CN106472290A - 一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，包括：培养箱体，其内设有多个承载台，承载台的四周为排水沟，培养箱体的底部设有多个连接排水沟的排水孔；箱体盖板，其上设有多个种植孔；升降支架，若干个升降支架分别设于多个承载台上方；培养盆，多个培养盆分别设于若干个升降支架上，每个培养盆内设有支撑件；种植网，多个该种植网分别设于一个支撑件上方，种植网上铺垫有一定厚度的培养石；固定装置，设于多个种植孔的上方；喷雾装置，多个喷雾装置的喷头均匀设于培养箱体内的上端。该装置可在室外全生育期培养木薯，使木薯能够获取足够的光照，人工条件下木薯生长快速，为无损观测木薯根系生长提供条件，结薯特性明显，易于观测。

Description

一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置
技术领域
本发明涉及植物人工培养技术领域，特别涉及一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置。
背景技术
木薯(Manihot esculenta Crantz)别名番薯、树薯，属于大戟科(Euphorbiaceae)木薯属(Manihot)灌木，属内有100多个种，木薯是唯一适用于经济栽培的种，其他均为野生种。其块根和叶片可食用。主要种植在热带和亚热带地区。由于木薯是热带作物，对光照要求比较高，室外培养接受足够的光照才能正常结薯。但是，通常室内的木薯培养均不能满足足够光照的需求，使得木薯的根系生长较慢，难以对木薯根系进行观测，不能作为木薯根系生长研究的依据。
目前对木薯根系的发育动态研究基本集中在块根产量的描述，缺乏对木薯根系全生育期的无损动态观测。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，从而克服室内的木薯培养均不能满足足够光照的需求，使得木薯的根系生长较慢的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，包括：培养箱体，其内设有多个承载台，所述承载台的四周为排水沟，所述培养箱体的底部设有多个连接排水沟的排水孔；箱体盖板，其为可拆卸结构，该箱体盖板咬合于所述培养箱体上以遮盖所述培养箱体，该箱体盖板上设有多个种植孔；升降支架，若干个该升降支架分别设于多个所述承载台的上方；培养盆，多个培养盆分别设于若干个所述升降支架上，每个该培养盆内设有支撑件；种植网，多个该种植网分别设于一个所述支撑件上方，该种植网上铺垫有一定厚度的培养石；固定装置，其设于多个所述种植孔的上方；以及喷雾装置，多个该喷雾装置的喷头均匀设于所述培养箱体内的上端，用于对所述培养盆喷洒雾化的营养液。
优选地，上述技术方案中，还包括储液箱及制冷机，该储液箱的出水口与所述喷雾装置连接，所述储液箱的进水口与所述排水孔连接；所述制冷机与所述储液箱连接以对其进行制冷。
优选地，上述技术方案中，还包括冷凝管，该冷凝管设于所述培养箱体内，所述冷凝管的进水端与所述储液箱的出水口连接，出水端与所述储液箱的进水口连接。
优选地，上述技术方案中，还包括遮阳网，该遮阳网覆盖于所述培养箱体的外围。
优选地，上述技术方案中，所述箱体盖板由多个子盖板互相咬合构成。
优选地，上述技术方案中，所述固定装置包括：支撑杆、钢丝绳和包裹件，所述支撑杆用于将所述钢丝绳支撑于多个所述种植孔的上方，多个所述包裹件分别设于所述钢丝绳上。
优选地，上述技术方案中，所述喷雾装置为超声波雾化器或不锈钢喷头。
优选地，上述技术方案中，所述培养箱体侧部设有观察门。
优选地，上述技术方案中，还包括隔板，多个所述隔板以能够拆卸地方式将多个所述培养盆相互隔开。
优选地，上述技术方案中，所述营养液包括以下成分：四水硝酸钙945mg/L，硝酸钾506mg/L，硝酸铵80mg/L，磷酸二氢钾136mg/L，硫酸镁493mg/L，铁盐溶液5ml/L和微量元素液5ml/L。及以此配方为基础的浓度或成分变种。
优选地，上述技术方案中，铁盐溶液的配置方法为：将七水硫酸亚铁2.78g，乙二胺四乙酸二钠3.73g溶于500ml蒸馏水，且将pH调为5.5即可；
微量元素液包含以下成分：碘化钾0.83mg/L，硼酸6.2mg/L，硫酸锰22.3mg/L，硫酸锌8.6mg/L，钼酸钠0.25mg/L，硫酸铜0.025mg/L和氯化钴0.025mg/L。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.该装置的优点为可在室外全生育期培养木薯，使木薯能够获取足够的光照，人工条件下木薯生长快速，为无损观测木薯根系生长提供充分的条件，结薯特性明显，易于观测。
2.将木薯在雾化的营养液状态下的育苗，使木薯能够获得充足的营养，同时将木薯的种植环境温度通过冷凝管稳定在适宜木薯生长的状态下，为木薯根系生长提供良好的营养基础。
附图说明
图1是根据本发明室外木薯培养装置的第一结构图。
图2是根据本发明室外木薯培养装置的第二结构图。
图3是根据本发明室外木薯培养装置的第三结构图。
图4是根据本发明储液箱营养液的第一工作流程图。
图5是根据本发明储液箱营养液的第二工作流程图。
主要附图标记说明：
1-培养箱体，2-辅助孔，3-承载台，4-排水孔，5-排水沟，6-观察门，7-升降支架，8-箱体盖板，9-种植孔，10-种植网，11-支撑件，12-咬合结构。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1至图3显示了根据本发明优选实施方式的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置的结构示意图。
如图1至图3所示，基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置包括：培养箱体1、箱体盖板8、升降支架7、培养盆、种植网10、固定装置、喷雾装置、储液箱、制冷机、冷凝管、遮阳网以及隔板。
如图1至图3所示，培养箱体1内设有多个承载台3，承载台3的四周为排水沟5，培养箱体1的底部设有多个连接排水沟5的排水孔4，培养箱体1侧部设有观察门6以方便某段时期进行根系的无损观测，培养箱体1两侧还设有多个辅助孔2，用于管线的进出以及适当与外界通气；如在实施时，培养箱体1的外墙采用砖和水泥结构，厚度至少10cm；箱体的使用内径可为1.3m×3.8m×0.6m，该尺寸为3个1.2m×1.2m的功能单元。承载台3为在箱体底部设置10cm高水泥，并距内壁15cm设置空白，中间有10cm的空白作为排水沟5，四角设5cm的L型拐角空白，以便放置培养盆支架，即升降支架7。该设置的作用是方便排水。
多个培养盆分别通过升降支架7设于承载台3上，其中，若干个该升降支架7分别设于多个承载台的上方，目的在于木薯苗期将培养盆高度固定在离顶部内壁25cm左右，且可以调节培养盆的高度，而后期去掉支架，培养盆直接放在底部，保证每个时期木薯块根的生长空间和支撑作用；培养盆长宽为1.2m×1.2m，外盆厚度2cm，每个该培养盆内设有支撑件11，支撑件11为1.5cm高的“X”形斜条，以保证内盆吃水高度仅0.5cm。内盆高度0.5cm。培养盆的主要作用是支撑根系，以及避免停电时没有雾的时候为木薯提供水分。培养木薯时，多个该种植网10分别设于一个支撑件11上方，该种植网11上铺垫有一定厚度的培养石；种植网10优选为100目的纱网，培养石优选约2cm厚的珍珠岩、蛭石、活性炭(体积比为4:1:1)，其作用是为后期块根提供固定作用，并避免培养盆底部水分直接接触木薯根块，容易造成块根腐烂。
箱体盖板8用于遮盖培养箱体1，该箱体盖板8上设有多个种植孔9，在该实施例中，箱体盖板8由多个子盖板互相咬合构成，箱体盖板8为咬合结构，可以拆开，木薯可以连根无损观测，如箱体盖板8厚10cm，箱体盖板8分为4块子盖板，有3条直线缝隙组成可拆卸结构，每条缝隙均为咬合结构。箱体盖板8的种植孔9用于放置木薯，可沿缝隙设置，距边缘25cm，种植孔9间距40cm，种植孔9径5cm，子盖板采用两侧挤压的方式固定。该箱体盖板8在使用时，要做到避免雨水落入培养箱体1内，即箱体盖板1通过咬合结构12连接于培养箱体1的上端，优选为双层咬合结构，防止内部雾流失，缝隙处用宽度至少5cm的防水胶封死，箱体盖板1四周接触箱体的底部有海绵垫。种植孔9不用的时候用海绵塞住，并用盖子盖住，避免雨水进入和内部的雾散失出来。另外，盖板与箱体的结合处采用双咬合结构，也能最大限度避免雾散失。
固定装置设于多个种植孔的上方，固定装置包括：支撑杆、钢丝绳和包裹件，支撑杆用于将钢丝绳支撑于多个种植孔9的上方(优选距盖板20或40cm，并可调)，多个包裹件分别设于钢丝绳上，采用海绵包裹木薯杆茎，如包裹件为海绵；种植孔和上部固定装置形成2-3个受力点，能保证木薯杆被固定。木薯种植时，用海绵包裹种茎，固定在种植孔处。并在每个种植孔9上方用塑料膜沿木薯种茎包裹住，并用塑料膜套住整个孔，避免雨水沿孔缝隙进入箱体。
多个该喷雾装置的喷头均匀设于培养箱体内的上端，用于对培养盆喷洒雾化的营养液。喷雾装置为超声波雾化器或不锈钢喷头。为了保证雾化的均匀性，雾的颗粒宜为6-10μm。如果用超声波雾化器作雾源，宜用塑料管通过培养箱体边的孔将雾导入箱体，该雾化方式的雾化最均匀，如用不锈钢喷头，则可以直接将喷头置于箱体内部，距离箱体顶部10cm左右，并注意调整雾的角度，尤其是喷头离根系小于20cm时，需要调整喷头使较少的雾直接喷到根系，避免淹水。水泵压力宜超过0.8MPa。培养箱体的喷雾量应大于6L/h，保证木薯水分需要，同时通过控制喷雾时间来控制喷雾量。其中，培养箱体1可通过多个隔板以能够拆卸地方式将多个培养盆相互隔开形成多个独立的空间，并切断底部连通孔。同时采用不锈钢喷头进行喷雾，每个箱体可装6个喷头，两侧的墙壁各3个，保证雾的均匀性。
如图4所示，储液箱的出水口与喷雾装置连接，储液箱的进水口与培养箱体的排水孔4连接；制冷机与储液箱连接以对其进行制冷；冷凝管设于培养箱体1内，冷凝管的进水端与储液箱的出水口连接，出水端与储液箱的进水口连接。营养液存储于储液箱内并用于制冷机循环，营养液通过箱体内壁的冷却水箱或回形冷凝管保证培养箱内温度25℃，通恒温营养液后用于降低箱体温度，稳定在适宜木薯生长的状态下。遮阳网覆盖于培养箱体1的外围，整个培养箱体1外覆盖双层6针遮阳网，四周遮阳网与培养箱体的间距在50cm左右，正上方遮阳网直接铺在箱体盖板8上，且与箱体盖板8缝隙同方向剪破，方便随时取走观测木薯和调控箱体内温度。夏季正午气温过高(超过33℃时)，阳光过强时，需在中午(12：00-15:00)在整个培养装置上方盖3针遮阳网，为木薯遮光避暑。通过上述措施，可使箱体内温度控制在夏季26-28℃，冬季24-26℃。
其中，箱体作为一个整体培养时，营养液循环见图4。简述为：循环①：制冷机将储液箱的营养液保持在25℃；循环②：营养液通过雾化装置进入箱体，被植物吸收，多余的营养液经过培养盆，溢出后经过培养箱体下部的排水孔回流到储液箱；循环③：营养液通过箱壁的冷凝管或冷凝箱后回流到储液箱；循环④：不常用的循环，即在高处设临时储液箱，在长时间停电时，位于高处的临时储液箱内的营养液直接培养盆，溢出后通过箱体底部的排水孔回流到储液箱。
当培养箱体被隔板分隔为3部分，并利用3种营养液进行培养时，其营养液循环见图2。简述为：循环①：制冷机将冷却液(必须为纯净水)保持在25℃；循环②：冷却液经过箱体内的冷凝管/冷却箱后回到储存处。循环③：各个储液箱中营养液通过置于冷却液中各自的冷凝管冷却后回到储液箱中；循环④：营养液通过雾化装置进入箱体，被植物吸收，多余的营养液经过培养盆，溢出后经过培养箱下部的排水孔回流到各自的储液箱；循环⑤：长时间停电时，备用的置于高处的临时储液箱(其内营养液七天更换一次)的冷却液直接进入箱体下方的培养盆，溢出后通过箱体底部的排水孔回流到各个营养液的储液箱。
该实施例中还提供了一种营养液，以改良霍格兰配方的大量元素、铁盐溶液、微量元素的配方(编号为配方1)为基础，其原始配方为：四水硝酸钙945mg/L，硝酸钾506mg/L，硝酸铵80mg/L，磷酸二氢钾136mg/L，硫酸镁493mg/L，铁盐溶液5ml/L和微量元素液5ml/L，pH＝6.0。
其中铁盐溶液的配置：将七水硫酸亚铁2.78g，乙二胺四乙酸二钠3.73g溶于500ml蒸馏水，且将pH调为5.5即可；微量元素液包含以下成分：碘化钾0.83mg/l，硼酸6.2mg/L，硫酸锰22.3mg/L，硫酸锌8.6mg/L，钼酸钠0.25mg/L，硫酸铜0.025mg/L，氯化钴0.025mg/L。
0-30d(d代表天)的营养液为配方2，配方2为上述配方1浓度的1/2。
30-90d采用配方3，其为上述配方1，但铁盐加倍。
90d-150d以后采用配方4，其对配方1有改进，主要为铁盐加倍，减氮加钾。其大量元素配方改为四水硝酸钙945mg/L，氯化钾745.5mg/L，硝酸铵80mg/L，磷酸二氢钾136mg/L，硫酸镁493mg/L。微量元素配方不变。
150d以后采用配方5，对配方1有改进，主要为铁盐加倍，略减氮加钾。其大量元素配方改为四水硝酸钙945mg/L，硝酸钾303mg/L，硝酸铵80mg/L，磷酸二氢钾136mg/L，硫酸镁493mg/L，氯化钾447.3mg/L。微量元素配方不变
采用该实施例的装置进行木薯根系培养及无损观测，具体步骤为：
(1)木薯苗期(0-30d)培养：木薯种茎长度要求约30cm，至少10cm在培养箱体1内，中间10cm为箱体盖板8厚度，露头10cm以上，保证有至少3个芽眼露出。按照盖板的孔分布，种植密度为40cm×40cm。种植时需要在种茎顶部涂膜凡士林或石蜡，以防茎秆水分散失太快。
将木薯种茎置于箱体盖板8的种植孔9内，用海绵包裹固定，并将大小合适的塑料膜中间打孔，穿过种茎，并紧贴种茎固定，塑料膜散落覆盖住箱体盖板8的种植孔9，并用海绵包裹系紧，保证雨水不会经过种茎壁进入培养箱体1；
培养盆底部通过升降支架7调整高度至离培养箱体1内顶部25cm；培养盆上部铺100目纱网，并铺上2cm左右厚的珍珠岩+蛭石+活性炭(体积比为4:1:1)，保证木薯根系不与下层水分直接接触，并起到固定支撑根系的作用；整个箱体覆盖遮阳网。营养液采用上述配方2。
(2)木薯31-90d块根膨大期培养：根系生长触及到培养盆后，长度大约40cm后将升降支架7去掉，培养盆直接置于培养箱体底部的承载台3上，以根系接触培养盆上部基质为宜。通过外围固定装置的钢丝绳(距盖板20cm)固定地上的茎秆。箱体四周的遮阳网应距离箱体40cm。营养液采用配方3。
(3)90-150d之后期培养：其它设置基本不变，营养液浓度设置为配方4。地上部固定采用20cm和40cm高钢丝绳上同时固定，保证茎秆稳定抗风。为了保证单株木薯充分光照，将每个功能单元的木薯数量逐渐减少至4株、2株。
(4)150d之后培养：其它设置基本不变，营养液浓度设置为上述配方5。为了保证单株木薯充分光照，将每个功能单元的木薯数量减少至1株。
(5)观测：每个时期若想观测，按顺序取下遮阳网，外围固定装置，盖板，可对木薯进行原位无损观测。如选用27株木薯种茎(长度40cm)种植于培养箱上。并采取相应的防水、控温、固定措施。所有植株均存活。7d后地上部地下部均略有生长；15d后根系发育明显，地上部新枝高度约15cm；30d后根系大量生长，根长已达到40cm；40d主根数量达到96.7±24.9条，须根数量多，且长度不一，大量分布。90d每株已有5-10条块根膨大，之后快速膨大，植后7个月后收获，单株产量为1.85-3.26kg，平均2.65kg，按种植密度1.2m×1.2m计算，产量为12.8t/hm2到22.6t/hm2之间。
值得说明的是，该实施例中无论是制冷机冷却储液箱的水、储液箱内营养液中使用的水等所有用水应为纯净水，电导率(25℃±1℃)≤10us/cm，不宜使用自来水，推荐使用饮用纯净水或实验室反渗透膜纯水设备制造的纯净水。纯净水使用之前应通过臭氧消毒或者紫外线灭菌。
综上，该装置的优点为可在室外全生育期培养木薯，使木薯能够获取足够的光照，为无损观测木薯根系生长提供充分的条件。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，包括：
培养箱体，其内设有多个承载台，所述承载台的四周为排水沟，所述培养箱体的底部设有多个连接排水沟的排水孔；
箱体盖板，其为可拆卸结构，该箱体盖板咬合于所述培养箱体上以遮盖所述培养箱体，该箱体盖板上设有多个种植孔；
升降支架，若干个该升降支架分别设于多个所述承载台的上方；
培养盆，多个培养盆分别设于若干个所述升降支架上，每个该培养盆内设有支撑件；
种植网，多个该种植网分别设于一个所述支撑件上方，该种植网上铺垫有一定厚度的培养石；
固定装置，其设于多个所述种植孔的上方；以及
喷雾装置，多个该喷雾装置的喷头均匀设于所述培养箱体内的上端，用于对所述培养盆喷洒雾化的营养液。
2.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，还包括储液箱及制冷机，该储液箱的出水口与所述喷雾装置连接，所述储液箱的进水口与所述排水孔连接；所述制冷机与所述储液箱连接以对其进行制冷。
3.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，还包括冷凝管，该冷凝管设于所述培养箱体内，所述冷凝管的进水端与所述储液箱的出水口连接，出水端与所述储液箱的进水口连接。
4.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，还包括遮阳网，该遮阳网覆盖于所述培养箱体的外围；所述培养箱体侧部设有观察门。
5.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，所述箱体盖板由多个子盖板互相咬合构成。
6.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，所述固定装置包括：支撑杆、钢丝绳和包裹件，所述支撑杆用于将所述钢丝绳支撑于多个所述种植孔的上方，多个所述包裹件分别设于所述钢丝绳上。
7.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，所述喷雾装置为超声波雾化器或不锈钢喷头。
8.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，还包括隔板，多个所述隔板以能够拆卸地方式将多个所述培养盆相互隔开。
9.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，所述营养液包括以下成分：四水硝酸钙945mg/L，硝酸钾506mg/L，硝酸铵80mg/L，磷酸二氢钾136mg/L，硫酸镁493mg/L，铁盐溶液5ml/L和微量元素液5ml/L。
10.根据权利要求1所述的基于雾化营养液的木薯全生育期室外培养装置，其特征在于，铁盐溶液的配置方法为：将七水硫酸亚铁2.78g，乙二胺四乙酸二钠3.73g溶于500ml蒸馏水，且将pH调为5.5即可；
微量元素液包含以下成分：碘化钾0.83mg/L，硼酸6.2mg/L，硫酸锰22.3mg/L，硫酸锌8.6mg/L，钼酸钠0.25mg/L，硫酸铜0.025mg/L和氯化钴0.025mg/L。
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