CN110786185A - 一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚 - Google Patents

一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，包括圆柱形且为透明材质的基体，所述基体为中空结构，所述基体的内侧上壁两端胶合有一个具有弹性的软膜，所述基体下方设置有灯罩，所述基体的下侧外壁固定连接有一个硬质的环形囊，所述环形囊内充满有低温蒸发液且其顶部至少连通有一个气管，所述气管与基体的上壁连通，所述软膜分隔为上方的气腔和下方的液腔。优点在于：本发明中在环形囊内设置有低温蒸发液，当气温较高时，低温蒸发液快速蒸发成气态推动软膜向下鼓起，对太阳光产生散光效果使农作物所接受的光照明显减少，避免叶片的气孔闭合，保证在夏季正午时，农作物也可保持一定的光合作用程度。

Description

一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚
技术领域
本发明涉及农业大棚技术领域，尤其涉及一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚。
背景技术
农业大棚主要作用是为了给其内部的农作物提供更加适宜的生长环境，现有技术中大棚的主要运用为温室大棚，即在冬季为大棚内的植物营造适宜的生长温度，但此最常见的现有技术对农作物的夏季生长没有任何帮助；
夏季温度较高，尤其是在正午时分，在太阳的直射作用下，农田中的地表温度很容易达到50℃以上，农作物叶片的温度也可达到40℃上下，甚至在最炎热的季节，农作物叶片还存在被晒焦的情况；这些都导致农作物产量降低；
农作物细胞内光合作用酶的活性温度有限，夏季正午的温度较高也会导致光合作用强度降低，同时温度较高也会直接导致植物叶片的气孔闭合导致光合作用强度降低，且夏季正午的光照强度极高，也会导致光合作用强度降低，综上，夏季正午虽然有着最强的光照，但农作物在此期间所进行的光合作用效果却极为有限，不利于农作物生长，为此，我们提出了一种可提高夏季正午农作物光合效率的新能源农业大棚。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，包括圆柱形且为透明材质的基体，所述基体为中空结构，所述基体的内侧上壁两端胶合有一个具有弹性的软膜，所述基体下方设置有灯罩，所述基体的下侧外壁固定连接有一个硬质的环形囊，所述环形囊内充满有低温蒸发液且其顶部至少连通有一个气管，所述气管与基体的上壁连通，所述软膜分隔为上方的气腔和下方的液腔，所述气管远离环形囊的一端与气腔连通，所述软膜的中心处开设有一个与气腔连通的回流孔，所述回流孔的下端连通有一个硬质的回流管，所述回流管与环形囊的底部连通，所述液腔内充满有硝酸钾溶液；
所述灯罩为环形结构且其上壁固定有光伏板，所述灯罩的下壁固定有多个为植物提供光照的补光灯。
在上述的提高农作物光合效率的新能源农业大棚中，所述灯罩使用多个伸缩组件与基体连接，每个所述伸缩组件均与基体的液腔连通。
在上述的提高农作物光合效率的新能源农业大棚中，所述伸缩组件包括转动连接在基体外壁的管套和与灯罩转动连接的内杆，所述管套与内杆密封滑动套接，偶数内杆与管套的内壁共同固定有一个弹簧，所述管套的通过软管与基体连通。
在上述的提高农作物光合效率的新能源农业大棚中，所述基体的内侧下壁分别设置有圆形的磨砂层和环形的光滑层，所述光滑层同心套设在磨砂层外。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明中在环形囊内设置有低温蒸发液，当气温较低时低温蒸发液完全处于液态，软膜与基体的上侧内壁贴合，基体整体形成一个平面透镜，对其下方的农作物无明显影响；但当气温较高时，低温蒸发液快速蒸发成气态并进入气腔内，推动软膜向下鼓起使液腔呈凹透镜形状，对太阳光产生散光效果使得大棚下方的农作物所接受的光照明显减少，农作物叶片上光照减小时，叶片的表面温度也会明显降低，避免叶片的气孔闭合，保证在夏季正午时，农作物也可保持一定的光合作用程度，减少农作物因叶片气孔关闭导致光合作用降低的问题，即提高在白昼时，农作物整体的光合作用效率。
2、夏季正午太阳光较强时液腔呈凹透镜状态时，软膜向下凸起将液腔内的液体经软管挤压至管套内部，从而推动内杆在管套内向外滑动，即整个伸缩组件伸长推动灯罩下移，液腔部分将中部的光照折射至灯罩上壁的光伏板上进行发电，增大对光照的利用率，夜晚时，蓄电池向各个补光灯供电，使大棚中的农作物继续进行光合作用。
3、环境温度较低时伸缩组件处于收缩状态，弹簧的拉力使得内杆更多的位于管套内部，此时灯罩靠近基体，灯罩对基体上射下来的阳光所产生的阻挡效果也较少。
4、本发明在液腔中填充的是随温度升高，其溶解度明显增大的硝酸钾溶液；低温状态下硝酸钾的溶解度也较低，硝酸钾溶液会析出部分硝酸钾固体并均匀沉降在基体的底部，硝酸钾固体与磨砂层配合使其表面转变为光滑状态，减少太阳光在基体下壁的漫反射效果，保证大棚内的农作物可收到太阳光直射产生更强的光合作用；而边缘光滑层覆盖一层硝酸钾晶体则会呈现出磨砂的效果，从而加强基体下壁边缘处的漫反射效果，即使得基体下壁边缘处入射的光可漫反射至各处，更加可能的将照射至边缘处的太阳光反射至农作物处，增大光合作用效率。
5、本装置在高温状态下时，硝酸钾的溶解度较高，此时硝酸钾会完全溶解在溶剂中，即磨砂层恢复其原有的磨砂效果，使直接向下照射至农作物的太阳光先行受到光的漫反射，避免光照仍然过强导致农作物气孔闭合；此时液腔将中间区域的光照折射至四周，四周的光滑层减少漫反射情况的产生，保证更多的太阳光能够直接照射在光伏板上，从而增大其发电效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚在温度较低状态下的结构示意图；
图2为本发明图1中A部分结构的放大示意图；
图3为本发明图1中B部分结构的放大示意图；
图4为本发明提出的一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚在温度较高状态下的结构示意图。
图中：1基体、2软膜、3灯罩、4管套、5内杆、6弹簧、7软管、8回流孔、9环形囊、10回流管、11气管、12磨砂层、13光滑层、14补光灯。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-4，一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，包括圆柱形且为透明材质的基体1，基体1为中空结构，基体1的内侧上壁两端胶合有一个具有弹性的软膜2，基体1下方设置有灯罩3，基体1的下侧外壁固定连接有一个硬质的环形囊9，环形囊9内充满有低温蒸发液且其顶部至少连通有一个气管11，气管11与基体1的上壁连通，此处的低温蒸发液可选用沸点39.75℃的二氯甲烷，夏季正午时，太阳较强且直射环形囊9可使二氯甲烷处于气化状态，软膜2分隔为上方的气腔和下方的液腔，气管11远离环形囊9的一端与气腔连通，软膜2的中心处开设有一个与气腔连通的回流孔8，回流孔8的下端连通有一个硬质的回流管10，回流管10与环形囊9的底部连通，液腔内充满有硝酸钾溶液；
灯罩3为环形结构且其上壁固定有光伏板，灯罩3的下壁固定有多个为植物提供光照的补光灯14。
灯罩3使用多个伸缩组件与基体1连接，每个伸缩组件均与基体1的液腔连通，使得灯罩3的上下位置可变，当软膜向下凸起时，灯罩3下移其能够更好的接收基体1所折射的太阳光；反之软膜水平时，灯罩3上移减少其对光照的遮挡效果。
伸缩组件包括转动连接在基体1外壁的管套4和与灯罩3转动连接的内杆5，管套4与内杆5密封滑动套接，偶数内杆5与管套4的内壁共同固定有一个弹簧6，管套4的通过软管7与基体1连通。
基体1的内侧下壁分别设置有圆形的磨砂层12和环形的光滑层13，光滑层13同心套设在磨砂层12外。
初始状态如图4所示，此为温度较低状态，本发明的装置除夏季正午以外的时间多数处于此状态，此状态下环形囊9内的低温蒸发液完全处于液态，气腔中不存在气体而处于收缩状态，此时的软膜2与基体1的上侧内壁贴合，基体1整体形成一个平面透镜，不对上方射入的光照有明显的折射效果，即太阳光与其他不设有大棚的区域无异，对其下方的农作物无明显影响；
此状态下的伸缩组件处于收缩状态，弹簧6的拉力使得内杆5更多的位于管套4内部，此时灯罩3靠近基体1，灯罩3对基体1上射下来的阳光所产生的阻挡效果也较少。
夏季正午时，此时环境的气温较高，环形囊9内的低温蒸发液快速蒸发成气态，并沿气管11输送至气腔内部，使得气腔的体积增大而推动软膜2向下鼓起，如图1所示，此状态下的液腔呈凹透镜形状，此时上方照射下来的太阳光会产生散光效果，从而使得大棚下方的农作物所接受的光照明显减少，农作物叶片上光照减小时，叶片的表面温度也会明显降低，避免叶片的气孔闭合，保证在夏季正午时，农作物也可保持一定的光合作用程度，提高在白昼时，农作物整体的光合作用效率。
同时在夏季正午液腔呈凹透镜状态时，软膜向下凸起将液腔内的液体经软管7挤压至管套4内部，从而推动内杆5在管套4内向外滑动，由于内杆5和管套4分别与灯罩3和基体1固定连接，即整个伸缩组件伸长推动灯罩3下移，液腔部分将中部的光照折射至灯罩3上壁的光伏板上进行发电，增大对光照的利用率。
值得说明的是在本发明中设置有用于储存光伏板所发电量的蓄电池(图中未示出)，夜晚时，蓄电池向各个补光灯14供电，使大棚中的农作物继续进行光合作用，进一步说明的是，补光灯14应在太阳刚刚落山时便开始发光，此时环境气温仍然处于较高水平，农作物的内酶的活性较强，此时进行补光产生光合作用的效果优于后半夜。
本发明设置磨砂层12和光滑层13可使得光照效果优化：液腔内填充的为硝酸钾溶液，硝酸钾的溶解特性为随温度升高，其溶解度大幅提高。
本装置在低温状态下时，软膜2处于与基体1内壁贴合的平直状态，由于温度较低，硝酸钾的溶解度也较低，此时硝酸钾溶液会析出部分硝酸钾固体并均匀沉降在基体1的底部，硝酸钾固体与磨砂层12配合使其表面转变为光滑状态，减少太阳光在基体1下壁的漫反射效果，保证大棚内的农作物可收到太阳光直射产生更强的光合作用；而边缘光滑层13覆盖一层硝酸钾晶体则会呈现出磨砂的效果，从而加强基体1下壁边缘处的漫反射效果，即使得基体1下壁边缘处入射的光可漫反射至各处，更加可能的将照射至边缘处的太阳光反射至农作物处，增大光合作用效率。
本装置在高温状态下时，硝酸钾的溶解度较高，此时硝酸钾会完全溶解在溶剂中，即磨砂层12呈现磨砂效果，使直接向下照射至农作物的太阳光先行受到光的漫反射，避免光照仍然过强导致农作物气孔闭合；此时液腔处于类凹透镜状态，将中间区域的光照折射至四周，四周的光滑层13减少漫反射情况的产生，保证更多的太阳光能够直接照射在光伏板上，从而增大其发电效率。
尽管本文较多地使用了基体1、软膜2、灯罩3、管套4、内杆5、弹簧6、软管7、回流孔8、环形囊9、回流管10、气管11、磨砂层12、光滑层13、补光灯14等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，包括圆柱形且为透明材质的基体(1)，其特征在于，所述基体(1)为中空结构，所述基体(1)的内侧上壁两端胶合有一个具有弹性的软膜(2)，所述基体(1)下方设置有灯罩(3)，所述基体(1)的下侧外壁固定连接有一个硬质的环形囊(9)，所述环形囊(9)内充满有低温蒸发液且其顶部至少连通有一个气管(11)，所述气管(11)与基体(1)的上壁连通，所述软膜(2)分隔为上方的气腔和下方的液腔，所述气管(11)远离环形囊(9)的一端与气腔连通，所述软膜(2)的中心处开设有一个与气腔连通的回流孔(8)，所述回流孔(8)的下端连通有一个硬质的回流管(10)，所述回流管(10)与环形囊(9)的底部连通，所述液腔内充满有硝酸钾溶液；
所述灯罩(3)为环形结构且其上壁固定有光伏板，所述灯罩(3)的下壁固定有多个为植物提供光照的补光灯(14)。
2.根据权利要求1所述的一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，其特征在于，所述灯罩(3)使用多个伸缩组件与基体(1)连接，每个所述伸缩组件均与基体(1)的液腔连通。
3.根据权利要求2所述的一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，其特征在于，所述伸缩组件包括转动连接在基体(1)外壁的管套(4)和与灯罩(3)转动连接的内杆(5)，所述管套(4)与内杆(5)密封滑动套接，偶数内杆(5)与管套(4)的内壁共同固定有一个弹簧(6)，所述管套(4)的通过软管(7)与基体(1)连通。
4.根据权利要求1所述的一种提高农作物光合效率的新能源农业大棚，其特征在于，所述基体(1)的内侧下壁分别设置有圆形的磨砂层(12)和环形的光滑层(13)，所述光滑层(13)同心套设在磨砂层(12)外。
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