<p>-219- 中國(guó)園藝文摘 &nbsp;2018 年第 1 期 家庭園藝中智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架的研發(fā)和應(yīng)用 寇亞平 1 ，滕學(xué)政 2 (1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，北京 100193；2.山東省濰坊第一中學(xué)，山東 濰坊 261000) 摘 要： 文章分析國(guó)內(nèi)家庭園藝興起的原因及現(xiàn)狀，針對(duì)當(dāng)前家庭園藝中植物種植模式所存在的問(wèn)題， 設(shè)計(jì)出一套智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架。該裝置可替換客廳、辦公室、陽(yáng)臺(tái)中花卉蔬菜的景觀無(wú)土栽培， 也可用于微型家庭植物工廠，還可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)智能居室園藝產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：家庭園藝；無(wú)土栽培；種植模式；植物工廠；智能居室 我國(guó)家庭園藝是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化進(jìn)程和人 們對(duì)居住水平要求的提高應(yīng)運(yùn)而生的，是一個(gè)方興未 艾的產(chǎn)業(yè) 1 。它以解決城市化進(jìn)程中人與自然和諧共 生的矛盾為核心，是釋放城市人壓力和回歸自然的紐 帶與橋梁，是園藝園林與現(xiàn)代家居的有機(jī)結(jié)合，是 “園藝療法”向家庭的貼近和延伸，是響應(yīng)我國(guó) “生 態(tài)文明”建設(shè)的園藝產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域 2-4 。本文分析家庭 園藝的研究現(xiàn)狀，以解決家庭園藝種植模式中存在的 問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架，并 闡述該智能栽培裝置的原理及延伸應(yīng)用前景。 1 家庭園藝研究現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的家庭園藝，是指在庭院中進(jìn)行的園藝活動(dòng) 及園林景觀建設(shè)，包括養(yǎng)花、插花及盆景等。隨著我 國(guó)城市化的推進(jìn)，擁有庭院的市民少之又少，我國(guó)家 庭園藝便演化成 “家居園藝” ，園藝活動(dòng)主要利用陽(yáng)臺(tái) 和室內(nèi)空間，設(shè)計(jì)種植各種各樣的植物，以實(shí)現(xiàn)既能 塑造家居風(fēng)格，又能綠化美化環(huán)境，還能幫助修身養(yǎng) 性的目標(biāo) 5 。 與發(fā)達(dá)國(guó)家的家庭園藝相比，我國(guó)家庭園藝起步 較晚，尚處于初級(jí)階段。我國(guó)家庭園藝興起的動(dòng)因有 3點(diǎn)：(1)工業(yè)化和城市化快速推進(jìn)過(guò)程中帶來(lái)的室 內(nèi)外環(huán)境問(wèn)題，如霧霾、室內(nèi)裝修和家具帶來(lái)的甲醛 等；(2)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平提高，對(duì)居住條件 的要求日益提高，由原來(lái)的 “居者有其屋”轉(zhuǎn)變成 “居 者優(yōu)其屋”；(3)城市居民回歸自然和親近農(nóng)業(yè)的愿 望所帶來(lái)的都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。 2008年1月，中國(guó)華南地區(qū)首個(gè)面向高端客戶 提供家庭花園產(chǎn)品和服務(wù)的主題商場(chǎng) “友家園藝生活 廣州旗艦店試營(yíng)業(yè)”與 “2008年中國(guó)家庭園藝生活元 年”等活動(dòng)，標(biāo)志著中國(guó)家庭園藝產(chǎn)業(yè)的開(kāi)啟 6 。近 年來(lái)，家庭園藝在北京、上海、廣州、深圳等沿海城 第一作者簡(jiǎn)介：寇亞平（1988-），女，博士，助教；主要 從事觀賞植物遺傳育種研究。 &nbsp;市開(kāi)始流行，政府出臺(tái) 綠化管理?xiàng)l例 、 屋頂綠化 及垂直綠化技術(shù)導(dǎo)則等相關(guān)政策文件。行業(yè)協(xié)會(huì)及 房地產(chǎn)商舉辦和推介的家庭綠化設(shè)計(jì)競(jìng)賽、美家園藝 大賽、家庭園藝節(jié)等活動(dòng)，極大提高了市民從事家 庭園藝的熱情 4,7 。高?？蒲腥藛T對(duì)家庭園藝的種植 模式、消費(fèi)市場(chǎng)、消費(fèi)行為進(jìn)行分析，開(kāi)發(fā)了一系列 科技園藝產(chǎn)品，使家庭園藝產(chǎn)品更加多樣化與市場(chǎng) 化 8-12 。同時(shí)，在“科技科普”雙輪驅(qū)動(dòng)的政策支持下， 關(guān)于家庭園藝種植活動(dòng)的科技科普知識(shí)越來(lái)越容易開(kāi) 展，人們對(duì)家庭園藝種植的興趣提升，形成大眾參與 創(chuàng)新創(chuàng)意的新局面。陽(yáng)臺(tái)蔬菜花卉種植研究、菜園的 景觀化和情趣化、無(wú)土栽培的應(yīng)用(基質(zhì)的干凈衛(wèi)生、 水培技術(shù)的研發(fā))、LED及物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代科技的應(yīng)用、 家庭園藝產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)性研發(fā)等，使我國(guó)家庭園藝產(chǎn)品 越來(lái)越多，受到廣大市民的喜愛(ài)，激發(fā)出更大的消費(fèi) 市場(chǎng)。 2 家庭園藝種植模式研究現(xiàn)狀及問(wèn)題 家庭園藝種植模式是家庭園藝產(chǎn)品的主要展現(xiàn)方 式，受到高校、科研院所以及企業(yè)的普遍重視，家庭 園藝產(chǎn)品的研發(fā)均基于家居環(huán)境內(nèi)的園藝模式的優(yōu)化 而展開(kāi)。目前，建筑空間外的園藝種植模式有：庭 院式、屋頂式、陽(yáng)臺(tái)式 2 。家居環(huán)境的種植模式主要 有：臺(tái)架式、一點(diǎn)中心式、近窗式、環(huán)繞式、節(jié)奏擺 點(diǎn)式 13,14 。根據(jù)家庭園藝植物栽培的形式，將其劃分 為：盆栽式(包括單株觀賞的大中型植物、盆景、插 花、容器種植)、室內(nèi)附種植器具的景觀栽培架及室 內(nèi)景觀園3種。相關(guān)的家庭園藝產(chǎn)品有：豐富多樣的 小型盆栽類(lèi)、家庭種植套裝類(lèi)、智能花盆類(lèi)、陽(yáng)臺(tái)種 植架、室內(nèi)種植墻類(lèi)以及智能植物種植架等 14 。 在家庭園藝種植模式中，由于我國(guó)市民的居住面 積受限及食品安全問(wèn)題的存在，陽(yáng)臺(tái)園藝和室內(nèi)景觀 園的接受程度較高。利用陽(yáng)臺(tái)自己開(kāi)展種菜、賞菜、 收菜活動(dòng)，可以得到安全放心的新鮮蔬菜，還可以改 善居住環(huán)境、獲得知識(shí)、愉悅心情、鍛煉身體。特別 是無(wú)土栽培技術(shù)的日漸成熟和人們更加追求環(huán)保、自 -220- 然的生活，蔬菜無(wú)土栽培開(kāi)始進(jìn)入家庭。陽(yáng)臺(tái)種菜在 新加坡和我國(guó)香港、臺(tái)灣地區(qū)，作為生活方式早已成 為常態(tài)。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)陽(yáng)臺(tái)菜園也發(fā)展迅速，利用 自家陽(yáng)臺(tái)成為一種時(shí)尚，打造陽(yáng)臺(tái) “一米菜園” 、 “一 米花園”成為一種城市生活新潮流。 目前，國(guó)內(nèi)家庭無(wú)土栽培主要以陽(yáng)臺(tái)種菜為主， 提供生活便利的同時(shí)也帶來(lái)新的問(wèn)題。主要是受陽(yáng)臺(tái) 朝向、陽(yáng)臺(tái)封閉環(huán)境、無(wú)土栽培架等方面的限制，使 固定式陽(yáng)臺(tái)種菜存在以下弊端：(1)陽(yáng)臺(tái)朝向決定光 照，光照不均，不利于生長(zhǎng)，需人為旋轉(zhuǎn)無(wú)土栽培種 植架；(2)栽培架多維PVC管道固定式，造型有礙觀 瞻，不宜放置在客廳或辦公室；(3)栽培種植架體積 大，調(diào)整困難；(4)種植架內(nèi)植物需人工定時(shí)澆水清 理，有異味。 3 智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架的設(shè)計(jì) &nbsp;相比陽(yáng)臺(tái)，客廳和辦公室日照較弱，但四季溫度 變化幅度小，空間面積和硬件設(shè)備均優(yōu)于陽(yáng)臺(tái)。但客 廳和辦公室美觀度要求較高，一般的陽(yáng)臺(tái)栽培裝置又 不適合。為了解決以上問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款能滿足 客廳、辦公室景觀要求，可以替代綠植，又能提供綠 色無(wú)公害蔬菜的裝置(見(jiàn)附圖)。 附圖 智能旋轉(zhuǎn)景觀栽培架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 注：A：智能旋轉(zhuǎn)景觀栽培架結(jié)構(gòu)圖：營(yíng)養(yǎng)液箱(1)，帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的立柱(2)，營(yíng)養(yǎng)液盤(pán)(3)，間隔設(shè)置的多層托架(4)，供液泵(5)， 設(shè)置在托架內(nèi)的空腔(6)，栽培孔(7)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)，貫通腔(10)， 旋轉(zhuǎn)接頭(11)，輸液管(12)，供液管(13)，軸承(14)，回液管(15)。 B：智能旋轉(zhuǎn)景觀栽培架橫向結(jié)構(gòu)示意圖。 旋轉(zhuǎn)式景觀蔬菜無(wú)土栽培裝置的工作原理如下： 電機(jī)(9)通過(guò)傳動(dòng)同步帶輪及同步帶帶動(dòng)立柱 &nbsp;(2)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)連接在立柱(2)上的所有托架 &nbsp;(4)同時(shí)旋轉(zhuǎn)，這樣栽培孔(7)上栽培的蔬菜就實(shí)現(xiàn)了 旋轉(zhuǎn)，蔬菜得到的光照就均勻了。 營(yíng)養(yǎng)液儲(chǔ)存在營(yíng)養(yǎng)液箱(1)內(nèi)，通過(guò)供液泵(5)加 壓經(jīng)輸供液管(13)、旋轉(zhuǎn)接頭(11)和輸液管(12)到 達(dá)營(yíng)養(yǎng)液盤(pán)(3)內(nèi)，從營(yíng)養(yǎng)液盤(pán)(3)通過(guò)連通管道 &nbsp;(15)到達(dá)下1層托架(4)上的栽培機(jī)構(gòu)，托架(4)上 的栽培機(jī)構(gòu)連通管道(15)逐層連接，最底層托架 &nbsp;(4)上的栽培機(jī)構(gòu)與貫通腔(10)連通，營(yíng)養(yǎng)液最后通 過(guò)貫通腔(10)回流到營(yíng)養(yǎng)液箱(1)內(nèi)，解決了蔬菜架 旋轉(zhuǎn)時(shí)營(yíng)養(yǎng)液可穩(wěn)定的輸送、循環(huán)、回收問(wèn)題。 4 智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架的應(yīng)用展望 智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架，是為了解決現(xiàn)代家庭園 藝陽(yáng)臺(tái)及辦公室中蔬菜、花卉等植物種植中遇到的 問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。該裝置創(chuàng)新點(diǎn)：(1)采用電機(jī)帶動(dòng)蔬 菜架定時(shí)慢速旋轉(zhuǎn)，保證光照均勻；(2)采用活動(dòng)組 合方式，可搭配寶塔、樹(shù)型等造型，種植不同蔬菜； &nbsp;(3)采用營(yíng)養(yǎng)液滴灌方式，滿足生長(zhǎng)的同時(shí)又保證環(huán) 境干凈、無(wú)異味。(4)定時(shí)啟動(dòng)，夜間停止，節(jié)約能 源，防止噪音；(5)重點(diǎn)解決裝置旋轉(zhuǎn)和澆灌系統(tǒng)運(yùn) 行相互干涉的難題，實(shí)現(xiàn)正常連續(xù)澆灌。 該智能旋轉(zhuǎn)式種植架除具備以上功能和創(chuàng)新點(diǎn) 外，根據(jù)實(shí)際條件和需要還可以進(jìn)行以下方面的擴(kuò)展 應(yīng)用。 4.1 家庭植物微型工廠 植物工廠，又稱(chēng) “人工光利用型植物工廠” ，是采 用LED等為植物提供人工光源，并配備多層栽培架、 循環(huán)風(fēng)機(jī)、空調(diào)、CO 2 施肥系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)等 設(shè)備的一種密閉式園藝設(shè)施栽培 15-17 ，主要分為大 型植物工廠和微型植物工廠。微型植物工廠滿足人們 追求快速、自然和健康飲食方式的需求，適合家庭使 用，能滿足未來(lái)城市家庭園藝作物栽培的需要。本文 提出的智能旋轉(zhuǎn)式植物栽培種植架，只需通過(guò)簡(jiǎn)單改 造，添加LED等人工光源，即可滿足家庭植物微型 工廠的需要。 4.2 智能居家園藝產(chǎn)品的開(kāi)發(fā) 隨著工業(yè)化4.0的提出，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù) 據(jù)等新一代信息技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的智能生產(chǎn)時(shí)代即將到 來(lái)。本文中所涉及的智能旋轉(zhuǎn)植物栽培種植架，可以 升級(jí)為 “家庭植物微型工廠”后進(jìn)一步升級(jí)，通過(guò)物 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和控制，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 隨時(shí)隨地進(jìn)行在線管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)操作，實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)種花種菜的效果。 此外，在本文設(shè)計(jì)的智能旋轉(zhuǎn)植物栽培種植架基 礎(chǔ)上，基于植物微型工廠理論，結(jié)合室內(nèi)家電產(chǎn)品進(jìn) 行高度整合設(shè)計(jì)，結(jié)合室內(nèi)景觀配制、日常養(yǎng)護(hù)管 理、種植體驗(yàn)等，可為現(xiàn)代家居提供成套的以互動(dòng)、 健康、環(huán)保為主題的“生態(tài)家電”產(chǎn)品。 5 結(jié)語(yǔ) 基于國(guó)內(nèi)家庭園藝的興起，針對(duì)當(dāng)前家庭園藝中 植物種植模式所存在的問(wèn)題，本文介紹了筆者設(shè)計(jì)出 的一套智能旋轉(zhuǎn)式植物種植架。該裝置可替換客廳、 辦公室、陽(yáng)臺(tái)中花卉蔬菜的景觀無(wú)土栽培，也可用于 -221- 中國(guó)園藝文摘 &nbsp;2018 年第 1 期 微型家庭植物工廠，還可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)智能居 室園藝產(chǎn)品，具有延伸應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn)： 1 段云,白燕楓.家庭園藝一個(gè)正在興起的市場(chǎng)J.中 國(guó)花卉園藝,2007,11(21):8-11. 2 周穎.我國(guó)城市家庭園藝模式研究D.長(zhǎng)沙:中南林業(yè) 大學(xué),2015. 3 劉洋.邯鄲市家庭園藝現(xiàn)狀及種植模式研究D.邯鄲: 河北工程大學(xué),2017. 4 唐雪松.成都市陽(yáng)臺(tái)園藝種植模式研究D.成都:四川 農(nóng)業(yè)大學(xué),2012 5 陳思妤,王輝,王云萍等.家居園藝研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) J.中國(guó)園藝文摘,2015,(6):50-51. 6 王捷.“友家花園生活”引領(lǐng)中國(guó)家庭園藝走向產(chǎn)業(yè)花 J.中國(guó)花卉園藝,2008,35(1):26-27. 7 吳芳林.家庭園藝一個(gè)充滿魅力挑戰(zhàn)的市場(chǎng)J.園林, &nbsp;2009,35(7):14-17. 8 王正銀.陽(yáng)臺(tái)樓頂蔬菜容器栽培J.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), &nbsp;1998,(4):72-73. 9 陸宇菲.杭州市家庭園藝經(jīng)營(yíng)與消費(fèi)市場(chǎng)調(diào)研分析D. 杭州:浙江農(nóng)林大學(xué),2010. 10 陳琢.基于低碳溫室技術(shù)的居室園藝系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) D.齊齊哈爾:齊齊哈爾大學(xué),2013. 11 曹麗平.基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭園藝智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)研究 D.杭州:浙江農(nóng)林大學(xué),2014. 12 宋倩,周錦業(yè),劉菲等.面向現(xiàn)代城市家庭園藝消費(fèi) 行為的科普教育調(diào)查分析J.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué),2017, &nbsp;37(7):112-118. 13 李春華.城市家庭園藝模式分析J.現(xiàn)代園藝,2017, &nbsp;(6):126-127. 14 馬寧,鮑順淑.家庭園藝發(fā)展現(xiàn)狀J.溫室園藝,2016, &nbsp;(2):65-67. 15 Kozai T, Ohyama K, ChunC. Commercialized &nbsp;closed systems with artificial lighting for &nbsp;plant productionJ.Acta Horticulturae,2006, &nbsp;(711):61-70. 16 楊其長(zhǎng).植物工廠的發(fā)展策略J.科技導(dǎo)報(bào),2014, &nbsp;(10):20-24. 17 橋本康.植物工場(chǎng)萌芽,停滯,新展開(kāi)J.學(xué)術(shù)動(dòng) 向,2012,17(15):58-61. 18 丁純,李君揚(yáng).德國(guó)“工業(yè) 4.0”:內(nèi)容、動(dòng)因與前景 及其啟示J.德國(guó)研究,2014,(4):49-66. 19 常彬.工業(yè)4.0:智能化工廠與生產(chǎn)J.化工管理, &nbsp;2013,(21):21-25. （上接210頁(yè)） 3.2.3 壯梢肥 在春梢頂芽自剪和轉(zhuǎn)綠時(shí)各噴施 &nbsp;1次葉面肥，用0.5%尿素+0.3%磷酸二氫鉀，加速 春梢老熟，順利轉(zhuǎn)入花芽分化。 3.2.4 ?；?、壯果肥 金橘現(xiàn)蕾時(shí)用0.4%0.5% 尿素+0.3%磷酸二氫鉀+0.2%硼砂混合液噴施23 次。在第1批花現(xiàn)果后、第2批花謝完時(shí)(約6月中 旬)，每株施腐熟糞水1520 kg或硫酸鉀復(fù)合肥 0.30.5 kg，并噴施0.3%磷酸二氫鉀、0.2%硼 砂混合液12次，促穩(wěn)果壯果。 4 整形修剪 4.1 幼樹(shù) 金橘?gòu)?fù)芽萌發(fā)抽枝力強(qiáng)，因此，在生產(chǎn)上常用 “抹一芽促多芽”的辦法來(lái)培養(yǎng)幼樹(shù)樹(shù)冠，選留方位 恰當(dāng)、分布均勻、長(zhǎng)勢(shì)健壯的45個(gè)分枝作主枝， 其余抹除，通常以抹芽、疏梢、摘心、拉枝為主，促 其形成圓頭形或?qū)毸蔚脑缃Y(jié)豐產(chǎn)樹(shù)冠。 4.2 結(jié)果樹(shù) (1)初結(jié)果期：各級(jí)骨干延長(zhǎng)枝繼續(xù)選擇短截處 理，抹除夏梢、促發(fā)健壯秋梢。 (2)盛果期：及時(shí)回縮結(jié)果枝組、落花結(jié)果枝組 和衰退枝組，剪除擋光枝、枯枝、病蟲(chóng)枝。 (3)采果后：在采果后至翌年2月底前的冬季清 園時(shí)進(jìn)行，主要剪除枯枝、細(xì)弱枝、病蟲(chóng)枝，疏除密 集枝、重疊枝、交叉枝等。 5 病蟲(chóng)害綜合防治 金橘病蟲(chóng)害的防治應(yīng)根據(jù) “預(yù)防為主、綜合防治” 的方針，嚴(yán)格按照GB/T 8321.1GB/T 8321.9的 要求使用農(nóng)藥，采用農(nóng)業(yè)防治、生物防治、利用性誘 劑誘殺及使用生物源農(nóng)藥、物理機(jī)械防治和化學(xué)防治 相結(jié)合的方法，盡量少使用化學(xué)農(nóng)藥，禁止使用高 毒、劇毒、高殘留農(nóng)藥和國(guó)家規(guī)定禁止使用的農(nóng)藥， 安全間隔期輪換使用安全、高效、低毒、低殘留的化 學(xué)農(nóng)藥，推廣生物農(nóng)藥，提高防治水平，達(dá)到無(wú)公害 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 金橘抗性強(qiáng)，病蟲(chóng)害較少，幼樹(shù)在高溫多濕情況 下容易感染炭疽病，結(jié)果樹(shù)則主要防治紅蜘蛛。防治 炭疽病：在春梢抽生期及時(shí)噴藥2次，第1次于新 梢萌發(fā)0.5 cm長(zhǎng)時(shí)，噴0.5%倍量式波爾多液，第 2次于710 d后噴可殺得500倍液或甲基托布津 600倍液。防治紅蜘蛛：當(dāng)平均單葉片有螨23頭 時(shí)，選用克螨物、綠亨阿維、螨殺、噠螨靈等藥劑 輪換噴施；蟲(chóng)害發(fā)生期噴20%雙甲脒乳油1 000倍、 20%三氯殺螨砜800倍、三氯殺螨醇乳劑2 000倍， 每710 d噴1次，共噴23次。 6 果實(shí)采收 采摘時(shí)注意做到剪下果實(shí)、剪平果柄、輕摘輕 放、輕裝輕運(yùn)，防止機(jī)械損傷，提高采果質(zhì)量，降低 果實(shí)腐爛率，并分級(jí)包裝銷(xiāo)售，提高商品率。</p>