Способ минерального питания растений и микроорганизмов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИКРЕСПУБЛИН 02 А 0 1 ф,11 ФЮм ж в ИЗ НИ ЛЬСТВ М Рзод ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1. Мельников Е.И.Регулированиеминерального состава питательной среды по рН.- В кн. Параметрическоеуправление биосинтезом микроводорослей. Новосибирск "Наука", 1980,с.84-88,2. Акцептованная заявка на патентЯпонии 8 48-6850, кл. А 01 6 21/00,опублик. 1973.(54) СПОСОБ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И МИКРООРГАНИЗМОВ .И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1, Способ минерального питаниярастений и микроорганизмов, вклю чающий регулирование минерально/ 80, 1014539 Аго состава питательного раствора, по значению рН и общей электропровод- ности путем внесения минеральных элементов в виде трех растворов, различающихся заданным значением рН, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью раздельного регулирования содержания аммиачной и нитратной форм азота в питательном растворе, с первым 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 производной функции рН питательного раствора, второй раствор подают до достижения заданного значения рН пи тательного раствора, а третий раствор подают до достижения заданного значения общей электропроводности,.1014539. 15 20 25 30 3 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 раствора, связанную через рН-метр с резервуаром для раствора минеральных элементов, снабженным дозатором 1.Недостатком известного способаявляется то, что при регулированииминерального состава питательногораствора не учитывается его общаяэлектропроводность, поэтому концентрация минеральных элементов в питательном растворе может изменяться в широком диапазоне. Недостаткомизвестного устройства является то,что оно не содержит элементов и свя;зей, учитывающих общую электропроводность питательного раствора.1Известен способ минерального питания растений и микроорганизмов, . включающий регулирование минерального состава питательного раствора- по значению рН и общей электропроводности путем внесения минеральных элементов в виде трех растворов, различающихся заданным значением рН. входом дифференциатора, выход последнего соединен с входом доэатораодного иэ резервуаров и с входамиэлементовИ, при этом выход рН-метра соединен также непосредственно свходом элемента И, выхрд последнегосоединен с входом дозаТора второгорезервуара, а выход кондуктометра соединен с входом другого элементаИ, выход которого соединен свходом дозатора третьего резервуара. Известно устройство для минерального питания растений и микроорганизмов, содержащее емкость для питательного раствора, связанную че)ез рН-метр и кондуктометр с тремярезервуарами для растворов минеральных элементов, снабженными дозаторами которые соединены трубопроводами с емкостью для питательного раствора 1 21.Недостатком известного способа и устройства является то, что они необеспечивают раздельного регулирова. ния содержания аммиачной и нитратной Форм азота в питательном растворе. Цель изобретения - раздельное; регулирование садержания.аммиачной и нитратной форм азота в питатель ном растворе. Поставленная цель достигается тем, что с первым раствором вносятазот 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, второйраствор подают до достижения заданного значения рН питательного раствора, а третий раствор подают до достижения заданного значения общейэлектропроводности, а также и тем,что устройство для минерального питания растения и микроорганизмовснабжено дифференциатором и элементами И, причем выход рН"метра соеди.нен с входом дифференциатора, выход3 10 последнего соединен с входом доза" тора одного из-резервуаров и с входом элементов,И, при этом выход рН-метра соединен также непосредстю 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 азотв виде соединений аммония ( гидро"ксида аммония, при однократной подаче; нафиг.2 " то же при много-. кратной подаче дискретных порций; на фиг. 3 - изменение рН питатель.- ного раствора по способу минерально" го 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 затеи 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.О 5 20 39 4Позиции 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 аммиачного и нитратного азота значения рН питательного раствора смещается вы" ше 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 электро" проводности 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 пи 2 З тательном растворе, поочередно подтапливающим корневую систему. Для компенсации испарения проводили до" лив воды по уровню. С первым раствором вносили азот в виде мочевиныдискретными порциями по 7 г соответственно изменению знака первойпроизводной функции рН питательного раствора. Одновременно добавляливторой раствор, содержащий азот"в 3виде азотной кислоты, для понижения,рН до заданного значения 5,0. Припонижении общей электропроводностипитательного раствора ниже заданного значения 0,2 см/м подавалираствор КОН, Са(МО) . 4 Н О, Иц 5047 НО, Н РО 4, Н 50 в соотношении,повторяющем выйос минеральных элементов с биомассой пшеницы. Про"должительность эксперимента составляла 7 сут. Среднее значение сухойобщей биомассы пшеницы соответствовало 50,5 г/сут. Изменения значенийрН питательного раствора соответстВовали графикам, причем период составлял 12 ч, а амплитуда колебаний фв рН 1,3.П р и м е р 2, Объектом культивирования .являлись водородные бактерииНудгодепопюпцз ецйгорпа 2-1. С первым раствором вносили азот в виде . ф мочевины дискретными порциями по, 70 г соответственно изменению зна, ка первой производной Функции РНпитательного раствора. Одновременно5 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 М 9504 7 НО, Н РО 4, 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 бб мин, а амплитуда колебаний рН 03Устройство 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 6В процессе культивирования растений и микроорганизмов происходит потребление ими минеральных элементов,что приводит к изменению заданногозначения рН и общей электропроводности питательного раствора в емкости 1,При этом сигнал рНпоступаетна рН-метр 2. При повышении значения1 О рН, свидетельствующем а наличии впитательном растворе азота только внитратной форме, дифференциатор 7включает дозатор 4, и в емкость 1 подается из резервуара раствор, с которым вносят азот в виде соединенийаммония, например гидроксида аммония или мочевины. Одновременно этимже сигналом разрешается работа цепочек: элемент И 8 . дозатор 5, пода 2 О ющий из второго резервуара раствор,с которым вносят азот в виде соединений нитратов, например азотнойкислоты, а также элемент И 9 - дозатор 6; подающий из третьего резервуа.р 5 Ра раствор, с которым вносят соли остальных минеральных элементов, Дозатор 5 включается в работу при усло,".вии, если значение рН питательногораствора в емкости 1 больше заданногочто свидетельствует о потреблениирастениями и микроорганизмами нитратов. Дозатор 6 включается в работупри условии, если с кондуктометра 3поступает сигнал, что общая, электропроводность питательного раствора вемкости 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. по делам изо 11,3035, Москва, раж 721 Подписноеенного комитета СССРетений и открытий