本发明专利技术公开了一种基于植物氮肥施用量优化的栽培系统，包括支架，所述支架的上部设有营养液箱，中部设有栽培箱，下部设有回收箱；所述的栽培箱通过进液管与营养液箱连通，回收箱通过出液管与栽培箱连通，且栽培箱内盛放培养土，并设有向栽培箱中充氧的给氧装置和营养液高度定量装置。本发明专利技术还公开了一种基于植物氮肥施用量优化的方法。本发明专利技术结构简单，操作流程简洁，设备成本低廉，便于推广应用和同时用多个该温控栽培系统进行实验，降低实验的时间成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氮肥施用量研宄、水培装置的
，尤其涉及一种基于植物氮肥 施用量优化的栽培系统和方法。
技术介绍
精细农业是现代农业的发展趋势，精细化的按需施肥是精细农业的重要组成部 分。目前田间的施肥作业大多过量施肥，造成了环境污染、资源浪费等诸多问题，研宄植物 的按需施肥对现代农业的发展及自然环境的保护有重要意义。氮素是构成植物众多有机质 中的一种重要元素，如何准确确定植物所需氮肥量对精细化的按需施肥有重大意义，同时 也是当前精细农业领域的研宄热点。 例如，申请公布号CN101743798A的专利申请提供了一种用于确定小麦精确施用 氮肥用量的方法，该方法是：氮肥用量由施氮量=输出-土壤氮素表观矿化量-环境养分投 入氮量-秸杆还田带入氮量-种子带入氮量-播前1米土层硝态氮；其中输出包括：作物吸 氮量、收获后土壤硝态氮残留安全量以及土壤氮素损失；收获后土壤硝态氮残留安全量由 对播种地大量土壤1米土层取样分析得出。该专利技术根据氮素输入与输出土壤植物系统的数 量应相平衡，来确定氮肥用量，从而达到精确施用氮肥，提高作物产量和氮素吸收利用。 植物水培技术多用于植物工厂等领域，国内还鲜有将水培技术应用于优化植物氮 肥施用量的实验栽培系统。目前对植物氮肥施量的研宄多采用传统实验室方法，该方法的 时间、物质成本均较高。尽管有光谱检测、图像检测等快速检测植物氮肥实用量的方法，但 都由于较高的成本、误差难以推广。本专利技术的基于植物氮肥施用量优化的温控栽培系统和 方法，对快速、准确、以较低的成本研宄植物的氮肥施用量有重要意义，为精细农业领域的 按需施肥提供有力支撑。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于植物氮肥施用量优化的温控栽培系统和方法，该栽培系统 结构简单，成本较低，容易推广应用，且能够实现较高准度的氮素检测；该实验方法设置若 干个梯度的氮肥施用量分别进行实验，根据随着氮肥施用量的增加植物体内氮素含量的变 化确定优化的植物氮肥施用量。 本专利技术所采用的具体技术方案如下： 一种基于植物氮肥施用量优化的栽培系统，包括支架，所述支架的上部设有营养 液箱，中部设有栽培箱，下部设有回收箱；所述的栽培箱通过进液管与营养液箱连通，回收 箱通过出液管与栽培箱连通，且栽培箱内盛放培养土，并设有向栽培箱中充氧的给氧装置 和营养液高度定量装置。 其中，所述的支架呈三级台阶型，台阶上由高至低依次放置所述的营养液箱、栽培 箱和回收箱，营养液在自身重力作用下可输入栽培箱，并排出至回收箱内，结构简单，维护 和运行成本较低。 其中，所述的栽培箱外设有金属网罩，金属网罩用来防止鸟类等飞禽对植物造成 伤害，网孔应小于鸟类等常见飞禽的体型大小，以充分保护植物的生长。另外，为保证植物的健康生长，所述的支架放置在栽培室内，用于放置鸟类等飞禽 对植物造成伤害。 同时，所述的栽培室由PC阳光板制成，顶部设有通风天窗。 PC阳光板具有透明度高、质轻、抗冲击、隔音、隔热、难燃、抗老化等特点，保证植物 可正常进行光合作用，利于保持物质生长所需的适宜温度，并设置通风天窗，方便简易栽培 室的通风换气。 其中，所述的栽培室内安装有温度调节器，可以使简易栽培室内的温度保持在较 为适宜植物生长的水平上。 本专利技术中，所述的给氧装置包括充气机和连接充气机且端部伸入栽培箱的输气 管；所述的营养液高度定量装置为由栽培箱侧面向上弯曲延伸的弧形透明管。 充气机和输气管可以补充栽培箱内营养液中的氧气，弧形透明管用来观察栽培箱 内的营养液是否到达其上限位置，对培养液的添加和更新提供定量依据。 其中，所述的培养土为陶粒砂，陶粒砂不吸收水和营养液中的其他任何成分，也不 会被营养液溶解，避免导致氮肥的损耗，影响测量数据的准确性。 根据所述的装置，本专利技术还提供了一种基于植物氮肥施用量优化的方法，包括以 下步骤： 1)准备N15标记氮素含量依次增加的多组营养液； 2)将其中一组营养液注入储液箱，利用营养液对各培养皿种的植物进行培养，并 定时对营养液充氧和更新； 3)待植物生长至特定时间或生长期时，测得剩余和残留的营养液中的氮素质量 a，陶粒砂吸收的氮素质量b，植株内的氮素质量c，计算对植物施用氮肥中总的氮素质量m， m = a+b+c ; 4)依次应用剩余的各组不同氮素含量营养液，重复步骤2)和步骤3)，得到各组营 养液对应的a、b、c和m，通过比较分析确定植物氮肥施用量。 与传统的实验装置相比，本专利技术的优点为： (1)本温控栽培系统结构简单，操作流程简洁，设备成本低廉，便于推广应用和同 时用多个该温控栽培系统进行实验，降低实验的时间成本。 (2)本温控栽培系统几乎完全利用除土壤、气温外的自然条件进行植物栽培，由于 较为接近自然条件，所得的实验结果更有实际田间应用价值，且能够提供适宜的生长温度， 可以缩短植物的生长周期。 (3)本温控栽培系统和方法可以以较高的精确度测得植物的氮素吸收量与氮肥施 用量的关系。【附图说明】 图1为本专利技术一种基于植物氮肥施用量优化的温控栽培系统的结构示意图。 其中，1、简易栽培室；2、温度调节器；3、天窗；4、营养液箱；5、梯形支架；6、回收 箱；7、出液管；8、出液开关；9、弧形透明管；10、陶粒砂；11、栽培箱；12、输气管；13、进液开 关；14、进当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于植物氮肥施用量优化的栽培系统，包括支架，其特征在于，所述支架的上部设有营养液箱，中部设有栽培箱，下部设有回收箱；所述的栽培箱通过进液管与营养液箱连通，回收箱通过出液管与栽培箱连通，且栽培箱内盛放培养土，并设有向栽培箱中充氧的给氧装置和营养液高度定量装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，宋坤林，孔汶汶，何勇，冯雷，方慧，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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