一种无土栽培方法与流程

本发明涉及植物栽培技术领域，具体地说是一种无土栽培的微雾栽培方法。

背景技术：

目前，现有技术下的微雾栽培是一种新型的栽培方式，是所有无土栽培技术中根系的水气矛盾解决的一种可行形式，它是利用喷雾装置将营养液雾化为小水滴状，直接喷射到植物根系以提供植物生长所需的水分和养分的一种无土栽培技术。但是通过实验表明其技术有很多缺陷，普通喷雾不均匀喷头设计不合理，喷雾系统压力低，雾化不好，水滴过大，在植物根系水膜不均匀，容易造成干根、腐烂、影响植株生长。

现有技术的微雾栽培技术是将作物悬挂在一个密闭的栽培装置（槽、箱或床）中，而根系裸露在栽培装置内部，营养液通过喷雾装置雾化后喷射到根系表面，不能保证喷雾均匀，种植箱设计有缺陷，水分保持不好。植株种植设计缺陷，水分浪费大，造成植物水分连续获得性差，也就是说一回旱一回涝，此种技术根本行不通，只是停留在实验阶段。

技术实现要素：

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种无土栽培的微雾栽培方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，本发明的一种无土栽培方法是利用高压微雾泵将植物培养液压力提高到4～7mpa，然后将加压后的培养液经过高压输液管管线输送，输送终端由微雾喷头雾化，在种植箱内腔产生0.3～1.5微米的微雾，微雾形成持续扩散或间歇扩散的微雾空间，将暴露的植物根系置入微雾空间，对植物进行栽培的方法。

所产生的0.3～1.5微米的微雾形成微雾汽流，微雾空间内的微雾汽流相互撞击，在密封的微雾栽培种植箱内形成产生充气效应，漂浮在空间内，湿度达到100%，实现对微雾栽培种植箱内空气加湿的目的。

微雾喷头设置有高压植物培养液进入端和微雾喷出端，高压植物培养液进入端的喷头体内腔设置有精密滤芯，喷头体内腔的中部设置有单向阀，喷头体微雾喷出端设置有喷针，喷针的喷出端置于陶瓷喷孔片的喷嘴上，高压植物培养液经精密滤芯、单向阀、喷针、陶瓷喷孔片、喷嘴后喷出形成微雾。

一种能够实现无土栽培方法的装置，其结构是：在培养液水箱内灌装植物培养液，培养液水箱输出连接进水管，进水管连接到高压微雾泵加压，微雾控制器控制高压微雾泵的工作状态，高压微雾泵将植物培养液压力提高到4～7mpa，高压微雾泵经高压输液管连接到微雾栽培种植箱内的微雾喷头上，微雾栽培种植箱底部连接有回水管，回水管下游连接废液收集水箱，废液收集水箱连接回流管，回流管经回流泵以及精密过滤器回流连通到培养液水箱内，循环利用植物培养液。

一种无土栽培的智能检测控制系统，该系统包括微雾控制器、培养液水箱、进水管、高压微雾泵、高压输液管、种植箱、回水管、废液收集水箱、回流管、精密过滤器，

在培养液水箱内灌装植物培养液，培养液水箱输出连接进水管，进水管连接到高压微雾泵加压，微雾控制器控制高压微雾泵的工作状态，高压微雾泵将植物培养液压力提高到4～7mpa，高压微雾泵经高压输液管连接到微雾栽培种植箱内的微雾喷头上，微雾栽培种植箱底部连接有回水管，回水管下游连接废液收集水箱，废液收集水箱连接回流管，回流管经回流泵以及精密过滤器回流连通到培养液水箱内，循环利用植物培养液；

在种植箱内配置有湿度温度传感器，湿度温度传感器通过微控传感器导线连接到微雾控制器上，微雾控制器获得湿度温度传感器的湿度温度信号后，微雾控制器调控高压微雾泵的开关、输出压力的运行状态。

培养液水箱、进水管、高压微雾泵、高压输液管、种植箱、回水管、废液收集水箱、回流管、精密过滤器的组成构成循环密闭的通路管路，循环密闭的通路管路在启用前对通路管路灭菌消毒处理，运行时间歇检测培养液和种植箱内的微生物环境。

一种无土栽培的种植箱，其结构包括箱体和密封盖扣在箱体顶扣的定植顶板，以及隔水薄膜、定植杯构成，

定植顶板上开设有矩阵排列的定植孔穴，定植顶板的下表面即定植箱内腔上壁敷设有隔水薄膜，隔水薄膜上开设有定植杯穿接孔，定植杯穿接孔与定植孔穴的矩阵分布相对应重合，隔水薄膜的定植杯穿接孔的孔边缘固定连接有定植杯密封承接套环；

定植杯的杯体从定植顶板上方向下穿过定植孔穴以及隔水薄膜的定植杯穿接孔的定植杯密封承接套环后，杯体下穿并探入到定植箱内腔；

定植杯密封承接套环锁紧杯壁的同时，由于倒锥型定植杯杯体嵌入定植孔穴，定植杯杯体把通过对定植杯密封承接套环的下压力迫使定植杯所在邻近的隔水薄膜下拉成漏斗型；

定植杯杯壁上开设有透水孔，定植杯杯壁内嵌套有吸水海绵，植物定植在吸水海绵上，植物根系经定植杯吸水海绵探入到种植箱内腔，吸水海绵膨胀胀出透水孔，吸水海绵连接有吸水绳，吸水绳下延伸至箱体底板上，吸水绳通过毛细现象吸收箱体底部的积水至吸水海绵处等渗干湿度；

箱体内配置有顶置的微雾喷头或底置的微雾喷头，

顶置的微雾喷头设置在定植顶板内壁，

底置的微雾喷头设置在箱体底板上，

微雾喷头的喷雾方向朝向箱体内腔，微雾喷头通过喷头支架固定连接在箱体底板上。

种植箱采用截面为矩形、梯形、或三角形的多边箱体，箱体堆叠或层叠构成立体栽培温室。

隔水薄膜通过扣钉钉设在定植顶板的内壁上。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明的无土栽培方法具有的特点是：

雾细：用高压微雾泵产生高压微雾，微雾喷头每秒能产生50亿个雾滴，雾滴的直径仅为0.3～1.5μm犹如蒸汽，烟雾，雾细无孔不入，使根系吸收均匀。微雾培育效果极佳，是依靠水分的吸附作用吸附在根系表面。

节能：雾化1公斤水仅消耗6w功率，只是消除水的张力。其功耗是传统电热法的百分之一，是离心式或气水混合式加湿器的十分之一。

可靠：微雾水培系统主机采用高压微雾泵，能够24小时连续运转，喷嘴无动力易损部件，在高湿环境中不会损坏。

安全自动泄压：当高压微雾泵停止工作时，机体自动将高压喷管的压力释放，防止微雾喷头滴水。

配备自动缺水断电系统：防止因无水时泵空转现象，提高泵寿命。

清洁：精密过滤器作为专为微雾栽培研制的废水水净化系统，能保证系统清洁。该微雾水培系统的水是密封非循环使用的，废液收集经精密过滤器过滤滤除了细菌、藻类、杂质、根系的角质，不会导致细菌的繁殖，让植株更健康生长。

加湿量:加湿量大且微雾喷头可以按规格自由组合。单个微雾喷头加湿量从0.5kg/h～5kg/h进行组合调节。

由于雾滴小植株更容易吸附，提高加湿效率高达95%以上。

微雾喷头喷雾量：微雾水培系统、高压微雾泵泵站的输出流量从100kg/h～1600kg/h，可通过微雾控制器进行无级调节，在流量范围内可任意配置雾头，还可以任意组合进行面积喷雾精度的调整。

微雾控制系统，芯片能实现控湿、控温全数字全自动，是一套检测与控制的系统。可有效解决传统土壤与水培栽培中难以解决的水分、空气、养分供应的矛盾。

种植箱经过大量实验并改进使结构合理，成本低，完全适合微雾栽培的需要。对于白掌花卉做了大量实验，取得了很多数据。缩短了培育时间，叶片大、植株根系发达，微雾培育的植株与未培育的对比效果显著。

全封闭减少了空气中藻类，细菌对培养液的污染。

节水：由于栽培箱密封，只有根系吸收水分，回水净化利用，节水95％以上。

完全解决了无土栽培技术中根系的水气矛盾，其因以人工创造作物根系环境取代了土壤环境。可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分供应的矛盾，改变了根系获得氧气的环境。

节省人力物力：好管理大大的解决了人工管理费用。

节省空间：由于微雾栽培箱重量轻，雾化培养液总配套质量轻，可以做立体栽培。

低成本：为农民开发的种植箱成本低，植株生长速度快，适用于大面积推广。

该无土栽培方法能使作物产量成倍增长，是不用土壤或基质来栽培植物的一项农业高新技术，其以人工创造作物根系环境取代了土壤环境。可有效解决传统土壤栽培中难以解决的水分、空气、养分供应的矛盾。并且配置有控制检测系统，在植物生长的要素中能够良好的控制湿度、温度、水分、空气、养分。

该无土栽培方法设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是本发明的种植箱单层敷设的总装结构示意图；

附图2是本发明的种植箱层叠、堆叠敷设的总装结构示意图；

附图3是本发明的种植箱的结构示意图；

附图4是本发明的微雾水培系统原理运行图；

附图5是本发明的定植杯的使用状态结构示意图；

附图6是本发明的微雾喷头的结构示意图；

附图7是本发明的定植顶板的截面结构示意图；

附图8是本发明的定植顶板的俯视结构示意图；

附图9是本发明的定植顶板的局部结构示意图；

附图10是本发明的下置微雾喷头的定植箱的结构示意图；

附图11是本发明的顶置微雾喷头的定植箱的结构示意图；

附图12是本发明的定植箱形状选形示范图。

附图中的标记分别表示：

1、培养液水箱，2、植物培养液，3、进水管，4、高压微雾泵，5、微雾控制器，6、高压输液管，7、微雾栽培种植箱，8、微雾喷头，9、回水管，10、废液收集水箱，11、回流管，12、回流泵，13、精密过滤器，

14、湿度温度传感器，15、微控传感器导线，

16、高压植物培养液进入端，17、微雾喷出端，18、精密滤芯，19、单向阀，20、喷针，21、陶瓷喷孔片，22、喷嘴，

23、箱体，24、定植顶板，25、定植孔穴，26、隔水薄膜，27、定植杯穿接孔，28、定植杯密封承接套环，

29、定植杯，30、透水孔，31、吸水海绵，32、吸水绳，33、箱体底板，34、扣钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的无土栽培的微雾栽培方法作以下详细说明。

如附图所示，本发明的一种无土栽培方法是利用高压微雾泵4将植物培养液压力提高到4～7mpa，然后将加压后的培养液经过高压输液管6管线输送，输送终端由微雾喷头8雾化，在种植箱内腔产生0.3～1.5微米的微雾，微雾形成持续扩散或间歇扩散的微雾空间，将暴露的植物根系置入微雾空间，对植物进行栽培的方法。

所产生的0.3～1.5微米的微雾形成微雾汽流，微雾空间内的微雾汽流相互撞击，在密封的微雾栽培种植箱内形成产生充气效应，漂浮在空间内，湿度达到100%，实现对微雾栽培种植箱内空气加湿的目的。

微雾喷头8设置有高压植物培养液进入端16和微雾喷出端17，高压植物培养液进入端的喷头体内腔设置有精密滤芯18，喷头体内腔的中部设置有单向阀19，喷头体微雾喷出端设置有喷针20，喷针的喷出端置于陶瓷喷孔片21的喷嘴22上，高压植物培养液经精密滤芯、单向阀、喷针、陶瓷喷孔片、喷嘴后喷出形成微雾。

本发明的能够实现无土栽培方法的装置，其结构是：在培养液水箱1内灌装植物培养液2，培养液水箱1输出连接进水管3，进水管3连接到高压微雾泵4加压，微雾控制器5控制高压微雾泵4的工作状态，高压微雾泵4将植物培养液压力提高到4～7mpa，高压微雾泵经高压输液管6连接到微雾栽培种植箱7内的微雾喷头8上，微雾栽培种植箱7底部连接有回水管9，回水管9下游连接废液收集水箱10，废液收集水箱10连接回流管11，回流管11经回流泵12以及精密过滤器13回流连通到培养液水箱1内，循环利用植物培养液。

本发明的一种无土栽培的智能检测控制系统，该系统包括微雾控制器、培养液水箱、进水管、高压微雾泵、高压输液管、种植箱、回水管、废液收集水箱、回流管、精密过滤器，

在培养液水箱内灌装植物培养液，培养液水箱输出连接进水管，进水管连接到高压微雾泵加压，微雾控制器控制高压微雾泵的工作状态，高压微雾泵将植物培养液压力提高到4～7mpa，高压微雾泵经高压输液管连接到微雾栽培种植箱内的微雾喷头上，微雾栽培种植箱底部连接有回水管，回水管下游连接废液收集水箱，废液收集水箱连接回流管，回流管经回流泵以及精密过滤器回流连通到培养液水箱内，循环利用植物培养液；

在种植箱内配置有湿度温度传感器14，湿度温度传感器通过微控传感器导线15连接到微雾控制器5上，微雾控制器获得湿度温度传感器的湿度温度信号后，微雾控制器调控高压微雾泵的开关、输出压力的运行状态。

培养液水箱、进水管、高压微雾泵、高压输液管、种植箱、回水管、废液收集水箱、回流管、精密过滤器的组成构成循环密闭的通路管路，循环密闭的通路管路在启用前对通路管路灭菌消毒处理，运行时间歇检测培养液和种植箱内的微生物环境。

本发明的无土栽培的种植箱，其结构包括箱体23和密封盖扣在箱体顶扣的定植顶板24，以及隔水薄膜26、定植杯29构成，

定植顶板24上开设有矩阵排列的定植孔穴25，定植顶板的下表面即定植箱内腔上壁敷设有隔水薄膜26，隔水薄膜上开设有定植杯穿接孔27，定植杯穿接孔与定植孔穴的矩阵分布相对应重合，隔水薄膜的定植杯穿接孔的孔边缘固定连接有定植杯密封承接套环28；

定植杯29的杯体从定植顶板上方向下穿过定植孔穴以及隔水薄膜的定植杯穿接孔的定植杯密封承接套环后，杯体下穿并探入到定植箱内腔；

定植杯密封承接套环锁紧杯壁的同时，由于倒锥型定植杯杯体嵌入定植孔穴，定植杯杯体把通过对定植杯密封承接套环的下压力迫使定植杯所在邻近的隔水薄膜下拉成漏斗型；

定植杯29杯壁上开设有透水孔30，定植杯杯壁内嵌套有吸水海绵31，植物定植在吸水海绵上，植物根系经定植杯吸水海绵探入到种植箱内腔，吸水海绵膨胀胀出透水孔，吸水海绵连接有吸水绳32，吸水绳下延伸至箱体底板上，吸水绳通过毛细现象吸收箱体底部的积水至吸水海绵处等渗干湿度；

被拉扯成漏斗型的隔水薄膜内壁可汇集微雾，使微雾凝结成液流，液流由于重力作用经过漏斗型隔水薄膜内壁、再流经定植杯外壁，到吸水海绵上，由吸水海绵吸收，滋润滋养植物植株的根部。

箱体内配置有顶置的微雾喷头或底置的微雾喷头，

顶置的微雾喷头设置在定植顶板内壁，

底置的微雾喷头设置在箱体底板上，

微雾喷头的喷雾方向朝向箱体内腔，微雾喷头通过喷头支架固定连接在箱体底板上。

种植箱采用截面为矩形、梯形、或三角形的多边箱体，或是卧式/站立式多棱柱形箱体，箱体堆叠或层叠构成立体栽培温室。

隔水薄膜通过扣钉钉设在定植顶板的内壁上。

该无土栽培的微雾栽培方法微雾水培系统的运行原理：

1.通过“微雾控制器”到“水培液管”定量添加比例浓度的培养液到“培养液水箱”。

2.培养液经过进水管进入高压微雾泵，高压微雾泵经微雾控制器控制。把水培液加压到4mpa-7mpa经高压管微雾种植箱，再通过“微雾喷头”喷出微雾，由于微雾的吸附作用植物根系吸附大量培养液，保证生长的需要，同时微雾种植箱湿度上升，这时“湿度温度传感器”给“微雾控制器”信号读取，当达到设定数值时“微雾高压泵”停止工作，植物吸收湿度下降到规定数值时，“微雾高压泵”开始工作，湿度上升根系得到培养液，就这样往复运行。

3.由于微雾种植箱四壁和底板也有凝水作用，将汇集的培养液通过“回水管”流到“废液收集水箱”，经“回流管”进入“回流泵”，“回流泵”加压进入“精密过滤器”。对废液进行水处理，净化后的培养液进入“培养液水箱”。

如附图所示，“高压微雾泵”的工作原理是利用高压泵将水压提高到4-7mpa,然后将加压后的培养液经过“高压输液管”线,由高压“喷嘴”将其雾化，产生0.3—1.5微米的微雾颗粒，使其能够迅速从种植箱中完成汽化并扩散，不是喷相植株根部，是利用喷嘴将高压水从微孔挤出，利用压力高达7mba折合70公斤压力，通过微雾喷头微孔对称设置，水汽流相互撞击，水分瞬间气化形成冷蒸汽，给种植箱产生充气效应，漂浮在种植箱内，湿度可达到百分之百，从而完成相种植箱内空气加湿的目的。漂浮的白雾培养液通过吸附作用滋润种植箱内的植株根系，由于微雾颗粒非常小，重量轻。在种植箱内浓度下降的慢，根系吸附时间长，从而使植株杜绝培养液吸收不均匀，滋润根系间隔短时涝时旱低弊病，真正解决了水、气、肥的矛盾。

本系统实验证明累计每天运转时间在1.6小时左右，间隔30分钟喷雾2分钟，种植箱相对湿度在90%以上，根系湿润植株成长旺盛，水生根生长茂密，气氧充足。由于雾化好每平方回流水量很少在6升左右，植株吸收后，收集后可以重复净化使用，每平米种植箱电耗每天在0.02元以内。微雾栽培适合大规模种植，单机组的造雾量为100～1200kg/h。并且我公司们的微雾水培系统开发的芯片智能控制检测系统，通过“微雾控制器”“微控传感器导线”将“湿度温度传感器”信号读取，控制“微雾高压泵”。为该系统提供的控制方式有湿度循环控制、时间循环控制、湿度循环定时控制、定时循环湿度控制、时间段控制、时间段湿度控制、等多模式智能控制。

种植箱特点：

“种植板结构图”采用“种植板”集水结构，种植板底层有一层“塑料薄膜”，“塑料薄膜”“定植穴孔”处有“开口”四角处用塑料“扣钉”固定，“定值杯”出开圆孔，当放入“定值杯”后，使“定值孔”处自然下垂，形成漏斗结构。当微雾水分靠近薄膜，由于吸附原因水分就凝聚在薄膜上，当集聚到一定数量后就会汇集的“定植杯”外壁，被杯内的“定值吸水海绵”吸水储存，当微雾机达到湿度停喷后用于根系的水膜补充，也节约了能耗和水，种植箱四壁的水分滑落到底部“吸水绳”上，水的涨力作用下吸饱水分，传递到“定植海绵”上，也用于停喷后的水分补充。

如附图所示，采用集水“塑料薄膜”设计装入植株杯密封好，由于“栽培杯”成锥形“塑料薄膜”“开口”和“栽培杯”底一样大，当插入“栽培杯”后，杯口大杯底小，塑料薄膜锁紧杯壁的同时下拉成漏斗型，当雾化的培养液吸附到“塑料薄膜”后，培养液会凝聚成水滴，当水滴大到可流动的时，会沿着漏斗型的“塑料薄膜”壁汇集到在在“栽培杯”壁，杯壁内的“吸水定植海绵”通过长条通孔将漏进去的培养液吸收，完成储存过程。由“定植海绵图”可以看出“植株海绵”底部设计8片，装入栽培杯后杯外的部分略大，更容易聚集雾气水分。由“种植板剖面图”可以看出“吸水绳”吸收雾气的同时把底板的培养液通过自吸作用吸到植株根部，补充植株水分和营养。

替代方案：超声波雾化水培液方案：利用超声波雾化加湿的方法，让雾培植物根部吸收的栽培箱内地的水分和培养液。由于制造微雾量太少不适用于工厂化栽培使用。