Система для выращивания растений

Система для выращивания растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к выращиванию растений в искусственных субстратах. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к выращиванию растений в субстратах из минеральной ваты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Как известно, растения можно выращивать в содержащих минеральную вату субстратах для выращивания растений. Такие субстраты для выращивания растений, как правило, присутствуют как отдельная вставка, блок, плита или подложка/покрытие и, как правило, включают связующее вещество, обычно органическое связующее вещество, которое обеспечивает структурную целостность изделия.

Как правило, процесс выращивания растений определяют две стадии: на первой стадии используется "установка для рассады", в которой растения выращивают из семян, и на второй стадии используется "установка для выращивания", в которой выращиваются растения, и собирается урожай. Например, в случае выращивания томатов в установке для рассады можно выращивать растения из отдельных семян томатов в цилиндрических вставках, у которых толщина составляет приблизительно от 25 до 30 мм, и радиус составляет приблизительно от 20 до 30 мм. После проращивания семян установка для рассады помещает вставку внутрь кубического блока, чтобы обеспечивать дальнейший рост корневой системы и растения в целом. Отдельное растение внутри блока затем выращивается до такой стадии, на которой оно может быть перемещено из установки для рассады в установку для выращивания.

Хотя часто в каждом блоке находится только одно растение, оказывается возможным помещение нескольких растений в один блок. Согласно некоторым примерам, одно растение в блоке разделяется на два посредством расщепления стебля в течение ранней стадии выращивания, и в результате этого получаются два растения, имеющие единую общую корневую систему. В качестве следующей альтернативы, несколько растений можно прививать друг к другу и выращивать в одном и том же блоке.

Использование отдельной вставки и блока в установке для рассады не является обязательным для всех растений, но было раскрыто, например, в европейской патентной заявке EP 2111746 как обеспечивающее ряд преимуществ. В частности, небольшой размер вставки обеспечивает более равномерное орошение растения на начальной стадии без насыщения его субстрата.

После перемещения из установки для рассады установка для выращивания помещает ряд блоков на единую плиту из минеральной ваты, и образуется система для выращивания растений. Плиту из минеральной ваты, как правило, окружает фольга или другой непроницаемый для жидкостей слой, за исключением отверстий на верхней поверхности для размещения блоков с растениями и сточного отверстия, изготовленного на нижней поверхности.

В течение последующего выращивания растений вода и питательные вещества поступают с использованием капельниц, которые подают в систему жидкость, содержащую воду и питательные вещества, в том числе непосредственно в блоки или в плиты. Вода и питательные вещества в блоках и плитах поглощаются корнями растений, и растения растут соответствующим образом. Вода и питательные вещества, которые не поглощаются растениями, остаются в субстратной системе или сливаются через сливное отверстие.

Оказывается желательным использование воды и питательных веществ с максимально возможной эффективностью течение процесса выращивания растений. Это обусловлено как экономическими, так и экологическими причинами. В частности, приобретаемые питательные вещества являются дорогостоящими, в то время как утилизация сточной воды, содержащей такие питательные вещества, оказывается затруднительной вследствие законодательства об охране окружающей среды. Эти факторы становятся все более значительными по мере того, как исходные материалы (в частности, удобрения, такие как фосфаты) становятся все более дефицитными. Желательное предотвращение таких потерь сочетается с желательным улучшением условий выращивания растений и соответствующего повышения урожайности и качества плодов, получаемых от растений в результате этого.

Использование минеральной ваты само по себе обеспечивает значительные выгоды в данном отношении по сравнению с традиционными способами выращивания на почвенной основе, но существует постоянное требование дальнейшего улучшения данных характеристик. В частности, существуют противоречащие желания повышения производительности и снижения расходов в процессе выращивания растений. Таким образом, оказывается желательным повышение урожайности растений и в то же самое время уменьшение используемого количества воды и/или питательных веществ. На практике существующие способы и/или субстраты для выращивания растений определяют ограничения в отношении обоих данных аспектов.

В данном контексте важные качества систем для выращивания растений включают их удерживание воды, дополнительное насыщение и распределение воды/питательных веществ. Удерживание воды означает количество воды, которое может удерживать система, в то время как распределение воды означает место присутствия воды и питательных веществ в объеме плиты. Дополнительное насыщение означает склонность присоединения вновь добавляемого жидкого раствора к содержащейся в субстрате воде и питательным веществам вместо вытеснения существующего раствора или вытекания.

Конкретные факторы, которые влияют на удерживание воды, распределение воды и дополнительное насыщение, включают действие силы тяжести, которая заставляет воду течь вниз и, таким образом, по направлению к сливному отверстию, и капиллярные эффекты, которые могут заставлять воду втягиваться вверх. На практике плиты, как правило, установлены с небольшим уклоном, причем сливное отверстие располагается в наиболее нижней точке нижней поверхности, способствуя силе тяжести, которая заставляет воду перемещаться по направлению к сливному отверстию. Помимо силы тяжести и капиллярных эффектов, следует принимать во внимание сопротивление потоку среды, которое своим действием препятствует прохождению воды через плиту из капельниц к сливному отверстию. В целом, если требуется оптимизация развития корневой системы и всего растения, то необходимо обеспечение оптимальных условий, которые должны существовать в области субстрата, в котором происходит рост корней.

Как следует ожидать, удерживание воды в субстрате на неоптимальном уровне может приводить к недостатку или избытку воды. В случае недостатка это приводит к потере воды, которая, таким образом, вытекает через сливное отверстие. Распределение воды также имеет большое значение, поскольку является необходимым поступление к корням растений воды, которая находится в объеме плиты. Например, если растение было недавно помещено на плиту, корни медленно прорастают в верхние области плиты. Если вода не попадает в корни, в результате этого снижается скорость роста растений, и, таким образом, снижается урожайность. В частности, в целях обеспечения достаточного орошения корней растений в верхней области плиты может оказаться необходимым, чтобы установка для выращивания подавала избыток воды на плиту для сохранения достаточного количества воды вокруг корней, что приводит к увеличению потери воды через сливное отверстие и дополнительным расходам. Избыточное содержание воды может также повышать риск роста грибов, с одной стороны, или снижать содержание кислорода, с другой стороны, что может наносить ущерб растениям.

Важный фактор выращивания растений представляет собой удерживание и распределение питательных веществ. Хотя питательные вещества, как правило, поступают с водой, они необязательно распределяются и удерживаются плитой таким же образом. Питательные вещества, как правило, включают растворенные соли, в которых содержатся азот, фосфор, калий, кальций, магний и аналогичные элементы. Питательные вещества растворяются в воде, и на их перемещение через плиту влияют различные процессы, такие как адвекция, дисперсия и диффузия. Адвекция представляет собой перемещение питательных веществ с потоком воды через плиту, дисперсия представляет собой смешивание питательных веществ, которое происходит в процессе их перемещения через сложные пористые структуры в плитке, и диффузия представляет собой случайное движение частиц в объеме плиты и статистическую тенденцию, которая приводит к уменьшению концентрационных градиентов.

Как и в случае самой воды, важно, чтобы питательные вещества попадали в корни растений. Если питательные вещества распределяются неудовлетворительным образом или теряются из плиты, то может потребоваться избыток питательных веществ в плите в целом, чтобы растение получало необходимые ему питательные вещества. Разумеется, это представляет собой неэффективное расходование питательных веществ.

Следующий фактор, который играет роль в выращивании растений на искусственных субстратах, представляет собой эффективность освежения питательных веществ (т. е. эффективность орошения, которое освежает питательные вещества). Это означает возможность того, что введение свежего раствора питательных веществ будет вымывать существующие питательные вещества из плиты. В некоторых обстоятельствах может оказаться желательным изменение концентрации питательных веществ в объеме плиты в течение процесса выращивания растений. Способность осуществлять это будет зависеть от возможности того, что существующие питательные вещества будут эффективно вытесняться во всей плите или, по меньшей мере, в области плиты, в которой происходит рост корней. Кроме того, в некоторых примерах накопление питательных веществ, если они не вытесняются, может достигать уровня, который может вызывать обезвоживание или является, по меньшей мере, неидеальным для выращивания растений.

Принимая это во внимание, авторы считают, что количество воды и питательных веществ, которыми снабжаются растения, играет решающую роль в выращивании растений. Данный выбор осуществляется, как правило, посредством анализа внешних факторов, таких как продолжительность солнечного освещения или температура и предполагаемое вероятное поведение системы (в отношении испарения и т. д.). Хотя в оранжерейных условиях оказывается возможным, например, регулирование таких факторов, как освещение, посредством использования экрана, а также регулирование температуры посредством использования нагревательных систем, такие системы являются дорогостоящими в эксплуатации, и желательно регулировать количество воды и питательных веществ таким образом, чтобы обеспечивать максимальное энергосбережение.

Известно измерение содержания вода и/или питательных веществ в составе субстрата для выращивания растений. Например, международная патентная заявка WO 2010/031773 описывает измеряющее содержание воды устройство, которое определяет содержание воды в субстрате из минеральной ваты посредством измерения влагоемкости. Аналогичным образом, международная патентная заявка WO 03/005807 описывает способ измерения содержания кислорода в воде, которую содержит субстрат для выращивания растений. Однако, несмотря на то, что такие способы могут предоставлять полезную информацию растениеводу, они сами по себе не способны обеспечивать улучшенное содержание и распределение воды, питательных веществ и кислорода в объеме плиты.

Существует постоянная потребность улучшения орошения растений в течение их выращивания. Существующие технологии часто приводят к потере и/или чрезмерному расходованию воды и/или питательных веществ, поскольку оказывается невозможным обеспечение надлежащего регулирования данных свойств.

Например, патентная заявка США US 2005/0240313 и европейская патентная заявка EP 0300536 описывают оросительные системы, включающие оросительное устройство, приспособленное для снижения или повышения содержания воды, таким образом, что содержание воды можно устанавливать на фиксированном уровне. Один недостаток таких систем заключается в том, что уровень EC и, следовательно, содержание питательных веществ, не регулируется надлежащим и своевременным образом. Снижение или повышение содержания воды в известных устройствах не измеряет уровень EC. Уровень EC может изменяться, но только в том случае, если в воду добавляется раствор питательных веществ.

Международная патентная заявка WO 2004/109238 описывает оросительную систему, которая осуществляет измерения содержания воды и питательных веществ, поступающих в систему, причем данные измерения не осуществляются непосредственно на плите. Регулирующий блок этой системы показывает количество воды в системе. Уровень EC представляет собой предполагаемое основание для допущения, сделанного с учетом измеренного количества воды.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предлагается система для выращивания растений, включающая:

один или несколько субстратов для выращивания растений;

один или несколько детекторов, предназначенных для измерения содержания питательных веществ, по меньшей мере, в одном из субстратов для выращивания растений;

по меньшей мере, одно оросительное устройство, предназначенное для подачи воды в субстраты для выращивания растений; и

регулирующее устройство, присоединенное к вышеупомянутым детекторам и, по меньшей мере, к одному вышеупомянутому оросительному устройству,

причем подача воды, по меньшей мере, одним оросительным устройством регулируется регулирующим устройством в зависимости от измеренного содержания питательных веществ.

Согласно настоящему изобретению, содержание питательных веществ используется, чтобы регулировать количество воды, которая поступает в субстраты. Это отражает признание того, что, по меньшей мере, иногда, уровень содержания воды не следует поддерживать у определенной точки, если это производит неблагоприятное воздействие на содержание питательных веществ. Например, когда осуществляется преднамеренное действие в целях снижения уровня содержания воды в составе субстрата, существует риск того, что в результате получится повышенное содержание питательных веществ. Таким образом, было признано, что оказывается нецелесообразным игнорирование содержания питательных веществ, когда осуществляется регулирование уровня содержания воды.

В отличие от существующих устройств, которые описаны выше (например, со ссылкой на европейскую патентную заявку EP 0300536), при использовании системы согласно настоящему изобретению оказывается возможным измерение уровня EC и принятие решения о том, что требуется его снижение или повышение. На основании принятого решения прекращается или применяется орошение, чтобы изменить уровень EC и в результате этого точно регулировать содержание питательных веществ. Известные устройства, такие как сельскохозяйственная дренажная система (ADS), которую описывает европейская патентная заявка EP 0300536, предназначаются, чтобы регулировать содержание воды (а не содержание питательных веществ). Вследствие регулирования содержания воды оказывается возможным изменение уровня EC, однако это не может быть точно определено, и, следовательно, содержание питательных веществ не определяется надлежащим образом. С другой стороны, настоящее изобретение предлагает регулирование уровня EC, вследствие которого содержание воды может быть изменено надлежащим образом.

Таким образом, настоящее изобретение может предложить систему обратной связи, которую можно использовать, чтобы точно и надежно измерять уровень содержания питательных веществ в плите и регулировать использование воды в зависимости от данного уровня. Содержание питательных веществ в одном или нескольких субстратах измеряется непосредственно. Например, осуществляются измерения в объеме субстрата, а не косвенные измерения воды, вытекающей из субстрата, или используется некоторый другой способ. Так получается система, в которой окружающую среду каждого растения можно регулировать, чтобы обеспечивать максимальный результат при заданной подаче воды и/или питательных веществ.

Вместо того чтобы полагаться на уровни падающего излучения, как в традиционных системах, в настоящем изобретении используется содержание питательных веществ в субстрате (а также можно использовать содержание воды в субстрате) в качестве основной заданной величины для принятия решения в целях орошения. В традиционных случаях увеличение количества падающего света автоматически приводит к увеличению орошения. С другой стороны, настоящее изобретение допускает принятие решение о том, осуществлять орошение или нет, не на основании уровня света или, по меньшей мере, не только на основании уровня света, но в зависимости от результатов непосредственного измерения субстрата.

Субстраты предпочтительно представляют собой субстраты MMVF, хотя можно использовать и другие субстраты. Согласно предпочтительным вариантам осуществления, каждый субстрат включает плиту и единственный блок (предпочтительно плиту MMVF и единственный блок MMVF). Таким образом, на каждой плите установлен один и только один содержащий растение блок, и это означает, что регулирование содержание воды и/или питательных веществ в составе каждой плиты можно регулировать со значительно более высокой точностью, чем системах, где растения располагаются во множестве блоков, которые могут конкурировать за ресурсы от плиты. Авторы считают, что при использовании единственного блока получается система обратной связи, которая может с большей точностью измерять содержание соответствующих питательных веществ и, таким образом, обеспечивать более точное регулирование используемой воды и питательных веществ в зависимости от данных характеристик.

Предпочтительно, один или несколько детекторов дополнительно предназначаются для измерения уровня содержания воды, по меньшей мере, в одном из субстратов для выращивания растений, и подача воды, по меньшей мере, одним оросительным устройством регулируется регулирующим устройством в зависимости от измеренных уровней содержания воды. Таким образом, вода подача точно регулируется на основании уровней содержания питательных веществ и содержания воды, которые фактически наблюдаются в субстратах.

Помимо регулирования подачи воды, по меньшей мере, одним оросительным устройством, регулирующее устройство может также регулировать подачу питательных веществ, по меньшей мере, одним оросительным устройством. Такое регулирование может осуществляться в зависимости от измеренного содержания воды и/или содержания питательных веществ.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления, один или несколько детекторов дополнительно предназначаются для измерения распределения, по меньшей мере, одного из веществ, представляющих собой воду и/или питательные вещества, в объеме, по меньшей мере, одного из субстратов для выращивания растений. Предпочтительно подача воды и/или питательных веществ регулируется таким образом, чтобы увеличивать однородность распределения измеренного содержания воды, питательных веществ и/или кислорода. Таким образом, становится известным не только количество таких материалов, но также информация в отношении их распределения в объеме и/или между блоком и/или плитой данной системы. Это обеспечивает дополнительный объем информации, которую можно использовать для гарантии того, чтобы были обеспечены в соответствующем количестве вода и питательные вещества.

Преимущества улучшенного распределения воды и/или питательных веществ являются особенно значительными в течение ранней стадии, когда содержащий растения блок вновь устанавливается на плиту. На данной стадии важно, чтобы первый слой содержал достаточное количество воды и питательных веществ для обеспечения хорошего укоренения в объеме плиты. Это обеспечивает благоприятное развитие корневой системы, что гарантирует оптимальный и здоровый рост растений. Преимущественно плита согласно настоящему изобретению не только допускает обеспечение достаточного количества воды и питательных веществ, но также позволяет точно регулировать уровень воды и питательных веществ вблизи корней. Это может способствовать предотвращению чрезмерного питания растений, которое может уменьшать рост фруктов и/или овощей.

Искусственные стекловидные волокна (MMVF) согласно настоящему изобретению могут представлять собой стекловолокно, минеральную вату или тугоплавкие керамические волокна. Согласно предпочтительным вариантам осуществления, MMVF представляет собой минеральную вату.

Один или несколько детекторов может быть фиксированным по отношению к субстратам. Другими словами, один или несколько детекторов могут занимать постоянные положения, и, таким образом, не требуется их повторная установка каждый раз, когда измеряются уровни содержания воды или питательных веществ. В ситуации единственного блока на каждой плите можно понять, что может быть обеспечено постоянное положение регулирующей системы. В частности, можно использовать автоматическое регулирование растений и/или питательных веществ, чтобы обеспечивать их идеальное содержание для каждого растения в пределах системы.

Содержание питательных веществ может представлять собой суммарное содержание всех питательных веществ в субстрате, содержание некоторых конкретных питательных веществ или содержание одного питательного вещества. Настоящее изобретение не ограничивается каким-либо одним вариантом осуществления в данном отношении.

Один или несколько детекторов могут предназначаться, чтобы на регулярной основе измерять уровни содержания воды и/или питательных веществ, по меньшей мере, в одном из субстратов для выращивания растений. Например, эти уровни можно измерять с регулярными интервалами. В качестве альтернативы, один или несколько детекторов могут предназначаться для непрерывного измерения содержание воды и/или питательных веществ.

Предпочтительно один или несколько детекторов предназначаются для одновременного измерения содержание воды и питательных веществ, по меньшей мере, в одном из субстратов для выращивания растений.

Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления, один или несколько детекторов дополнительно предназначаются для измерения температуры, по меньшей мере, в одном из субстратов для выращивания растений, и подача воды и/или питательные вещества, по меньшей мере, одним оросительным устройством дополнительно регулируется регулирующим устройством в зависимости от измеренной температуры.

Предпочтительно один или несколько детекторов предназначаются для измерения содержания питательных веществ по удельной электропроводности (EC) текучей среды, которая втекает или вытекает, по меньшей мере, из одного субстрата для выращивания растений. Удельная электропроводность представляет собой точный показатель количества солей и, таким образом, ионов в текучей среде. Это представляет собой хороший показатель содержания питательных веществ. В частности, один или несколько детекторов предназначаются для поддержания удельной электропроводности в заданном интервале. Преимущественно с помощью настоящего изобретения пользователь получает возможность устанавливать предпочтительное ("целевое") значение уровня EC и подавать воду и питательные вещества на основании данного значения. Другими словами, с помощью настоящего изобретения становится возможным установление уровня EC таким образом, чтобы регулировать содержание питательных веществ на своевременной основе.

Предпочтительно два или более детекторов предназначаются для прохождения через боковую стенку плиты таким образом, что в процессе использования содержание питательных веществ измеряется на различных уровнях плиты. Таким образом, становится возможным осуществление вертикальных измерений EC и учет изменений EC на протяжении высоты плиты в целях получения более точных значений уровня EC и, таким образом, содержания питательных веществ.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления, плита имеет объем, составляющий от 3 до 20 л. Предпочтительно, плита имеет объем, составляющий от 5 до 15 л, предпочтительнее от 5 до 11 л, и, согласно особенно предпочтительному варианту осуществления, плита имеет объем, составляющий от 6 до 8 л. Такой относительно небольшой объем обеспечивает точное регулирование содержания воды и питательных веществ, но, в то же время, данный объем не является настолько малым, чтобы препятствовать желательному росту корневой системы.

Размер плиты также обеспечивает более эффективное регулирование содержания воды и питательных веществ по сравнению с традиционными более крупными плитами. В отличие от предшествующих плит, которые, как правило, предназначаются для размещения множество содержащих растения блоков на верхней поверхности, плита согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения предназначается для использование с единственным содержащим растения блоком. Таким образом, можно точно регулировать количества воды и питательных веществ, которые поступают к отдельному растению или растениям в отдельном блоке. Это позволяет оптимизировать количества воды и питательных веществ, которые поступают к растению, в частности, для генеративных стратегий выращивания растений, которые обеспечивают повышение урожайности и снижение отходов по сравнению с вегетативными стратегиями.

Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления, каждый субстрат для выращивания растений дополнительно включает единственную вставку MMVF, расположенную внутри блока MMVF. Данная вставка может использоваться для выращивания растений из семян перед введением в блок.

Предпочтительная плита MMVF включает первый слой MMVF в пограничном контакте со вторым слоем MMVF, причем первый слой имеет более высокую плотность, чем второй слой. Было обнаружено, что создание различных плотностей улучшает регулирование распределения воды и питательных веществ в субстрате. Согласно предпочтительным вариантам осуществления, первый слой MMVF имеет плотность, составляющую от 40 кг/м³ до 90 кг/м³, второй слой MMVF имеет плотность, составляющую от 35 кг/м³ до 85 кг/м³. Предпочтительнее плотность первого слоя составляет от 50 кг/м³ до 80 кг/м³, и/или плотность второго слоя составляет от 45 кг/м³ до 75 кг/м³. Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления, плотность первого слоя составляет 70 кг/м³, и плотность второго слоя составляет 50 кг/м³. Было обнаружено, что эти значения плотности обеспечивают хорошие свойства для выращивания растений, включая удерживание воды и питательных веществ.

Плотность второго слоя составляет менее чем плотность первого слоя. Плотность второго слоя составляет менее чем плотность первого слоя, и их разность составляет предпочтительно, по меньшей мере, 5 кг/м³, предпочтительнее, по меньшей мере, 10 кг/м³ и наиболее предпочтительно приблизительно 20 кг/м³. Эта разность между значениями плотности слоев способствует обеспечению того, что вода и питательные вещества надлежащим образом распределяются в объеме плиты, и, в частности, она может способствовать предотвращению избыточных пропорций воды и/или питательных веществ, которые содержатся во втором слое.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления, в субстрате содержится гидрофильная связующая система и/или связующая композиция, включающая органическое связующее вещество, выбранное из бесформальдегидных связующих веществ. Связующая система может включать связующее вещество и смачивающее вещество, или она может включать только связующее вещество. Посредством обеспечения того, чтобы связующая система была гидрофильной, свойства удерживания воды могут улучшаться по сравнению со связующими композициями, которые не являются гидрофильными или являются гидрофобными.

Предпочтительно связующее вещество включает продукт реакции компонента поликарбоновой кислоты и компонента многоатомного спирта и/или амина, предпочтительно в смеси с компонентом сахара и/или фенола. Предпочтительнее связующее вещество представляет собой продукт реакции, в которую вступают поликарбоновая кислота или соответствующий ангидрид, амин, предпочтительно алканоламин, и сахар, предпочтительно восстанавливающий сахар. Было обнаружено, что эти связующие вещества обеспечивают особенно предпочтительные свойства плит MMVF.

Смачивающее вещество может представлять собой неионное поверхностно-активное вещество, но предпочтительно оно включает ионное поверхностно-активное вещество, распределенное в одном или обоих из вышеупомянутых слоев. Предпочтительно поверхностно-активное вещество представляет собой анионное поверхностно-активное вещество, предпочтительно сульфонатное поверхностно-активное вещество, предпочтительно линейный алкилбензолсульфонат (LABS). Было обнаружено, что эти предпочтительные смачивающие вещества создают благоприятные эффекты, в частности, улучшают гидрофильность связующей композиции.

Блок MMVF предпочтительно вступает в контакт с первым слоем. Кроме того, первый слой предпочтительно находится выше второго слоя в процессе использования. Кроме того, вода и питательные вещества предпочтительно поступают в блок или в первый слой. Таким образом, вода и питательные вещества могут поступать в первый, более плотный слой. Было обнаружено, что это обеспечивает хорошие свойства удерживания воды и распределения.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления, толщина первого слоя составляет менее чем толщина второго слоя. Согласно предпочтительным вариантам осуществления, соотношение толщины первого слоя и толщина второго слоя составляет 1:(1-3), предпочтительно 1:(1,2-2,5) и предпочтительнее 1:(1,2-1,8). Например, толщина первого слоя может составлять половину толщины второго слоя или более. Было обнаружено, что предпочтительное соотношение значений толщины первого и второго слоев обеспечивает точное регулирование удерживания воды и питательных веществ в объеме субстрата.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления блок имеет объем, составляющий от 50 мл до 5000 мл, и/или каждый блок имеет плотность, составляющую от 30 кг/м³ до 150 кг/м³. Было обнаружено, что эти размеры и значения плотности являются эффективными при использовании в системах для выращивания растений.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления, толщина первого слоя составляет менее чем толщина второго слоя. Предпочтительно толщина первого слоя составляет, по меньшей мере, половину толщина второго слоя. Было обнаружено, что эти пропорции способствуют сохранению предпочтительного распределения воды и питательных веществ в плите.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления, преобладающая ориентация волокон первого и второго слоев является горизонтальной. В данном контексте, горизонтальная ориентация означает параллельность по отношению к пограничному контакту между первым и вторым слоями. Согласно другим предпочтительным вариантам осуществления, преобладающая ориентация волокон одного или обоих из первого и второго слоев является вертикальной (т. е. перпендикулярной по отношению к пограничному контакту). Например, согласно особенно предпочтительному варианту осуществления, преобладающая ориентация волокон первого слоя является вертикальной, в то время как преобладающая ориентация волокон второго слоя является горизонтальной. Согласно альтернативному варианту осуществления, преобладающая ориентация волокон первого слоя может быть горизонтальной, в то время как преобладающая ориентация волокон второго слоя является вертикальной. Ориентация волокон может влиять на скорость потока жидкости через плиту. Например, горизонтальная ориентация волокон может уменьшать скорость потока жидкости через плиту и производить соответствующий благоприятный эффект, уменьшая теряемое количество жидкости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, в числе которых:

фиг. 1 иллюстрирует плиту, используемую для выращивания растений согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 иллюстрирует систему для выращивания растений, включающую блок вместе с плитой, представленной на фиг. 1;

фиг. 3 иллюстрирует блок, представленный на фиг. 2, вместе с вставкой и растением;

фиг. 4 иллюстрирует оросительное устройство, расположенное рядом с системой для выращивания растений, представленной на фиг. 2;

фиг. 5 иллюстрирует расположение детекторов воды и питательных веществ в системе для выращивания растений, представленной на фиг. 2;

фиг. 6 схематически представляет регулирование систем для выращивания растений, включая множество систем для выращивания растений, представленных на фиг. 2;

фиг. 7A иллюстрирует систему для выращивания растений согласно первый пример;

фиг. 7B иллюстрирует систему для выращивания растений согласно второму примеру настоящего изобретения;

фиг. 8 иллюстрирует измеренный уровень содержания воды в субстрате для выращивания растений согласно первому и второму примерам в течение долгосрочного исследования;

фиг. 9 иллюстрирует изменение уровня EC в плите в течение долгосрочного исследования; и

фиг. 10 иллюстрирует длину листьев растений в течение долгосрочного исследования.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Рассмотрим фиг. 1, где представлена содержащая минеральную вату плита 1, которая включает первый слой, имеющий первую плотность и расположенный выше второго слоя, имеющего вторую плотность. Плита 1 имеет объем, составляющий 6,8 л, хотя, согласно предпочтительным вариантам осуществления, более характерный объем может находиться в интервале от 3 л до 20 л, предпочтительнее в интервале от 5 л до 15 л и наиболее предпочтительно в интервале от 5 до 11 л. Согласно некоторым вариантам осуществления, плита имеет объем, составляющий от 6 л до 8 л. Согласно другим вариантам осуществления, объем может составлять, например, от 3 л до 15 л или от 3 л до 10 л. Согласно альтернативному предпочтительному варианту осуществления, плита имеет объем, составляющий 9 л.

Высота h плиты 1 на фиг. 1 составляет 100 мм, хотя ее более типичное значение может составлять от 75 мм до 150 мм и предпочтительнее от 85 мм и 125 мм. Ширина w плиты 1 составляет 150 мм, хотя ее более типичное значение может составлять, например, от 100 мм до 300 мм. Длина l плиты 1 составляет 450 мм, хотя ее значение может также изменяться и может составлять, например, от 200 мм до 800 мм или предпочтительно от 250 мм до 600 мм. Согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления, у плиты 1 высота h составляет 100 мм, ширина w составляет 150 мм, и длина l составляет 600 мм.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, который представлен на фиг. 1, первый слой имеет высоту a, составляющую 40 мм, и плотность, составляющую 70 кг/м³, в то время как второй слой имеет высоту b, составляющую 60 мм и плотность, составляющую 50 кг/м³. И здесь, согласно другим предпочтительным вариантам осуществления, могут быть выбраны другие значения эти параметров. Например, высота первого слоя может составлять от 25 мм до 50 мм, в то время как высота нижнего слоя может составлять от 50 мм до 100 мм. Аналогичным образом, плотность верхнего слоя составляет предпочтительно от 40 кг/м³ до 90 кг/м³ и предпочтительнее от 50 кг/м³ до 80 кг/м³, в то время как плотность нижнего слоя составляет предпочтительно от 35 кг/м³ до 85 кг/м³ и предпочтительнее от 45 кг/м³ до 75 кг/м³.

Как в случае варианта осуществления, который представлен на фиг. 1, оказывается предпочтительным, что высота нижнего слоя составляет более чем высота верхнего слоя. Например, соотношение высот верхнего и нижнего слоев может составлять 1:(1-3) или предпочтительно 1:(1,2-2,5). Предпочтительнее данное соотношение составляет 1:(1,2-1,8).

Было обнаружено, что, согласно предпочтительному варианту осуществления, использование плиты, имеющей два различных значения плотности в сочетании с