X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Аэропоника на сегодняшний день трактуется, как признанная технология, при которой растения ускоряют свой рост и развитие, позволяя на выходе получить наиболее качественную, экологически чистую продукцию, при кратчайших сроках созревания по следующим причинам:

— среда в полной мере обогащена кислородом;

— подача питательного раствора сбалансированная по всем микро- и макроэлементам;

— отсутствие конкуренции в корневой системе;

— возможность регулирования процессов роста и развития растений: питание, дыхание, температура прикорневой зоны (в других технологиях выращивания растений регулирование одновременно трех выше перечисленных параметров в настоящее время затруднительно, либо невозможно);

— автоматизированное регулирование всех процессов с помощью ПО (контроль и управление, так же возможность управления удалённо).

Экспериментальная эксплуатация данного метода планируется в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, а так же в условиях крайнего севера. В перечисленных регионах технология наиболее актуальна по причине того, что почва бедная перегноем и отличающаяся значительной кислотностью, характерна рискованностью по отношению к выращиванию сельскохозяйственных культур. Основными почвообразующими породами являются глины, суглинки, пески и торф.Сельскохозяйственное использование почв области требует их искусственного улучшения. Преобладание болотистой местности, конечно, ни коем образом не способствует высокой урожайности.

Продукция будет позиционироваться для потребителей как экологически чистая, богатая питательными веществами, витаминами. Обладая рядом преимуществ перед конкурентами, продукция произведенная с помощью аэропонного метода имеет еще несколько немаловажных достоинств: цена – благодаря низкой себестоимости продукции, использование стратегии минимизации издержек, позволит быть лидером на рынке; отечественное производство позволит поддерживать импортозамещение.

Аэропоника — способ бессубстратного выращивания растений на специально подобранных питательных растворах. Питательный раствор подаётся на корни микрокаплями или туманом, тем самым обеспечивается воздушно питательная среда. Туман создается с помощью ультразвукового генератора тумана, принцип действия которого основан на эффекте кавитации, то есть в жидкости образуются кавитационные пузырьки или каверны, заполненные паром. Кавитация возникает при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения. Эта волна создается пьезокерамическим элементом, к которому подводят напряжение с его резонансной частотой. Электрическая энергия преобразуется в механическую за счёт того, что пьезокерамика сжимается/разжимается на доли миллиметра. В жидком слое над пьезокерамическим элементом образуются чередующиеся между собой волны повышенного и пониженного давления. В областях пониженного давления происходит вскипание жидкости при обычной комнатной температуре с выбросом в воздух мелкодисперсных частиц, за счет этого отдельные частицы жидкости выбиваются из толщи. Над мембраной образуется небольшой «фонтан» и туман из отдельных капелек. От частоты напряжения напрямую зависит диаметр частицы полученного тумана [1]. При работе пьезомембрана сильно нагревается, а покрывающий слой жидкости охлаждает ее. Чтобы не допустить перегрева пьезомембран, все подобные генераторы тумана должны быть оснащены устройством защиты от «сухого» включения. Причём, раствор образует облако, обволакивающее корни, а в паузах между опрыскиванием происходит аэрация корней

С точки зрения экологических последствий процесса – особенностью метода является то, что аэропоника является системой замкнутого цикла, то есть практически отсутствуют жидкие отходы. Удобрения органического происхождения. По окончании вегетационного периода проявляются незначительное количество растительных отходов (обрезка корней, листвы), которые могут быть утилизированы естественным путем в компостных ямах.

Немаловажно проанализировать риски и безопасность технологии производства для определения мер по предотвращению наступления негативных ситуаций и компенсации их последствий.

— риски, связанные с освоением производства:

Для всех сотрудников, независимо от опыта и стажа будет проведено обучение по использованию аэропонного оборудования, включающего в себя автоматику. Затем — аттестация.

— исправность и ремонтопригодность оборудования:

В случае выхода из строя отдельных узлов - в штате работников теплицы обязан быть техник, знающий особенности оборудования и умеющий быстро диагностировать и решить проблему.

— отключение электроэнергии:

В связи с тем, что отключение электроэнергии является самым уязвимым моментом в аэропонной системе разработаны следующие технологические решения по устранению аварийных ситуаций и систем оповещения, связанных ними, а именно: наличие альтернативного источника питания — дизельного либо бензинового генератора оснащённого автоматическим запуском (АВР) и аварийным дублирующим контуром орошения корневой зоны растений от насоса 12 вольт, подключённого к аккумулятору большой ёмкости оснащённого системой бесперебойного питания (ИПБ). Автоматика контролирующая тепличный комплекс включает в себя систему оповещения через GSM модуль СМС сообщением по заранее внесённым номерам обслуживающего персонала о случившейся проблеме с электроснабжением теплицы. Также автоматика рассылает EMAIL сообщения на указанные почтовые ящики персонала с тем же содержанием. Наряду с выше перечисленными вариантами в системе автоматизации предусмотрен звуковой сигнализатор о случившейся неполадке.

— риск болезни растений:

1. Необходимость обработки помещения средством, содержащим четвертичные аммониевые соединения.

2. Этапы санитарно-пропускной системы: раздевалка - душевые кабины – стерильная рабочая одежда - лоток с дезинфицирующим раствором для рабочей обуви.

3. Прохождение в теплицу приточного воздуха следующих этапов очистки:- механическая очистка воздуха путём фильтрации с помощью сменных картриджей, УФ фильтрация при помощи кварцевых ламп (разрушение ДНК спор грибов и микроорганизмов) - приток воздуха подаётся в большем объеме, чем отток (вытяжка).

4. Водоподготовка. Делится на этапы: - механическая очистка — смягчение воды ионообменной смолой — прохождение воды через систему обратного осмоса - УФ чистка от микроорганизмов и спор грибов

5. УФ чистка питательного раствора.

6. Содержание теплицы в чистоте.

8. Наличие в штате физиолога растений.

9. Содержание инвентаря в надлежащих условиях.

10. Прохождение семян, субстрата, посадочных стаканчиков и т.д. соответствующих правил стерилизации и подготовки перед использованием в теплице.

11. Поддержание в теплице стабильных температур и влажности, что обеспечит крепкий иммунитет растениям.

12. Стабильный световой режим – день/ночь.

В случае возникновения вспышки болезни или вредителей – аэропонный метод выращивания позволяет локализовать проблему, а опытный физиолог-технолог быстро решит проблемную ситуацию. Однако соблюдение выше перечисленных правил позволит избежать подобных ситуаций.

Производственный процесс наименее трудозатратный и максимально автоматизированный. Человек работает в чистой, здоровой обстановке, от него требуется только освоить базовое пользование компьютером и простые шаги технологического процесса, поэтому аэропоника подходит для развития сельского хозяйства в городских условиях

Л и т е р а т у р а

Тюпин С. В. Автореферат «Снижение энергоёмкости процесса увлажнения вентиляционного потока в картофелехранилищах путём применения ультразвукового распылителя-увлажнителя» — Ижевск, 2009

Куприенко В.В. «Ультразвуки и инфразвуки. Их практическое применение и распространение в природе», Москва, 2010

Антипова О.В. «Технологическое обоснование культурооборотов в гидропонных рассадных комплексах» — Москва, 2010

Чесноков В. А., Базырина Е. Н., Бушуева Т.М., Ильинская Н.Л. «Выращивание растений без почвы» ― Изд-во: Ленинградского университета, 1960.

Уильям Тексье. Гидропоника для всех. Все о садоводстве на дому. — М.: HydroScope, 2013. — 296 с.

Бентли М. Промышленная гидропоника. — М.: Изд-во Колос, 1965. — 819 с.

Код для цитирования: Скопировать