Autor: Changji Zhou, Hongbo Li, etc.

Fuente del artículo: Tecnología de ingeniería agrícola y horticultura de invernadero

Esta es la base experimental del Instituto de Ciencias Agrícolas del Distrito de Haidian, así como del Parque Científico y de Exhibición de Alta Tecnología Agrícola de Haidian. En 2017, el autor dirigió la introducción de un invernadero de prueba de película plástica multicapa con alto aislamiento térmico, procedente de Corea del Sur. Actualmente, el director Zheng lo ha transformado en un invernadero para la producción de fresas que integra exhibición de tecnología, visitas turísticas y recolección, y actividades de ocio y entretenimiento. Se llama "Fresa en la Nube 5G", y los llevaré a experimentarlo juntos.

Plantación de fresas en invernadero y su utilización del espacio

Estante elevable para fresas y sistema para colgar

Ranura de cultivo y método de cultivo

La ranura de cultivo concentra el suministro y el drenaje de agua en su parte inferior, y un borde se eleva hacia afuera en el centro de la superficie inferior, en dirección longitudinal (desde el interior de la ranura, se forma una ranura inferior). El suministro principal de agua a la ranura se realiza directamente en esta ranura inferior, y el agua lixiviada del medio de cultivo también se recoge uniformemente en esta ranura, para finalmente descargarse por un extremo de la ranura.

Las ventajas de plantar fresas en macetas son que el fondo de la maceta está separado de la superficie inferior de la ranura, lo que evita la formación de un acuífero en la parte inferior del sustrato y mejora la ventilación general del sustrato; se esparce con el flujo de agua de riego; y, en tercer lugar, no hay fugas al instalar el sustrato en la maceta, y la plataforma de cultivo luce limpia y elegante en general. La desventaja de este método radica principalmente en que el riego por goteo y la siembra en macetas aumentan la inversión en la construcción de equipos.

Ranuras y macetas de cultivo

Sistema de suspensión y elevación de estanterías de cultivo

El sistema de suspensión y elevación del estante de cultivo es básicamente el mismo que el de un estante tradicional para fresas. La hebilla de suspensión rodea la ranura de cultivo y conecta la hebilla y la rueda de inversión mediante un tornillo de cesta de flores de longitud ajustable (utilizado para ajustar la altura de instalación de la ranura de cultivo). En la cuerda inferior, el otro extremo se enrolla en la rueda conectada al eje de transmisión del motorreductor.

Sistema de suspensión de estantes de cultivo

Sobre la base del sistema de suspensión universal general, para satisfacer las necesidades de la forma especial de la sección transversal de la ranura de cultivo y las necesidades de exhibición turística, aquí también se diseñan de manera innovadora algunos accesorios e instalaciones personalizados.

(1) Percha para estante de cultivo. La hebilla de suspensión del estante de cultivo es, en primer lugar, una hebilla de bucle cerrado, formada mediante la flexión y soldadura de un alambre de acero. La sección transversal de cada pieza de la hebilla es la misma y sus propiedades mecánicas son consistentes. La sección inferior de la ranura también presenta una flexión semicircular correspondiente. La tercera característica consiste en doblar el centro de la hebilla en un ángulo agudo, y la hebilla superior se engancha directamente en el punto de flexión. Esto no solo garantiza la estabilidad del centro de gravedad de la ranura de cultivo, sino que también evita la deformación lateral y garantiza un enganche seguro, evitando deslizamientos y dislocaciones.

Hebilla de estante de cultivo

(2) Cuerda de suspensión de seguridad. Basándose en el sistema de suspensión tradicional, se instala un sistema de suspensión de seguridad adicional cada 6 m a lo largo de la ranura de cultivo. Los requisitos para este sistema de suspensión de seguridad adicional son, en primer lugar, funcionar sincronizadamente con el sistema de suspensión de accionamiento; en segundo lugar, tener suficiente capacidad de carga. Para cumplir con los requisitos funcionales mencionados, se diseñó y seleccionó un sistema de suspensión con dispositivo de enrollado de resorte para retraer la cuerda de suspensión de la ranura de cultivo. El enrollador de resorte se coloca en paralelo con el cable de suspensión de accionamiento y se fija en el cordón inferior de la cercha del invernadero.

Sistema de suspensión de seguridad adicional

Equipo auxiliar de producción de estanterías de cultivo.

(1) Sistema de cardado de plantas. El sistema de cardado de plantas mencionado aquí se compone principalmente de dos partes: un soporte de cardado y una cuerda plateada de color. Entre ellas, el soporte de cardado es un conjunto compuesto por una tarjeta plegada en forma de U parcialmente doblada y una tarjeta en forma de U con varillas de doble límite. La parte inferior y la mitad inferior de la tarjeta plegada en forma de U coinciden con las dimensiones externas de la ranura de cultivo y la rodean desde abajo. Después de que sus ramas dobles sobresalgan de la posición abierta de la ranura de cultivo, se realiza una curva para conectar las varillas de doble límite, que también cumple la función de restringir la deformación de la abertura de la ranura de cultivo. Es una pequeña curva en forma de U convexa hacia arriba, que se utiliza para fijar la cuerda de separación de hojas de fresa; la parte superior de la tarjeta en forma de U es una curva en forma de W para fijar la cuerda de peinado de ramas y hojas de fresa. La tarjeta plegada en forma de U y la varilla de doble límite están formadas por alambre de acero galvanizado doblado.

La cuerda de separación de hojas de fruta se utiliza para juntar las ramas y hojas de la fresa dentro del ancho de apertura de la ranura de cultivo y colgar la fruta de fresa fuera de la ranura de cultivo, lo que no solo es conveniente para la recolección de fruta, sino que también protege la fresa de la pulverización directa de medicamento líquido y puede mejorar la calidad ornamental de la plantación de fresas.

Sistema de cardado de plantas

(2) El estante amarillo móvil. Este estante amarillo móvil está especialmente diseñado, es decir, un poste vertical para colgar tableros amarillos y azules, soldado a un trípode, que puede colocarse directamente en el suelo del invernadero y moverse en cualquier momento.

(3) Vehículo de protección de cultivos autónomo. Este vehículo puede estar equipado con un pulverizador de protección de cultivos, es decir, un pulverizador de conducción automática, que puede realizar operaciones de protección de cultivos sin operadores en interiores, siguiendo una ruta planificada por computadora, lo que protege la salud de los operadores del invernadero.

equipos de protección de plantas

Sistema de suministro de nutrientes y riego

El sistema de suministro de solución nutritiva y riego de este proyecto se divide en tres partes: la preparación de agua limpia; el sistema de riego y fertilización de fresas; y el sistema de reciclaje de líquidos para el cultivo de fresas. El equipo para la preparación de agua limpia y el sistema de solución nutritiva se denominan conjuntamente cabezal de riego, y el equipo para el suministro y retorno de agua a los cultivos se denomina equipo de riego.

Sistema de suministro de nutrientes y riego

Frente de riego

El equipo de preparación de agua limpia generalmente debe contar con filtros de arena y grava para eliminar la arena, y un equipo de ablandamiento de agua para eliminar la sal. El agua limpia filtrada y ablandada se almacena en un tanque de almacenamiento para su uso posterior.

El equipo de configuración de la solución nutritiva generalmente incluye tres tanques de materia prima para fertilizantes A y B, un tanque de ácido para ajustar el pH y un conjunto de mezcladores de fertilizantes. Durante la operación, la solución madre de los tanques A, B y el tanque de ácido se configura y mezcla proporcionalmente mediante la máquina de fertilizantes según la fórmula establecida para formar la solución nutritiva cruda. Esta solución nutritiva cruda configurada por la máquina de fertilizantes se almacena en el tanque de almacenamiento de solución madre como reserva.

Equipo de preparación de solución nutritiva

Sistema de suministro y retorno de agua para la plantación de fresas.

El sistema de suministro y retorno de agua para la siembra de fresas se centraliza en un extremo de la ranura de cultivo. Dado que la ranura de cultivo se eleva y se cuelga, las tuberías de suministro y retorno se pueden montar en dos formas: una rígida y fija; la otra, flexible, que se mueve con la ranura. Durante el riego y la fertilización, el líquido procedente del tanque de agua limpia y del tanque de almacenamiento de líquido crudo se envía a la máquina integrada de agua y fertilizante para su mezcla según la proporción establecida (un método sencillo consiste en utilizar un aplicador de fertilizante proporcional, como un Venturi, con o sin motor). Posteriormente, se envía a la parte superior del soporte de cultivo a través de la tubería principal de suministro de agua (instalada en el armazón del invernadero a lo largo de su longitud). La manguera flexible de goma conduce el agua de riego desde la tubería principal hasta el extremo de cada soporte de cultivo, para luego conectarla al ramal de suministro de agua en la ranura de cultivo. Las tuberías de suministro de agua en la ranura de cultivo están dispuestas a lo largo de la ranura de cultivo, y a lo largo del camino, las tuberías de goteo están conectadas de acuerdo con la posición de la maceta de cultivo, y los nutrientes se dejan caer en el medio de la maceta de cultivo a través de las tuberías de goteo. El exceso de solución nutritiva exudada del sustrato se drena en la ranura de cultivo a través del orificio de drenaje en la parte inferior de la maceta de cultivo y se recoge en la zanja de drenaje en la parte inferior de la ranura de cultivo. Ajuste la altura de instalación de la ranura de cultivo para formar un flujo constante de un extremo al otro. En pendientes inclinadas, el líquido de retorno de riego recogido del fondo de la ranura eventualmente se recogerá en el extremo de la ranura. Se dispone una abertura en el extremo de la ranura de cultivo para conectar el tanque de conexión de líquido de retorno, y una tubería de retorno de líquido se conecta debajo del tanque colector, y el líquido de retorno recogido finalmente se recoge y se descarga en el tanque de retorno de líquido.

Sistema de suministro y retorno de agua de riego

Utilización del líquido de retorno

Este sistema de riego de invernadero no utiliza el circuito cerrado de circulación del sistema de producción de fresas, sino que recoge el líquido de retorno de la ranura de plantación y lo utiliza directamente para la siembra de hortalizas ornamentales. La ranura de cultivo, a la misma altura fija que el cultivo de fresas, se encuentra en las cuatro paredes periféricas del invernadero y se llena con sustrato para el cultivo de hortalizas ornamentales. El líquido de retorno de las fresas se riega directamente a estas hortalizas ornamentales, utilizando agua limpia del tanque de almacenamiento para el riego diario. Además, las tuberías de suministro y retorno de agua de la ranura de cultivo se combinan en una sola. El riego por mareas se adopta en la ranura de cultivo. Durante el período de suministro de agua, la válvula de la tubería de suministro se abre y la válvula de la tubería de retorno se cierra. La válvula de la tubería se cierra y la válvula de drenaje se abre. Este método de riego ahorra las tuberías y subtuberías de suministro de agua de riego en la ranura de cultivo, ahorra inversión y prácticamente no afecta la producción de hortalizas ornamentales.

Cultivo de hortalizas ornamentales con líquido de retorno

Invernadero e instalaciones de apoyo

El invernadero fue importado de Corea del Sur en su totalidad en 2017. Tiene 47 m de largo y 23 m de ancho y una superficie total de 1081 m².² El invernadero tiene una luz de 7 m, un vano de 3 m, una altura de alero de 4,5 m y una altura de cumbrera de 6,4 m, con un total de 3 vanos y 15 vanos. Para mejorar el aislamiento térmico del invernadero, se construyó un corredor de aislamiento térmico de 1 m de ancho alrededor del invernadero y se diseñó una cortina interior de aislamiento térmico de doble capa. Durante la transformación estructural, los cordones horizontales en la parte superior de las columnas entre los vanos del invernadero original se reemplazaron por vigas de celosía.

Estructura del invernadero

La renovación del sistema de aislamiento térmico del invernadero conservó el diseño original del techo y las paredes, con doble aislamiento térmico interno. Sin embargo, tras tres años de funcionamiento, la malla de sombreo original se encontraba parcialmente deteriorada. Durante la renovación, se actualizaron todas las cortinas aislantes y se reemplazaron por colchas de algodón acrílico, más ligeras y con mayor aislamiento térmico, de fabricación nacional. Durante la operación, se observó que las juntas entre las cortinas aislantes del techo, las colchas de las paredes y las del techo se solapan, y todo el sistema de aislamiento está herméticamente sellado.

Sistema de aislamiento de invernaderos

Para garantizar la iluminación necesaria para el crecimiento de los cultivos, se incorporó un sistema de iluminación suplementario durante la renovación del invernadero. Este sistema de iluminación suplementario utiliza un sistema de iluminación LED de efecto biológico. Cada luz LED de cultivo tiene una potencia de 50 W y se disponen dos columnas por tramo. La distancia entre cada columna es de 3 m. La potencia lumínica total es de 4,5 kW, equivalente a 4,61 W/m².² Por unidad de área. La intensidad luminosa a 1 m de altura puede alcanzar más de 2000 lx.

Al mismo tiempo que se instalan las luces suplementarias de la planta, se instala una hilera de luces UVB en cada tramo, con una separación de 2 m, que se utilizan principalmente para la desinfección irregular del aire del invernadero. La potencia de una sola luz UVB es de 40 W, y la potencia total instalada es de 4,36 kW, equivalente a 4,47 W/m².² por unidad de área.

El sistema de calefacción del invernadero utiliza una bomba de calor aerotérmica de energía más limpia, que envía aire caliente al invernadero a través de un intercambiador de calor. La potencia total de la bomba de calor aerotérmica es de 210 kW, y 38 ventiladores de intercambio de calor se distribuyen uniformemente por la sala. La disipación de calor de cada ventilador es de 5,5 kW, lo que permite mantener la temperatura del aire en el invernadero por encima de 5 °C, incluso con una temperatura exterior de -15 °C en el día más frío de Pekín, garantizando así la producción segura de fresas.

Para garantizar la uniformidad de la temperatura y la humedad del aire en el invernadero y generar cierta circulación de aire en el interior, este también está equipado con un ventilador de circulación horizontal. Los ventiladores están dispuestos en el centro del invernadero, separados 18 m entre sí, y la potencia de cada uno es de 0,12 kW.

Equipos de control ambiental de apoyo a invernaderos

Información de cita:

Changji Zhou, Hongbo, Li, He Zheng, etc.El Dr. Zhou inspeccionó el colgador de fresas elevable tipo mirador Shiling (Ciento Veintiséis) y las instalaciones y equipos de apoyo [J]. Tecnología de Ingeniería Agrícola, 2022, 42(7):36-42.