專利名稱：半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種立體栽培系統，尤其是一種半球形立體種植體的噴霧式立體
栽培系統。
背景技術：
傳統農業是基于太陽光照與土壤基質而進行的自然生產方式的農業，產品的產量和產品質量受到種植面積和自然環境條件的制約，很難滿足人們對食品數量和質量的要求。 溫室栽培在一定程度上擺脫了環境對農業生產的限制，人們可以在任何時間吃到各種蔬菜或水果。溫室無土栽培技術是隨著溫室生產發展而研究采用的一種最新栽培方式。無土栽培大體上分為基質栽培和無基質栽培兩大類。基質栽培，即作物根系固定在基質中，植株通過基質吸收營養液，主要栽培方式有袋培、巖棉培和營養液膜法。而無基質栽培一般稱為水培，即根系直接和營養液接觸，水培系統中，比較先進的營養液供給形式為淺液流供給方式，即植物的根部位于較淺的以一定速率流動的營養液中。 植物工廠是繼溫室栽培之后發展的一種高度專業化、現代化的設施農業。它與溫室生產不同點在于，完全擺脫大田生產條件下自然條件和氣候的制約，應用近代先進技術設備，完全由人工控制環境條件，全年均衡供應農產品。目前，高效益的植物工廠在某些發達國家發展迅速，實現了工廠化生產蔬菜、食用菌和名貴花木等。植物工廠的最主要特點之一是營養液栽培技術，如日本營養液栽培的方法有許多種，如NFT、湛液培、固體基質培(包括巖棉培、礫培、砂培等)，其中以巖棉培和NFT為主，而巖棉培更是占到營養液栽培面積的近50%。典型的營養液栽培裝置有以下幾種形式①三水式NFT裝置——栽培床用泡沫制成，有一定的斜度(1/80-1/100)，底部營養液呈薄膜狀緩緩流動，可以自動供肥，還設有殺菌裝置；②協和式——使用成型塑料栽培床，分成若干單元，適用于果菜栽培；③M式——栽培槽用"U"型泡沫制作的成型產品連接而成，定植板也用泡沫做成，里面鋪聚乙烯薄膜，適于葉菜特別是鴨兒芹栽培；④新和式等量交換裝置——其主要特征是栽培槽分成兩部分，相互間進行營養液的等量交換，以補給根系充足的氧氣(②、③、④均屬于湛液栽培裝置)；⑤誠和式——這是一種循環式巖棉栽培裝置，在栽培槽中央安裝排水管，從下到上依次鋪放粒狀巖棉墊、巖棉塊和定型灌水管，采用滴灌方式，多余的營養液經排水管流回集水槽供循環使用。植物工廠中多采用移動栽培裝置，主要有平面式、立體式和傾斜式三種，通過合理密植，提高了有效栽培面積。上述栽培方式，植物的根部在大部分時間均位于營養液中，不能為植物提供更佳的呼吸環境，直接影響了植物新陳代謝的速率。[0005] 專利號為ZL96105058.6、授權公告日為2000年4月19日的中國實用新型專利-植物的營養液霧化培養反應器，采用了營養液的霧化供給方式，但是該反應器用于培養植物組織，必須為密閉的玻璃罐體，而且玻璃罐體內需要保證一定的溫度，罐體內從上至下設置有多層用于放置組織塊的不銹鋼網，由于該反應器采用多層狀結構，噴出的營養液需要在螺旋槳的帶動下在整個反應器中循環，進而充滿整個反應器，使位于不同層上的組織塊均可以吸收到營養液。另外，由于該營養液霧化培養反應器為密閉形式，因此需要在停霧期間進行通氣，不僅結構復雜，也不適于栽培植物。 另外，由于植物工廠系統可以實現自動化的種植，該種方式不僅有利于縮短植物的栽培時間，也可以通過配置營養液提高植物的營養成分的含量，最重要的是可以減少污染，甚至實現無污染種植，因此，日本、以色列等國家也在不斷地發展植物工廠系統，但是目前在發展中的植物工廠系統對硬件的配備要求比較嚴格，各種配置的結構也相對復雜，如種植體等，實現成本比較高，不適于大范圍的推廣應用。日本專利公開了一種超高密度植物垂直氣霧水耕系統，其國際公開號為W000/44220，國際
公開日為2000年8月3日，該系統
采用多層種植架種植蔬菜，這種裝置只能種植根莖類蔬菜，不能種植果菜類植物，因為果菜類蔬菜一般需要較大的生長空間，特別是如甜瓜、黃瓜等藤蔓類蔬菜；另外，這種裝置雖然實現了高密度種植，能提高產品的產量，但過度密植會產生一系列的問題，比如需要人工光照，對環境的要求很高，如果在普通大棚的環境下設置該裝置，就會有各種病蟲害，如果在無菌的環境下設置，生產成本會大幅度升高，因此，種植的蔬菜只適合高端消費人群，不能使普通的廣大消費者也享受由工廠化種植帶來的益處。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種有利于植物生長的、結構簡單的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，通過該系統可以得到氣生根。 本實用新型所采用的技術方案為一種半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，包括營養液氣霧式供給系統和半球形的立體種植體；所述營養液氣霧式供給系統包括噴頭支架和多個噴頭，所述噴頭的連接管均依附在所述噴頭支架上；營養液池；高壓水泵，所述高壓水泵的輸入端口與營養液池的輸出管道連通，所述高壓水泵的輸出端口與所述噴頭連通；所述立體種植體上設置有彼此間隔設置的種植孔，所述種植孔上設置有供種子或者種苗附著的附著體。 優選地，所述營養液氣霧式供給系統還包括磁化裝置，所述磁化裝置設置在營養液池至高壓水泵之間。 優選地，所述營養液氣霧式供給系統還包括過濾營養液中雜質的過濾器，所述過濾器設置在所述高壓水泵的輸出端口與噴頭之間。 優選地，所述營養液氣霧式供給系統還包括回流槽，所述回流槽傾斜地設置在立體種植體的底面上，所述回流槽至營養液池之間依次設置有回流過濾器和回流殺菌裝置流回至所述營養液池。 本實用新型的有益效果為營養液液以氣霧態的形式提供給植物，更有利于植物進行吸收，如果使營養液經過磁化處理，將以分子團結構存在的營養液切割為以單個分子結構存在的營養液，配合氣霧態的供給形式，可以使植物直接吸收，而無需先通過植物自身的微生物進行分解后再進行吸收，既可以加快吸收速度，又可以提高營養液的利用率。在采用立體種植體種植植物的情況下，氣霧態的營養液將彌漫整個立體種植體的內部，而位于立體種植體內部的根部可以直接吸收營養液內的營養成分，有利于提高植物所含營養成分的含量；另外，植物的根部可以真正地完全裸露在空氣中，利于根部呼吸氧氣，可以加快植物的新陳代謝，進而促進植物的生長，一般在1個月左右，植物即可進行收割。采用本實用新型所述半球形立體種植體的噴霧式立體栽培方法，本實用新型所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統除基本的要求外，無特殊的硬性要求，如所述立體種植體無需密封，只需不至于使噴出的營養液向外飛濺，浪費營養液即可，而立體種植體本身的材質也無特殊要求，如可以使用普通的泡沫板和薄膜等，因此，本實用新型所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統具有結構簡單、成本低的特點，有利于農業工廠化技術的推廣，易于使農民轉型為藍領工人。最后，本實用新型所述的立體種植體上的種植孔可以采用合理的密度，如相鄰種植孔間的間距在6至8cm之間，即可在同一立體種植體上同時種植根莖類植物和果菜類植物，無需增設人工光照系統，在普通大棚內即可實現植物工廠化種植，并且種植出的瓜果和根莖類可以維持在較低的價位，真正做到使普通消費者受益。
圖1為平面種植體的立體結構示意圖；[0014] 圖2為圖1中A-A向的剖視圖；[0015] 圖3為立體種植體的剖視結構示意圖；[0016] 圖4為營養液氣霧式供給系統的結構示意圖；[0017] 圖5為本實用新型所述緩沖溝槽的結構示意圖。
具體實施方式現參照附圖，對本實用新型所述半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統進行具體說明。 —種半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，包括營養液氣霧式供給系統和上述的立體種植體51。 在如圖3所示的半球形的立體種植體51的每個種植孔的附著體上均植入一粒種子或者種苗并將所述立體種植體51放置在營養液氣霧式供給系統的噴頭54的外部；在此處，植物的種子直接植入附著體內即可，無需任何附加的工序，也無需在附著體內加入任何基質，操作非常簡單。 立體種植體51設置種植孔和附著體的形式與平面種植體的原理相同，在此通過說明平面種植體的結構說明立體種植體51的結構。如圖1和2所示，平面種植體511上設置有彼此間隔的種植孔512，如呈規則的矩陣式排列，每排種植孔512的底部外側固定一條用于附著種子的附著體513，附著體513的寬度大于或等于種植孔的直徑，相對應的立體種植體51的位于同一水平高度上的種植孔可以共用一圈附著體；其中，附著體513可以為較薄的海綿。 當外界溫度高于或者等于25t:時，則所述立體種植體直接放置在栽培區域，通過栽培區域內設置的所述噴頭54進行營養液或者水的噴射；當外界溫度低于25t:時，則立體種植體先放置在育苗房內1至3天，育苗房的溫度需要保持在25t:至3(TC之間，通過育苗房內設置的所述噴頭54進行水的噴射，使種子生根發芽，之后，再放置在練苗區域2至3
天，練苗區域的溫度在育苗房的溫度與外界溫度之間逐天遞減，如外界溫度為ot:，育苗房
的溫度為2『C，如果在練苗區域放置3天，則第一天的溫度為2rC，第二天的溫度為14°C，
第三天的溫度為7t:，通過練苗區域內設置的所述噴頭對植物的根部進行營養液或者水的噴射；最后將所述立體種植體放置在栽培區域，通過所述栽培區域內設置的所述噴頭54進 行營養液或者水的噴射，直至植物成熟可以采摘為止。 另外，在所述立體種植體51上可以植入不同植物的種子或者種苗，如位于其上部 的種植孔中植入果菜類的種子或者種苗，在位于下部的種植孔中可以植入根莖類的種子或 者種苗，即立體種植體51的上部為果菜類種植區，下部為根莖類種植區。當果菜類的種子 生根發芽，長出藤之后，將果菜類的藤掛在位于所述立體種植體51上方的藤架上，如此，位 于下方的蔬菜可以依靠藤架遮陽。 所述營養液氣霧式供給系統包括如圖4所示的營養液池l，用于存儲培養植物的 營養液，其中所述營養液可以為液體的有機肥料。為了使營養液可以通過噴頭以氣霧態的 形式噴出，需要通過高壓水泵3對從營養液池1的輸出管道流出的營養液進行加高壓處理， 即高壓水泵3的輸入端口與營養液池1的輸出管道連通，高壓水泵3的輸出端口與設置在 植物生長區5內的噴頭連通，其中對高壓水泵3的選擇需要使經過加高壓處理的營養液到 達噴頭時能以氣霧態噴出，兼顧成本及效果，高壓水泵3的選擇可以使到達噴頭出的營養 液的壓力達到1至5公斤即可，高壓水泵3與噴頭之間的輸送管路越長，對高壓水泵3的要 求越高。 所述營養液氣霧式供給系統包括設置在植物生長區5內的如圖3所示的噴頭54， 圖3中僅示出與一塊立體種植體51對應的噴頭，在植物生長區5內可以設置有多個由同一 套營養液氣霧式供給系統同時進行控制的立體種植體51。直接與噴頭54連接的連接管55 可以依附在噴頭支架53上，所述噴頭可以一部分直接安裝在噴頭支架53上，也可以根據需 要通過其連接管55的可定型性懸置在空中，通過連接管55可以調整噴頭54距離立體種植 體51的距離。另外，所述噴頭支架53的形狀可以根據立體種植體51的形狀進行設定，對 于半球形的立體種植體51，噴頭支架53可以設計為至少兩層的圓環狀支架的結構，從上至 下，圓環狀支架的周長可以逐漸增大。 自動控制所述噴頭54將經高壓處理的營養液以氣霧態的形式直接噴射到所述附 著體上，直至種子長出的根部穿過所述附著體伸入立體種植體的內部，則所述噴頭將營養 液直接噴射至植物的根部，直至植物成熟可以采摘為止。所述噴頭54的噴射頻率及所噴射 營養液的濃度均可以按照本領域內技術人員所掌握的情況，根據種植不同植物的需求進行 設定，并在植物的不同生長階段進行調整，對于所噴射營養液的濃度，最基本的要求是植物 分別處于生長期、成熟期和收割期時，成熟期所使用的營養液濃度最高，收割期次之，生長 期最低。 起初，當營養液經過高壓水泵3的加高壓處理后通過噴頭54以氣霧態噴出時，營 養液將滲過附著體滋潤種子，當種子發芽向立體種植體51的內部長出根部52后，營養液便 可以直接噴射至根部52上，為植物提供營養，當植物逐漸長大，根部52越來越發達后即可 將附著體撐破，而使其掉落在地面上，該種營養液供給方式可以真正得到氣生根。將營養液 以氣霧態噴出，將彌漫于立體種植體51的整個內部空間，即可以彌漫于植物的整個根系空 間，讓植物即可獲取礦質營養，又能從空氣中吸收更多的氧氣，所以根系生長特別發達，植 株生長速度是水培和陸陪的3至5倍。如果菜類，通過本實用新型所述的植物營養液氣霧 式供給系統可以使其藤在1個月的時間長出2至3米，根部長出2至3米。 可以在營養液池1至高壓水泵3的輸出管道上設置磁化裝置2，所述磁化裝置2可以包括兩塊吸合在一起的強磁鐵，提供2萬高斯至4萬高斯的強磁場，磁化裝置2可以將流 經的營養液進行切割。 另外，在所述高壓水泵3的輸出端口與噴頭54之間可以設置用于過濾營養液中雜 質的過濾器4，避免在長期使用過程中，發生堵塞噴頭54的現象。 由于在立體種植體51中噴出的營養液，只有一部分被根部52吸收，另一部分會經 由根部52滴落或者直接落到地面上，為了減少浪費，可以在立體種植體51的底面上設置傾 斜的回流槽56，將待回流的營養液通過所述回流槽56依次經過回流過濾器6對其進行過 濾，經過回流殺菌裝置7進行殺菌后回流至所述的營養液池1 ，以待進一步循環使用。其中， 所述回流殺菌裝置可以為紫外線燈管，回流過濾器6和回流殺菌裝置7優選為設置在臨近 營養液池1的位置上。由于通過紫外線燈管對回流營養液進行殺菌需要限定回流營養液的 流速，如果流速過快，則起不到殺菌的效果，為此，可以通過一種簡單的方式解決該問題，即 在所述營養液池1旁邊設置如圖5所示的緩沖溝槽IO，緩沖溝槽10的內部設置有緩沖壁 14，緩沖壁14的高度低于緩沖溝槽10的高度，所述緩沖壁14將緩沖溝槽10分成兩部分，分 別為緩沖前區101和緩沖后區102，緩沖后區102與所述營養液池1之間設置有連通區15， 如連通孔。回流營養液進入緩沖溝槽10的緩沖前區101后，需要越過緩沖壁14進入緩沖 后區102，進而降低了回流營養液在緩沖溝槽10內的流速。所述回流殺菌裝置7，如紫外線 燈管，可以安裝在緩沖溝槽10的上部或者內壁上，如設置在緩沖溝槽的位于緩沖前區101 的上部或者內壁上。另外，也可以通過更簡單的方式降低回流營養液的流速，即限制緩沖溝 槽與營養液池1之間的連通區15的橫截面積等。另外，緩沖溝槽10還具有在經緩沖壁14 減速過程中沉淀雜質的作用。 另外，在冬季可以對營養液進行加溫處理，如在營養液池1增加電熱絲，對營養液 進行加溫處理，使其達到5t:至3(TC之間即可，如用計算機管理還可根據植物的蒸騰作用 規律調整根部的含水量和濕度，更有效的促進了作物潛力的生長。 上述的本實用新型的實施方式為非限制性實施方式，凡本領域的技術人員在本實 用新型的實質內容基礎上進行的修飾和變型，均屬于本實用新型保護的范圍內。
權利要求一種半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，其特征在于包括營養液氣霧式供給系統和半球形的立體種植體；所述營養液氣霧式供給系統包括噴頭支架和多個噴頭，所述噴頭的連接管均依附在所述噴頭支架上；營養液池；高壓水泵，所述高壓水泵的輸入端口與營養液池的輸出管道連通，所述高壓水泵的輸出端口與所述噴頭連通；所述立體種植體上設置有彼此間隔設置的種植孔，所述種植孔上設置有供種子或者種苗附著的附著體。
2. 根據權利要求1所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，其特征在于所述營養液氣霧式供給系統還包括磁化裝置，所述磁化裝置設置在營養液池至高壓水泵之間。
3. 根據權利要求1所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，其特征在于所述營養液氣霧式供給系統還包括過濾器；所述過濾器設置在所述高壓水泵的輸出端口與噴頭之間。
4. 根據權利要求1所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，其特征在于所述營養液氣霧式供給系統還包括回流槽，所述回流槽傾斜地設置在立體種植體的底面上，所述回流槽至營養液池之間依次設置有回流過濾器和回流殺菌裝置。
5. 根據權利要求4所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，其特征在于所述營養液氣霧式供給系統還包括緩沖溝槽，其設置在臨近所述營養液池的位置上，并與所述營養液池連通；所述緩沖溝槽的內部設置有緩沖壁；所述回流殺菌裝置為紫外線燈管，所述紫外線燈管安裝在所述緩沖溝槽的上部或者內壁上。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，其特征在于所述半球形的立體種植體，其上部設置的種植孔作為果菜類種植區，西部設置的種植孔作為根莖類種植區。
專利摘要本實用新型公開了一種半球形立體種植體的噴霧式立體栽培系統，包括營養液氣霧式供給系統和半球形的立體種植體；所述營養液氣霧式供給系統包括噴頭支架和多個噴頭，所述噴頭的連接管均依附在所述噴頭支架上；營養液池，用于存儲培養植物的營養液；高壓水泵，對營養液進行加高壓處理；所述立體種植體上設置有彼此間隔設置的種植孔，所述種植孔上設置有供種子或者種苗附著的附著體。本實用新型提供的半球形立體種植體噴霧式立體栽培方法，以簡單的結構、低廉的成本得到了氣生根。
文檔編號A01G31/06GK201509478SQ200920074240
公開日2010年6月23日 申請日期2009年7月6日 優先權日2009年7月6日
發明者李付忠 申請人:上海賦民農業科技有限公司