CN1200234A - 一种栽培作物的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种新的作物栽培方法,将作物栽种在固相里,固相下面是气相,气相下面是液相。作物生长所需水分和营养通过具有吸收和毛细管输液作用的薄片(带)从液相提升经过气相进入固相,供应作物生长需要,此种栽培方法可长时间(30天以上)不用浇水,且不烂根。在固相底部的吸水物质加上一层能截住盐分、能让水分子通过的分子筛(渗透膜)就可利用海水栽培。该栽培方法适用于沙漠、水面、海岛、沙石渗漏地、空间立体等地域的作物栽培和花卉的栽培,开辟了广阔的栽培空间,有巨大的市场前景。

Description

一种栽培作物的新方法

本发明涉及到作物一种新的栽培方式，其主要特征是，作物栽入容器(图1)固相(图1-4)里，固相下面是气相(图1-5)，气相下面是液相(图1-6)，并由具有吸收水份和毛细管输液作用的物质将三相连接，能在沙漠、海水、水面、空间立体栽培，长时间不浇水并获得果实。

自有人类栽培作物以来，其栽培方式就是土培(如种蔬菜、小麦、玉米、豆类、花卉和其他瓜果经济作物等)，水培(如在水面种空心菜、浮萍、水仙花等)，水土结合栽培(如种水稻、莲藕、荸荠等)三种。其中，土培、水土结合栽培是最普遍的栽培形式。水培即无土栽培，在第二次世界大战以后逐有发展，至今已形成工厂化栽培产业，人类依靠此三种栽培方式，解决了衣食来源，过着文明的生活。

但这三种栽培方式，尚有共同的缺点，主要是：1.作物的根部生长发育，都缺少充足的供其吸收的空气，促进作物有更高的产量，有时还会产生缺氧而导致死根枯萎现象。2.三种栽培方式得出的单位产品产量，其消耗和损失的水肥量都比较大，还有节药余地；3.三种栽培方式不管那一种，对绝大多数淡水生作物来说，都不能使用海水，这样，复盖了地球表面积71％的海水及靠近海水附近的荒滩、沙漠，当今栽培方式都无能为力加于利用。面对沙漠化愈来严重的局面，当今的栽培方式显得苍白无力。4.三种栽培方式不管那一种在不同的条件下，还有各自的缺点。如土栽，不能在沙石地发展；水土结合栽培，不能在缺水和无土或渗漏严重的土质条件下发展，水培和水土结合栽培，不适合在水里不能生长的作物采用。本人1970年在江西永修五七干校在湖面种植水稻虽然获得收成，但深知最难一关是肥料流失。目前水面栽培推不开，此是原因之一。凡此种种缺点，需要找出新的栽培方法加于克服，才能为人类在地球的生存和发展，营造出更大的空间，提供更多的衣食和其他用品来源。

本发明努力克服当前栽培形式的不足，其与目前三种栽培形式的区别在于是三相栽培系统，即作物的根部栽种在固体颗粒(名曰固相)里，生长所需水份通过具有吸附和毛细管作用的物质，由液相经过气相输入到固相物料底托具。这种栽培法，作物的根主要生长在固体层，由处于固相下面的气体层供给根部氧气和其他气体，液相的液体已有水汽进入固相，但主要是靠毛细管现象进入固相，植物就有充足营养和空气供给。具体来说，三相栽培与土栽的区别在于多了气相和液相，其根首先扎在固体层里，然后由其下面的空气层和液体层供给根部空气和水。与水土结合栽培的区别在于，除作物的根部下多了一个气相外，水相和土相的位置也不一样，水土结合栽培，先是水相后是土相，水相在土相之上，根扎在土相之中，三相栽培法，气相将固相和液相隔开，固相在气相之上，而液相则在气相之下。与水培也不同，水培者作物的根直接固定和扎入水或营养液中，并靠栽培里的液相起到了储水集肥的作用，能将雨水储存起来。由于有与大气相通的气相供给植物生长所需的空气(氧气、二氧化碳、氮气等)，液相的水又挥发到气相里，渗入到固相中；液相的营养液通过具毛细管作用的物质，输送到固相层，所以作物的生长过程，吸收的是富活性的营养和充足空气，无需经常补充营养液或水，一般三、四十天补充一次营养液就够了。

这种三相栽培法，在特别干旱的地区和雨水多的地区，如沙漠、高原、石山和干旱年份，或亚热带地区，可在栽培器固相之上，与大气层界面处，放置一薄膜，将容器内挥发的水汽截留，干旱地区该薄膜是微凹型，收集尽可能多的水份；雨水多地区，该薄膜是微凸型，保护固相或液相肥料不被冲走。

三相栽培是如此实现的：以气相为中间层，以固相物料底托具位置的固定和液相的高度来确定气相的厚度。在固相物料底托具之上复盖一层具有吸水和毛细管作用物质，并使其经过气相延伸入液相，再在此之上放置泥土或其他能栽种作物的固体物质。三相中各相的厚度，根据所栽作物的要求以及毛细管现象吸水的高度而定。气相要有通气孔与大气相连，底托具上布满洞孔，使固相与气相互通。为减少水汽及肥料损失，在固相与大气界面处，紧贴固相面，放置一薄膜。作物栽种在固相取得所需营养，气相提供根部充足空气，液相为作物生长提供所需水份和补充部份营养。具体来说，三相栽培可通过容器法、水槽法、水面法、海水法、空间立体栽培法等途径来实现。

1.容器法：在容器底部造出上凸的圆锥(或圆柱)，在圆锥(或圆柱)体顶端及靠顶端侧面和顶端开若干孔(图1-8)，此孔与大气相通。在通气孔上方的适当高度平放并固定一个上面均匀穿洞的固相物料底托具(图1-2)，底托具之上紧贴一层具有吸水和毛细管传导液体作用的薄层(图1-3)，这个薄层还能与液相连接，持续获得水份和营养。这个薄层既可是纤维薄片，也可是喷涂在容器壁和底托器物料面上的具有吸收和扩散水份能力的其他物质。在底托具与液面之间形成一个气相(图1-5)。在底托具之上放入能栽种作物的厚薄适度的含有一定肥料的固体物料(图1-4)，紧贴固体物料与大气交界面放置一薄膜(图1-7)。利用这种容器法在沙漠地带进行栽培，容器底部造成上凹型，并在底部接触大气的面，喷一层吸水保水力极强的物质如丙烯酸制剂等，再根据需要在此外面，放置一保护层，以防所吸收水份滴出和减缓水份挥发速度。

容器法三相栽培的容器形状可以是正方形、圆柱形、长方型、菱型、动物型等；所造容器的材料，有废旧塑料、陶土、水泥、竹木、金属及其他纤维制品、玻璃等，只要耐酸碱腐蚀，不渗漏水，不污染作物，什么材料都可以。栽培容器可大可小，以因地制宜，方便管理，观赏性强，可比成本低等原则考量。小似浮萍，漂在水面；大若巨缸，置于厅堂，都无常不可。在底托具之上，可放置吸水石，再栽种观赏性植物，在液相之内，还可养鱼。

在栽种作物时，先将水或营养液灌入容器(图1)，然后将有毛细管作用的薄层(图1-3)(如吸水纤维布)复盖在底托具(图1-2)上，再将物料底托具固定，使具吸水性的毛细管纤维布浸入水里(如容器壁及底托具上喷涂了吸水层，就不需纤维布)在底托具之上放入适当厚度经过处理和湿透的栽培物料(图1-4)。这些栽培的料可以是土壤、锯末、秸杆、超强吸水剂、人造土壤等。在这些栽培物料中放入作物生长周期所需肥料(速效肥、基肥、微量元素)，再在栽培物料最上面放置一薄膜(图1-7)，将薄膜戳穿，栽入作物，淋定根水并放入一定营养液进液相即可。所放速效肥应是缓释的。在沙膜，在干旱和少雨地区，固相物料在与大气交界面应为微凹形，将薄膜紧贴在其上面，所下雨水能集中渗入物料和流入液相(图1-6)储存。而雨水多的地区，应是微凸型，防雨水过多，把固相里的肥料冲入液相后，再溢出容器外。如在液相养鱼，在底托具上种植观赏作物，则底托具所占平面积比容器同一高度平面积要小，以方便投料及空气更通畅。

2.水槽法：以地为基，掘沟筑槽；或以其他原料如木板、竹子、金属板、塑料等为原料，制造水槽，在水槽两端的适当高度，开出通气孔，在整个水槽放置带孔的固相物料底托具，在底托具之上，复盖有与液相连接的具毛细管作用的纤维性物质或吸水性物质，并放置能栽种作物的泥土或其他颗粒料，施入基肥和缓释的速效肥，紧贴颗粒物料的面上，置一薄膜，戳穿此膜将作物栽下。

3.水面法：(A)以水体作为水相(图2-1)，以塑料、竹木或其他物质制造固相容器(图2-2)，此容器的底部布满通气孔(图2-3)，作为固相物料底托具，用浮体或其他支撑物(图2-4)将固相容器支起，使固相底部与水面之间有一个适度气层(图2-5)，固相底部复盖有与水相连接的具毛细管作用的纤维性物质(图2-6)，在此之上放有能栽种作物的轻质颗粒料和缓释肥料(图2-7)，在大气界面的固相物料呈微凸形，紧贴固相物料上面放一薄膜(图2-8)，遇雨或风浪，肥料不易损失。植物通过此薄膜往下栽种，其根在固相物料里取得肥料和由吸水物质输送上来的水份。(B)以水体作为水相(图3-1)，容器(图3-2)在放入栽培所需物料(图3-3)后能浮在水面，且其底部没有通气孔，其所需水份和氧气通过与水体连接的具有吸水和毛细管作用的片状物质(图3-4)如纤维布等获得。(C)用能浮在水面的三相栽培容器在水面进行栽种。

4.空中立体栽培法：以立柱、人造树或三角支架为基础架构，将上所述三相栽培容器垂直固定，按所栽作物的个体大小、高矮和所需阳光的强弱，来决定栽培器的距离及分布的位置。

5.用海水进行三相栽培：对于不能直接用海水栽培的作物，用容器法、水槽法进行三相栽培时，其办法有三：(A)加大海水的挥发面积，来加大在液相里海水的蒸发量。扩大海水挥发面积办法，是将纤维固定并紧贴容器壁，一部分浸入水之上，一部分露于气相之中；在气相接近固相物料底托具处，平行固定若干横杆，在横杆挂纤维布，布的两端浸入水中，通过纤维布的微细管作用，海水上升湿润了布，增大了海水的挥发面积，有更多海水蒸气变为淡水气，渗入固相物料中，供植物的根部吸收。(B)在固相物料中拌入吸水性强的物质，使其加快吸收从海水挥发的蒸汽，供植物吸收。(C)通过毛细管作用将海水提升至复盖固相物料底托器的表面具吸收和扩散水份作用的物质层，在此层上面复盖一层分子筛薄膜物质，由于根部的吸收力，使被分子筛隔离的海水与根部间产生巨大压力差(渗透压)，水份从海水中通过分子筛分离出来，被植物吸收，在开始栽种湿润固相物料时，可用部份淡水稀释海水或用纯淡水湿润栽培物料。当然也可用风力发电淡化海水与此种栽培方法相配套。

6.三相栽培系统的气相和液相：气相是与大气相通的，含的是一般空气和液相挥发的水汽，为了促进作物的生长，取得更好收益，通过施入碳酸水、过氧水或过氧化钙等，使气相有适量的二氧化碳、氧气、离子氧等存在；液相是一般的水或营养液，为了提高水的活性，可通过磁场或微弱电流先行处理激活，也可配制特定微量元素、稀土元素的肥料液供作物吸收。

三相栽培方式，既兼容了土培、水培、水土结合栽培的优点，又显出了此种栽培方式的独特好处：一是节约用水。由于液相可储水是个微型水库，淋入固相未被吸收的水，流入液相储存起来。特别在海岛、沙石地、干旱和沙漠地带只要天下雨或冰雪都可通过三相栽培具的液相储存起来。一般来说，一、两个月以内为一个生长周期的作物，调节液相容积的大小与之相适应，可不再淋水。由于生态环境有向恶劣方面发展的趋势，人类生存必须的水资源特别宝贵，发展节水型农业是适合今后的方向。二是节约用肥。由于固相中可将基肥和速效肥同时施入，快速溶解和缓溶解肥料的施用，淋水或施液肥时从固相所带走的肥料为液相所聚积，没有肥料流失。如若在水面进行的三相栽培，由于固相由浮体支离水面，又不需要淋水，其在固相里的缓释肥料损失也小。因此，根据不同作物对肥料的需要，一次性施足肥，若没有病虫害，就可等着收成了。三是节约能源。与水培法相比，不需供水供肥降温的特别设施，同时在作物根部下面的液相与气相之间，有水汽挥发是吸热过程，天气愈热水汽挥发量就愈大，吸热量也愈大，温度也相对的低于地表温度，这种较低温度从根部开始，又传导到整株作物，有利于作物的生长。同时靠纤维的毛细管作用，源源不断的将液相的液体输入固相，供作物吸收，与滴灌、喷灌等相比，减少了设施费，电力费等。四是节约劳力。三相栽培基本上是一次性栽一次性收，规范化后以机械化作业，无需中耕松土除草施肥。

五是利于沙漠、高寒地、沙石地、阳台、屋顶、室内等地方栽培。当今沙漠化倾向愈来愈严重，人类的生存、发展已受到其威协，战胜沙漠化已成为世界性的口号。此种栽培方式由于自成系统，以最少的水份使沙漠出现绿州，这种绿州又有利于改善沙漠上空的气候，同时为了改造沙漠的需要，这种三相栽培法若采用的是容器式栽培器，其底部造成上凹形，并在凹形面上喷一层最具吸水保水性的材料，以吸收从地底深层上升的水汽和因气候变化而下降的冰雹化解的水汽，如便使沙漠地带的空气变得湿润，这样，从现有绿色地带与沙漠化的交界处开始，或从有水的沙漠地开始，采取三相栽培方法，规模化出现绿带逐步将沙漠绿化应当不是梦，而可以是实实在在的举动。而这种投入，当年栽种当年就获得收获，取得效益。绿化沙漠事业就可一大片一大片滚动进行。此种栽培方式，由于用的水肥量少，又不污染环境，所以在家居以及阳台、楼顶和沙石、高寒地栽培，是可行的。家居栽培的栽培具做成透明的，更具观赏性。在水面栽培甚至将现有部分土地深挖为池塘蓄水，养鱼再在水面用三相栽培法栽种作物，也是现实的。

六是利用海水栽培，海水含盐量多，渗透压大；海水栽种不了淡水生长的菜，海水淡化需要很大的投入。当今缺淡水的沙漠地带国家，只有望海兴叹。本发明之所以能用海水栽培淡水菜主要是通过海水蒸发的水汽，通过固相与空气界面的薄膜截住，保持固相物料湿润，使作物的根能吸取生长所需要的水份。又通过气相，使海水与植物的根隔离，减少海水对根的伤害。同时还可通过渗透膜，通过作物根部的巨大吸收能力，产生渗透压，吸收海水中分离出的水分，与此同时，天降的雨水，便于在三相栽培具内储存，既可淡化海水，也可直接供给植物生长所需。

七是可以供应作物含氧活性水或将作物生长所需要的气体灌输给作物。毛细管吸提的液体经过气相，气相中的气体(含氧气)可溶解于液体中，保证了作物生长所需氧气、水份。另外，此种三相栽培方式，有个气相可以藏气。目前只有大棚栽培，在空气中施放CO₂使叶子进行吸收，其他露天栽培，施放气体后很快就流走。此种三相栽培，还能用磁或微弱电流，予先对液相的水进行磁化，加大水的活性，促进作物生长。

八是有利于发展空间立体栽培经营。这种三相栽培方式，由于不少作物一次施用水肥就够了，因此如无虫病害，就等着收获了。所以，在每层三相栽培之上，只要阳光分布合理，适合作物需要，还可进行多层三相栽培。如若在离地面之上进行三相栽培，地面还可栽种适宜作物或保留原有植被，如若在水面上进行，水底下还可养殖鱼虾及其他适当动物，种植场既是养鱼场，也是蓄水库。

九是有利于花农栽花和环境的美化绦化，更有利于经常出差，家里无人照料的植物爱好者。种植花草瓜果，蔬菜和家居办公室观赏作物。

十是有利于经济效益和社会效益的统一。三相栽培一次性投入比土栽、水土结合栽培要大，比无土工厂化栽培及滴灌、喷灌式投资要小。当今白色污染愈来愈严重，将大量的废塑料转化为改变生态，为人类提供衣食来源的三相栽培器，是有重大意义的。同时，这种栽培首先用于人口密集、人均耕地少的地方；用于改造沙漠和有海水而缺淡水的地方，用于海岛、沙石地带、居室绿化工程等地方，既改造了环境，又创造了财富。从理论和实践来看，其生长的庄稼所得的单位面积产量质量比其他的高，由于所施的肥，特别是所施微量元素没有流失，培育出来的果实更有利于人体健康。

综上所述，三相栽培无疑是有美好的发展前景，它为人类的衣食来源和可持续发展种植业，开拓了更大的空间；为利用海水，发展节水农业，改造荒漠、绿化美化环境，充分合理地利用阳光，提供了独特有效的方式。发明者利用此法，已成功栽种出了兰花、西红柿、苋芽等作物。

Claims (9)

1.一种栽培作物的新方法，其技术特征是将作物栽入容器(图1-1)的固相(图1-4)里，固相下面是气相(图1-5)、气相下面是液相(图1-6)，并由具有吸收水份和毛细管输液作用的物质(图1-3)，将三相连接。

2.根据权利要求1的三相栽培，其特征是固相与气相界限由有小孔(图1-8)的物料底托具(图1-2)固定。底托具既可以是带孔板也可以是底部穿孔的容器。

3.根据权利要求1的三相栽培，固相组成是土壤或土壤以外物质如秸杆、砂石、人造吸水剂和它们的混合物，及作物生长需要的基肥和缓释速效肥等物料构成；液相是一般的水、营养液或经磁化处理的水；气相是与大气相通的空气，或是人为输入的二氧化碳、氧气、离子氧等混合气体。

4.根据权利要求1的三相栽培，连接液相、气相、固相的物质是具有只水或毛细管作用的物质，喷涂或装贴在容器内壁和固相物料底托具上或以薄片的形状，复盖在物料底托具上并经过气相伸入液相里。

5.根据权利要求1的三相栽培，其特征是，液相是海水或盐碱地咸水时，在固相物料底托具吸水层的表面再复盖一层能阻隔盐份但能让水通过的渗透膜(分子筛)。

6.根据权利要求1的三相栽培，其特征是，在保持原有植被进行多层栽培时，利用支架将三相栽培器支离地面，按照作物所需光照强弱进行分布。

7.根据权利要求1的三相栽培，其特征是液相是江、湖、海等水体(图2-1)、(图3-1)时，由浮体(图2-4)将固相容器(图2-2)托离水面，由吸水性或具毛细管输液作用的物质(图2-6)、图(3-4)与水体连接。

8.根据权利要求1的三相栽培，其特征是在沙漠的栽培容器的底部上凹，涂上吸水保水性强的物质。

9.根据权利要求1的三相栽培，其特征是，在渗漏土质或沙漠筑地沟进行时，加防渗漏物质，灌入水为液相，在离液相一定高度放置固相物料底托具。

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