CN115119738A - 传感器控制水肥渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置及栽培方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器控制营养液渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置，包括沙培槽和传感器控制系统，沙培槽为顶面开口，底面透水不漏沙的窄深槽体，槽体由上至下依次分为浅表层，保湿层，微渗层，排液层，保湿层的槽壁为透水陶瓷板，微渗层内还错落的设置有多根微孔陶瓷管；控制系统由控制器、传感器、变频计量泵构成，控制器根据传感器反馈的参数控制变频计量泵向渗水箱和微孔陶瓷管的液体输入量和输入时长，本发明提供的温室蔬菜沙培装置结合目前大多数温室蔬菜的生长习性，尤其是根据作物根系生长情况进行结构设计，在沙培装置结构本身上就起到提高水资源利用率的效果，加之采用传感器控制水、肥的供应量，达到节水节肥，精准灌溉的目的。

Description

传感器控制水肥渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置及 栽培方法

技术领域

本发明总体上涉及设施农业工程技术领域，主要涉及温室栽培灌溉技术，具体为一种传感器控制水肥渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置及栽培方法。

背景技术

现代农业中，温室无土栽培技术打破了作物种植的地域性限制，优化了作物生长环境，具有明显改善作物生长质量、减少作物病虫害、提高作物产量、节水省肥等众多有点，是一种正在高速发展的种植技术。而沙培技术是在无土栽培的基础上建立的一种栽培方式，具有原材料获取容易，成本低，透气性好，不沤根，作物生长稳定等优势。

现有沙培种植方式多为地面开深30cm左右、宽90cm左右的沟，沟内先铺设防渗透膜，防渗透膜上再覆盖沙子，在沙子中种植作物。虽然沙培技术透气性好，但保水性差，加之现有沙培技术开沟浅、宽的特点，导致沙子的持水性进一步降低，因此现有沙培种植方式往往需要大量浇水，浇水量大不仅浪费水资源，还会导致防渗透膜上积水过多，产生沤根。也有采用沙子表层作物根部处铺设滴灌带进行细水长流的滴灌方式，但该方式的问题在于，当白天温度较高时，滴灌在沙子表面的水很快被蒸发，而处在深度30cm左右的作物根系吸收的水量很少，水分的不断蒸发还会使温室内的湿度加大，不利于作物生长，同时也存在水资源浪费的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种传感器控制水肥渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置，以解决现有沙培种植方式中对水资源的利用率低的问题，同时本发明提供的温室蔬菜沙培装置结合目前大多数温室蔬菜的生长习性，尤其是根据作物根系生长情况进行结构设计，在沙培装置结构本身上就起到提高水资源利用率的效果，加之采用传感器控制水、肥的供应量，达到节水省肥，精准灌溉的目的。

本发明的技术方案是这样的：

一种传感器控制水肥渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置，包括沙培槽和传感器控制系统；

其中，所述沙培槽为槽内宽25cm-35cm，深50cm-60cm，顶面开口，底面透水不漏沙的窄深槽体；

沙培槽呈窄深结构，一方面，较窄的槽宽在满足作物生长条件的前提下便于两侧的透水陶瓷板向槽中间透水，使槽内水份分布均匀，另一方面，较窄的槽宽也使得槽内的沙子容量少，便于短时间内调控沙子的含水量。

较深的槽体设计一方面是以沙子作为栽培基质，由于沙子疏松，较深的沙槽使得作物的根系能够向下延伸，扎稳根系利于作物生长，另一方面，较深槽体使得有足够的空间能够将槽内的沙层按功能进行分层；

具体是槽体由上至下依次分为浅表层，保湿层，微渗层，排液层；

其中浅表层、微渗层、排液层的槽壁不具有透水功能；

浅表层厚4-6cm，铺设粒径为0.4-1.5mm的细沙；

浅表层4-6cm的细沙中存在根系较少，日常管理中一般不进行主动浇灌，浅表层的水分主要来自对保湿层水分的吸收及保湿层蒸发的水分，浅表层主要功能是对保湿层进行保水，降低保湿层的水分蒸发率。

保湿层厚14-16cm，铺设粒径为0.4-0.6mm的细沙，保湿层的槽壁为透水陶瓷板；透水陶瓷板上扣合安装有具有一开口面的渗水箱，渗水箱是与透水陶瓷板的接触面大，但容量小的扁长型箱体，渗水箱的开口面扣合安装于透水陶瓷板上，渗水箱内的液体能够透过所述透水陶瓷板渗入保湿层内；渗水箱的扁长形状有利于快速渗水及对箱内水量的控制；作为一种优选的方案，在透水陶瓷板上开设使所述渗水箱嵌入的凹槽，渗水箱与所述凹槽的连接处设有密封胶圈，将渗水箱嵌合在透水陶瓷板上。

将渗水箱安装在槽体外壁上，以渗水箱和透水陶瓷板结合的方式使得水源透过透水陶瓷板渗入槽体内，透水陶瓷板一方面起透水作用，另一方面起过滤隔挡沙子的效果，避免沙子反向堵塞供水装置，透水陶瓷板可以是以破碎陶瓷颗粒为主要成分的透水板材，可以市场上采购；综合透水能力，板材强度，经济价格的因素，透水陶瓷板厚在1.5-3cm为佳。

微渗层厚25-35cm，铺设粒径为0.4-0.6mm的细沙；微渗层所处的层深是作物根系主要分布的深度，因此在微渗层铺设细沙，能够起到很好的保水固根效果；因为该层是作物根系的主要分布层，所以在该层布置一端开口、一端封闭的中空微孔陶瓷管，微孔陶瓷管采用缓慢渗液的形式将营养液以微量、持续时间长的方式供给作物根系，供作物吸收，在保证作物有足够水、肥吸收的前提下，层内不会有积水，确保作物根系健康生长，不沤根，不易产生病害。

微孔陶瓷管的设置方式是这样的：先在微渗层槽壁上错落的钻上通孔，将供液细管穿设在孔中，使得供液细管的两端分别位于槽壁的内外两侧，位于槽壁外侧的一端与供液主管连接，供液细管可以是PVC管，将微孔陶瓷管的开口端安装单向压力阀，单向压力阀的另一端与供液细管连接，单向压力阀的流向是由供液细管端流向微孔陶瓷管端的，在这里，单向压力阀主要起到平衡供液细管压力的作用，当与供液主管连接的若干根供液细管内压力平衡后，单向压力阀才能开启，这样就确保了各微孔陶瓷管的渗液量的一致性，使得该层中的营养液供应均衡；单向压力阀还起到防止液体回流将细沙带入微孔陶瓷管内堵塞微孔陶瓷管的作用，为了进一步确保微孔陶瓷管不被细沙堵塞，在微孔陶瓷管外部还包裹有起到过滤作用的高密度滤棉套，从而大大的降低了细沙堵塞微孔陶瓷管的可能性。上述微孔陶瓷管的内径为0.5-1cm，壁厚为1-2cm，长为25-35cm；微孔陶瓷管内径较小，便于精准控制液量，壁厚相对较厚，是为了提高管壁强度，从而起到很好的承压能力，避免在栽培过程中单管破裂影响整个供液系统的平衡。为使得作物根系能够更均匀的吸收营养，微孔陶瓷管在微渗层中以适当的间隔上下错落的布置在微渗层中，其布置密度以沿沙培槽长度方向上以每米6-10根为宜。

排液层厚5-10cm，铺设粒径为3-5mm的粗沙；排液层主要起排液透气的作用，因此排液层铺设3-5mm的粗沙，这样当微渗层中的多余废液向下流入排液层中，废液很容易排出，不会产生盐分积累，不会对作物根系产生伤害。为防止微渗层的细沙下沉进入排液层，在微渗层与排液层之间铺设间隔层，间隔层优选为孔径小于0.4mm的金属网。

作为一种优选的方案，上述沙培槽的底面为铺设有金属网的不锈钢架，为防止漏沙金属网的孔径小于0.4mm，为提高底面的承重能力，金属网可以是多层的。采用不锈钢架作为底面，将整个沙培槽撑离地面的好处在于，能够使得沙培槽内温度稳定且便于控制，离地沙培槽的温度不受地表温度影响，通过控制温室内部的温度便能够很好的控制沙培槽内的温度，且离地的沙培槽底部透气、排液能力更强。

作为一种优选的方案，不锈钢架上设有插接固定槽壁的插槽，将预制的槽壁直接插入插槽即可，这就使得整个沙培槽的搭建十分便捷，便于推广。

作为一种优选的方案，不锈钢架下方设有液体回收槽，用于回收由排液层排出的废液，废液不会流入温室内的土壤。

还包括由控制器、变频计量泵、传感器构成的控制系统；其中控制器是基于单片机设计的具有接收处理分析数据且能够发送指令的模块，控制器根据传感器测取的参数控制变频计量泵的工作，变频计量泵分别安装在渗水箱的进水端和供液主管上；

进一步的，所述传感器包括：光照传感器，设于所述浅表层表面，测取光照强度；温湿度传感器，埋设于所述保湿层靠近所述微渗层一侧，测取温湿度；第一土壤综合传感器，埋设于所述微渗层中，测取微渗层的温湿度、营养液浓度；第二土壤综合传感器，埋设于所述排液层靠近所述微渗层一侧，测取排液层的温湿度、营养液浓度。

进一步的，所述控制器根据所述温湿度传感器和光照传感器的测取值控制所述变频计量泵向渗水箱输入的水量，进而调整沙培槽内沙子的含水量及沙培槽内的温度；

进一步的，所述控制器根据所述第一土壤综合传感器的测取值，控制所述变频计量泵向渗水箱输入的水量和供液主管向供液细管输入的营养液量；

进一步的，所述控制器根据所述第二土壤综合传感器的测取值，调整所述变频计量泵向渗水箱及主供液管向供液细管输入的量和速度，也就是说第二土壤综合传感器主要起兜底反馈的作用、例如当温湿度传感器和/或第一土壤综合传感器测取值表明仍需继续供水，而第二土壤综合传感器检测的水量超标时，证明变频计量泵的供水速度过快，作物没能及时吸收，水便渗入至排液层，这时控制器根据第二土壤综合传感器的反馈值降低变频计量泵的供水速度，从而起到节水效果。

还提供了上述温室蔬菜沙培装置的使用方法，包括如下步骤：

1）、搭建槽体：将不锈钢架放置于日光温室中，在不锈钢架上铺设孔径小于0.4mm的金属网，构成沙培槽的底面；

将高50-60cm，厚度1.5-3cm的陶瓷板分别插入不锈钢架的插槽中，形成沙培槽的槽壁，分别在浅表层、微渗层、排液层对应位置的内外槽壁上涂刷防水层，保湿层对应位置的槽壁为透水陶瓷板；

在保湿层对应位置的外槽壁上开设凹槽，槽内安装密封胶圈，将渗水箱的开口端扣合在凹槽内，将渗水箱与槽壁固定；

在微渗层对应位置的槽壁上每米错落的开设6-10通孔，将多根供液细管分别插入所述通孔内，使供液细管的两端分别位于槽体的内外两侧，将位于槽体外侧的一端与供液主管连接；

通过单向压力阀将微孔陶瓷管与供液细管位于槽体内侧的一端连接，完成槽体搭建；

2）、填砂：在槽底的金属网上铺设5-10cm厚，粒径为3-5mm的粗沙形成排液层，将第二土壤综合传感器埋设在排液层内；

继续铺设25-35cm厚，粒径为0.4-0.6mm的细沙形成微渗层，将第一土壤综合传感器埋设在微渗层内；

继续铺设14-16cm厚，粒径为0.4-0.6mm的细沙形成保湿层，将温湿度传感器埋设在该层中；

继续铺设厚度4-6cm，粒径为0.4-1.5mm的细沙形成浅表层，将光照传感器放置于合适位置，完成填砂；

3）、连接管路：从水源引出供水管，将供水管与渗水箱连接，供水管与渗水箱之间安装变频计量泵；

从营养液箱中引出供液主管，供液细管与供液主管连接，主供液管与营养液箱之间安装变频计量泵；

4）、调试传感器：将变频计量泵、传感器与控制器连接，在控制器中设置传感器测取值与供液量的关系，由控制器根据设定值控制变频计量泵的泵液量；

5）、定植：将具备定植条件的作物幼苗栽培至沙培槽内进行定植；

6）、营养液管理：按不同作物不同生长期的水、肥需求，在控制器中设置传感器测取值与供液量的关系，由控制器根据设定值控制变频计量泵的泵液量，通过透水陶瓷板和微孔陶瓷管为作物生长提供合理的水、肥供给。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

第一方面，本发明沙培槽槽体是架离地面的，与地面开槽不同的是，槽体架离地面使得槽体内沙子的温度不受地面土壤温度的影响，温度变化相对稳定，且对沙子温度的调控也比较容易，尤其是夜间，只需调控好温室的室温，就可稳定的维持槽内沙子的温度。

第二方面，本发明沙培槽的底面是透水透气的，能够避免作物沤根，还能够将多余的营养液及时排出，使得沙培槽底面不会产生盐分积累，有利于作物生长；本发明通过在微渗层，即作物根系主要的生长区域采用微孔陶瓷管以微量持续供液的方式，微量的供液被作物根系持续吸收，不会有过多余液，才能实现将槽底设计为透水透气结构，以实现上述效果。

第三方面，本发明将沙培槽设计成窄深结构，较窄的槽宽在满足作物生长条件的前提下便于两侧的透水陶瓷板向槽中间透水,较窄的槽宽也使得槽内的沙子容量少，便于短时间内调控沙子的含水量;在深度方向上按不同功能将槽内沙子分层，并通过保湿层的渗水箱和透水陶瓷板及微渗层的中空微孔陶瓷管以微渗的方式向槽内供水和营养液，采用缓慢渗液的形式将水、营养液以微量、持续时间长的方式供给作物根系，供作物吸收，提高了水、营养液的利用率，避免了传统大水漫灌造成的浪费。

第四方面，为了更近一步控制水、营养液的利用效率，避免过量的供水供肥造成浪费，本发明还提供了由控制器、传感器、变频计量泵构成的控制系统，控制器根据传感器反馈的参数控制变频计量泵向渗水箱和微孔陶瓷管的液体输入量和输入时长，从而达到更进一步的节水省肥的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明蔬菜沙培装置的整体结构示意图；

图2为本发明蔬菜沙培装置的整体结构侧视示意图；

图3为本发明蔬菜沙培装置的整体结构俯视示意图；

图4为本发明蔬菜沙培装置的槽体底面不锈钢架示意图；

图5为本发明蔬菜沙培装置中微孔陶瓷管与供液细管连接示意图；

图6为本发明蔬菜沙培装置灌溉系统示意图。

图中各附图标记为：

1-不锈钢架；2-透水陶瓷板；3-微孔陶瓷管；4-渗水箱；5-供液细管；6-供水管；7-插槽；8-单向压力阀；a-排液层；b-微渗层；c-保湿层；d-浅表层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例作进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-4，一种传感器控制营养液渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置，包括沙培槽和传感器控制系统；沙培槽是顶面是开口的，底面由不锈钢架1上铺设金属网构成的透水透气面的窄深槽体，其中，沙培槽的槽内宽35厘米，槽宽较窄，在满足作物生长条件的前提下便于两侧的透水陶瓷板2向槽中间透水，且较窄的槽宽也使得槽内的沙子容量少，便于短时间内调控沙子的含水量。沙培槽的槽深在60厘米，较深的槽体设计一方面是以沙子作为栽培方式，由于沙子疏松，较深的沙槽使得作物的根系能够向下延伸，扎稳根系利于作物生长，另一方面，较深槽体使得有足够的空间能够将槽内的沙层按功能进行分层。

槽体由上至下依次分为浅表层d，保湿层c，微渗层b，排液层a；其中浅表层d、微渗层b、排液层a的槽壁不具有透水功能；浅表层d厚4cm，铺设粒径为0.4-1.5mm的细沙；浅表层中存在根系较少，日常管理中一般不进行主动浇灌，浅表层的水分主要来自对保湿层水分的吸收及保湿层蒸发的水分，浅表层d主要功能是对保湿层c进行保水，降低保湿层c的水分蒸发率。

保湿层c厚16cm，铺设粒径为0.4mm的细沙，保湿层c的槽壁为透水陶瓷板2；透水陶瓷板2上扣合安装有具有一开口面的扁长渗水箱4，渗水箱4的开口面扣合安装于透水陶瓷板2上，渗水箱4内的液体能够透过所述透水陶瓷板2渗入保湿层c内；作为一种实施方式，在透水陶瓷板2上开设使所述渗水箱4嵌入的凹槽，渗水箱4与所述凹槽的连接处设有密封胶圈，将渗水箱4嵌合在透水陶瓷板2上。将渗水箱4安装在槽体外壁上，以渗水箱4和透水陶瓷板2结合的方式使得水源透过透水陶瓷板2渗入槽体内，透水陶瓷板2一方面起透水作用，另一方面起过滤隔挡沙子的效果，避免沙子反向堵塞供水装置，透水陶瓷板2可以是以破碎陶瓷颗粒为主要成分的透水板材，可以市场上采购。在本实施例中，综合透水能力，板材强度，经济价格的因素，透水陶瓷板2厚为2cm。

微渗层b厚35cm，铺设粒径为0.5mm的细沙，微渗层b所处的层深是作物根系主要分布的深度，因此在微渗层b铺设细沙，能够起到很好的保水固根效果；因为该层是作物根系的主要分布层，所以在该层布置一端开口、一端封闭的中空微孔陶瓷管3，微孔陶瓷管3采用缓慢渗液的形式将水、营养液以微量、持续时间长的方式供给作物根系，供作物吸收，在保证作物有足够水、肥吸收的前提下，层内不会有积水，确保作物根系健康生长，不沤根，不易产生病害。

参见图2，微孔陶瓷管3的设置方式是这样的：先在微渗层b槽壁上错落的钻上通孔，将供液细管5穿设在孔中，使得供液细管5的两端分别位于槽壁的内外两侧，位于槽壁外侧的一端与供液主管连接，供液细管5可以是PVC管，将微孔陶瓷管3的开口端安装单向压力阀8，单向压力阀8的另一端与供液细管5连接。

参见图5，单向压力阀8的流向是由供液细管5端流向微孔陶瓷管3端的，在这里，单向压力阀8主要起到平衡供液细管5压力的作用，当与供液主管连接的若干根供液细管5内压力平衡后，单向压力阀8才能开启，这样就确保了各微孔陶瓷管3的渗液量的一致性，使得该层中的营养液供应均衡；单向压力阀8还起到防止液体回流将细沙带入微孔陶瓷管3内堵塞微孔陶瓷管3的作用，为了进一步确保微孔陶瓷管3不被细沙堵塞，在微孔陶瓷管3外部还包裹有起到过滤作用的高密度滤棉套，从而大大的降低了细沙堵塞微孔陶瓷管3的可能性。

在本实施例中，微孔陶瓷管3的内径为0.5cm，壁厚为2cm，长为32cm；微孔陶瓷管3内径较小，便于精准控制液量，壁厚相对较厚，是为了提高管壁强度，从而起到很好的承压能力，避免在栽培过程中单管破裂影响整个供液系统的平衡。为使得作物根系能够更均匀的吸收营养，微孔陶瓷管3在微渗层b中以适当的间隔上下错落的布置在微渗层b中，其布置密度以沿沙培槽长度方向上以每米8根布置。

排液层a厚5cm，铺设粒径为5mm的粗沙；排液层a主要起排液透气的作用，因此排液层a铺设5mm的粗沙，这样当微渗层b中的多余废液向下流入排液层a中，废液很容易排出，不会产生盐分积累，不会对作物根系产生伤害。为防止微渗层b的细沙下沉进入排液层a，在微渗层b与排液层a之间铺设间隔层，间隔层优选为孔径小于0.4mm的金属网。

上述沙培槽的底面为铺设有金属网的不锈钢架1，为防止漏沙金属网的孔径小于0.4mm，为提高底面的承重能力，金属网可以是多层的。采用不锈钢架1作为底面，将整个沙培槽撑离地面的好处在于，能够使得沙培槽内温度稳定且便于控制，离地沙培槽的温度不受地表温度影响，通过控制温室内部的温度便能够很好的控制沙培槽内的温度，且离地的沙培槽底部透气、排液能力更强。

不锈钢架1上设有插接固定槽壁的插槽7，将预制的槽壁直接插入插槽7即可，这就使得整个沙培槽的搭建十分便捷，便于推广。

锈钢架下方设有液体回收槽，用于回收由排液层a排出的废液，废液不会流入温室内的土壤。

参见图6还包括由控制器、变频计量泵、传感器构成的控制系统；其中控制器是基于单片机设计的具有接收处理分析数据且能够发送指令的模块，控制器根据传感器测取的参数控制变频计量泵的工作，变频计量泵分别安装在渗水箱4的进水端和供液主管上。

上述传感器包括：光照传感器，设于所述浅表层d表面，测取光照强度；温湿度传感器，埋设于所述保湿层c靠近所述微渗层b一侧，测取温湿度；第一土壤综合传感器，埋设于所述微渗层b中，测取微渗层b的温湿度、营养液浓度；第二土壤综合传感器，埋设于所述排液层a靠近所述微渗层b一侧，测取排液层a的温湿度、营养液浓度，所述控制器根据所述温湿度传感器和光照传感器的测取值控制所述变频计量泵向渗水箱4输入的水量，进而调整沙培槽内沙子的含水量及沙培槽内的温度；所述控制器根据所述第一土壤综合传感器的测取值，控制所述变频计量泵向渗水箱4渗水箱4输入的水量和供液主管向供液细管5输入的营养液量，所述控制器根据所述第二土壤综合传感器的测取值，调整所述变频计量泵向渗水箱4及主供液管向供液细管5输入的量和速度，也就是说第二土壤综合传感器主要起兜底反馈的作用、例如当温湿度传感器和/或第一土壤综合传感器测取值表明仍需继续供水，而第二土壤综合传感器检测的水量超标时，证明变频计量泵的供水速度过快，作物没能及时吸收，水便渗入至排液层a，这时控制器根据第二土壤综合传感器的反馈值降低变频计量泵的供水速度，从而起到节水效果。

利用上述温室蔬菜沙培装置栽培作物的方法包括如下步骤：

1）、搭建槽体：将不锈钢架1放置于日光温室中，在不锈钢架1上铺设孔径小于0.4mm的金属网，构成沙培槽的底面；将高50-60cm，厚度1.5-3cm的透水陶瓷板2分别插入不锈钢架1的插槽7中，形成沙培槽的槽壁，分别在浅表层d、微渗层b、排液层a对应位置的内外槽壁上涂刷防水层，保湿层c对应位置的槽壁为透水陶瓷板2；在保湿层c对应位置的外槽壁上开设凹槽，槽内安装密封胶圈，将渗水箱4的开口端扣合在凹槽内，将渗水箱4与槽壁固定；在微渗层b对应位置的槽壁上每米错落的开设6-10通孔，将多根供液细管5分别插入所述通孔内，使供液细管5的两端分别位于槽体的内外两侧，将位于槽体外侧的一端与供液主管连接；通过单向压力阀8将微孔陶瓷管3与供液细管5位于槽体内侧的一端连接，完成槽体搭建；

2）、填砂：在槽底的金属网上铺设5-10cm厚，粒径为3-5mm的粗沙形成排液层a，将第二土壤综合传感器埋设在排液层a内；继续铺设25-35cm厚，粒径为0.4-0.6mm的细沙形成微渗层b，将第一土壤综合传感器埋设在微渗层b内；继续铺设14-16cm厚，粒径为0.4-0.6mm的细沙形成保湿层c，将温湿度传感器埋设在该层中；继续铺设厚度4-6cm，粒径为0.4-1.5mm的细沙形成浅表层d，将光照传感器放置于合适位置，完成填砂；

3）、连接管路：从水源引出供水管6，将供水管6与渗水箱4连接，供水管6与渗水箱4之间安装变频计量泵；从营养液箱中引出供液主管，供液细管5与供液主管连接，主供液管与营养液箱之间安装变频计量泵；

4）、调试传感器：将变频计量泵、传感器与控制器连接，在控制器中设置传感器测取值与供液量的关系，由控制器根据设定值控制变频计量泵的泵液量；

5）、定植：将具备定植条件的作物幼苗栽培至沙培槽内进行定植；

6）、营养液管理：按不同作物不同生长期的水、肥需求，在控制器中设置传感器测取值与供液量的关系，由控制器根据设定值控制变频计量泵的泵液量，通过透水陶瓷板2和微孔陶瓷管3为作物生长提供合理的水、肥供给。

至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种传感器控制水肥渗液量的微渗式窄深槽温室蔬菜沙培装置，其特征在于：包括沙培槽和传感器控制系统；

其中，所述沙培槽为槽内宽25cm-35cm，深50cm-60cm，顶面开口，底面透水不漏沙的窄深槽体；

所述槽体由上至下依次分为浅表层，保湿层，微渗层，排液层；

所述槽体保湿层的槽壁为透水陶瓷板；

具有一开口面的渗水箱，所述渗水箱的开口面扣合安装于所述透水陶瓷板上，使得所述渗水箱内的水能够透过所述透水陶瓷板渗入保湿层内；

错落的穿设于所述槽体微渗层槽壁上的多根供液细管，所述供液细管的两端分别位于所述槽体的内外两侧，位于槽体外侧的一端与供液主管连接；

一端封闭的中空微孔陶瓷管，其开口端经单向压力阀与所述供液细管位于槽体内侧的一端连接；

所述传感器控制系统包括控制器、变频计量泵和传感器；

所述变频计量泵分别安装在所述渗水箱的进水端和所述供液主管上，受所述控制器控制；

所述传感器包括：

光照传感器，设于所述浅表层表面，测取光照强度；

温湿度传感器，埋设于所述保湿层靠近所述微渗层一侧，测取温湿度；

第一土壤综合传感器，埋设于所述微渗层中，测取微渗层的温湿度、营养液浓度；

第二土壤综合传感器，埋设于所述排液层靠近所述微渗层一侧，测取排液层的温湿度、营养液浓度。

2.根据权利要求1所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述控制器根据所述温湿度传感器和光照传感器的测取值控制所述渗水箱的渗液量；

所述控制器根据所述第一土壤综合传感器的测取值，控制所述渗水箱的渗液量和供液主管的营养液供液量，并根据第二土壤综合传感器的测取值，调整所述渗水箱的渗液量和供液主管的营养液供液量。

3.根据权利要求1所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：

所述微孔陶瓷管的内径为0.5-1cm，壁厚为1-2cm，长为25-35cm；

所述微孔陶瓷管外部包裹有高密度滤棉套。

4.根据权利要求3所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述微孔陶瓷管沿沙培槽长度方向上以每米6-10根设置。

5.根据权利要求1所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述浅表层厚4-6cm，铺设粒径为0.4-1.5mm的细沙；

所述保湿层厚14-16cm，铺设粒径为0.4-0.6mm的细沙；

所述微渗层厚25-35cm，铺设粒径为0.4-0.6mm的细沙；

所述排液层厚5-10cm，铺设粒径为3-5mm的粗沙。

6.根据权利要求1所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述微渗层与所述排液层之间铺设间隔层；

所述间隔层为孔径小于0.4mm的金属网。

7.根据权利要求1所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述透水陶瓷板上开设有使所述渗水箱嵌入的凹槽，所述渗水箱与所述凹槽的连接处设有密封胶圈。

8.根据权利要求1所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述沙培槽的底面为铺设有金属网的不锈钢架；

所述金属网的孔径小于0.4mm。

9.根据权利要求8所述的温室蔬菜沙培装置，其特征在于：所述不锈钢架上设有插接固定槽壁的插槽;

所述不锈钢架下方设有液体回收槽。

10.利用权利要求1-9任一所述温室蔬菜沙培装置的栽培方法，其特征在于：

1）、搭建槽体：将不锈钢架放置于日光温室中，在不锈钢架上铺设孔径小于0.4mm的金属网，构成沙培槽的底面；

将高50-60cm，厚度1.5-3cm的陶瓷板分别插入不锈钢架的插槽中，形成沙培槽的槽壁，分别在浅表层、微渗层、排液层对应位置的内外槽壁上涂刷防水层，保湿层对应位置的槽壁为透水陶瓷板；

在保湿层对应位置的外槽壁上开设凹槽，槽内安装密封胶圈，将渗水箱的开口端扣合在凹槽内，将渗水箱与槽壁固定；

在微渗层对应位置的槽壁上以每米6-10个的数量错落的开设通孔，将多根供液细管分别插入所述通孔内，使供液细管的两端分别位于槽体的内外两侧，将位于槽体外侧的一端与供液主管连接；

通过单向压力阀将微孔陶瓷管与供液细管位于槽体内侧的一端连接，完成槽体搭建；

2）、填砂：在槽底的金属网上铺设5-10cm厚，粒径为3-5mm的粗沙形成排液层，将第二土壤综合传感器埋设在排液层内；

继续铺设25-35cm厚，粒径为0.4-0.6mm的细沙形成微渗层，将第一土壤综合传感器埋设在微渗层内；

继续铺设14-16cm厚，粒径为0.4-0.6mm的细沙形成保湿层，将温湿度传感器埋设在该层中；

继续铺设厚度4-6cm，粒径为0.4-1.5mm的细沙形成浅表层，将光照传感器放置于合适位置，完成填砂；

3）、连接管路：从水源引出供水管，将供水管与渗水箱连接，供水管与渗水箱之间安装变频计量泵；

从营养液箱中引出供液主管，供液细管与供液主管连接，主供液管与营养液箱之间安装变频计量泵；

4）、调试传感器：将变频计量泵、传感器与控制器连接，在控制器中设置传感器测取值与供液量的关系，由控制器根据传感器测取值控制变频计量泵的泵液量；

5）、定植：将具备定植条件的作物幼苗栽培至沙培槽内进行定植；

6）、营养液管理：按不同作物不同生长期的水、营养液需求，在控制器中设置传感器测取值与供液量的关系，由控制器根据设定值控制变频计量泵的泵液量，通过透水陶瓷板和微孔陶瓷管为作物生长提供合理的水和营养液的供给。

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