da bomba e o fluxo, verifique o sistema de circulação de água e fertilizante e a conexão do tanque de cultivo para vazamento de água, ligue e verifique a conexão das luzes LED e o funcionamento condição do temporizador automático.

Figura 2, projeto geral do dispositivo de cultivo pré-fabricado

Aplicação e Avaliação

Aplicação de Cultivo

Em 2019, o dispositivo será utilizado para o cultivo interno em pequena escala de vegetais como alface, couve chinesa e aipo (Figura 3). Em 2020, com base no resumo da experiência de cultivo anterior, a equipe do projeto desenvolveu o cultivo em substrato orgânico do vegetal homólogo alimentar e medicinal e a tecnologia de cultivo em solução nutritiva de Begonia fimbristipula hance, que enriqueceu os exemplos de aplicação doméstica do dispositivo. Nos últimos dois anos de cultivo e aplicação, a alface e os vegetais rápidos podem ser colhidos 25 dias após o cultivo a uma temperatura interna de 20-25°C; o aipo precisa crescer por 35-40 dias; Begônia fimbristipula Hance e couve chinesa são plantas perenes que podem ser colhidas várias vezes; Begonia fimbristipula pode colher os caules e folhas superiores de 10 cm em cerca de 35 dias, e os caules e folhas jovens podem ser colhidos em cerca de 45 dias para o cultivo de repolho. Quando colhidos, o rendimento da alface e da couve chinesa é de 100~150 g por planta; o rendimento de aipo branco e aipo vermelho por planta é de 100 ~ 120 g; o rendimento de Begonia fimbristipula Hance na primeira colheita é baixo, 20-30 g por planta, e com a germinação contínua dos ramos laterais, pode ser colhida pela segunda vez, com intervalo de cerca de 15 dias e rendimentos de 60- 80g por planta; o rendimento da cova do cardápio nutritivo é de 50-80 g, colhido uma vez a cada 25 dias, podendo ser colhido continuamente.

Figura 3, Aplicação de produção de dispositivo de cultivo pré-fabricado

Efeito de aplicação

Após mais de um ano de produção e aplicação, o dispositivo pode aproveitar ao máximo o espaço tridimensional da sala para a produção em pequena escala de uma variedade de culturas. Suas operações de carga e descarga são simples e fáceis de aprender, não sendo necessária formação profissional. Ao ajustar a elevação e o fluxo da bomba d'água, o problema de fluxo excessivo e transbordamento de solução nutritiva no tanque de cultivo pode ser evitado. O design da tampa aberta do tanque de cultivo não é apenas fácil de limpar após o uso, mas também fácil de substituir quando os acessórios estão danificados. O tanque de cultivo é conectado à mangueira de borracha do sistema de circulação de água e fertilizante, que realiza o design modular do tanque de cultivo e do sistema de circulação de água e fertilizante, evitando as desvantagens do design integrado no dispositivo hidropônico tradicional. Além disso, o dispositivo pode ser usado para pesquisas científicas sob condições controláveis ​​de temperatura e umidade, além da produção agrícola doméstica. Ele não apenas economiza espaço de teste, mas também atende aos requisitos do ambiente de produção, especialmente à consistência do ambiente de crescimento raiz. Após uma simples melhoria, o dispositivo de cultivo também pode atender aos requisitos de diferentes métodos de tratamento do ambiente da rizosfera e tem sido amplamente utilizado em experimentos científicos com plantas.

Fonte do artigo: conta Wechat deTecnologia de Engenharia Agrícola (horticultura em estufa) 

Informações de referência: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Projeto e aplicação de dispositivo pré-fabricado de cultivo doméstico[J].Tecnologia de Engenharia Agrícola,2021,41(16):12-15.