[Özet] Günümüzde evde bitki yetiştirme cihazları genellikle entegre bir tasarıma sahiptir ve bu da taşıma, yükleme ve boşaltma konusunda birçok zorluğa yol açmaktadır. Bu makale, şehir sakinlerinin yaşam alanlarının özelliklerine ve aile bitki üretiminin tasarım hedefine dayanarak, yeni bir prefabrik aile bitki yetiştirme cihazı tasarımı önermektedir. Cihaz dört parçadan oluşmaktadır: destek sistemi, yetiştirme sistemi, sulama ve gübreleme sistemi ve ışık takviye sistemi (çoğunlukla LED bitki yetiştirme lambaları). Küçük ayak izi, yüksek alan kullanımı, yeni yapı, kolay sökme ve takma, düşük maliyet ve güçlü pratiklik özelliklerine sahiptir. Şehir sakinlerinin marul, kereviz, hızlı sebze, besleyici lahana ve begonya fimbristipula gibi bitkilerle ilgili ihtiyaçlarını karşılayabilir. Küçük ölçekli modifikasyonlardan sonra, bitki bilimsel deney araştırmaları için de kullanılabilir.

Tarım Ekipmanlarının Genel Tasarımı

Tasarım Prensipleri

Prefabrik yetiştirme cihazı esas olarak şehir sakinlerine yöneliktir. Ekip, şehir sakinlerinin yaşam alanlarının özelliklerini kapsamlı bir şekilde inceledi. Alan küçük ve alan kullanım oranı yüksek; yapı yeni ve güzel; sökülüp takılması kolay, basit ve öğrenmesi basit; düşük maliyetli ve güçlü pratikliğe sahip. Bu dört ilke, tüm tasarım sürecinde temel alınarak, ev ortamıyla uyumlu, güzel ve şık bir yapı ile ekonomik ve pratik kullanım değeri gibi nihai hedeflere ulaşmayı amaçlamaktadır.

Kullanılacak malzemeler

Destek çerçevesi, piyasada bulunan çok katlı raf ürünlerinden satın alınmıştır; uzunluğu 1,5 m, genişliği 0,6 m ve yüksekliği 2,0 m'dir. Malzeme çeliktir, püskürtme yöntemiyle paslanmaya karşı korunmuştur ve destek çerçevesinin dört köşesine frenli üniversal tekerlekler kaynaklanmıştır; destek çerçevesi katman plakasını güçlendirmek için, her katmanda iki adet olmak üzere, 2 mm kalınlığında, püskürtme plastik paslanmaya karşı işlem görmüş çelik levhadan yapılmış nervürlü plaka seçilmiştir. Yetiştirme teknesi, 10 cm × 10 cm ölçülerinde, açık kapaklı PVC hidroponik kare borudan yapılmıştır. Malzeme, 2,4 mm kalınlığında sert PVC levhadır. Yetiştirme deliklerinin çapı 5 cm, aralıkları ise 10 cm'dir. Besin çözeltisi tankı veya su tankı, 7 mm duvar kalınlığına sahip, 120 cm uzunluğunda, 50 cm genişliğinde ve 28 cm yüksekliğinde plastik bir kutudan yapılmıştır.

Yetiştirme Cihazı Yapı Tasarımı

Genel tasarım planına göre, prefabrik aile yetiştirme cihazı dört bölümden oluşmaktadır: destek sistemi, yetiştirme sistemi, sulama ve gübreleme sistemi ve ışık takviye sistemi (çoğunlukla LED bitki yetiştirme lambaları). Sistemdeki dağılım Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1'de sistemdeki dağılım gösterilmektedir.

Destek sistemi tasarımı

Prefabrik aile yetiştirme cihazının destek sistemi, dikey bir direk, bir kiriş ve bir katman plakasından oluşmaktadır. Direk ve kiriş, kelebek delikli tokadan geçirilerek takılıp çıkarılabilir. Kiriş, güçlendirilmiş bir destek katmanı plakası ile donatılmıştır. Yetiştirme çerçevesinin dört köşesine, cihazın hareket esnekliğini artırmak için frenli üniversal tekerlekler kaynaklanmıştır.

Yetiştirme sistemi tasarımı

Yetiştirme tankı, temizlenmesi kolay, açık kapaklı tasarıma sahip 10 cm × 10 cm'lik kare bir hidroponik tüptür ve besin çözeltisi, substrat veya toprakta yetiştirme için kullanılabilir. Besin çözeltisinde yetiştirme yapılırken, dikim sepeti dikim deliğine yerleştirilir ve fideler uygun özelliklere sahip bir süngerle sabitlenir. Substrat veya toprakta yetiştirme yapılırken, substrat veya toprağın drenaj sistemini tıkamasını önlemek için yetiştirme tankının her iki ucundaki bağlantı deliklerine sünger veya gazlı bez doldurulur. Yetiştirme tankının iki ucu, iç çapı 30 mm olan bir kauçuk hortumla sirkülasyon sistemine bağlanır; bu da PVC yapıştırıcı ile yapıştırmanın neden olduğu ve hareketi engelleyen yapısal katılaşma kusurlarını etkili bir şekilde önler.

Su ve Gübre Sirkülasyon Sistemi Tasarımı

Besin çözeltisiyle yetiştirmede, üst seviye yetiştirme tankına besin çözeltisi eklemek için ayarlanabilir bir pompa kullanılır ve PVC borunun iç tapası aracılığıyla besin çözeltisinin akış yönü kontrol edilir. Besin çözeltisinin düzensiz akışını önlemek için, aynı katmandaki yetiştirme tankında besin çözeltisi tek yönlü "S şeklinde" bir akış yöntemiyle akıtılır. Besin çözeltisinin oksijen içeriğini artırmak için, en alt katmandaki besin çözeltisi akarken, su çıkışı ile su tankının sıvı seviyesi arasında belirli bir boşluk bırakılır. Substrat veya toprakta yetiştirmede, su tankı üst katmana yerleştirilir ve sulama ve gübreleme damla sulama sistemi ile yapılır. Ana boru, 32 mm çapında ve 2,0 mm duvar kalınlığında siyah PE borudur ve dallı boru, 16 mm çapında ve 1,2 mm duvar kalınlığında siyah PE borudur. Her dallı boruya ayrı ayrı kontrol için bir vana takılır. Bu sulama sistemi, fide köküne dikilen çukura, delik başına 2 adet olmak üzere, basınç dengelemeli düz ok şeklinde damlatıcı kullanır. Fazla su drenaj sistemi aracılığıyla toplanır, filtrelenir ve tekrar kullanılır.

Hafif Takviye Sistemi

Balkonda yetiştirme için kullanıldığında, ek ışıklandırmaya gerek kalmadan veya az miktarda ek ışıklandırma ile balkondan gelen doğal ışık kullanılabilir. Oturma odasında yetiştirme yapıldığında ise ek aydınlatma tasarımı yapılması gereklidir. Aydınlatma armatürü 1,2 m uzunluğunda bir LED bitki yetiştirme lambasıdır ve ışık süresi otomatik bir zamanlayıcı ile kontrol edilir. Işık süresi 14 saat, ek ışıklandırma kullanılmadığı süre ise 10 saat olarak ayarlanmıştır. Her katta, katın altına monte edilmiş 4 adet LED lamba bulunmaktadır. Aynı kattaki dört lamba seri olarak, katlar ise paralel olarak bağlanmıştır. Farklı bitkilerin farklı aydınlatma ihtiyaçlarına göre, farklı spektrumlu LED lambalar seçilebilir.

Cihaz Montajı

Önceden üretilmiş ev tipi yetiştirme cihazı basit bir yapıya sahiptir (Şekil 2) ve montaj işlemi basittir. Birinci adımda, yetiştirilecek bitkilerin yüksekliğine göre her katmanın yüksekliği belirlendikten sonra, cihaz iskeletini oluşturmak için kirişi dik direğin kelebek deliğine yerleştirin; ikinci adımda, LED yetiştirme lambası tüpünü katmanın arkasındaki takviye nervürüne sabitleyin ve katmanı yetiştirme çerçevesinin çapraz kirişinin iç oluğuna yerleştirin; üçüncü adımda, yetiştirme oluğu ve su ve gübre sirkülasyon sistemi bir kauçuk hortumla bağlanır; dördüncü adımda, LED tüpü takın, otomatik zamanlayıcıyı ayarlayın ve su deposunu yerleştirin; beşinci adımda - sistemin ayarlanması, su deposuna su ekleyin, pompa başlığını ve debisini ayarladıktan sonra, su ve gübre sirkülasyon sistemini ve yetiştirme deposunun bağlantısını su sızıntısı açısından kontrol edin, gücü açın ve LED ışıklarının bağlantısını ve otomatik zamanlayıcının çalışma durumunu kontrol edin.

Şekil 2, önceden üretilmiş yetiştirme cihazının genel tasarımı.

Başvuru ve Değerlendirme

Yetiştirme Uygulaması

2019 yılında, cihaz marul, Çin lahanası ve kereviz gibi sebzelerin küçük ölçekli iç mekan yetiştiriciliğinde kullanılacaktır (Şekil 3). 2020 yılında, önceki yetiştirme deneyimlerini özetleyerek, proje ekibi gıda ve ilaçta homolog olan sebzelerin organik substrat üzerinde yetiştirilmesi ve Begonia fimbristipula hance'nin besin çözeltisinde yetiştirme teknolojisini geliştirerek cihazın ev uygulaması örneklerini zenginleştirmiştir. Son iki yıllık yetiştirme ve uygulamada, marul ve hızlı büyüyen sebzeler 20-25℃ iç mekan sıcaklığında yetiştirildikten 25 gün sonra hasat edilebilmektedir; kereviz 35-40 gün büyümelidir; Begonia fimbristipula Hance ve Çin lahanası çok yıllık bitkiler olup birden fazla kez hasat edilebilir; Begonia fimbristipula'nın üst 10 cm'lik gövdeleri ve yaprakları yaklaşık 35 günde, genç gövdeleri ve yaprakları ise yaklaşık 45 günde hasat edilebilir. Hasat edildiğinde, marul ve Çin lahanasının verimi bitki başına 100-150 g; beyaz kereviz ve kırmızı kerevizin verimi bitki başına 100-120 g; Begonya fimbristipula Hance'nin ilk hasadındaki verimi düşük olup bitki başına 20-30 g'dır ve yan dalların sürekli çimlenmesiyle yaklaşık 15 günlük aralıklarla ikinci kez hasat edilebilir ve bitki başına 60-80 g verim elde edilebilir; besleyici menü deliğinin verimi 50-80 g olup, 25 günde bir hasat edilir ve sürekli olarak hasat edilebilir.

Şekil 3, Önceden üretilmiş yetiştirme cihazının üretim uygulaması

Uygulama Etkisi

Bir yıldan fazla süren üretim ve uygulama sonrasında, cihaz, çeşitli ürünlerin küçük ölçekli üretiminde odanın üç boyutlu alanından tam olarak yararlanabilmektedir. Yükleme ve boşaltma işlemleri basit ve kolay öğrenilebilir olup, profesyonel eğitim gerektirmez. Su pompasının kaldırma ve akış hızının ayarlanmasıyla, yetiştirme tankındaki besin çözeltisinin aşırı akışı ve taşması sorunu önlenebilir. Yetiştirme tankının açık kapaklı tasarımı, kullanımdan sonra temizliği kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda aksesuarlar hasar gördüğünde değiştirmeyi de kolaylaştırır. Yetiştirme tankı, su ve gübre sirkülasyon sisteminin kauçuk hortumuna bağlanarak, yetiştirme tankı ve su ve gübre sirkülasyon sisteminin modüler tasarımını gerçekleştirir ve geleneksel hidroponik cihazlardaki entegre tasarımın dezavantajlarından kaçınır. Ayrıca, cihaz, ev tipi ürün üretiminin yanı sıra, kontrol edilebilir sıcaklık ve nem koşullarında bilimsel araştırmalar için de kullanılabilir. Sadece test alanından tasarruf sağlamakla kalmaz, aynı zamanda üretim ortamının, özellikle kök büyüme ortamının tutarlılığının gereksinimlerini de karşılar. Basit iyileştirmelerden sonra, yetiştirme cihazı, rizofosfer ortamının farklı tedavi yöntemlerinin gereksinimlerini de karşılayabilir ve bitki bilimsel deneylerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Makale kaynağı: WeChat hesabıTarım Mühendisliği Teknolojisi (sera yetiştiriciliği) 

Referans bilgileri: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan, ve diğerleri.Önceden üretilmiş ev tipi tarım cihazının tasarımı ve uygulaması[J].Tarım Mühendisliği Teknolojisi,2021,41(16):12-15.