CN113439651A - 一种梯形智慧物理农业种养殖的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梯形智慧物理农业种养殖的方法及系统，涉及智慧物理农业技术领域，其中系统包括种养殖模块和智慧物理农业模块。种养殖模块包括支撑架和种养殖区，支撑架包括组成两个梯形面的立式支撑结构和橫卧式支撑结构。种养殖区为栽培种植区和蛙类、水产养殖区，栽培种植区包括种植管、种植盖、供给装置、回流装置。智慧物理农业模块包括传感模块、声波发生模块、交互模块、空间电场发生模块、超细微泡发生模块、电功能水发生模块。本发明中梯形结构的种养殖架能够给种养殖区域内的植株提供良好的光照、通风等生长环境，引入青蛙等生物形成相生相克的机制，无需农药除虫，提高作物产量的同时对山地生态环境也不造成影响。

Description

一种梯形智慧物理农业种养殖的方法及系统

技术领域

本发明涉及智慧物理农业技术领域，具体涉及一种梯形智慧物理农业种养殖的方法及系统。

背景技术

我国山地资源占国土资源总量的65％以上，而大多限于梯田平整式的开垦利用，不管是种植果树还是蔬菜与粮食，都是在破坏自然生态的前提下进行，有些地区过度开垦严重影响当地生态平衡，造成水土流失、荒漠化及物种多样性丧失；而且单一的农业生态又会导致病虫害的滋生暴发，不得不大量使用农药，又导致土壤大气及地下水的污染，致使农业生产与生态之间难以做到和谐共生协同的效果。

为了满足农业生产的要求，同时也减少对生态的破坏及环境的污染，有人提出了农林复合耕作系统的构建。所谓农林复合耕作系统，就是把农业生产融入山地的林业生态当中，于林缘地发展农业或者于林下发展农业，利用森林多样化的生态资源，实现农林业之间的共生互作。

如山沟有林地保护的水稻田，可以种植出不用农药的有机稻，因为一旦有虫，森林的天敌会飞迁来消灭它。再如林地或林缘生态条件下的野菜，基本上不会因病虫的危害而导致种群的灭绝及对生物量经济产量的严重影响，这就是自然界生态多样性与相生相克的机理。再如森林系统中，为了保护某种生物，把其天敌杀灭，最后受保护的物种开始退化得病而灭绝。造林也是同样的道理，混交林有强大的抗病虫与抗火灾能力，而清一色的林地抗自然灾害及病虫能力差，而出现林地生态退化。说明在同一生态系统中，物种多样性及相生相克的自然运行机制是维系生态平衡及持续发展的主要动力。

把农业生产非破坏性的融入山地生态，将是相生相克机理的仿生应用，也是实现农业安全可持续发展的科学道路。但是当前传统的农林复合系统耕作模式存在一些缺点，就是用工量大，并且土地利用率低，难以实现产业化发展。

针对上述问题，结合现代农业科技成果，在保留传统农林复合耕作的生态优势外，可以有效解决山地耕作用工量大管理繁琐的问题，这就是气雾培、水培耕作技术与山地生态的有机结合。当前国内与国际上，设施化的无土栽培基本都是在温室大棚内实施，也形成了定势定向思维，把无土栽培作为工厂化的生产方式进行温室大棚的扩张发展，必须有严格的设施作保障，实现单一生态系统条件下的控制式生产方式。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种梯形智慧物理农业种养殖的方法及系统，能够将无土栽培技术与山地生态有机结合，在不破坏山地生态系统的同时科学合理地运用物理农业新技术提高蔬果作物的产量。

本发明的技术方案为：

一种梯形智慧物理农业种养殖系统，包括种养殖模块和智慧物理农业模块。种养殖模块包括支撑架和种养殖区，智慧物理农业模块包括传感模块、声波发生模块、交互模块、空间电场发生模块、超细微泡发生模块、电功能水发生模块。

其中支撑架为包含两个梯形面的立体结构，还包括立式支撑结构和橫卧式支撑结构，立式支撑结构和橫卧式支撑结构组成的梯形面的上底长度小于下底长度。

立式支撑结构为斜式或直立式，首选每节长度为1m-3m，其次选择每节长度为1m-5m。横卧式支撑结构首选每节长度为1m-6m，其次选择每节长度为1m-12m。上、下橫卧式支撑结构长度大于或等于上底、下底长度加两边种植管的直径之和。相关规格也可根据现场和建设需要予以科学合理调整，以利于更好地生产管理和游客安全体验。

种养殖区包括栽培种植区和蛙类、水产养殖区，栽培种植区在支撑架顶端和/或除梯形面的斜面上，蛙类、水产养殖区在支撑架内的中下方。

蛙类、水产养殖区为养殖池和/或养殖箱，优选的为养殖箱。养殖箱任一顶端头安装有给水管，任一底端头安装有排水管，且养殖箱材料为树脂合成板材或金属布料合成板材或钢结构架铺防水膜或混凝土浇筑。

进一步的，栽培种植区包括无土栽培种植区和/或有土栽培种植区，无土栽培种植区包括气雾培种植区，和/或水培种植区，和/或基质培种植区。气雾培种植区包括气雾培种植管、种植盖、气雾培供给装置、气雾培回流装置。水培种植区包括水培种植管、种植盖、水培供给装置、水培回流装置。基质培种植区包括基质培种植管、种植盖、基质培供给装置。气雾培种植管、水培种植管、基质培种植管上开设有种植孔，种植孔的直径大小与种植盖上孔洞的直径大小根据所要种植的植株品种进行确定，优选的为3cm-12cm，孔洞之间间距为10cm-60cm。种植盖上开设有孔洞，种植盖上的孔洞与无土栽培种植区内的种植孔相对应。气雾培种植管、水培种植管、基质培种植管在支撑架顶端或除梯形面的斜面上，具体的可以在支撑架除梯形面的斜面上、中、下部位。优选的在同一水平位置的同一支撑架除梯形面的斜面上包括两根种植管，具体的为在支撑架除梯形面的斜面上、中、下部位同一水平位置上内外各安装有一根种植管。

进一步的，支撑架材质为热镀锌或镀锌或不锈钢或碳纤维或竹类或耐水浸泡空心木类，其结构为管或筒或杆。气雾培和水培种植管为PEC或PVC或竹类或耐水浸泡空心木类的管材，优选的为抗紫外线无污染的PEC管材，管材的口径大小根据所要种植的植株品种进行确定，优选的为30cm。

气雾培供给装置包括气雾培液体供给主管、气雾培液体供给分管、喷头，气雾培液体供给主管在气雾培种植管内。在每一植株根部距气雾培液体供给主管最近处安装气雾培液体供给分管，在气雾培液体供给分管与植株根部最近的端头处安装喷头，喷头安装位置应当根据植株根部或径块最大化考虑其距离和喷头面向植株根部或径块最大化尽可能多地吸收清水或营养液。气雾培回流装置包括气雾培回流管，在每一根气雾培种植管任一端头底部，安装回流管。水培供给装置包括水培液体供给主管，水培液体供给主管连接在水培种植管任一端头上口，水培回流装置包括水培回流管，水培回流管连接在种植管另一端头一半高度位置。基质培供给装置包括基质培给水主管，给水主管在基质培种植管任一端头上口。

进一步的，传感模块包括电线和传感装置，传感模块在栽培种植区内和/或在蛙类、水产养殖区内。电线安装在气雾培和水培种植管内，传感装置连接电线，传感装置具体安装在可能被清水或营养液湿润位置；和/或将传感装置安装在蛙类、水产养殖区内的养殖箱里。首选电线安装在种植管内、传感装置安装在清水、营养液回流口底壁和养殖箱里，以便时时采集种养殖系统中的温度、湿度、光、二氧化碳、氧气、声波、语音和液体中PH即钠、镁、锌等矿物质元素动态数据。

超细微泡发生模块包括送气管和超细微泡发生装置，送气管在栽培种植区内和/或在在所述蛙类、水产养殖区内，超细微泡发生装置与送气管连接。超细微泡根据其尺寸大小又分为毫米气泡、微米气泡(也叫微泡沫)、纳米气泡(也叫纳米泡沫)，能把空气或纯氧以极细微的气泡方式溶入水中，以实现水体的超饱和氧状态，增进植物生长与促进发育的增产措施。

声波发生模块包括电线和声波发生装置，电线在立式支撑结构的的一端和/或中间，和/或在橫卧式支撑结构的一端和/或中间，声波发生装置与电线连接，以便动植物在声波的振荡中更好地完成光合作用、呼吸作用、水分代谢、矿质元素吸收、气孔开度、酶活性等一切生命代谢活动，从而实现声波物理促进农业提高种养殖产品的品质和产量。

空间电场发生模块包括电线和空间电场发生装置，空间电场发生装置在立式支撑结构上方，空间电场发生装置与电线连接。优选距地面的距离大于3.5m，从而可提高果蔬的糖度和硬度以及决定花卉花期的提前和推迟花卉开花的时间，还可对空气特有的净化和杀菌作用以及调控植物吸收的强大功能，可以很有效地防治植物的气传和土传病害以及生理障碍，最大限度地减少农药的污染。

电功能水发生模块包括电线和电功能水发生装置，电功能水发生装置在所述栽培种植区内和/或在所述蛙类、水产养殖区内，电功能水发生装置与电线连接。电功能水的杀菌和消毒功效胜过次氯酸钠，它的本质是水，而不是化学药品，对人体无毒性作用、无刺激性、无副作用、无蓄积毒性，与光和空气及有机物接触，氧化还原电位下降，可逐渐还原生成普通水，将成为未来农业产生中最为重要的无公害产生手段。

进一步的，交互模块包括语音交互模块、可视交互模块和通信交互模块。

语音交互模块包括电线和语音交互装置，语音交互模块在立式支撑结构的一端和/或中间、和/或在橫卧式支撑结构的一端和/或中间，语音交互装置与电线连接，从而搭建种养殖物体如同机器人与前来观摩的学生体验、游客语音交互桥梁，提升种养殖更加智慧效果。

可视交互模块包括电线和可视交互装置，可视交互模块在立式支撑结构的一端和/或中间、和/或在橫卧式支撑结构的一端和/或中间，可视交互装置与电线连接，为生产现场与生产现场以搭建立视频交互系统。

通信交互模块包括电线和通信交互装置，通信交互发生模块在立式支撑结构的一端和/或中间、和/或在橫卧式支撑结构的一端和/或中间，通信交互装置与电线连接，为远程互联网信息服务平台搭建信息传输、语音视频传输、图形识别传输等交互桥梁功能。

进一步的，安装支撑架、种植管、养殖箱时需使用与支撑架形同材料的扣件或绑扎进行固定，以便生产管理、日常维护和长期使用期限匹配。

使用本发明中的梯形智慧物理农业种养殖系统可实现倒挂栽培，在系统中的种植管内种植植株，当植株生长至一定阶段时，枝条将会因重力作用垂下倒挂生长。

倒挂栽培也叫反重力栽培，让植株生长极性180度倒转，采用向地生长的栽培方式；农业生产及自然界植物大都是背地与向光生长，但也有些长于悬崖的植物因环境关系，倒立生长，这些倒立生长的植物大多可以很好的自我控制树冠的生长，可以形成紧凑矮化的树型，少有无效枝与徒长枝的抽发，再加上通风透光好，植株往往都表现较为健壮而遒劲感。有利于光合产物的积累及生殖生长，也有利于根系的发育。

在农业生产中的瓜果，是以收获果实为经济生物量，累累果实与高糖高品质是人们追求目标。瓜果的生产常因出现营养生长与生殖生长的矛盾而需进行整蔓摘心剪枝等工作，以达到平衡发育的目的，从而达到保花保果优质丰产的效果。而如果让瓜果向地倒挂生长，则可打破顶端优势，实现植物体内生长激素平衡分布，缓和营养生长，促发抽发更多健壮营养积累充足的枝蔓，有利于开花挂果，有利于营养生长的控制，可以不需人为干予情况下达到自然的平衡。所以瓜果倒挂后基本无需修剪整蔓与摘心处理，大大减少农事用工。

倒挂栽培就如果树的拉枝与圈枝等效果，有利于果树花芽分花果实膨大及糖度积累，也可以实现枝条生长的自我更新。倒挂栽培缓和了树液流动，让植物的生长发育更趋向于光合产物积累型转变。果树采用倒挂栽培更利于矮化密植与高效生产。

植物倒挂后，也使养份及水分的运输更为快速，可以克服输送的重力阻碍，更利于肥水代谢。倒挂后也改善了通风透光条件，再利用自然露天良好通风，及蜜源植物如南瓜、丝瓜等混作，达到吸引昆虫蜜蜂，实现免授粉保果管理。

以倒挂种植番茄为例，番茄结合管道雾培再通过倒挂生长方式，可以减少繁重的绑蔓摘心打杈等枝蔓整理工作，可以任其倒挂而长，当果实座果后利用自身重量形成坠挂状态，自然会于坠弯的背处长出新枝成为第二结果枝，第二结果枝坠果后就促发形成第三结果枝，如此不断循环，既优化了生长平衡又减免了枝蔓整理工作，可以完全实现免整蔓种植。番茄采用管道雾耕再实施倒挂种植，无需除草施肥灌溉与绑蔓整枝工作，只需物理农业病虫防治措施结合，节省了近90％以上的田间管理用工，可正真实现一人管200亩左右的高效化省力化生产目标，是未来瓜果及藤蔓蔬菜和果蔬产业创新发展的革命性生产方式。

一种梯形智慧物理农业种养殖的方法，包括步骤：

(1)选择山区地块为梯形智慧物理农业种养殖建设区，优选通风、采光、水质稳定的高低不平的山区地块为建设区。为山区山地快速步入高效、高产、高收提供科技支撑；

(2)根据日照方向确定梯形智慧物理农业种养殖系统的架设方向以及区域，该种养殖系统在东西方向上进行安装，即将支撑架的两个梯形面朝向南北方向。每个区域的经纬度不同，植物获得的光合作用不同，本梯形种养殖系统安装在东西方向上，以确保本种养殖系统中每一植株最大化获得光合作用等生长所需物质；

(3)选择并确定架设梯形智慧物理农业种养殖系统的支撑架、建设无土栽培种植区、和/或建设有土栽培种植区的耗材，然后按照预定尺寸对所选定耗材进行切割；

(4)根据梯形智慧物理农业种养殖建设区内水土、光照、生态环境等条件选择并确定目标种植植株、目标养殖水产和/或蛙类，根据目标种植植株的品种确定所述种植管的口径并在种植管上开设孔洞；

(5)在所确定的梯形智慧物理农业种养殖系统架设区域内开挖养殖池或安装养殖箱，然后安装梯形智慧种养殖系统的支撑架，该支撑架的两个梯形面朝向为南北方向；

(6)在支撑架上安装无土栽培种植区和/或有土栽培种植区，在无土栽培种植区和/或有土栽培种植区内安装供给装置、回流装置，安装智慧物理农业模块；

(7)植株定植、养殖投放；

(8)安装防护网以及物联网监控模块；

(9)连接供需接口，进行调试并使用。

进一步的，步骤(3)中按照预定尺寸对所选定耗材进行切割包括步骤：按照立式支撑结构长度为1m-5m、橫卧式支撑结构长度为1m-12m的尺寸要求对所选定的支撑架耗材进行切割。支撑架中立式支撑结构为斜式或直立式，优选的立式支撑结构为斜式，能够与橫卧式支撑结构形成等腰梯形面。

进一步的，在所确定的梯形智慧种养殖系统架设区内安装首选深80cm-100cm、宽80cm-120cm的养殖箱或开挖深首选深80cm-100cm、宽80cm-100cm的养殖池，具体尺寸可以根据现场和建设需要予以科学合理调整。

进一步的，步骤(6)中根据目标种植植株在梯形智慧物理农业种养殖系统中的生长条件的需求，将口径不同且开设有不同直径大小孔洞的种植管安装在支撑架上的不同位置处。

进一步的，种植管口径优选的为30cm，种植管的孔洞(种植管上的孔洞即为种植孔)直径为3cm-12cm，每个孔洞之间间距为10cm-60cm，相关规格也可根据现场和建设所需予以科学合理调整。

进一步的，在气雾培种植区内的气雾培种植管内安装气雾培液体供给主管：在需要气雾培的种植管道内清水及营养液供给主管，该主管安装位置首选种植管内的顶部。在每一植株根部距气雾培液体供给主管最近处安装气雾培液体供给分管，在气雾培液体供给分管与植株根部最近的端头安装喷头，喷头安装位置应当根据植株根部或径块最大化考虑其距离和喷头面向植株根部或径块最大化尽可能多地吸收清水或营养液。在气雾培种植管任一端头底部，安装气雾培液体回流管。在每一根水培种植管任一端头上口安装水培液体供给主管，在水培种植管另一端头一半高度安装水培液体回流管。在基质培种植管任一端头上口处安装基质培给水主管。

进一步的，步骤(7)中植株定植、养殖投放的具体步骤为：用海绵将所要种植的所述目标植株的根茎缠住，套进所述种植盖，再将套有所述目标植株的种植盖盖在所述种植管孔洞上；将所述水产、蛙类投放到养殖箱里或养殖池中。

进一步的，安装防护网，环以上工序完成后的梯形种养殖区外缘首选1m-3m周围，首选安装孔小、密度大的塑料网，高度首选1.8m，防止蛙苗、蟾蜍苗外逃和其他动物入侵。也可根据现场和建设需要更加科学合理调整相应规格。

进一步的，安装物联网监控及线路，在以上工序完成后的梯形种养殖区外缘以外首选5m-8m处的东西向和南北向，面向梯形种养殖区首选东西向和南北向各安装一个监控，每个监控及线路安装的立柱首选电讯户外标配的电杆，高度首选7m。也可根据现场和建设需要更加科学合理调整相应规格。

连接相关供需接口，连接清水及营养液供给管、清水及营养液回流管等接口后调试正常、投入运营。

本发明的有益之处在于：梯形结构的智慧物理农业种养殖系统不仅能够给种养殖区域内的植株提供良好的光照、通风等生长环境，还能节省山地种养殖的空间，形成多位一体的高产量种养殖区域。再加以智慧物理农业模块，能够更好地掌控动植物的生长状况、营造更有利于生长的环境。将无土栽培与山地环境相结合，相对独立高效化立体化的气雾培、水培和种植培育生产方式，实现了清水及营养液供应的闭锁零排放循环，对环境无污染，对生态无破坏，是一种永久的无连作障碍现象的耕作体系，可以在同一山地生态环境下实现多维度种养殖立体混合式可持续发展。不再是传统耕作的线性生态模式，单一的作物品种栽培并进行排它性的杂草铲除管理。而是以相对独立(与原植被之间彼此和谐共存)但空间资源利用最大化的方式融入原生态，对原生态只是优势的利用，而非排它性的破坏，对一些原本退化脆弱的山地生态甚至起到多样性重构与生态修复优化的作用。

引入了传感模块、声波发生模块、交互模块、空间电场发生模块、超细微泡发生模块、电功能水发生模块等纯物理农业治理和纯生物类的蛙类、水产类的养殖区域，通过生物之间相生相克的机制，既不用使用农药进行驱虫，不对当地的水土环境造成污染，也能提高蔬果作物、蛙类、水产类的产量，具有更高的经济价值。

附图说明

图1为本发明中的梯形智慧物理农业种养殖系统的结构图。

图2为本发明中的梯形智慧物理农业种养殖的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例中的的梯形智慧物理农业种养殖系统，包括种养殖模块和智慧物理农业模块。种养殖模块包括支撑架和种养殖区，智慧物理农业模块包括传感模块、声波发生模块、交互模块、空间电场发生模块、超细微泡发生模块、电功能水发生模块。

如图1所示，其中支撑架为包括两个梯形面的立体结构，还包括立式支撑结构和橫卧式支撑结构，立式支撑结构和橫卧式支撑结构组成的梯形面的上底长度小于下底长度。

支撑架材质热镀锌管，立式支撑结构为斜式，每节长度为3m。横卧式支撑结构每节长度为1m-6m。上、下橫卧式支撑结构长度大于上底、下底长度加两边种植管的直径之和。

种养殖区包括栽培种植区和蛙类养殖区，栽培种植区在支撑架上除梯形面的斜面上。蛙类养殖区为养殖箱，养殖箱材料为树脂合成板材，在支撑架内且中下方，如图1所示。

栽培种植区为无土栽培种植区，无土栽培种植区包括气雾培种植区、水培种植区和基质培种植区。气雾培种植区包括气雾培种植管、种植盖、气雾培供给装置、气雾培回流装置。水培种植区包括水培种植管、种植盖、水培供给装置、水培回流装置。基质培种植区包括基质培种植管、种植盖、基质培供给装置。气雾培种植管、水培种植管、基质培种植管上开设有种植孔，种植孔的直径大小与种植盖上孔洞的直径大小根为10cm，孔洞之间间距为20cm。种植盖上开设有孔洞，种植盖上的孔洞与无土栽培区内的种植孔相对应。

种植管在支撑架上除梯形面外的斜面的上端和下端，如图1所示。

支撑架上除梯形面的同一斜面上，在同一水平方向上有内外两根种植管。

支撑架材质为热镀锌管，气雾培和水培种植管为抗紫外线无污染的PEC管材，管材的口径大小为30cm。

气雾培供给装置包括气雾培液体供给主管、气雾培液体供给分管、喷头，气雾培液体供给主管在种植管内。在每一植株根部距气雾培液体供给主管最近处安装气雾培液体供给分管，在气雾培液体供给分管与植株根部最近的端头处安装喷头，喷头安装位置应当根据植株根部或径块最大化考虑其距离和喷头面向植株根部或径块最大化尽可能多地吸收清水或营养液。气雾培回流装置包括气雾培回流管，在每一根气雾培种植管任一端头底部，安装回流管。水培供给装置包括水培液体供给主管，水培液体供给主管连接在水培种植管任一端头上口，水培回流装置包括水培回流管，水培回流管连接在水培种植管另一端头一半高度位置。基质培供给装置包括基质培给水主管，给水主管在基质培种植管任一端头上口。

传感模块包括电线和传感装置，电线安装在气雾培和水培种植管内和养殖箱里，传感装置连接电线，传感装置具体安装在可能被清水或营养液湿润位置，为清水或营养液回流口底壁。

超细微泡发生模块包括送气管和超细微泡发生装置，送气管在种植管内和养殖箱里，超细微泡发生装置与送气管连接。声波发生模块包括电线和声波发生装置，电线在橫卧式支撑结构的中间，声波发生装置与电线连接。空间电场发生模块包括电线和空间电场发生装置，空间电场发生装置在立式支撑结构上方，空间电场发生装置与电线连接。电功能水发生模块包括电线和电功能水发生装置，电功能水发生装置在种植管内和和养殖箱里，电功能水发生装置与电线连接。

交互模块包括语音交互模块、可视交互模块和通信交互模块。语音交互模块包括电线和语音交互装置，语音交互模块在立式支撑结构的中间，语音交互装置与电线连接。可视交互模块包括电线和可视交互装置，可视交互模块在所述立式支撑结构的中间，可视交互装置与所述电线连接。通信交互模块包括电线和通信交互装置，所述通信交互发生模块在所述立式支撑结构的一端，通信交互装置与电线连接。

安装支撑架、种植管、养殖箱时需使用与支撑架形同材料的扣件或绑扎进行固定，以便生产管理、日常维护和长期使用期限匹配。

梯形智慧物理农业种养殖系统能科学合理调节温度、湿度、光照、通风、氧气和二氧化碳等对本系统内的动植物最大化的需求，在确保质量下几何式地倍增产量。

实施例2

如图2所示，为本发明的梯形智慧物理农业种养殖的方法流程图，包括以下步骤：

第一步定点，选择通风、采光、水质稳定的高低不平的山区地块为建设区，为山区山地快速步入高效、高产、高收提供科技支撑。

第二步放线，选择一个晴朗的上午或下午，就地取材，取一节1-3m笔直的竹条或树枝，垂直于地平线90°安装；根据该竹条或树枝在太阳光照射下的倒影，来确定该建设区的东、西方向为本梯形支撑架按此东、西方向予以安装，再以此倒影线来平行线横向扩展放大。

第三步构架选材，梯形支撑架材料为热镀锌管，梯形支撑架上、中、下的横卧式种植管材为抗紫外线无污染的PEC管材。

第四步构架制材，斜式支撑管每节长度为3m，横卧式支撑管每节长度为6m。上、中、下横单长度大于或等于上底、中腰、下底长度加两边种植管的直径之和，扣件或绑扎材料与管材匹配一致。

第五步物种选择，顶层和外缘种植的物种选择喜光的火棘和玫瑰、番茄、黄瓜、甜瓜等，里面种植的物种选择喜荫的黄精、白芨等。

第六步养殖箱安装和养殖池开挖，在梯形智慧物理农业种养殖系统架设区域内安装养殖箱和开挖养殖池。在养殖箱任一顶端头安装给水管，任一底端头安装排水管，养殖箱底部离地15cm，其下为养殖池。

第七步安装梯形支撑架，等腰梯形支撑架参照前述已确定的日出日落的东、西向安装，再将前述的材料组装成下底宽大于上底的梯形支撑架；每一组梯形支撑架长度首选3m长各边上中下各一根、下底即离地15cm处且宽2.2m各边一根、上底宽80cm加各边一根种植管的直径30cm之和为1.4m、中间层宽1m加各边一根种植管的直径30cm之和为1.6m，高1.8m，以便日常生产管理和游客体验采摘。

每一组梯形支撑架的主材料及扣件的材料统一材质材料，以便生产管理、日常维护和长期使用期限匹配。

第八步种植管打孔，根据种植品种不同，种植管孔规格大小不一；以本实施例中的“番茄+黄精+火棘+青蛙+鲫鱼+玫瑰”为例，种植藤本蔬菜番茄和水果番茄类的种植孔首选直径为12cm、种植孔间距首选60cm；种植食药同源的中药材类的黄精种植管孔直径为5cm、间距为30cm；种植常绿灌木的盆景苗类的火棘种植孔直径为12cm、种植孔间距为50cm；种植藤本鲜花类的玫瑰种植孔的位置在每一组梯形支撑架顶层的两端头，直径为12cm，种植孔间距首选25cm。

第九步安装种植管，根据种植品种不同，种植管口径不同；以本实施例中的“番茄+黄精+火棘+青蛙+鲫鱼+玫瑰”为例，种植番茄的种植管首选口径30cm的蓝色PEC管材，顶层安装在梯形支撑架的上底外缘两边各一根、中层安装在梯形支撑架的下底以上90cm高度的外缘两边各一根；种植火棘的种植管首选口径30cm的蓝色PEC管材，其中，最高处安装在梯形支撑架顶层的两根种植番茄的种植管之间居中且与该两根种植番茄的种植管平行水平位置，最低处安装在梯形支撑架与地面接触部分且与该梯形支撑架底边外缘平行水平线上；种植玫瑰的种植管首选口径30cm的蓝色PEC管材，安装在梯形支撑架两端头，即该玫瑰的种植管与同水平平行的番茄的种植管材成90°安装。安装过程中的每一个接点，皆需相应的扣件或绑扎材料予以固定。

第十步安装智慧物理农业模块，在梯形智慧物理农业种养殖系统内安装智慧物理农业模块，所述模块包括传感模块、声波发生模块、交互模块、空间电场发生模块、超细微泡发生模块、电功能水发生模块。交互模块包括语音交互模块、可视交互模块和通信交互模块。特别的，在栽培种植区和蛙类、水产养殖区内都要安装传感装置、超细微泡发生装置和电功能水发生装置。

第十一步安装气雾培清水及营养液供给主管，在需要气雾培的种植管道内安装气雾培清水及营养液供给主管。

第十二步安装气雾培清水及营养液供给分管及喷头，在每一植株根部距主管最近处安装分管，在分管与植株根部最近的端头安装喷头，喷头安装位置应当根据植株根部或径块最大化考虑其距离和喷头面向植株根部或径块最大化尽可能多地吸收清水或营养液。

第十三步安装水培供给管及回流管，在每一根水培管任一端头上口，安装水培供给管，在另一端头一半高度安装回流管。

第十四步安装气雾培清水及营养液回流管，在每一根气雾培管任一端头底部，安装气雾培清水及营养液回流管。

第十五步安装基质培给水管，在每一根基质培管任一端头顶部，安装基质培给水管。

第十六步安装种植盖，根据已安装的种植管各种植孔规格大小，分别安装种植盖。该种植盖首选市场已有的相匹配的PEC种植盖予以安装。

第十七步植株定植，将番茄苗、黄精苗、火棘苗、玫瑰苗用海绵将其根茎轻轻缠住，再套进种植盖，再将有种植番茄苗、火棘苗、玫瑰苗的种植盖盖在前述的种植管口上，将有种植黄精苗的种植盖在种植管口上。

第十八步投放养殖苗，将鲫鱼幼苗投放到养殖箱中，将青蛙幼苗投放到养殖池中。

第十九步安装防护网，环以上工序完成后的梯形种养殖区外缘首选3m周围，安装孔小、密度大的塑料网，高度首选1.8m，防止蛙苗外逃和其他动物入侵。

第二十步安装监控及线路，在以上工序完成后的梯形种养殖区外缘以外首选8m处的东西向和南北向，面向梯形种养殖区东西向和南北向各安装一个监控，每个监控及线路安装的立柱首选电讯户外标配的电杆，高度7m。

第二十一步连接相关供需接口，连接清水及营养液供给管、清水及营养液回流管等接口后调试正常、投入运营。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种梯形智慧物理农业种养殖系统，其特征在于，包括种养殖模块和智慧物理农业模块，其中：

所述种养殖模块包括支撑架和种养殖区；所述智慧物理农业模块包括传感模块、声波发生模块、交互模块、空间电场发生模块、超细微泡发生模块、电功能水发生模块；所述支撑架包括组成两个梯形面的立式支撑结构和橫卧式支撑结构，所述两个梯形面的上底长度小于下底长度；所述种养殖区包括栽培种植区和蛙类、水产养殖区，所述栽培种植区在所述支撑架顶端和/或除梯形面的斜面上，所述蛙类、水产养殖区在所述支撑架内的中下方，所述蛙类、水产养殖区为养殖池和/或养殖箱。

2.根据权利要求1所述的梯形智慧物理农业种养殖系统，其特征在于：所述栽培种植区包括无土栽培种植区和/或有土栽培种植区；所述无土栽培种植区包括气雾培种植区，和/或水培种植区，和/或基质培种植区；所述气雾培种植区包括气雾培种植管、种植盖、气雾培供给装置、气雾培回流装置；所述水培种植区包括水培种植管、种植盖、水培供给装置、水培回流装置；所述基质培种植区包括基质培种植管、种植盖、基质培供给装置；所述气雾培种植管、水培种植管、基质培种植管上开设有种植孔；所述种植盖上开设有孔洞，所述种植盖上的孔洞与所述无土栽培种植区内的种植孔相对应；所述气雾培种植管、水培种植管、基质培种植管在所述支撑架顶端，和/或在所述支撑架上除梯形面的斜面上。

3.根据权利要求2所述的梯形智慧物理农业种养殖系统，其特征在于：所述气雾培供给装置包括气雾培液体供给主管、气雾培液体供给分管、喷头，所述气雾培液体供给主管在所述气雾培种植管内，所述气雾培液体供给分管连接所述气雾培液体供给主管；所述气雾培回流装置包括气雾培回流管，所述气雾培回流管连接在所述气雾培种植管任一端头底部；所述水培供给装置包括水培液体供给主管，所述水培液体供给主管连接在所述水培种植管任一端头上口；所述水培回流装置包括水培回流管，所述水培回流管连接在所述水培种植管另一端头一半高度位置；所述基质培供给装置包括基质培给水主管，所述给水主管在所述基质培种植管任一端头上口。

4.根据权利要求1所述的梯形智慧物理农业种养殖系统，其特征在于：所述传感模块包括电线和传感装置，所述传感模块在所述栽培种植区内和/或在所述蛙类、水产养殖区内，所述电线与所述传感装置连接；所述超细微泡发生模块包括送气管和超细微泡发生装置，所述送气管在所述栽培种植区内和/或在在所述蛙类、水产养殖区内，所述超细微泡发生装置与所述送气管连接；所述声波发生模块包括电线和声波发生装置，所述电线在所述立式支撑结构的的一端和/或中间，和/或在所述橫卧式支撑结构的一端和/或中间，所述声波发生装置与所述电线连接；所述空间电场发生模块包括电线和空间电场发生装置，所述空间电场发生装置在所述立式支撑结构上方，所述空间电场发生装置与所述电线连接；所述电功能水发生模块包括电线和电功能水发生装置，所述电功能水发生装置在所述栽培种植区内和/或在所述蛙类、水产养殖区内，所述电功能水发生装置与所述电线连接。

5.根据权利要求1所述的梯形智慧物理农业种养殖系统，其特征在于：所述交互模块包括语音交互模块、可视交互模块和通信交互模块；所述语音交互模块包括电线和语音交互装置，所述语音交互模块在所述立式支撑结构的一端和/或中间、和/或在所述橫卧式支撑结构的一端和/或中间，所述语音交互装置与所述电线连接；所述可视交互模块包括电线和可视交互装置，所述可视交互模块在所述立式支撑结构的一端和/或中间、和/或在所述橫卧式支撑结构的一端和/或中间，所述可视交互装置与所述电线连接；所述通信交互模块包括电线和通信交互装置，所述通信交互发生模块在所述立式支撑结构的一端和/或中间、和/或在所述橫卧式支撑结构的一端和/或中间，所述通信交互装置与所述电线连接。

6.一种梯形智慧物理农业种养殖的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)选择山区地块为梯形智慧物理农业种养殖建设区；

(2)根据日照方向确定梯形智慧物理农业种养殖系统的架设方向以及区域；

(3)选择并确定架设梯形智慧物理农业种养殖系统的支撑架、建设无土栽培种植区、和/或建设有土栽培种植区的耗材，然后按照预定尺寸对所选定耗材进行切割；

(4)根据所述梯形智慧物理农业种养殖建设区内水土、光照、生态环境等条件选择并确定目标种植植株、目标养殖水产和/或蛙类；根据目标种植植株的品种确定所述种植管的口径并在所述种植管上开设孔洞；

(5)在所确定的梯形智慧物理农业种养殖系统架设区域内开挖养殖池或安装养殖箱，然后安装梯形智慧物理农业种养殖系统的支撑架，该支撑架的两个梯形面朝向为南北方向；

(6)在支撑架上安装无土栽培种植区和/或有土栽培种植区，在无土栽培种植区和/或有土栽培种植区内安装供给装置、回流装置，安装智慧物理农业模块；

(7)植株定植、养殖投放；

(8)安装防护网以及监控模块；

(9)连接供需接口，进行调试并使用。

7.根据权利要求6所述的梯形智慧物理农业种养殖的方法，其特征在于，步骤(3)中按照预定尺寸对所选定耗材进行切割包括步骤：按照立式支撑结构长度为1m-5m、橫卧式支撑结构长度为1m-12m的尺寸要求对所选定的支撑架耗材进行切割。

8.根据权利要求6所述的梯形智慧物理农业种养殖的方法，其特征在于：步骤(6)中根据目标种植植株在所述梯形智慧物理农业种养殖系统中的生长条件的需求，将口径不同且开设有不同直径大小孔洞的种植管安装在所述支撑架上的不同位置处。

9.根据权利要求6所述的梯形智慧物理农业种养殖的方法，其特征在于，步骤(6)中在无土栽培种植区和/或有土栽培种植区内安装供给装置、回流装置包括步骤：在所述气雾培种植区内的气雾培种植管内安装气雾培液体供给主管，在气雾培液体供给主管上安装气雾培液体供给分管，然后在气雾培液体供给分管端口上安装喷头；在所述气雾培种植管任一端头底部，安装气雾培液体回流管；在每一根所述水培种植管任一端头上口安装水培液体供给主管，在所述水培种植管另一端头一半高度安装水培液体回流管；在所述基质培种植管任一端头上口处安装所述基质培给水主管。

10.根据权利要求6所述的梯形智慧物理农业种养殖的方法，其特征在于，步骤(7)中植株定植、养殖投放的具体步骤为：用海绵将所要种植的所述目标植株的根茎缠住，套进所述种植盖，再将套有所述目标植株的种植盖盖在所述种植管孔洞上；将所述水产类等投放到所述养殖池或养殖箱中。

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