營養液-空氣植物栽培方法及實現該方法的設備的製作方法

2023-05-04 20:11:41

專利名稱:營養液-空氣植物栽培方法及實現該方法的設備的製作方法
本發明與農業有關，特別首先是與植物，花卉的溫室生長技術有關，並涉及實現這種技術的設備。
在近代，無土栽培技術正在世界各地以不斷增加的規模發展著。水培法似乎是木箱栽培農藝中最有希望的分枝之一，它是以化學、生物學和電子學的近代成就為基礎的。它帶來作物產量和農產品質量的大幅度提高，無可比擬地改善了勞動條件。現有的溶液栽培法可以按照所用基質的特性和供給營養液的方式來分類，溶液栽培方法的這後一組分類又被分成所謂的恆流水培法和間流水培法。在前一情形中，營養液不停地在植物根部循環，而在後一情形裡，營養液的循環是取決於植物需要和氣候條件的間歇型循環。
目前廣泛採用的方法，是在合成材料管子中栽培植物，在管子裡供給植物以維持生命的物質。它是由英國園藝研究所研製出來的，並被稱為NFT(營養薄膜技術)。
這個方法是以一個「薄膜」流對植物根部供應營養液，這個薄膜流供給植物必需量的水、空氣和養分。在實踐當中，應用一個聚乙烯薄膜的傾斜槽，從一個池子裡泵出的營養液流通過它循環，該液流的深度很小，不會超過1釐米，因此植物可以通過該溶液從空氣中吸收充足的氧氣而不需要一些專門的供氧裝置。這樣，可節省這種情況下所用的設備的開支。在多層旋轉式的支架上可以方便地安放密集而重量輕的槽子來培養植物。
這個公知的方法在實際損傷中帶來一些困難。所用的營養液由於量少，其性質可能會迅速變化，因此必須仔細地監測營養液的pH值、養分濃度及其它一些因素。由於是用聚乙烯薄膜作為槽子的材料，因此營養液的溫度會在一個很寬的範圍內波動，並且冷卻或加熱該溶液會浪費掉許多能量。當這些槽被安裝在地面上時，給它們一個正確的傾斜度看來也是個問題，傾斜度如不合適，營養液流則會以鋸齒形方式流動，造成滯流的區域並促進藻類生長，這將會使植物生長速率不均勻，並且由於以空氣摻入該溶液中的氧氣不足而使植物缺氧。
另一個在溫室中無土栽培植物的方法也是已知的，這個方法採用生長容器支持植物，並供給營養液來滋養這些植物(參見蘇聯發明人證書147，862和152，987;分類是AolG31/02，1962年出版)。植物在一種有人造基質的臺架上生長，並以固定的時間間隔向該基質供應營養液。營養液滴落到臺架上時，充滿了該基質的孔隙，而基質粒子之間的空隙充滿了空氣，供給植物水和空氣的條件就這樣得到了滿足。
但是，由於營養分布在垂直方向上隨時間是不均勻的，則滋養植物的這些條件會遭到破壞從而使這個已知方法缺乏效率。植物的根部和基質在臺架的上部可能缺乏水份而在下部則可能通氣不足。在基礎顆粒的表面上，可能會積累營養成分中的鹽類，還可能會積累致病細菌。在營養液作用下基質粒子不停的移動會引起根部損傷。為了補充基質、使活體植物的根再生和去掉死亡植物的根，並為了殺死藻類，還需要做許多努力。在作物的輪作中，去除植物根也是不可避免的。
此外，一個用於溶液栽培法的設備也是公知的，這種設備具有一個營養液貯存槽，經過一條供應管路連接到一些水平安置的、其上部有孔眼並有與這些孔眼同心安裝的植物支持器的聚合物管子上，還具有一個經過一個排放管路和泵與貯存槽相通的接收器(參見蘇聯發明人證書988，240;分類號AolG 31/00，1983年出版)。這種公知的設備包括有一個聚合材料的管子系統，這些管子以層迭方式被懸掛著並餵以一種營養溶液，在所有各層裡，營養液被自動地維持在一個恆定水平上。在管道的孔裡裝有支持使植物沿一定方向生長的網的託架，以便根據植物生長的速率來調整網的高度。
這個公知的設備很龐大，是複雜和靠不住的設計，以原則上講它在作物生長上不會帶來有希望的改進。
本發明的主要目標是要提供一個對根部系統計量餵送有助於作物改進的營養液體的溶液一空氣栽培方法，同時還提供實現上述方法的一個簡單可靠的設備。
這一目標是通過這樣的一個溶液-空氣植物栽培方法實現的，該方法包括將植物放置並固定於生長容器中，讓一種營養液進入到這些容器中，按照本發明，這種生長容器是一些具有穿孔壁的管子，這些穿孔壁對植物提供支持作用，這些管子被水平安放，而營養液被間斷地送入管道中，首先，在長約3～4分鐘的時間段t1中對管道提供營養液，接下來是從管子裡排放這種溶液的時間段t2、不對植物提供新鮮溶液的時間段t3，後面兩個時間段的長度是由關係式t1∶t2∶t3＝1∶(1.0～1.5)∶(5.0～8.75)所限定;然後重複上面的這種循環。
構成本公開方法的這種操作程序，為根結構的灌溉、通氣及營養供應提供了最佳條件，因此提高了栽培方法的總效率。
本發明的目標進一步通過這樣一個溶液-空氣植物栽培法的設備來實現，這個設備具有一個盛放營養液的供應槽，它經過一條供應管路與一些水平放置的、在其上部有多個孔眼的聚合材料管子相連，這些孔眼緊挨著與其同心安裝的植物支持器，該設備還具有一個經過排放管路和泵與供應槽相通的接收器，按照本發明，這些聚合材料管子都位於同一水平面裡，以便形成一個管子組件並在一端具有一個直接與接收器相連的集管，供應管路裝置有一個泵並且是一個與接收器相通的倒U形管，接收器又通過一個具有截止閥的應急備用管路與供應槽相連。
以上裝置以最簡潔的方式為植物根部提供植物營養物質，保證設備各部分可靠地工作，並保證作物產量的提高。
在倒U形管的水平延伸段裝一個向營養液通氣的裝置是很適宜的，這種設計特徵將在營養液中建立起可控的最佳氧含量以滿足植物生長的需要。
將聚合材料管子朝集管方向向下傾斜也是很適宜的，這樣有助於從管子裡排放營養液，並有助於大量空氣沿垂直與水平方向進入根部結構，防止它們的腐爛。
將帶有蓋子的短管裝入聚合材料管子的孔眼裡以附加上植物生長支持器也是很適宜的。
最好這些蓋子具有與聚合材料管子孔眼同心的孔，它們將加快和輕鬆地進行植物生長的控制，有助於適當的植物定位及在植物生長後根結構的排列。
在供應槽裡最好有一個加熱器來加熱營養液，以為植物生長提供最佳溫度條件。
圖1是用於溶液-空氣植物栽培法的設備原理示意圖;
圖2是表示帶有植物支持器的短管結構。
參照圖1，溶液-空氣植物栽培法的設備是一個由管子1組成的組件，這些管子或者是水平延伸的，或者朝集管2傾斜朝下的，集管2通過接收器4，帶有泵6的倒U形供應管5與裝有營養液的供應槽3相連。接收器4還經過一個帶泵8的排放管路7與供應槽3相連，通過這條管路，營養液回到供應槽3。接收器4另外還經由一個在應急狀態下應用的、帶有截止閥10的應急管路9與供應槽3連接。一個向營養液通氣的裝置11被安裝在倒U形管路5的水平延伸段上。
參照圖2，組件的每一條管子1在其上部有多個穿孔並在每個孔裡裝入一個帶蓋子13的短管12，每個蓋子13有一個孔，它與管子1上相應的孔眼是同心安裝的並帶有植物支持器14。
這個公開的設備以下列方式工作。
待培養的植物藉助於支持器14被放到蓋13的孔裡。啟動泵工作後，裝在供應槽3中的營養液經過倒U形管路5送入密封的接收器4中，營養液由安裝在供應槽3內部的任何已知的加熱器(圖上沒有畫出)加熱。營養液從接收器4經過集管2送進管子1中，到達生長於該處的植物。藉助於通氣裝置11而通氣的營養液流持續4或5分鐘，然後，啟動泵8工作5或6分鐘，將營養液從管子組件裡排放到接收器4中，再經過管路7從接收容器裡回到供應槽3。此後，停滯25-30分鐘，在此停滯期間，不向管子提供新鮮營養液，然後重複上述的循環。
在應急情況下，營養液會由於重力從供應槽3經過閥10和管路9及接收器4流進集管2和管子1。
這種公開的方法被用於在最佳條件下培養玫瑰，石竹和菊花。
這些花的插枝被放進塑料管形成的水平組件裡，並將溫度為20℃的營養液流入管中持續4.5分鐘，接著是將該液體從管子裡排放5.5分鐘及供應新鮮的植物營養物質進入管中的30分鐘間隔。這種循環在整個生長、開花期不斷地重複，直至得到可以上市的鮮花為止。
從下表列出的數據中可以看出，所公開的方法與已知方法可以進行有利的比較，它建立了給植物供給空氣和水的最佳條件，從而增加了產量並提高了產品質量，而以前的方法僅只是有助於縮短生長周期。
不言而喻，所公開的設備提供了控制所公開方法的手段。
所公開的發明可以有利地用於溫室作業來大規模地栽培蔬菜、葫蘆屬植物、花卉和水果。樹木苗圃和植物育種站也可以利用本發明。
權利要求
1.一種溶液--空氣植物栽培方法，它由將植物安放並固定在生長容器裡並使一種營養液流入這些容器組成，其特徵在於該生長容器是一些具有能夠支撐植物的穿孔壁的管子(1)，這些管子(1)是水平安置的，該營養液間斷地在持續4～5分鐘的時間段t1裡被送進這些管子中，接著在時間段t2裡從管子(1)裡排放該溶液，以及在時間段t3裡不給植物提供任何新鮮溶液，後面兩個時間段的長度由關係式t1∶t2∶t3=1∶(1.0～1.5)∶(5.0～8.75)所限定；然後重複上述的循環。
2.一個實現按權利要求
1所述方法的設備，它具有一個盛放營養液的供應槽，它經過供應管路(5)與一些在其上部具有多個穿孔的、水平安置的聚合材料管子相連，這些上部穿孔緊挨著與這些孔同心安裝的植物支持器(14)，還具有一個經過排放管路(7)和泵(8)與供應槽(3)相通的接收器(4)，該設備的特徵在於所說的聚合材料管(1)都被安放在同一水平裡，以便形成一個管子組件並在一端裝有一個集管(2)，集管直接與接收器(4)連接，供應管路(5)有一個泵(6)並且是一個倒U形的與接收器(4)相通的管子，接收器(4)又經由帶截止閥(10)的應急備用管路(9)與供應槽(3)相連。
3.一個如權利要求
2所述的設備，其特徵在於倒U形管的水平延伸段上有一個向營養液通氣的裝置(11)。
4.一個如權利要求
2所述的設備，其特徵在於聚合材料管子(1)是朝集管(2)方向向下傾斜的。
5.一個如權利要求
2所述的設備，其特徵在於一些帶蓋子(13)的短管子(12)被裝入聚合材料管子的孔眼裡以附加上植物支持器(14)。
6.一個如權利要求
5所述的設備，其特徵在於管子(12)的蓋子(13)上有一些孔，它們與管子(1)上的孔眼是同心安置的。
7.一個如權利要求
2所述的設備，其特徵在於在該供應槽(3)中裝有加熱營養液的一個加熱器。
專利摘要
本發明與農業有關。植物在一些水平放置的穿孔的合成材料管中用溶液一空氣法培養，營養液間斷地在持續4-5分鐘的時間段t
文檔編號A01G31/02GK86100276SQ86100276
公開日1987年2月11日 申請日期1986年1月18日
發明者尼科拉·彼特羅維奇·薩格魯科, 彼特·埃弗莫維奇·克拉西萊夫 申請人:林業局專業設計所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan