CN103535207B - 一种植物种植器 - Google Patents

Abstract

一种植物种植器，属于植物种植领域，它包括一个敞口容器，其特征是敞口容器内设有与容器具有一定间隔并向上凸起且透水通气的腔室和一个与外部导通的管道。本发明可以种植农作物、果树、蔬菜和瓜果，也可以栽花种草。本发明的内腔可以始终保持水位，底部具备有机肥沤治效果，利用腔体的过滤效果，可以实现农家肥到液体肥的转换。内腔的水肥交流作用又可以收集雨水，实现节约型种植。

Description

一种植物种植器

技术领域

本发明属于植物种植领域，具体涉及一种植物种植器。

背景技术

传统农业需要肥沃的土地、水肥、耕作和良好的气候条件，灌溉用水量大，水土易流失，抵抗大自然的能力较差。

现代农业无水栽培则是利用循环水的方法保证植物获得足够的肥料和水分，需要投资极大的设备，无法用于大田的种植。在干旱少雨沙漠、岛屿、盐碱地、阳台、河滩、岩石、荒草地和危险地带种植困难或者种植成本极高。

传统的植物种植器一般栽花种草，统称花盆。众所周知，花盆的底部开一个孔，其目的是将多余的水流出和为植物土壤通气，当人们外出较长一段时间，不能及时浇水，会使种植的花木缺水，轻者造成花叶凋谢，严重者会使花木死亡。由于种植蔬菜、水果、农作物需要大量的水肥，很少能用于大田种植。

发明内容

    为了避免上述现象，本发明提供能够在任意的具备阳光、温度、空气缺水的沙漠、岛屿、盐碱地、阳台、河滩、岩石、荒草地上不用耕作实现植物种植，单个种植可以放在阳台上，大面积种植可以实现自动控制肥水控制，与大地不接壤的一种植物种植器。

发明内容

    为了避免上述现象，本发明提供能够在任意的具备阳光、温度、空气缺水的沙漠、岛屿、盐碱地、阳台、河滩、岩石、荒草地上不用耕作实现植物种植，单个种植可以放在阳台上，大面积种植可以实现自动控制肥水控制，与大地不接壤的一种植物种植器。

本发明包括一个敞口容器，敞口容器内部设有与容器具有一定间隔并向上凸起且透水通气的腔室，一个与外部导通的管道。

所述敞口容器内存储种植土壤、水肥和电加热器；

本发明还包括通液管、储液器，通液管将腔室与储液器连通，通液管可以将敞口容器内多余的水经过空腔输送到储液器内，通液管可以将储液器内的液体经过空腔输送到敞口容器内。

所述储液器或为固定的或为可上下升降的；

本发明中，可以透水通气的腔室与储液器相通，储液器不仅可以在透浇后渗出多余的水，而且可以不断地补充水分、肥料和农药，实现渗灌，造就良好的植物生长沃土湿地，

本发明不仅可以栽花种草，而且可以种植果树、农作物、蔬菜和瓜果。

本发明的内腔可以始终保持水位，底部具备有机肥沤治效果，利用腔体的过滤效果，可以实现农家肥到液体肥的转换。内腔的水肥交流作用又可以收集雨水，实现节约型种植。

本发明利用电加热水肥产生高温杀死害虫。

本发明还包括自动渗灌控制系统，储液器连接自动渗灌控制系统，自动渗灌控制系统包括可编程控制器PLC、上位计算机、肥料监测控制器、水分监测控制器，上位计算机通过数据线（RS232/RS485/IP）连接可编程控制器PLC，可编程控制器PLC的输入端子分别连接PH值测量探头、水位监测控制器；可编程控制器PLC的控制输出端分别连接肥料监测控制器、排水控制电磁阀、肥料控制电磁阀、水泵和储液器升降机构。

储液器升降机构包括支架，储水器吊在在支架上，支架上和储水器安装有滑轮组，滑轮组上设置钢丝绳，钢丝绳连接电机，利用电机的拖动可以使相对位置产生变化，从而实现储水器的升降。

自动渗灌控制系统，通过通液管按种植物的需要和天气情况渗灌和回收水肥，包括农家肥、绿肥转化液态肥和肥料、农药、除草剂添加和水位监测控制器；

储液器升降机构可以根据计算机编写的程序按植物的生长需要控制种植器内部的水位，实现渗灌。

本发明敞口容器内由下至上，土壤的第一层是过滤层即粉碎的秸秆、树叶、纸屑、稻糠等有机物碎屑；第二层是种植层即农家肥和熟化土壤。

本发明的工作原理是：当装填好敞口容器后，开始浇水，由于底部有个腔室，所浇的水会流过土壤到达腔室底部，由于通液管位于敞口容器的上部位置，处于敞口容器的比较高的位置，浇入的水不会很快流失，待敞口容器内的填充物已经充分浇透，当浇水超过通液管高度时，腔室内的水会向储液器内流出水肥，利用虹吸原理，腔室内的水位达到设定位置结束。

按要求，腔室内或蓄水或不蓄水；蓄水有多半腔水或少半腔，腔室上部为空腔，腔室内的水通过通气孔蒸发到敞口容器内的土壤中，甚至渗透到上层，使土壤保持湿润，植物的少量根系也可扎到底部，直接吸收水肥。

自动渗灌系统可以利用通液管进行回灌，即当水位监测控制器监测到水位降低到设定位置时，启动回水电磁阀，将储水器中的液体经过通液管流入空腔内；当储水器中的水位较高时，可以使敞口容器内的土壤充分浇透；而后降低储水器，多余的水会流入空腔内；在雨季，当空腔内部水位高于外部储水器水位时，空腔内的水通过通液管流到储水器。

所述自动渗灌控制系统的程序，利用所种植的植物生长各个阶段所需的肥料水分菜单，按时间生成控制流程，装订在可编程控制器内，可编程控制器根据控制流程并采集土壤的氮磷钾等含量控制肥料添加，并且适度施加杀虫剂和除草剂；根据天气情况回收雨水和收放；实现程序控制。

本发明利用通液管涓流保持空腔内的水位，通过敞口容器内土壤洇湿作用实现土壤湿润。利用土壤湿度监测控制器可以实现不同湿度控制，完成程序控制湿度调节，便于植物不同生长时期对土壤湿度的要求。

本发明的空腔和敞口容器之间有足够的空间且填充有机物资，浸在水里和底部的有机物可以使其熟化，产生肥效；

本发明利用计算机编程技术按植物生长阶段控制水肥和农药释放量，实现程控化灌溉；

将若干本发明并联和串联起来，可以进行大面积种植，实现机器装填、播种，适应大型农业生产；由于无需密封式连接，可以在大棚育苗，大田生长。可以利用轨道和小车实现异常天气下收拢，正常天气下展开；可以利用架空支架实现吊起来种植，适用于爬藤的作物。

本发明在种植过程与大地土壤无接壤且无泄漏，可以放置在沙漠、河滩、空地、盐碱地、阳台、公路、铁路等处。用作室内花盆使用，可以直接放在书桌、茶几、大厅、楼道、地毯等处，不会有水土泄漏，不会污染环境。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构图。

图2是本发明实施例二的结构图。

图3是本发明实施例三的结构图。

图4是本发明实施例三的电路原理图。

图5是本发明实施例三的控制逻辑框图。

图6是本发明实施例四的结构图。

图7是本发明实施例五的结构图。

图8是本发明实施例六的结构图。

图中，1、敞口容器，2、储水器，3、腔室，4、通气孔，5、通液管，6、过滤器，7、水泵，8、电磁阀，9、探头，10、监测器，11、PLC，12、上位机，13、氮肥储存罐，14、钾肥储存罐，15、磷肥储存罐，16、料位传感器，17、小车，18、支架。

5-1、通液管连接口，5-2、排水孔，5-3、通液管，5-4、通气口。

具体实施方式

实施例一：图1所示，本实施例包括一个敞口容器1，敞口容器1的底部设有腔室3，腔室3的顶部设有通气孔4。腔室3的高度是敞口容器1的高度的三分之一；腔室3的底面积是敞口容器1的底面积的九分之四。

敞口容器1内的土壤自下而上为第一层是过滤层，即沙土或粉碎的秸秆、纸屑；第二层是种植层即农家肥和熟化土壤。

实施例二：图2所示，本实施例包括一个敞口容器1、储水器2，敞口容器1的底部设有腔室3，腔室3的顶部设有通气孔4，通水管5穿过腔室3和敞口容器1将储水器3和腔室3连通。

通水管5由敞口容器1的上部穿入敞口容器1内并与腔室3的下部连通。

敞口容器1内的土壤自下而上为第一层是过滤层，即沙土或粉碎的秸秆、纸屑；第二层是种植层即农家肥和熟化土壤。

实施例三：图3、图4、图5所示，本实施例由若干个实施例一与一个足够大的熟化水池和自动控制装置构成全自动大田肥水控制系统。本实施例的储水器上设置进水管，进水管上设置电磁阀，进水管与渗灌排水罐和熟化储水池连接，渗灌排水罐内设有PH值测量探头、肥料监测器、水位监测器。

自动控制装置包括上位计算机、可编程控制器PLC，上位计算机的通信端口连接可编程控制器PLC的通信端口，可编程控制器PLC的输入分别连接土壤养分速测仪和土壤墒情速测仪；可编程控制器PLC的输出控制肥料补充仓；可编程控制器PLC的另一个输入端连接水位监测器；可编程控制器PLC的控制输出端子分别连接排水控制电磁阀、肥料控制电磁阀、抽水机和渗灌、收集升降机。

本实施例的储水器为可升降的，它通过升降架实现升降功能；即储水器2吊在在支架上，支架上和储水器设置滑轮组，利用电机的拖动可以使相对位置产生变化，从而实现储水器的升降。

水位监测器的型号是（ GT560-2硅压阻式水位计），生产商是（南京基泰土木仪器有限公司）。

土壤养分速测仪（TY-800M-C型土壤养分测试仪），生产商是（ 潍坊安博科技开发有限公司）。

可编程控制器PLC的型号是（永宏PLC），生产商是（烟台欧能电子科技有限公司）。

土壤墒情速测仪的型号是（TZS-1K），生产商是（浙江托普仪器有限公司）。

可编程大田种植系统程序设计的主要目的是实现利用计算机控制种植内的水肥含量，保证水肥最适应植物的生长。

程序分为参数配置、水肥采样、施肥计算、施肥控制、环境监测、水流控制、药剂投放、水肥温控：

1参数配置

生成不同植物的水肥控制量和最佳生长温度文档，利用上微机调用这些文档，传输到PLC控制器，修改PLC的控制参数。

2水肥采样

利用土壤分析仪按需要分析回采的水肥微量元素含量，并形成采样报告，传送到微机和PLC。

3施肥计算

PLC根据土壤分析仪的测量数据和植物生长周期时所需的肥料配比计算出各种主要肥料的投放量。

4施肥控制

PLC的控制输出打开肥料罐添加肥料，同时采集接在PLC输入端的液位探头，计算投放数量，当满足投放数量后，关闭肥料罐，完成肥料的投放。

5环境监测

主要监测大田内温度、湿度和雨水，并形成测量数据反馈到微机和PLC，微机记录形成记录，PLC根据监测数据控制浇灌还是回收。

6水肥温控

当大田温度低于最佳生长温度时，PLC的输出端接通加温开关，设置在肥料罐里的加温器开始加温，当温度符合程序设定值时，PLC控制断开加温开关，停止加温，

7药剂投放

当土壤分析仪测定缺少微量元素时，程序会告警，提示投放品种和数量，由于量小，需要人工进行投放。

例玉米施肥控制

玉米整个生育期内对养分的需求量 玉米生长需要从土壤中吸收多种矿质营养元素，其中以氮素最多，钾次之，磷居第三位。一般每生产100公斤子粒需从土壤中吸收纯氮2.5公斤、五氧化二磷1.2公斤、氧化钾2.0公斤。氮磷钾比例为：1∶0.48∶0.8。

玉米施肥量

按生产质量计算用肥量。计划生产600公斤玉米，玉米整个生育期所需要的氮、磷、钾养分量分别为15公斤、7.2公斤和12公斤。根据经验估算填充秸秆、有机物的养分供应量，然后可提供的养分，在用土壤分析仪测量农家肥和绿肥的肥力，再把纯养分量转换成肥料的实物量，就可以用来控制施肥。生产600公斤玉米，所需纯氮量为14公斤。磷肥用量为21公斤，考虑到磷肥后效明显，所以磷肥可以减半施用，即施10公斤。钾肥用量为8公斤。由于填充的秸秆农家肥具有沤治效果，化学肥料仅仅是补充施。

底肥

填充的粉碎的秸秆、生物菌、豆饼、鸡蛋壳、树叶、杂草、谷糠、锯末和农家肥，这些东西在保湿条件下会有很大的肥性，并且具备随温度升高肥效越强的特点，在浇灌水肥时利用回流监测肥力，实现总量控制。

追肥 ：追肥分苗肥、秆肥、穗肥和粒肥四种追肥时期，并将以下两个时期作为重点：

秆肥：拔节后10天内追施，有促进茎生长和促进幼穗分化作用。将追肥中氮肥的1／3做拔节肥，结合铲趟，肥与苗的距离5厘米—7厘米。

穗肥：氮肥在玉米抽雄前10天—15天大喇叭口期施入，能有促进穗大粒多，并对后期子粒灌浆效果良好。

微肥的施用 

玉米对锌非常敏感，如果土壤中有效锌少于0.5毫克／公斤—1.0毫克／公斤，就需要施用锌肥。土壤中锌的有效性在酸性条件下比碱性条件要高，所以现在碱性和石灰性土壤容易缺锌。长期施磷肥的地区，由于磷与锌的拮抗作用，易诱发缺锌，要利用土壤分析仪分析微量元素含量，不足时人工补充。

植物所必须的１６种元素，见下表：

实施例四：图6所示，本实施例用于大田种植。本实施例是将若干个实施例一通过并联和串联后，可以进行大面积种植。单个实施例一可以利用软管和另外的一个或多个连接，实现沟通，方便管理和大面积种植。

实施例五：图7所示，本实施例是将实施例一设置在移动小车上，通水管连接

实施例六：图8所示，本实施例是将实施例一挂在支架上。通过滑轮移动，实现可升降功能。

Claims (6)

1.一种植物种植器，包括一个敞口容器，其特征是敞口容器内设有与容器具有一定间隔并向上凸起且透水通气的腔室和一个与外部导通的管道；所述敞口容器内存储填充粉碎的秸秆、树叶、纸屑、稻糠、蛋壳有机混合物、种植土壤及水肥；通液管将腔室与储液器连通，通液管可以将敞口容器内多余的水经过空腔输送到储液器内，通液管可以将储液器内的液体经过空腔输送到敞口容器内；所述储液器连接自动渗灌控制系统，自动渗灌控制系统包括可编程控制器PLC、上位计算机、土壤监测控制器、水位监测控制器，上位计算机通过数据线连接可编程控制器PLC，可编程控制器PLC的控制输出端分别连接控制电磁阀、水泵和储液器升降机构；可编程控制器PLC的输入端子分别连接肥料监测控制器、湿度监测控制器、土壤分析仪的探头；所述土壤监测控制器包括肥料监测控制器、湿度监测控制器、土壤分析仪；所述控制电磁阀包括排水控制电磁阀、肥料控制电磁阀、杀虫剂控制电磁阀、除草剂控制电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种植物种植器，其特征是所述储液器内设有液体，储液器内液体包括下述物质的任一种：

（1）、水；

（2）、肥液——即水与肥料的混合液；

（3）、药液——即水与农药的混合液；

（4）、肥药混合液——即肥液与药液的混合液。

3.根据权利要求1所述的一种植物种植器，其特征是所述储液器升降机构包括支架，支架和储液器上分别固定滑轮组，钢丝绳一端连接电动机，另一端连接储液器，利用电动机的拖动带动钢丝绳可以使储液器作上下移动，从而实现储液器的升降。

4.根据权利要求1所述的一种植物种植器，其特征是所述敞口容器设置在小车上，小车通过滑轨实现对敞口容器的随时收放。

5.根据权利要求1所述的一种植物种植器，其特征是所述敞口容器设置在架空支架上，架空支架与敞口容器之间用滑轮支撑，实现敞口容器在架空支架上位移，或利用绳索拉拽滑轮轴使滑轮移动带动敞口容器收放；适用于爬藤植物的种植。

6.根据权利要求1所述的一种植物种植器，其特征是所述自动渗灌控制系统的程序，利用所种植的植物生长各个阶段所需的肥料水分菜单，按时间生成控制流程，装订在可编程控制器内，可编程控制器根据控制流程并采集土壤的氮磷钾含量控制肥料添加，并且适度施加杀虫剂和除草剂；根据天气情况回收雨水和收放；实现程序控制。