Способ выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к выращиванию растений в автономных устройствах. Способ включает использование питательного субстрата с семенами растений, который размещают в контейнере из биоразлагаемого материала, содержащего боковые стенки с перфорацией, дно и крышку. При этом на наружных поверхностях боковых стенок и дне контейнера размещают съемное пленочное покрытие. Дно контейнера выполняют с перфорацией и на нем размещают слой водоупорного материала. Крышку выполняют в виде панелей, поворотно установленных по периметру боковых стенок контейнера и снабженных съемными элементами для фиксации указанных панелей в вертикальном положении. Для выращивания растений в качестве водоупорного материала используют полипропиленовое волокно в виде водонепроницаемого материала геотекстиля ниже роста корневой системы взрослого растения. Сверху укладывают перфорированную полиэтиленовую трубу спиралевидной формы. Каждая концентрическая окружность трубы контролирует отдельную зону, в пределах зоны конец спирали соединяют с помощью вертикального стояка в виде вертикальной полиэтиленовой трубы, которую подсоединяют к источнику подачи воды, а другой свободный конец перфорированной трубы заглушают пробкой. Поверхность водяной перфорированной трубы спиралевидной формы сверху покрывают вторым водопроницаемым материалом геотекстиля, концы их слоев по периметру в плане уложенной водяной трубы спиралевидной формы поэтапно фиксируют между собой швом, образуя замкнутую полость. Сверху укладывают равномерным слоем гранулы твердого осадка навоза из свиностоков или птичьего помета, или сапропель, или торф, после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения для внесения в почву и содержащих азот, калий, фосфор. Далее поверхность одного из продуктов, выполненных из питательного вещества, сверху покрывают равномерным слоем полимера в виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды, после на поверхность которого укладывают плодородную почву с возможностью газообмена из почвы и высевают семена. При этом фиксированный объем поданной воды обеспечивают с помощью счетчика, выполненного в виде блока измерения расхода воды. Способ позволяет повысить интенсивность и сроки формирования сильной корневой системы растения и увеличить жизнеспособность при одновременной защите семян и всходов от воздействия повреждающих факторов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности выращиванию растений в автономных устройствах, и может найти применение для создания зеленых зон на пустынных и неплодородных землях.
Известно, что минеральные удобрения улучшают круговорот и баланс биогенных элементов, в то же время органические удобрения являются не только важным источником питательных элементов для растений, но пополняют запас в почве гумуса -одного из основных показателей ее потенционального плодородия.
При анализе научно-технической и патентной информации автором было найдено техническое решение частично решающее поставленную задачу по технологии выращивания растений на пустынных и неплодородных землях.
Из уровня техники известно обустройство из закрытого полузаглубленного резервуара (контейнера), образованного боковыми стенками-откосами и днищем, выполненными из монолитного железобетона, внутренняя поверхность которых покрыта гидроизоляцией, нижняя часть резервуара заполнена соленой водой и уложенными послойно с образованием обратного фильтра каменными глыбами, валунами и камнями, причем выше максимально допустимого уровня соленой воды, поверх валунов и камней, размещен слой одноразмерного фракционного гравия, предварительно обработанного горячим битумом для придания поверхности каждой фракции гравия гидрофобных свойств, покрытый сверху слоями гравийно-песчанного фильтра, уложенной в несколько слоев крупноячеистой стеклоткани и слоем обычного песка, в котором расположены трубы для конденсации пара с циркулирующей по ним холодной воды, со средством для подачи влаги к корням растений, выполненные в виде матов из гигроскопического материала с направленными вверх фитилями, а устройство для подогрева соленой воды выполнено в виде расположенных на дне резервуара водогрейных труб или теплоэлектронагревателей, защищенных бетонными блоками и бетонными арками, установленными с зазором между их торцами для обеспечения свободной циркуляции нагретой соленой воды (Патент RU №2072769, A01G 25/06 от 10.02.1997).
Известно техническое решение, которое содержит контейнер, внутренняя поверхность контейнера покрыта антифильтрационной пленкой, а питательный грунт размещен в контейнере на слое керамзита (ПМ CN №202206789, A01G 31/00 от 02.05.2002).
Известен также контейнер, выполненный из биолоразлагаемого материала, содержащий корпус, который состоит из боковых стенок, дна и верхней крышки, Корпус разделен на две полости, верхняя используется для посадки растений и выполнена с перфорацией боковых стенок, а нижняя - для хранения воды. Верхняя крышка выполнена водонепроницаемой для исключения возможности испарения воды (ПМ CN №204132063, A01G 9/00 от 04.02.2015).
Однако их общими недостатками являются, если все же созданы оптимальные условия для роста растений в объеме контейнера на фазе прорастания и всходов семян, то, во-первых, фаза начало формирования корневой системы происходит в условиях излишней влаги, что губительно для коневой системы (возникает опасность их загнивания), а прорастание корневой системы в верхний слой почвы замедлено, вследствие того, что это возможно только после биоразложения емкости для воды; во-вторых, не позволяет выращивать растения видового состава и с разными типами корневой системой, а также имеет сложную конструкцию. Другим недостатком является то, что подачу влаги к корням выполняют без учета свойств применения органических удобрений и одновременно полива на их разложение и развитие микроорганизмов, т.е. возможность применения целенаправленного использования твердого осадка (в виде гранул), как водного, так и питательного режима почв. Следует учитывать ими сохранение питательных компонентов, в частности гранул из навоза свиностоков, птичьего помета, торфа или получение ценных материалов растительного свойства добываемого сорбента после его обработки из рек, озер и водоемов. Фактически в них достаточно присутствуют в основном в большом количестве: азот, фосфор и калий.
Следует привести известную концентрированную смесь для цветов (описание изобретения к авторскому свидетельству SU №736914 от 30.05.1980). Смесь предназначена для выращивания цветов методом гидропоники и имеет следующий состав, вес. %:
Калий азотнокислый - 8…12; аммоний фосфорнокислый однозамещенный - 2…4; аммоний азотнокислый - 3…5; магний сернокислый - 5,5…8; железо сернокислое - 0,2…0,5; марганец сернокислый - 0,03…0,07; цинк сернокислый - 0,01…25; медь сернокислая - 0,002…0,02; кабальт сернокислый - 0,001…0,004; аммоний монолибденовокислый - 0,0005…0,0015, борная кислота - 0,001…0,003; серная кислота - 0,7…1,2; оксизгиппидендифосфоновая кислота - 0,5…2,0; калий лимоннокислый - 0,1…1,0; вода до 100.
Однако для выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах на гидропонном вермикулитовом субстрате с уровнем рН 6,5-7,2 соотношение компонентов данной смеси не оптимально и сложно. Это обстоятельство может осложнить выращивание растений в данных почвенных условиях питательных смесей, например, корневая система не сможет хорошо развиваться, ее прочность и жизнеспособность будут недостаточны для роста, в которых почвенно-растительный покров формируется в условиях засушливого климата, высокой минерализацией грунтовых вод и т.п.
Известно устройство для стимулирования роста растительного материала содержащее цилиндрический вертикальный пленочный контейнер, на вертикальной оси которого расположен трубчатый элемент с узлом крепления верхней части, при этом контейнер заполнен субстратом и на его боковой поверхности выполнены надрезы, при этом оно снабжено источником высокого напряжения и сетчатой оболочкой из токопроводящего материала, при этом сетчатая оболочка установлена концентрично контейнеру и соединена с одним полюсом источника высокого напряжения, другой полюс которого подключен к трубчатому элементу, при этом шаг ячейки сетчатой оболочки равен (0,01-0,03)R, где R - радиус сетчатой оболочки. Однако он включает большие затраты энергии высокого напряжения электрического поля, а значит, экономически неоправданно в денежных затратах. Кроме того, требуется техника безопасности обслуживания и т.п.
В качестве аналога можно привести известное техническое решение, устройство для выращивания плодовых деревьев на землях с высоким уровнем грунтовых вод, включающее перфорированный контейнер, стенки и дно которого покрыты мембранным паронепроницаемым материалом, внутри контейнера размещены вертикальные перфорированные трубы, верхние концы которых выше его краев, а нижние выступают за пределы дна на 30-40 см и снабжены коническими заглушками, при этом внутри труб расположены с возможностью осевого перемещения перфорированные патрубки с герметичным дном диаметром соответствующим внутреннему диаметру труб, по высоте равные глубине контейнера и заполненные гигроскопическим материалом (Патент RU №2677307, A01G 9/00, A01G 13/00 от 16.01.2019).
Однако, исходя из способа применения, связанного с устройством его осуществления, данное решение имеет применение на участках с высоким уровнем грунтовых вод для таких перфорированных контейнеров, которые ограничивают корневую систему от излишков влаги частично, но возникает опасность для корневой системы их загнивания в таком переходном режиме, а значит, прорастание корневой системы в верхний слой почвы замедлено, что также не учитывает подстилающий слой использования органических удобрений различного природного происхождения в предложенном изобретении, т.е. не решает проблему внесения органического удобрения животноводства или птичьего помета или сапропеля или торфа и ускоренного полива одновременно в сравнении с аналогом в возможности корнепроницаемого слоя. Поэтому необходимо данные удобрения использовать в качестве подкормки корневой системы растений, особенно в начале его роста, так как такие удобрения содержат большое количество азота, фосфора, калия и других химических соединений, о чем отмечено выше. Еще одним важным фактором является необходимо учитывать жизнедеятельность микроорганизмов в органике, сроки их использования и подготовки для объекта роста растений.
Известно, что окисление аммиака в почве обусловлено нитрификацией. Сама по себе она не изменяет содержание азота, а переводит адсорбированную форму азота в водорастворимую. Нитрификация - хемосинтезирующий процесс, при котором микроорганизмы получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию за счет окисления аммиака и нитритов. Эти соединения служат нитрифицирующим бактериям источником азота. Все бактерии, вызывающие нитрификацию, - облигатные аэробы и без кислорода не жизнедеятельности. Оптимальные условия для них создаются, когда влажность почвы находится в пределах 60-70% от полной влагоемкости при свободном поступлении кислорода. Отсюда необходимо создавать такие условия, за счет которых происходит регулирование уровней почвенно-грунтовых вод и поливных норм, а также использованием различных приемов по улучшению аэрации корнеобитаемого слоя почвы. Похолодание и переувлажнение ухудшают поглотительную способность по отношению к бактериям. При этом это также обусловлено и теплом, полученным корневой системой растений, т.е. различием по влажности температуры почвы. При этом следует отметить, что в предложении органических удобрений содержат не только калий, кальций, азот, но и микроэлементы для выращивания растений. Например, в 1 м3 стоков животноводства приходится в среднем железа - 1200 мкг, цинка - 270, меди - 59, никеля - 43, свинца - около 8, хрома - 7, молибдена - 0,8, кобальта - 5, марганца - 248 и калия - 0,1 мкг. Таким образом, наличие таких элементов находится в прямой зависимости от количества внесенных органических удобрений, а это сказывается на росте растений в географических зонах, почвенно-растительный покров в которых формировался в условиях засушливого климата, засоленности почвообразующих пород и высокой минерализацией грунтовых вод.
Следует отметить также то, что в предложении технического решения нами дополнительно предлагается использовать применение полимера в качестве гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды и удобрений, а затем отдачи этой удобрительной воды в засушливый период.
Гранулы сорбента еще называют «твердая вода», и только по мере длительной засухи водоемкий гранулированный сорбент начинает отдавать воду, объем воды, которой достаточный для выращивания растений. Таким образом, гранулы сорбента (Патент RU №2574722, C08F 220/56, C08L 3/02, C08L 1/8, C08L 5/08, A61L 15/28, A61L 15/60 от 10.02.2016) способны аккумулировать достаточный объем воды, и тем самым почва подкорневой системой будет реже нуждаться в воде, так как после полива и накопления воды в нем, полимер начинает работать в автоматическом режиме. Гранулы сорбента являются экологически безопасными. Они способны не только впитывать влагу, но и микроэлементы и могут выступать в качестве удобрений. Такие гранулы сорбента способны аккумулировать до 500 литров воды на один киллограмм его. Эффективность использования от 5 до 10 лет.
А это значит, возможно, сократить на орошение объем воды, особенно в засушливых районах страны.
В качестве прототипа выбран способ, характеризующийся устройством для его осуществления для выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах, выполненный в виде контейнера из биоразлагающего материала, содержащим боковые стенки с перфорацией, дно и крышку, питательный субстрат с семенами растений, который размещают в контейнере, при этом на наружных поверхностях боковых стенок и дна контейнера размещают съемное пленочное покрытие, при этом дно контейнера выполняют с перфорацией и на нем размещают слой водоупорного материала, крышку выполняют в виде панелей, поворотно установленных по периметру боковых стенок контейнера и снабжают съемными элементами для фиксации указанных панелей в вертикальном положении (Патент RU №2628794, A01G 9/10 от 22.08.2017).
Недостатком известного способа является низкая эффективность роста растений. Кроме того, технология выращивания корневой системы растения не решает проблему без внесения органических удобрений животноводства или птичьего помета или сапропеля или торфа, которые в конечном итоге получения известными способами в виде гранулированного удобрения имеют однородный состав, сохраняют все питательные компоненты природного состава и за счет их использования позволяют добиться высокой точности требуемой дозировки при их внесении в почву. Отсюда необходимо данное удобрение использовать и в качестве подкормки корневой системы растения для обильного роста его, так как она содержит большое количество азота, фосфора, калия и других химических соединений, о чем отмечено выше.
Задачей изобретения является создание эффективности роста растений и сроков формирования сильной корневой системы растений в географических зонах, почвенно-растительный покров в которых формировался в условиях засушливого климата, засоленности почвообразующих пород и высокой минерализации грунтовых вод.
Технический результат заключается в повышении интенсивности и сроков формирования сильной корневой системы растения в объеме контейнера на фазе набухания и прорастания семян и на начальных фазах формирования корневой системы в пределах контейнера, а также в увеличении жизнеспособности и срока на фазе Формирования корневой системы в прилегающей к дну контейнера в зоне верхнего слоя почвы при одновременной защите семян и всходов от воздействия повреждающих факторов.
Технический результат достигается тем, что способ выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах, включающий использование контейнера из биоразлагаемого материала, содержащего боковые стенки с перфорацией, дно и крышку, питательного субстрата с семенами растений, который размещают в контейнере, при этом на наружных поверхностях боковых стенок и дне контейнера размещают съемное пленочное покрытие, дно контейнера выполняют с перфорацией и на нем размещают слой водоупорного материала, крышку выполняют в виде панелей, поворотно установленных по периметру боковых стенок контейнера и снабженных съемными элементами для фиксации указанных панелей в вертикальном положении, согласно изобретения для выращивания растений в качестве водоупорного материала используют полипропиленовое волокно в виде водонепроницаемого материала гекотекстиля ниже роста корневой системы взрослого растения, а сверху укладывают перфорированную полиэтиленовую трубу спиралевидной формы, каждая концентрическая окружность которой контролирует отдельную зону и в пределах зоны конец спирали соединяют с помощью вертикального стояка в виде вертикальной полиэтиленовой трубы, которую подсоединяют к источнику подачи воды, а другой свободный конец перфорированной трубы заглушают пробкой, поверхность водяной перфорированной трубы спиралевидной формы сверху покрывают вторым водопроницаемым материалом геотекстиля, концы их слоев по периметру в плане уложенной водяной трубы спиралевидной формы поэтапно фиксируются между собой швом, образуя замкнутую полость, а сверху укладывают равномерным слоем гранулы твердого осадка навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропель или торф после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения для внесения в почву и содержащих азот, калий, фосфор, далее поверхность одного из применяемых продуктов, выполненных из питательного вещества, сверху покрывают равномерным слоем полимера в виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды, а после на поверхность которого укладывают плодородную почву с возможностью газообмена из почвы и высевают семена, при этом фиксированный объем поданной воды обеспечивают с помощью счетчика, выполненного в виде блока измерения расхода воды.
Кроме того, стояк вертикальной полиэтиленовой трубы соединяют с накопительной емкостью подачи воды и снабжают регулируемым краном и счетчиком воды.
Кроме того, в плодородную почву с накопителем воды контейнера помещают датчик влажности или решением оператора в систему спиралевидной формы водяной перфорированной трубы подается вода.
Первостепенное значение для успешного выращивания растений в автономных устройствах при использовании отходов из гранул навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропеля или торфа и покрытия сверху равномерно гранулами сорбента, имеет правильный выбор их количества, качества и режимов его видового состояния.
Не останавливаясь, каким способом они проходят несколько этапов при получении известных гранул из вышеперечисленных компонентов удобрений, отметим то, что каждый из них проходит обезвреживание, получают твердые фракции гранул. Упаковывают в тары, гранулы которые содержат высокие биогенные элементы: азот, фосфор, калий, углерод и др., и которые могут быть превращены на основе использования методов блоконверсии (ферментации)) в биологически активные удобрения. Учитывая то, что эти удобрения содержат органику и элементы минерального питания растений в достаточной для него формы (гранулы). Отсюда следует учитывать возможность целенаправленного регулирования не только водного, но питательного режимов почвы; является самостоятельным носителем ценных для питания растений минеральных элементов (азот, фосфор, калий, магний, железо, марганец), обладая свойством тепла, а это, например, зависит от климатических условий.
Применение для корневой системы выращивания растений в виде твердых гранул навоза или птичьего помета или сапропеля или торфа с использованием также гранул сорбента, накапливающего влагу и ее отдачу в засушливые периоды, при этом сами гранулы удобрения обладают и теплоизоляционными свойствами, препятствующими вымерзанию корневой системы растений в неблагоприятные климатические временные условия, показывает, что выращивание растений при таком способе свойственна компактная корневая система, так как используется верхний слой водопроницаемого материала геотекстиля, который является носителем влаги, а питательные вещества над ним, способствуют быстрому прорастанию семян, развитию растений и образованию мощной корневой системы, отличающейся высокой жизнеспособностью и степенью бесшокового прорастания корневой системы растения с подготовленной почвой.
Кроме того, объем поданной воды из накопительной емкости в зону поступления контейнера измеряется счетчиком воды, размещенным после регулируемого крана, соединенного через стояк вертикальной полиэтиленовой трубы, что регистрируется счетным механизмом с достаточной точностью за любой определенный промежуток времени вблизи контейнера.
В таких условиях можно точно проводить расчет расхода воды, поступающей из накопительной емкости в контейнер с почвой с определенным давлением воды сверху. Процесс количества доз дискретно поступающей воды - инфильтрации почвы определяется также накоплением воды в замкнутой полости между слоями геотекстиля материала, внутри которого уложена перфорированная полиэтиленовая труба в виде спиралевидной формы, обеспечивая заданную эксплуатационную надежность и учет порций воды (доз инфильтрации).
Процесс подачи воды продолжается до поддержания определенного напорного заполнения водой полости между слоями геотекстиля материала, и поступления воды через водопроницаемый верхний слой геотекстиля материала в почву с ее элементами питания. Долив можно проводить дискретно, определяется с помощью размещенного датчика влажности.
Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: использования твердых гранул навоза или птичьего помета или сапропеля или торфа и водопоглощающих гранул сорбента (в то же время отдающих влагу в засушливые периоды), когда вода проходит через верхний слой водопроницаемого материала геотекстиля под давлением столба воды за счет наличия накопительной емкости через регулируемый кран и счетчик в виде блока измерения расхода воды. Важно отметить то, что это ускоряет разложение твердых гранул удобрения и одновременно накапливается влага за счет гранул сорбента в почве, который в свою очередь даже в засушливый период начинает вытягивать влагу ниже его укладки, далее обеспечит сверху почву с корневой системой этой влагой для роста растения. Кроме того, питательные элементы не улетучиваются из контейнера в атмосферу, а значит, позволяют обеспечить быстрое прорастание семян растений и обеспечивает повышение интенсивности и сроков формирования сильной корневой системы растений.
Подобное исполнение способа для выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах, по мнению автора ранее не было известно и отвечает критерию изобретения «новизна».
Размещение внутри контейнера на дне два слоя геотекстиля, один из которых является (нижний) водонепроницаемым, а верхний водопроницаемым, сшитыми между собой, а в полости их укладывают водяную перфорированную полиэтиленовую трубу в виде спиралевидной формы, каждая концентрическая окружность которой концентрирует отдельную зону, обеспечивает возможность беспрепятственного разложения питательных гранул над ним сверху с удобрением и создает оптимальные условия для развития микроорганизмов в почве, создания тепла, и условия на фазе формирования корневой системы в указанном слое почвы за счет наличия и накопления влаги в гранулах сорбента, влагу которую получают корневая система растений, в частности, учитывая засушливые периоды, увлажняет и деминерализует верхний слой почвы в условиях большой экономии воды на поливе, не зависимо когда в качестве семян используют семена растений одного и/или различного видового состава, что позволяет оптимально компактно развивать корневую систему плантаций растений, состоящую из, например, лесных, фруктовых, травяных, кустарниковых и других видов растений и их сочетаний.
В частном случае можно отметить, что гранулы сорбента впитывают влагу и микроэлементы и выступают в качестве удобрений. Срок действия их составляет от пяти до десяти лет, и они способны поглотить 500 литров воды на 1 кг гранул сорбента. Гранулы сорбента являются экологически безопасными и не размываются водой, а значит, это способствует сохранению влаги в питательном слое органического удобрения и его разложения на микроэлементы с засеянными семенами растений в течение продолжительного времени и дополнительно усиливает оптимальные условия для роста растений и питательного удобрения с семенами растений в увлажненном состоянии при одновременном исключении перегрева питательных удобрений при воздействии солнечных лучей, и тем самым испарения влаги в контейнере.
Данное техническое решение способа для выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах, позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность предложения поясняется чертежами, где:
- на фиг 1 дан общий вид контейнера в разрезе;
- на фиг. 2 - общий вид расположения на поверхности почвы в зоне контейнера перфорированной пластмассовой трубы в плане в виде спиралевидной формы;
- на фиг. 3 фрагмент подсоединения стояка к перфорированной пластмассовой трубе с подключением через счетчик и регулируемый кран к накопительной емкости.
Схема реализации способа для выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах включает контейнер 1 с боковыми стенками 2, крышкой в виде поворотных панелей 3, которые поворотно устанавливают по периметру боковых стенок 2 контейнера 1, с размещенным в нем внизу расстилом водонепроницаемого полотна 4 геотекстиля и на него укладывают в плане водяную перфорированную полиэтиленовую трубу 5 в виде спиралеобразной формы, каждая концентрическая окружность которой контролирует отдельную зону с общим геометрическим центром. Панели 3 имеют возможность фиксации в вертикальном положении посредством съемных элементов 6. Свободный конец 7 перфорированной трубы 5 заглушают пробкой 8 с общим геометрическим центром. Другой свободный конец 9 с отверстием 10 соединяют со стояком вертикальной трубы 11 из пластмассовой трубы, свободный конец ее выводят выше крышки 3 контейнера 1. Контейнер 1 содержит съемное пленочное покрытие 12. Вертикальную трубу 11 выполняют диаметром не менее 100 мм, а диаметр трубы 11 не менее также 100 мм и его пропускная способность определяется гидравлическим расчетом, зависящим от заполнения в плане водяной перфорированной трубы 5 в виде спиралеобразной формы, согласно создаваемого в ней гидростатического давления от подсоединения посредством вертикальной трубы 11 через счетчик 13 измерения холодной воды (СХВ) с регулируемым краном 14 и накопительной емкости 15 со стороны крышки 3 контейнера 1.
Счетчик 13 измерения воды, размещенный между стояком вертикальной трубы 11 и регулируемым краном 14 с диаметром условного прохода 15 или 20 мм (СХВ), может быть применен как счетчик для измерения объема холодной воды, подпитывающей из накопительной емкости 15, при давлении не более 1 МПа (10 кгс/см2). Данные счетчики устойчивы к воздействию внешнего магнитного поля (можно установить кран-фильтр - не показан) типа КВФ. Потери давления на счетчике при максимальном расходе воды (Qmax) не превышает 0,1 МПа (1 кгс/см2). Срок службы счетчика 13-12 лет. Принцип действия счетчика состоит в измерении числа оборотов крыльчатки, вращающейся под действием протекающей воды. Количество оборотов крыльчатки пропорционально объему протекающей воды. Вращение крыльчатки передается на счетный механизм, обеспечивающий за счет понижающего редуктора возможность снятия показателей объема воды, поступившей в водяную перфорированную трубу 5 в виде спиралеобразной формы сверху при прохождении далее воды через водопроницаемый материал геотекстиля 16 в контейнер 1. Интегратор счетного механизма позволяет с достаточной точностью определять указания объема воды за любой определенный промежуток времени для смачивания питательных гранул и накопления влаги в гранулах сорбента, создавая оптимальные условия развития корневой системы растений, при этом способность контроля поданной воды.
Таким образом, в течение всего периода работы счетчик 13 холодной воды (СХВ) является универсальным измерительным прибором (блоком) и может быть использован для измерения объема поданной воды в устройство контейнера (он может быть включен в работу и по сигналу датчика влажности почвы - не показан) или с учетом решения оператора, в систему подается вода.
После укладки перфорированной полиэтиленовой трубы 5 на водонепроницаемое полотно 4 из материала геотекстиля, сверху ее покрывают вторым гибким водопроницаемым полотном 16 материала геотекстиля, концы которых полотен 4 и 16 геотекстиля по периметру уложенной перфорированной трубы 5, выполненной в виде спиралевидной формы, склеивают и фиксируют между собой или с помощью прошивания их нитью. В результате создается полость для замкнутого накопления в ней воды. Поверх второго полотна 16 водопроницаемого геотекстиля (фильтра) укладывают подготовленный слой не менее 10 см гранулы 17 навоза из свиностоков или птичьего помета или сапропеля или торфа, разравнивают его и затем сверху дополнительно засыпают (закрывают) гранулами 18 сорбента, которые имеют свойства, при подаче влаги через гранулы органического удобрения с заданной влажностью через водопроницаемое полотно 16 геотекстиля, способность гранул сорбента аккумулировать определенное количество воды (о чем было отмечено выше), например, на один килограмм его или другого количества заданного, затем в период засушливого периода, матрица полимера которого, образует связи с ее стенками, приобретая, так называемую структуру «льда» и закрепляясь в сорбенте; гранулы сорбента будут отдавать влагу в почву с внесенными органическими удобрениями в виде гранул. На верхней поверхности почвы 19 с семенами растений, размещают слой теплоизолирующего материала 20. Срок использования гранул 18 сорбента от 5 до 10 лет и они не вымываются из почвы. Сама технология гранул сорбента может в разы сократить затраты на полив и снизит объем воды, доступный для развития по заданным видовым сортам с компактной корневой системы, и теперь сорбент будет играть роль водоемкого гранулированного сорбента, впитывающего еще и удобрение, с последующей его отдачи корневой системы растений. Кроме того, измерительные приборы, отмеченные выше, контролируют этот расход поданной воды, а значит, по капиллярным порам вода поднимется ко всей корневой системы растений.
Перфорированную трубу 5, расположенную в плане в виде спиралевидной формы, размещенную между полотнами 4 и 16 материала геотекстиля при подаче воды через стояк вертикальной трубы 11, расположение трубы 5, которой описывается уравнением в полярных координатах ρ=аф; а=V(t)/W(t), где ρ - радиус вектор; φ - полярный угол; V - линейная скорость поступления воды в перфорированную трубу 5; W - угловая скорость; t - время заполнения начала входа воды в полость между полотнами 4 и 16.
Параметры уравнения принимаются от конкретных условий конструирования предложенного способа, решаемого устройством.
Способ для выращивания растений функционирует следующим образом.
Контейнер 1 с боковыми стенками 2, крышкой в виде поворотных панелей 3, с размещенным в нем на поверхности почвы в пределах контейнера 1, укладывают полотно 4 водонепроницаемого геотекстиля, далее сверху укладывают на него водяную перфорированную полиэтиленовую трубу 5 спиралеобразной формы, затем покрывают трубу 5 полотном 16 из водопроницаемого (фильтрующего) материала геотекстиля. Концы полотен 4 и 16, по периметру окружности уложенной трубы 5, соединяют клеем или сшивают швом нитью, образуя замкнутую полость для заполнения под заданным напором водой. Контейнер 1 устанавливают на поверхности почвы в зоне предполагаемого выращивании растений. Освобождают от пленочного покрытия 12 панели 3, которые приводят в вертикальное положение и фиксируют съемными элементами 6. Сверху на второе водопроницаемое полотно 16 насыпают и разравнивают слой не менее 1о см гранулы навоза или птичьего помета или сапропеля или торфа и покрывают сверху дополнительно заданным количеством гранулами сорбента 18 равномерным слоем способных аккумулировать определенное количество влаги, в засушливый период времени матрица полимера которого, приобретая, так называемую структуру «льда» и закрепляясь в сорбенте, гранулы сорбента будут отдавать недостающую влагу почве в сторону развития корневой системы растений. В результате этого происходит разложение гранул органического удобрения и активное действие микроорганизмов в почве в теплой среде. Гранулы сорбента также могут впитывать в себя питательный раствор удобрения, а затем вместе с влагой отдавать почве при смачивании слоя уложенного гранул органического происхождения в контейнере 1 с посевом семян различных видовых растений. Пленочное покрытие 12 удаляют на начальной фазе формирования корневой системы, чтобы оно не препятствовало формированию корневой системы в верхних слоях почвы и не загрязняли окружающую среду.
Свободный конец 7 перфорированной трубы 5 заглушают пробкой 8 с общим геометрическим центром, а другой конец 9 с отверстием 10 соединяют со стояком вертикальной полиэтиленовой трубы 11 со счетчиком воды 13 с регулируемым краном 14, входное отверстие которого подключают к источнику подачи воды в виде накопительной емкости 15. Счетчик 13 холодной воды позволяет измерять объем поданной воды под напором в полость между полотнами 4 и 16. Диаметр рабочей длины, размеры перфорированных (водовыпускных) отверстий их частота размещения в трубе 5 спиралевидной формы, перекрываемым замкнутым материалом геотекстиля подбирается расчетом, исходя из конструкции самого контейнера. Таким образом, все размеры определяются расчетом в процессе проектирования системы выращивания каждого видового растения в целом.
Вертикально установленные панели 3 предохраняют всходы растений от повреждающих факторов (ветра, солнечной радиации).
Поливы важны и в период усиленного развития корневой системы, перемещение воды по капиллярам и роста растений видового состава, отмеченного выше, особенно на пустынных и неплодородных почвах, схема подкорневого полива с применением гранул органического происхождения и гранул сорбента в целом создают новые технологические возможности по сортам растений, которым свойственна компактная корневая система.
Наряду с возможностью одновременной подачи воды во всю зону охвата увлажнителями замкнутой системы с перфорированной трубой и смачивания питательных гранул (растворяет) органического происхождения, и с задержкой определенным накоплением воды в гранулах сорбента, легко управлять таким способом в целом. Следует отметить, что изготовление гранул из навоза или птичьего помета или сорбента или торфа, известны устройства для выпуска, когда, например, проводят процесс гидролиза органического вещества, идут процессы брожения и размножения эффективных микроорганизмов и с синтезированием новых органических соединений и т.п., которые нами не рассматриваются, так как не являются предметом изобретения существенным для нашего предложения, но позволяют их применение в оптимальном содержании биологически активных соединений различных химических кислот. В отношении переработки сапропеля - это ценный органический природный материал, его в чистом виде получают как эффективное удобрение, повышающее плодородие почвы; изготавливают гранулированный сапропель, который вначале добывают из глубины озер, рек и водоемов, частично обезвоживают, сушат, обогревают, просеивают от инородных тел на специальной установке для получения отсортированных гранул до однородного состава, сохраняя все питательные компоненты природного и ценного сапропеля для внесения в почву.
Полученные гранулы всех органического происхождения после их специальной обработки известными методами являются эколого-чистым органическим удобрением, например, применение для изготовления в последующем гранул сапропеля, основывается на использовании земляного ила, который берется на ранее заиленных малых реках, т.е. способствует восстановлению рек, озер и прудов, восстановлению природы, а вместе с тем его применение способствует восстановлению плодородию почвы в целом, в частности используя все компоненты природного удобрения для корневой системы растений.
Таким образом, использование предлагаемого способа выращивания растений с автоматической подачей воды за счет применяемых всех элементов в целом и возможность управления процессами фазы развития растения в виде подпочвенного орошения и снятия одновременно показания объема воды счетчиком. Одновременно расширяется область применения водобалансового учета. Точность расчета параметров заданного способа поддерживается на основе устройства с датчиком влажности (не показан) и влиянием напорной воды в нижней части контейнера. Отсюда судят о количестве воды, израсходованной на достижение влажности почвы в зоне перемещения по ее капиллярным порам к корням растений.
Заявленный способ для выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах с использованием оптимизацией условий подачи воды, питательной среды и применение высокомолекулярного соединения гранул сорбента для роста растений в объеме контейнера на фазе набухания и произрастания семян и на начальных фазах ускоренного формирования корневой системы в пределах контейнера с учетом капиллярного действия в зону верхнего слоя почвы при одновременной защите семян и всходов растений от воздействия повреждающих факторов в течение всего указанного периода, позволяет эффективно выращивать растения, вовлекая в процесс производства гранулы органических удобрений - отходы свиностоков или птичьего помета или сапропеля и торфа, тем самым используя все их питательные компоненты природного органического удобрения для данного объема контейнера, реализация капиллярным методом подачи питательного раствора, когда поданная вода заполняет полость между слоями материала геотекстиля и проходя через водопроницаемое верхнее полотно (фильтр), попадая в гранулы органического удобрения, их растворения, далее поступление к корневой системе растений. Корневая система растений обеспечивает его дальнейшее развитие роста при формировании плантаций растений и приживаемости в любой заданной формы и размеров контейнера.
1. Способ выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах, включающий использование контейнера из биоразлагаемого материала, содержащего боковые стенки с перфорацией, дно и крышку, питательного субстрата с семенами растений, который размещают в контейнере, при этом на наружных поверхностях боковых стенок и дне контейнера размещают съемное пленочное покрытие, дно контейнера выполняют с перфорацией и на нем размещают слой водоупорного материала, крышку выполняют в виде панелей, поворотно установленных по периметру боковых стенок контейнера и снабженных съемными элементами для фиксации указанных панелей в вертикальном положении, отличающийся тем, что для выращивания растений в качестве водоупорного материала используют полипропиленовое волокно в виде водонепроницаемого материала геотекстиля ниже роста корневой системы взрослого растения, а сверху укладывают перфорированную полиэтиленовую трубу спиралевидной формы, каждая концентрическая окружность которой контролирует отдельную зону, и в пределах зоны конец спирали соединяют с помощью вертикального стояка в виде вертикальной полиэтиленовой трубы, которую подсоединяют к источнику подачи воды, а другой свободный конец перфорированной трубы заглушают пробкой, поверхность водяной перфорированной трубы спиралевидной формы сверху покрывают вторым водопроницаемым материалом геотекстиля, концы их слоев по периметру в плане уложенной водяной трубы спиралевидной формы поэтапно фиксируются между собой швом, образуя замкнутую полость, а сверху укладывают равномерным слоем гранулы твердого осадка навоза из свиностоков или птичьего помета, или сапропель, или торф после их получения с сохранением всех питательных компонентов природного происхождения для внесения в почву и содержащих азот, калий, фосфор, далее поверхность одного из применяемых продуктов, выполненных из питательного вещества, сверху покрывают равномерным слоем полимера в виде гранул сорбента с последующим его набуханием и впитыванием воды, а после на поверхность которого укладывают плодородную почву с возможностью газообмена из почвы и высевают семена, при этом фиксированный объем поданной воды обеспечивают с помощью счетчика, выполненного в виде блока измерения расхода воды.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стояк вертикальной полиэтиленовой трубы соединяют с накопительной емкостью подачи воды и снабжают регулируемым краном и счетчиком воды.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в плодородную почву с накопителем воды контейнера помещают датчик влажности или решением оператора в систему спиралевидной формы водяной перфорированной трубы подается вода.
