一種基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于氮肥施用量研宄、水培裝置的技術(shù)領域，尤其涉及一種基于植物 氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 精細農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，精細化的按需施肥是精細農(nóng)業(yè)的重要組成部 分。目前田間的施肥作業(yè)大多過量施肥，造成了環(huán)境污染、資源浪費等諸多問題，研宄植物 的按需施肥對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展及自然環(huán)境的保護有重要意義。氮素是構(gòu)成植物眾多有機質(zhì) 中的一種重要元素，如何準確確定植物所需氮肥量對精細化的按需施肥有重大意義，同時 也是當前精細農(nóng)業(yè)領域的研宄熱點。
[0003] 例如，申請公布號CN101743798A的專利申請?zhí)峁┝艘环N用于確定小麥精確施用 氮肥用量的方法，該方法是：氮肥用量由施氮量=輸出-土壤氮素表觀礦化量-環(huán)境養(yǎng)分投 入氮量-秸桿還田帶入氮量-種子帶入氮量-播前1米土層硝態(tài)氮；其中輸出包括：作物 吸氮量、收獲后土壤硝態(tài)氮殘留安全量以及土壤氮素損失；收獲后土壤硝態(tài)氮殘留安全量 由對播種地大量土壤1米土層取樣分析得出。該實用新型根據(jù)氮素輸入與輸出土壤植物系 統(tǒng)的數(shù)量應相平衡，來確定氮肥用量，從而達到精確施用氮肥，提高作物產(chǎn)量和氮素吸收利 用。
[0004] 植物水培技術(shù)多用于植物工廠等領域，國內(nèi)還鮮有將水培技術(shù)應用于優(yōu)化植物氮 肥施用量的實驗栽培系統(tǒng)。目前對植物氮肥施量的研宄多采用傳統(tǒng)實驗室方法，該方法的 時間、物質(zhì)成本均較高。盡管有光譜檢測、圖像檢測等快速檢測植物氮肥實用量的方法，但 都由于較高的成本、誤差難以推廣。本實用新型的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，對 快速、準確、以較低的成本研宄植物的氮肥施用量有重要意義，為精細農(nóng)業(yè)領域的按需施肥 提供有力支撐。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型提供了一種基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，該栽培系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡 單，成本較低，容易推廣應用，且能夠?qū)崿F(xiàn)較高準度的氮素檢測；該系統(tǒng)設置若干個梯度的 氮肥施用量分別進行實驗，根據(jù)隨著氮肥施用量的增加植物體內(nèi)氮素含量的變化確定優(yōu)化 的植物氮肥施用量。
[0006] 本實用新型所采用的具體技術(shù)方案如下：
[0007] 一種基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，包括支架，所述支架的上部設有營養(yǎng) 液箱，中部設有栽培箱，下部設有回收箱；所述的栽培箱通過進液管與營養(yǎng)液箱連通，回收 箱通過出液管與栽培箱連通，且栽培箱內(nèi)盛放培養(yǎng)土，并設有向栽培箱中充氧的給氧裝置 和營養(yǎng)液高度定量裝置。
[0008] 其中，所述的支架呈三級臺階型，臺階上由高至低依次放置所述的營養(yǎng)液箱、栽培 箱和回收箱，營養(yǎng)液在自身重力作用下可輸入栽培箱，并排出至回收箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單，維護 和運行成本較低。
[0009] 其中，所述的栽培箱外設有金屬網(wǎng)罩，金屬網(wǎng)罩用來防止鳥類等飛禽對植物造成 傷害，網(wǎng)孔應小于鳥類等常見飛禽的體型大小，以充分保護植物的生長。
[0010]另外，為保證植物的健康生長，所述的支架放置在栽培室內(nèi)，用于放置鳥類等飛禽 對植物造成傷害。
[0011] 同時，所述的栽培室由PC陽光板制成，頂部設有通風天窗。
[0012] PC陽光板具有透明度高、質(zhì)輕、抗沖擊、隔音、隔熱、難燃、抗老化等特點，保證植物 可正常進行光合作用，利于保持物質(zhì)生長所需的適宜溫度，并設置通風天窗，方便簡易栽培 室的通風換氣。
[0013] 其中，所述的栽培室內(nèi)安裝有溫度調(diào)節(jié)器，可以使簡易栽培室內(nèi)的溫度保持在較 為適宜植物生長的水平上。
[0014] 本實用新型中，所述的給氧裝置包括充氣機和連接充氣機且端部伸入栽培箱的輸 氣管；所述的營養(yǎng)液高度定量裝置為由栽培箱側(cè)面向上彎曲延伸的弧形透明管。
[0015] 充氣機和輸氣管可以補充栽培箱內(nèi)營養(yǎng)液中的氧氣，弧形透明管用來觀察栽培箱 內(nèi)的營養(yǎng)液是否到達其上限位置，對培養(yǎng)液的添加和更新提供定量依據(jù)。
[0016] 其中，所述的培養(yǎng)土為陶粒砂，陶粒砂不吸收水和營養(yǎng)液中的其他任何成分，也不 會被營養(yǎng)液溶解，避免導致氮肥的損耗，影響測量數(shù)據(jù)的準確性。
[0017] 與傳統(tǒng)的實驗裝置相比，本實用新型的優(yōu)點為：
[0018] (1)本栽培系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作流程簡潔，設備成本低廉，便于推廣應用和同時用 多個該溫控栽培系統(tǒng)進行實驗，降低實驗的時間成本。
[0019] (2)本栽培系統(tǒng)幾乎完全利用除土壤、氣溫外的自然條件進行植物栽培，由于較為 接近自然條件，所得的實驗結(jié)果更有實際田間應用價值，且能夠提供適宜的生長溫度，可以 縮短植物的生長周期。
[0020] (3)本栽培系統(tǒng)可以以較高的精確度測得植物的氮素吸收量與氮肥施用量的關(guān) 系。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型中基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 其中，1、簡易栽培室；2、溫度調(diào)節(jié)器；3、天窗；4、營養(yǎng)液箱；5、梯形支架；6、回收 箱；7、出液管；8、出液開關(guān)；9、弧形透明管；10、陶粒砂；11、栽培箱；12、輸氣管；13、進液開 關(guān)；14、進液管；15、充氣機。
【具體實施方式】
[0023] 如圖1所示，一種基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，栽培系統(tǒng)包括簡易栽培 室1、溫度調(diào)節(jié)器2、天窗3、營養(yǎng)液箱4、梯形支架5、回收箱6、出液管7、出液開關(guān)8、弧形透 明管9、陶粒砂10、栽培箱11、輸氣管12、進液開關(guān)13、進液管14和充氣機15。
[0024] 梯形支架5呈三級臺階型，臺階上由高至低依次放置營養(yǎng)液箱4、栽培箱11和回收 箱6,營養(yǎng)液在自身重力作用下可輸入栽培箱，并排出至回收箱內(nèi)。簡易栽培室1由PC陽光 板制成，具有良好的透光、保溫性能。簡易栽培室1的頂部設有天窗3,方便簡易栽培室的通 風換氣。營養(yǎng)液箱4內(nèi)存儲植物生長所需要的氮肥營養(yǎng)液，進液開關(guān)13打開可以使氮肥營 養(yǎng)液經(jīng)進液管14流進栽培箱11內(nèi)?；⌒瓮该鞴?用來觀察栽培箱內(nèi)的營養(yǎng)液是否到達其 上限位置。出液開關(guān)8打開可以使栽培箱內(nèi)的經(jīng)過植物吸收的廢舊營養(yǎng)液經(jīng)出液管7流進 回收箱6?；厥障?用來收集經(jīng)過植物吸收的廢舊營養(yǎng)液；充氣機15和輸氣管12可以補 充栽培箱11內(nèi)營養(yǎng)液中的氧氣；溫度調(diào)節(jié)器2可以使簡易栽培室內(nèi)的溫度保持在較為適宜 植物生長的水平上。
[0025] 在本實施例中，若無簡易栽培室1，則可在栽培箱11外覆蓋金屬網(wǎng)罩16,用來防止 鳥類等飛禽對植物造成傷害。
[0026] 上述裝置用于優(yōu)化植物的氮肥施用量，假設設置4個梯度的氮肥施用量，先準備 A、B、C、D四組足量的營養(yǎng)液，A、B、C、D營養(yǎng)液中的氮素含量按一定間距量依次增加，四份 營養(yǎng)液中的其他營養(yǎng)元素含量都相同。
[0027] (1)將營養(yǎng)液A注入營養(yǎng)液箱，打開進液開關(guān)使營養(yǎng)液流入栽培箱，當弧形透明管 內(nèi)有流入的營養(yǎng)液時說明營養(yǎng)液已達到栽培箱的上限，關(guān)閉進液開關(guān)；每隔一段時間打開 充氣機為栽培箱內(nèi)的營養(yǎng)液補充氧氣；經(jīng)過一定時間后，打開出液開關(guān)使栽培箱內(nèi)廢舊的 營養(yǎng)液流進回收箱，待廢舊營養(yǎng)液流盡后，關(guān)閉出液開關(guān)，并打開進液開關(guān)向栽培箱內(nèi)注入 新的營養(yǎng)液；若環(huán)境溫度不適宜植物的生長，則打開溫度調(diào)節(jié)器；可以根據(jù)需要定期打開 天窗增加簡易栽培室內(nèi)的空氣流動。
[0028] (2)植物生長至符合實驗要求的形態(tài)時，將營養(yǎng)液箱、回收箱、栽培箱以及進液管、 出液管中殘留的營養(yǎng)液收集起來，測量其中氮素的質(zhì)量，記為a;取出栽培箱內(nèi)的陶粒砂并 用蒸餾水進行清洗，將清洗后的蒸餾水收集起來，測量其中的氮素質(zhì)量，記為b;取出栽培 箱中的植株，采用托馬斯燃燒法測得植株內(nèi)氮素的質(zhì)量c。m = a+b+c為對植物施用氮肥中 總的氮素質(zhì)量。
[0029] (3)分別將營養(yǎng)液B、C、D注入營養(yǎng)液箱，其他按照⑴至⑶重復進行實驗，每組 實驗均得到a、b、c、m四個值。將其列表如下：
[0030]
[0031] 由于1111〈1112〈1]13〈1]14，若有〇 1〈〇2〈〇3，且〇3與(34差距很小，則認為當施用氮素量超過111 3 時，植株吸收的氮素量基本維持在(：3不再增加，從而確定該植物優(yōu)化的氮素施量為m 3。
[0032] 可根據(jù)實驗需要設置不同個梯度的氮肥；若條件允許，可以用4組該溫控栽培系 統(tǒng)同時進行A、B、C、D 4組營養(yǎng)液的實驗，也可以根據(jù)需要測定不同生長時間或生長期所需 最佳氮肥施用量。
【主權(quán)項】
1. 一種基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，包括支架，其特征在于，所述支架的上部 設有營養(yǎng)液箱，中部設有栽培箱，下部設有回收箱；所述的栽培箱通過進液管與營養(yǎng)液箱連 通，回收箱通過出液管與栽培箱連通，且栽培箱內(nèi)盛放陶粒砂，并設有向栽培箱中充氧的充 氣機和營養(yǎng)液高度定量裝置。2. 如權(quán)利要求1所述的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述的支 架呈三級臺階型，臺階上由高至低依次放置所述的營養(yǎng)液箱、栽培箱和回收箱。3. 如權(quán)利要求1所述的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述的栽 培箱外設有金屬網(wǎng)罩。4. 如權(quán)利要求1所述的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述的支 架放置在栽培室內(nèi)。5. 如權(quán)利要求4所述的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述的栽 培室由PC陽光板制成，頂部設有通風用的天窗。6. 如權(quán)利要求5所述的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述的栽 培室內(nèi)安裝有溫度調(diào)節(jié)器。7. 如權(quán)利要求1所述的基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，其特征在于，所述的營 養(yǎng)液高度定量裝置為由栽培箱側(cè)面向上彎曲延伸的弧形透明管。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于植物氮肥施用量優(yōu)化的栽培系統(tǒng)，包括支架，所述支架的上部設有營養(yǎng)液箱，中部設有栽培箱，下部設有回收箱；所述的栽培箱通過進液管與營養(yǎng)液箱連通，回收箱通過出液管與栽培箱連通，且栽培箱內(nèi)盛放培養(yǎng)土，并設有向栽培箱中充氧的給氧裝置和營養(yǎng)液高度定量裝置。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作流程簡潔，設備成本低廉，便于推廣應用和同時用多個該溫控栽培系統(tǒng)進行實驗，降低實驗的時間成本。
【IPC分類】A01G1/00, A01C21/00
【公開號】CN204634454
【申請?zhí)枴緾N201520095906
【發(fā)明人】劉飛, 宋坤林, 孔汶汶, 何勇, 方慧, 馮雷
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年2月10日