CN201430825Y - 圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆拱形立体种植板的喷雾式立体栽培系统，包括营养液气雾式供给系统和圆拱形的立体种植体。所述营养液气雾式供给系统包括喷头支架和多个喷头，所述喷头的连接管均依附在所述喷头支架上；营养液池，用于存储培养植物的营养液；高压水泵，对营养液进行加高压处理；所述立体种植体上设置有彼此间隔设置的种植孔，所述种植孔上设置有供种子或者种苗附着的附着体。本实用新型提供的圆拱形喷雾式立体栽培系统，以简单的结构和低廉的成本实现了气生根。

Description

圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统

技术领域

本实用新型涉及一种立体栽培系统，尤其是一种圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统。

背景技术

传统农业是基于太阳光照与土壤基质而进行的自然生产方式的农业，产品的产量和产品质量受到种植面积和自然环境条件的制约，很难满足人们对食品数量和质量的要求。

温室栽培在一定程度上摆脱了环境对农业生产的限制，人们可以在任何时间吃到各种蔬菜或水果。温室无土栽培技术是随着温室生产发展而研究采用的一种最新栽培方式。无土栽培大体上分为基质栽培和无基质栽培两大类。基质栽培，即作物根系固定在基质中，植株通过基质吸收营养液，主要栽培方式有袋培、岩棉培和营养液膜法。而无基质栽培一般称为水培，即根系直接和营养液接触，水培系统中，比较先进的营养液供给形式为浅液流供给方式，即植物的根部位于较浅的以一定速率流动的营养液中。

植物工厂是继温室栽培之后发展的一种高度专业化、现代化的设施农业。它与温室生产不同点在于，完全摆脱大田生产条件下自然条件和气候的制约，应用近代先进技术设备，完全由人工控制环境条件，全年均衡供应农产品。目前，高效益的植物工厂在某些发达国家发展迅速，实现了工厂化生产蔬菜、食用菌和名贵花木等。植物工厂的最主要特点之一是营养液栽培技术，如日本营养液栽培的方法有许多种，如NFT、湛液培、固体基质培(包括岩棉培、砾培、砂培等)，其中以岩棉培和NFT为主，而岩棉培更是占到营养液栽培面积的近50％。典型的营养液栽培装置有以下几种形式：①三水式NFT装置--栽培床用泡沫制成，有一定的斜度(1/80-1/100)，底部营养液呈薄膜状缓缓流动，可以自动供肥，还设有杀菌装置；②协和式--使用成型塑料栽培床，分成若干单元，适用于果菜栽培；③M式--栽培槽用“U”型泡沫制作的成型产品连接而成，定植板也用泡沫做成，里面铺聚乙烯薄膜，适于叶菜特别是鸭儿芹栽培；④新和式等量交换装置--其主要特征是栽培槽分成两部分，相互间进行营养液的等量交换，以补给根系充足的氧气(②、③、④均属于湛液栽培装置)；⑤诚和式--这是一种循环式岩棉栽培装置，在栽培槽中央安装排水管，从下到上依次铺放粒状岩棉垫、岩棉块和定型灌水管，采用滴灌方式，多余的营养液经排水管流回集水槽供循环使用。植物工厂中多采用移动栽培装置，主要有平面式、立体式和倾斜式三种，通过合理密植，提高了有效栽培面积。上述栽培方式，植物的根部在大部分时间均位于营养液中，不能为植物提供更佳的呼吸环境，直接影响了植物新陈代谢的速率。

专利号为ZL96105058.6、授权公告日为2000年4月19日的中国实用新型专利-植物的营养液雾化培养反应器，采用了营养液的雾化供给方式，但是该反应器用于培养植物组织，必须为密闭的玻璃罐体，而且玻璃罐体内需要保证一定的温度，罐体内从上至下设置有多层用于放置组织块的不锈钢网，由于该反应器采用多层状结构，喷出的营养液需要在螺旋桨的带动下在整个反应器中循环，进而充满整个反应器，使位于不同层上的组织块均可以吸收到营养液。另外，由于该营养液雾化培养反应器为密闭形式，因此需要在停雾期间进行通气，不仅结构复杂，也不适于栽培植物。

另外，由于植物工厂系统可以实现自动化的种植，该种方式不仅有利于缩短植物的栽培时间，也可以通过配置营养液提高植物的营养成分的含量，最重要的是可以减少污染，甚至实现无污染种植，因此，日本、以色列等国家也在不断地发展植物工厂系统，但是目前在发展中的植物工厂系统对硬件的配备要求比较严格，各种配置的结构也相对复杂，如种植体等，实现成本比较高，不适于大范围的推广应用。如，日本专利公开了一种超高密度植物垂直气雾水耕系统，其国际公开号为WO00/44220，国际公开日为2000年8月3日，该系统采用多层种植架种植蔬菜，这种装置只能种植叶菜类蔬菜，不能种植果菜类植物，因为果菜类蔬菜一般需要较大的生长空间，特别是如甜瓜、黄瓜等藤蔓类蔬菜；另外，这种装置虽然实现了高密度种植，能提高产品的产量，但过度密植会产生一系列的问题，比如需要人工光照，对环境的要求很高，如果在普通大棚的环境下设置该装置，就会有各种病虫害，如果在无菌的环境下设置，生产成本会大幅度升高，因此，种植的蔬菜只适合高端消费人群，不能使普通的广大消费者也享受由工厂化种植带来的益处。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种有利于植物生长的、结构简单的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，通过该栽培系统可以得到气生根。

本实用新型所采用的技术方案为：一种圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，包括营养液气雾式供给系统和立体种植体；所述营养液气雾式供给系统包括喷头支架和多个喷头，所述喷头的连接管均依附在所述喷头支架上；营养液池，用于存储培养植物的营养液；高压水泵，对营养液进行加高压处理；所述立体种植体上设置有彼此间隔设置的种植孔，所述种植孔上设置有供种子或者种苗附着的附着体。

优选地，所述营养液气雾式供给系统还包括磁化装置，设置在营养液池至高压水泵之间，用于对营养液进行磁化处理，所述磁化装置提供2万高斯至4万高斯的强磁场。

优选地，所述营养液气雾式供给系统还包括过滤营养液中杂质的过滤器，所述过滤器设置在所述高压水泵的输出端口与喷头之间。

优选地，所述营养液气雾式供给系统还包括回流槽，所述回流槽倾斜地设置在立体种植体的底面上，待回流的营养液通过所述回流槽依次通过分别对回流营养液进行过滤和杀菌的回流过滤器和回流杀菌装置流回至所述营养液池。

优选地，所述营养液气雾式供给系统还包括缓冲沟槽，其设置在临近所述营养液池的位置上，并与所述营养液池连通；所述缓冲沟槽的内部设置有减缓回流营养液流速的缓冲壁；所述回流杀菌装置为紫外线灯管，所述紫外线灯管安装在所述缓冲沟槽的上部或者内壁上。

优选地，所述圆拱形的立体种植体，其上部设置的种植孔作为果菜类种植区，下部设置的种植孔作为叶菜类或者根茎类种植区。

本实用新型的有益效果为：营养液液以气雾态的形式提供给植物，更有利于植物进行吸收，如果使营养液经过磁化处理，将以分子团结构存在的营养液切割为以单个分子结构存在的营养液，配合气雾态的供给形式，可以使植物直接吸收，而无需先通过植物自身具有的微生物进行分解后再进行吸收，一方面可以加快吸收速度，另一方面可以在供给相同营养液成分的情况下，植物的营养成分也相对较高。在采用立体种植体种植植物的情况下，气雾态的营养液将弥漫整个立体种植体的内部，而位于立体种植体内部的根部可以直接吸收营养液内的营养成分，有利于提高植物所含营养成分的含量；另外，植物的根部可以真正地完全裸露在空气中，利于根部呼吸氧气，可以加快植物的新陈代谢，进而促进植物的生长，一般在1个月左右，植物即可进行收割。本实用新型所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统除基本的要求外，无特殊的硬性要求，如所述立体种植体无需密封，只需不至于使喷出的营养液向外飞溅，浪费营养液即可，而立体种植体本身的材质也无特殊要求，如可以使用普通的泡沫板等，因此，本实用新型所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统具有结构简单、成本低的特点，有利于农业工厂化技术的推广，易于使农民转型为蓝领工人。最后，本实用新型所述的立体种植体上的种植孔可以采用合理的密度，如相邻种植孔间的间距在6至8cm之间，该密度可以在同一立体种植体上同时种植叶菜类、根茎类和果菜类，无需增设人工光照系统，在普通大棚内即可实现植物工厂化种植，并且种植出的瓜果和叶菜类可以维持在较低的价位，真正做到使普通消费者受益。

附图说明

图1为平面种植体的立体结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视图；

图3为立体种植体的结构示意图；

图4为营养液气雾式供给系统的结构示意图；

图5为本实用新型所述缓冲沟槽的结构示意图。

具体实施方式

现参照附图，对本实用新型所述圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统进行具体说明。

一种圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，包括营养液气雾式供给系统和立体种植体51。

立体种植体51设置种植孔和附着体的形式与平面种植体的原理相同，在此通过说明平面种植体的结构说明立体种植体51的结构。如图1和2所示，平面种植体511上设置有彼此间隔的种植孔512，如呈规则的矩阵式排列，每排种植孔512的底部外侧固定一条用于附着种子的附着体513，附着体513的宽度大于或等于种植孔的直径，相对应的立体种植体51的位于同一水平高度上的种植孔可以共用一圈附着体；其中，附着体513可以为较薄的海绵。

在如图3所示的圆拱形的立体种植体51的每个种植孔的附着体上均植入一粒种子或者种苗，并将所述立体种植体51放置在营养液气雾式供给系统的喷头54的外部；在此处，植物的种子或者种苗直接植入附着体内即可，无需任何附加的工序，也无需在附着体内加入任何基质，操作非常简单。

当外界温度高于或者等于25℃时，则所述立体种植体直接放置在栽培区域，通过栽培区域内设置的所述喷头54进行营养液的喷射；当外界温度低于25℃时，则立体种植体先放置在育苗房内1至3天，育苗房的温度需要保持在25℃至30℃之间，通过育苗房内设置的所述喷头54进行营养液的喷射，使种子生根发芽，之后，再放置在练苗区域2至3天，练苗区域的温度在育苗房的温度与外界温度之间逐天递减，如外界温度为0℃，育苗房的温度为28℃，如果在练苗区域放置3天，则第一天的温度为21℃，第二天的温度为14℃，第三天的温度为7℃，通过练苗区域内设置的所述喷头对植物的根部进行营养液的喷射；最后将所述立体种植体放置在栽培区域，通过所述栽培区域内设置的所述喷头54进行营养液的喷射，直至植物成熟可以采摘为止。

另外，在所述立体种植体51上可以植入不同植物的种子或者种苗，如位于其上部的种植孔中植入果菜类的种子或者种苗，在位于其下部的种植孔中可以植入叶菜类的种子或者种苗，即立体种植体51的上部为果菜类种植区，下部为叶菜类种植区。当果菜类的种子生根发芽，长出藤之后，将果菜类的藤挂在位于所述立体种植体上方的藤架上，如此，位于下方的蔬菜可以依靠藤架遮阳。

所述营养液气雾式供给系统包括如图4所示的营养液池1，用于存储培养植物的营养液，其中所述营养液可以为液体的有机肥料。为了使营养液可以通过喷头以气雾态的形式喷出，需要通过高压水泵3对从营养液池1的输出管道流出的营养液进行加高压处理，即高压水泵3的输入端口与营养液池1的输出管道连通，高压水泵3的输出端口与设置在植物生长区5内的喷头连通，其中对高压水泵3的选择需要使经过加高压处理的营养液到达喷头时能以气雾态喷出，兼顾成本及效果，高压水泵3的选择可以使到达喷头出的营养液的压力达到1至5公斤即可，高压水泵3与喷头之间的输送管路越长，对高压水泵3的要求越高。

所述营养液气雾式供给系统包括设置在植物生长区5内的如图3所示的喷头54，图3中仅示出与一块立体种植体51对应的喷头，在植物生长区5内可以设置有多个由同一套营养液气雾式供给系统同时进行控制的立体种植体51。直接与喷头54连接的连接管55可以依附在喷头支架53上，所述喷头可以一部分直接安装在喷头支架53上，也可以根据需要通过其连接管55的可定型性悬置在空中，通过连接管55可以调整喷头54距离立体种植体51的距离。另外，所述喷头支架53的形状可以根据立体种植体51的形状进行设定，对于圆拱形的立体种植体51，喷头支架53可以设计为至少两层的单排式结构，或者纵向截面为三角形或者梯形的多层式结构。当将立体种植体51放置在植物生长区5的喷头54的外部后，可以通过塑料布等覆盖物覆盖在立体种植体51的两个敞开的面上，可以防止喷头54喷出的营养液向立体种植体51外部飞溅，在覆盖过程中无需要求密闭性，只要不至于浪费营养液即可。另外，可以将多个立体种植体51并排排列，则可以只在位于最外侧的两个立体种植体51的外侧的面使用覆盖物进行覆盖。

自动控制所述喷头54将经高压处理的营养液以气雾态的形式直接喷射到所述附着体上，直至种子长出的根部穿过所述附着体伸入立体种植体的内部，则所述喷头将营养液直接喷射至植物的根部，直至植物成熟可以采摘为止。所述喷头54的喷射频率及所喷射营养液的浓度均可以按照本领域内技术人员所掌握的情况，根据种植不同植物的需求进行设定，并在植物的不同生长阶段进行调整，对于所喷射营养液的浓度，最基本的要求是植物分别处于生长期、成熟期和收割期时，成熟期所使用的营养液浓度最高，收割期次之，生长期最低。

起初，当营养液经过高压水泵3的加高压处理后通过喷头54以气雾态喷出时，营养液将渗过附着体滋润种子，当种子发芽向立体种植体51的内部长出根部52后，营养液便可以直接喷射至根部52上，为植物提供营养，当植物逐渐长大，根部52越来越发达后即可将附着体撑破，而使其掉落在地面上，该种营养液供给方式可以真正得到气生根。将营养液以气雾态喷出，将弥漫于立体种植体51的整个内部空间，即可以弥漫于植物的整个根系空间，让植物即可获取矿质营养，又能从空气中吸收更多的氧气，所以根系生长特别发达，植株生长速度是水培和陆陪的3至5倍。如果菜类，通过本实用新型所述的植物营养液气雾式供给系统可以使其藤在1个月的时间长出2至3米，根部长出2至3米。

可以在营养液池1至高压水泵3的输出管道上设置磁化装置2，所述磁化装置2可以包括两块吸合在一起的强磁铁，提供2万高斯至4万高斯的强磁场，磁化装置2可以将流经的营养液进行切割。

另外，在所述高压水泵3的输出端口与喷头54之间可以设置用于过滤营养液中杂质的过滤器4，避免在长期使用过程中，发生堵塞喷头54的现象。

由于在立体种植体51中喷出的营养液，只有一部分被根部52吸收，另一部分会经由根部52滴落或者直接落到地面上，为了减少浪费，可以在立体种植体51的底面上设置倾斜的回流槽56，将待回流的营养液通过所述回流槽56依次经过回流过滤器6对其进行过滤，经过回流杀菌装置7进行杀菌后回流至所述的营养液池1，以待进一步循环使用。其中，所述回流杀菌装置可以为紫外线灯管，回流过滤器6和回流杀菌装置7优选为设置在临近营养液池1的位置上。由于通过紫外线灯管对回流营养液进行杀菌需要限定回流营养液的流速，如果流速过快，则起不到杀菌的效果，为此，可以通过一种简单的方式解决该问题，即在所述营养液池1旁边设置如图5所示的缓冲沟槽10，缓冲沟槽10的内部设置有缓冲壁14，缓冲壁14的高度低于缓冲沟槽10的高度，所述缓冲壁14将缓冲沟槽10分成两部分，分别为缓冲前区101和缓冲后区102，缓冲后区102与所述营养液池1之间设置有连通区15，如连通孔。回流营养液进入缓冲沟槽10的缓冲前区101后，需要越过缓冲壁14进入缓冲后区102，进而降低了回流营养液在缓冲沟槽10内的流速。所述回流杀菌装置7，如紫外线灯管，可以安装在缓冲沟槽10的上部或者内壁上，如设置在缓冲沟槽的位于缓冲前区101的上部或者内壁上。另外，也可以通过更简单的方式降低回流营养液的流速，即限制缓冲沟槽与营养液池1之间的连通区15的横截面积等。另外，缓冲沟槽10还具有在经缓冲壁14减速过程中沉淀杂质的作用。

另外，在冬季可以对营养液进行加温处理，如在营养液池1增加电热丝，对营养液进行加温处理，使其达到5℃至30℃之间即可，如用计算机管理还可根据植物的蒸腾作用规律调整根部的含水量和湿度，更有效的促进了作物潜力的生长。

上述的本实用新型的实施方式为非限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本实用新型的实质内容基础上进行的修饰和变型，均属于本实用新型保护的范围内。

Claims (6)

1.一种圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，其特征在于：包括营养液气雾式供给系统和圆拱形的立体种植体；所述营养液气雾式供给系统包括喷头支架和多个喷头，所述喷头的连接管均依附在所述喷头支架上；营养液池，用于存储培养植物的营养液；高压水泵，对营养液进行加高压处理；所述立体种植体上设置有彼此间隔设置的种植孔，所述种植孔上设置有供种子或者种苗附着的附着体。

2.根据权利要求1所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，其特征在于：所述营养液气雾式供给系统还包括磁化装置，设置在营养液池至高压水泵之间，用于对营养液进行磁化处理，所述磁化装置提供2万高斯至4万高斯的强磁场。

3.根据权利要求1所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，其特征在于：所述营养液气雾式供给系统还包括过滤营养液中杂质的过滤器，所述过滤器设置在所述高压水泵的输出端口与喷头之间。

4.根据权利要求1所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，其特征在于：所述营养液气雾式供给系统还包括回流槽，所述回流槽倾斜地设置在立体种植体的底面上，待回流的营养液通过所述回流槽依次通过分别对回流营养液进行过滤和杀菌的回流过滤器和回流杀菌装置流回至所述营养液池。

5.根据权利要求4所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，其特征在于：所述营养液气雾式供给系统还包括缓冲沟槽，其设置在临近所述营养液池的位置上，并与所述营养液池连通；所述缓冲沟槽的内部设置有减缓回流营养液流速的缓冲壁；所述回流杀菌装置为紫外线灯管，所述紫外线灯管安装在所述缓冲沟槽的上部或者内壁上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的圆拱形立体种植体的喷雾式立体栽培系统，其特征在于：所述圆拱形的立体种植体，其上部设置的种植孔作为果菜类种植区，下部设置的种植孔作为叶菜类或者根茎类种植区。

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