[Résumé]Actuellement, les dispositifs de plantation à domicile adoptent généralement une conception intégrée, ce qui apporte beaucoup d'inconvénients au mouvement et au chargement et au déchargement.Partant des caractéristiques de l'espace de vie des citadins et de l'objectif de conception de la production végétale familiale, cet article propose un nouveau type de conception de dispositif de plantation familiale préfabriqué.L'appareil se compose de quatre parties : un système de support, un système de culture, un système d'eau et d'engrais et un système de supplément de lumière (principalement des lampes de culture à LED).Il a un faible encombrement, une utilisation élevée de l'espace, une nouvelle structure, un démontage et un assemblage pratiques, un faible coût et une grande praticabilité.Il peut répondre aux besoins des citadins en laitue pour céleri, légume rapide, chou nourrissant et bégonia fimbristipula.Après une modification à petite échelle, il peut également être utilisé pour la recherche expérimentale scientifique sur les plantes

Conception globale de l'équipement de culture

Principes de conception

Le dispositif de culture préfabriqué est principalement orienté vers les citadins.L'équipe a étudié en profondeur les caractéristiques de l'espace de vie des citadins.La zone est petite et le taux d'utilisation de l'espace est élevé ;la structure est nouvelle et belle;il est pratique à démonter et à assembler, simple et facile à apprendre;il a un faible coût et une forte praticabilité.Ces quatre principes traversent l'ensemble du processus de conception et s'efforcent d'atteindre l'objectif ultime d'harmonisation avec l'environnement domestique, une structure belle et décente et une valeur d'utilisation économique et pratique.

Matériaux à utiliser

Le cadre de support est acheté à partir du produit d'étagère multicouche du marché, 1,5 m de long, 0,6 m de large et 2,0 m de haut.Le matériau est en acier, pulvérisé et antirouille, et les quatre coins du cadre de support sont soudés avec des roues universelles de frein;la plaque nervurée est sélectionnée pour renforcer la plaque de couche du cadre de support qui est constituée d'une plaque d'acier de 2 mm d'épaisseur avec traitement antirouille en plastique pulvérisé, deux pièces par couche.L'auge de culture est constituée d'un tube carré hydroponique en PVC à bouchon ouvert, de 10 cm × 10 cm.Le matériau est un panneau en PVC dur d'une épaisseur de 2,4 mm.Le diamètre des trous de culture est de 5 cm et l'espacement des trous de culture est de 10 cm.Le réservoir de solution nutritive ou réservoir d'eau est constitué d'une boîte en plastique d'une épaisseur de paroi de 7 mm, d'une longueur de 120 cm, d'une largeur de 50 cm et d'une hauteur de 28 cm.

Conception de la structure du dispositif de culture

Selon le plan de conception global, le dispositif de culture familiale préfabriqué se compose de quatre parties : un système de support, un système de culture, un système d'eau et d'engrais et un système de supplément de lumière (principalement des lampes de culture à LED).La distribution dans le système est illustrée à la figure 1.

Figure 1, la distribution dans le système est illustrée dans.

Conception du système de soutien

Le système de support du dispositif de culture familiale préfabriqué est composé d'un poteau vertical, d'une poutre et d'une plaque de couche.Le poteau et la poutre sont insérés à travers la boucle du trou papillon, ce qui est pratique à démonter et à assembler.La poutre est équipée d'une plaque de couche nervurée renforcée.Les quatre coins du cadre de culture sont soudés avec des roues universelles avec freins pour augmenter la flexibilité du mouvement du dispositif de culture.

Conception du système de culture

Le réservoir de culture est un tube carré hydroponique de 10 cm × 10 cm avec une conception à couvercle ouvert, facile à nettoyer et pouvant être utilisé pour la culture de solutions nutritives, la culture de substrats ou la culture de sols.Dans la culture de solutions nutritives, le panier de plantation est placé dans le trou de plantation et les semis sont fixés avec une éponge aux spécifications correspondantes.Lorsque le substrat ou le sol est cultivé, une éponge ou une gaze est insérée dans les trous de connexion aux deux extrémités de l'auge de culture pour empêcher le substrat ou le sol de bloquer le système de drainage.Les deux extrémités du bac de culture sont reliées au système de circulation par un tuyau en caoutchouc d'un diamètre intérieur de 30 mm, ce qui évite efficacement les défauts de solidification structurelle provoqués par le collage de la colle PVC, peu propice au mouvement.

Conception de systèmes de circulation d'eau et d'engrais

Dans la culture de solution nutritive, utilisez une pompe réglable pour ajouter la solution nutritive au réservoir de culture de niveau supérieur et contrôlez le sens d'écoulement de la solution nutritive à travers le bouchon intérieur du tuyau en PVC.Afin d'éviter l'écoulement irrégulier de la solution nutritive, la solution nutritive dans le réservoir de culture à même couche adopte une méthode d'écoulement unidirectionnel en forme de S.Afin d'augmenter la teneur en oxygène de la solution nutritive, lorsque la couche la plus basse de solution nutritive s'écoule, un certain espace est conçu entre la sortie d'eau et le niveau de liquide du réservoir d'eau.Dans la culture du substrat ou du sol, le réservoir d'eau est placé sur la couche supérieure, et l'arrosage et la fertilisation sont effectués par un système d'irrigation goutte à goutte.Le tuyau principal est un tuyau en PE noir d'un diamètre de 32 mm et d'une épaisseur de paroi de 2,0 mm, et le tuyau de dérivation est un tuyau en PE noir d'un diamètre de 16 mm et d'une épaisseur de paroi de 1,2 mm.Chaque tuyau de dérivation Installez une vanne pour un contrôle individuel.La flèche tombante utilise un goutteur à flèche droite compensée en pression, 2 par trou, inséré dans la racine du semis dans le trou de culture.L'excédent d'eau est collecté par le système de drainage, filtré et réutilisé.

Système de supplément léger

Lorsque le dispositif de culture est utilisé pour la production de balcons, la lumière naturelle du balcon peut être utilisée sans lumière supplémentaire ou avec une petite quantité de lumière supplémentaire.Lors de la culture dans le salon, il est nécessaire de réaliser la conception d'éclairage supplémentaire.Le luminaire est une lampe de culture à LED de 1,2 m de long et le temps d'éclairage est contrôlé par une minuterie automatique.Le temps d'éclairage est réglé sur 14 h et le temps d'éclairage non supplémentaire est de 10 h.Il y a 4 lumières LED dans chaque couche, qui sont installées au bas de la couche.Les quatre tubes d'une même couche sont connectés en série et les couches sont connectées en parallèle.Selon les différents besoins d'éclairage des différentes plantes, une lumière LED avec un spectre différent peut être sélectionnée.

Assemblage de l'appareil

Le dispositif de culture domestique préfabriqué est de structure simple (Figure 2) et le processus d'assemblage est simple.Dans un premier temps, après avoir déterminé la hauteur de chaque couche en fonction de la hauteur des cultures cultivées, insérez la poutre dans le trou papillon du poteau vertical pour construire le squelette de l'appareil ;dans la deuxième étape, fixez le tube de lumière de croissance à LED sur la nervure de renforcement à l'arrière de la couche et placez la couche dans le creux intérieur de la traverse du cadre de culture ;la troisième étape, le bac de culture et le système de circulation d'eau et d'engrais sont reliés par un tuyau en caoutchouc ;la quatrième étape, installez le tube LED, réglez la minuterie automatique et placez le réservoir d'eau ;la cinquième étape du débogage du système, ajouter de l'eau au réservoir d'eau Après avoir réglé la tête et le débit de la pompe, vérifiez le système de circulation d'eau et d'engrais et la connexion du réservoir de culture pour détecter les fuites d'eau, allumez et vérifiez la connexion des voyants LED et le fonctionnement état de la minuterie automatique.

Figure 2, conception globale du dispositif de culture préfabriqué

Candidature et évaluation

Demande de culture

En 2019, l'appareil sera utilisé pour la culture intérieure à petite échelle de légumes tels que la laitue, le chou chinois et le céleri (Figure 3).En 2020, sur la base de la synthèse de l'expérience de culture précédente, l'équipe du projet a développé la culture sur substrat organique du légume homologue de l'alimentation et de la médecine et la technologie de culture de la solution nutritive de Begonia fimbristipula hance, qui a enrichi les exemples d'application à domicile de l'appareil.Au cours des deux dernières années de culture et d'application, la laitue et les légumes rapides peuvent être récoltés 25 jours après avoir été cultivés à une température intérieure de 20 à 25 ℃ ;le céleri doit pousser pendant 35 à 40 jours;Begonia fimbristipula Hance et le chou chinois sont des plantes vivaces qui peuvent être récoltées en plusieurs fois ;Begonia fimbristipula peut récolter les 10 cm supérieurs des tiges et des feuilles en 35 jours environ, et les jeunes tiges et feuilles peuvent être récoltées en 45 jours environ pour la culture du chou.Lors de la récolte, le rendement de la laitue et du chou chinois est de 100 à 150 g par plante ;le rendement en céleri blanc et céleri rouge par plante est de 100~120 g ;le rendement de Begonia fimbristipula Hance lors de la première récolte est faible, 20-30 g par plante, et avec la germination continue des branches latérales, il peut être récolté pour la deuxième fois, avec un intervalle d'environ 15 jours et des rendements de 60- 80 g par plante;le rendement du trou de menu nourrissant est de 50 à 80 g, récolté une fois tous les 25 jours, et peut être récolté en continu.

Figure 3, Application de production du dispositif de culture préfabriqué

Effet d'application

Après plus d'un an de production et d'application, l'appareil peut utiliser pleinement l'espace tridimensionnel de la pièce pour la production à petite échelle d'une variété de cultures.Ses opérations de chargement et de déchargement sont simples et faciles à apprendre, et aucune formation professionnelle n'est requise.En ajustant la portance et le débit de la pompe à eau, le problème de débit excessif et de débordement de solution nutritive dans le réservoir de culture peut être évité.La conception à couvercle ouvert du réservoir de culture est non seulement facile à nettoyer après utilisation, mais également facile à remplacer lorsque les accessoires sont endommagés.Le réservoir de culture est relié au tuyau en caoutchouc du système de circulation d'eau et d'engrais, qui réalise la conception modulaire du réservoir de culture et du système de circulation d'eau et d'engrais, et évite les inconvénients de la conception intégrée dans le dispositif hydroponique traditionnel.De plus, l'appareil peut être utilisé pour la recherche scientifique dans des conditions de température et d'humidité contrôlables en plus de la production agricole domestique.Il économise non seulement de l'espace de test, mais répond également aux exigences de l'environnement de production, en particulier la cohérence de l'environnement de croissance racine.Après une simple amélioration, le dispositif de culture peut également répondre aux exigences des différentes méthodes de traitement de l'environnement de la rhizosphère et a été largement utilisé dans les expériences scientifiques sur les plantes.

Source de l'article : compte Wechat deTechnologie du génie agricole (horticulture sous serre) 

Informations de référence : Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, et al.Conception et application d'un dispositif de culture domestique préfabriqué[J].Agricultural Engineering Technology,2021,41(16):12-15.