CN112715344A - 一种蔬菜水培装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于设施园艺无土栽培装置技术领域，具体涉及一种蔬菜水培装置及其使用方法，所述装置包括营养液循环系统和栽培系统；所述营养液循环系统包括营养液混合装置、营养液添加装置及营养液回收消毒装置，用于为蔬菜提供营养液；所述栽培系统包括支架和多层栽培槽，所述多层栽培槽固定在支架上，所述栽培槽包括由上到下依序排列的栽培板、第一层营养液盘、第二层营养液盘、第三层营养液盘；所述栽培板上设置有多个种植孔和喷头，所述种植孔中设置有穴杯。本发明所述的水培装置集中了多种水培系统的优点，克服了单种栽培装置的缺陷，优化了根系环境，有利于植株生长。
Description
技术领域
本发明属于设施园艺无土栽培装置技术领域，具体涉及一种蔬菜水培装置及其使用方法。
背景技术
无土栽培作为一种区别于传统土壤栽培技术的新型栽培模式具有较大的优势，发展前景非常广阔。此种培育方法与传统泥土培育相比，植物生长不受时间和空间的限制，在足够营养液、阳光和空气的条件下，就可以健康生长，完全摆脱了作物对土壤的依赖，同时解决了由于土传病害、连作障碍等带来的多种影响作物生长发育的问题，极大地拓宽了农业生产的空间，提升了作物产量和品质，在我国具有广阔的发展前景。
2018年，中国设施园艺面积达410万hm2，位居世界第一位。我国设施农业发展迅速，设施水平不断提档升级，越来越多的出现大型玻璃温室、连栋薄膜温室和植物工厂，无土栽培技术成为配套生产技术发挥其最大的生产效益。目前现存的无土栽培装置普遍存在自动化、机械化水平低下、人工劳力耗费巨大、生产效率缓慢这些制约温室生产效益的问题；加上目前现有的营养液栽培设备需要持续供电、持续加氧才能保障根系生长不至腐烂，因此需要迫切提高营养液栽培水平、实现省时省力生产，在有限的温室中发挥生产的最大生产潜力，提高温室植物的生产效率和产品品质。
发明内容
本发明解决的技术问题针对现有技术的不足，提供一种叶菜及茄果类蔬菜水培装置及使用方法，将解决植物根系正常生长、营养吸收和氧气的需求。
本发明提供的技术方案如下：
一种蔬菜水培装置，包括：营养液循环系统和栽培系统；
所述营养液循环系统用于为蔬菜提供营养液；
所述栽培系统包括支架19和多层栽培槽，所述栽培槽固定在支架19上，所述栽培槽包括由上到下依序排列的栽培板、第一层营养液盘1、第二层营养液盘2、第三层营养液盘3；所述栽培板上设置有多个种植孔15和喷头18，所述种植孔15中设置有穴杯5；所述栽培槽的两侧管壁上端设置有第一凸缘6，所述栽培板的两端设置有第一卡槽7，用于将栽培板固定于栽培槽的两侧管壁上方；所述第一层营养液盘1对称设置有第一连接板8，所述第一连接板8上方设置有第二凸缘9；所述第二层营养液盘2上对称设置有第二卡槽10，用于卡住第一连接板8的下方；所述第二层营养液盘2上方对称设置有第二连接板11，所述第二连接板11上方设置有第三凸缘12；所述第二层营养液盘2下方对称设置有第三连接板13，所述第三层营养液盘上对称设置有第三卡槽14，用于卡住第三连接板13的下方。
进一步的，所述营养液循环系统包括营养液混合装置、回收消毒池和营养液管道16；所述营养液混合装置包括电机、液体泵和搅拌装置，对营养液进行精量混合，通过电机和液体泵将营养液输送出去进行循环，并定时补充营养元素；所述回收消毒池与营养液管道16连接，用于存储各层培养装置内多余的营养液。
进一步的，所述第二凸缘9的高度高于穴杯5底部的高度，所述第三凸缘12的高度低于第二凸缘9的高度。
进一步的，所述穴杯5底端与第一层营养液盘1的距离为0.7cm；所述第二层营养液盘2与第一层营养液盘1底端的距离为2.0cm；所述第三层营养液盘与第二层营养液盘2底端的距离为4.6cm。
进一步的，所述搅拌装置设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片旋转使得营养液在注入时，对营养液进行旋转的挤入排出，使得营养液在注入营养池内形成螺旋，加速营养液的混合。
进一步的，所述栽培槽上设置有用于检测所述栽培槽环境信息的检测系统，所述检测系统包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、PH传感器以及生长周期检测器。
进一步的，所述栽培槽上设置有与所述检测系统相连接的控制系统，所述控制系统根据所述检测系统反馈的信息对所述栽培槽的环境进行控制调节。
进一步的，所述栽培系统上方均设置有照明装置，所述控制系统用于控制所述照明装置调节光照波长。
进一步的，所述栽培系统还设置有支架，所述支架设置于栽培槽上方，用于支撑栽培槽。
本发明还提供一种蔬菜水培装置的使用方法，包括以下步骤：
将混合配好的营养液通过多方向喷头18注入栽培槽内部；
将盛有幼苗的穴杯5放置在等距的种植孔15中，使植物的根系浸泡在内部第一层营养液盘1板上；
根据作物生长阶段的需求，每天通过多方向喷头18定时定量向栽培槽内部喷进添加营养液；作物根系随着时间而慢慢长大，部分根系浸泡在第一层液盘内的营养液中，一部分延伸入第二层；根系继续扩大后，又会留一部分在第二层液盘内的营养液中，一部分伸长进入第三层液盘内的营养液中；
自定植后即开启液体泵，定时定量向栽培槽中供应营养液，形成循环，营养液从栽培槽上部通过喷头雾喷进入槽中，多余营养液通过一端的回液孔回流到废弃营养液池中，废弃液经消毒杀菌后可再进入回收消毒池重新被循环利用。
本发明的有益效果是：
第一解决了营养液膜(NFT)栽培限制根系生长和停电营养液供应不足所带了的问题；第二解决了深水培需要不断添加氧气保障根系不腐烂费时费力的问题。本发明根据植物和根系的生长，将营养液分批分层次以水和雾的形式喷洒到栽培槽，极大的提高了根系对营养液的接触，同时保障栽培槽内的氧气浓度，这些都极大程度地促进根系的扩散增长，提供充足的营养，同时保障部分根系暴露在空气中吸收氧气，确保植株的正常生长；栽培槽内部平整的构造始终保持存有营养液，保障任何情况下栽培槽内部的营养液足以支撑植株生长。
附图说明
图1为栽培槽剖面图；
图2为栽培槽实物图；
图3为本发明所述的水培装置示意图。
1、第一层营养液盘；2、第二层营养液盘；3、第三层营养液盘4、栽培板；5、穴杯；6、第一凸缘；7、第一卡槽；8、第一连接板；9、第二凸缘；10、第二卡槽；11、第二连接板；12、第三凸缘；13、第三连接板；14、第三卡槽；15、种植孔；16、营养液管道；17、出液管；18、喷头；19、支架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面通过附图和实施例详述本发明。
实施例1
一种蔬菜水培装置，所述蔬菜水培装置用于叶菜和茄果类蔬菜种植的无土栽培，包括：营养液循环系统和栽培系统；
所述营养液循环系统用于为蔬菜提供营养液；
所述栽培系统包括支架和栽培槽，所述栽培槽固定在支架上，所述栽培槽为中空正梯形3层轨道式管道结构，包括由上到下依序排列的栽培板4、第一层营养液盘1、第二层营养液盘2、第三层营养液盘3；所述栽培板4上设置有多个等距离排布的种植孔15，所述种植孔中设置有穴杯5，所述穴杯底端与第一层营养液盘的距离为0.7cm，随着植株的不断生长，根系向四周生长和外延，可以落入第二层营养液盘和第三层营养液盘内的空间中。所述第二层营养液盘与第一层营养液盘底端的距离为2.0cm；所述第三层营养液盘与第二层营养液盘底端的距离为4.6cm；这样的栽培槽其内部的立体架构既为植株根系创造了一个合理均衡的空间分布，又为根系生长提供了足够的营养，同时暴露在空气中的根系可以吸收到足够的氧气，集中了多种水培系统的优点，克服了单种栽培装置的缺陷，优化了根系环境，有利于植株生长。根据此栽培槽在黄瓜上的试验结果表明：营养液膜栽培作物根系接触营养液的面积为36％，此栽培槽营养液接触面积达95％，深水培营养液的接触面积为100％(但是容易导致烂根)；本发明栽培槽中的根系空间占比同比其他两种栽培槽增加1-1.5倍，根系密度下降50％左右，单株产量同比提高20％-30％。
所述栽培槽的两侧管壁上端设置有第一凸缘6，所述栽培板的两端设置有第一卡槽7，用于将栽培板固定于栽培槽的两侧管壁上方；所述第一层营养液盘1对称设置有第一连接板8，所述第一连接板8上方设置有第二凸缘9；所述第二层营养液盘2上对称设置有第二卡槽10，用于卡住第一连接板1的下方以起到对第一连接板8的固定效果；所述第二层营养液盘2上方对称设置有第二连接板11，所述第二连接板11上方设置有第三凸缘12；所述第二层营养液盘2下方对称设置有第三连接板13，所述第三层营养液盘上对称设置有第三卡槽14，用于卡住第三连接板12的下方以起到对第三连接板的固定效果；
所述第二凸缘的高度高于穴杯底部的高度，所述第三凸缘的高度低于第二凸缘的高度，这样的设计可以使植株的根部在生长过程中，根系逐渐向四周生长和外延，顺利落入第二层营养液盘和第三层营养液盘内的空间中。
所述栽培槽通过营养液管道16与营养液循环系统连接，管道通过出液管17与栽培板上的多向喷头18连接。所述喷头18设置于栽培板上，所述喷头用于喷洒水分和营养液；
所述栽培槽为中空正梯形管道结构，最上层的栽培板上有等距离的多个种植孔和多方向营养液喷头，内部3层营养液盘通过等距离推件进入轨道相连接，各层营养液盘内部贯通，形成用于流通营养液的通道和根系的分层次生长；
所述栽培槽上设置有用于检测所述栽培槽环境信息的检测系统，所述检测系统包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、PH传感器以及生长周期检测器。
所述栽培槽上设置有与所述检测系统相连接的控制系统，所述控制系统根据所述检测系统反馈的信息对所述栽培槽的环境进行控制调节。
所述栽培系统上方均设置有照明装置，所述控制系统用于控制所述照明装置调节光照波长。
所述栽培槽固定连接在栽培系统上，栽培槽外部连接营养液管道，营养液管道通过出液管与栽培槽上的多方向喷头连接。
所述栽培系统还设置有支架19，所述支架设置于栽培槽下方，用于支撑栽培槽。
所述营养液循环系统位于整个系统的端部，包括营养液混合装置、回收消毒池和营养液管道，所述营养液管道用于营养液的注入和回收。所述营养液混合装置包括电机、液体泵和搅拌装置，对营养液进行精量混合，通过电机和液体泵将营养液输送到栽培系统中的栽培槽管道进行循环，并定时补充营养元素；所述搅拌装置设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片旋转使得营养液在注入时，对营养液进行旋转的挤入排出，使得营养液在注入营养池内形成螺旋，加速营养液的混合。所述回收消毒池与营养液管道连接，用于存储各层培养装置内多余的营养液。
本发明所述的蔬菜水培装置的使用方法如下：
采用上述的无土栽培槽，包括以下步骤：
步骤1、将混合配好的营养液通过多方向喷头注入栽培槽内部；
步骤2、将穴杯种的幼苗定植在等距的种植孔中，使植物的根系浸泡在内部第一层营养液盘板上；
步骤3、将穴杯中的幼苗定植在等距的种植孔中，将混合配好的营养液通过多方向喷头注入栽培槽内部，根据作物不同生长发育阶段的情况和外部条件控制营养液的添加；
步骤4、开启液体泵，形成循环，注入新的营养液，回收废弃营养液，废弃液消毒杀菌进入回收消毒池重新利用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蔬菜水培装置，其特征在于，包括：营养液循环系统和栽培系统；
所述营养液循环系统用于为蔬菜提供营养液；
所述栽培系统包括支架(19)和多层栽培槽，所述栽培槽固定在支架(19)上，所述栽培槽包括由上到下依序排列的栽培板、第一层营养液盘(1)、第二层营养液盘(2)、第三层营养液盘(3)；所述栽培板上设置有多个种植孔(15)和喷头(18)，所述种植孔(15)中设置有穴杯(5)；所述栽培槽的两侧管壁上端设置有第一凸缘(6)，所述栽培板的两端设置有第一卡槽(7)，用于将栽培板固定于栽培槽的两侧管壁上方；所述第一层营养液盘(1)对称设置有第一连接板(8)，所述第一连接板(8)上方设置有第二凸缘(9)；所述第二层营养液盘(2)上对称设置有第二卡槽(10)，用于卡住第一连接板(8)的下方；所述第二层营养液盘(2)上方对称设置有第二连接板(11)，所述第二连接板(11)上方设置有第三凸缘(12)；所述第二层营养液盘(2)下方对称设置有第三连接板(13)，所述第三层营养液盘上对称设置有第三卡槽(14)，用于卡住第三连接板(13)的下方。
2.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述营养液循环系统包括营养液混合装置、回收消毒池和营养液管道(16)；所述营养液混合装置包括电机、液体泵和搅拌装置，对营养液进行精量混合，通过电机和液体泵将营养液输送出去进行循环，并定时补充营养元素；所述回收消毒池与营养液管道(16)连接，用于存储各层培养装置内多余的营养液。
3.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述第二凸缘(9)的高度高于穴杯(5)底部的高度，所述第三凸缘(12)的高度低于第二凸缘(9)的高度。
4.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述穴杯(5)底端与第一层营养液盘(1)的距离为0.7cm；所述第二层营养液盘(2)与第一层营养液盘(1)底端的距离为2.0cm；所述第三层营养液盘与第二层营养液盘(2)底端的距离为4.6cm。
5.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述搅拌装置设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片旋转使得营养液在注入时，对营养液进行旋转的挤入排出，使得营养液在注入营养池内形成螺旋，加速营养液的混合。
6.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述栽培槽上设置有用于检测所述栽培槽环境信息的检测系统，所述检测系统包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、PH传感器以及生长周期检测器。
7.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述栽培槽上设置有与所述检测系统相连接的控制系统，所述控制系统根据所述检测系统反馈的信息对所述栽培槽的环境进行控制调节。
8.根据权利要求7所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述栽培系统上方均设置有照明装置，所述控制系统用于控制所述照明装置调节光照波长。
9.根据权利要求1所述的蔬菜水培装置，其特征在于，所述栽培系统还设置有支架，所述支架设置于栽培槽上方，用于支撑栽培槽。
10.根据权利要求1～9任一项所述的蔬菜水培装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将混合配好的营养液通过多方向喷头(18)注入栽培槽内部；
将盛有幼苗的穴杯(5)放置在等距的种植孔(15)中，使植物的根系浸泡在内部第一层营养液盘(1)板上；
根据作物生长阶段的需求，每天通过多方向喷头(18)定时定量向栽培槽内部喷进添加营养液；作物根系随着时间而慢慢长大，部分根系浸泡在第一层液盘内的营养液中，一部分延伸入第二层；根系继续扩大后，又会留一部分在第二层液盘内的营养液中，一部分伸长进入第三层液盘内的营养液中；
自定植后即开启液体泵，定时定量向栽培槽中供应营养液，形成循环，营养液从栽培槽上部通过喷头雾喷进入槽中，多余营养液通过一端的回液孔回流到废弃营养液池中，废弃液经消毒杀菌后可再进入回收消毒池重新被循环利用。
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