CN101940155A

CN101940155A - 一种小型植物生长系统

Info

Publication number: CN101940155A
Application number: CN2009100575578A
Authority: CN
Inventors: 李付忠
Original assignee: SHANGHAI FUMIN AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; PAN ZHAOMEI
Current assignee: PAN ZHAOMEI; Shanghai Fu People Agriculture Polytron Technologies Inc
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: CN101940155B

Abstract

本发明公开了一种小型植物生长系统，属于植物栽培领域，包括立体种植体，所述立体种植体上设置有彼此间隔的种植孔，所述种植孔上具有用于附着种子或者种苗的附着物；营养液气雾式供给系统，设置在所述立体种植体的内部空间中；所述营养液气雾式供给系统包括营养液池，用于存储培养植物的营养液；高压水泵，其输入端口与所述营养液池的输出管道连通；喷头，与所述高压水泵的输出端口连通；以及，控制系统，控制所述高压水泵的工作状态。本发明所述小型植物生长系统提供了一种利于植物生长的、无需复杂操作的小型植物生长系统。

Description

一种小型植物生长系统

技术领域

本发明涉及一种植物生长系统，尤其涉及一种适合于在房间内或者屋顶上使用的小型植物生长系统。

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日的中国发明专利一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种植，不仅节省人力，也可以缩短植物的栽培时间，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要求均比较严格，各种配置的结构也相对复杂，如种植体本身，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，目前的植物工厂系统所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用由植物工厂系统种植的蔬菜。而且，目前的植物工厂系统也不适于在拥挤的城市，屋顶阳台或土地稀少地区应用。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种利于植物生长的、无需复杂操作的适合于家庭应用的植物生长系统。

本发明所采用的技术方案为：一种小型植物生长系统，包括

立体种植体，所述立体种植体上设置有彼此间隔的种植孔，所述种植孔上具有用于附着种子或者种苗的附着体；

营养液气雾式供给系统，设置在所述立体种植体的内部空间中；所述营养液气雾式供给系统包括营养液池，用于存储培养植物的营养液；高压水泵，其输入端口与所述营养液池的输出管道连通；喷头，与所述高压水泵的输出端口连通；以及，控制系统，控制所述高压水泵的工作状态。

优选地，所述营养液池至高压水泵的输出管道上设置有用于对营养液进行磁化处理的磁化装置，所述磁化装置提供2万高斯至4万高斯的强磁场。

优选地，所述高压水泵的输出端口与喷头之间设置有用于过滤营养液中杂质的过滤器。

优选地，所述立体种植体的底面上设置有回流槽，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，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，所述营养液气雾式供给系统还包括供直接与喷头连接的连接管依附的喷头支架，所述喷头一部分直接固定安装在横向支架上，另一部分通过各自的连接管向四周延伸。

优选地，所述立体种植体为圆柱形，立体种植体的壁上和顶面上均设置有所述的种植孔。

本发明的有益效果为：采用立体种植体进行种植，营养液气雾式供给系统完全设置在立体种植体的内部，则可以使通过喷头喷出的气雾态营养液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。本发明所述的小型植物生长系统将所需植物的种子种植在每个种植孔的附着体内后即可放置在家里的阳台上或者楼顶上，启动控制系统后即可自行为种子或者生根发芽后的植物提供营养液，使用者只需在1个月左右的时间后进行收割即可，非常方便，而且植物的营养也比较高。本发明所述的小型植物生长系统，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；另外，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蔬菜和瓜果类，无需增设人工光照系统，便于供家庭种植使用，并且种植出的瓜果和蔬菜类可以维持在较低的价位，真正做到使普通消费者受益。因此，本发明所述的圆柱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，一般的普通家庭也可以承担该笔费用，而且也可以省去日常买菜和水果类的花销，可以使每个家庭都能享用自己栽培的放心植物。

附图说明

图1为本发明所述营养液气雾式供给系统的连接关系示意图；

图2为小型植物生长系统的内部结构示意图；

图3为缓冲沟槽的结构示意图。

具体实施方式

现参照附图，对本发明所述小型植物生长系统进行具体说明。

如图2所示，本发明所述小型植物生长系统100，包括立体种植体51，所述立体种植体51可以为纵向截面为三角形的立体种植体，也可以为纵向截面为梯形和半圆形的立体种植体，优选为图2中所示的圆筒形的立体种植体。立体种植体51上设置有彼此间隔的种植孔，每个种植孔上设置有供种子附着的附着体，如比较薄的海绵，所述种植孔优选在立体种植体51上呈整齐的矩阵式排列，则可以在立体种植体51的背面，即内表面上粘贴与每排或者每列种植孔相对应的整条附着体，该种方式便于通过自动化设备自动粘贴整条附着体。当每粒种子通过人工或者自动的方式植入每个种植孔的附着体中时，即可将立体种植体51放置在室内的阳台上或者楼顶上，通过启动小型植物生长系统100的控制系统，即可在无需看管的情况下使种子生根发芽直至成熟，在植物成熟后即可进行收割。

小型植物生长系统100配备有一套营养液气雾式供给系统，所述营养液气雾式供给系统设置在立体种植体51内，所述立体种植体51可以包括上下两部分，上部为植物生长区5，下部为工作区8。如图1所示，营养液气雾式供给系统包括营养液池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，营养液池1设置在工作区8内。为了使营养液可以通过喷头54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54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，其压力能够达到1公斤至2公斤，优选在1.8公斤，高压水泵3与喷头54之间的输送管路越长，对高压水泵3的要求越高；其中，高压水泵3在图2中未示出，其优选为设置在工作区8内。其中，喷雾可以采用间歇式喷雾，通过控制系统设定每隔5～60分钟喷一次，每次不超过30秒钟。具体的间隔时间，可根据植物种类、外部环境、植物根系的发育情况等进行调整。

在工作区内安装控制高压水泵3工作状态的控制系统，控制系统具有在植物不同生长阶段，调整高压水泵3工作状态的控制程序。当然也可以采用现有监控温室内温度和湿度的技术手段，通过控制系统采集设置在植物生长区5内的温度和湿度传感器的信号，根据所采集信号的结果判断如何调整高压水泵3等动作器件的工作状态。

在植物生长区5内，如图2所示，设置有喷头54，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54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。喷头支架53的结构可以根据立体种植体51的形状而定，如采用圆柱形的立体种植体，则喷头支架53可以为多层的圆环状支架结构，在每个圆环状支架上均设置有喷头54。

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或者种苗，当种子发芽向立体种植体51的内部长出根部52后，营养液变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，采用该种营养液供给方式可以真正实现气生根。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植株和陆陪植株的生长速度的3至5倍。如瓜果类，通过本发明所述的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。本发明所述小型植物生长系统100可以同时栽培不同种类的植物，如立体种植体51的上表面种植瓜果类，侧面也可以分上下部种植不同的蔬菜，当瓜果类长出藤后可以将其挂在为其设置的藤架上。

所述营养液一般为分子团结构，植物的根部52需要通过自身微生物对其进行分解再进行吸收，减缓根部52的吸收速度，所以，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切割为单个分子结构，单个分子结构的营养液可以被根部52直接吸收，无需通过自身的微生物进行分解。

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，可以在植物生长区50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，并通过回流管路11进入位于工作区8内的回流区12，进入回流区12的回流营养液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3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，上述的本发明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发明的实质内容基础上进行的修饰和变型，均属于本发明保护的范围内。

Claims

1.一种小型植物生长系统，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的一种小型植物生长系统，其特征在于：所述营养液池至高压水泵的输出管道上设置有用于对营养液进行磁化处理的磁化装置，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所述的一种小型植物生长系统，其特征在于：所述高压水泵的输出端口与喷头之间设置有用于过滤营养液中杂质的过滤器。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种小型植物生长系统，其特征在于：所述立体种植体的底面上设置有回流槽，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所述的一种小型植物生长系统，其特征在于：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所述的一种小型植物生长系统，其特征在于：所述营养液气雾式供给系统还包括供直接与喷头连接的连接管依附的喷头支架，所述喷头一部分直接固定安装在横向支架上，另一部分通过各自的连接管向四周延伸。

7.根据权利要求1所述的一种小型植物生长系统，其特征在于：所述立体种植体为圆柱形，立体种植体的壁上和顶面上均设置有所述的种植孔。