CN111512943A - 降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法及植物生长柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法及植物生长柜，培植方法包括：选取根部长度满足预设长度的叶菜苗，将叶菜苗的根部浸在第一营养液中，采用第一光照强度培养叶菜苗；进入旺盛生长期后，将叶菜苗的根部浸在浓度高于第一营养液的第二营养液中，采用强度大于第一光照强度的第二光照强度培养叶菜苗；进入生长末期后，将叶菜苗的根部浸在浓度低于第一营养液的第三营养液中，采用强度大于第二光照强度的第三光照强度培养叶菜苗至植株高度达到采收标准；叶菜苗的植株高度达到采收标准后，将叶菜苗的根部浸在清水中，采用第一光照强度培养叶菜苗至叶菜苗被采收。本发明适用多种蔬菜的培植，确保植物生长柜能够培育出优质、安全的蔬菜。
Description
技术领域
本发明涉及蔬菜培植方法技术领域，尤其涉及降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法及植物生长柜。
背景技术
蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物之一，可提供人体所必需的多种维生素和矿物质等营养物质。由于过度施用氮肥、水肥等原因，我国蔬菜中硝酸盐积累过量问题日益严重。其中，水培方式生产的蔬菜因吸收营养成分的速度快，极其容易出现硝酸盐的积累。
植物生长柜是一种可用于家庭蔬菜种植的微型植物工厂，通过植物生长柜水培方式可以实现无污染、无农残、高品质蔬菜的种植，满足人们对健康生活方式的需求。然而，水培蔬菜的高硝酸盐含量直接制约了高附加值蔬菜在植物生长柜中的优质生产。因此，在使用植物生长柜进行蔬菜家庭种植中，探索在保证质量的前提下有效降低硝酸盐含量的方法，这对于保障消费者食用蔬菜安全，及其推广家庭植物生长柜水培种植模式具有十分重要的意义。
申请号为201810580430.3的发明专利公布了一种降低水培生菜硝酸盐含量的方法，在水培生菜采收前3~5天，或当生菜地上部鲜重达到采收标准的70%~90%时，将光照强度提高20%~40%，并同时降低所用营养液中的氮素浓度。该方法虽然能够在短期内显著的降低生菜叶片硝酸盐含量，但仅仅局限于生菜这一种蔬菜，不具有普适性。
现有技术中尚未出现适用范围广且有效降低硝酸盐含量的水培蔬菜培植方法。
发明内容
为了解决现有水培蔬菜硝酸盐含量高的缺陷，本发明提出降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法及植物生长柜，适用多种蔬菜的培植，确保植物生长柜能够培育出优质、安全的蔬菜。
本发明采用的技术方案是，设计降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法，包括：
选取根部长度满足预设长度的叶菜苗，将叶菜苗的根部浸在第一营养液中，采用第一光照强度培养叶菜苗；
进入旺盛生长期后，将叶菜苗的根部浸在浓度高于第一营养液的第二营养液中，采用强度大于第一光照强度的第二光照强度培养叶菜苗；
进入生长末期后，将叶菜苗的根部浸在浓度低于第一营养液的第三营养液中，采用强度大于第二光照强度的第三光照强度培养叶菜苗至植株高度达到采收标准；
叶菜苗的植株高度达到采收标准后，将叶菜苗的根部浸在清水中，采用第一光照强度培养所述叶菜苗至叶菜苗被采收。
优选的，叶菜苗的根部浸在清水中培养的第3天下午为采收最佳时间。
优选的，选取根部长度满足预设长度的叶菜苗之前，先将叶菜种子播种至海绵，黑暗下催芽处理3天后开始接受光照，接受光照后采取清水进行培养，逐步增加营养液浓度至达到幼苗培养浓度，继续培养叶菜苗至根部长度满足预设长度，预设长度为5cm。
优选的，逐步增加营养液浓度至达到幼苗培养浓度为每天将营养液浓度递增0.1mS/cm至达到0.6 mS/cm。
优选的，叶菜苗的植株高度达到采收标准的1/4~4/5时进入所述旺盛生长期，叶菜苗的植株高度达到采收标准的4/5及以上时进入生长末期。
在一实施例中，叶菜苗的根部浸在第一营养液中时，第一营养液的浓度为1.0 mS/cm，第一光照强度为10000 Lx~20000 Lx，光照时长为12~18 h/天；
进入旺盛生长期后，第二营养液的浓度为2.0 mS/cm ~2.5 mS/cm，第二光照强度为20000 Lx~30000 Lx，光照时长为15~18 h/天；
进入生长末期后，第三营养液的浓度为0.5 mS/cm ~0.6 mS/cm，第三光照强度为30000Lx~40000 Lx，光照时长为10~12 h/天。
叶菜苗的植株高度达到采收标准后，光照时长为12~14 h/天。
优选的，营养液的配置方法包括：各取相等剂量的叶菜类营养液的A母液、B母液、C母液混合，混合均匀后添加清水稀释，稀释后检测溶液的电导率作为营养液的浓度。
本发明还提出了植物生长柜，包括：柜体、设于所述柜体内的至少一层植物定植模组、通过循环管路与植物定植模组连接的储液箱、控制柜体内温度和湿度的温湿度调节装置、与温湿度调节装置连接的温湿度传感器、驱动柜体中气体流动的至少一个内循环风扇、向植物定植模组发光的植物培养灯；草莓苗定植在植物定植模组的定植孔中，植物生长柜采用上述的培植方法来培植蔬菜。
优选的，柜体上设有用于设定植物生长柜中的环境因子参数的人机交互装置。
与现有技术相比，本发明选取生长状态相对较好的叶菜苗进行生长初期培养，生长初期叶菜苗根部浸在第一营养液中有利于植株的快速生长，缩短生长周期。进入旺盛生长期后提高营养液浓度和光照强度，较强的光照强度、较长的光照时间能够促进根部吸收的硝酸盐还原成氨基酸、核酸等大分子物质，避免其在菜叶子液泡中的积累。进入生长末期后，降低营养液浓度，同时继续保持充足的光照，此时液泡中存储的硝酸根离子便会还原为大分子，用于维持自身的生长。植株高度达到采收标准时改为清水培养，降低光照强度、延长光照时间，可以进一步降低蔬菜食用时的硝酸盐含量。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中植物生长柜的结构示意图；
图2是本发明中植物定植模组的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明提出的方法用在植物生长柜中，植物生长柜具备温湿度调节功能、液体循环功能及风循环功能等，植物生长柜的具体结构包括：柜体、植物定植模组6、储液箱7、温湿度调节装置、温湿度传感器、新风风扇4、内循环风扇5和植物培养灯2等，柜体内设有至少一层植物定植模组6，植物培养灯2向植物定植模组6发光，以提供合适的生长光线，促进植物生长发育。植物定植模组6具有底座63和覆盖在底座63上的盖子61，盖子61上排列有多个定植孔62，底座63的一侧连接有进液管、另一侧连接有出液管，储液箱7设于柜体内的最底部，水泵将储液箱7中的液体抽入进液管送到底座63内，底座63内超出指定液位的液体从出液管流回储液箱7，水泵在培植过程中持续运行以保持底座63中的液体循环。
温湿度调节装置与温湿度传感器连接，温湿度调节装置根据温湿度传感器的检测信号，调节柜体内的温度和湿度使其满足设定条件，新风风扇4开启时将外界环境的空气送入柜体中，内循环风扇5开启时驱动柜体内的空气流动，内循环风扇5和新风风扇4共同作用，促进柜体内部与外界环境的空气循环，保证充足的CO2和O2含量，内循环风扇5优选设置在柜体的顶部和底部，空气循环效果更佳。柜体上设有用于设定植物生长柜中的环境因子参数的人机交互装置1，人机交互装置1与水泵、温湿度调节装置、新风风扇4、内循环风扇5及植物培养灯2连接，使用者可以通过人机交互装置1设置温度、湿度、风循环周期、营养液循环周期、光照时间五项环境因子参数。
在一实施例中，每个植物生长柜有三层植物定植模组6，每层有16个3.2×3.2 cm的方形定植孔62，相邻定植孔62的间距为70 cm，每层植物定植模组6的上方及底部均设置有植物培养灯2，植物培养灯2的光源为LED灯，人机交互装置1设置在柜体的前侧顶部，其采用LCD液晶显示屏。
本发明中降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法主要适用于叶菜类蔬菜，如小白菜、油麦菜、上海青等，培植方法具体包括以下步骤。
定植前阶段，先将叶菜种子播种至海绵，黑暗下催芽处理3天后开始接受光照，接受光照后采取清水进行培养，逐步增加营养液浓度至达到幼苗培养浓度，继续培养叶菜苗至根部长度满足预设长度。
对植物生长柜的植物定植模组6、储液箱7进行杀菌消毒之后，添加营养液至储液箱7，随后开启水泵，将营养液泵入植物定植模组6的底座63内，待液体循环开启一段时间后，水流进入平稳循环状态，此时底座63中的液体高度刚好能淹没叶菜苗根部的1/2~2/3。
选取根部长度满足预设长度的叶菜苗分株定植于植物生长柜的定植孔62中，每个定植孔62定植1株叶菜苗，将叶菜苗的根部浸在第一营养液中，采用第一光照强度培养叶菜苗。鉴于幼苗已经适应较高浓度的营养液，因此不需要进行清水培养，缩短了生长周期，该操作既能保证植株生长速度不受影响，又能保证植物定植后的成活率。
进入旺盛生长期后，此时的培养方式对蔬菜的品质影响至关重要，将叶菜苗的根部浸在浓度高于第一营养液的第二营养液中，采用强度大于第一光照强度的第二光照强度培养叶菜苗，充足的养分能够保证植株快速茁壮生长，有利于植物生长柜用户培育出优质蔬菜，同时较强的光照强度、较长的光照时间能够促进根部吸收的硝酸盐还原成氨基酸、核酸等大分子物质，避免其在菜叶子液泡中的积累。
进入生长末期后，将叶菜苗的根部浸在浓度低于第一营养液的第三营养液中，采用强度大于第二光照强度的第三光照强度培养叶菜苗至植株高度达到采收标准，营养液浓度降低，植物根部对硝酸盐的吸收量大大下降，同时继续保持充足的光照，此时液泡中存储的硝酸根离子便会还原为大分子，用于维持自身的生长，该操作是蔬菜中硝酸盐含量降低的必要保障。
叶菜苗的植株高度达到采收标准后，将叶菜苗的根部浸在清水中，采用第一光照强度培养所述叶菜苗至叶菜苗被采收，通过清水培养有效防止叶菜苗吸收过多营养成分，进一步降低蔬菜食用时的硝酸盐含量。
营养液的配置方法包括：将一定量的叶菜类A、B、C营养液分别溶解于300~500mL水中，制成A母液、B母液、C母液，各取相等剂量的A母液、B母液、C母液混合，混合均匀后添加清水稀释一定倍数，配置好的营养液，其电导率一般为1.2 mS/cm~2.5mS/cm，pH为5.5~6.5，营养液的电导率即为营养液的浓度，观察叶菜苗生长情况，间隔预设时间检测底座中营养液的电导率，当检测值不满足对应的目标范围时及时按需补充营养液或清水，以调节其浓度，同时设置适宜的温度、湿度、光照时间等环境因子参数，保证叶菜苗顺利生长。此处的补充营养液可以通过加快液体循环实现，也可以是用户手动向储液箱7中添加营养液实现，当然也可以是其他调节手段，叶菜类母液也可以直接取用现有营养液的母液。
本发明提供了一个培植方法的优选实施例，下面详细说明。
定植前阶段，叶菜种子播种至海绵，黑暗下催芽处理3天后开始接受光照，培育幼苗，接受光照第一天采取清水进行培养，此后按照每天递增0.1 mS/cm的速度逐步增加营养液浓度，浓度达到0.6 mS/cm后停止增加浓度。通过营养液浓度的逐步升高，既有利于幼苗的快速生长，同时使其在培育期就能适应较高的营养液浓度，后续定植进植物生长柜后，省去了清水适应性培养的时间，有利于植株的快速生长。采用0.6 mS/cm浓度的营养液继续培育幼苗，待幼苗根部长至5 cm左右，此时幼苗的生长状态相对较好，适宜于定植进植物生长柜。
对植物生长柜的植物定植模组6、储液箱7进行杀菌消毒之后，添加营养液至储液箱7，随后开启水泵，将营养液泵入植物定植模组6的底座63内，待液体循环开启一段时间后，水流进入平稳循环状态，此时底座63中的液体高度刚好能淹没叶菜苗根部的1/2~2/3。
选取根部长度满足5cm的叶菜苗分株定植于植物生长柜的定植孔62中，每个定植孔62定植1株叶菜苗，将叶菜苗的根部浸在第一营养液中，采用第一光照强度培养叶菜苗，第一营养液的浓度为1.0 mS /cm，第一光照强度为10000 Lx~20000 Lx，光照时长为12~18h/天。
叶菜苗的植株高度达到采收标准的1/4~4/5时进入旺盛生长期，将叶菜苗的根部浸在第二营养液中，采用第二光照强度培养叶菜苗，第二营养液的浓度为2.0 mS/cm ~2.5mS/cm，第二光照强度为20000 Lx~30000 Lx，光照时长为15~18 h/天。
叶菜苗的植株高度达到采收标准的4/5及以上时进入生长末期，将叶菜苗的根部浸在第三营养液中，采用第三光照强度培养叶菜苗，第三营养液的浓度为0.5 mS/cm ~0.6mS/cm，第三光照强度为30000 Lx~40000 Lx，光照时长为10~12 h/天。
叶菜苗的植株高度达到采收标准后，将叶菜苗的根部浸在清水中，采用第一光照强度培养叶菜苗至叶菜苗被采收，第一光照强度为10000 Lx~20000 Lx，光照时长为12~14h/天，继续培养叶菜苗到第3天下午采收。
叶菜苗在生长过程中不断的吸收营养物质，因此营养液浓度处于动态变化中，本发明将叶菜苗定植在植物柜中，定时对营养液浓度进行检测，及时补充营养液或清水，保证其在适当的浓度范围之内，并且定时对其它环境参数如水培温度等进行检测，及时调整对应装置的工作状态，保证叶菜苗处于适当的环境条件中。
定植初期、旺盛生长期、生长末期、采收期中所需的培植天数和环境因子参数可提前预设，通过人机交互装置1自动控制植物生长柜培植蔬菜，即将不同的蔬菜培植数据提前分类储存在人机交互装置1中，用户依据实际准备培植的蔬菜种类，在人机交互装置1的界面上选择自动培植该蔬菜，植物生长柜按照该蔬菜对应的培植数据自动运行。当然，实际使用时，用户也可以通过操作人机交互装置1手动控制植物生长柜培植蔬菜。
本发明在降低水培蔬菜硝酸盐含量的同时，保证蔬菜产量、生长速度不受影响，确保植物生长柜能够培育出优质、安全的蔬菜，同时能够消除消费者对水培蔬菜食用安全隐患的担忧，有利于植物生长柜家庭种植模式的推广。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种降低水培蔬菜硝酸盐的培植方法，其特征在于，包括：
选取根部长度满足预设长度的叶菜苗，将所述叶菜苗的根部浸在第一营养液中，采用第一光照强度培养所述叶菜苗；
进入旺盛生长期后，将所述叶菜苗的根部浸在浓度高于所述第一营养液的第二营养液中，采用强度大于所述第一光照强度的第二光照强度培养所述叶菜苗；
进入生长末期后，将所述叶菜苗的根部浸在浓度低于所述第一营养液的第三营养液中，采用强度大于所述第二光照强度的第三光照强度培养所述叶菜苗至植株高度达到采收标准。
2.根据权利要求1所述的培植方法，其特征在于，所述叶菜苗的植株高度达到采收标准后，将所述叶菜苗的根部浸在清水中，采用第一光照强度培养所述叶菜苗至所述叶菜苗被采收。
3.根据权利要求2所述的培植方法，其特征在于，所述叶菜苗的根部浸在清水中培养的第3天下午为采收最佳时间。
4.根据权利要求1所述的培植方法，其特征在于，选取根部长度满足预设长度的叶菜苗之前，先将所述叶菜种子播种至海绵，黑暗下催芽处理3天后开始接受光照，接受光照后采取清水进行培养，逐步增加营养液浓度至达到幼苗培养浓度，继续培养所述叶菜苗至根部长度满足预设长度。
5.根据权利要求4所述的培植方法，其特征在于，所述逐步增加营养液浓度至达到幼苗培养浓度为每天将营养液浓度递增0.1 mS/cm至达到0.6 mS/cm。
6.根据权利要求1所述的培植方法，其特征在于，所述叶菜苗的植株高度达到采收标准的1/4~4/5时进入所述旺盛生长期，所述叶菜苗的植株高度达到采收标准的4/5及以上时进入生长末期。
7.根据权利要求1所述的培植方法，其特征在于，所述叶菜苗的根部浸在第一营养液中时，所述第一营养液的浓度为1.0 mS /cm，第一光照强度为10000 Lx~20000 Lx，光照时长为12~18 h/天；
进入旺盛生长期后，所述第二营养液的浓度为2.0 mS/cm ~2.5 mS/cm，第二光照强度为20000 Lx~30000 Lx，光照时长为15~18 h/天；
进入生长末期后，所述第三营养液的浓度为0.5 mS/cm ~0.6 mS/cm，第三光照强度为30000 Lx~40000 Lx，光照时长为10~12 h/天。
8.根据权利要求2所述的培植方法，其特征在于，所述叶菜苗的植株高度达到采收标准后，光照时长为12~14 h/天。
9.根据权利要求1所述的培植方法，其特征在于，所述预设长度为5cm。
10.根据权利要求1至9任一项所述的培植方法，其特征在于，营养液的配置方法包括：各取相等剂量的叶菜类营养液的A母液、B母液、C母液混合，混合均匀后添加清水稀释，稀释后检测溶液的电导率作为营养液的浓度。
11.一种植物生长柜，包括：柜体、设于所述柜体内的至少一层植物定植模组、通过循环管路与所述植物定植模组连接的储液箱、控制柜体内温度和湿度的温湿度调节装置、与所述温湿度调节装置连接的温湿度传感器、驱动柜体中气体流动的至少一个内循环风扇、向所述植物定植模组发光的植物培养灯；其特征在于，所述草莓苗定植在所述植物定植模组的定植孔中，所述植物生长柜采用如权利要求1至10任一项所述的培植方法来培植蔬菜。
12.如权利要求11所述的植物生长柜，其特征在于，所述柜体上设有用于设定所述植物生长柜中的环境因子参数的人机交互装置。
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