CN102754573B

CN102754573B - 一种家电型育苗箱及其育苗方法

Info

Publication number: CN102754573B
Application number: CN 201210248866
Authority: CN
Inventors: 毛树春; 王国平; 韩迎春; 董春旺; 范正义; 李亚兵; 冯璐; 杜文丽; 李小新
Original assignee: Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: CN102754573A

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

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

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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3×3正方形，每个3×3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3×3正方形排成行，间距优选9-10cm；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。

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。

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：

1）准备基质；

2）播种；

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；

4）施肥。

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。

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：

1）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9-10cm为准，播种前浇透水，抹平表面；

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9-10cm、粒距2-3cm摆播，播深2-3cm，播后刮平床面轻压；

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：

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；

b给水管理：出苗前不补水，出苗后5-7天补水1次，每次开启给水系统阀门浇足基质；

c温湿度管理：育苗期间，控制箱内温度19-30℃，湿度≥85%，育苗基质含水量15-30%；

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。

本发明的有益效果在于：

（1）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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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

图1为本发明育苗箱的结构示意图；

图2为本发明育苗箱的正面结构示意图；

图3为育苗抽板结构示意图：

图4为育苗抽板剖视图；

图5为一排LED灯排列示意图；

图6为一个3×3正方形LED灯的串联线路图。

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

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。

实施例1 三层家电型育苗箱

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1内，将育苗箱体1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。

育苗箱体1的支架11由4根竖直的角铁构成，箱体1尺寸为240cm×100cm×160cm（长×宽×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1内。

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235cm×90cm×4cm（长×宽×高），导入育苗抽板2的位置自箱底部向上依次高0cm、60cm、110cm。

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1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。

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1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1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。

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3×3正方形，每个3×3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；一块光源板上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。

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。

实施例2 双层家电型育苗箱

按照本发明设计制造双层家电型育苗箱，箱体尺寸250cm×105cm×140cm（长×宽×高），育苗箱体底部距地表5cm，抽板尺寸设计为245cm×99cm×5cm（长×宽×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。

实施例3 使用三层家电型育苗箱进行棉花育苗

使用实施例1中的家电育苗箱进行棉花育苗。

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℃以上，夜间最低温度可达到12℃；4月平均室温在19℃以上，日最高最低气温差值仅在1-4℃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。

具体育苗过程包括如下步骤：

1）准备基质：准备育苗盒（购自农贸市场，长×宽×高为55cm×33cm×15cm），在育苗盒中装填育苗基质，以装至基质高9-10cm为准，播种前浇透水，抹平表面。

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。

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。

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%。

实施例4 使用双层家电型育苗箱进行棉花育苗

使用实施例2中的家电育苗箱进行棉花育苗。

具体包括如下步骤：

1）准备基质：准备育苗穴盘（购自农贸市场，穴盘规格为100孔，长×宽×高为58cm×32cm×4.5cm），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。

2）播种：5月1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1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。

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：

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。

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

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3×3正方形，每个3×3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3×3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。