兩種微型蔬菜栽培系統(tǒng)的研究 余碧霞 李萍 邱許風(fēng) 安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林園藝系 安徽 安慶 蕪湖東源新農(nóng)村開(kāi)發(fā)股份有限公司 安徽 蕪湖 摘要 為充分利用現(xiàn)代城市的閑置空間 將大型植物工廠的技術(shù)集成在小型栽培空間 研究適合的微型蔬菜栽培系統(tǒng) 該系統(tǒng)利用傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備控制溫濕度 采用人工光源和營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)供養(yǎng)的方式完成蔬菜栽培 讓身處城市的人可以在脫 離傳統(tǒng)土壤的情況下 培育無(wú)污染 高品質(zhì) 生長(zhǎng)周期短的葉菜類(lèi)蔬菜或菌類(lèi)蔬菜 通過(guò)研究發(fā)現(xiàn) 一種坐凳式和一種魚(yú)菜共 生立體式的微型栽培系統(tǒng)有利于節(jié)省空間 滿(mǎn)足蔬菜生長(zhǎng)條件 可培育出適合食用的健康蔬菜產(chǎn)品 這可能成為未來(lái)解決城 市空間資源緊缺的手段之一 尤其是防空洞等人防工程空間和寫(xiě)字樓 居民樓的共用區(qū)域 關(guān)鍵詞 栽培系統(tǒng) 環(huán)境 蔬菜種植 空間利用 中圖分類(lèi)號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào) 城市建設(shè)與發(fā)展的日新月異 人民生活水平大幅度提升 也讓人們漸漸失去了與自然環(huán)境及植物生長(zhǎng)接 觸的機(jī)會(huì) 生活少了一些泥土的氣息 同時(shí)城市建設(shè)留下了許多內(nèi)部空間 利用率低 另外 環(huán)境惡化伴隨 城市擴(kuò)張而凸顯 為解決空間資源緊張 應(yīng)充分考慮將城市的地下內(nèi)部空間進(jìn)行開(kāi)發(fā)再利用 我國(guó)植物工廠技術(shù)和智能溫室水培蔬菜技術(shù) 日趨成熟 利用智能控制系統(tǒng)對(duì)溫濕度 光照強(qiáng)度 濃度等因素進(jìn)行調(diào)節(jié) 將這種大型植物工廠的技術(shù)集成到小型栽培空間內(nèi) 研制出城市小空間可以有 效利用的微型智能蔬菜栽培系統(tǒng)對(duì)城市居民來(lái)說(shuō)非常有意義 目前市場(chǎng)有了一些智能蔬菜栽培的機(jī)器 價(jià)格普遍較高 年 在中國(guó)上海世博會(huì)上亮相的低碳智 能微型植物工廠 參照工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 選擇工業(yè)材質(zhì)和加工制成工藝 對(duì)家用栽培 防空洞空間利用來(lái)說(shuō)價(jià)格 偏高 本文結(jié)合城市建設(shè)的預(yù)留人防工程防空洞空間 辦公樓 居民樓空間的利用情況 根據(jù)實(shí)用 經(jīng)濟(jì) 美 觀的原則 研制適合這些空間的微型蔬菜栽培系統(tǒng) 以方便居民使用 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 坐凳式栽培系統(tǒng) 城防工程 辦公樓 家庭等環(huán)境下 空氣流通性差 光照不足 空間有限 本研究就種植的空間和環(huán)境問(wèn) 題 設(shè)計(jì)了微型蔬菜栽培系統(tǒng) 其結(jié)構(gòu)采用坐凳式設(shè)計(jì)和魚(yú)菜共生立體式設(shè)計(jì) 坐凳式設(shè)計(jì)可以替換原 收稿日期 基金項(xiàng)目 安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介 余碧霞 女 安徽安慶人 高級(jí)農(nóng)藝師 碩士 研究方向 園藝學(xué) 第 卷 第 期 信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院學(xué)報(bào) 年 月 DOI 10 16593 ki 41 1433 s 2020 02 020 位于公共區(qū)域內(nèi)的普通坐凳 增加空間利用和擴(kuò)展使用功能 魚(yú)菜共生立體式設(shè)計(jì)可以充分利用立體空間 整體外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖 圖 圖 為坐凳式設(shè)計(jì) 采用封閉式結(jié)構(gòu) 整個(gè)過(guò)程中采用溫濕度控制 確保在寒冷的冬季及炎熱的夏季環(huán) 境實(shí)現(xiàn)全天候種植 外觀尺寸為長(zhǎng) 寬 高 外面四個(gè)角采用具有承重結(jié)構(gòu)的支撐 柱 而兩端的側(cè)面采用冷軋鋼板 另兩個(gè)面采用玻璃材質(zhì)的擋板 可以觀賞到里面的蔬菜及植物 頂部?jī)?nèi)側(cè)安 裝 人工光源 右側(cè)安裝通風(fēng)設(shè)施 溫控設(shè)備及開(kāi)關(guān)控制面板 底部為營(yíng)養(yǎng)液池 圖 層架式栽培系統(tǒng) 圖 為層架式栽培系統(tǒng) 屬魚(yú)菜共生立體式設(shè)計(jì) 采用開(kāi)放型栽培結(jié)構(gòu) 適用于溫度相對(duì)恒定的區(qū)域 充分 利用自然環(huán)境條件的變化 根據(jù)不同的季節(jié)種植不同品種的蔬菜 外觀尺寸為長(zhǎng) 寬 高 采用四層栽培架 充分利用空間 層高 可滿(mǎn)足葉菜類(lèi)蔬菜 菌類(lèi)等對(duì)栽培空間的需求 控制面板開(kāi)關(guān) 和環(huán)境檢測(cè)顯示置于頂部 每層安裝 人工光源 底部為魚(yú)池 采用魚(yú)菜共生系統(tǒng) 兩側(cè)分別為供液管道和回 液管道 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 栽培系統(tǒng)采用封閉式循環(huán)系統(tǒng) 內(nèi)部需要進(jìn)行溫濕度控制 且設(shè)備置于公共生活空間 沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的技術(shù) 人員進(jìn)行管理和控制 因此宜采用 系統(tǒng) 系統(tǒng)性能穩(wěn)定 便于實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面及上位機(jī)接 口的處理 便于實(shí)現(xiàn)光溫濕度等環(huán)境條件的自動(dòng)定時(shí)控制 系統(tǒng)由 控制器和 模擬量輸入 模塊組成 在設(shè)備外圍連接各類(lèi)傳感器和控制器 采用 觸摸屏作為人機(jī)界面來(lái)設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)或 操作執(zhí)行器運(yùn)行 圖 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)通過(guò)溫濕度 液位 傳感器采集栽培間內(nèi)的溫度 濕度 營(yíng)養(yǎng)液的可溶性鹽的濃度 酸堿度及 營(yíng)養(yǎng)液的多少 根據(jù)獲得的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較 從而控制栽培系統(tǒng)內(nèi)部的光照 溫度 濕度 并為營(yíng)養(yǎng)液 余碧霞 等 兩種微型蔬菜栽培系統(tǒng)的研究 的調(diào)配提供參考依據(jù) 營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 營(yíng)養(yǎng)液具有省工 節(jié)肥 產(chǎn)量高 無(wú)污染 不受地區(qū)限制的優(yōu)點(diǎn) 代替天然土壤向作物提供水分 養(yǎng)分 使 作物完成其整個(gè)生命周期 蔬菜和魚(yú)之間協(xié)同生長(zhǎng) 水生動(dòng)物排泄廢物 細(xì)菌將廢物轉(zhuǎn)化成營(yíng)養(yǎng) 植物吸收 營(yíng)養(yǎng)為水生動(dòng)物改善水質(zhì) 達(dá)到魚(yú)菜共同生長(zhǎng)并且收獲 種農(nóng)產(chǎn)品 實(shí)現(xiàn)養(yǎng)魚(yú)不換水而無(wú)水質(zhì)憂患種菜不施 肥的生態(tài)共生效應(yīng) 實(shí)現(xiàn)動(dòng)物 植物 微生物三者之間達(dá)到和諧共生的平衡關(guān)系 不管是營(yíng)養(yǎng)液還是 水生動(dòng)物排泄物 在栽培系統(tǒng)中 營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)控制對(duì)于蔬菜栽培系統(tǒng)而言是最重要的一部分 通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液和 水生動(dòng)物排泄物的合理循環(huán)確保蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的營(yíng)養(yǎng)成分 培養(yǎng)出放心使用的健康蔬菜 其循環(huán)系 統(tǒng)的合理性顯得尤其重要 營(yíng)養(yǎng)液的輸送方式采用并聯(lián)循環(huán)供應(yīng)的方式 如圖 所示 此種方式的作用原理即通過(guò)抽吸水泵 把營(yíng) 養(yǎng)液箱或魚(yú)池內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液抽出來(lái) 對(duì)各層架的栽培槽進(jìn)行并排式供液 設(shè)置供液閥門(mén)和回液插芯 確保供液 時(shí)每一層栽培架能同時(shí)供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液 在另一側(cè)安排回液管道 將多余的和循環(huán)的營(yíng)養(yǎng)液統(tǒng)一回流 進(jìn)入營(yíng)養(yǎng) 液箱或魚(yú)池 經(jīng)過(guò)殺菌過(guò)濾后繼續(xù)循環(huán) 圖 營(yíng)養(yǎng)液并聯(lián)循環(huán)供液方式示意圖 圖 營(yíng)養(yǎng)液殺菌示意圖 此外營(yíng)養(yǎng)液的供應(yīng)循環(huán)時(shí)間 會(huì)直接影響營(yíng)養(yǎng)液的供應(yīng)和所需氧氣的量 重要的是蔬菜根系氧氣供應(yīng) 量 根系的氧氣是否充足對(duì)蔬菜的成長(zhǎng)有比較大的影響 氧氣不足 會(huì)造成根系呼吸不足 從而影響地上部蔬 菜的生長(zhǎng) 根據(jù)理論來(lái)說(shuō) 靜止的水會(huì)造成水中溶氧量不足 不能滿(mǎn)足蔬菜根系對(duì)氧氣的吸收 若營(yíng)養(yǎng)液 循環(huán) 蔬菜的生長(zhǎng)效果較好 但營(yíng)養(yǎng)液一直處于循環(huán)流動(dòng)的情況下蒸發(fā)量大 水量消耗多 會(huì)造成生產(chǎn) 成本大幅度增加 同時(shí)抽水泵的使用壽命會(huì)大大縮減 因此在考慮使用間歇式營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)輸送方式 一般采 用每次循環(huán)將營(yíng)養(yǎng)液槽中的營(yíng)養(yǎng)液全部更換一遍為原則 參考試驗(yàn)數(shù)據(jù) 循環(huán)周期設(shè)計(jì) 分鐘開(kāi) 分鐘 停 選取小功率靜音水泵 營(yíng)養(yǎng)液殺菌采用 紫外線消毒燈潛水殺菌過(guò)濾凈化設(shè)備 如圖 所示 水從進(jìn)水口進(jìn)入設(shè)備 經(jīng)過(guò)過(guò) 濾棉過(guò)濾 高密度聚脂纖維 過(guò)濾掉雜質(zhì) 殘?jiān)?浮游物 活性炭層除去異味 色素 腥味等 紫外線殺菌燈殺 死細(xì)菌 病菌 綠藻 有害物質(zhì)等 為紫外線對(duì)人體有傷害 采用封閉式安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 人工光源設(shè)計(jì) 光照是蔬菜生長(zhǎng)必不可少的環(huán)境因子 不同的光強(qiáng) 光周期 光質(zhì)對(duì)植物的光合作用 形態(tài)建成和營(yíng)養(yǎng)品 質(zhì)等方面具有顯著重大的影響 有研究資料表明 蔬菜對(duì) 的光源敏感 吸收的主要是紅澄光 可明顯促進(jìn)作物生長(zhǎng) 以及藍(lán)紫光 可促進(jìn)葉綠素和干物質(zhì)的積累與分配 本栽培系統(tǒng)采用 植物生長(zhǎng)燈 使用不同波長(zhǎng)的 燈芯進(jìn)行集成試驗(yàn) 使合成的光譜能夠滿(mǎn)足蔬菜生 長(zhǎng)對(duì)光源的需求 同時(shí)考慮不同 燈芯的光線顏色對(duì)人眼造成的刺激 在綜合考慮植物生長(zhǎng)的需求 蔬菜 第 卷 第 期 信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院學(xué)報(bào) 年 月 的品質(zhì)及對(duì)人眼的刺激等方面 通過(guò)栽培生菜 芝麻菜 松柳和碗豆芽苗菜的試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn) 燈芯組合配比 中紅 藍(lán) 白 對(duì)株高 葉面積 單株重效果最好 對(duì)眼球刺激性較小 避免對(duì)人眼和室內(nèi)造成的視 覺(jué)沖擊 燈的連接線路采用并聯(lián)方式 結(jié)語(yǔ) 當(dāng)前 我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展迅速 城市內(nèi)部可利用空間越來(lái)越有限 為充分利用好城市建設(shè)中的人防工程 辦公樓 家庭空間 設(shè)計(jì)出適合在這些空間進(jìn)行蔬菜種植的微型蔬菜栽培系統(tǒng) 經(jīng)過(guò)多個(gè)蔬菜品種試驗(yàn)和系 統(tǒng)試驗(yàn) 同時(shí)對(duì)這些空間的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè) 相比市場(chǎng)上的其他類(lèi)似產(chǎn)品 本文研究的微型蔬菜栽培系統(tǒng)能耗 低 成本低 可以結(jié)合空間大小靈活運(yùn)用 第一種坐凳樣式的蔬菜栽培系統(tǒng) 功能多用 可置于人們休憩場(chǎng)所 的公共空間用來(lái)栽培蔬菜 同時(shí)還可以用來(lái)美化空間 第二種魚(yú)菜共生立體式蔬菜栽培系統(tǒng) 可在防空洞等 空間使用 培育蔬菜 美化環(huán)境 進(jìn)行養(yǎng)殖 魚(yú)菜共生式蔬菜栽培系統(tǒng)充分利用魚(yú)類(lèi)的糞便形成微性循環(huán)生 態(tài)系統(tǒng) 培育的蔬菜安全健康 無(wú)農(nóng)藥和重金屬殘留 亞硝酸鹽含量極低 滿(mǎn)足我們對(duì)健康蔬菜的需求 增加 種養(yǎng)殖的樂(lè)趣 參考文獻(xiàn) 汪蕾 華志紅 家用全自動(dòng)蔬菜種植機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用設(shè)計(jì) 家電科技 余碧霞 姜曉斌 徐基艷 等 防空洞農(nóng)業(yè)化利用的研究進(jìn)展 園藝與種苗 楊其長(zhǎng) 魏靈玲 劉文科 等 植物工廠系統(tǒng)與實(shí)踐 化學(xué)工業(yè)出版社 袁祥 智能溫室水培蔬菜栽培技術(shù)研究 農(nóng)業(yè)與技術(shù) 曾喜娟 莊其仁 吳志華 基于 的 參數(shù)自整定方法 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) 徐小蓮 我國(guó)蔬菜無(wú)土栽培現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 農(nóng)業(yè)工程 丁小濤 張兆輝 姜玉萍 等 魚(yú)菜共生技術(shù)在城市家庭中的應(yīng)用前景 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 歐紅霞 魚(yú)菜共生技術(shù)概況及研究進(jìn)展 云南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì) 中共普洱市委 普洱市人民政府 第七屆云南省科協(xié)學(xué)術(shù)年會(huì)論文 集 專(zhuān)題二 綠色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 云南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì) 中共普洱市委 普洱市人民政府 云南省機(jī)械工程學(xué)會(huì) 劉文科 楊其長(zhǎng) 系統(tǒng)進(jìn)行沼液水培生菜的效果研究 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 溫室園藝 崔瑾 徐志剛 邸秀茹 在植物設(shè)施栽培中的應(yīng)用和前景 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 彭艷艷 適于蔬菜栽培的 光源系統(tǒng)的研制與應(yīng)用 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 編輯 嚴(yán)佩峰 余碧霞 等 兩種微型蔬菜栽培系統(tǒng)的研究