CN102283053A - 利用太阳能集热器调节番茄根圈环境温度的设施及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于设施园艺无土栽培领域的一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施及方法。该设施包括栽培槽、控制器、热水循环管道、温度传感器、基质或营养液、太阳能集热器。本发明采用太阳能集热器加热水，通过热水循环管道的水循环调节白天栽培槽基质或营养液的温度，使冬季白天的番茄根圈环境温度与气温的变化协调一致，同步升高。采用本发明的方法，有利于提高番茄白天的根系活力，有利于光合作用时根系对无机离子的吸收。
Description
技术领域
本发明属于设施园艺无土栽培领域，具体涉及一种利用太阳能集热器调节番茄根圈环境温度的设施及方法。
背景技术
目前，我国设施农业的面积已达到350万hm2，日光温室已成为我国北方设施蔬菜生产中最为重要的形式之一。日光温室面积大，但环境调控能力很差，几乎没有温、湿、光的调控设备。
冬季，日光温室中白天气温峰值与地温峰值存在明显的时间差，地温的升高明显滞后，升温缓慢，在上午光照逐渐增强时，气温与根圈环境温度都处于较低值，而此时正好是植物光合作用较强时期；夜间相对于气温而言，地温下降的幅度较小，并且出现明显的峰值延迟现象，此时较高的根圈环境温度有可能加大了植株根系代谢活动，消耗过多白天的光合产物。因此，实际生产中日光温室中的这种气温与地温变化关系对植物生长是非常不利的，是进一步提高日光温室中蔬菜产量和品质的技术瓶颈。若要进一步提高日光温室中蔬菜的产量和品质，环境控制能力和水平的提升是必需的技术途径。
如果采用连栋温室中的热水管道加热方式来提升日光温室的气温，不但耗能很大，升温效果也并不好。而植物生长的根圈温度环境，不但调控难度小，而且因其相对稳定而调控能耗少，将会起到事半功倍的效果，因此有必要形成主要依靠调控根圈环境温度进行冬季温度环境调控的节能、高效新方法。本发明就是基于此而提供的一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施。
本发明的目的还在于提供一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的方法。
一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施，包括栽培槽1、控制器3、热水循环管道4、温度传感器5、基质或营养液6、太阳能集热器7；基质或营养液6置于栽培槽1中，太阳能集热器7、控制器3与温度传感器5相连接，温度传感器5插入基质或营养液6中，栽培槽1两侧铺设有热水循环管道4。热水循环管道4为相邻布置的双管，管边间距1-2cm；热水循环管道4相邻布置的双管中的热水流动方向相反。
一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的方法，其特征在于：
(1)白天，当温室内的空气温度升高到20℃以上时，控制器控制太阳能集热器中的热水，在热水循环管道中进行循环流动，对栽培基质或营养液进行加热，让基质或营养液温度升高至预先设定的根圈环境适宜温度，适宜温度为20～22℃；
(2)当基质或营养液温度达到设定值后，温度传感器把温度信号传给控制器，控制器控制太阳能集热器中的热水不再进行循环流动，停止对基质或营养液加热，使根圈环境温度稳定；
(3)当基质或营养液的温度低于适宜温度时，控制器又控制太阳能集热器中的热水继续在热水管道中循环流动，对基质或营养液加热；白天始终让番茄根圈环境温度维持在适宜温度20～22℃；
(4)夜间，控制器控制太阳能集热器内的热水不再进行循环，不对番茄根圈温度环境做任何人工调控，让其随气温的下降而自然降低。
本发明的有益效果：采用本发明的方法，减小了温室空气温度环境的调控难度，使用户可以获得更高的产量和效益；白天，随气温的升高对番茄根圈温度进行加热升温，使根温与气温同步，更有利于光合作用时对无机离子的吸收，促进番茄生长发育；夜间，不对番茄根圈温度进行任何人工调控，让其随气温下降而自然下降，有利于减少根系的呼吸耗能，从而更利于光合产物更多的积累；太阳能为清洁的可再生能源，集热器中的热水温度与温室内的气温几乎是同步升高的，提高了能源利用率，可以实现节能减排的目的。
附图说明
图1为本发明基质培或水培剖面图；
图2为本发明基质培或水培平面图；
其中，1-栽培槽、2-栽培槽中的番茄植株、3-控制器、4-热水循环管道、5-温度传感器、6-基质或营养液、7-太阳能集热器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：
本实施例为在日光温室中采用无土基质栽培方法种植番茄。利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施(图1-2)，包括：栽培槽1、栽培槽中的番茄植株2、控制器3、热水循环管道4、温度传感器5、基质6、太阳能集热器7；基质6置于栽培槽1中，太阳能集热器7、控制器3与温度传感器5相连接，温度传感器5插入基质6中，栽培槽1两侧铺设有热水循环管道4。热水循环管道4为相邻布置的双管，管边间距1.5cm；热水循环管道4相邻布置的双管中的热水流动方向相反。
应用上述设施在日光温室中调节基质栽培番茄根圈环境温度的具体方法如下：
早晨：当太阳出来后，温室内的气温会逐渐升高，这时，需要让植株的根圈环境温度也逐渐升高。太阳能集热器也会随着太阳的不断照射，将水加热；当温室内的空气温度升高到20℃以上时，加热的水通过热水循环管道与基质进行热交换，使得基质温度不断升高，直至达到根圈环境的21℃适宜温度。当温度达到设定值后，控制器控制太阳能集热器内的热水，不再进行循环，即不再对基质加热，使根圈环境温度稳定。随着基质和营养液热量的不断向空气中散失，基质的温度又会低于适宜温度，这时控制器控制太阳能集热器里的热水继续循环，对基质加热。热水循环管道内的水流为双向流动，从而达到不同区域之间温度一致。
白天：一直让根系维持其生理适温21℃。这样，根温与气温的同步升高，有利于光合作用时对无机离子的吸收，促进番茄的生长发育。
夜间：通过时间控制器控制，太阳能集热器内的热水不再循环流动，不再对基质加温，让其随气温的下降自然降低，以减少根系的呼吸耗能，这有利于其将白天合成的光合产物更多的储存起来，而不是因呼吸而消耗，从而加快植物的生长，获得较高产量和营养品质。
另外，采用本发明的方法后，减小了温室空气温度环境的调控难度、提高了能源利用率，从而达到节能减排目的，进而使用户可以获得更高的产量和效益。
Claims (4)
1.一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施，其特征在于，所述设施包括栽培槽(1)、控制器(3)、热水循环管道(4)、温度传感器(5)、基质或营养液(6)、太阳能集热器(7)；基质或营养液(6)置于栽培槽(1)中，太阳能集热器(7)、控制器(3)与温度传感器(5)相连接，温度传感器(5)插入基质或营养液(6)中，栽培槽(1)两侧铺设有热水循环管道(4)。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施，其特征在于，所述热水循环管道(4)为相邻布置的双管，管边间距1-2cm。
3.根据权利要求2所述的一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的设施，其特征在于，所述热水循环管道(4)相邻布置的双管中热水流动方向相反。
4.一种利用太阳能集热器调节温室番茄冬季根圈环境温度的方法，其特征在于：
(1)白天，当温室内的空气温度升高到20℃以上时，控制器控制太阳能集热器中的热水，在热水循环管道中进行循环流动，对栽培基质或营养液进行加热，让基质或营养液温度升高至预先设定的根圈环境适宜温度，适宜温度为20～22℃；
(2)当基质或营养液温度达到设定值后，温度传感器把温度信号传给控制器，控制器控制太阳能集热器中的热水不再进行循环流动，停止对基质或营养液加热，使根圈环境温度稳定；
(3)当基质或营养液的温度低于适宜温度时，控制器又控制太阳能集热器中的热水继续在热水管道中循环流动，对基质或营养液加热；白天始终让番茄根圈环境温度维持在适宜温度20～22℃；
(4)夜间，控制器控制太阳能集热器内的热水不再进行循环，不对番茄根圈温度环境做任何人工调控，让其随气温的下降而自然降低。
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