CN104719032A - 一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，属于薄壳山核桃培育装置技术领域。它包括第一营养液池、输液泵、培养架及抽气泵，培养架为U型结构，培养架底部设置营养液槽，中间设为烟囱式通风道，U型结构两边顶部设置向外延伸的阶梯式挡板，相对两阶梯式挡板的顶表面之间间隔设置一组营养钵托架，营养钵放置在营养钵托架上，营养钵与营养液槽之间通过吸液管连接，烟囱式通风道在抽气泵一端口径要小于另一端。本发明的装置在抽气泵的作用下保证空气在管道内流通，有效抑制根系向四周生长，并且设置营养液槽，通过吸液管给不同发育期的薄壳山核桃定时输入特定的营养液，促进须根的生长，其结构简单，土地利用率高，成本低廉，可以重复利用，适合集约化设施育苗。

Description

一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统

技术领域

本发明属于薄壳山核桃培育装置技术领域，具体涉及一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统。

背景技术

薄壳山核桃在北美是重要的经济树种，主要分布于美国和墨西哥北部。我国也以引种薄壳山核桃近百年，但一直发展缓慢，目前主要引种栽植在江苏、浙江、云南地区，仅有部分规模化实生苗造林地，良种化程度不高，产业化发展不充分。目前良种化高品质的薄壳山核桃规模化育苗过程中，苗木主根容易长得过深，使薄壳山核桃苗木徒生长过旺，而影响后续嫁接和造林，现有方法在抑制了主根的生长的同时，也抑制了侧根的生长，空气切根的技术没有考虑空气压强和水分、养分补给，导致后续根系繁殖受影响，使用成本高，无法多次循环使用。

发明内容

 针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种土地利用率高、可以重复利用、成本低廉且适合集约化设施育苗 薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，包括营养钵、根系生长控制系统和水分利用控制系统，所述的根系生长控制系统包括培养架，培养架上设置一组营养钵托架，营养钵放置在营养钵托架上，对营养钵底部的根系进行控制，所述的水分利用控制系统包括出水控制系统，所述的出水控制系统设置在营养钵内，给营养钵内的薄壳山核桃供营养液。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的根系生长控制系统包括通过管道连接的第一营养液池、输液泵、培养架及抽气泵，其特征在于所述的培养架为U型结构，培养架底部设置营养液槽，中部设为烟囱式通风道，U型结构两边顶部设置向外延伸的阶梯式挡板，两个阶梯式挡板的阶梯表面之间间隔设置一组营养钵托架，营养钵放置在营养钵托架上，营养钵与营养液槽之间通过吸液管连接，所述的抽气泵和第一营养液池分别设置在培养架的左右两端，烟囱式通风道在抽气泵一端口径小于另一端口径，以达到虹吸抽气的目的，抽气泵工作保证营养液槽上方的烟囱式通风道的空气流通，抑制根系向四周生长。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的第一营养液池内的营养液为氮磷钾营养液，其中氮的浓度为15mmol/L，氮磷钾摩尔质量比N:P₂O_5:K₂O为1:0.5:0.5；营养钵内装有培养基质，所述的培养基质由体积比为5:1.5:2:1:0.5的表层土、草炭、珍珠岩、蛭石和已熟化的羊粪混合构成。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的烟囱式通风道为左宽右窄形结构，便于空气流通，右边宽度为左边宽度的0.5-0.75倍。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的营养钵托架上设置活动扣，用于调节其宽度，与对应尺寸的营养钵配合。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的水分利用控制系统包括通过管道连接的第二营养液池、加压泵及营养钵，其特征在于所述的第二营养液池顶部与自来水进水管连接，第二营养液池与自来水进水管之间设置调节阀，所述的加压泵进水端分别连接第二营养液池及自来水进水管，出水端连接营养钵，营养钵内设置出水控制系统，出水控制系统通过管道连接加压泵，由加压泵将营养液或自来水送至营养钵供薄壳山核桃吸收。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的出水控制系统包括保护罩及紧密设置在保护罩内能作活塞式运动的水位调节件，所述的水位调节件上部与管道连接，水位调节件侧壁设有第一出水口，保护罩侧壁纵向间隔设置第二出水口，通过调节水位调节件的位置，使第一出水口的水从不同高度的第二出水口流出，给薄壳山核桃根部不同高度进行供水，诱导根系在不同深度土壤里的分布。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的水位调节件包括出水头及分别设置在出水头上、下两面的上橡胶塞及下橡胶塞，所述的出水头直径小于上橡胶塞、下橡胶塞直径，第一出水口位于出水头的中上部。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的上、下相邻两个第二出水口之间的间距为10-15cm。

所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的第二营养液池内的营养液为氮磷钾营养液，其中氮的浓度为15mmol/L，氮磷钾摩尔质量比N:P₂O₅:K₂O为1:0.5:0.5。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明的薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，通过将一组营养钵固定在培养盆托架上，并在营养钵底部设置根系生长控制系统，该系统内包含抽气泵等，对根系底部进行营养液供应，同时利用空气切割作用，避免根系局部生长需要切根等修理，同时能有效防止窝根现象，另外还在营养钵内部设置水分利用控制系统，进一步对根系生长所需的水分和营养液进行控制，诱导根系在不同深度土壤里的分布，而且不同生长阶段，供给特定的营养液或水分，特别是适用于薄壳山核桃移栽后当年的缓苗期使用，通过使用本发明的控制系统，能有效减少缓苗期，而且提高移栽后的成活率和生长速度，成活率高达95%以上，和现有技术的培育方法相比，缓苗期减少至少一年，大大提高了土地利用率、使其可以重复利用，一定程度上降低了成本，适合集约化设施育苗薄壳山核桃；

2）本发明的根系生长控制系统包括培养架，培养架上设置一组营养钵托架，营养钵放置在营养钵托架上，对营养钵底部的根系进行控制，所述的水分利用控制系统包括出水控制系统，所述的出水控制系统设置在营养钵内，给营养钵内的薄壳山核桃供营养液，在抽气泵的作用下保证空气在管道内流通，有效抑制根系向四周生长，并且设置营养液槽，利用虹吸原理通过吸液管给薄壳山核桃定时输入不同的营养液或水分，促进须根的生长，其结构简单，土地利用率高，成本低廉，可以重复利用；

3）本发明采用的水分利用控制系统，能根据需要调节营养液的配比及营养液输送时间，在苗木不同发育阶段及时供给特定浓度的营养液，并利用出水控制系统控制供水高度，有效促进须根的生长，该装置适合集约化设施育苗，能有效节约水分利用，控制用水量。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的根系生长控制系统结构示意图；

图3为本发明的根系生长控制系统中的培养架结构示意图；

图4为本发明的水分利用控制系统结构示意图；

图5为本发明的水分利用控制系统的出水控制系统结构示意图。

图中：1-第一营养液池，2-管道，3-输液泵，4-培养架，401-营养液槽，402-顶表面，403-阶梯式挡板，5-营养钵托架，6-营养钵，7-抽气泵，8-水位调节件，801-上橡胶塞，802-出水头，803-第一出水口，804-下橡胶塞，9-出水控制系统，901-保护罩，902-第二出水口，10-调节阀，11-加压泵，12-第二营养液池，13-自来水进水管。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

如图1-5所示，本发明的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，包括营养钵6、根系生长控制系统和水分利用控制系统，所述的根系生长控制系统包括培养架4，培养架4上设置一组营养钵托架5，营养钵6放置在营养钵托架5上，对营养钵6底部的根系进行控制，利用空气流动对营养钵6内薄壳山核桃的根系进行“切根”处理，防止窝根；所述的水分利用控制系统包括出水控制系统8，所述的出水控制系统8设置在营养钵6内，通过水分及营养液的调节，给营养钵6内的薄壳山核桃在不同时期供不同营养液，进一步防止窝根现象。

如图2-3所示，本发明的根系生长控制系统包括通过管道2连接的第一营养液池1、输液泵3、培养架4及抽气泵7，所述的培养架4为U型结构，培养架4底部设置营养液槽401，中间设为烟囱式通风道，U型结构两边顶部设置向外延伸的阶梯式挡板403，所述的两边阶梯式挡板403的顶表面402之间间隔设置一组营养钵托架5，营养钵6放置在营养钵托架5上，营养钵6与营养液槽401之间通过吸液管连接，所述的抽气泵7和第一营养液池1分别设置在培养架4的左右两端，烟囱式通风道在抽气泵7一端口径小于另一端口径，以达到虹吸抽气的目的，抽气泵7工作保证营养液槽401上方的空气定向流通，抑制根系向四周生长，为了便于空气流通，本发明将所述的烟囱式通风道设为左宽右窄形结构，便于空气流通，右边宽度为左边宽度的0.5-0.75倍。

由于营养钵6的尺寸不同，为了提高本发明的装置的使用效率，本发明在营养钵托架5上设置活动扣，用于调节其宽度，与对应尺寸的营养钵6配合，根据营养钵6尺寸，调节活动扣，设置营养钵托架5的大小与营养钵6匹配，提高使用的灵活性。

如图4-5所示，本发明的水分利用控制系统包括通过管道连接的第二营养液池12、加压泵11及营养钵6，所述的第二营养液池12顶部与自来水进水管13连接，第二营养液池12与自来水进水管13之间设置调节阀10，所述的加压泵11进水端分别连接第二营养液池12及自来水进水管13，出水端连接营养钵6，营养钵6内设置出水控制系统8，出水控制系统8通过管道连接加压泵11，由加压泵11将营养液或自来水送至营养钵6供薄壳山核桃吸收，本发明的加压泵4上电子阀门，可以设定水流通过时间，实现水量和进水时间的自动控制。

本发明第一营养液池1、第二营养液池12内的营养液相同，均为氮磷钾营养液，其中氮的浓度为15mmol/L，氮磷钾摩尔质量比N:P2O5:K2O为1:0.5:0.5，氮肥为尿素、硝酸钠、硫酸铵中任意一种或几种混合物，磷肥为过磷酸钙，钾肥为硫酸钾；营养钵6内装有培养基质，所述的培养基质由体积比为5:1.5:2:1:0.5的表层土、草炭、珍珠岩、蛭石和已熟化的羊粪混合构成。

本发明的水分利用控制系统中供水或供营养液的时间为每天早上7点-10点，通过电子阀设置，控制每个出水口流速为1L/h，本发明实施例中共30个出水口，总流速为30L/h。根据天气和薄壳山核桃生长时期有序供水，其中营养液的供养时间是2-4月，每间隔一周供给养分营养液。底部营养液槽供给营养液的时间是2-4月，而且是持续供养3个月，其他月份供水。

整个系统中供水或供营养液的时间为每天早上7点-10点，通过电子阀设置，控制流速为1L/h。

如图5所示，所述的出水控制系统8包括保护罩901及紧密设置在保护罩901内能作活塞式运动的水位调节件8，水位调节件8包括出水头802及分别设置在出水头802上、下两面的上橡胶塞801及下橡胶塞804，上橡胶塞801与管道连接，所述的出水头802直径小于上橡胶塞801、下橡胶塞804直径，使出水头802与保护罩901之间有一定的空隙，便于水或营养液的储存及排放，所述的第一出水口803位于出水头802的中上部，保护罩901侧壁纵向间隔设置第二出水口902，上、下相邻两个第二出水口902之间的间距为10-15cm；工作时，通过调节水位调节件8的位置，使对应的第二出水口902位于水位调节件8的上橡胶塞801、下橡胶塞804之间，出水头802内的水从第一出水口803的水流出，经该位置的第二出水口902流出，达到给薄壳山核桃根部不同高度进行供水。

如图所示，本发明的使用过程如下：

1）当薄壳山核桃只需要供水时，旋转调节阀10，关闭第二营养液池12的进水，使水通过加压泵11直接进入灌溉系统，对薄壳山核桃进行供水；当薄壳山核桃处于特定生长发育期，需要营养液时，旋转调节阀10，使营养液进入灌溉系统，由于加压泵11上设有电子阀门，可以设定水流通过时间，实现水量和进水时间的自动控制，当流量达到监控流量后，及时关闭调节阀10；

2）加压泵11出来的营养液或水流进入二级管道，出水端口置于营养钵6的土壤中；

3）根据根底的深度，调节出水控制系统8中的出水头802的位置，使所需供水高度的第二出水口902位于出水头802与上橡胶塞801、下橡胶塞804之间，水流先从第一出水口803出水，然后从保护罩901上对应的第二出水口902流出，根据实际需要，上下滑动水位调节件8的位置，可以调节对应的保护罩的第二出水口902，实现不同土壤深度的出水。

Claims (10)

1.一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，包括营养钵（6）、根系生长控制系统和水分利用控制系统，所述的根系生长控制系统包括培养架（4），培养架（4）上设置一组营养钵托架（5），营养钵（6）放置在营养钵托架（5）上，对营养钵（6）底部的根系进行控制，所述的水分利用控制系统包括出水控制系统（8），所述的出水控制系统（8）设置在营养钵（6）内，给营养钵（6）内的薄壳山核桃供营养液。

2.根据权利要求1所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的根系生长控制系统包括通过管道（2）连接的第一营养液池（1）、输液泵（3）、培养架（4）及抽气泵（7），其特征在于所述的培养架（4）为U型结构，培养架（4）底部设置营养液槽（401），中部设为烟囱式通风道，U型结构两边顶部设置向外延伸的阶梯式挡板（403），两个阶梯式挡板（403）的阶梯表面（402）之间间隔设置一组营养钵托架（5），营养钵（6）放置在营养钵托架（5）上，营养钵（6）与营养液槽（401）之间通过吸液管连接，所述的抽气泵（7）和第一营养液池（1）分别设置在培养架（4）的左右两端，烟囱式通风道在抽气泵（7）一端口径小于另一端口径，以达到虹吸抽气的目的，抽气泵（7）工作保证营养液槽（401）上方的烟囱式通风道的空气流通，抑制根系向四周生长。

3.根据权利要求2所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的第一营养液池（1）内的营养液为氮磷钾营养液，其中氮的浓度为15mmol/L，氮磷钾摩尔质量比N:P₂O_5:K₂O为1:0.5:0.5；营养钵（6）内装有培养基质，所述的培养基质由体积比为5:1.5:2:1:0.5的表层土、草炭、珍珠岩、蛭石和已熟化的羊粪混合构成。

4.根据权利要求2所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的烟囱式通风道为左宽右窄形结构，便于空气流通，右边宽度为左边宽度的0.5-0.75倍。

5.根据权利要求2所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的营养钵托架（5）上设置活动扣，用于调节其宽度，与对应尺寸的营养钵（6）配合。

6.根据权利要求1所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的水分利用控制系统包括通过管道连接的第二营养液池（12）、加压泵（11）及营养钵（6），其特征在于所述的第二营养液池（12）顶部与自来水进水管（13）连接，第二营养液池（12）与自来水进水管（13）之间设置调节阀（10），所述的加压泵（11）进水端分别连接第二营养液池（12）及自来水进水管（13），出水端连接营养钵（6），营养钵（6）内设置出水控制系统（9），出水控制系统（9）通过管道连接加压泵（11），由加压泵（11）将营养液或自来水送至营养钵（6）供薄壳山核桃吸收。

7.根据权利要求6所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的出水控制系统（9）包括保护罩（901）及紧密设置在保护罩（901）内能作活塞式运动的水位调节件（8），所述的水位调节件（8）上部与管道连接，水位调节件（8）侧壁设有第一出水口（803），保护罩（901）侧壁纵向间隔设置第二出水口（902），通过调节水位调节件（8）的位置，使第一出水口（803）的水从不同高度的第二出水口（902）流出，给薄壳山核桃根部不同高度进行供水。

8.根据权利要求6所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的水位调节件（8）包括出水头（802）及分别设置在出水头（802）上、下两面的上橡胶塞（801）及下橡胶塞（804），所述的出水头（802）直径小于上橡胶塞（801）、下橡胶塞（804）直径，第一出水口（803）位于出水头（802）的中上部。

9.根据权利要求6所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的上、下相邻两个第二出水口（902）之间的间距为10-15cm。

10.根据权利要求6所述的一种薄壳山核桃根系生长和水分利用的控制系统，其特征在于所述的第二营养液池（12）内的营养液为氮磷钾营养液，其中氮的浓度为15mmol/L，氮磷钾摩尔质量比N:P₂O_5:K₂O为1:0.5:0.5。