CN102754573B - 一种家电型育苗箱及其育苗方法 - Google Patents

一种家电型育苗箱及其育苗方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于农作物育苗装置领域,涉及一种家电型育苗箱及其育苗方法。本发明提供一种家电化育苗箱,由育苗箱体、育苗抽板、给水系统、温控系统、补光系统和控制系统构成。本发明还提供使用上述家电型育苗箱的育苗方法。本发明利用育苗箱在室内育苗,节省了耕地,避免育苗过程中受气候骤变的影响,且采用PLC控制系统控制育苗工程中的补光、给水、温度、湿度,大大降低了对劳动力的需求,并精准提供了幼苗生长的最佳环境条件。

Description

一种家电型育苗箱及其育苗方法
技术领域
[0001] 本发明属于农作物育苗装置领域,具体涉及一种家电型育苗箱及其育苗方法。
背景技术
[0002] 育苗移栽技术较大田直播具有节省用种量、延长作物生长期、促进早熟、提高单产等优点。育苗移栽技术自本世纪初开始迅速发展,主要有营养钵育苗、轻简化育苗、大型集中智能育苗温室育苗等方式。
[0003] 营养钵育苗移栽应用广泛,但随着我国农村劳动力转移,出现农业种植用工难、管理难的局面:一方面家庭承包这种分散农业经营方式表现为劳力老龄化;另一方面大户承包、专业合作组织等集中管理农业经营方式存在管理粗放的问题,导致营养钵育苗移栽过程中钵体变小、钵土变瘦、营养不足等问题的出现。
[0004] 轻简化育苗技术多是建设或利用现有的日光温室、塑料大棚和小型拱棚等设施进行操作,育苗过程受自然条件和设施设备的性能影响:一是天气剧烈变化会导致设施育苗环境温度骤升骤降,不利于幼苗出苗和生长;二是设施内往往光照不合理,一部分长波自然光被设施的外层薄膜/玻璃等反射吸收,导致幼苗生长受影响,健壮苗比率下降。
[0005] 建设大型集中智能育苗温室耗资巨大、需耕地多,不符合集约化和资源高效利用原则。
[0006] 以上现状表明传统的育苗移栽技术需要向更轻简、更智能的技术发展。
发明内容
[0007] 为解决传统育苗移栽技术所需劳动量大、受气候骤变影响大、设施内光照不合理等问题,进一步发展更轻简、更智能便捷的育苗设备和方法,同时满足家庭用户和作业简单需要,本发明的目的在于提供一种家电型育苗箱。
[0008] 本发明提供的家电型育苗箱由育苗箱体、育苗抽板、给水系统、温控系统、补光系统和控制系统构成,育苗抽板设于育苗箱体内,将育苗箱体内的空间划分为若干层,每层设有补光系统,给水系统供水至每层育苗抽板,温控系统控制育苗箱体内的温度,控制系统控制给水系统、温控系统、补光系统。
[0009] 所述育苗箱体,设有4根竖直的支架,支架材料优选角铁;包裹支架的箱底、箱壁、箱顶和门为透明的材料,优选透明的有机亚克力板;门为滑动门,通过门滑轨安装在支架上。
[0010] 所述的育苗抽板,由板身和导轨活动杆构成;板身长宽比的比值范围为2.3-2.6,长度和宽度范围分别优选235-245cm和90-100cm ;板身分为板沿和板底;板沿高3-5cm,优选4cm ;板底设有用于储水的周槽和条槽,各条槽与周槽相连。
[0011] 所述的给水系统,由水管、控制阀和湿度传感器组成。其中,所述的水管具有进水接口和出水口 ;所述的控制阀,优选电磁阀。进水接口将外接水源引入水管,水管穿过箱体通过出水口分别向每层育苗抽板的周槽内供水,水经过周槽流入条槽。育苗时,穴盘/育苗盒放置在育苗抽板上,其底部接触条槽,水流入条槽后通过穴盘/育苗盒底部溢水孔补给穴盘/育苗盒内的基质。周槽上装有湿度传感器,检测周槽内空气含水量或穴盘/育苗盒内基质含水量,将检测结果发送到控制系统,通过控制阀的通断来供/停水,保持周槽水位深度和基质含水量在设定范围内。
[0012] 所述的温控系统,由通风散热装置、加热装置和温湿度传感器组成。每个育苗层都安装有温湿度传感器,连接到控制系统,用于检测各层温湿度;每个育苗层装有通风散热装置,通风散热装置优选风扇;加热装置优选空气加热线。当温湿度传感器检测到温湿度超过设定范围时,加热装置与通风散热装置开启或关闭,进行加热或抽湿排气降温。
[0013] 所述的补光系统,主要由各层育苗抽板上方的LED光源板组成,光源板上灯具组排列如下:由9个接插式LED灯组成一个3X3正方形,每个3X3正方形有位于四个角和中心的红光LED灯(中心峰值为660nm) 5个,有位于四条边中点的蓝光LED灯(中心峰值为450nm) 4个;若干个3X3正方形排成行,间距优选9-lOcm ;再沿育苗箱长向排列若干行,行距优选13-15cm ;每行的所有红光LED灯连接为一条线路后连接一个电源和一个开关,每行的所有蓝光LED灯连接为一条线路后连接一个电源和一个开关。一块光源板上各行LED灯连接成的各条线路之间独立工作,互不影响,各块光源板组成一个可组合的补光体系。其中,LED灯优选直径为3mm的接插式LED灯;电源优选电压为220V的电源。
[0014] 所述的控制系统,由触摸屏、PLC控制系统和电源组成:触摸屏与PLC控制系统连接,用于输入和设定工作参数;PLC控制系统连接控制给水系统、温控系统和补光系统;控制系统电力可在蓄电池和外接电源电路间切换。
[0015] 本发明还提供上述家电型育苗箱在农作物育苗中的应用,包括如下步骤:
[0016] I)准备基质;
[0017] 2)播种;
`[0018] 3)开启本发明所述的家电型育苗箱电源,设置补光、给水、温控的工作参数;
[0019] 4)施肥。
[0020] 所述的家电型育苗箱,优选棉花家电型育苗箱:所述的育苗抽板水平装入育苗箱体,将育苗箱体内的空间划分为若干层,针对棉花,层高优选为50-70cm。
[0021] 利用上述家电型棉花育苗箱在棉花育苗中的应用,包括如下步骤:
[0022] I)准备基质:在育苗箱的每层育苗抽板上放置育苗穴盘或者育苗盒,在育苗穴盘/育苗盒中装填育苗基质,育苗穴盘以装满为准,育苗盒以装至基质高9-lOcm为准,播种前烧透水,抹平表面;
[0023] 2)播种:适时播种(播种时间同棉花营养钵育苗技术,一般长江流域早春棉在4月上中旬,连作晚春棉在4月下旬或5月初,黄河流域播种在4月初,短季棉移栽在5月初);商品种需达到棉花种子行业执行标准(GB4407.1-1996),毛子脱绒后精选健康优质的种子播种;穴盘育苗在穴盘孔中心将棉种点入,每穴1-2粒,育苗盒育苗按行距9-lOcm、粒距2-3cm摆播,播深2_3cm,播后刮平床面轻压;
[0024] 3)开启控制系统,设置补光、给水、温控的工作参数,具体设定如下:
[0025] a光源管理:播种后开全部LED灯补光增温;出苗后,改用白天全部红光LED灯照12小时,晚上1/2的蓝光LED灯照12小时;第一片真叶长出后,改用白天1/2红光LED灯和全部蓝光LED灯照10小时;长出第二片真叶至移栽前,改用白天全部蓝光LED灯照14小时;
[0026] b给水管理:出苗前不补水,出苗后5-7天补水I次,每次开启给水系统阀门浇足
基质;
[0027] c温湿度管理:育苗期间,控制箱内温度19_30°C,湿度> 85%,育苗基质含水量15-30% ;
[0028] 4)施肥:在子叶平展后,用助壮素5-10ppm喷施,使用量为500-800ml/m2,或用
0.5-2%促根剂溶液浇灌床底,使用量为1000-2000ml/m2 ;在移栽,喷施0.2-0.6%的磷酸二氢钾水溶液或0.5-1.5%的尿素水溶液,喷施量为200-400ml/m2。
[0029] 本发明的有益效果在于:
[0030] (I)利用育苗箱在室内育苗,节省了耕地;育苗箱内用育苗抽盘分为若干层,提高了空间利用率;一个育苗箱育成的幼苗量基本能满足一户普通农户的需求,家电式的管理更简单。以棉花育苗为例,一个育苗箱育成的幼苗量达2000-3000株,基本能满足一户普通棉农1-2亩棉田的棉株的需求。
[0031] (2)层高针对可针对不同作物设计,以棉花育苗为例,棉花育苗时适宜的天数大概为30-40天,此时棉花生长苗高在18-25cm,比较适合移栽成活返苗,将层高设计为50-70cm,可以保证育苗全过程中幼苗叶片和近地茎的受光照均匀度,通过光温促控棉花壮苗,同时育苗人员操作方便,在使用最小空间的同时,保障棉花幼苗健壮生长。
[0032] (3)育苗箱底装 有轮子,可自由移动箱体:室外温度合适时将育苗箱移动到室外,利用室外自然光照,节省能源;室外温度不利于幼苗生长时,将育苗箱移动到室内,避免幼苗受到伤害。
[0033] (4)育苗箱的门和育苗抽板可自由抽拉调整,当环境温度适宜育苗时,可将育苗箱的门抽离,将育苗抽板拉出至合适位置,各层间错开,使层间接受外界光照时不相互遮挡干涉,最大限度利用自然光,节省补光时的能源消耗。
[0034] (5)育苗箱的箱底、箱壁、箱顶和门选用透明的有机亚克力板,光线可以直接透过,增加了箱内自然光照。
[0035] (6)植物只对光谱中280_1000nm的光有不同生物效应,并表现为2个吸收峰值:610-720nm的红、橙光和400_510nm的蓝、紫光。本发明用红光LED灯和蓝光LED灯进行人工补充光源,增强光质以满足幼苗的生长需求。
[0036] (7)光源板上16排的LED灯连接设计为并联式,这样首先保证每个LED灯有一致的电源电压,且当个别灯出现问题时不影响其他灯,另外,根据幼苗对光照的需求,可以灵活的控制各条线路的LED灯的开关进行最适合的光照补充。
[0037] (8)育苗箱的给水系统和温控系统严格控制幼苗生长的水分、温度、湿度,使幼苗生长健壮一致,提高了成苗系数。
[0038] (9)通过控制系统可设定育苗期间的补光、给水、温湿度等参数,操作简单,便捷有效,大大降低了对劳动力的需求,实现家电式育苗。
[0039] (10)电力可在外接电源电路和蓄电池间切换,确保断电时补光系统、温控系统、补水系统、控制系统的用电,杜绝断电对对幼苗生长的影响。
附图说明[0040] 图1为本发明育苗箱的结构示意图;
[0041] 图2为本发明育苗箱的正面结构示意图;
[0042] 图3为育苗抽板结构示意图:
[0043] 图4为育苗抽板剖视图;
[0044] 图5为一排LED灯排列不意图;
[0045] 图6为一个3X3正方形LED灯的串联线路图。
[0046] 图中,1:箱体、11:支架、12:轮子、13:导轨、14:门滑轨、15:门、2:育苗抽板、21:导轨活动杆、22:板沿、23:板底、231:周槽、232:条槽、3:给水系统、31:水管、311:进水接口、312:出水口、32:电磁阀、33:湿度传感器、41:轴流风扇、42:空气加热线、43:温湿度传感器、5:光源板、51:蓝光LED灯、52:红光LED灯、61:触摸屏、62:PLC控制系统、63:蓄电池。
具体实施方式
[0047] 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的范围。
[0048] 实施例1三层家电型育苗箱
[0049] 按照本发明设计制造三层家电型育苗箱,具体构造如图1、图2所示:由育苗箱体
1、育苗抽板2、给水系统3、温控系统、补光系统和控制系统构成,育苗抽板2设于育苗箱体I内,将育苗箱体I内的空间划分为若干层,每层装有光源板5作为补光系统,给水系统3供水至每层育苗抽板2,温控系统控制育苗箱体内的温度,控制系统控制给水系统3、温控系统、补光系统。
[0050] 育苗箱体I的支架11由4根竖直的角铁构成,箱体I尺寸为240cmX IOOcmX 160cm(长X宽X高),包裹支架的箱底、箱壁、箱顶和门15为厚1.5cm的透明有机亚克力板,门15通过门滑轨14安装在支架11上,可左右自由滑动甚至滑离箱体1,育苗箱体底部距地表20cm,装有轮子12。育苗抽板2通过固定在箱体支架11上的导轨13安装到箱体I内。
[0051] 育苗抽板2的具体构造如图3、图4所示,由板身和导轨活动杆21构成;板身分为板沿22和板底23 ;板底设有用于储水的周槽231和条槽232,各条槽232与周槽231相连。育苗抽板2尺寸设计为235CmX90CmX4Cm (长X宽X高),导入育苗抽板2的位置自箱底部向上依次高0cm、60cm、110cm。
[0052] 给水系统3由水管31、电磁阀32和湿度传感器33 (见图3、图4)组成,水管31具有进水接口 311和出水口 312。进水接口 311将外接水源引入水管31,水管31穿过箱体I通过出水口 312分别向每层育苗抽板2的周槽231内供水,水经过周槽231流入条槽232。周槽上装有湿度传感器33,检测周槽内空气含水量或穴盘/育苗盒内基质含水量,并经由控制系统控制电磁阀32的通断来供/停水,保持周槽水位深度和基质含水量在设定范围内。
[0053] 温控系统由轴流风扇41、空气加热线42和温湿度传感器43组成:每个育苗层都安装温湿度传感器43,连接到控制系统,用于检测各层温湿度;育苗箱体I的每层空间箱壁上装有轴流风扇41,连接到控制系统;空气加热线42呈M字形无交叉往复排绕在箱体I后壁上,连接到控制系统上。当温湿度传感器43检测到温湿度超过设定范围时,空气加热线42与对应层的轴流风扇41开启或关闭,进行加热或抽湿排气降温。
[0054] 补光系统主要由各层育苗抽板上方的LED光源板5组成,光源板上灯具组排列如下:共计1440个直径为3mm的接插式LED灯,沿育苗箱长向等距排成16排,每排等距分为10束,每束排列具体见图6:由9个LED灯组成一个3X3正方形,每个3X3正方形有位于四个角和中心的红光LED灯52 (中心峰值为660nm)5个,有位于四条边中点的蓝光LED灯51 (中心峰值为450nm)4个。每排LED灯排列情况参见图5,每排的所有红光LED灯52连接为一条线路后连接一个电源和一个开关,每排的所有蓝光LED灯51连接为一条线路后连接一个电源和一个开关,每排灯具的使用电压为220V ;—块光源板上16排的LED灯连接的32条线路(16条红光LED灯线路,16条蓝光LED灯线路)之间独立工作,互不影响;各块光源板组成一个可组合的补光体系。
[0055] 控制系统由触摸屏61、PLC控制系统62和电源组成:触摸屏61与PLC控制系62统连接,用于输入和设定工作参数;PLC控制系统62连接控制给水系统3、温控系统和补光系统;控制系统电力可在蓄电池63和外接电源电路间切换。
[0056] 实施例2双层家电型育苗箱
[0057] 按照本发明设计制造双层家电型育苗箱,箱体尺寸250cmX 105cmX 140cm (长X宽X高),育苗箱体底部距地表5cm,抽板尺寸设计为245cmX99cmX5cm (长X宽X高),导入育苗抽板的位置自箱底部向上依次高0cm、70cm,其它构造同实施例1。
[0058] 实施例3使用三层家电型育苗箱进行棉花育苗
[0059] 使用实施例1中 的家电育苗箱进行棉花育苗。
[0060] 通过调研,以河南安阳(N36.30° )气候和建筑条件为例,自3月底室内平均气温就可以达到14°C以上,夜间最低温度可达到12°C;4月平均室温在19°C以上,日最高最低气温差值仅在1-4°C内,不存在霜冻,大风等室外剧烈天气变化,是较为稳定的棉花育苗温度环境。
[0061 ] 具体育苗过程包括如下步骤:
[0062] I)准备基质:准备育苗盒(购自农贸市场,长X宽X高为55cmX33cmX15cm),在育苗盒中装填育苗基质,以装至基质高9-lOcm为准,播种前浇透水,抹平表面。
[0063] 2)播种:4月3日播种,棉花种子购自中棉种业有限责任公司,品种为中棉所50(发芽率为92%),按行距10cm、粒距3cm摆播,播深2-3cm,播后刮平床面轻压,将播种后的育苗盒放置到育苗抽板上,每层放置8个,共24个,关上箱门。
[0064] a光源管理:播种后开全部LED灯补光增温;出苗后,改用白天全部红光LED灯照12小时,晚上1/2的蓝光LED灯照12小时;第一片真叶长出后,改用白天1/2红光LED灯和全部蓝光LED灯照10小时;长出第二片真叶至移栽前,改用白天全部蓝光LED灯照14小时;
[0065] b给水管理:出苗前不补水,出苗后5-7天补水I次,每次开启给水系统阀门浇足
基质;
[0066] c温湿度管理:育苗期间,控制箱内温度19_30°C,湿度> 85%,育苗基质含水量15-30% ;
[0067] 4)施肥:在子叶平展后,用助壮素5ppm喷施,使用量为800ml/m2 ;在移栽,喷施
0.6%的磷酸二氢钾水溶液200ml/m2。[0068] 至4月10日出苗,出苗率为93.6% ;5月5日移栽,栽前测定幼苗参数,平均苗高为22.5cm,平均茎粗1.866cm,平均真叶数2.6片/株,移栽成活率达到98%。
[0069] 实施例4使用双层家电型育苗箱进行棉花育苗
[0070] 使用实施例2中的家电育苗箱进行棉花育苗。
[0071] 具体包括如下步骤:
[0072] I)准备基质:准备育苗穴盘(购自农贸市场,穴盘规格为100孔,长X宽X高为58cmX32cmX4.5cm),在穴盘中装填育苗基质,以装满穴空孔为准,播种前浇透水,抹平表面。
[0073] 2)播种:5月I日播种,棉花种子购自中棉种业有限责任公司,品种为中棉所50(发芽率为92%),每穴点播I粒种子,播深2-3cm,播后刮平表面轻压,将播种后的穴盘放置到育苗抽板上,每层放置12个,共24个,关上箱门。
[0074] 3)开启控制系统电源开关(停电时,系统自动切换至蓄电池供电),在箱体侧面的触摸屏上设置补光、给水、温控的工作参数,各个时期的具体设定如下:
[0075] a光源管理:播种后开全部LED灯补光增温;出苗后,改用白天全部红光LED灯照12小时,晚上1/2的蓝光LED灯照12小时;第一片真叶长出后,改用白天1/2红光LED灯和全部蓝光LED灯照10小时;长出第二片真叶至移栽前,改用白天全部蓝光LED灯照14小时;
[0076] b给水管理:出苗前不补水,出苗后5-7天补水I次,每次开启给水系统阀门浇足
基质;`
[0077] c温湿度管理:育苗期间,控制箱内温度19_30°C,湿度> 85%,育苗基质含水量15-30% ;
[0078] 4)施肥:在子叶平展后,用2%促根剂溶液浇灌床底,2000ml/m2 ;在移栽前3天,喷施1.5%的尿素水溶液,喷施量为200ml/m2。
[0079] 至5月7日出苗,出苗率为94.5% ;6月8日移栽,栽前测定幼苗参数,平均苗高为24.5cm,平均茎粗1.748cm,平均真叶数2.8片/株,移栽成活率达到99%。

Claims (5)

1.一种家电型育苗箱,其特征在于,由育苗箱体、育苗抽板、给水系统、温控系统、补光系统和控制系统构成,育苗抽板设于育苗箱体内,将育苗箱体内的空间划分为若干层,每层设有补光系统,给水系统供水至每层育苗抽板,温控系统控制育苗箱体内的温度,控制系统控制给水系统、温控系统、补光系统; 所述家电型育苗箱为棉花家电型育苗箱;所述层的高度为50-70cm ; 所述育苗箱体由四根支架、包裹四根支架的箱底、箱壁、箱顶和滑动门组成;箱底、箱壁、箱顶和滑动门的材料为有机亚克力板; 所述育苗箱体底部安装有轮子; 所述的育苗抽板由板身和导轨活动杆构成;板身分为板沿和板底;板身长度235-245cm,宽度90-100cm ;板沿高3_5cm ;板底设有周槽和条槽,各条槽与周槽相连;所述的补光系统主要由各层育苗抽板上方的LED光源板组成;所述的LED光源板,其上灯具组排列如下:由9个接插式LED灯组成一个3 X 3正方形,每个3 X 3正方形有位于四个角和中心的红光LED灯5个,有位于四条边中点的蓝光LED灯4个;若干个3X 3正方形排成行,间距为9-10cm ;再沿育苗箱长向排列若干行,行距为13-15cm,每行的所有红光LED灯连接为一条线路后连接一个电源和一个开关,每行的所有蓝光LED灯连接为一条线路后连接一个电源和一个开关。
2.如权利要求1所述的家电型育苗箱,其特征在于,所述的给水系统由水管、控制阀和湿度传感器组成。
3.如权利要求1所述的家电型育苗箱,其特征在于,所述的温控系统由通风散热装置、加热装置和温湿度传感器组成。
4.如权利要求1所述的家电型育苗箱,其特征在于,所述的控制系统由触摸屏、PLC控制系统和电源组成。
5.使用权利要求1-4任意一项所述的家电型育苗箱的育苗方法,包括如下步骤: 1)准备基质; 2)播种; 3)开启所述的家电型育苗箱电源,设置补光、给水、温控的工作参数; 4)施肥。
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