一種多功能生態花盆及設計方法
【專利摘要】本發明涉及一種多功能生態花盆及設計方法，所述生態花盆包括內膽、保水囊、外殼；所述內膽與所述外殼在上沿部分連接，使所述內膽與所述外殼之間構成封閉空間；所述保水囊置于所述封閉空間內，由保水材料按照所述封閉空間形狀壓制而成；其中所述保水囊的最小厚度由所述保水材料的含水、給水特性以及所種的植物種類、氣候決定；所述內膽采用竹篾編制而成；所述生態花盆為倒圓臺或倒棱臺結構。所述生態花盆設計方法包括確定生態花盆外殼、內膽和保水囊的尺寸。該生態花盆利用保水囊有效地提高生態花盆保水效果，應用于荒山綠化與造林、礦山廢棄地植被恢復，園林與園藝、農業與林業、城市道路綠化與美化、庭院綠化與美化及樓頂開發與利用等。
【專利說明】
一種多功能生態花盆及設計方法
技術領域
[0001] 本發明涉及植物造林技術領域，尤其涉及一種多功能生態花盆及設計方法。
【背景技術】
[0002] 多功能生態花盆，不僅可以作為種植植被用于綠化和觀賞，同時也可以應用于荒 山開發與植樹造林、礦山環境保護與恢復治理、礦山廢棄地復墾與生態恢復、城市道路綠化 和美化、樓頂開發利用(含綠化和美化)等。但是，目前的一般生態花盆多用泥、瓷、石、木材 等材料制作，由于保水性差，對于綠化和觀賞來說需要定時間的灌水和打理，不利于城市綠 化的操作，同時對荒山、礦山治理開發的作用并不明顯。
【發明內容】
[0003] 鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種多功能生態花盆及設計方法，用以解決現 有生態花盆保水性差的問題。
[0004] 本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：
[0005] 本發明一方面提供一種多功能生態花盆，所述生態花盆包括內膽、保水囊、外殼； 所述內膽與所述外殼在上沿部分連接，使所述內膽與所述外殼之間構成封閉空間；所述保 水囊置于所述封閉空間內，由保水材料按照所述封閉空間形狀壓制而成;其中所述保水囊 的最小厚度由所述保水材料的含水、給水特性以及所種的植物種類、氣候決定;所述內膽采 用竹篾編制而成;所述生態花盆為倒圓臺或倒棱臺結構。
[0006] 進一步地，所述保水材料為凹凸棒石土基復合保水材料。
[0007] 進一步地，所述外殼采用可降解材料制成。
[0008] 進一步地，所述外殼采用竹篾編制而成。
[0009] 本發明另一方面提供一種多功能生態花盆的設計方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0010] (1)按照客戶對生態花盆的外形和尺寸要求，確定所述生態花盆外殼的形狀和尺 寸;然后根據所述保水囊的保水材料的含水、給水特性以及植物的種類、氣候條件確定保水 囊的最小厚度，保證保水囊的厚度大于等于保水囊的最小厚度，然后根據所述外殼的形狀 和尺寸、保水囊的厚度計算內膽的尺寸；
[0011] (2)內膽:采用竹篾按照計算的尺寸編制而成；
[0012] (3)外殼:按照尺寸制作外殼；
[0013] ⑷保水囊:按照所述外殼與內膽之間的封閉空間壓制成型，將保水材料壓制成所 述保水囊。
[0014] 進一步地，當所述生態花盆為倒圓臺時，所述保水囊的最小厚度按照以下公式計 算：
[0015]
[0016]
[0017]
[0018] 其中，TAW為所述生態花盆土壤的總水量，ASWc為種植物開始永久凋萎的所述生態 花盆土壤總有效水臨界值，與種植物的耐旱程度有關，ET。為種植物蒸發蒸騰量，μ為所述保 水囊的釋水速率，Ka為所述保水囊的含水系數，V min為所述保水囊的最小體積，a為保水囊的 最小厚度，D^d1分別為外殼的上□半徑和下底半徑，H 1為外殼的高，02、(12分別為內膽的上口 半徑和下底半徑，H 2為外殼的高。
[0019] 進一步地，當生態花盆為倒棱臺結構，所述生態花盆的底面為方形時，所述保水囊 的最小厚度按照以下公式計算：
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]其中，TAW為所述生態花盆土壤的總水量，ASWc為種植物開始永久凋萎的所述生態 花盆土壤總有效水臨界值，與種植物的耐旱程度有關，ET。為種植物蒸發蒸騰量，μ為所述 保水囊的釋水速率，Ka為所述保水囊的含水系數，V min為所述保水囊的最小體積，a為保水囊 的最小厚度，D^d1分別為外殼的上□邊長和下底邊長，H 1為外殼的高，02、(12分別為內膽的上 口邊長和下底邊長，H 2為外殼的高。
[0024] 進一步地，所述植物為耐旱植物，所述ASW。為25 %，植物為干旱敏感植物，所述ASWc 為 50%。
[0025]進一步地，所述步驟(3)中外殼為竹篾編制而成。
[0026]進一步地，步驟(4)中所述保水材料為凹凸棒石土基符合保水材料。
[0027]本發明有益效果如下：
[0028] 本發明多功能生態花盆利用多層結構中的保水囊能有效的提高了生態花盆的保 水效果，實現水分的保存與均衡分配，達到了為植物生長持續供水的目的;本發明外殼的可 降解性，當用于荒山綠化與造林、礦山廢棄地植被恢復時，將所述生態花盆埋于地下，所述 外殼降解后實現植物造林的功能，同時還能實現園林與園、農業與林業、城市道路綠化與美 化、庭院綠化與美化、樓頂開發與利用（含綠化與美化)一種新技術，具體用于植樹造林、果 樹栽培與種植、蔬菜種植、花卉種植、大田作物種植、育種育苗等。
[0029] 本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明 書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0030] 附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發明的限制，在整個附圖 中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0031] 圖1為本發明多功能生態花盆的結構示意圖；
[0032] 圖2為實施例1的生態花盆主視圖；其中a為保水囊的最小厚度；
[0033]圖3為圖2生態花盆外殼的主視圖；其中a為保水囊的最小厚度，D^d1分別為外殼的 上口邊長和下底邊長,H1為外殼的高，D2、山分別為內膽的上口直徑和下底直徑，出為內膽的 尚；
[0034]圖4為圖3外殼的開口形狀圖；
[0035]圖5為圖3外殼的底面形狀圖；
[0036]圖6為圖2生態花盆內膽的主視圖；
[0037]圖7為圖6內膽的開口形狀圖；
[0038] 圖8為圖6內膽的底面形狀圖；
[0039] 圖9為實施例2生態花盆的主視圖；其中a為保水囊的最小厚度，D^d1分別為外殼的 上口邊長和下底邊長，Hi為外殼的尚，D2、d2分別為內膽的上口邊長和下底邊長，H2為內膽的 尚；
[0040] 圖10為圖9生態花盆外殼的主視圖；
[0041] 圖11為圖10外殼的開口形狀圖；
[0042] 圖12為圖10外殼的底面形狀圖；
[0043]圖13為圖9生態花盆內膽的主視圖；
[0044] 圖14為圖13內膽的開口形狀圖；
[0045] 圖15為圖13內膽的底面形狀圖；
[0046] 其中，1-內膽，2-保水囊，3-外殼。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并 與本發明的實施例一起用于闡釋本發明的原理。
[0048] 本發明實施例提供一種多功能生態花盆及設計方法，所述生態花盆包括內膽1、保 水囊2和外殼3,所圖1所示，其中所述內膽1為生態花盆內壁與生態花盆上沿結合形成的一 體結構，與外殼3之間形成一個封閉空間，保水囊2置于所述封閉空間內，由保水材料按照所 述封閉空間的形狀壓制而成;所述保水材料優選為凹凸棒石土基復合保水材料;所述內膽1 采用可降解材料制成，優選的采用竹篾編制而成；由于凹凸棒石土基復合保水材料具有很 好的保水存水效果，能夠通過所述內膽能夠持續為所述生態花盆內種植的作物提供水分， 便于對所述作物的管理;其中所述保水囊的最小厚度由所述保水材料的含水、給水特性以 及種植物的種類、氣候決定，能夠從理論上保證生態花盆中植物的生長。
[0049] 所述生態花盆用于荒山綠化、礦山廢棄地植被恢復時，所述外殼3可以采用可降解 材料制成，這樣將生態花盆埋于地下，隨著時間流逝，所述可降解材料制成的外殼3會逐漸 降解最終消失，所述生態花盆種植物能夠牢固的生長在所述需要綠化的荒山上或所述需要 恢復的礦山上，對于環境保護、生態恢復具有重要的意義，帶來重大的經濟、環境和社會效 應，適應市場需求，前景廣闊;優選的所述外殼可以采用竹篾編制而成。
[0050]所述生態花盆的橫剖面為圓形、方形或其他形狀，根據需要進行選擇。
[0051 ] 實施例1
[0052]以多功能生態花盆為倒圓臺結構為例，所述多功能生態花盆的設計方法，包括以 下步驟：
[0053] (1)要求生態花盆的形狀和尺寸如圖2所示，首先確定所述外殼3的尺寸，外殼3如 圖3-圖5所示，D^d 1分別為外殼的上口半徑和下底半徑,H1為外殼的高，H2為內膽的高，按照 以下公式計算內膽的高度H 2, 口徑D2,底徑d2，保水囊的最小體積Vmin，內膽1如圖6-圖8所示：
[0054]
[0055]
[0056]
[0057] a為所述保水囊2的最小厚度，可根據保水囊的含水、給水特性，以及植物種類、氣 候等，按下列方法確定：
[0058]大氣-土壤-植物生態系統中的水平衡方程：
[0059] Fg+P = ETc+Dp+RO+SDl+SW (式4)
[0060] ETc = Ks · Kl · ETo (式5)
[0061 ] Kl = Kp · Kd · IW · Ky (式6)
[0062]式中：Fg為灌水量;P為降水量;ETc為植物蒸發蒸騰量;DA根區的深層滲漏量;RO 為徑流損失量;SDl為水在空氣中的霧化、漂移損失及從植物冠層上的蒸發損失量;SW為植 物根區內土壤留存的含水量;E為作物系數，是作物自身生物學特性的反映，與作物種類、 生育期和群體葉面積指數等因素有關;K S為土壤水分協迫系數，它表示了水分虧缺對作物 蒸騰的影響;IUt物種類系數;Kd植物密度系數;Km。植物小氣候系數;K y植物的生物量因子； ETo為參考作物蒸散量(mm/d)。
[0063]根據大氣-土壤-植物生態系統中的水平衡方程，考慮多功能生態花盆的應用狀 況，在無降水和灌水情況下，多功能生態花盆保水囊-土壤-植物系統中水平衡方程為： [0064]
(式7)
[0065]瓦甲：WKo生態花盆保水囊的總含水量，反映的是保水囊的保水能力；SW生態花盆 中土壤留存的含水量。
[0066]當生態花盆中土壤總有效水ASW(式8)達到臨界值ASWJ寸，植物開始永久凋萎，因 此，保水囊的最小總含水量應滿足式8的要求：
[0067]
[0068] (式9)
[0069] 式中：WFomin保水囊的最小總含水量;ASW生態花盆土壤總有效水量;TAW生態花盆 土壤總水量；9fc為田間持水量時的體積含水量（％ ) ; 0pwp為永久凋萎點時的體積含水量 (% ); θν為當前的體積含水量（％ ) ;ASWC為植物開始永久凋萎時土壤總有效水ASW的臨界值， 耐旱作物，ASWC = 25%，干旱敏感作物，ASWC = 50%。
[0070] 令保水囊的體積為V，含水系數1，釋水速率μ，則保水囊的最小總含水量WFomin為：
[0071]
:式 11)
[0072]將式10代入式8，經整理后可得保水囊的最小體積Vmin:
[0073]
(式 12)
[0074] 最后，根據式1-式4和式12聯立方程，并解方程確定多功能生態花盆保水囊的最小 壁厚a。
[0075] (2)內膽1:采用竹篾按照計算的尺寸編制而成，內膽尺寸以控制外徑為準。
[0076] (3)外殼3:按照尺寸制作外殼，外殼可采用陶瓷制作；當生態花盆用于荒山綠化與 造林、礦山廢棄地植恢復時，需要將生態花盆埋于地下時，所述外殼采用竹篾編制而成，外 殼尺寸以控制內徑為準。
[0077] (4)保水囊2:按照所述外殼與內膽之間的封閉空間將保水材料壓制成型，根據不 同地區、不同應用場所和不同植物品種，配置保水材料，所述保水材料優選為凹凸棒石土基 復合材料。
[0078] 實施例2
[0079] 以多功能生態花盆為倒棱臺，底面為方形為例，如圖9所示，說明所述多功能生態 花盆的制備方法，其中所述制備方法與實施例1中的制備方法相同，只是在步驟（1)中的計 算公式中Di、di分別為外殼3的上口邊長和下底邊長，外殼3如圖10-12所不，D2、d2分別為內 膽1的上口邊長和下底邊長，內膽1如圖13-15所示。
[0080] 實施例3
[0081] 以所述生態花盆為倒圓臺結構為例，本實施例與實施例1的結構和設計方法相同， 其中由Vmin計算保水囊的最小厚度a按照以下計算公式計算：
[0088]其中，Vout為外殼容積，Vln為內膽容積。[0089] 實施例4
[0082] ''' '
[0083]
[0084]
[0085]
[0086]
[0087]
[0090]以所種植的植物為小木灌，花盆為倒圓臺結構為例；
[0091 ]小木灌為干旱敏感植物，土壤水分協迫系數Ks = 1.0;植物種類系數Kp = 0.5;植物 密度系數Kd= 1.0;植物小氣候系數Km。= 1.0;植物的生物量因子Ky= 1.0;參考作物蒸散量 或蒸騰量ET〇 = 5mm/d;
[0092]則按照式7計算的作物系數Kl = O . 5;
[0093] 花盆土壤總水量很小，取TAW = O;小木灌為干旱敏感植物，ASW。= 50% ;保水囊材 料的含水系數Ka = 50,釋水速率μ = 0.5;
[0094] 則按式12計算的保水囊的最小體積為:Vmin= (0+912.5)/(50 X 0.5) =3650mm。
[0095] 根據客戶要求的花盆的尺寸，確定花盆外殼3的上口半徑D1、下底半徑Cl1和外殼的 高^，然后，分別計算外殼的容積￥:和內膽的體積V 2;最后，計算保水囊的體積V，采用EXCEL 法的計算結果如表1所示。
[0096]表1多功能生態花盆計算表
[0098] 根據上述計算結果，選擇適宜的尺寸做為該植物的花盆尺寸。本實施例小灌木適 種花盆最小尺寸為：
[0099] 外殼：Di = 30mm; di = 20mm; Hi = 30mm 〇
[0100] 內膽：D2 = 25 · 94mm; cb = 17 · 28mm; H2 = 28mm。
[0101] 壁厚：a = 10mm。
[0102] 保水囊的體積:V = 4631 · 20mm3。
[0103] 綜上所述，本發明實施例提供了一種多功能生態花盆及制備方法，通過生態花盆 種植物的開始永久凋萎時土壤的有效含水量來理論計算計算保水囊的最小體積，從理論上 保證了保水囊的保水性，為種植物持續提供水分供養;另外當所述生態花盆用于礦山、荒山 等的綠化或植物恢復時，所述生態花盆外殼可以采用可降解材料，將生態花盆埋于礦山或 荒山中，隨時間而降解，具有重大的環保、經濟效益，適應市場需求，前景廣闊。
[0104]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種多功能生態花盆，其特征在于，所述生態花盆包括內膽、保水囊、外殼;所述內膽 與所述外殼在上沿部分連接，使所述內膽與所述外殼之間構成封閉空間；所述保水囊置于 所述封閉空間內，由保水材料按照所述封閉空間形狀壓制而成;其中所述保水囊的最小厚 度由所述保水材料的含水、給水特性以及所種的植物種類、氣候決定;所述內膽采用竹篾編 制而成;所述生態花盆為倒圓臺或倒棱臺結構。2. 根據權利要求1所述多功能生態花盆，其特征在于，所述保水材料為凹凸棒石土基復 合保水材料。3. 根據權利要求1或2所述多功能生態花盆，其特征在于，所述外殼采用可降解材料制 成。4. 根據權利要求3所述多功能生態花盆，其特征在于，所述外殼采用竹篾編制而成。5. -種如權利要求1-4任一所述多功能生態花盆的設計方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 按照客戶對生態花盆的外形和尺寸要求，確定所述生態花盆外殼的形狀和尺寸;然 后根據所述保水囊的保水材料的含水、給水特性以及植物的種類、氣候條件確定保水囊的 最小厚度，保證保水囊的厚度大于等于保水囊的最小厚度，然后根據所述外殼的形狀和尺 寸、保水囊的厚度計算內膽的尺寸； (2) 內膽:采用竹篾按照計算的尺寸編制而成； (3) 外殼:按照尺寸制作外殼； (4) 保水囊:按照所述外殼與內膽之間的封閉空間壓制成型，將保水材料壓制成所述保 水囊。6. 根據權利要求5所述多功能生態花盆，其特征在于，當所述生態花盆為倒圓臺時，所 述保水囊的最小厚度按照以下公式計算：其中，TAW為所述生態花盆土壤的總水量，ASW。為種植物開始永久凋萎的所述生態花盆 土壤總有效水臨界值，與種植物的耐旱程度有關，ET。為種植物蒸發蒸騰量，μ為所述保水囊 的釋水速率，Κα為所述保水囊的含水系數，V min為所述保水囊的最小體積，a為保水囊的最小 厚度，D^cU分別為外殼的上口半徑和下底半徑,?為外殼的高，0 2、(12分別為內膽的上口半徑 和下底半徑，H2為外殼的高。7. 根據權利要求5所述多功能生態花盆，其特征在于，當生態花盆為倒棱臺結構，所述 生態花盆的底面為方形時，所述保水囊的最小厚度按照以下公式計算：其中，TAW為所述生態花盆土壤的總水量，ASWC為種植物開始永久凋萎的所述生態花盆 土壤總有效水臨界值，與種植物的耐旱程度有關，ET。為種植物蒸發蒸騰量，μ為所述保水囊 的釋水速率，Κα為所述保水囊的含水系數，V min為所述保水囊的最小體積，a為保水囊的最小 厚度，D^cU分別為外殼的上口邊長和下底邊長,?為外殼的高，0 2、(12分別為內膽的上口邊長 和下底邊長，H2為外殼的高。8. 根據權利要求6或7所述多功能生態花盆，其特征在于，所述植物為耐旱植物，所述 ASW。為25%，植物為干旱敏感植物，所述ASW。為50%。9. 根據權利要求5-8任一所述多功能生態花盆的制備方法，其特征在于，所述步驟(3) 中外殼為竹篾編制而成。10. 根據權利要求5-8任一所述多功能生態花盆的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所 述保水材料為凹凸棒石土基符合保水材料。
【文檔編號】A01G9/02GK105940982SQ201610272478
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】趙文廷, 許皞, 謝建治
【申請人】河北農業大學