一種基於標準環境下的植物種植系統的製作方法
2023-05-28 21:45:21
一種基於標準環境下的植物種植系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於標準環境下的植物種植系統，它包括至少一個獨立於外界的利用人造光源為唯一或主要光源的種植區域、中央控制系統、至少一套子控制系統；所述子控制系統包括人造光源控制系統、二氧化碳供應系統、氧氣供應系統、溫度控制系統、溼度控制系統、營養灌溉系統、節奏韻律播放系統。本實用新型為植物生長創造了理想的環境，通過科學精確的植物外部因素控制，極大的增加了產量和提高了質量，不需施加農藥，更為綠色環保。
【專利說明】 一種基於標準環境下的植物種植系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種植物種植系統，特別是涉及一種基於標準環境下的植物種植系統，屬於種植【技術領域】。
【背景技術】
[0002]植物生長需要光合作用，常規種植的植物其光合作用的光源主要來自於太陽光。植物生長隨著日出日落晝夜交替呈現出周期性有規律的變化，這些變化影響到植物的生長速率。影響植物光合作用效率的外部因素主要有以下幾種:(I)光照；(2) 二氧化碳；(3)溫度；(4)水分；(5)礦質營養；(6)光合作用的日變化。為提高植物的生長效率，可通過科學綜合調節上述6種外部因素來實現。目前常用的方式是地膜覆蓋、大棚種植、定時澆水施肥等，這些常規的手段只能單一的解決溫度、光照、水分、營養等問題，無法從根本上為植物設計出標準穩定的外部生長環境。因此提高植物生長效率的質量依然不可控。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於提供一種基於標準環境下的植物種植系統。
[0004]本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現:
[0005]—種基於標準環境下的植物種植系統,它包括至少一個圍蔽式獨立於外界的利用人造光源為唯一或主要光源的種植區域；中央控制系統；每個種植區域都安裝有與中央控制系統網絡聯接的至少一套子控制系統。
[0006]所述的中央控制系統是一計算機控制系統，在該系統中預設各子控制系統的調度時間和工作參數(包括設定人造光源系統啟閉時間及強度變化參數，設定二氧化碳供應系統的啟閉時間及供氣量，設定溫度系統各時點的溫度變化，設定噴淋系統的開啟時間及水量、設定營養灌溉系統的啟閉時間及水量等。)；中央控制系統在時間調度表上的各個時點，控制各子控制系統啟閉並按工作參數進行工作。
[0007]所述的子控制系統包括人造光源控制系統、二氧化碳供應系統、氧氣供應系統、溫度控制系統、營養灌溉系統、溼度控制系統、節奏韻律播放系統。研究表明節奏韻律適宜的音樂能促進植物生長是由於聲波的刺激作用。我們知道，植物的葉片表面分布著許許多多的氣孔。氣孔是植物與外界環境進行氣體交換和蒸發水分的「窗口」。當音樂播放後，音樂的旋律經空氣傳播會產生有節奏的聲波，這聲波振動刺激植物葉片表面的氣孔，可增大氣孔開放度。氣孔增大後，植物增加吸收了光合作用的原料——二氧化碳，使光合作用更加活躍，合成的有機物質不斷增加；同時，植物的呼吸作用也得到增強，為植物的生長提供了更多的能量。
[0008]植物完成一個晝夜生命活動的周期過程是:當日出後陽光照射到植物葉片表面，葉片下表面氣孔張開，產生對二氧化碳吸力，在這種吸力的作用下，不同位置的二氧化碳進入葉片內；另一個途徑是根系吸收的水分和微量元素通過主莖——側枝和葉柄進入葉片內，兩路原料匯集葉片內通過光合作用合成有機物，白天在陽光的照射下連續合成有機物暫儲於葉片中，待日落後，植物將一天製造的有機物運儲到根、莖、花、果、幼葉和生長點裡。這樣一個過程，可使植株變高，莖杆變粗，花朵開放，果實膨大，根系變多，單株產量增加。這就是多數植物晝夜生命活動的規律，也是植物白天不長夜間長的本質所在。這一規律揭示了植物是有生物鐘的，而生物鐘的重要特點是可以調撥，調撥生物鐘的因子主要是光照。
[0009]為提高產量，縮短植物的生長周期，需要重新調整植物的生物鐘，因此所述人造光
源系統的啟閉設定為每6-23小時為一周期-即設定6-23小時為一個人工日夜光周期，
每周期的光照強度分為光照前弱擋、光照強擋、光照後弱擋、光照暗擋，其中光照前弱擋時間佔周期時間的1%_10%，光照強擋時間佔周期時間的35%-78%，光照後弱擋佔周期時間的1%-10%，光照暗擋(即關閉)佔周期時間的20%-45%。
[0010]二氧化碳是植物合成產量的主要原料，也就是植物的「主食」。目前大氣中可供植物進行光合作用的二氧化碳濃度僅有330umol/L左右，要滿足多數植物種類對二氧化碳的需求還有幾十倍以至上百被的差距，植物對二氧化碳日需求量又受光照強弱，溫度高低，作物品種，水分等諸多因素的影響。在一定範圍內，同一品種植物對二氧化碳需求量，隨光照強度、溫度的增加而增大，反之，隨光和溫度的下降而減少。二氧化碳的日需求量是一個動態變化值。
[0011]為確保植物能夠吃飽，所述二氧化碳供應系統的啟閉以6-23小時為一周期，光照強度為光照前弱擋和光照後弱擋時，二氧化碳供應系統開啟，並使種植系統內的二氧化碳濃度保持在10000umOl/L-30000umOl/L之間；光照強度為光照強擋時，種植系統內的二氧化碳濃度保持在30000umOl/L-140000umOl/L之間；光照強度為光照暗擋時，二氧化碳供應系統關閉。
[0012]所有的生物生存都需要能量，植物也必須通過呼吸作用釋放能量(無氧或有氧)，供自身機體的需要。大多數植物在外界吸取無機鹽和二氧化碳，通過光合作用，產生多糖有機物。植物為自養型生物，不能從外界直接獲取能量，因此，必須分解自身產生的多糖，而分解多糖又必須通過呼吸作用。因此，呼吸作用是植物生存、生長必不可少的。氧氣是植物正常呼吸的重要因子，氧氣不足直接影響呼吸速度，也影響到呼吸的性質。綠色植物在完全缺氧條件下就進行無氧呼吸，大多數陸生植物根尖細胞的無氧呼吸產物是酒精和CO2,酒精對細胞有毒害作用，所以大多數陸生植物不能長期忍受無氧呼吸。
[0013]為保證植物在夜間能進行有氧呼吸，所述氧氣供應系統的啟閉以6-23小時為一周期，僅在光照強度為光照暗擋時段開啟，其餘時段均關閉。
[0014]所述溫度控制系統各時點的溫度變化以6-23小時為一周期，光照強度為光照前弱擋時的溫度為12_25°C，光照強度為光照強擋時的溫度是15-30°C，光照強度為光照後弱擋時的溫度是12_25°C，光照強度為光照暗擋時的溫度為5-20°C。
[0015]所述溼度控制系統的啟閉以6-23小時為一周期，該系統包括溼度控制裝置、氣霧噴淋裝置和除溼裝置，所述的溼度控制裝置24小時不間斷開啟，並設定光照強度為光照前弱擋和光照強擋時的溼度為30%-70%，光照後弱擋和光照暗擋時的溼度為55%-95%，其中的氣霧噴淋裝置的啟閉及開度受控於溼度控制裝置，除溼裝置的啟閉受控於溼度控制裝置。
[0016]所述營養灌溉系統的啟閉以6-23小時為一周期，光照強度為光照前弱擋和光照強擋時進行營養水灌溉，光照強度為光照後弱擋和光照暗擋時僅進行水灌溉或暫停灌溉。
[0017]所述節奏韻律播放系統的啟閉以6-23小時為一周期，光照強度為光照前弱擋和光照強擋時進行快節奏音樂播放，光照強度為光照後弱擋和光照暗擋時進行慢節奏音樂播放。
[0018]所述的種植區域為包含地下室的多層樓式，每單一樓層有多層式的立體種植區域。
[0019]所述人造光源系統中的人造光源為植物種植燈。
[0020]所述的植物種植燈可為LED燈珠排列的燈組、由至少一組LED植物種植燈排列組成的燈組、至少兩根T5或T8植物生長燈管聯排組、GE高光通鈉燈、傘形植物生長燈中的一種或一種以上的任意組合。
[0021 ] 所述植物種植系統還包括植物種植燈移動控制系統。
[0022]所述所有植物種植燈中，其中的80-93%為紅光植物種植燈，7-20%為藍光植物種植燈。
[0023]所述的植物種植燈移動控制系統為控制植物種植燈的上下移動及水平移動；所述上下移動為植物種植燈可以任意變更與植物間的照射距離；所述水平移動為植物種植燈在同一水平面上任意前後和/或左右和/或圓形的移動，以變更植物種植燈與植物間的照射方位。
[0024]所述光照強度位於光照前弱擋和光照後弱擋時段，植物種植燈的光通量為300-2500流明；光照強度位於光照強擋時段，植物種植燈的光通量為2500-20000流明；光照強度位於光照暗擋時段，植物種植燈關閉。
[0025]本實用新型的一種基於標準環境下的植物種植系統，為植物生長創造了理想的標準環境，通過科學精確的植物外部因素控制，在種植最佳條件及光能穩定充足的條件下，因應不同植物的光合需求，建立不同時間的日夜光周期，使光合作用的時間利用率達到90%以上，可縮短4/5的育苗時間，極大的提增加了產量和提高了質量(蔬菜可增產200%-400%，花、果提早20-30天開花或結果，花卉鮮豔度增加);減少病蟲害及畸形果；不需要施加農藥，更為綠色環保。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖(未畫出種植區域)。
[0027]圖中:1-中央控制系統，2-人造光源控制系統，3-二氧化碳供應系統，4-氧氣供應系統，6-溫度控制系統，7-溼度控制噴淋系統，8-營養灌溉系統，9-節奏韻律播放系統，11-溼度控制裝置，12-噴淋裝置，13-除溼裝置，14-人造光源，16-植物種植燈移動控制系統。
【具體實施方式】
[0028]下面通過實施例對本實用新型作進一步的說明:
[0029]實施例1
[0030]—種基於標準環境下的植物種植系統,它包括一個圍蔽式獨立於外界的利用人造光源控制系統2為唯一光源的種植區域；中央控制系統I ;與中央控制系統I網絡聯接的一套子控制系統；所述的子控制系統包括人造光源控制系統2、二氧化碳供應系統3、氧氣供應系統4、溫度控制系統6、溼度控制噴淋系統7、營養灌溉系統8、節奏韻律播放系統9。[0031]所述中央控制系統I是一計算機控制系統，在該系統中預設各子控制系統的調度時間和工作參數，包括設定人造光源控制系統2系統啟閉時間及強度變化參數，設定二氧化碳供應系統3的啟閉時間及供氣量，設定氧氣供應系統4的啟閉時間及供氣量，設定溫度系統各時點的溫度變化，設定噴淋系統的開啟時間及水量、設定營養灌溉系統8的啟閉時間及水量、設定節奏韻律播放系統9的開啟時間和播放模式等。中央控制系統I在時間調度表上的各個時點，控制各子控制系統啟閉並按工作參數進行工作。
[0032]所述人造光源控制系統2的啟閉設定為每6小時為一周期(即設定6小時為一個日夜周期)，每周期的光照強度分為光照前弱擋、光照強擋、光照後弱擋、光照暗擋，其中光照前弱擋時間佔周期時間的1%-10%，光照強擋時間佔周期時間的35%-78%，光照後弱擋佔周期時間的1%_10%，光照暗擋(即關閉)佔周期時間的20%-45%。
[0033]所述二氧化碳供應系統3的啟閉以8小時為一周期，光照強度為光照前弱擋和光照後弱擋時，二氧化碳供應系統3開啟，並使種植系統內的二氧化碳濃度保持在10000umol/L?30000umol/L之間；光照強度為光照強擋時，種植系統內的二氧化碳濃度保持在30000umol/L?140000umol/L之間；光照強度為光照暗擋時，二氧化碳供應系統3關閉。
[0034]所述氧氣供應系統4的啟閉以6小時為一周期，並且僅在光照強度為光照暗擋時段開啟，其餘時段均關閉。
[0035]所述溫度系統各時點的溫度變化以6小時為一周期，光照強度為光照前弱擋時的溫度為12_25°C，光照強度為光照強擋時的溫度是15-30°C，光照強度為光照後弱擋時的溫度是12?25°C，光照強度為光照暗擋時的溫度為5-20°C。
[0036]所述溼度控制噴淋系統7以6小時為一周期，包括溼度控制裝置11、噴淋裝置12和除溼裝置13，所述的溼度控制裝置1124小時不間斷開啟，並設定光照強度為光照前弱擋和光照強擋時的溼度為30%?70%，光照後弱擋和光照暗擋時的溼度為55%?95%，其中的噴淋裝置12的啟閉及開度受控於溼度控制裝置11 ;除溼裝置13的啟閉受控於溼度控制裝置11。
[0037]所述營養灌溉系統8的啟閉以6小時為一周期，光照強度為光照前弱擋和光照強擋時進行營養水灌溉，光照強度為光照後弱擋和光照暗擋時僅進行水灌溉或暫停灌溉。
[0038]所述節奏韻律播放系統9的啟閉以6小時為一周期，光照強度為光照前弱擋和光照強擋時進行快節奏音樂播放，光照強度為光照後弱擋和光照暗擋時進行慢節奏音樂播放。
[0039]所述的種植區域為包含地下室的多層樓式，每單一樓層有多層式的立體種植區域。
[0040]所述人造光源控制系統2系統中的人造光源14為植物種植燈。
[0041 ] 所述的植物種植燈為LED燈珠排列的燈組、由至少一組LED植物種植燈排列組成的燈組、至少兩根T5或T8植物生長燈管聯排組、GE高光通鈉燈、傘形植物生長燈中的一種或一種以上的任意組合。
[0042]所述植物種植系統還包括植物種植燈移動控制系統16。
[0043]所述所有植物種植燈中，其中的80-93%為紅光植物種植燈，7-20%為藍光植物種植燈。[0044]所述的植物種植燈移動控制系統16為控制植物種植燈的上下移動及水平移動；所述上下移動為植物種植燈可以任意變更與植物間的照射距離；所述水平移動為植物種植燈在同一水平面上任意前後和/或左右和/或圓形的移動，以變更植物種植燈與植物間的照射方位。
[0045]所述光照強度位於光照前弱擋和光照後弱擋時段，植物種植燈的光通量為300-2500流明；光照強度位於光照強擋時段，植物種植燈的光通量為2500-20000流明；光照強度位於光照暗擋時段，植物種植燈關閉。
[0046]實施例2
[0047]本實施例與實施例1的區別在於:取消節奏韻律播放系統，各子控制系統的啟閉設定為每10小時為一周期(即設定10小時為一個日夜周期)。
[0048]實施例3
[0049]本實施例與實施例1的區別在於:包括兩個種植區域和兩套子控制系統，並且以人造光源為主要光源，其中一套子控制系統的啟閉設定為每12小時為一周期(即設定12小時為一個日夜周期)；另一套子控制系統的啟閉設定為每8小時為一周期(即設定8小時為一個日夜周期)。
[0050]實施例4
[0051]本實施例與實施例3的區別在於:包括三個種植區域和三套子控制系統，其中第一個種植區域以人造光源為唯一光源，第一套子控制系統的啟閉設定為每16小時為一周期(即設定16小時為一個日夜周期)；第二個種植區域以人造光源為主要光源，第二套子控制系統的啟閉設定為每9小時為一周期(即設定9小時為一個日夜周期)；第三個種植區域以人造光源為唯一光源，第三套子控制系統的啟閉設定為每15小時為一周期(即設定15小時為一個日夜周期)。
[0052]實施例5
[0053]本實施例與實施例1的區別在於:取消溼度控制噴淋系統，並且各子控制系統的啟閉設定為每18小時為一周期(即設定18小時為一個日夜周期)。
[0054]實施例6
[0055]本實施例與實施例1的區別在於:各子控制系統的啟閉設定為每20小時為一周期(即設定20小時為一個日夜周期)。
[0056]實施例7
[0057]本實施例與實施例1的區別在於:各子控制系統的啟閉設定為每22小時為一周期(即設定22小時為一個日夜周期)。
[0058]實施例8
[0059]本實施例與實施例1的區別在於:各子控制系統的啟閉設定為每23小時為一周期(即設定23小時為一個日夜周期)。
[0060]實施例9
[0061]一種基於標準環境下的植物種植方法，它按以下方式種植:
[0062]將植物種植於上述實施例1?9所述的種植系統中，種植密度為每畝2000-5000株，並人為的設置成6-23小時為一個日夜周期；
[0063]在所述的日夜周期內，前1%-10%的時間裡，對植物提供弱光，溫度調節為12°C -25°C，溼度控制在30%-70%之間，並進行營養水灌溉及CO2供應，同時進行快節奏音樂播放；
[0064]接下來的35%_78%的時間裡，對植物提供強光，溫度調節為15°C _30°C，溼度控制在30%-70%之間，並進行營養水灌溉及CO2供應，同時進行快節奏音樂播放；
[0065]在接下來的1-10%的時間裡，對植物提供弱光，溫度調節為12°C -25°C，溼度控制在55%-95%之間，並進行水灌溉或暫停灌溉，停止CO2供應，同時進行慢節奏音樂播放；
[0066]在一個日夜周期最後的20%_45%時間裡，光源關閉，溫度調節為5°C _20°C，溼度控制在55%-95%之間，並進行水灌溉或暫停灌溉，開始氧氣供應，同時進行慢節奏音樂播放。
[0067]本實用新型可在所有植物的種植中應用，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不對本實用新型構成任何的限定，凡在實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。並且只要是本說明書及權利要求書中提及的方案均是可以實施的。
【權利要求】
1.一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:它包括至少一個圍蔽式獨立於外界的利用人造光源為唯一或主要光源的種植區域；中央控制系統；每個種植區域都安裝有與中央控制系統網絡聯接的至少一套子控制系統。
2.根據權利要求1所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述的中央控制系統是預設各子控制系統的調度時間和工作參數的計算機控制系統。
3.根據權利要求2所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述的子控制系統包括人造光源控制系統、二氧化碳供應系統、氧氣供應系統、溫度控制系統、營養灌溉系統、溼度控制系統、節奏韻律播放系統。
4.根據權利要求1所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述的種植區域為包含地下室的多層樓式，每單一樓層有多層式的立體種植區域。
5.根據權利要求4所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述人造光源系統中的人造光源為植物種植燈。
6.根據權利要求5所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述的植物種植燈為LED燈珠排列的燈組、由至少一組LED植物種植燈排列組成的燈組、至少兩根T5或T8植物生長燈管聯排組、GE高光通鈉燈、傘形植物生長燈中的一種或一種以上的任意組合。
7.根據權利要求6所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述植物種植系統還包括植物種植燈移動控制系統。
8.根據權利要求6或7所述的一種基於標準環境下的植物種植系統，其特徵在於:所述所有植物種植燈中，其中的80-93%為紅光植物種植燈，7-20%為藍光植物種植燈。
【文檔編號】A01G9/00GK203446263SQ201320053360
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年1月30日 優先權日:2013年1月30日
【發明者】萬賢能 申請人:萬賢能