一種潮汐式無土栽培設施的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種潮汐式無土栽培設施，包括至少一個栽培單元，栽培單元包括栽培槽和“Ω”型分隔板；栽培槽包括上部的種植區和下部的供液槽，種植區的下端向內側形成臺階和供液槽的上端固定使栽培槽的橫截面呈“T”型；所述的供液槽的兩端分別設有供液管與連通管，在栽培槽近連通管側通過活動插板形成排液槽頭，在栽培槽近連通管端設有“U”型虹吸管，“U”型虹吸管的一端和連通管連接，另一端通入排液槽頭；“Ω”型分隔板的弧形區域上設有孔洞，“Ω”型分隔板通過其兩側的翼翅置于栽培槽的臺階上。本發明無土栽培設施具有能為植物生長提供良好生長環境、大幅提高單位土地面積的種植量和收獲量、并能節約基質和營養液用量等優點。
【專利說明】
一種潮丨夕式無土栽培設施
技術領域
[0001 ]本發明屬于無土栽培技術領域，涉及一種潮汐式無土栽培設施。
【背景技術】
[0002] 無土栽培被公認為20世紀世界農業科學技術的一項革命性的成就與突破。我國自 建國以來真正起動研發與應用無土栽培技術是在1980年代，改革開放后，隨著開放城市港 口涉外賓館對西餐用的潔凈無污染生食蔬菜需求激增，促使國家農業部和各省市立項研 究。主要參與研發單位有南京農業大學、中國農科院、農業部農業工程研究院、浙江農科院、 北京農業大學、浙江農業大學、江蘇農科院以及山東農大、上海農科院、華南農大等，最終引 進與研發并推廣了諸如營養液膜技術、浮板毛管水培法、有機生態型基質培、深液流水培技 術、魯SC無土栽培法、巖棉栽培技術等無土栽培系統，上述無土栽培技術有效緩解了當年開 放城市港口涉外賓館對潔凈無污染生鮮蔬菜的特需。迄今，有機生態基質培在戈壁沙漠、南 海礁島等非可耕地區軍工石油基地大面積應用于生鮮蔬果的生產，而水培技術則多應用于 花卉栽培觀光農業和經濟作物育苗等領域，都取得了顯著的社會經濟生態效益。固體有機 基質栽培一般與滴灌系統配套使用，但我國大部分地區的灌溉用水多為硬水，含有較多的 鹽類等雜質，長期使用易導致滴灌的毛管堵塞。水培技術生產的園藝產品比較潔凈方便，但 技術難度比較大，要求種植者具有一定的知識水平，成本也比較高，且突發性的長時間停電 會致使作物因供液不足而萎蔫甚至死亡。
[0003] 潮汐式灌溉是底部灌溉形式之一，運行時灌溉水或營養液經進水口流入栽培池或 栽植床，液面高度達到4-6cm后，維持5-10分鐘(具體液面高度和維持時間，視栽培基質、植 物種類及其生長發育階段而定），基質持水量飽和后，灌溉液由出水口經過濾、消毒回到儲 液罐，整個過程歷經漲潮(灌溉）、落潮（回水)兩個階段，形似潮水漲落，故名潮汐式灌溉。潮 汐式灌溉水分是在毛細管作用力拉動下克服地心引力自下而上浸潤基質，區別于依賴重力 作用增加基質含水量的頂部灌溉。與其它的灌溉方式相比，潮汐式灌溉方式有供水均勻迅 速、節水節肥、能克服水培中因突發性停電而造成作物缺水的問題。更加適合大規模的工廠 化作物生產。
[0004] 目前，潮汐式灌溉在農業上的應用比較廣泛，從花卉的生產，比如八仙花、紅掌，到 蔬菜的生產，如小白菜、生菜、西萌蘆等，都有涉及。但這些潮汐式灌溉中所使用的設施多為 地面栽培池和栽植床兩種應用形式。地面栽培池處于地面，工人操作或其他管理很容易將 土壤病原微生物帶入而造成灌溉液污染，并且栽培池位置、大小相對固定，不利于植物病 害控制和植物生長調節。栽植床雖然能克服地面栽培池的不足，但其造價較高，不適宜于大 面積推廣，并且這兩種栽培形式與傳統的露地栽培相比也沒有提高土地的利用率。
[0005] 綜上所述，國內現行的蔬菜無土栽培系統普遍存在設施資源的生產效率和利用效 率低下，不能適應工廠化高效農業發展趨勢的需求等問題。具體表現在現有栽培設施如魯 SC等的基質和營養液用量比較多，制作栽培槽的用料比較多，栽培槽內、外部結構不適宜植 物根部的發育并進而影響植物的生長。于是，我們對現有栽培系統加以技術升級與創新，設 計出適于工廠化、智能化生產，高效實用的蔬菜潮汐式無土栽培設施，以期符合設施化、無 土化、智能化、工廠化高效集約現代農業的發展趨勢。
【發明內容】
[0006] 針對上述問題，本發明的目的在于提供一種結構簡單、對種植場地沒有特別要求、 能為植物生長提供良好生長環境、大幅提高單位土地面積的種植量和收獲量、并能節約基 質和營養液用量的高效實用潮汐式無土栽培槽。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0008] 一種潮汐式無土栽培設施，包括至少一個栽培單元，所述的栽培單元包括栽培槽1 和"Ω"型分隔板2;所述的栽培槽1包括上部的種植區5和下部的供液槽4,種植區5的下端向 內側形成臺階3和供液槽4的上端固定使栽培槽1的橫截面呈"T"型;所述的供液槽4的兩端 分別設有供液管7與連通管6.2，在栽培槽1近連通管6.2側通過活動插板6.3形成排液槽頭 6，在栽培槽1近連通管6.2端設有"U"型虹吸管6.1，所述的"U"型虹吸管6.1的一端和連通管 6.2連接，另一端通入排液槽頭6;所述的" Ω "型分隔板2的弧形區域上設有若干用于透水的 孔洞2.1，" Ω "型分隔板2通過其兩側的翼翅置于栽培槽1的臺階3上。
[0009] 在所述的"Ω"型分隔板2的弧形部分均勻分布直徑為5mm的圓形孔洞2.1，相鄰孔 洞之間的間距為1.5cm。本發明相鄰孔洞之間的距離是指相鄰圓形孔洞中心之間的距離。
[0010] 排液槽頭6的作用是為"U"型虹吸管6.1提供虹吸的空間，當供液槽4中的營養液漫 過"U"型虹吸管6.1的頂部時，"U"型虹吸管內形成虹吸，供液槽4中的營養液通過"U"型虹吸 管排出供液槽4。
[0011]所述的種植區5和供液槽4的橫截面均呈倒梯形，栽培槽（1)整體橫截面外觀呈"T" 型。
[0012] 所述的潮汐式無土栽培設施由一個栽培單元組成時，使用時將連通管6.2與供液 槽4連接的端部封上;所述的潮汐式無土栽培設施由至少兩個栽培單元組成時，其中一個 栽培單元通過連通管6.2與相鄰栽培單元的供液管7連接從而使相鄰栽培單元串聯。
[0013] 所述的活動插板6.3是可拆卸的插板。所述的潮汐式無土栽培設施由至少兩個栽 培單元串聯組成時，拆除位于排液端的栽培單元之外的其他栽培單元中的活動插板6.3,將 原排液槽頭的區域改為種植區，增加種植面積。
[0014] 所述的"U"型虹吸管6.1通入排液槽頭6的端口與供液槽4的底部相距0.5cm; "U"型 虹吸管頂部高出"Ω"型分隔板2的頂端lcm。"U"型虹吸管6.1頂點的高度直接決定供液高 度，且只有當供液量漫到虹吸管頂端時，才能形成虹吸作用。潮汐式無土栽培設施由至少兩 個栽培單元串聯組成時，除了排液端的栽培單元之外的其他栽培單元的虹吸管不起作用， 而是直接通過連通管6.2把供液排到下一個栽培單元的供液槽4中。
[0015] -種采用所述的潮汐式無土栽培設施制成的立體栽培系統，在"A"字型立體栽培 架的兩側放置潮汐式無土栽培設施，所述的潮汐式無土栽培設施包括一個栽培單元。
[0016] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0017] 本發明無土栽培設施結構簡單，對種植場地沒有特別要求，能為植物生長提供良 好生長環境，大幅提高單位土地面積的種植量和收獲量，并能節約基質和營養液用量的高 效實用潮汐式無土栽培設施。具體表現為：
[0018] "Ω"型分隔板中的弧形設計既利于營養液快速均勻的通過毛細作用輸送至植物 根部，又有利于供液結束后將多余的水分排出，且能增大基質與空氣的接觸面積，增加基質 中的含氧量，且為植物的生長提供合適的水、肥、氣條件。而"Ω"型分隔板中的兩個平展的 翼翅則有利于在栽培之后基質的清理。
[0019] 本發明無土栽培設施既適合直接放在地上單獨使用，更加適宜于放置在"Α"字型 栽培架上連接成一個系統進行立體栽培，符合工廠化農業生產的要求。若將本發明無土栽 培設施置于高1.5m，底部寬度為1.55m的專用"Α"字型立體栽培架上，"Α"字型立體栽培架的 每側可放5排，則一個栽培架上即可放置十個無土栽培設施，土地使用率可以達到110%，而 一般的立體栽培土地使用率在90%~100%之間，土地使用率提高了10%~22.2%。
[0020] 本發明采用的"U"型虹吸管、連通管、供液管、活動插板、"Ω"型分隔板均為可拆 裝、可替換配件，在實際農業生產中可靈活組裝。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明潮汐式無土栽培設施的栽培單元的結構示意圖。
[0022] 圖2為本發明潮汐式無土栽培設施的栽培單元的排液槽頭的結構示意圖。
[0023] 圖3為本發明潮汐式無土栽培設施的栽培槽的"Ω"型分隔板的結構示意圖。
[0024]其中：卜栽培槽，2-" Ω "型分隔板，3-臺階，4-供液槽，5-種植區，6-排液槽頭，7-供 液管;2.1 -小孔洞，6.1 - "U"型虹吸管，6.2-連通管，6.3活動插板。 圖4為采用本發明潮汐式無土栽培設施和同規格魯SC栽培4倍體矮腳黃小白菜過程中 葉片數趨勢圖。 圖5為采用本發明潮汐式無土栽培設施和同規格魯SC栽培4倍體矮腳黃小白菜過程中 株高趨勢圖。 圖6為采用本發明潮汐式無土栽培設施和同規格魯SC栽培4倍體矮腳黃小白菜過程中 開展度趨勢圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案做進一步描述。
[0026]如圖1、圖2和圖3所示，一種潮汐式無土栽培設施，包括一個栽培單元，所述的栽培 單元包括栽培槽1和"Ω"型分隔板2;所述的栽培槽1包括上部的種植區5和下部的供液槽4， 種植區5的下端向內側形成臺階3和供液槽4的上端固定使栽培槽1的橫截面呈"T"型;所述 的供液槽4的兩端分別設有供液管7與連通管6.2，在栽培槽1近連通管6.2側通過活動插板 6.3形成排液槽頭6，在栽培槽1近連通管6.2端設有"U"型虹吸管6.1，所述的"U"型虹吸管 6.1的一端和連通管6.2連接，另一端通入排液槽頭6，位于排液槽頭6內的端口與供液槽4的 底部相距0.5cm，"U"型虹吸管頂部高出"Ω"型分隔板2的頂端lcm;所述的"Ω"型分隔板2的 弧形區域上設有若干用于透水的孔洞2.1，" Ω "型分隔板2通過其兩側的翼翅置于栽培槽1 的臺階3上。
[0027] 所述的孔洞2.1的直徑為5mm的圓形孔洞，相鄰孔洞之間的間距為1.5cm。所述的種 植區5和供液槽4的橫截面均呈倒梯形;種植區5的上底寬22cm，下底寬10cm，高12cm;供液槽 4的上底寬7cm，下底寬5cm，高4cm。
[0028]基質多次使用后需要從種植區清理出去，此時會有部分基質從農用阻根布上灑落 到分隔板上，" Ω "型分隔板中的兩個平展的翼翅可進一步防止基質落入供液槽。分隔板在 清理基質時拿出來，若分隔板上沒有灑落的基質則不必將分隔板拿出。
[0029]應用實施例 [0030] 1、材料準備
[0031]栽培用的試驗品種為南京農業大學侯喜林教授白菜科研團隊的4倍體矮腳黃。育 苗基質為鎮江培蕾有機肥有限公司生產的播種育苗基質（總養分含量(Ν+Ρ2〇5+Κ20): 2.0%-5.0%，有機質含量(干基）：220%)，栽培用基質為鎮江培蕾有機肥有限公司生產的栽培有 機土(有機質含量不小于25% )。試驗地點為南京農業大學牌樓實驗基地。
[0032]潮汐式無土栽培設施和同規格魯SC(邢禹賢、王秀峰、王學軍等，"魯SC-Π 型"無土 栽培設置系統及效益研究[J]，中國蔬菜，1992(S1): 24-29。）均用厚度為3mm的PVC板制成， 各制8個。潮汐式無土栽培設施的尺寸為:種植區的上底寬22cm，下底寬10cm，高12cm;供液 槽的上底寬7cm，下底寬5cm，高4cm。同規格魯SC的尺寸為：種植區的上底寬22cm，下底寬 11 cm，高11 cm;供液槽的上底寬11 cm，高11 cm。
[0033] 2、試驗方法
[0034]將用4倍體矮腳黃的種子用10%的次氯酸鈉溶液表面消毒5~lOmin，然后在55°C 溫燙水中處理15min，然后在30°C的溫水中浸種8h，之后置于28°C的恒溫箱中催芽，濕度 80%，保持黑暗，直至發芽。
[0035]待種子萌發，選取飽滿、發芽整齊一致的種子播種于裝有育苗基質的128孔穴盤 中，每穴一粒。播種完成后，將穴盤置于光照良好的溫室中，不定期補充基質中的水分，營造 適于葉菜類生長的環境。
[0036] 設置兩個處理:潮汐式無土栽培設施處理、魯SC處理，定植前在每個分隔板上墊一 層農用阻根布，然后再將栽培用基質均勻鋪在農用阻根布上面。待葉菜類植株生長至5片葉 子時分別定植于潮汐式無土栽培設施和魯SC中，每個處理設8個重復，隨機排列成兩排，每 個栽培槽中定植兩行4倍體矮腳黃小白菜，每行定植10棵，株距10cm。對各處理進行潮汐式 灌溉，每天灌溉清水一次，待液面上升高度為從基質底部往上3cm時，營養液經虹吸口排出 栽培設施，完成一個供液周期。
[0037]移栽之后每隔一周測定小白菜的株高、開展度，并記錄其葉片數。最后單獨測量小 白菜的單株產量即鮮重和干重，以及葉綠素含量。每次取樣在每個栽培槽內隨機抽取6棵植 株。綜合分析本實施例潮汐式無土栽培設施與魯SC的造價、基質用量、營養液用量、小白菜 的產量和品質，并據此比較潮汐式無土栽培設施的栽培效果。
[0038] 3.實驗結果與分析
[0039] 表1本發明潮汐式無土栽培設施與魯SC基質用量、營養液用量以及耗材量的比較
[0040]
[0041] 由表1表明，本實施例潮汐式無土栽培設施在基質用量、營養液用量以及制作材料 用量方面分別比同規格魯SC節約了 4.33 %、28.53 %和10.86 %。
[0042] 表2本發明潮汐式無土栽培設施與魯SC在4倍體矮腳黃小白菜栽培產量的比較
[0043]
[0044]由表2表明，本實施例潮汐式無土栽培設施與傳統魯SC在作物產量方面有明顯差 異，在經濟產量、全株鮮重、全株干重、地下部鮮重、地下部干重等方面分別比同規格魯SC高 出了33·7%、37·5%、15·9%、5·1%、39·89%。
[0045] 由圖4、圖5、圖6表明，與傳統魯SC相比，本實施例潮汐式無土栽培設施在葉片數、 株高、開展度等生長指標上有明顯優勢。
[0046] 上述實施僅僅是對本發明實施方式的一個描述，并非對本發明的構思和范圍進行 界定，在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域其他人員對本發明設計做出的任何變形 和改進，均應落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種潮汐式無土栽培設施，其特征在于包括至少一個栽培單元，所述的栽培單元包 括栽培槽(1)和"Ω"型分隔板(2);所述的栽培槽(1)包括上部的種植區（5)和下部的供液槽 (4)，種植區（5)的下端向內側形成臺階(3)和供液槽(4)的上端固定使栽培槽（1)的橫截面 呈"T"型;所述的供液槽(4)的兩端分別設有供液管(7)與連通管(6.2)，在栽培槽(1)近連通 管(6.2)側通過活動插板(6.3)形成排液槽頭(6)，在栽培槽(1)近連通管(6.2)端設有"U"型 虹吸管(6.1)，所述的"U"型虹吸管(6.1)的一端和連通管(6.2)連接，另一端通入排液槽頭 (6);所述的"Ω"型分隔板(2)的弧形區域上設有若干用于透水的孔洞(2.1)，"Ω"型分隔板 (2)通過其兩側的翼翅置于栽培槽(1)的臺階(3)上。2. 根據權利要求1所述的潮汐式無土栽培設施，其特征在于在所述的" Ω "型分隔板(2) 的弧形部分均勻分布直徑為5mm的圓形孔洞(2.1)，相鄰孔洞(2.1)之間的間距為lcm。3. 根據權利要求1所述的潮汐式無土栽培設施，其特征在于所述的種植區（5)和供液槽 (4)的橫截面均呈倒梯形，栽培槽(1)整體橫截面外觀呈"T"型。4. 根據權利要求1所述的潮汐式無土栽培設施，其特征在于所述的潮汐式無土栽培設 施由至少兩個栽培單元組成時，其中一個栽培單元通過連通管(6.2)與相鄰栽培單元的供 液管(7)連接從而使相鄰栽培單元串聯。5. 根據權利要求1所述的潮汐式無土栽培設施，其特征在于所述的活動插板(6.3)是可 拆卸的插板;所述的潮汐式無土栽培設施由至少兩個栽培單元串聯組成時，拆除位于排液 端的栽培單元之外的其他栽培單元中的活動插板(6.3)。6. 根據權利要求1所述的潮汐式無土栽培設施，其特征在于所述的"U"型虹吸管(6.1) 通入排液槽頭（6)的端口與供液槽(4)的底部相距0.5cm; "U"型虹吸管（6.1)的頂部高出 "Ω"型分隔板(2)的頂端lcm〇
【文檔編號】A01G31/02GK105830904SQ201610396007
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】王健, 靳露, 郭世榮, 束勝, 王磊, 何向麗, 董金龍, 李式軍
【申請人】南京農業大學