CN110402805A - 一种适合密植型植物的水培系统及水培方法 - Google Patents

一种适合密植型植物的水培系统及水培方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适合密植型植物的水培系统及水培方法，该水培系统包括：微纳米气泡增氧消毒设备、营养液池和水培槽；微纳米气泡增氧消毒设备与营养液池通过进水和回水管路连接，营养液池与水培槽通过进水和回水管路连接。水培槽中设置有定植板支撑架和定植板，定植板设置在定植板支撑架上，定植板上间隔分布有多个矩形定植孔，定植孔中充填有定植绵。本发明的有益效果是：直接在水培槽中育苗定植，省去异地育苗移栽定植的二次操作；采用微纳米气泡曝气技术增氧，营养液溶氧充足，植物根系发达，水肥利用率高，植物生长快。

Description

一种适合密植型植物的水培系统及水培方法
技术领域
本发明属于农业设施技术领域，具体涉及一种适合密植型植物的水培系统及水培方法。
背景技术
随着都市农业的发展，清洁生产的市场需求越来越强烈，促使水培技术发展更为迅速。水培一般采用基质育苗，待幼苗达到相关的定植标准，再清理幼苗根部基质，移栽到种植槽中；这样的弊端是幼苗容易受损、移栽时清理根部基质耗费工时、附着于根系的基质容易污染营养液。水培设施虽然多种多样，但一般定植孔是独立的，适合单株或单丛定植，移栽定植和收获清理时工作量非常大。减少工作量、避免幼苗移栽受伤对于密植型植物水培工作尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种特别适合密植型植物的水培系统及水培方法，能够实现育苗和种植一体化功能。
根据本发明的第一方面，提供一种适合密植型植物的水培系统，包括：微纳米气泡增氧消毒设备、营养液池和水培槽；其中，
微纳米气泡增氧消毒设备的进水口与营养液池连接，微纳米气泡增氧消毒设备的出水口与设置在营养液池中的微纳米气泡发生器连接；微纳米气泡增氧消毒设备具有增氧模式和消毒模式；
水培槽设置有进水管和回水管，水培槽中设置有定植板支撑架和定植板，定植板设置在定植板支撑架上，定植板上间隔分布有多个矩形定植孔，定植孔中充填有定植绵，定植绵宽度大于定植孔宽，以便于卡在定植孔中；
营养液池的出水口和进水口分别与水培槽的进水管和回水管连接。
进一步地，所述回水管呈L型，所述回水管的出水口穿过水培槽通向外部，所述回水管的进水口位于水培槽内部，高度低于定植板下表面。更进一步地，所述回水管的进水口连接有液位调节器，液位调节器能够上下调节高度，控制水培槽的液位高度。
进一步地，所述定植板上预留狭长矩形定植孔，所述定植孔的宽度≤10cm，相邻定植孔的间距10～40cm，所述定植孔内填充了定植绵，定植绵可取出。如此设置，使密植型植物的育种和种植密度达到最优化设置，并且易于操作。
优选情况下，定植绵分为上下紧密放置的两层，下层定植棉的厚度和孔径都大于上层定植棉；上层定植绵上表面低于定植板的上表面，下层定植绵下表面伸出定植板下表面。具体情况下，上层定植绵是较为柔软、孔径较细、吸水性好的育苗海绵，孔径范围40～50PPI，厚度0.5～2cm，下层定植绵是硬度较大、孔径较粗的过滤海绵，孔径范围10～30PPI，厚度1～10cm，优选为3-5cm。
优选情况下，所述水培槽为多组并列设置，共用一套营养液池和微纳米气泡增氧消毒设备。
优选情况下，每组水培槽为多个上下叠加设置，由立体支撑架支撑，上层水培槽的回水管正对下层水培槽的进水口。
根据本发明的第二方面，提供一种适合密植型植物的水培方法，包括以下步骤：
(1)提供本发明第一方面所述的水培系统；
(2)水培育苗时，将密植型植物的种子直接稀松地撒播于上层定植绵上，水培定植时，将过密的幼苗、弱苗拔除，保持适当密度的强壮幼苗；开启水培系统，微纳米富氧气泡产生于营养液池，随营养液循环进入水培槽供植物根系利用；分别在水培槽和营养液池监测EC、pH、温度、溶氧值、水位；根据所选植物品种控制发芽和幼苗期液体最佳温度和溶氧值范围、环境最佳温度和湿度范围、光照最佳范围；
(3)通过调节液位调节器，实现植物不同生长周期根系与营养液深度的调节：液位调节器调至最高限，定植板下表面及定植绵的上表面浸润在营养液中；液位调节器调至最低限，营养液低于定植板下表面、定植绵的下表面浸润在营养液中；液位调节器在最高限与最低限之间调节，控制植物根系对液位的需求；
(4)营养液的管理：由于植物生长利用及蒸腾作用，水位会下降，及时补充水源，并测定EC值，低于相关生理期的EC值时需补充肥料母液；pH值升高可以用磷酸或硝酸调节，反之用氢氧化钠或氢氧化钾调节；溶氧值低时增加微纳米增氧消毒设备的增氧模式开机时间，溶氧值较高时减少微纳米增氧消毒设备的增氧模式开机时间；每隔3-7天左右开启微纳米增氧消毒设备的消毒模式进行消毒。
(5)水培植物收获时，对于多茬收获类的蔬菜，于茎基部以上收割；对于单茬收获类的蔬菜，直接带根拔出收获，收获后定植绵需取出清理残根。
优选情况下，营养液的pH控制在5.5～7.0之间，EC值育苗期控制在0.8～1.5ms/cm、生长期控制在1.5～2.5ms/cm，营养液的溶氧值不低于4mg/L，营养液的温度15～25℃。
与现有技术相比，直接在水培槽中育苗定植，省去异地育苗移栽定植的二次操作，避免幼苗损伤、简化操作、节省工时；该水培设施液位深、营养液缓冲能力强、营养液流动畅通，非常利于根系发达的植物；采用微纳米气泡曝气技术增氧，营养液溶氧充足，植物根系发达，水肥利用率高，植物生长快；定植绵不但起到支撑和保湿作用，还利于微生物栖息繁殖，净化水质；密植型植物连续成行，便于收割。
附图说明
图1为本发明的适合密植型植物的水培系统的整体示意图。
图2为本发明的水培系统中水培槽及定植板的结构示意图。
图3为本发明的水培系统中定植板的结构示意图。
图4为本发明的水培系统中微纳米气泡增氧消毒设备的布置图。
图5为根据本发明另一实施例的水培槽结构示意图。
其中附图标记为：
1、营养液池，2、进水管，2-1、进水管调节阀，3、水培槽，3-1、定植板支撑架，4、定植板，4-1、定植孔，4-2、上层定植绵，4-3、下层定植绵，4-4、进水口，5、回水管，5-1、液位调节器，6、过滤装置，7、微纳米气泡增氧消毒设备，7-1、主机、7-2、吸水管、7-3、底阀、7-4、出水管，7-5、微纳米气泡发生器，8、水泵，9、立体支撑架，10、竖直回水管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
参见图1，本发明的适合密植型植物的水培系统主要包括营养液池1、水培槽3以及微纳米气泡增氧消毒设备7。微纳米气泡增氧消毒设备7与营养液池1通过进水和回水管路连接，营养液池1与水培槽3通过进水和回水管路连接。水培槽3可为多组并列设置，共用一套营养液池1和微纳米气泡增氧消毒设备7。
具体参见图2和图3，水培槽3中设置有定植板支撑架3-1，定植板支撑架3-1上固定着定植板4，定植板4可掀开。定植板4上设置进水口4-4。定植板4上预留多条狭长矩形定植孔4-1，定植孔4-1的宽度≤10cm，相邻定植孔的间距10～40cm。定植孔4-1内填充定植绵。
通过大量实验，发明人发现：定植孔4-1内填充两层定植棉，上层定植绵4-2采用较为柔软、孔径较细、吸水性好的育苗海绵，孔径范围40～50PPI，厚度0.5～2cm，下层定植绵4-3采用硬度较大、孔径较粗的过滤海绵，孔径范围10～30PPI，厚度1～10cm，更优选为3-5cm。上层定植绵4-2上表面略低于定植板4的上表面，下层定植绵4-3下表面伸出定植板4下表面。在这种情况下，密植型植物的种子能够充分地吸收营养液并能深入地扎根。
营养液池1和水培槽3通过进水管2和回水管5相连。进水管2的一端连接设置在营养液池1中的水泵8，另一端对准水培槽3中定植板4的进水口4-4，进水管2上设置有进水管调节阀2-1。水培槽3的出水端内部具有液位调节器5-1，液位调节器5-1与回水管5的一端连接，回水管5的另一端通向营养液池1。在回水管5的末端设置有过滤装置6，用于过滤杂质。营养液池1的池壁上具有水位最高限和最低限。
具体参见图4，微纳米气泡增氧消毒设备7包括主机7-1、吸水管7-2、底阀7-3、出水管7-4、微纳米气泡发生器7-5。吸水管7-2两端分别连接主机7-1的进水口和底阀7-3，出水管7-4两端分别连接主机7-1的出水口和微纳米气泡发生器7-5，底阀7-3、微纳米气泡发生器7-5位于营养液池池底。主机7-1中设置有氧气源(或制氧机)、臭氧发生器，微纳米气泡发生器7-5也可称为微纳米气泡曝气头(或微纳米气泡释放装置)，微纳米气泡发生器7-5能够将气体(氧气、臭氧、空气等)以回旋切割的方式高效、快速地溶入水中，形成微纳米气泡，其直径小于50μm。微纳米气泡在水中上升缓慢，能够在水中停留更长的时间，并且微纳米气泡会自我压缩溶解在水中，在水中具有很高的溶解度。微纳米气泡发生器7-5与氧气源连通时可形成增氧模式，与臭氧发生器连通时可形成消毒模式。
图5示出了本发明中的水培槽的另一优选实施例，水培槽做成多层立体结构，具体实施方式如下：立体支撑架9将多层水培槽3支撑起来。进水管2通向最高层水培槽3，竖直回水管10穿过最高层水培槽3的出水端底部通向下一层水培槽3的进水口，多层水培槽3如此连接形成营养液循环。最底层水培槽3的回水管5连接营养液池1。设置多层立体水培设施，利于充分利用空间，提高产量。
水培育苗时，选择耐热、耐寒、抗病、抗逆性强的多抗性品种，将密植型植物的种子直接稀松地撒播于上层定植绵4-2上，开启水培设施系统，将液位调节器5-1调节至最高限，使液体浸润上层定植绵4-2上表面而保持种子湿润；根据所选植物品种控制发芽和幼苗期液体最佳温度和溶氧值范围、环境最佳温度和湿度范围、光照最佳范围。
水培定植时，可将过密的幼苗、弱苗拔除，保持适当密度的强壮幼苗。
水培种植期间，配制营养液的水的EC值小于0.1ms/cm，pH值5.0～8.0，硬度过高需要软化(或采用反渗透设备处理)。采用叶菜专用营养液配方(硝酸钙1200mg/L、硝酸钾300～600mg/L、磷酸二氢铵300mg/L、硫酸镁300～600mg/L、EDTA铁钠盐20～40mg/L、硫酸亚铁15mg/L、硼酸3mg/L、硫酸锰2.13mg/L、硫酸铜0.05mg/L、硫酸锌0.22mg/L、钼酸氨或钼酸钠0.02mg/L)，先分别配制肥料母液，再进行稀释，pH控制在5.5～7.0之间，EC值育苗期控制在0.8～1.5ms/cm、生长期控制在1.5～2.5ms/cm。营养液的溶氧值不低于4mg/L，优选6～10mg/L；营养液的温度15～25℃；营养液池的水位介于最高限和最低限之间。分别在水培槽和营养液池监测EC、pH、温度、溶氧值、水位等。
营养液的管理：由于植物生长利用及蒸腾作用，水位会下降，及时补充水源，并测定EC值，低于相关生理期的EC值时需补充肥料母液；pH值升高可以用磷酸或硝酸调节，反之用氢氧化钠或氢氧化钾调节；溶氧值低时增加微纳米增氧消毒设备7的增氧模式开机时间，溶氧值较高时减少微纳米增氧消毒设备7的增氧模式开机时间；每隔3-7天左右开启微纳米增氧消毒设备7的消毒模式进行消毒。
水培植物收获时，对于多茬收获类的蔬菜如韭菜，于茎基部1cm以上收割；对于单茬收获类的蔬菜如香葱，可直接带根拔出收获，收获后定植绵需取出清理残根。
水培设施维护：保持整个循环系统畅通，营养液回流到营养液池1时经过滤装置6过滤，定期清理过滤装置6；换茬时需取出上层定植绵4-2和下层定植绵4-3清理植物残根，并放入定植孔4-1，开启微纳米增氧消毒设备7的消毒模式进行系统彻底消毒。
采用本发明的水培方法在某温室大棚分别进行了韭菜、香葱等密植型植物的育种和种植一体化实验，通过营养液的精细管理和微纳米增氧消毒设备的连用，种子萌发快，叶菜长势喜人。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种适合密植型植物的水培系统，其特征在于，包括：微纳米气泡增氧消毒设备、营养液池和水培槽；其中，
微纳米气泡增氧消毒设备的进水口与营养液池连接，微纳米气泡增氧消毒设备的出水口与设置在营养液池中的微纳米气泡发生器连接；微纳米气泡增氧消毒设备具有增氧模式和消毒模式；
水培槽设置有进水管和回水管，水培槽中设置有定植板支撑架和定植板，定植板设置在定植板支撑架上，定植板上间隔分布有多个矩形定植孔，定植孔中充填有定植绵，定植绵宽度大于定植孔宽，以便于卡在定植孔中；
营养液池的出水口和进水口分别与水培槽的进水管和回水管连接。
2.根据权利要求1所述的水培系统，其特征在于，所述回水管呈L型，所述回水管的出水口穿过水培槽通向外部，所述回水管的进水口位于水培槽内部，高度低于定植板下表面。
3.根据权利要求2所述的水培系统，其特征在于，所述回水管的进水口连接有液位调节器，液位调节器能够上下调节高度，控制水培槽的液位高度。
4.根据权利要求1所述的水培系统，其特征在于，所述水培槽为多组并列设置，共用一套营养液池和微纳米气泡增氧消毒设备。
5.一种适合密植型植物的水培方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提供权利要求1-4之一所述的水培系统；
(2)水培育苗时，将密植型植物的种子直接稀松地撒播于定植绵上，水培定植时，将过密的幼苗、弱苗拔除，保持适当密度的强壮幼苗；开启水培系统，微纳米富氧气泡产生于营养液池，随营养液循环进入水培槽供植物根系利用；分别在水培槽和营养液池监测EC、pH、温度、溶氧值、水位；根据所选植物品种控制发芽和幼苗期液体最佳温度和溶氧值范围、环境最佳温度和湿度范围、光照最佳范围；
(3)通过调节液位调节器，实现植物不同生长周期根系与营养液深度的调节：液位调节器调至最高限，定植板下表面及定植绵的上表面浸润在营养液中；液位调节器调至最低限，营养液低于定植板下表面、定植绵的下表面浸润在营养液中；液位调节器在最高限与最低限之间调节，控制植物根系对液位的需求；
(4)营养液的管理：由于植物生长利用及蒸腾作用，水位会下降，及时补充水源，并测定EC值，低于相关生理期的EC值时需补充肥料母液；pH值升高可以用磷酸或硝酸调节，反之用氢氧化钠或氢氧化钾调节；溶氧值低时增加微纳米增氧消毒设备的增氧模式开机时间，溶氧值较高时减少微纳米增氧消毒设备的增氧模式开机时间；每隔3-7天左右开启微纳米增氧消毒设备的消毒模式进行消毒。
(5)水培植物收获时，对于多茬收获类的蔬菜，于茎基部以上收割；对于单茬收获类的蔬菜，直接带根拔出收获，收获后定植绵需取出清理残根。
6.根据权利要求5所述的水培方法，其特征在于，
营养液的pH控制在5.5～7.0之间，EC值育苗期控制在0.8～1.5ms/cm、生长期控制在1.5～2.5ms/cm，营养液的溶氧值不低于4mg/L，营养液的温度15～25℃。
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