Способ минерального питания растений и микроорганизмов и устройство для его осуществления

Способ минерального питания растений и микроорганизмов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ минерального питания растений и микроорганизмов, включающий регулирование минерально- : го состава питательного раствора, по значению рН и общей электропроводнрсти путем внесения минеральных элементов в виде трех растворов, различающихся заданным значением рН, отличающийся тем, что, с целью раздельного регулирования содержания аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе, с первым раство ром вносят азот в виде соединений аммония, с вторым - в виде соединений нитра.тов, с третьим раствором вносят соли остальных минеральных элементрв,при этом первый pact вор подают дискретными порциями соответственно изменению знака первой i производной функции рН питательного (Л раствора, второй раствор подают о достижения заданного значения рН пи с татёльного раствора, а третий раствор подают до достижения заданного значе}1ия общей электропроводности. рН . сл ОС

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИК

РЕСПУБЛИН

arses А 01 6 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и»

1 хе: и Я

1 rg

Р /заЮ (21 ) 2990298/30-1 5 (22) 08. 10. 80 (46) 30.04.83. Бюл. И 16 (72) Е. С. Мельников (71) Институт физики им,Л.B.Киренс». кого (53) 631.589 088(088.8) (56) 1. Мельников Е.И.Регулирование минерального состава питательной среды по рН.- В кн. Параметрическое управление биосинтезом микроводорослей. Новосибирск "Наука", 1980, с.84-88.

2. Акцептованная заявка на патент

Японии NÃ 48-6850, кл. А 01 G 21/00, опублик. 1973 ° .(54) СПОСОБ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ .И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ минерального питания растений и микроорганизмов, вклю чающий регулирование минерально/

„„SU„„. 1014539 . A е.

ro состава питательного раствора, по значению рН и общей электропровод-. ности путем внесения минеральных элементов в виде трех растворов, различающихся заданным значением рН, отличающийся тем, что, с целью раздельного регулирования содержания аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе, с пер1 вым раствором вносят азот в виде сое. динений аммония, с вторым - в виде соединений нитратов, с третьим раствором вносят соли остальных минераль. ных элементрв, при этом первый раст вор подают дискретными порциями соответственно изменению знака первой д производной функции рН питательного Е раствора, второй раствор подают до достижения заданного значения рН пи тательного раствора, а третий раствор подают до достижения заданного значения общей электропроводности.

1014539.

20

2. Устройство для минерального питания растений и микроорганизмов, содержащее емкость для питательного раствора, связанную через рН-метр и кондуктометр с тремя резервуарами для растворов минеральных элементов, снабженными дозаторами, которые соединены трубопроводами с емкостью для питательного раствора, о т л и;ч а ю щ е е с я тем, что оно снаб;жено дифференциатором и элементами И, причем выход рН-метра соединен с

Изобретение относится к выращиванию растений и микроорганизмов в контролируемых условиях и может быть использовано в защищенном грунте, а также при получе-, нии -белка посредством культивирования водородокисляющих бактерий.

Известен способ .минерального питания растений и микроорганизмов, включающий регулирование минерального состава питательного раствора по значению рН. Известно устройство для минерального питания растений и микроорганизмов, содержащее емкость для питательного раство. ра, связанную через рН-метр с резервуаром для раствора минеральных элементов, снабженным дозатором(1).

Недостатком известного способа является то, что при регулировании минерального состава питательного раствора не учитывается его общая электропроводность, поэтому концентрация минеральных элементов в питательном растворе может изменяться в широком диапазоне. Недостатком известного устройства является то, что оно не содержит элементов и свя; зей, учитывающих общую электропроводность питательного раствора.

Известен способ минерального питания растений и микроорганизмов, . включающий регулирование минерального состава питательного растворапо значению рН и общей электропроводности путем внесения минеральных элементов в виде трех растворов, ° различающихся заданным значением рН ° входом дифференциатора, выход последнего соединен с входом доватора одного иэ резервуаров и с входами элементов И, при этом выход рН-метра соединен также непосредственно с входом элемента И, выхрд последнего соединен с входом доза ropa второго резервуара, а выход кондуктометра сое динан с входом другого элемента

И, выход которого соединен с входом дозатора третьего резервуара.

Известно устройство для минерального питания растений и микроорганизмов, содержащее емкость для питательного раствора, связанную че5 )ea рН-метр и кондуктометр с тремя резервуарами для растворов минераль ных элементов, снабженными дозаторами

:которые соединены трубопроводами с емкостью для питательного раствора $2).

Недостатком известного способа и устройства является то, что они не обеспечивают раздельного регулирования содержания аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе.

Цель изобретения — раздельное

; регулирование садержания.аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе.

Поставленная цель достигается тем, что с первым раствором вносят азот в виде соединений аммония, с вторым - в виде соединений нитратов, с третьим раствором вносят соли остальных минеральных элементов, при этом первый раствор подают дискретными порциями соответственно изменению знака первой производной функции рН питательного раствора, второй раствор подают до достижения заданного значения рК питательного раствора, а третий раствор подают до дос. тижения заданного значения общей электропроводности, а также и тем, что устройство для минерального питания растения и микроорганизмов снабжено дифференциатором и элементами И, причем выход рН"метра соеди.нен с входом дифференциатора, выход

3 10 последнего соединен с входом дозатора одного из-резервуаров и с входом элементов,И, при этом выход рН-метра соединен также непосредст венно с входоы элемента И, выход пос леднего соединен с входом дозатора второго резервуара, а выход кондуктометра соединен с входом другого элемента И, выход которого соединен, с входом дозатора третьего резерву .: ара.

На фиг. 1.показано изменение рН питательного раствора по способу ми-. нерального питания растений и микроорганизмов после добавления дискрет-, ной порции раствора, содержащей азот в виде соединений аммония (гидро- ксида аммония, при однократной подаче; на фиг.2 - то же при много-. кратной подаче дискретных порций; на фиг. 3 - изменение рН питатель.ного раствора по способу минерально"

ro питания растений и микроорганизмов после добавления порции раствора, содержащей азот в виде мочевины, при многократной подаче дискретных доз; на фиг.4 - схема устройства для минерального,питания растений и микроорганизмов.

Способ минерального питания растений и микроорганизмов осуществляет. ся следующим образом.

При культивировании растений и микроорганизмов в питательный раствор с первым раствором вносят азот в виде соединений аммония, например гидрооксида аммония или мочевины, с вторым раствором - в виде соединений нитратов, с третьим раствором вносят соли остальных минеральных .элементов.

Первый раствор вносят в виде дискретной порции, .причем рН питатель" ного раствора сначала сдвигается .в щелочную область, а затем по мере потребления растениями и микроорганизмами аммония -рН питательного раствора постепенно смещается в кислую область. Смещение рН происходит до тех пор, пока не израсходуется поданная порция первого раствора.

При этом питание растений и микроорганизмов переключается на нитратный азот, что соответствует изменению знака первой производной функции рН питательного раствора, На фиг. 1-3 оси абсцисс указа- . но время, по оси ординат - значе" ние рН питательного раствора.

1 !

О !

20

39 ф

Позиции 1 и 2 соответствует изменению знака первой производной функции рН, питательного раствора.

При изменении знака первой производной функции рН питательного раствора подают новую дискретную порцию первого раствора. Если при одновременном потреблении аммиачноfo и нитратного азота значения рН питательного раствора смещается выше заданной величины, подают второй раствор, содержащий азот в виде нитратов; например азотной кис-. лоты, до достижения заданного значения рН питательного раствора. При понижении значения общей электропроводности подают третий раствор, ( с которым вносят соли остальных минеральных элементов до достижения. заданного значения общей электропроводности.

П р и м. е р 1. Объектом культивирования являлась пшеница, которую выращивали на бессменном пи2S тательном растворе, поочередно подтапливающим корневую систему. Для компенсации испарения проводили долив воды по уровню. С первым раствором вносили азот в виде мочевины дискретными порциями по 7 г соответственно изменению знака первой производной функции рН питательно го раствора. Одновременно добавляли второй раствор, содержащий азот"в

35 виде азотной кислоты, для понижения ,рН до заданного значения 5,0. При понижении общей электропроводности питательного раствора ниже задан- . ного значения 0,2 см/м подавали раствор КОН, Са(ЙО ) . 4Н О, НцЯО, 7Н<0, НЗРО4, Н S01 s соотношении, повторяющем выйос минеральных элементов с биомассой пшеницы. Про" должительность эксперимента состав45 ляла 7 сут. Среднее значение сухой общей биомассы пшеницы соответствовало 50,5 г/сут. Изменения значений рН питательного раствора соответстВовали графинам, причем период составлял 12 ч, а амплитуда колебаний рН 1 3.

Пример 2. Объектом культивирования .являлись водородные бактерии

Hydrogenomonus eutropha Z-1. С первым раствором вносили азот 8 виде . мочевины дискретными порциями по

; 70 г соответственно изменению зна, ка первой производной функции РН питательного раствора. Одновременно

5 101 добавляли второй раствор, содержащий азотную кислоту, понижая рН до заданного значения 7,3. Отбор урожая осуществлялся потоком культуры из ферментера с расходом 150 л/ч, при этом в питательный раствор добавляли соединения HgS04.7tlgO, Н РО, КОН а также нитрат железа и микроэлементы для повышения общей электро. проводности до заданного значения.

Продолжительность эксперимента 5 ч .концентрация биомассы 2 г/л, производительность сухой массы 7,2 кг/сут, Изменение значений рН питательного раствора соответствовало графикам, .причем период составлял 66 мин, а амплитуда колебаний рН 0,3.

Устройство для осуществления способа содержит емкость 1 для питательного раствора, связанную через рН-метр 2 и кондуктометр 3 с тремя резервуарами для растворов минераль- . ных элементов, снабженными дозаторами 4-6, которые соединены трубопроводами с емкостью 1 для питательного раствора. Устройство снабжено дифференциатором 7 и элементами И 8 и 9.

Выход рН-метра 2 соединен с входом дифференциатора 7, выход которого соединен с входом дозатора 4 одного из резервуаров и с входами элементов

И 8 и 9. Выход рН-метра 2 соединен также непосредственно с входом элемента И 8, выход элемента И 8 соединен с входом дозатора 5 втррого резервуара. Выход кондуктометра 3 соединен с входом элемента И 9, выход которого соединен с входом дозатора

6 третьего резервуара.

Устройство для минерального питания растений и микроорганизмов работает следующим образом.

4539 6

В процессе культивирования растеl ний и микроорганизмов происходит пот ребление ими минеральных элементов, что приводит к изменению заданного значения рН и общей электропроводности питательного раствора в емкости 1.

При этом сигнал рН (t) поступает на рН-метр 2. При повышении значения

>o pH, свидетельствующем а наличии в питательном растворе азота только в нитратной форме, дифференциатор 7 включает дозатор 4, и в емкость 1 по. дается из резервуара раствор, с которым вносят азот в виде соединений аммония, например гидроксида аммония или мочевины. Одновременно этим же сигналом разрешается работа цепочек: элемент И 8 дозатор 5, пода в ющий из второго резервуара раствор, с которым вносят азот в виде соединений нитратов, например азотной кислоты, а также элемент И 9 - дозатор 6; подающий из третьего резервуара раствор, с которым вносят соли остальных минеральных элементов. Дозатор 5 включается в работу при усло,". вии, если значение рН питательного раствора в емкости 1 больше заданного что свидетельствует о потреблении растениями и микроорганизмами нитратов. Дозатор 6 включается в работу при условии, если с кондуктометра 3 поступает сигнал, что общая, электропроводность питательного раствора в

35 емкости 1 ниже заданного значения.

Таким образом, способ минерального питания растений и микроорганизмов и устройство для его осуществления обеспечивают раздельное регулирование содержания аммиачной и нитратной форм азота, 014539 рН

Составитель М.Вильямс

Редактор В.Пилипенко Техред Т.Фанта Корректор М.Шароши

Заказ 3052/4 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . no делам изобретений и открытий

Il.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4