thumbnail

Topic

Technologies and technical equipment for agriculture and food industry

Volume

Volume 76 / No. 2 / 2025

Pages : 735-748

Metrics

Volume viewed 0 times

Volume downloaded 0 times

DEVELOPMENT AND EVALUATION OF AN ENHANCED SMALL-SCALE HYDROPONIC SYSTEM FOR INDOOR SEEDLING PRODUCTION

РАЗРАБОТВАНЕ И ОЦЕНКА НА ПОДОБРЕНА МАЛКА ХИДРОПОННА СИСТЕМА ЗА ПРОИЗВОДСТВО НА РАЗСАД НА ЗАКРИТО

DOI : https://doi.org/10.35633/inmateh-76-62

Authors

Neiko NIKOLOV

University of Ruse “Angel Kanchev"

(*) Atanas ATANASOV

University of Ruse “Angel Kanchev”

Boris EVSTATIEV

University of Ruse “Angel Kanchev”

(*) Corresponding authors:

aatanasov@uni-ruse.bg |

Atanas ATANASOV

Abstract

Ensuring food security for a rapidly growing global population amid environmental change necessitates a transformation of conventional agricultural practices, particularly in vegetable production. One promising technological approach is the implementation of hydroponic systems for indoor cultivation. This study presents the design and development of an enhanced, compact, adaptive, and technologically advanced hydroponic system suitable for cultivating seedlings and vegetables in domestic environments. The system is small-scale, Internet of Things (IoT)-enabled, and constructed using widely available materials, making it an affordable solution for small-scale farmers and households. Its functional effectiveness was evaluated through an experimental study involving the cultivation of two tomato varieties (Florida F1 and Aleno Surtse), sown in cubes with integrated organic fertilizer. Germination and early plant development success rates reached 94 % and 96 %, respectively. During the experiment, air temperature and humidity were continuously monitored. However, parameters of the nutrient solution—such as pH and electrical conductivity—were not assessed, as the system was filled with untreated spring water rather than a nutrient-enriched solution. Fluctuations in air temperature were observed due to extreme heat conditions and the absence of an integrated cooling mechanism. A cost-benefit analysis indicated that the initial investment could be recovered in under two years, assuming partial utilization (120 days per year) for tomato seedling production. Extending the cultivation period and diversifying crop selection could further reduce the payback period. Overall, the results highlight the potential of this hydroponic system as a viable and sustainable solution for home-based seedling and vegetable production.

Abstract in Bulgarian

Осигуряването на продоволствена сигурност за бързо нарастващото световно население, на фона на промените в околната среда, налага трансформация на конвенционалните земеделски практики, особено в производството на зеленчуци. Един обещаващ технологичен подход е внедряването на хидропонни системи за отглеждане на закрито. Настоящата статия представя проектирането и разработването на подобрена, компактна, адаптивна и технологична хидропонна система, подходяща за отглеждане на разсад и зеленчуци в домашна среда. Системата е маломащабна, базирана на Интернет на нещата (IoT) и е изградена с помощта на лесно достъпни материали, което я прави приемливо решение за дребни фермери и домакинства. Нейната функционална ефективност е оценена чрез експериментално проучване, включващо отглеждането на два сорта домати (Florida F1 и Aleno Surtse), засети в кубчета с интегриран органичен тор. Процентът на покълване и ранно развитие на растенията достига съответно 94% и 96%. По време на експеримента температурата и влажността на въздуха са непрекъснато наблюдавани. Параметрите на хранителния разтвор, като pH и електрическа проводимост, обаче не са оценени, тъй като системата функционира запълнена с нетретирана изворна вода, а не с обогатен с хранителни вещества разтвор. Наблюдавани бяха колебания в температурата на въздуха поради екстремни топлинни условия и липсата на интегриран механизъм за охлаждане. Анализът на разходите и ползите показа, че първоначалната инвестиция може да се възстанови за по-малко от две години, ако се приеме частично използване (120 дни годишно) за производство на разсад от домати. Удължаването на периода на отглеждане и диверсифицирането на селекцията от култури би могло допълнително да съкратят периода на възвръщаемост. Като цяло резултатите подчертават потенциала на тази хидропонна система като жизнеспособно и устойчиво решение за домашно производство на разсад и зеленчуци.

Indexed in

Clarivate Analytics.
 Emerging Sources Citation Index
Scopus/Elsevier
Google Scholar
Crossref
Road