CN108668683A - 一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，属于园艺栽培技术领域。包括营养供给装置、营养输送管道和根系营养供给体；营养供给装置包括灌溉泵、气泵、灌溉泵控制阀门和气泵控制阀门，灌溉泵的出口连接灌溉泵控制阀门的进口端，气泵的出口连接气泵控制阀门的进口端；营养输送管道包括输送主管道和多个输送支管道，输送主管道的进料端与灌溉泵控制阀门的出口端和气泵控制阀门的出口端连通；根系营养供给体包括基质袋、固体基质和营养供给管，固体基质封装在基质袋内，营养供给管的管壁设有营养输送孔。它可以根据作物的生长情况有针对性地对作物进行灌溉、补氧和增温，以使作物在最佳的环境下生长。

Description

一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统

技术领域

本发明涉及园艺栽培技术领域。

背景技术

植物根系主要起固定植物、吸收水分及营养的作用，要维持根系的正常生长、呼吸，必须具有足量的氧气供应。封闭式栽培，即用封闭的、与外界隔离的基质或水来代替土壤提供作物的根系生长环境。在封闭式栽培中，不管是基质培还是水培，因为封闭式环境的存在，缺氧的情况经常发生，常见的补充氧气的方法一般有气泡法、液流法、滴雾法、露根法、湿气根法等。气泡法是使用气泵向灌溉水中充入气泡，增加水中含氧量；液流法是增加营养液的流速，利用流动液体含氧量比静止液体高的原理，同样是增加水中含氧量；滴雾法是将营养液以雾态方式喷出，增加空气-水的接触面积；露根法是将作物根部间歇性的暴露在空气中，而湿气根法则是将一部分根部暴露在空气中，一部分根部浸入水中。

上述这些方法都存在一定的问题，气泡法和液流法都是试图增加水中含氧量，水中含氧量处于饱和状态时将很难再溶解氧气，水中含氧量一般为9mg/L，远低于标准状态下空气中的含氧量310mg/L，在作物生长旺盛的阶段还是会存在一定的缺氧情况。滴雾法一般用于雾培模式，需要特定的结构和一定的压力来配合，投资成本大，占地面积广。露根法和湿气根法中将根系暴露在空气中，这也需要特定的栽培模式和结构，而且暴露在空气中的根系无法很好的吸收营养。综上所述，现有的增氧方法或者效果有限，或者投资较大，或者不能很好的利用全部根系的支撑作物植株、吸收养分的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，它可以根据作物的生长情况有针对性地对作物进行灌溉、补氧和增温，以使作物在最佳的环境下生长。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，包括营养供给装置、营养输送管道和根系营养供给体；营养供给装置包括灌溉泵、气泵、灌溉泵控制阀门和气泵控制阀门，灌溉泵的出口连接灌溉泵控制阀门的进口端，气泵的出口连接气泵控制阀门的进口端；营养输送管道包括输送主管道和多个输送支管道，输送主管道的出料端与各输送支管道进料端连通，输送主管道的进料端与灌溉泵控制阀门的出口端和气泵控制阀门的出口端连通；根系营养供给体包括基质袋、固体基质和营养供给管，固体基质封装在基质袋内，营养供给管的管壁设有营养输送孔，用于向固体基质输送水或空气，营养供给管的进料端伸出基质袋外部并与输送支管道出料端连通。

本发明进一步改进在于：

灌溉泵控制阀门和气泵控制阀门均采用逆止阀门。

根系营养供给体为圆柱形体。

基质袋为塑料材质。

固体基质由下述原料：椰糠、蛭石、草炭、沙子、粉碎并腐熟处理过的秸秆混合在一起组成的混合物。

营养供给管位于基质袋靠近底部的位置，营养输送孔均列于营养供给管的两侧，营养供给管位于基质袋内的端部为封闭端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明在需要补充氧气时，可以直接利用灌溉管道进行增氧，具有以下优势：

1.利用现有的灌溉管道，没有增加投资成本；

2.通过调节补充氧气时所提供的气压可以防止基质袋中埋设的渗管阻塞；

3.所补充的氧气直接进入固体基质中，增加了固体基质颗粒之间空隙的压力，不但可以使固体基质更好的保持水分，而且可以防止固体基质被压实和板结，有利于作物根系的生长和呼吸。

4.冬季生产时，可以通过充入热空气有效提高固体基质温度，增加固体基质的蓄热，提高夜间最低温度，有利于作物的生长。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中根系营养供给体的结构示意图；

图3为本实施例实验对比中油菜平均高度对比图；

图4为本实施例实验对比中油菜实物照片对比图。

在附图中：1.灌溉泵；2.气泵；3.灌溉泵控制阀门；4.气泵控制阀门；5.输送主管道；6.输送支管道；7.根系营养供给体；7-1.基质袋；7-2.固体基质；7-3.营养供给管；7-3-1.营养输送孔。

在图4的油菜实物照片对比图中，A1、A2分别为A组最长和最短根系，B1、B2分别为B组最长和最短根系。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

由图1-2所示的实施例可知，本实施例包括营养供给装置、营养输送管道和根系营养供给体7；营养供给装置包括灌溉泵1、气泵2、灌溉泵控制阀门3和气泵控制阀门4，灌溉泵1的出口连接灌溉泵控制阀门3的进口端，气泵2的出口连接气泵控制阀门4的进口端；营养输送管道包括输送主管道5和多个输送支管道6，输送主管道5的出料端与各输送支管道6进料端连通，输送主管5道的进料端与灌溉泵控制阀门3的出口端和气泵控制阀门4的出口端连通；根系营养供给体7包括基质袋7-1、固体基质7-2和营养供给管7-3，固体基质7-2封装在基质袋7-1内，营养供给管7-3的管壁设有营养输送孔7-3-1，用于向固体基质7-2输送水或空气，营养供给管7-3的进料端伸出基质袋7-1外部并与输送支管道6出料端连通。

灌溉泵控制阀门3和气泵控制阀门4均采用逆止阀门。

根系营养供给体7为圆柱形体。

基质袋7-1为塑料材质，便于作物种子的植入和作物根系生长环境与外界的隔离，使作物根系不受外界环境因素的干扰。

固体基质7-2由下述原料：椰糠、蛭石、草炭、沙子、粉碎并腐熟处理过的秸秆混合在一起组成的混合物。

营养供给管7-3位于基质袋7-1靠近底部的位置，营养输送孔7-3-1均列于营养供给管7-3的两侧，营养供给管7-3位于基质袋7-1内的端部为封闭端。

本发明根据封闭式栽培的特点，采用固体基质内埋管，通过管道进行渗灌的方法进行水肥一体化营养液灌溉模式，提高了水肥利用率；非灌溉时段，通过向管道内充入空气向土壤内作物根区补充氧气，此外，充入的热空气还具备加热土壤的作用，可以在土壤内存储更多的热量，在冬季生产时能够有效的提高夜间最低温度。

试验数据对比分析

本研究在河北省保定市河北农业大学机电工程学院试验温室内进行，试验时间为2017年12月6日到2017年12月31日。

本次实验周期为25天，本试验采用对比方法进行研究，分为A组和B组，B组为常规种植环境下的油菜生长指标。A组为采用本装置，根据油菜作物的生长情况有针对性地对油菜进行灌溉、补氧和增温，使作物根系保持最佳生长环境下的油菜生长指标；本实验设定气泵开启的持续时间为4分钟，对蔬菜生长状况评估主要从以下几个方面进行：(1)油菜的平均高度；(2)油菜的平均叶片面积；(3)油菜根系生长状况。

表格1为油菜平均高度对比；表格2为油菜平均叶片面积对比。

表格1

表格2

Claims (6)

1.一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，其特征在于：包括营养供给装置、营养输送管道和根系营养供给体(7)；所述营养供给装置包括灌溉泵(1)、气泵(2)、灌溉泵控制阀门(3)和气泵控制阀门(4)，所述灌溉泵(1)的出口连接灌溉泵控制阀门(3)的进口端，所述气泵(2)的出口连接气泵控制阀门(4)的进口端；所述营养输送管道包括输送主管道(5)和多个输送支管道(6)，所述输送主管道(5)的出料端与各输送支管道(6)进料端连通，所述输送主管(5)道的进料端与灌溉泵控制阀门(3)的出口端和所述气泵控制阀门(4)的出口端连通；所述根系营养供给体(7)包括基质袋(7-1)、固体基质(7-2)和营养供给管(7-3)，所述固体基质(7-2)封装在基质袋(7-1)内，所述营养供给管(7-3)的管壁设有营养输送孔(7-3-1)，用于向固体基质(7-2)输送水或空气，所述营养供给管(7-3)的进料端伸出基质袋(7-1)外部并与输送支管道(6)出料端连通。

2.根据权利要求1所述的一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，其特征在于：所述灌溉泵控制阀门(3)和气泵控制阀门(4)均采用逆止阀门。

3.根据权利要求1或2所述的一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，其特征在于：所述根系营养供给体(7)为圆柱形体。

4.根据权利要求3所述的一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，其特征在于：所述基质袋(7-1)为塑料材质。

5.根据权利要求4所述的一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，其特征在于：所述固体基质(7-2)由下述原料：椰糠、蛭石、草炭、沙子、粉碎并腐熟处理过的秸秆混合在一起组成的混合物。

6.根据权利要求5所述的一种封闭式栽培灌溉补氧增温一体化供给系统，其特征在于：所述营养供给管(7-3)位于所述基质袋(7-1)靠近底部的位置，所述营养输送孔(7-3-1)均列于所述营养供给管(7-3)的两侧，所述营养供给管(7-3)位于基质袋(7-1)内的端部为封闭端。