CN116195507A - 一种用于植物种植系统的雾培单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于植物种植系统的雾培单元，其包括结构相互配合的栽培槽和培育板，使得培育板覆盖在栽培槽的敞口侧以形成为植物根部提供生长空间的雾培区域，培育板上间隔地开设有若干允许育苗植株穿过的生长孔，用于制造雾培环境的雾化器基于控制器传输的控制指令在雾培区域中的指定位置设置有一个或多个雾化喷头，以使得雾化喷头向连接于生长孔的各个定植篮喷洒营养液的雾化颗粒时，控制器能够以提高植物根部与营养液接触面积和/或提高植物叶片的受光面积的方式驱动相应的定植篮在生长孔处旋转，其中，定植篮的旋转角度至少是控制器基于雾化喷头的设置位置确定的。

Description

一种用于植物种植系统的雾培单元

技术领域

本发明涉及植物种植技术领域，尤其涉及一种用于植物种植系统的雾培单元。

背景技术

小麦属于禾本科植物，当前常见的小麦为六倍体小麦，其余还可以分为二倍体小麦、四倍体小麦和八倍体小麦。在世界范围中，以种植六倍体普通小麦为主，占据世界小麦总种植量的90％以上。小麦种植遍布世界各地，其喜冷和湿润，冬小麦占据世界种植量的四分之三左右，其余为春小麦，春小麦主要集中在俄罗斯、美国和加拿大等国家。世界种植小麦量较大的国家主要为中国、俄罗斯、印度、美国等。

现有技术中小麦种植可例如有：

CN109618834A公开了一种小麦种植方法，包括以下步骤：先挑选优质小麦麦田，再对选择的小麦麦田进行处理；先选取小麦种子品种，并对小麦种子进行筛选，然后对小麦种子进行处理；将处理后的小麦种子播种到处理后的小麦麦田中，进行管理，得到小麦苗；定期测量小麦苗的生长情况，并对小麦麦田中的水肥进行控制和管理。本发明所述的一种小麦种植方法，首先，将秸秆粉碎后暴晒，能够有效的除去秸秆中的细菌和虫子，而且添加了薄荷叶和芸香，在改善土地的同时能够起到一定的驱虫效果，还可以将小麦麦田中的杂草全部除去，避免杂草吸收土地中的养分，从而让小麦初期能够接受到充足的养分，并且能够提高小麦的产量，带来更好的使用前景。

CN113317147A涉及小麦种植技术领域，尤其涉及一种旱地小麦的种植方法。包括以下步骤：第一年根据年型预测方法预测第二年的降水年型；第二年进行选种、拌种并深翻土地，根据预测的降水年型施用基肥，将拌种后的小麦种子播种；在小麦孕穗期、灌浆中后期喷施生长调节剂、在小麦灌浆中后期喷施叶面肥，并在小麦腊熟末期收获，将小麦秸秆还田；第三年与第二年的种植方法相同，第四年深松土地，不深翻土地，第五年、第六年及以后形成“深翻-深翻-深松”3年轮耕种植模式。本发明依据不同降水年型预测方法确定旱地有机肥施用种类及化肥用量，搭配宽窄行交替栽培技术能够实现蓄水保墒、抗旱防冻、提高土壤肥力、减小旱地小麦产量年际间波动。

由上述现有专利可以看出当前小麦种植大部分是通过大田种植的方式进行，以土培方式培养的小麦会受到播种时间、土壤肥力以及气候条件等多种因素的影响，进而使得小麦的生育周期既冗长还不可控。气雾栽培技术是当前世界上所有栽培模式中最为先进的无土栽培技术，它的根系悬吊生长于高湿度的营养雾环境中，能从环境中获取最充足的氧气，同时，通过弥雾技术又可以以最直接的方式获取水分及营养，是一种水肥气三因子最适宜、最充足与最直接供应的方法。但不同的植物品种在雾培环境下具有不同的生长情况，现有技术无法满足不同品种植物的培育需求，尤其是对于具有不同根部生长优势方向的植物而言，采用同样运行参数的雾培单元势必不能为不同种类的植物提供精确且灵活的培育环境，从而降低了雾培方式的优势。同时由于雾培方法的缓冲性极差，无法在出现突发状况(例如，停电等)时实现对植物正常生长的保护，从而可能导致颗粒无收。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种用于植物种植系统的雾培单元，以至少解决上述技术问题。

本发明公开了一种用于植物种植系统的雾培单元，其包括结构相互配合的栽培槽和培育板，使得培育板覆盖在栽培槽的敞口侧以形成为植物根部提供生长空间的雾培区域，培育板上间隔地开设有若干允许育苗植株穿过的生长孔，用于制造雾培环境的雾化器基于控制器传输的控制指令在雾培区域中的指定位置设置有一个或多个雾化喷头，以使得雾化喷头向连接于生长孔的各个定植篮喷洒营养液的雾化颗粒时，控制器能够以提高植物根部与营养液接触面积和/或提高植物叶片的受光面积的方式驱动相应的定植篮在生长孔处旋转，其中，定植篮的旋转角度至少是控制器基于雾化喷头的设置位置确定的。

优选地，雾培单元还配置有用于为植物提供光照的照明单元，照明单元可以配置于植物的纵向上的顶部，并以一定的光强、光质和光周期为植物提供光照，其中，定植篮的旋转可以带动整株植物的旋转，以此使得旋转后的定植篮中的植物被照射的角度发生改变，以避免因叶片遮挡而存在某些长期无法接收到光照的部位而影响整株植物正常生长的情况发生，即通过定植篮的旋转，不仅增加了植物根部接收营养液的量，还可提高照明单元的光照效果，以分别从植物的两端同时提高植物的生长效率，从而实现雾培单元对植物进行高质高效的培育。

根据一种优选实施方式，呈中空管状结构的定植篮在侧壁开设的允许植物根部伸出的开口随定植篮的转动而改变朝向，其中，控制器至少基于相应的定植篮中当前植物生长状态而确定开口朝向。

优选地，驱动定植篮旋转的指令至少是控制器基于雾化喷头调整后的设置位置而下达的，即控制器可基于雾化喷头调整后的设置位置与各定植篮的开口朝向，驱动定植篮以开口大致对向于与其空间距离最近的雾化喷头，其中，定植篮的具体开口朝向还需要根据当前植物生长状态进行确定，使得在定植篮中培育的植物缺少营养液时能够将开口直接对向于雾化喷头设置，以保证营养液与育苗植株根部的接触；也使得在定植篮中培育的植物富余营养液时能够将开口至少部分地侧向于雾化喷头设置，以避免过多的营养液造成育苗植株的烂根。

根据一种优选实施方式，定植篮依据所培育植物的品种在侧壁的至少部分区域开设有弥补该植物根部生长劣势方向的篮网，其中，在雾培环境中不同品种的植物的根部具有不同的生长优势方向和生长劣势方向。

优选地，不同品种的植物在雾培环境下根部的发展趋势存在一定的生长优势方向和相对的生长劣势方向，例如，对于雾培环境下培养的小麦而言，南方小麦的根部纵向发展趋势相对更好，北方小麦的根部横向发展趋势相对更好，即对于南方小麦“纵向”为其生长优势方向，对于北方小麦“横向”为其生长优势方向，其中，南方小麦可以指代长江中下游麦区的品种，北方小麦可以指代黄淮麦区的品种。进一步地，对于例如是南方小麦等以纵向为生长优势方向的植物，定植篮侧壁的篮网可以开设在更靠近于培育板的部分区域，以弥补其生长劣势方向；反之，对于例如是北方小麦等以横向为生长优势方向的植物，定植篮侧壁的篮网可以开设在更远离于培育板的部分区域，以弥补其生长劣势方向，按照上述设置方式，可以实现对育苗植株的根部的生长趋势进行把控。

根据一种优选实施方式，在配置有至少两个雾化喷头时，雾化器通过分流管路将由进液管路引入的营养液分流至各个雾化喷头，其中，进液管路通过输送泵与储存有营养液的储液槽连接。

根据一种优选实施方式，储液槽中储存的工作营养液包括外部补充的第一营养液和/或回收利用的第二营养液，在栽培槽底部收集并由出液管路引出的第二营养液能够直接地或经过与第一营养液混合后间接地再被引入雾化器。

根据一种优选实施方式，基于不同植物的不同生长阶段，营养液配方在霍格兰营养液配方的基础上增加了一种或多种添加剂，其中，对于处在第一生长阶段的小麦，添加剂至少包括五水偏硅酸钠；对于处在第二生长阶段的小麦，添加剂至少包括五水偏硅酸钠和四硼酸钠。

优选地，雾化器在雾培区域中执行喷雾操作时，部分雾化颗粒可吸附在植物根部被吸收，而剩余部分的雾化颗粒由于重力作用而沿重力方向下落至栽培槽远离于育苗植株的底部，并可通过开设于栽培槽一侧的连通出口流出，其中，连通出口可与出液管路密封连接，以使得从连通出口流出的营养液可以作为第二营养液被引入至储液槽中。随着第二营养液的不断循环，原始加入的营养液会不断地被消耗，因此需要及时地向储液槽中补充第一营养液，以使得第一营养液与第二营养液在储液槽中混合后的配方和组分可满足植物生长的需要。

根据一种优选实施方式，进液管路和出液管路能够分别穿过开设于栽培槽同侧或异侧的连通入口和连通出口，其中，输送泵被配置于栽培槽的外部。

优选地，相比于现有技术中的雾培单元通常将输送泵设置于栽培槽内部并浸没在液体中的技术方案，本发明将输送泵配置于栽培槽之外，以避免输送泵运行过程中发动机产生的热量对雾培区域的环境温度产生影响，进而可规避环境温度过热对根部生长产生的负面影响。

根据一种优选实施方式，控制器在雾化喷头设置位置确定时对各个雾化喷头的相对空间位置进行调节，以改变雾化喷头的雾化颗粒喷出角度，其中，相对空间位置包括雾化喷头的旋角和/或仰角。

根据一种优选实施方式，雾化喷头响应于控制器的控制信号而调节包括雾化颗粒喷出速度、雾化颗粒粒径大小、雾化工作时间、雾化间隔时间的一种或多种因素对应的参数数据，其中，控制器能够基于植物的品种及当前生长阶段而调节参数数据。

优选地，雾化器可以基于控制器输出的控制信号而调节雾化喷头的工作参数，其中，雾化喷头的工作参数可至少包括各个雾化喷头在栽培槽的雾培区域中的设置位置，即雾化喷头的设置位置可调。进一步地，雾化喷头的工作参数还可包括雾化颗粒喷出角度、雾化颗粒喷出速度、雾化颗粒粒径大小、雾化工作时间、雾化间隔时间等，其中，上述参数可以作为次要因素而受设置位置这一主要因素的影响而适应性调整。优选地，在雾化喷头的设置位置被确定时，控制器可基于各雾化喷头在栽培槽中的相对空间位置而调整例如是旋角、仰角等参数而对雾化颗粒喷出角度进行调节，其中，旋角可以是雾化喷头在横向方向上旋转的角度，仰角可以是雾化喷头在纵向方向上俯仰的角度。优选地，雾化颗粒喷出速度、雾化颗粒粒径大小、雾化工作时间、雾化间隔时间等因素还可基于植物的品种及当前生长阶段而确定。

根据一种优选实施方式，控制器包含多种运行模式以应对不同的电量情况，其中，在电量供应不足的情况下控制器能够指示包括用于调节雾化喷头和定植篮结构参数的非必要部件停止工作，以维持低能耗运行。

优选地，由于采用雾培的方式培养植物时，其根部都生长在空气中，因此其缓冲性极差，本发明的雾培单元配置的储能模块可以应对停电等电能供应中断的情况，以避免植物因喷雾的中断而发蔫甚至死亡的情况发生。在停电等电能供应中断的情况发生时，控制器需要进行严格的电量控制，以保证植物的正常生长。

通过雾培单元可达到小麦定植后28天孕穗、32天抽穗开花，70天收获的目标，相比于常规的160～180天的生育周期缩短了2/3左右。

附图说明

图1是本发明在一种优选实施方式中提供的雾培单元的局部结构示意图；

图2是本发明在一种优选实施方式中提供的雾化器和供液部件的连接示意图；

图3是本发明在一种优选实施方式中提供的控制器的信号传输示意图；

图4是本发明在一种优选实施方式中提供的培育板的局部结构示意图。

附图标记列表

1：栽培槽；2：培育板；3：生长孔；4：定植篮；5：雾化喷头；6：分流管路；7：进液管路；8：出液管路；9：连通入口；10：连通出口；11：储液槽；12：输送泵；13：过滤器；14：控制器；15：传感器。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

图1是本发明在一种优选实施方式中提供的雾培单元的局部结构示意图；图2是本发明在一种优选实施方式中提供的雾化器和供液部件的连接示意图；图3是本发明在一种优选实施方式中提供的控制器14的信号传输示意图；图4是本发明在一种优选实施方式中提供的培育板2的局部结构示意图。

本发明公开了一种用于植物种植系统的雾培单元，以用于对处在生长阶段的植物进行培养，其中，植物的种子在经过育苗阶段后可进入生长阶段，生长阶段可分为第一生长阶段和第二生长阶段。

优选地，以小麦为例，小麦的第一生长阶段为育苗至孕穗的过程，小麦的第二生长阶段为孕穗至抽穗开花的过程，因此，在使用雾培单元培养小麦时，其第一生长阶段可以是营养生长阶段，其第二生长阶段可以是生殖生长阶段。

优选地，植物经育苗后可生长形成育苗植株，其中，植物的育苗阶段可包括浸种期、播种期和育苗期。

优选地，植物经育苗后的生长形成的育苗植株可以被转移至雾培单元内，其中，雾培单元基于不同的植物类型可配置有不同规格的培育板2，大致呈平面结构的培育板2上间隔地开设有若干用于容纳育苗植株的生长孔3，各生长孔3之间的间距受限于植物的品种，以此形成不同规格的培育板2。进一步地，对于不同品种的植物，其生长过程中需要占用不同的生长空间，因此，培育板2在确定生长孔3的开设位置时至少能够保证植物具有足够的生长空间，即，任意两个相邻的生长孔3之间的间距至少是以保证培养于该两个生长孔3中的育苗植株在生长过程中互不干扰的形式设置的。

优选地，培育板2可被放置于栽培槽1中，以通过栽培槽1为培育板2中培养的育苗植株提供雾培环境，其中，根据培育板2的不同规格，在栽培槽1中可放置一个或多个培育板2，以使得栽培槽1的敞口被培育板2几乎完全覆盖，从而在栽培槽1中限定出大致呈密封状态的雾培区域。进一步地，培养于培育板2中的育苗植株可以将其根部穿过生长孔3，从而使得根部可进入并悬空于雾培区域。优选地，栽培槽1可大致呈其中一侧具有敞口的立方体结构，栽培槽1限定的雾培区域具有一定的高度，以用于容纳可执行喷雾操作的雾化器，从而使得在雾培区域中执行喷雾操作的雾化器可以为悬空于雾培区域的育苗植株的根部提供雾培环境。可选地，栽培槽1也可呈梯形体、圆柱体、棱柱、棱锥、棱台、圆台等结构。

优选地，在雾培区域执行喷雾操作的雾化器可包括一个或多个雾化喷头5，其中，雾化器的配置数量可根据栽培槽1的大小及植物的品种等因素确定，以适应于不同的雾培场景。进一步地，多个雾化喷头5可在栽培槽1的雾培区域中均匀配置，以使得雾培环境相对稳定，其中，雾化喷头5的设置位置至少可保证培育板2中培养的育苗植株均可通过根部接收到雾化后的营养液。优选地，在雾化器配置有多个雾化喷头5时，雾化器可通过分流管路6将引入的营养液分别传输至各雾化喷头5，以满足各雾化喷头5的喷雾需求，其中，分流管路6可通过固定栓与进液管路7密封地连通，以引入营养液。

优选地，进液管路7可穿过开设于栽培槽1一侧的连通入口9，以连接于储存有营养液的供液部件，其中，进液管路7与连通入口9的相接处做密封处理，以防止栽培槽1中的液体从进液管路7与连通入口9之间的缝隙外溢而出。进一步地，供液部件可至少包括储液槽11和输送泵12，以通过输送泵12提供的动力将储液槽11中储存的营养液通过进液管路7输送至雾化器。优选地，储液槽11中储存的工作营养液可包括第一营养液和/或第二营养液，其中，第一营养液为外部补充的营养液；第二营养液为回收利用的营养液。进一步地，雾化器在雾培区域中执行喷雾操作时，部分雾化颗粒可吸附在植物根部被吸收，而剩余部分的雾化颗粒由于重力作用而沿重力方向下落至栽培槽1远离于育苗植株的底部，并可通过开设于栽培槽1一侧的连通出口10流出，其中，连通出口10可与出液管路8密封连接，以使得从连通出口10流出的营养液可以作为第二营养液被引入至储液槽11中。随着第二营养液的不断循环，原始加入的营养液会不断地被消耗，因此需要及时地向储液槽11中补充第一营养液，以使得第一营养液与第二营养液在储液槽11中混合后的配方和组分可满足植物生长的需要。

优选地，进入雾化器的工作营养液的配方能够以霍格兰营养液配方为基础，并根据植物的品种和植物生长的阶段加入一种或多种添加剂。对于处在第一生长阶段的小麦而言，工作营养液优选为在霍格兰营养液配方的基础上，每100L营养液额外添加3.0～4.0g的五水偏硅酸钠；对于处在第二生长阶段的小麦而言，工作营养液优选为在霍格兰营养液配方的基础上，每100L营养液额外添加3.0～4.0g的五水偏硅酸钠以及2.0g～5.0g的四硼酸钠。

进一步地，对于处在第一生长阶段的小麦而言，工作营养液的EC值可控制在3.5～6.0之间，pH值控制在5.5～6.5之间；对于处在第二生长阶段的小麦而言，工作营养液的EC值可控制在3.5～6.0之间，pH值控制在5.5～7.0之间，其中，EC值是用来测量溶液中可溶性盐浓度的，高浓度的可溶性盐类会使植物受到损伤或造成植株根系的死亡，因此需要对工作营养液的EC值进行严格地控制；pH值是用来表征溶液中氢离子浓度的，植物需要在适宜的酸碱度条件下才能够正常生长，因此也需要对工作溶液的pH值进行严格地控制。

优选地，对于处在第一生长阶段和第二生长阶段的小麦而言，雾化喷头5喷出的雾化颗粒粒径可以在5微米至0.5毫米的范围内。

优选地，在进液管路7和/或出液管路8上可配置有过滤器13，以去除粒径较大的悬浮颗粒物，尤其是用于去除第二营养液中悬浮的大粒径颗粒物，从而避免雾化喷头5的堵塞，以达到延长雾化器使用寿命及减少维护成本的目的。可选地，过滤器13可采用筛网过滤、微滤膜过滤、超滤膜过滤、纳滤膜过滤、反渗透膜过滤、渗透蒸发膜过滤、离子交换膜过滤中的一种或多种。优选地，相对于筛网过滤，过滤膜的分离效果相对更好，使得进入雾化器的工作营养液中悬浮物更少。

优选地，在过滤器13的流程上游或流程下游可配置有消毒器，以实现对营养液，尤其是对第二营养液的消毒。可选地，消毒器可采用紫外线消毒、热消毒、电离辐射消毒中的一种或多种。优选地，采用紫外线消毒的消毒器可以在不产生其他杂质、不发生不必要的化学反应、不大幅度地改变营养液温度的情况下获得较好的消毒效果，以避免消毒过程对植物的正常生长产生负面的影响。进一步地，采用紫外线消毒的消毒器可选择低压紫外线消毒、中压紫外线消毒和高压紫外线消毒中的一种或多种。

优选地，供液部件还可配置有用于获取营养液中组分及含量的检测器，以基于待返回的第二营养液中的组分及含量判断其对于工作营养液的组分和含量的影响，从而便于调控第一营养液的投入量。

优选地，在培育板2的各生长孔3处可配置有与生长孔3结构匹配的定植篮4，其中，定植篮4可以大致呈中空管状结构，具有一定高度的定植篮4在将其一端安装于培育板2上时，其相对另一端可朝着雾培区域的方向延伸，即定植篮4的设置方向与植物根部的生长方向大致相同，以使得定植篮4可以在对育苗植株进行承托的同时，还可以对育苗植株的根部的生长趋势进行把控。

优选地，大致呈中空管状结构的定植篮4可以在管内的任意高度处设置篮网，以起到承托育苗植株的作用，其中，篮网的缝隙大小至少大于育苗植株的根部粗细且小于育苗植株的整体宽度，以使得育苗植株的根部可以从篮网的缝隙中穿过但育苗植株的茎叶部分将被阻隔于雾培区域之外。进一步地，定植篮4在侧壁的至少部分区域也可设置有篮网，基于不同的篮网设置方式，以形成多种规格的可适应于不同品种的植物的定植篮4，其中，篮网设置在定植篮4上的不同位置可引起育苗植株的根部的生长趋势的差异。例如，当篮网开设在定植篮4侧壁上靠近于培育板2的部分区域，育苗植株的部分根部能够以横向生长趋势大于纵向生长趋势的方式从该篮网的缝隙间伸出；当篮网开设在定植篮4侧壁上远离于培育板2的部分区域，育苗植株的部分根部能够以纵向生长趋势大于横向生长趋势的方式从该篮网的缝隙间伸出，通过上述方法可以有效地把控育苗植株的根部的生长趋势，以避免育苗植株的根部过多地沿横向生长而引起相邻育苗植株的根部的缠绕，或避免育苗植株的根部过多地沿纵向生长而引起育苗植株的根部对雾化器喷洒路径的遮蔽。育苗植株的根部沿横向生长是指根部大致沿与培育板2并行的方向发展；育苗植株的根部沿纵向生长是指根部大致沿与培育板2垂直的方向发展，其中，上述记载的“大致”是指的根部沿该方向具有更大的发展趋势，而并非仅沿该方向进行单一发展，即育苗植株的根部在雾培环境下可同时完成沿横向和纵向的生长，且可基于篮网的设置方式和/或雾化器的喷雾方式实现对育苗植株的根部的生长趋势进行把控。

优选地，不同品种的植物在雾培环境下根部的发展趋势存在一定的生长优势方向和相对的生长劣势方向，例如，对于雾培环境下培养的小麦而言，南方小麦的根部纵向发展趋势相对更好，北方小麦的根部横向发展趋势相对更好，即对于南方小麦“纵向”为其生长优势方向，对于北方小麦“横向”为其生长优势方向，其中，南方小麦可以指代长江中下游麦区的品种，例如扬麦；北方小麦可以指代黄淮麦区的品种，例如豫麦。

进一步地，对于例如是南方小麦等以纵向为生长优势方向的植物，定植篮4侧壁的篮网可以开设在更靠近于培育板2的部分区域，以弥补其生长劣势方向；反之，对于例如是北方小麦等以横向为生长优势方向的植物，定植篮4侧壁的篮网可以开设在更远离于培育板2的部分区域，以弥补其生长劣势方向，按照上述设置方式，可以实现对育苗植株的根部的生长趋势进行把控。

优选地，定植篮4的侧壁可以呈周向不完全闭合的结构，即定植篮4在侧壁上存在一条开口，使得定植篮4的横向截面呈不闭合的弧形形状。进一步地，在培育板2上均设置上述带有开口的定植篮4时，不同位置的定植篮4可具有不同的设置方向，其中，定植篮4的设置方向受限于所对应的生长孔3的开设位置、雾化喷头5的安装位置及喷洒方向。优选地，具有开口的定植篮4可以将其开口朝向于雾化喷头5设置，并可确保定植篮4的开口朝向与雾化喷头5的喷洒方向对向，其中，所述“对向”可以是雾化喷头5喷出的雾化颗粒沿既定的喷洒方向移动时能够穿过对应定植篮4的开口，以接触于培养在定植篮4中的植物的根部，即定植篮4的开口的开设方向大致可以与雾化颗粒的扩散方向垂直，或雾化颗粒的扩散方向中至少存在一个与定植篮4的开口的开设方向垂直的分向量。

优选地，对于设置有开口的定植篮4，其侧壁的篮网可优选地开设在靠近于开口的区域，以使得育苗植株的根部可以在开口附近区域接收到相对更多的营养液，也可基于植物根部向水生长的固有特性而限制其根部沿朝向雾化喷头5的方向发展，从而避免位于相邻生长孔3的多株植物的根部发生缠绕。进一步地，定植篮4侧壁的篮网也能够以非均匀间隙的方式设置，其中，在远离开口的区域设置的篮网可相比于靠近开口的区域设置的篮网具有更大的密集程度，以使得在不过度干预育苗植株根部发展趋势的情况下，以篮网的间隙大小及开口的开设方向隐匿地引导植物使其根部沿预期的方向发展。

优选地，雾培单元可配置有用于输出控制信号的控制器14，其中，控制器14至少可向雾化器和/或定植篮4传输信号，以调节雾化器和/或定植篮4的工作参数。

优选地，雾化器可以基于控制器14输出的控制信号而调节雾化喷头5的工作参数，其中，雾化喷头5的工作参数可至少包括各个雾化喷头5在栽培槽1的雾培区域中的设置位置，即雾化喷头5的设置位置可调。进一步地，雾化喷头5的工作参数还可包括雾化颗粒喷出角度、雾化颗粒喷出速度、雾化颗粒粒径大小、雾化工作时间、雾化间隔时间等，其中，上述参数可以作为次要因素而受设置位置这一主要因素的影响而适应性调整。

优选地，在雾化喷头5的设置位置被确定时，控制器14可基于各雾化喷头5在栽培槽1中的相对空间位置而调整例如是旋角、仰角等参数而对雾化颗粒喷出角度进行调节，其中，旋角可以是雾化喷头5在横向方向上旋转的角度，仰角可以是雾化喷头5在纵向方向上俯仰的角度。优选地，雾化颗粒喷出速度、雾化颗粒粒径大小、雾化工作时间、雾化间隔时间等因素还可基于植物的品种及当前生长阶段而确定。

优选地，设置有开口的定植篮4能够活动连接于培育板2，其中，上述“活动连接”可以是指任一定植篮4可以在培育板2上转动以调整其开口朝向。优选地，定植篮4至少是以限制育苗植株的根部按照悬空生长的方式设置篮网的，即在定植篮4中的育苗植株以根部不贴附培育板2发展的方式度过生长阶段，以避免根部贴附培育板2生长后不利于定植篮4的旋转，同时还可使得育苗植株的根部对雾化营养液具有更大的接触面积，从而促进育苗植株的生长。进一步地，驱动定植篮4旋转的指令至少是控制器14基于雾化喷头5调整后的设置位置而下达的，即控制器14可基于雾化喷头5调整后的设置位置与各定植篮4的开口朝向，驱动定植篮4以开口大致对向于与其空间距离最近的雾化喷头5，其中，定植篮4的具体开口朝向还需要根据当前植物生长状态进行确定，使得在定植篮4中培育的植物缺少营养液时能够将开口直接对向于雾化喷头5设置，以保证营养液与育苗植株根部的接触；也使得在定植篮4中培育的植物富余营养液时能够将开口至少部分地侧向于雾化喷头5设置，以避免过多的营养液造成育苗植株的烂根。进一步地，雾培单元还配置有用于为植物提供光照的照明单元，照明单元可以配置于植物的纵向上的顶部，并以一定的光强、光质和光周期为植物提供光照，其中，定植篮4的旋转可以带动整株植物的旋转，以此使得旋转后的定植篮4中的植物被照射的角度发生改变，以避免因叶片遮挡而存在某些长期无法接收到光照的部位而影响整株植物正常生长的情况发生，即通过定植篮4的旋转，不仅增加了植物根部接收营养液的量，还可提高照明单元的光照效果，以分别从植物的两端同时提高植物的生长效率，从而实现雾培单元对植物进行高质高效的培育。

优选地，基于对雾化喷头5和定植篮4结构参数的调整，使得被喷出的营养液可以被更高效地利用，例如，对于靠近栽培槽1侧壁的雾化喷头5，控制器14能够使该雾化喷头5以减少营养液朝向侧壁的喷出量的方式调节其结构参数，以避免过多的雾化颗粒在侧壁凝结成大颗液滴而直接滑落至栽培槽1底部，从而使得开口朝向于该雾化喷头5的定植篮4可以接收到更多的雾化颗粒；对于处在栽培槽1相对中心的雾化喷头5，控制器14能够使该雾化喷头5以覆盖其所“负责”的所有定植篮4的方式调节其结构参数，以保证营养液的合理分配。进一步地，控制器14可以基于雾培单元中当前植物生长状态而对各雾化喷头5进行赋能，被赋能后的各雾化喷头5可以确定其所“负责”的定植篮4，其中，任一定植篮4可以被至少一个雾化喷头5所“负责”，对于被多个雾化喷头5“负责”的定植篮4，控制器14可针对该定植篮4拟定各雾化喷头5的基础负责比例，再基于相对空间距离、定植篮4的开口大致朝向、当前植物生长状态等参数对负责比例进行校准调节，以此形成指示雾化器及定植篮4调节的控制信号，从而使得雾化器所制造的雾培环境可以满足各定植篮4中育苗植株的生长所需。例如，对于某一个被N个雾化喷头5“负责”的定植篮4而言，各雾化喷头5的基础负责比例可以均为1/N或其他的基于大数据的自动赋值或其他的基于人工输入的手动赋值，控制器14在得到基础负责比例的基础上，对于相对空间距离更近的、喷出方向与定植篮4开口大致对向的和/或喷出路径基本不被阻挡的雾化喷头5调节至更大的负责比例，而反之的部分雾化喷头5在对于该定植篮4调小负责比例的同时，可以在其他定植篮4的设定校准过程中被调大负责比例，以平衡各雾化喷头5的工作效用，以此实现雾化器按照获取收益最大化的方式进行工作，其中，若任一雾化喷头5的负责比例被持续地调大或调小，上述情况均为非正常的配置方式，控制器14可对于雾化喷头5和/或定植篮4结构参数进行较大范围的调整，以避免单一雾化喷头5被过大或过小的利用，从而保证各定植篮4中的育苗植株均可被满足。

优选地，由于采用雾培的方式培养植物时，其根部都生长在空气中，因此其缓冲性极差，本发明的雾培单元配置的储能模块可以应对停电等电能供应中断的情况，以避免植物因喷雾的中断而发蔫甚至死亡的情况发生。进一步地，储能模块可采用常规的蓄电设备，以储存若干用于应急的电能，其中，电能的储存量受限于蓄电设备的配置参数，即配置越高的蓄电设备可储存更多的电能，但安装及运行成本同步增加。因此，蓄电设备的规模通常是基于雾培单元的规模而确定的，且具有同向的变化趋势。换言之，可储存越多电能的蓄电设备也通常应用于耗电量更大的雾培单元中，在停电等电能供应中断的情况发生时，控制器14都需要进行严格的电量控制，以保证植物的正常生长。

优选地，控制器14可包含多种运行模式以应对不同的电量情况。优选地，控制器14可以在电量供应充足的情况下处于第一运行模式，在该运行模式下所有用电设备可以正常工作且受控制器14控制信号的调控，电量供应充足可以是正常供电或临时的短暂跳匝并可迅速恢复等供应的电量足够满足运行消耗的情况；控制器14可以在电量供应不足的情况下处于第二运行模式，电量供应不足可能是停电引起的，需要通过储能模块提供电能以保证雾培单元的运行，在该运行模式下控制器14可基于供应电量与消耗电量的对应关系而预测可应急时间，根据可应急时间与通知的停电时间之间的关系确定第二运行模式下继续工作和停止工作的部件，例如，在通知的停电时间稍微地超出可应急时间的情况下，控制器14可指示部分例如是用于调节雾化喷头5和定植篮4结构参数的非必要部件停止工作，以使得电量足以支撑至恢复供电；控制器14可以在电量供应紧缺或未知的情况下处于第三运行模式，电量供应紧缺可以是通知的停电时间大幅度地超出可应急时间，或通知的停电时间被临时延长等由第二运行模式转向第三运行模式的情况，电量供应未知可以是未通知明确的停电时间或因不可抗力的因素而无法得知明确的恢复时间等情况，在该运行模式下控制器14将几乎所有电量调配给例如是供液部件等关乎植物存亡的部件，并可向工作人员发出警告，以提醒工作人员及时做出应对，例如可以调用可移动的蓄电设备来填补电能空缺。

根据一种优选实施例，在本实施例中雾培单元所培养的植物为小麦，经育苗后的小麦植株的株高可在5.0～15.0cm的范围内，使得培育板2上设置的与生长孔3连通的定植篮4的尺寸可以限定为：内径为3.0～5.0cm，外径为4.0～7.0cm；高度为3.0～7.0cm。

优选地，对于处在第一生长阶段的小麦，雾培单元的工作时间可以为每1～2小时启动一次，每次工作5～10分钟，雾培单元的温度控制在15～25℃的范围内，雾培单元的相对湿度控制在60～75％的范围内，雾培单元的光照强度控制在150～250μmol·m^-2·s^-1的范围内，雾培单元的光周期控制在14～20小时的范围内，雾培单元的光质配比控制在白光：红光：蓝光＝0.5～1.0:0～1.0:0.0～0.5的范围内，雾培单元的二氧化碳浓度控制在光期500～700ppm；暗期300～450ppm的范围内。

优选地，对于处在第二生长阶段的小麦，雾培单元的工作时间可以为每1～2小时启动一次，每次工作5～10分钟，雾培单元的温度控制在25～30℃的范围内，雾培单元的相对湿度控制在60～70％的范围内，雾培单元的光照强度控制在250～400μmol·m^-2·s^-1的范围内，雾培单元的光周期控制在16～20小时的范围内，雾培单元的光质配比控制在白光：红光：蓝光＝0.5～1.0:0～1.0:0.0～0.5的范围内，雾培单元的二氧化碳浓度控制在光期600～1000ppm；暗期300～450ppm的范围内。

优选地，小麦当前生长阶段是自动确定的。具体地，可以包括以下步骤：

获取与小麦当前状态相关的至少一个参数，

获取与小麦当前状态相关的不同于上述参数的另一个参数，

组合量化分析获取的参数，判断是否能够得出当前小麦生长阶段的结论，若是，则输出当前小麦生长阶段，若否，则继续获取另外一个不同的与小麦当前状态相关的参数继续进行组合量化分析，直至能够获得当前小麦生长阶段的结论。

优选地，控制器14的控制信号是基于传感器15获取的参数进行调节的。进一步地，传感器15可获取的参数至少可以包括但不限于：温度、湿度、光合情况、叶片形状、叶片颜色、生长方向、生长高度、抽穗情况、二氧化碳排放量、光吸收参数、肥料吸收情况、雾气水珠留存量、株高、植株形态、株间距、叶片遮蔽阴影、叶片重叠面积、花粉量、淀粉沉积量、植株颜色、植株特殊性状、植株特殊组织形态、弯垂量或角度等。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种用于植物种植系统的雾培单元，其包括：

结构相互配合的栽培槽(1)和培育板(2)，使得所述培育板(2)覆盖在所述栽培槽(1)的敞口侧以形成为植物根部提供生长空间的雾培区域，

所述培育板(2)上间隔地开设有若干允许育苗植株穿过的生长孔(3)，

其特征在于，

用于制造雾培环境的雾化器基于控制器(14)传输的控制指令在雾培区域中的指定位置设置有一个或多个雾化喷头(5)，以使得所述雾化喷头(5)向连接于所述生长孔(3)的各个定植篮(4)喷洒营养液的雾化颗粒时，所述控制器(14)能够以提高植物根部与营养液接触面积和/或提高植物叶片的受光面积的方式驱动相应的所述定植篮(4)在所述生长孔(3)处旋转，其中，所述定植篮(4)的旋转角度至少是所述控制器(14)基于所述雾化喷头(5)的设置位置确定的。

2.根据权利要求1所述的雾培单元，其特征在于，呈中空管状结构的所述定植篮(4)在侧壁开设的允许植物根部伸出的开口随所述定植篮(4)的转动而改变朝向，其中，所述控制器(14)至少基于相应的所述定植篮(4)中当前植物生长状态而确定开口朝向。

3.根据权利要求1或2所述的雾培单元，其特征在于，所述定植篮(4)依据所培育植物的品种在侧壁的至少部分区域开设有弥补该植物根部生长劣势方向的篮网，其中，在雾培环境中不同品种的植物的根部具有不同的生长优势方向和生长劣势方向。

4.根据权利要求1～3任一项所述的雾培单元，其特征在于，在配置有至少两个所述雾化喷头(5)时，所述雾化器通过分流管路(6)将由进液管路(7)引入的营养液分流至各个所述雾化喷头(5)，其中，所述进液管路(7)通过输送泵(12)与储存有营养液的储液槽(11)连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的雾培单元，其特征在于，所述储液槽(11)中储存的工作营养液包括外部补充的第一营养液和/或回收利用的第二营养液，在所述栽培槽(1)底部收集并由所述出液管路(8)引出的第二营养液能够直接地或经过与第一营养液混合后间接地再被引入所述雾化器。

6.根据权利要求1～5任一项所述的雾培单元，其特征在于，基于不同植物的不同生长阶段，营养液配方在霍格兰营养液配方的基础上增加了一种或多种添加剂，其中，对于处在第一生长阶段的小麦，添加剂至少包括五水偏硅酸钠；对于处在第二生长阶段的小麦，添加剂至少包括五水偏硅酸钠和四硼酸钠。

7.根据权利要求1～6任一项所述的雾培单元，其特征在于，所述进液管路(7)和所述出液管路(8)能够分别穿过开设于所述栽培槽(1)同侧或异侧的连通入口(9)和连通出口(10)，其中，所述输送泵(12)被配置于所述栽培槽(1)的外部。

8.根据权利要求1～7任一项所述的雾培单元，其特征在于，所述控制器(14)在所述雾化喷头(5)设置位置确定时对各个所述雾化喷头(5)的相对空间位置进行调节，以改变所述雾化喷头(5)的雾化颗粒喷出角度，其中，相对空间位置包括所述雾化喷头(5)的旋角和/或仰角。

9.根据权利要求1～8任一项所述的雾培单元，其特征在于，所述雾化喷头(5)响应于所述控制器(14)的控制信号而调节包括雾化颗粒喷出速度、雾化颗粒粒径大小、雾化工作时间、雾化间隔时间的一种或多种因素对应的参数数据，其中，所述控制器(14)能够基于植物的品种及当前生长阶段而调节参数数据。

10.根据权利要求1～9任一项所述的雾培单元，其特征在于，所述控制器(14)包含多种运行模式以应对不同的电量情况，其中，在电量供应不足的情况下所述控制器(14)能够指示包括用于调节雾化喷头和定植篮结构参数的非必要部件停止工作，以维持低能耗运行。

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