CN109275557A - 一种自动化烟草立体漂浮育苗装置和方法 - Google Patents

一种自动化烟草立体漂浮育苗装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动化烟草立体漂浮育苗装置和方法，该装置包括PLC控制系统，与PLC控制系统连接的营养液循环系统、照明系统、温度湿度调节系统和空气循环系统，营养液循环系统与若干水培架连接，水培架上设有若干层种植槽，种植槽上设有育苗盘，各层种植槽上设有进液口和出液口，出液口高度可调节，所述育苗盘包括均匀设置的若干容纳基质播种孔的孔穴，孔穴底部还设有底孔，种植槽加入营养液后，育苗盘漂浮在种植槽上。本发明内部环境如温度、湿度、光照时间等环境参数都可人为调控。克服了烟草田间漂浮育苗受光照、季节、温湿度等自然条件的影响，减少了因天气造成的不确定性，可显著提高烟草种子出苗率。

Description

一种自动化烟草立体漂浮育苗装置和方法
技术领域
本发明涉及一种育苗装置，具体涉及一种自动化烟草立体漂浮育苗装置，还涉及其育苗方法，属于烟草育苗种植领域。
背景技术
漂浮育苗是将种子播种在装有基质的育苗盘内, 育苗盘漂浮在育苗池营养液表面，完成整个育苗过程的一种无土育苗方法。其原理是用基质代替土壤固定烟苗根系，摆脱土壤束缚和土传病害危害，通过毛细管作用将营养液渗透到基质内，提供烟苗生长所需的全部养分和水分。漂浮育苗技术是一项集无士栽培、营养液栽培、容器栽培等优势于一体的规模化、工厂化育苗新技术，具有常规育苗无法比拟的管理与技术优势,它的成功研究是烟草育苗史上的一项重大改革。
但现有技术也慢慢暴露出一些需改进的缺点，包括漂浮育苗技术自动化程度不高，很多工序都需要人工逐一进行，无法有效调节水肥供应，无法进行炼苗操作。在人工费日渐昂贵的今天，自动化水培育苗技术势在必行。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动化烟草立体漂浮育苗装置和方法，可明显提高漂浮育苗的自动化水平，准确控制营养液浓度和环境参数，节约人力成本，提高烟苗的发芽率和生长速率。本发明的技术方案具体如下：
一种自动化烟草立体漂浮育苗装置，包括PLC控制系统，与PLC控制系统连接的营养液循环系统、照明系统、温度湿度调节系统和空气循环系统，营养液循环系统与若干水培架连接，其中，营养液循环系统包括储液桶，与储液桶连通的若干营养液原料桶，储液桶中的营养液通过出水泵输送至若干水培架进口，营养液在水培架上循环后回到回水桶中，通过回水泵抽回至储液桶中，储液桶上设有供水管、搅拌装置、EC值测定仪和PH测定仪，供水管以及若干营养液桶与储液桶连接的连接管上设有计量泵，回水桶中设有液位感应器，搅拌装置、EC值测定仪、PH测定仪、计量泵、液位感应器、出水泵和回水泵均与PLC控制系统连接，水培架上设有若干层种植槽，种植槽上设有育苗盘，各层种植槽上设有进液口和出液口，出液口高度可调节，所述育苗盘包括均匀设置的若干容纳基质播种孔的孔穴，孔穴底部还设有底孔，种植槽加入营养液后，育苗盘漂浮在种植槽上。
进一步地，相邻种植槽的出液口与进液口连通；每层种植槽上部设有照明系统和微型风扇，微型风扇与PLC控制系统连接。
进一步地，PLC控制系统包括控制电箱和设于控制电箱上的操作界面，通过操作界面设置搅拌装置、EC值测定仪、PH测定仪、计量泵、液位感应器、紫外消毒灯、出水泵和回水泵的参数。
进一步地，所述种植槽内设置有与PLC控制系统连接的PH检测计、EC检测计和水温检测计。
本发明还涉及的基于上述的自动化烟草立体漂浮育苗方法，包括如下步骤：
步骤（1）、基质准备
将育苗基质消毒，调整好水分含量后，将基质压实，然后在基质上压出均匀的播种孔，装入育苗盘中；
步骤（2）、播种
每个播种孔中播2-3粒高质量包衣种子，轻压育苗盘表面，使种子陷入基质中，与基质充分接触，然后向盘面喷清水，促使种子包衣及时均匀裂解，播种完成后在育苗盘上均匀撒盖一层细土或步骤（1）的育苗基质；
步骤（3）、将育苗盘放置于种植槽表面
将播种后的育苗盘放置于种植槽表面，同时种植槽中通过PLC系统提前打入消毒过的清水，从刚播种到种子萌芽期间，使用清水进行循环；
步骤（4）、补充营养液
当种子萌芽后，通过PLC系统打入营养液，使得营养液的EC值在0.2-0.3mS/cm左右，即得到配制好的营养液；烟草出苗二十天左右后，增大营养液浓度，使得营养液的EC值在0.3-0.5mS/cm左右；
步骤（5）、间苗定苗、剪叶剪根
当苗长到小十字期时，开始间苗、定苗，拔去苗穴中多余的烟苗，同时在空穴上补栽上缺苗；当烟苗长到四至五片叶时，进行剪叶和剪根；
步骤（6）、炼苗
移栽前两至四天进行断水断肥炼苗，使烟苗叶片富有弹性，耐脱水。
进一步地，步骤（2）中，烟苗通过育苗盘的底孔吸收营养液。
进一步地，步骤（2）中，育苗盘使用前，先用双氧水喷洒育消毒，再用75%酒精进行二次消毒，最后用水冲洗干净。
进一步地，步骤（3）中，清水高度约10cm，清水的温度为19±1℃。
进一步地，还包括通过PLC控制系统调节室内温度不超过30℃，湿度为湿度60%-70%，二氧化碳的浓度为400-500ppm。
进一步地，照明系统为若干LED灯，光照强度为300-400μmol m-2 s-1，光照16-18h，黑暗6-8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）、本发明内部环境如温度、湿度、光照时间等环境参数都可人为调控。克服了烟草田间漂浮育苗受光照、季节、温湿度等自然条件的影响，减少了因天气造成的不确定性，可显著提高烟草种子出苗率，由原来的90%左右提高到96%。
（2）、本发明的烟草立体漂浮育苗方法，将育苗集中统一管理，其管理效率高，劳动强度较低，并且育苗过程中苗种的生长温度、湿度环境可控性好，施肥量及施肥时间更合理，能培育出更高质量的苗种。 （3）、本发明的基质配比恰当，更有利于种子的萌发。
（4）、本发明使用LED灯作为烟草漂浮育苗光源，提高了烟草的光合作用效率。
（5）、本发明的烟草立体漂浮育苗方法洁净度较高，可大大减少蓝绿藻的产生，促进烟苗健康生长。
附图说明
图1为本发明的自动化烟草立体漂浮育苗装置的结构示意图；
图2为本发明的水培架的结构示意图；
图3为本发明的育苗盘上的孔穴和底孔的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例的自动化烟草立体漂浮育苗装置，设于培养室内，包括PLC控制系统，与PLC控制系统连接的营养液循环系统、照明系统、温度湿度调节系统和空气循环系统，营养液循环系统与40个水培架18连接，其中，营养液循环系统包括储液桶6，与储液桶6连通的3个营养液原料桶12，分别装不同的营养液原料，储液桶6中的营养液通过出水泵13输送至各个水培架18进口，营养液在各个水培架18上循环后回到回水桶19中，通过回水泵14抽回至储液桶6中，储液桶6上设有供水管4、搅拌装置5、EC值测定仪9、紫外消毒灯10、液位测定仪22和PH测定仪11，供水管以及3个营养液桶12与储液桶6连接的连接管上设有计量泵15，搅拌装置包括电机和与电机相连的叶片8，回水桶19中设有液位感应器20，搅拌装置5、EC值测定仪9、PH测定仪11、计量泵15、液位感应器20、出水泵13和回水泵14均与PLC控制系统连接。供水管4上还设有自来水净化器3。
PLC控制系统包括控制电箱1和设于控制电箱上的操作界面2，通过操作界面2设置搅拌装置5、EC值测定仪9、PH测定仪11、计量泵15、液位感应器20、紫外消毒灯10、出水泵13和回水泵14的参数。
出水泵13通过出水管与各个水培架18进口连接，出水管上设有若干进水阀门17。回水泵14与回水桶19之间通过连接管连接，连接管上设有杂质过滤网21。
如图2所示，本实施例的水培架18包括架体18.1，架体18.1上设有3层种植槽18.2，各层种植槽18.2上设有进液口18.3和出液口18.4，出水管与各个水培架18的最上层种植槽进液口连通，另一端与最下层种植槽出液口连通，相邻种植槽的出液口与进液口连通；每层种植槽上部设有若干LED灯18.6和微型风扇18.5，若干LED灯18.6和微型风扇18.5与PLC控制系统连接。各层种植槽上设有进液口和出液口，出液口高度可调节。
种植槽内设置有与PLC控制系统连接的PH检测计、EC检测计和水温检测计，实时检测种植槽的PH检测计、EC检测计和水温检测计。种植槽宽度为560mm左右，长度为1900mm左右，其中一边突出底板100mm左右。出液口与带螺纹的直通水管连接，可以通过旋转直通水管来调节排水口的高度，从而达到调节液位的目的。
本实施例可以采用机械式的计量泵，流量较大，流速较快，缩短了营养液调配时间。营养液原料桶12可以为黑色，减少绿藻的产生，营养液桶的容量为1m³左右。
PLC控制系统EC、温湿度、水位、液位等进行数据检测并发出指令进行实施调控，控制电箱1尺寸可以是长600mm、宽450mm、前高1100mm、后高1300mm，可连接PC端或手机客户端进行远程操作。
照明系统是LED灯18.6，LED灯18.6可以是每层设置长条灯24支，灯长0.9 m，功率18W，每条灯自带小功率隔离电源，也就是电源是内置的，小功率隔离电源的工艺非常成熟，可以基本杜绝不亮灯情况发生。
温度湿度调节系统可以是恒温恒湿中央空调，或者各配2台5P带除湿功能的天花机空调+2台除湿机，实验室可以配置2台3P带除湿功能的天花机空调，1台除湿机。
空气循环系统可以使用抽风机进行空气对流。
如图3所示，种植槽18.2中灌入清水或营养液后，将育苗盘23漂浮在液面上，育苗盘23包括均匀设置在盘体23.1上的若干容纳基质播种孔的孔穴23.2，孔穴23.2底部还设有底孔23.3，种植槽18.2加入营养液后，育苗盘漂浮在种植槽上。育苗盘采用聚苯乙烯塑料泡沫制成，质地轻，耐水泡，耐腐蚀，具有一定的机械强度，可使用五年甚至更长时间。本育苗盘规格为长66厘米，宽33厘米，高5厘米，每个盘上有162个孔穴，每个孔的底部有一个直径约为0.8厘米的底孔，烟苗可通过底孔吸收营养池中的水分和养分。
基于上述装置，自动化烟草立体漂浮育苗方法，包括如下步骤：
步骤（1）、基质准备
将锯末、秸秆、蛭石、泥炭土和膨胀珍珠岩按1：1：1.5：2：1.5混合，即得到育苗基质，然后进行消毒，调整好水分含量后，将基质压实，然后在基质上压出均匀的播种孔，装入育苗盘中；
步骤（2）、播种
每个播种孔中播2-3粒高质量包衣种子，轻压育苗盘表面，使种子陷入基质中，与基质充分接触，然后向盘面喷清水，促使种子包衣及时均匀裂解，播种完成后在育苗盘上均匀撒盖一层细土或步骤（1）的育苗基质；
步骤（3）、将育苗盘放置于种植槽表面
装盘前，要先调整好基质的水分含量，一般以手握基质能成团，松开后能自然散开，说明基质的水分含量比较适宜。并将基质压实，然后在基质上压出均匀的播种孔。
将播种后的育苗盘放置于种植槽表面，同时种植槽中通过PLC系统提前打入消毒过的清水，从刚播种到种子萌芽期间，使用清水进行循环，具体是，通过PLC控制系统设定参数，此时仅仅循环净化消毒的清水，调节EC值为0，PH值为水的PH，调节室内温度为20-25℃，湿度为湿度65%左右，二氧化碳的浓度为450ppm左右，设置光照时间为16h，黑暗时间为8h（不进行光照的时间），空气始终循环，与外界进行空气对流。此时，营养液不供应，搅拌装置不运行，达到一定的液位即开始循环。
育苗盘使用前，先用双氧水喷洒育消毒，再用75%酒精进行二次消毒，最后用水冲洗干净。清水高度约10cm，清水的温度为19±1℃。
步骤（4）、补充营养液
当种子萌芽后，通过PLC系统打入营养液，系统控制计量泵加入水和营养液原料，当混合液达到一定液位时，系统打开搅拌装置和紫外消毒灯，同时根据设定的EC值和PH值添加营养液原料，使得营养液的EC值为0.2mS/cm，即得到配制好的营养液；烟草出苗二十天左右后，增大营养液浓度，使得营养液的EC值为0.3mS/cm；
步骤（5）、间苗定苗、剪叶剪根
当苗长到小十字期时，开始间苗、定苗，拔去苗穴中多余的烟苗，同时在空穴上补栽上缺苗；当烟苗长到四至五片叶时，进行剪叶和剪根；
步骤（6）、炼苗
移栽前两至四天进行断水断肥炼苗，使烟苗叶片富有弹性，耐脱水。
本实施例每个营养液桶均为为烟草专用的1/8霍格兰营养液，既包含大量元素，又包括微量元素，主要成分如下：
MgSO4·7H2O，30.81mg/L；Ca( NO3 )2·4H2O，221.39mg/L；NaH2PO4·2H2O，19.5mg/L；FeSO4·7H2O，2.78mg/L；Na2-EDTA，3.72mg/L；MnCl2·4H2O，0.905mg/L；H3BO3，1.43mg/L；ZnSO4·7H2O，0.11mg/L；CuSO4·5 H2O，0.04mg/L；( NH4 )6Mo7O24·2H2O，0.045mg/L；K2SO4，10.888mg/L。
实施例2
本实施例的自动化烟草立体漂浮育苗方法，步骤（4）中，当种子萌芽后，通过PLC系统打入营养液，系统控制计量泵加入水和营养液原料，当混合液达到一定液位时，系统打开搅拌装置和紫外消毒灯，同时根据设定的EC值和PH值添加营养液原料，使得营养液的EC值为0.25mS/cm左右，即得到配制好的营养液；烟草出苗二十天左右后，增大营养液浓度，使得营养液的EC值为0.5mS/cm。
通过PLC控制系统调节室内温度为24℃左右，湿度为湿度60%，二氧化碳的浓度为450ppm左右。调节光照强度为350μmol m-2 s-1左右，光照18h，黑暗6h。其余与实施例1相同。
实施例3
本实施例的自动化烟草立体漂浮育苗方法，步骤（4）中，当种子萌芽后，通过PLC系统打入营养液，系统控制计量泵加入水和营养液原料，当混合液达到一定液位时，系统打开搅拌装置和紫外消毒灯，同时根据设定的EC值和PH值添加营养液原料，使得营养液的EC值为0.3mS/cm，即得到配制好的营养液；烟草出苗二十天左右后，增大营养液浓度，使得营养液的EC值为0.45mS/cm。
通过PLC控制系统调节室内温度为27℃左右，湿度为湿度70%，二氧化碳的浓度为450ppm左右。调节光照强度为350μmol m-2 s-1左右，光照15h，黑暗9h。其余与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化烟草立体漂浮育苗装置，其特征在于：包括PLC控制系统，与PLC控制系统连接的营养液循环系统、照明系统、温度湿度调节系统和空气循环系统，营养液循环系统与若干水培架连接，其中，营养液循环系统包括储液桶，与储液桶连通的若干营养液原料桶，储液桶中的营养液通过出水泵输送至若干水培架进口，营养液在水培架上循环后回到回水桶中，通过回水泵抽回至储液桶中，储液桶上设有供水管、搅拌装置、EC值测定仪和PH测定仪，供水管以及若干营养液桶与储液桶连接的连接管上设有计量泵，回水桶中设有液位感应器，搅拌装置、EC值测定仪、PH测定仪、计量泵、液位感应器、出水泵和回水泵均与PLC控制系统连接，水培架上设有若干层种植槽，种植槽上设有育苗盘，各层种植槽上设有进液口和出液口，出液口高度可调节，所述育苗盘包括均匀设置的若干容纳基质播种孔的孔穴，孔穴底部还设有底孔，种植槽加入营养液后，育苗盘漂浮在种植槽上。
2.根据权利要求1所述的自动化烟草立体漂浮育苗装置，其特征在于：相邻种植槽的出液口与进液口连通；每层种植槽上部设有照明系统和微型风扇，微型风扇与PLC控制系统连接。
3.根据权利要求1所述的自动化烟草立体漂浮育苗装置，其特征在于：PLC控制系统包括控制电箱和设于控制电箱上的操作界面，通过操作界面设置搅拌装置、EC值测定仪、PH测定仪、计量泵、液位感应器、紫外消毒灯、出水泵和回水泵的参数。
4.根据权利要求1所述的自动化烟草立体漂浮育苗装置，其特征在于：所述种植槽内设置有与PLC控制系统连接的PH检测计、EC检测计和水温检测计。
5.基于权利要求1-4之一的自动化烟草立体漂浮育苗方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、基质准备
将育苗基质消毒，调整好水分含量后，将基质压实，然后在基质上压出均匀的播种孔，装入育苗盘中；
步骤（2）、播种
每个播种孔中播2-3粒高质量包衣种子，轻压育苗盘表面，使种子陷入基质中，与基质充分接触，然后向盘面喷清水，促使种子包衣及时均匀裂解，播种完成后在育苗盘上均匀撒盖一层细土或步骤（1）的育苗基质；
步骤（3）、将育苗盘放置于种植槽表面
将播种后的育苗盘放置于种植槽表面，同时种植槽中通过PLC系统提前打入消毒过的清水，从刚播种到种子萌芽期间，使用清水进行循环；
步骤（4）、补充营养液
当种子萌芽后，通过PLC系统打入营养液，使得营养液的EC值在0.2-0.3mS/cm左右；烟草出苗二十天左右后，增大营养液浓度，使得营养液的EC值在0.3-0.5mS/cm左右；
步骤（5）、间苗定苗、剪叶剪根
当苗长到小十字期时，开始间苗、定苗，拔去苗穴中多余的烟苗，同时在空穴上补栽上缺苗；当烟苗长到四至五片叶时，进行剪叶和剪根；
步骤（6）、炼苗
移栽前两至四天进行断水断肥炼苗，使烟苗叶片富有弹性，耐脱水。
6.根据权利要求5的自动化烟草立体漂浮育苗方法，其特征在于：步骤（2）中，烟苗通过育苗盘的底孔吸收营养液。
7.根据权利要求5的自动化烟草立体漂浮育苗方法，其特征在于：步骤（2）中，育苗盘使用前，先用双氧水喷洒育消毒，再用75%酒精进行二次消毒，最后用水冲洗干净。
8.根据权利要求5的自动化烟草立体漂浮育苗方法，其特征在于：步骤（3）中，清水高度约10cm，清水的温度为19±1℃。
9.根据权利要求5的自动化烟草立体漂浮育苗方法，其特征在于：还包括通过PLC控制系统调节室内温度不超过30℃，湿度为湿度60%-70%，二氧化碳的浓度为400-500ppm。
10.根据权利要求5的自动化烟草立体漂浮育苗方法，其特征在于：照明系统为若干LED灯，光照强度为300-400μmol m-2 s-1，光照16-18h，黑暗6-8h。
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