Auteurs : Changji Zhou, Hongbo Li, etc.

Source de l'article: Technologie de génie agricole en horticulture sous serre

Il s'agit de la base expérimentale de l'Institut des sciences agricoles du district de Haidian, qui abrite également le Parc scientifique et d'exposition de haute technologie agricole de Haidian. En 2017, j'ai piloté l'introduction, en provenance de Corée du Sud, d'une serre d'essai à travées multiples recouvertes d'une membrane plastique à haute isolation thermique. Aujourd'hui, sous la direction de M. Zheng, cette serre est devenue un espace de production de fraises intégrant démonstration technologique, visites, cueillette, loisirs et divertissement. Baptisée « Fraise dans les nuages ​​5G », je vous invite à la découvrir.

Culture de fraisiers en serre et utilisation de l'espace

Étagère à fraises relevable et système de suspension

emplacement de culture et méthode de culture

La rigole de culture concentre l'alimentation et le drainage en eau à sa base. Un rebord est surélevé au milieu de sa surface inférieure, dans le sens de la longueur (une rainure se forme ainsi à l'intérieur de la rigole). L'arrivée d'eau principale est directement acheminée vers cette rainure, où l'eau lessivée du substrat est également collectée uniformément avant d'être évacuée par une extrémité de la rigole.

Les avantages de la culture des fraisiers en pots sont les suivants : le fond du pot est séparé du fond du bac de culture, ce qui évite la formation d'une nappe phréatique importante et améliore la ventilation du substrat. L'eau d'irrigation se répartit uniformément. De plus, il n'y a aucun risque de fuite lors de la mise en place du substrat, et l'étagère de culture est propre et esthétique. Le principal inconvénient de cette méthode est le coût supplémentaire lié à l'irrigation goutte à goutte et à la culture en pots.

emplacements et pots de culture

Système de suspension et de levage des supports de culture

Le système de suspension et de levage de l'étagère de culture est fondamentalement identique à celui des étagères de culture surélevées traditionnelles pour fraisiers. La boucle de suspension entoure la fente de culture et la relie à la roue d'inversion grâce à une vis de réglage de la hauteur d'installation de la fente. L'autre extrémité du câble inférieur est enroulée autour de la roue reliée à l'arbre d'entraînement du motoréducteur.

Système de suspension d'étagères de culture

Sur la base du système de suspension universel global, afin de répondre aux exigences de la forme transversale particulière de l'espace de culture et aux besoins de l'exposition touristique, certains accessoires et installations personnalisés sont également conçus ici de manière innovante.

(1) Système de suspension pour étagère de culture. La boucle de suspension de l'étagère est une boucle fermée, formée par le pliage et le soudage d'un fil d'acier. La section transversale de chaque partie de la boucle est identique, garantissant ainsi des propriétés mécaniques homogènes. La partie inférieure de la fente est également pliée en demi-cercle. La partie centrale de la boucle est pliée en angle aigu, et la partie supérieure est directement accrochée au point de pliage. Ceci assure la stabilité du centre de gravité de l'étagère, prévient toute déformation latérale et garantit un accrochage fiable, sans risque de glissement ni de déboîtement.

boucle d'étagère de culture

(2) Corde de suspension de sécurité. En complément du système de suspension traditionnel, un système de suspension de sécurité supplémentaire est installé tous les 6 m le long de la galerie de culture. Ce système de sécurité supplémentaire doit, premièrement, fonctionner de manière synchrone avec le système de suspension principal ; deuxièmement, présenter une capacité de charge suffisante. Afin de répondre à ces exigences fonctionnelles, un système de suspension à enrouleur à ressort a été conçu et sélectionné pour rétracter la corde de suspension de la galerie de culture. L’enrouleur à ressort est disposé parallèlement à la corde de suspension principale et est suspendu et fixé à la membrure inférieure de la structure de la serre.

Système de suspension de sécurité supplémentaire

Équipements auxiliaires de production pour étagères de culture

(1) Système de cardage des plantes. Ce système se compose principalement de deux éléments : un support de cardage et une corde argentée colorée. Le support est constitué d'une carte pliée en U, partiellement courbée, et d'une carte en U munie de deux barres de retenue. La partie inférieure de la carte pliée en U épouse les dimensions extérieures de la fente de culture et l'entoure par le bas. Ses deux branches, dépassant l'ouverture de la fente, forment un pli reliant les barres de retenue et empêchant ainsi la déformation de l'ouverture. Un petit pli en U, convexe vers le haut, sert à fixer la corde de séparation des feuilles et des fruits des fraisiers. La partie supérieure de la carte en U présente un pli en W permettant de fixer la corde de peignage des branches et des feuilles. La carte pliée en U et les barres de retenue sont réalisées en fil d'acier galvanisé plié.

La corde de séparation des feuilles et des fruits sert à rassembler les branches et les feuilles du fraisier à l'intérieur de l'ouverture de la fente de culture, et à suspendre les fruits du fraisier à l'extérieur de cette fente. Cela facilite non seulement la cueillette des fruits, mais protège également le fraisier des pulvérisations directes de produits phytosanitaires et améliore la qualité ornementale de la culture du fraisier.

système de cardage des plantes

(2) le support jaune mobile. Un support jaune mobile est spécialement conçu, c'est-à-dire qu'un poteau vertical pour suspendre les planches jaunes et bleues est soudé sur un trépied, qui peut être placé directement sur le sol de la serre et peut être déplacé à tout moment.

(3) Véhicule de protection des plantes autonome. Ce véhicule peut être équipé d'un pulvérisateur de protection des plantes, c'est-à-dire d'un pulvérisateur à conduite automatique, qui peut effectuer des opérations de protection des plantes sans opérateurs à l'intérieur selon le parcours planifié par ordinateur, ce qui peut protéger la santé des opérateurs de serres.

équipement de protection des plantes

Système d'apport en nutriments et d'irrigation

Le système d'alimentation en solution nutritive et d'irrigation de ce projet est divisé en trois parties : la première concerne la préparation de l'eau claire ; la deuxième, le système d'irrigation et de fertilisation des fraisiers ; et la troisième, le système de recyclage des liquides pour la culture des fraisiers. L'équipement servant à la préparation de l'eau claire et du système de solution nutritive est désigné collectivement sous le nom de tête d'irrigation, tandis que l'équipement assurant l'alimentation et le retour de l'eau aux cultures est désigné sous le nom d'équipement d'irrigation.

Système d'apport en nutriments et d'irrigation

Front d'irrigation

L'équipement de traitement de l'eau potable doit généralement comporter des filtres à sable et à gravier pour éliminer le sable, ainsi qu'un adoucisseur d'eau pour éliminer le sel. L'eau filtrée et adoucie est stockée dans un réservoir en vue d'une utilisation ultérieure.

L'équipement de préparation de la solution nutritive comprend généralement trois réservoirs de matières premières pour les engrais A et B, un réservoir d'acide pour l'ajustement du pH et un système de mélange d'engrais. En fonctionnement, la solution mère contenue dans les réservoirs A, B et d'acide est préparée et mélangée selon la formule établie par le mélangeur d'engrais afin de former la solution nutritive brute. Cette solution est ensuite stockée dans un réservoir de stockage de solution mère.

Équipement de préparation de solutions nutritives

Système d'alimentation et de retour d'eau pour la culture des fraisiers

Le système d'alimentation et de retour d'eau pour la culture des fraisiers est centralisé à une extrémité de la galerie de culture. Cette dernière étant suspendue par un système de levage, deux types de conduites d'alimentation et de retour d'eau sont utilisés : des conduites rigides fixes et des conduites flexibles qui suivent le mouvement vertical de la galerie. Lors de l'irrigation et de la fertilisation, le liquide provenant des réservoirs d'eau claire et de liquide brut est acheminé vers un mélangeur eau/engrais intégré pour un mélange selon les proportions définies (une méthode simple consiste à utiliser un doseur d'engrais, tel qu'un Venturi, motorisé ou non). Le liquide est ensuite distribué en haut de la galerie par la conduite d'alimentation principale (installée sur la charpente de la serre, sur toute sa longueur). Des tuyaux flexibles en caoutchouc acheminent l'eau d'irrigation de la conduite principale jusqu'à l'extrémité de chaque étagère, puis la raccordent à la conduite d'alimentation en eau située dans la galerie. Les tuyaux d'alimentation en eau sont disposés sur toute la longueur de la rigole de culture. Des tuyaux d'irrigation goutte à goutte y sont raccordés en fonction de l'emplacement des pots, permettant ainsi l'apport de nutriments au substrat. L'excédent de solution nutritive, exsudé du substrat, est évacué par l'orifice de drainage situé au fond du pot et recueilli dans le caniveau de drainage de la rigole. La hauteur de la rigole est ajustée afin d'assurer un écoulement constant d'une extrémité à l'autre. Sur les terrains en pente, l'eau d'irrigation recueillie au fond de la rigole s'accumule à son extrémité. Une ouverture à cette extrémité permet le raccordement au réservoir de récupération des eaux de pluie. Un tuyau de retour, situé sous le réservoir de récupération, achemine l'eau vers le réservoir de retour.

Système d'alimentation et de retour d'eau d'irrigation

Utilisation du liquide de retour

Ce système de récupération des eaux d'irrigation de serre ne fonctionne pas en circuit fermé comme pour la production de fraises, mais collecte les eaux de retour des fraisiers et les utilise directement pour l'irrigation des légumes ornementaux. Des emplacements de culture de même hauteur que ceux utilisés pour les fraisiers sont aménagés sur les quatre parois périphériques de la serre et remplis de substrat. Les eaux de retour des fraisiers irriguent directement ces légumes, l'eau propre stockée dans la cuve étant utilisée pour l'irrigation quotidienne. De plus, les conduites d'alimentation et de retour d'eau des emplacements de culture sont combinées en une seule. L'irrigation s'effectue selon un système de marée : pendant la période d'alimentation, la vanne de la conduite d'alimentation est ouverte et celle de la conduite de retour est fermée ; inversement, la vanne de la conduite d'alimentation est fermée et celle de la conduite de retour est ouverte. Cette méthode d'irrigation permet de réduire le nombre de conduites d'alimentation et de sous-conduites, de réaliser des économies et n'a pratiquement aucun impact sur la production de légumes ornementaux.

Culture de légumes ornementaux avec récupération d'eau

Serre et installations connexes

La serre a été importée intégralement de Corée du Sud en 2017. Elle mesure 47 m de long, 23 m de large, pour une superficie totale de 1081 m².² La serre présente une portée de 7 m, des travées de 3 m, une hauteur sous gouttière de 4,5 m et une hauteur au faîtage de 6,4 m, pour un total de 3 travées et 15 travées. Afin d'améliorer l'isolation thermique, un couloir d'isolation thermique de 1 m de large entoure la serre, et un rideau d'isolation thermique double couche a été conçu à l'intérieur. Lors de la transformation structurelle, les membrures horizontales supérieures des poteaux entre les travées de la serre d'origine ont été remplacées par des poutres de ferme.

structure de serre

La rénovation du système d'isolation thermique de la serre a conservé la conception originale du système d'isolation du toit et des murs, avec une double isolation interne. Cependant, après trois ans d'utilisation, le filet d'ombrage isolant d'origine était partiellement vieilli et endommagé. Lors de la rénovation, tous les rideaux isolants ont été remplacés par des couvertures isolantes en coton acrylique, plus légères et offrant une meilleure isolation thermique, de fabrication locale. En pratique, les joints entre les rideaux isolants du toit, les couvertures isolantes des murs et celles du toit se chevauchent parfaitement, assurant ainsi une étanchéité optimale de l'ensemble du système d'isolation.

Système d'isolation de serre

Afin de garantir les besoins en lumière pour la croissance des cultures, un système d'éclairage d'appoint a été installé lors de la rénovation de la serre. Cet éclairage utilise des LED à effet biologique, chaque lampe horticole ayant une puissance de 50 W. Deux colonnes sont disposées par travée, espacées de 3 m. La puissance lumineuse totale est de 4,5 kW, soit 4,61 W/m².² par unité de surface. L'intensité lumineuse à 1 m de hauteur peut atteindre plus de 2000 lx.

Lors de l'installation des éclairages d'appoint pour la culture, une rangée de lampes UVB est également installée sur chaque travée, espacée de 2 m. Ces lampes servent principalement à la désinfection ponctuelle de l'air dans la serre. La puissance de chaque lampe UVB est de 40 W, et la puissance totale installée est de 4,36 kW, soit 4,47 W/m².² par unité de surface.

Le système de chauffage de la serre utilise une pompe à chaleur air-air, une énergie plus propre, qui diffuse de l'air chaud dans la serre via un échangeur de chaleur. La puissance totale de la pompe à chaleur est de 210 kW et 38 ventilateurs d'échange thermique sont répartis uniformément dans la serre. La dissipation thermique de chaque ventilateur est de 5,5 kW, ce qui permet de maintenir la température de l'air à l'intérieur de la serre au-dessus de 5 °C, même par une température extérieure de -15 °C lors de la journée la plus froide à Pékin. Ainsi, la culture des fraises sous serre est garantie.

Afin de garantir l'homogénéité de la température et de l'humidité de l'air dans la serre et d'assurer une bonne circulation de l'air, celle-ci est également équipée d'un système de ventilation horizontale. Ces ventilateurs sont disposés au centre de la serre, espacés de 18 m, et leur puissance unitaire est de 0,12 kW.

équipement de contrôle environnemental pour serres

Informations de citation :

Changji Zhou, Hongbo, Li, He Zheng, etc.Le Dr Zhou a inspecté le support à fraises relevable de type touristique Shiling (Cent vingt-six) et les installations et équipements de soutien[J]. Technologie du génie agricole,2022,42(7):36-42.