Autore: Changji Zhou, Hongbo Li, ecc.

Fonte dell'articolo: Tecnologia di ingegneria agricola per l'orticoltura in serra

Questa è la base sperimentale dell'Istituto di Scienze Agrarie del Distretto di Haidian, nonché del Parco Scientifico ed Espositivo Agricolo ad Alta Tecnologia di Haidian. Nel 2017, l'autore ha guidato l'introduzione di una serra sperimentale in film plastico multi-campata ad alto isolamento termico proveniente dalla Corea del Sud. Attualmente, il Direttore Zheng l'ha trasformata in una serra per la produzione di fragole, integrando esposizione tecnologica, visite turistiche e raccolta, svago e intrattenimento. Si chiama "5G Cloud Strawberry" e vi porterò a scoprirla insieme.

Piantagione di fragole in serra e utilizzo dello spazio

Ripiano sollevabile per fragole e sistema di sospensione

Slot di coltivazione e metodo di coltivazione

La fessura di coltivazione concentra l'apporto idrico e il drenaggio sul fondo della fessura stessa, e al centro della superficie inferiore della fessura di coltivazione è presente un bordo rialzato in direzione longitudinale (dall'interno della fessura di coltivazione, si forma una scanalatura sul fondo). L'apporto idrico principale alla fessura di coltivazione viene depositato direttamente in questa scanalatura inferiore, e l'acqua dilavata dal substrato di coltura viene anch'essa raccolta uniformemente in questa scanalatura, per poi essere scaricata da un'estremità della fessura di coltivazione.

I vantaggi della coltivazione di fragole in vaso sono: il fondo del vaso è separato dalla superficie inferiore della fessura di coltivazione, evitando la formazione di una falda acquifera elevata nella parte inferiore del substrato e migliorando la ventilazione complessiva del substrato; l'acqua si diffonderà con il flusso dell'acqua di irrigazione; in terzo luogo, non ci saranno perdite quando il substrato è installato nel vaso di coltivazione e il ripiano di coltivazione risulterà pulito e bello nel suo complesso. Lo svantaggio di questo approccio è principalmente che l'irrigazione a goccia e la coltivazione in vaso comportano un aumento dell'investimento nella costruzione delle attrezzature.

Slot e vasi in crescita

Sistema di sospensione e sollevamento del rack di coltivazione

Il sistema di aggancio e sollevamento del ripiano di coltivazione è sostanzialmente lo stesso del tradizionale ripiano di coltivazione per il sollevamento delle fragole. La fibbia di aggancio della fessura di coltivazione circonda la fessura di coltivazione e collega la fibbia di aggancio e la ruota di inversione con una vite a cestello per fiori a lunghezza regolabile (utilizzata per regolare l'altezza di installazione della fessura di coltivazione). Sul cavo inferiore, l'altra estremità è avvolta sulla ruota collegata all'albero motore del motoriduttore.

Sistema di sospensione per ripiani di coltivazione

Sulla base del sistema di sospensione universale complessivo, per soddisfare le esigenze della speciale forma trasversale della fessura di coltivazione e le esigenze di esposizione turistica, sono stati progettati in modo innovativo anche alcuni accessori e strutture personalizzati.

(1) Gancio per mensola di coltivazione. La fibbia di sospensione della mensola di coltivazione è innanzitutto una fibbia ad anello chiuso, realizzata piegando e saldando un filo di acciaio. La sezione trasversale di ciascuna parte della fibbia di sospensione è la stessa e le proprietà meccaniche sono costanti; anche la sezione inferiore della fessura adotta la corrispondente piegatura semicircolare; la terza consiste nel piegare la parte centrale della fibbia in un angolo acuto e la fibbia superiore è agganciata direttamente al punto di piegatura, il che non solo garantisce il baricentro stabile della fessura di coltivazione, ma impedisce anche la deformazione laterale e garantisce inoltre che la fibbia sia agganciata in modo affidabile e non scivoli e non si sposti.

Fibbia per mensola di coltivazione

(2) Fune di sospensione di sicurezza. Sulla base del sistema di sospensione tradizionale, un ulteriore sistema di sospensione di sicurezza viene installato ogni 6 m lungo la lunghezza della fessura di coltivazione. I requisiti per il sistema di sospensione di sicurezza aggiuntivo sono, in primo luogo, di funzionare in sincronia con il sistema di sospensione di azionamento; in secondo luogo, di avere una capacità portante sufficiente. Per soddisfare i requisiti funzionali di cui sopra, viene progettato e selezionato un sistema di sospensione con dispositivo di avvolgimento a molla per ritrarre la fune di sospensione della fessura di coltivazione. L'avvolgitore a molla è disposto parallelamente alla fune di sospensione di azionamento ed è appeso e fissato al corrente inferiore della travatura della serra.

Sistema di sospensione di sicurezza aggiuntivo

Attrezzatura di produzione ausiliaria del rack di coltivazione

(1) Sistema di cardatura delle piante. Il sistema di cardatura delle piante qui menzionato è composto principalmente da due parti: una staffa di cardatura delle piante e una corda argentata colorata. Tra queste, la staffa di cardatura delle piante è un assemblaggio composto da una scheda piegata a U parzialmente piegata e complessiva e da una scheda a U con doppie aste di limitazione. La metà inferiore e inferiore della scheda piegata a U corrispondono alle dimensioni esterne della fessura di coltivazione e circondano la fessura di coltivazione dal basso; dopo che i suoi doppi rami superano la posizione aperta della fessura di coltivazione, creano una curva per collegare le doppie aste di limitazione e svolgono anche la funzione di limitare la deformazione dell'apertura della fessura di coltivazione; è una piccola curva a U convessa verso l'alto, utilizzata per fissare la corda di separazione delle foglie dei frutti delle fragole; la parte superiore della scheda a U è una curva a W per fissare i rami delle fragole e la corda di pettinatura delle foglie. La scheda piegata a U e la doppia asta di limitazione sono tutte realizzate piegando filo di acciaio zincato.

La corda per la separazione delle foglie dei frutti viene utilizzata per raccogliere i rami e le foglie delle fragole all'interno dell'apertura della fessura di coltivazione e appendere i frutti delle fragole all'esterno della fessura di coltivazione, il che non è solo comodo per la raccolta dei frutti, ma protegge anche le fragole dalla spruzzatura diretta di medicinali liquidi e può migliorare la qualità ornamentale della piantagione di fragole.

Sistema di cardatura delle piante

(2) il supporto giallo mobile. È stato appositamente progettato un supporto giallo mobile, ovvero un palo verticale per appendere le tavole gialle e blu è saldato su un treppiede, che può essere posizionato direttamente sul pavimento della serra e spostato in qualsiasi momento.

(3) Veicolo fitosanitario a guida autonoma. Questo veicolo può essere dotato di un'irroratrice fitosanitaria, ovvero un'irroratrice a guida automatica, in grado di eseguire operazioni fitosanitarie senza operatori al chiuso, seguendo il percorso pianificato dal computer, proteggendo così la salute degli operatori delle serre.

attrezzature per la protezione delle piante

Sistema di irrigazione e fornitura di nutrienti

Il sistema di fornitura di soluzione nutritiva e di irrigazione di questo progetto è suddiviso in tre parti: la prima è la parte di preparazione dell'acqua pulita; la seconda è il sistema di irrigazione e fertilizzazione delle fragole; la terza è il sistema di riciclo dei liquidi per la coltivazione delle fragole. Le attrezzature per la preparazione dell'acqua pulita e il sistema di soluzione nutritiva sono collettivamente denominati "testa di irrigazione", mentre le attrezzature per la fornitura e la restituzione dell'acqua alle colture sono denominate "attrezzatura di irrigazione".

Sistema di irrigazione e fornitura di nutrienti

Fronte di irrigazione

Gli impianti di preparazione dell'acqua pulita dovrebbero generalmente essere dotati di filtri a sabbia e ghiaia per rimuovere la sabbia e di un addolcitore per rimuovere il sale. L'acqua pulita filtrata e addolcita viene conservata in un serbatoio di stoccaggio per un utilizzo successivo.

L'attrezzatura di configurazione della soluzione nutritiva comprende generalmente tre serbatoi di materie prime per i fertilizzanti A e B, un serbatoio di acido per la regolazione del pH e un set di miscelatori per fertilizzanti. Durante il funzionamento, la soluzione madre nei serbatoi A, B e nel serbatoio di acido viene configurata e miscelata in proporzione dalla macchina per fertilizzazione secondo la formula impostata per formare la soluzione nutritiva grezza, e la soluzione nutritiva grezza configurata dalla macchina per fertilizzazione viene immagazzinata nel serbatoio di stoccaggio della soluzione madre per lo standby.

Attrezzatura per la preparazione di soluzioni nutritive

Sistema di alimentazione e ritorno dell'acqua per la piantagione di fragole

Il sistema di alimentazione e ritorno dell'acqua per la piantagione di fragole adotta il metodo di alimentazione e ritorno centralizzato dell'acqua a un'estremità della fessura di coltivazione. Poiché la fessura di coltivazione adotta un metodo di sollevamento e sospensione, vengono utilizzate due forme per i tubi di alimentazione e ritorno dell'acqua della fessura di coltivazione: uno è un tubo rigido fisso; l'altro è un tubo flessibile che si muove su e giù con la fessura di coltivazione. Durante l'irrigazione e la fertilizzazione, il liquido proveniente dal serbatoio dell'acqua pulita e dal serbatoio di stoccaggio del liquido grezzo viene inviato alla macchina integrata per acqua e fertilizzante per la miscelazione secondo il rapporto impostato (un metodo semplice può utilizzare un applicatore di fertilizzante proporzionale, come un Venturi, ecc., che può essere azionato o meno) e quindi inviato alla parte superiore del gancio di coltivazione attraverso il tubo di alimentazione principale dell'acqua (il tubo di alimentazione principale dell'acqua è installato sulla travatura della serra lungo la campata della serra), mentre il tubo flessibile in gomma conduce l'acqua di irrigazione dal tubo di alimentazione principale all'estremità di ogni rastrelliera di coltivazione, quindi si collega al tubo di derivazione dell'alimentazione idrica installato nella fessura di coltivazione. I tubi di diramazione dell'acqua nella fessura di coltivazione sono disposti lungo l'intera lunghezza della fessura stessa e, lungo il percorso, i tubi di gocciolamento sono collegati in base alla posizione del vaso di coltivazione, e i nutrienti vengono distribuiti nel substrato del vaso di coltivazione attraverso i tubi di gocciolamento. La soluzione nutritiva in eccesso essudata dal substrato viene drenata nella fessura di coltivazione attraverso il foro di drenaggio sul fondo del vaso di coltivazione e raccolta nel canale di drenaggio sul fondo della fessura di coltivazione. Regolare l'altezza di installazione della fessura di coltivazione in modo da creare un flusso costante da un'estremità all'altra. Su pendii inclinati, il liquido di ritorno dell'irrigazione raccolto dal fondo della fessura si raccoglierà infine all'estremità della fessura. Un'apertura è predisposta all'estremità della fessura di coltivazione per collegare il serbatoio di collegamento del liquido di ritorno e un tubo di ritorno del liquido è collegato sotto il serbatoio di raccolta; il liquido di ritorno raccolto viene infine raccolto e scaricato nel serbatoio di ritorno del liquido.

Sistema di alimentazione e ritorno dell'acqua per l'irrigazione

Utilizzo del liquido di ritorno

Questo sistema di ritorno dell'acqua per l'irrigazione in serra non utilizza il sistema di circolazione a circuito chiuso del sistema di produzione delle fragole, ma raccoglie il liquido di ritorno dalla fessura di coltivazione delle fragole e lo utilizza direttamente per la piantumazione di ortaggi ornamentali. La stessa fessura di coltivazione ad altezza fissa utilizzata per la coltivazione delle fragole è posizionata sulle quattro pareti perimetrali della serra e viene riempita con substrato di coltivazione per la coltivazione di ortaggi ornamentali. Il liquido di ritorno delle fragole viene irrigato direttamente per queste verdure ornamentali, utilizzando acqua pulita nel serbatoio di stoccaggio per l'irrigazione giornaliera. Inoltre, le tubazioni di alimentazione e di ritorno dell'acqua della fessura di coltivazione sono combinate in un unico sistema. Nella fessura di coltivazione viene adottata la modalità di irrigazione a marea. Durante il periodo di erogazione idrica, la valvola della tubazione di alimentazione idrica viene aperta e quella della tubazione di ritorno viene chiusa. La valvola della tubazione viene chiusa e la valvola di scarico viene aperta. Questo metodo di irrigazione consente di risparmiare sulle tubazioni di diramazione e sulle sottocondotte di alimentazione idrica nella fessura di coltivazione, risparmiando sugli investimenti e sostanzialmente non ha alcun impatto sulla produzione di ortaggi ornamentali.

Coltivazione di ortaggi ornamentali utilizzando il liquido di ritorno

Serra e strutture di supporto

La serra è stata importata interamente dalla Corea del Sud nel 2017. La sua lunghezza è di 47 m, la larghezza è di 23 m, con una superficie totale di 1081 m² La luce della serra è di 7 m, la campata di 3 m, l'altezza della gronda è di 4,5 m e l'altezza del colmo è di 6,4 m, per un totale di 3 campate e 15 campate. Per migliorare l'isolamento termico della serra, è stato predisposto un corridoio di isolamento termico largo 1 m attorno alla serra ed è stata progettata una cortina di isolamento termico a doppio strato interna. Durante la trasformazione strutturale, i correnti orizzontali sulla sommità dei pilastri tra le campate della serra originale sono stati sostituiti con travi reticolari.

Struttura della serra

La ristrutturazione del sistema di isolamento termico della serra ha mantenuto il design originale del sistema di isolamento termico del tetto e delle pareti con doppio isolamento termico interno. Tuttavia, dopo 3 anni di funzionamento, la rete ombreggiante isolante originale era parzialmente invecchiata e danneggiata. Durante la ristrutturazione della serra, tutte le tende isolanti sono state aggiornate e sostituite con trapunte isolanti in cotone acrilico, più leggere e termicamente più isolanti, di produzione nazionale. Dall'intervento effettivo, i giunti tra le tende isolanti del tetto, la trapunta isolante delle pareti e la trapunta isolante del tetto si sovrappongono e l'intero sistema di isolamento è sigillato ermeticamente.

Sistema di isolamento della serra

Per garantire il fabbisogno luminoso necessario alla crescita delle colture, durante la ristrutturazione della serra è stato aggiunto un sistema di illuminazione supplementare. L'illuminazione supplementare adotta un sistema di illuminazione a LED a effetto biologico; ogni lampada a LED per la coltivazione ha una potenza di 50 W e dispone di 2 colonne per campata. Lo spazio di ogni colonna luminosa è di 3 m. La potenza luminosa totale è di 4,5 kW, pari a 4,61 W/m.² per unità di superficie. L'intensità luminosa a 1 m di altezza può raggiungere più di 2000 lx.

Contemporaneamente all'installazione delle lampade supplementari, viene installata anche una fila di lampade UVB su ogni campata, con una spaziatura di 2 m, che vengono utilizzate principalmente per la disinfezione irregolare dell'aria nella serra. La potenza di una singola lampada UVB è di 40 W e la potenza totale installata è di 4,36 kW, equivalenti a 4,47 W/m.² per unità di superficie.

Il sistema di riscaldamento della serra utilizza una pompa di calore ad aria, più ecologica e pulita, che immette aria calda nella serra attraverso uno scambiatore di calore. La potenza totale della pompa di calore ad aria nella serra è di 210 kW e 38 ventilatori di scambio termico sono distribuiti uniformemente nella stanza. La dissipazione del calore di ogni ventilatore è di 5,5 kW, il che può garantire una temperatura dell'aria nella serra superiore a 5 °C rispetto alla temperatura esterna di -15 °C nel giorno più freddo di Pechino, garantendo così la produzione sicura di fragole in serra.

Per garantire l'uniformità della temperatura e dell'umidità dell'aria nella serra e per creare un certo movimento d'aria all'interno, la serra è dotata anche di un ventilatore di circolazione orizzontale. I ventilatori di circolazione sono disposti al centro della serra a una distanza di 18 m l'uno dall'altro e la potenza di un singolo ventilatore è di 0,12 kW.

Serra che supporta le apparecchiature di controllo ambientale

Informazioni sulla citazione:

Changji Zhou, Hongbo, Li, He Zheng, ecc.Il dott. Zhou ha ispezionato il gancio sollevabile per fragole di tipo turistico Shiling (Centoventisei) e le strutture e le attrezzature di supporto[J]. Agricultural Engineering Technology,2022,42(7):36-42.