CN102972234A - 一种栽培桑果的太阳能光伏大棚 - Google Patents

一种栽培桑果的太阳能光伏大棚 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种栽培桑果的太阳能光伏大棚,其特征在于大棚东西走向偏西5-7度,地基高于地面20厘米以上,保温沟设置在大棚内的4个边沿,太阳能电池安装在大棚顶部,透光膜、平面镜、光伏换气窗分布安装在大棚四周,光伏换气窗安装在高于桑果植株的位置并装有防虫网,光伏补光灯分布安装在棚内四周及桑果植株上部,光伏水泵安装在蓄水池内与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接。本发明根据栽培桑果的最佳生长需求,提供一种适合栽培桑果的太阳能光伏大棚,从而可以调控桑果栽培环境,降低不良气候的影响,提高桑果产量和品质,使桑果早发芽、早开花、早采果、早上市,取得较好的经济效益和社会效益。

Description

一种栽培桑果的太阳能光伏大棚技术领域[0001] 本发明属现代农业技术领域,特别是涉及一种适合栽培桑果的非晶硅太阳能光伏大棚。背景技术[0002] 果桑的果实桑椹,又叫糖椹、桑果、桑枣、桑粒、文武实、蚕果等。桑果的药用历史悠久,王士雄《随息居饮食谱》说:“桑椹滋肝肾,充血液,止消渴,利关节,解酒毒,祛风湿,聪耳明目,安魂镇魄。”李时珍《本草纲目》及汪昂《本草备要》均有详细记载。现代科学检测证明,桑椹含有丰富的果糖、果酸、果胶、天然色素,Vc、Bl、B2,等7种维生素,人体必须的铁钙锌等16种微量元素及氨基酸,具有补血、益肾、明目、乌发、抗衰老、增强免疫功能、促进造血细胞的生长、防止人体动脉硬化、促进新陈代谢、防治慢性肝炎、治疗失眠和神经衰弱等医疗保健功能。桑果不但可以作为鲜果食用,而且在食品医药业中也得到了越来越广泛的开发利用,桑果的开发利用前景十分广泛。[0003] 栽培果桑是当前桑园建设中的一个新的课题,传统桑树品种是以采叶养蚕为主, 结果晚,桑椹小而且少,难以作为水果开发利用。我国农业科研人员历经十余年攻关,采用现代生物技术与传统方法相结合,终于在世界上率先成功选育出桑椹大、结果早、产量高的果桑系列新品种,并对其栽培技术进行了系统研究,使果桑品种的规模化种植成为现实。在我国,南起广东、广西,北到黑龙江,东起山东,西到新疆,均可种植。果桑的栽培形式灵活多样,露天、大棚、盆栽均可,目前多以露天栽培为主,但露天栽培的桑果在采摘期若遇到大风、大雨等不良气候影响,桑果易落地而无价值,不少地区经常出现连雨或大雨天气,这很难达到果桑的正常生长的需要,不仅是阴雨、连雨天气会使果桑生长的光照不足,而且不能进行较为旺盛的光合作用,所产果实口糖度低、口感差,而且后期樱桃、枇杷等其它水果上市影响桑果的鲜销价格。为此,将桑果以光伏大棚设施栽培,可以调控桑果栽培环境,大大降低不良气候的影响,可提高桑果产量和品质,并错开水果成熟季节,而且可使桑果早发芽、早开花、早采果、早上市,取得较好的经济效益和社会效益。 光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域的一种新型农业。应用薄膜太阳能组件的光伏农业大棚,可有效隔断红外线,阻止过多的热量进入,亦能阻止棚内的红外波段的光向外辐射,避免温室内热能的流失,并降低温度下降的速度。可以很好解决传统农业大棚保温、升温问题。光伏农业符合生物链关系和生物最佳生产原料能量系统要求、遵循农产品生产规律并创新物质和能量转换技术,以达到智能补光、补水及调温的目的,而其产出的农产品将比现有方式生产的产品更安全、更营养、更多产。专利JP2000-261057公开了一种将太阳能电池作为种植大棚屋顶材料的方法,专利200810241339. 5公开了一种栽培西红柿的太阳能光伏大棚,专利申请 201210416401. 6公开了一种栽培无花果的太阳能光伏大棚,但没有涉及到适合栽培桑果的太阳能光伏大棚,也没有在光伏大棚中栽培桑果的具体技术方法。发明内容[0004] 本发明的目的是根据栽培桑果的最佳生长需求,提供一种适合栽培桑果的太阳能光伏大棚,从而可以调控桑果栽培环境,降低不良气候的影响,提高桑果产量和品质,使桑果早发芽、早开花、早采果、早上市,取得较好的经济效益和社会效益。[0005] 本发明的目的是这样实现的:一种栽培桑果的太阳能光伏大棚,由地基、主体构架、非晶硅太阳能电池、透光膜、平面镜、光伏补光灯、光伏换气窗、太阳能热水装置、保温沟、蓄水池、光伏水泵、喷淋灌溉装置、 清洗装置组成。其特征在于大棚建成东、西走向偏西5-7度,大棚内栽培桑果,大棚地基高于地面20厘米以上,保温沟设置在大棚内的4个边沿,太阳能电池安装在大棚顶部,透光膜、平面镜、光伏换气窗分布安装在大棚四周,光伏换气窗安装在高于桑果植株的位置并装有防虫网,光伏补光灯分布安装在棚内四周及桑果植株上部,光伏水泵安装在蓄水池内与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接。[0006] 太阳能光伏大棚内栽培的桑果,阳光透过非晶硅太阳能和透光膜照射到大棚内, 进入棚内平面镜的阳光线相互反射光反射,桑果就可以在太阳能光伏温室内进行光合作用,同时直接将太阳能电池产生的电能供给光伏补光灯、光伏换气窗、光伏水泵使用,满足桑果进行保温、调温、补光、通气、浇水等所需,以利于桑果生长。[0007] 所述的大棚地基用石块掺加水泥沙浆砌,地基高于地面20厘米以上,其他按常规要求设计施工。[0008] 所述的主体构架,是以金属骨架与连接构件构成立面围合和立面围合上方的棚顶,大棚坐北朝南、东西走向,偏西5-7度,这样的方向接受阳光时间长,光能利用率高,立面围合四周可根据实际需要设置方便进出作业的大门,棚顶包括南坡面和北坡面的等腰三角棚顶,具有较高的刚度。[0009] 所述的非晶硅太阳能电池即透光式薄膜太阳能电池,以板式框架形式安装在安装在大棚的顶部,非晶硅透光式太阳能可以使部分阳光线透过,主要是红光透过,还有部分蓝光透过。[0010] 安装在大棚顶部的太阳能热水装置以满足冬季大棚清洗和提高地温用水的基本需要来配置。[0011] 所述的透光膜以板式框架形式安装,也可使用透明玻璃,其透光率更好。[0012] 所述的平面镜用玻璃镜或者薄膜式平面镜,薄膜式平面镜具有重量轻、不易碎、易安装、安全等特点。用薄膜式平面镜时,支架可以采用玻璃钢、木板、轻质铁板等多种轻质材料,因此薄膜式平面镜是最理想的选择。[0013] 所述的光伏换气窗,以满足大棚室内外气体交换的基本需要配置,以板式框架结构安装在高于桑果植株的位置,在大棚四周均匀分布并设防虫网,防虫网安装在光伏换气窗口处,光伏换气窗直接使用太阳能电池产生的电能带动运转,进行室内外气体交换。换气窗安装在高于桑果植株的位置可避免冷空气直吹的现象发生,也利于热空气迅速排除,可均匀室内各部位的温度,所设置的防虫网并能避免害虫和鸟类从通风口进入大棚内。[0014] 安装在大棚四周立面的透光膜、平面镜、光伏换气窗,组合安装形成透光面积达 50%以上的配置,光伏换气窗以满足大棚室内外气体交换的基本需要配置;平面镜的镜面朝向棚内,平面镜的背面可并列安装太阳能电池板,以增加安装数量提高发电量,但面向北立面可考虑北立面不安装,其大棚四周立面的光伏阵列与棚顶的光伏阵列构成供电系统。[0015] 桑果树喜温暖湿润气候,稍耐荫。气温12°C以上开始萌芽,生长适宜温度4〜 30°C,超过40°C则受到抑制,降到12°C以下,则停止生长。耐旱、不耐涝。利用太阳能光伏大棚栽培桑果可以很好解决保温、升温、保湿、排湿问题,所以说利用太阳能光伏大棚栽培桑果非常适合。应用薄膜太阳能电池组件的光伏种植大棚,好比在大棚表面增加了一个分光计,可有效地隔断红外线,阻止过多的热量进入大棚,能抑制夏季和中午大棚内的温度过度上升;在冬季和夜晚的时候,则能阻止大棚内的红外波段的光向外辐射,避免温室内热能的流失,并降低晚上温度下降的速度,可有效起到冬季和夜晚保温的作用。[0016] 光伏大棚内温湿度由操作光伏换气窗、喷淋灌溉装置进行调控,桑果发芽前后湿度保持在85%左右,开花时应适当干燥,发芽开花期掌握11〜13°C,果实膨大期掌握 15〜19°C,桑果成熟期20〜25°C,其它生长期、休眠期的温湿度调控,根据露天桑果各个物候期的要求掌握调节。[0017] 所述的光伏补光灯直接使用太阳能电池产生的电能,补光灯采用LED灯补充光谱,达到桑果生长的光环境,并将其置于棚内四周及桑果植株顶部,夜晚或阴雨天L E D系统可利用白天发的电,给桑果提供光照,延长日照时间。[0018] 所述的平面镜、光伏补光灯,可以增强和满足桑果对光照的要求,利用平面镜反光原理,将进入棚内平面镜的阳光·线相互的反射光反射,特别是可以解决桑果树冠下部光照不足、光合作用低的问题,可以使光照数倍增加,桑果就可以在太阳能光伏大棚内进行光合作用,同时还可直接使用太阳能电池产生的电能供给光伏补光灯,对桑果进行补光和增加光照时间。[0019] 所述的保温沟在大棚内的4个边沿设置,建成深50厘米、宽30厘米的沟,沟内填入碎草或树叶填满、踏实。保温沟有多种功效:一是沟内填入的碎干草或树叶能吸收设施内空气的水蒸气,降低空气湿度,利于防治病害;二是比较全面的防止了土壤热量的向外传递,提高了土壤温度;三是沟内的碎草吸收水分后,会被土壤微生物分解发酵,既可释放热量,提高室内温度,又可释放二氧化碳,为叶片的光合作用提供原料,可显著提高室内作物产量。[0020] 所述的蓄水池设置在大棚的一侧地面I米以下,大棚周边的雨水和清洗大棚废水可以沿修建的外围水道流入,太阳能热水装置产生的热水可流入蓄水池储存使用。[0021] 所述的光伏水泵安装在蓄水池内,与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接,直接使用太阳能电池产生的电能带动水泵运转供水。[0022] 所述的太阳能热水装置安装在大棚顶部,与蓄水池、光伏水泵的管线相连接,产生的温水也可直接与桑果植株顶部微喷头连接进行喷淋。[0023] 所述的喷淋灌溉装置,是由输水管和水喷头组成,水喷头设有大喷嘴和微喷头,微喷头安装在桑果植株顶部,大喷嘴分布在棚内地面,与蓄水池、光伏水泵和输水管的管线相连接,根据需要则可对桑果进行喷淋或灌溉,微喷头特制成能确保喷洒均匀,实现对空气的加湿与降温,对桑果植株不仅起到灌溉作用,还可以起到降温,调节湿度等作用。[0024] 所述的清洗装置,采用光伏水泵或带扬水泵的清洗装置清洗太阳能电池及大棚, 能保持太阳能电池表面的清洁,有效提高太阳能电池的发电效率,延长电池的使用寿命,使大棚具有良好透光性。[0025] 桑果光伏大棚的用地选择没有严格要求,桑果耐瘠薄地,对土壤的适应性强,大棚种植前土地要进行土壤消毒。[0026] 桑果在光伏大棚内米用南北行向、栽培品种可选红果I号、红果2号、红果3号、红果4号、大十、白玉王、8632杂交品种。[0027] 本发明的一种栽培桑果的太阳能光伏大棚,通过在光伏大棚中采取必要的技术措施,实现了一种适合栽培桑果的大棚,可得到迅速有效地推广,并可使桑果早发芽、早开花、早采果、早上市。[0028] 本发明由于以透光式薄膜太阳能电池、透光膜做为棚顶和围墙的大棚,具有充分采光和防寒保温能力;由于采用了平面镜、光伏补光灯进行补光,不仅节约了能源,提高了太阳能的利用效率,同时可实现与自然太阳光照时间相一致,符合桑果的生长生理周期,更好的促进植物生长,保证了桑果所需光合作用的光照度;由于采用的光伏泵喷淋灌溉装置, 不仅起到灌溉作用、节约了水资源,提高了水资源的利用率,还可以起到降温,调节湿度等作用,还可用喷淋灌溉装置对叶面进行施肥;由于采用了光伏泵清洗装置清洗太阳能电池及大棚,能保持太阳能电池表面的清洁,有效提高太阳能电池的发电效率,延长电池的使用寿命,而且保证大棚具有良好的透光性。[0029] 本发明采用的透光式薄膜太阳能电池能吸收波长范围低于400nm的紫外线,可有效的阻止紫外光线对桑果的破坏作用,有利于避免伤害植物和减少病虫害,有助于桑果品质的提高;薄膜太阳能电池有非常高的透光率,透光式薄膜太阳能电池在保证发电的同时, 也满足了桑果光合作用对太阳光的需求,阻止过多的热量进入大棚,能抑制大棚内温度过度上升,在冬季和夜晚的时候,亦能避免温室内热能的流失,可有效起到冬季和夜晚保温的作用。总之,透光式薄膜太阳能电池构成的栽培桑果大棚光伏系统,具有节省人工投入、保温、使用寿命长、抗老化、抗紫外线、防尘、防冻、防鸟害等优点,有利于桑果生长、着色及维生素合成,能促使桑果提早收获、提高品质、增加产量,增加农民效益,从而解决桑果种植易受天气冻害、连雨大雨灾害、光照不足、鸟虫害等问题。具体实施方式[0030] 实施例I :建制光伏大棚10亩,四周地基用石块掺加水泥沙浆砌,地基应高于地面20厘米;在大棚内的4个边沿建成保温沟,保温沟深50厘米、宽30厘米,沟内填入碎草填满、踏实;在大棚右侧地面I米以下设置蓄水池,大棚周边修建外围水道;大棚建成东西走向偏西7度,在东、西、南立面各设置I个美观实用的大门,大棚主体构架以金属骨架与连接构件构成立面围合和立面围合上方的棚顶,棚顶包括南坡面和北坡面为等腰三角棚顶,具有较高的刚度。[0031] 采购和制作大棚所需的非晶硅太阳能电池、透光膜、薄膜式平面镜、光伏补光灯、 光伏换气窗、太阳能热水装置、光伏水泵、喷淋灌溉装置、清洗装置,将太阳能电池安装在大棚顶部,将4组太阳能热水装置分布安装在棚顶南坡,将透光膜、薄膜式平面镜、光伏换气窗以板式框架结构安装在高于桑果植株的位置,在大棚四周均匀分布并设置防虫网,安装的薄膜式平面镜的镜面朝向棚内,平面镜的背面并列安装太阳能电池板,北立面平面镜的背面不并列安装太阳能电池板,再将光伏补光灯分布安装在棚内四周及桑果植株的上部 20cm处,将光伏水泵安装在蓄水池内与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接,将喷淋灌溉装置的微喷头安装在桑果植株顶部,将大喷嘴分布在棚内地面,与蓄水池、光伏水泵和输水管的管线相连接。[0032] 桑果光伏大棚建好后,进行大棚土地平整和土壤消毒,大棚主栽大十品种,选用I 年生苗,在大棚内按南北行定植,行距3m,株距lm,采果结束后,回缩树形,使树干高度控制在I. 5米左右。大棚运转实施时,阳光透过非晶硅太阳能和透光膜照射到大棚内,进入棚内平面镜的阳光线相互进行反射光反射,桑果就可以在太阳能光伏温室内进行光合作用,大棚内的温湿度由操作光伏换气窗、喷淋灌溉装置进行调控,桑果发芽前后湿度保持在85%, 开花时应适当干燥,发芽开花期掌握irC,果实膨大期掌握17°C,桑果成熟期20〜 25°C。其它生长期、休眠期的温湿度调控根据露天桑果各个物候期的要求掌握调节,同时直接使用太阳能电池产生的电能供给光伏补光灯、光伏换气窗、光伏水泵使用,满足桑果进行保温、调温、补光、通气、浇水等所需,以利于桑果生长。[0033] 实施例2 :建制光伏大棚20亩,四周地基用石块掺加水泥沙浆砌,地基高于地面21厘米;在大棚内的4个边沿建成保温沟,保温沟深50厘米、宽30厘米,沟内填入树叶填满、踏实;在大棚右侧地面I米以下设置蓄水池,大棚周边修建外围水道;大棚建成东西走向偏西5度,在东、 西立面各设置I个美观实用的大门,大棚主体构架以金属骨架与连接构件构成立面围合和立面围合上方的棚顶,棚顶包括南坡面和北坡面为等腰三角棚顶,具有较高的刚度。[0034] 采购和制作大棚所需的非晶硅太阳能电池、透光膜、薄膜式平面镜、光伏补光灯、 光伏换气窗、太阳能热水装置、光伏水泵、喷淋灌溉装置、清洗装置,将太阳能电池安装在大棚顶部,将8组太阳能热水装置分布安装在棚顶南坡,将透光膜、薄膜式平面镜、光伏换气窗以板式框架结构安装在高于桑果植株的位置,在大棚四周均匀分布并设置防虫网,安装的薄膜式平面镜的镜面朝向棚内,平面镜的背面并列安装太阳能电池板,北立面平面镜的背面不并列安装太阳能电池板,再将光伏补光灯分布安装在棚内四周及桑果植株的上部 15cm处,将光伏水泵安装在蓄水池内与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接,将喷淋灌溉装置的微喷头安装在桑果植株顶部,将大喷嘴分布在棚内地面,与蓄水池、光伏水泵和输水管的管线相连接。[0035] 桑果光伏大棚建好后,进行大棚内土地平整和土壤消毒,大棚主栽红果3号品种, 选用I年生苗,在大棚内按南北行定植,行距3m,株距lm,采果结束后,回缩树形,使树干高度控制在I. 5米左右。大棚运转实施时,阳光透过非晶硅太阳能和透光膜照射到大棚内, 进入棚内平面镜的阳光线相互进行反射光反射,桑果就可以在太阳能光伏温室内进行光合作用,大棚内的温湿度由操作光伏换气窗、喷淋灌溉装置进行调控,桑果发芽前后湿度保持在85%,开花时应适当干燥,发芽开花期掌握12°C,果实膨大期掌握19°C,桑果成熟期 20〜25°C。其它生长期、休眠期的温湿度调控根据露天桑果各个物候期的要求掌握调节, 同时直接使用太阳能电池产生的电能供给光伏补光灯、光伏换气窗、光伏水泵使用,满足桑果进行保温、调温、补光、通气、浇水等所需,以利于桑果生长。[0036] 实施例3 :建制光伏大棚15亩,四周地基用石块掺加水泥沙浆砌,地基高于地面20厘米;在大棚内的4个边沿建成保温沟,保温沟深55厘米、宽30厘米,沟内填入树叶填满、踏实;在大棚右侧地面I米以下设置蓄水池,大棚周边修建外围水道;大棚建成东西走向偏西5度,在东、西立面各设置I个美观实用的大门,大棚主体构架以金属骨架与连接构件构成立面围合和立面围合上方的棚顶,棚顶包括南坡面和北坡面为等腰三角棚顶,具有较高的刚度。[0037] 采购和制作大棚所需的非晶硅太阳能电池、透光膜、薄膜式平面镜、光伏补光灯、 光伏换气窗、太阳能热水装置、光伏水泵、喷淋灌溉装置、清洗装置,将太阳能电池安装在大棚顶部,将6组太阳能热水装置分布安装在棚顶南坡,将透光膜、薄膜式平面镜、光伏换气窗以板式框架结构安装在高于桑果植株的位置,在大棚四周均匀分布并设置防虫网,安装的薄膜式平面镜的镜面朝向棚内,平面镜的背面并列安装太阳能电池板,北立面平面镜的背面不并列安装太阳能电池板,再将光伏补光灯分布安装在棚内四周及桑果植株的上部 15cm处,将光伏水泵安装在蓄水池内与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接,将喷淋灌溉装置的微喷头安装在桑果植株顶部,将大喷嘴分布在棚内地面,与蓄水池、光伏水泵和输水管的管线相连接。[0038] 桑果光伏大棚建好后,进行大棚内土地平整和土壤消毒,大棚主栽白玉王品种,选用I年生苗,在大棚内按南北行定植,行距3m,株距lm,采果结束后,回缩树形,使树干高度控制在I. 5米左右。大棚运转实施时,阳光透过非晶硅太阳能和透光膜照射到大棚内,进入棚内平面镜的阳光线相互进行反射光反射,桑果就可以在太阳能光伏温室内进行光合作用,大棚内的温湿度由操作光伏换气窗、喷淋灌溉装置进行调控,桑果发芽前后湿度保持在85%,开花时应适当干燥,发芽开花期掌握12°C,果实膨大期掌握18°C,桑果成熟期 24°C。其它生长期、休眠期的温湿度调控根据露天桑果各个物候期的要求掌握调节,同时直接使用太阳能电池产生的电能供给光伏补光灯、光伏换气窗、光伏水泵使用,满足桑果进行保温、调温、补光、通气、浇水等所需,以利于桑果生长。

Claims (5)

1. ー种栽培桑果的太阳能光伏大棚,由地基、主体构架、非晶硅太阳能电池、透光膜、平面镜、光伏补光灯、光伏换气窗、太阳能热水装置、保温沟、蓄水池、光伏水泵、喷淋灌溉装置、清洗装置组成,其特征在于大棚建成东、西走向偏西5-7度,地基高于地面20厘米以上,保温沟设置在大棚内的4个边沿,太阳能电池安装在大棚顶部,透光膜、平面镜、光伏换气窗分布安装在大棚四周,光伏换气窗安装在高于桑果植株的位置并装有防虫网,光伏补光灯分布安装在棚内四周及桑果植株上部,光伏水泵安装在蓄水池内与太阳能热水装置、喷淋灌溉装置、清洗装置的管线相连接。
2.根据权利要求I所述的ー种栽培桑果的太阳能光伏大棚,其特征在于所述的保温沟在大棚内的4个边沿设置,建成深50厘米、宽30厘米的沟,沟内填满碎草或树叶并踏实。
3.根据权利要求I所述的ー种栽培桑果的太阳能光伏大棚,其特征在于所述的光伏大棚内温湿度由操作光伏换气窗、喷淋灌溉装置进行调控,桑果发芽前后湿度保持在85%左右,开花时应适当干燥,发芽开花期掌握11〜13°C,果实膨大期掌握15〜19°C,桑果成熟期20〜25°C,其它生长期、休眠期的温湿度调控,根据露天桑果各个物候期的要求掌握调节。
4.根据权利要求I所述的ー种栽培桑果的太阳能光伏大棚,其特征在于所述的光伏换气窗以板式框架结构安装在大棚四周高于桑果植株的位置。
5.根据权利要求I所述的ー种栽培桑果的太阳能光伏大棚,其特征在于所述的光伏换气窗在大棚四周均匀分布并设防虫网,防虫网安装在光伏换气窗ロ处I。
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