一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其包括：用于栽培植物的栽培槽、用于存储营养液并可进行水温调节的营养液池，营养液池内置一水泵，水泵通过一供液管与所述的栽培槽相连通，并在栽培槽底部设有一回液管，回液管与营养液池相连通。藉由调节供入栽培槽内营养液的温度，以改变根系温度，从而提供了一种可精确控制植物根系温度的栽培装置和精确控制植物根系温度的方法，以解决现有栽培中无法对植物根系进行精确均匀的温度控制及灌溉施肥导致植物根系温度波动的缺陷。

Cultivation device for precise control of plant root temperature

The invention provides a cultivation device for plant root temperature precise control includes: for the cultivation trough, cultivated plant nutrient solution and can be used to store the nutrient solution pool water temperature regulation, nutrient pool built a water pump, water pump through a liquid supply pipe and the cultivation groove is communicated, and in cultivation tank bottom is provided with a liquid return pipe, a liquid return pipe communicated with the nutrient solution. By adjusting the feeding trough cultivation nutrient solution temperature, in order to change the root temperature, thereby providing a method of cultivation device can accurately control the temperature of plant roots and precise control of plant root temperature, in order to solve the defects existing in the cultivation of the plant roots cannot control the temperature accurately and fertigation uniform temperature fluctuations lead to plant roots the.

【技术实现步骤摘要】
一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置
本专利技术涉及无土栽培
，更具体地，涉及一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置和精确控制植物根系温度的方法。
技术介绍
水耕栽培(hydroponicculture)又可称为无土栽培或养液栽培，就是利用适当的设施及介质，将植物所需的养液及空气供应于其根部，因而无需使用土壤的科学栽培方法。近代环境的变迁剧烈，以往关于节气及气象的相关经验，已无法有效地适用于今日的气候，农业因而大受影响。人口激增，而土壤有使用效期/期限，要维持土壤中所供给植物生长的养分，必须进行休耕或轮作，但这将令世界各地都会面临到粮食短缺的情形。因此，利用温室栽培植物已逐渐成为现代农业的重点项目。温室中也有利用地面原来土壤以栽培的方式，可以节省设施的费用。然而，由于土壤的养分很难控制，故一般温室中已倾向于采用无需依赖土壤，其所需的水分及培养液则由人工调配的水耕栽培法。在水耕栽培研究过程中发现，植物根系温度对植物根系水分、养分的吸收以及植物生产有显著的关联，合理的根系温度不仅能够促进植物生长，提高植物的产量，而且在冬季植物生产中，能显著降低植物生产的加温成本。有国外研究表明，在冬季夜间气温为9℃和5℃、地温为25℃的条件下栽培番茄，可以分别节约能源20％和30％，而且产量不会降低(Vander，2005)。由于根系土壤不与外界空气直接接触，其热量散失途径较长，热量损失较小，周年温度变化较小。因此，在植物栽培中，根系温度的控制比空气温度的控制更显重要。目前，植物栽培根系温度的控制方法主要是通过在植物根系区域埋设地热线的方式加热，然后通过连接温控器，可以加热地温来提高根系温度，但这种方式无法主动降低根系温度，加温均匀度很差，也不利于植物栽培耕作；另外还用电热棒加温营养液灌溉的方式，这种方式在植物水培中应用较多，加热效果较好，但容易导致营养液变性，电热棒上容易腐蚀与积累水垢。在中国专利CN201010132166.0中提供了一种根系控温装置，利用在外箱体内设置无盖的内箱体，并在内箱体和外箱体之间的间层设有隔热材料，通过在间层填充不同的隔热和填充材料来控制根系温度，并利用内衬隔热膜很好的解决了内外温差产生凝结水问题，以保证隔热材料的保温效果。该专利虽然解决了电热棒容易腐蚀的问题，但是其仍然无法解决植物根系降温的技术问题。而一旦植物根系温度较高，高温的植物根系使得根系呼吸作用加剧，不利于植物的生长。因此，设计一种结构简单、使用方便、并可精准控制植物根系温度的装置成为水耕栽培所急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种可精确控制植物根系温度的栽培装置和精确控制植物根系温度的方法，以解决现有栽培中无法对植物根系进行精确均匀的温度控制及灌溉施肥导致植物根系温度波动的缺陷。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其特征在于，其包括：用于栽培植物的栽培槽、用于存储营养液并可进行水温调节的营养液池，所述的营养液池内置一水泵，所述的水泵通过一供液管与所述的栽培槽相连通，并在所述的栽培槽底部设有一回液管，所述的回液管与所述的营养液池相连通。在上述方案基础上优选，所述的营养液池包括池体和设置在所述池体上的冷热交换管路，所述的冷热交换管路与一恒温冷热水机相连。在上述方案基础上优选，所述的营养液池内设有一用于获取营养液温度的温度感应器。在上述方案基础上优选，所述的栽培槽内还设有一用于控制营养液水位的液位控制器。在上述方案基础上优选，所述的栽培槽内设有一用于采集根系温度的温度传感器。在上述方案基础上优选，其还包括一控制器，所述的温度感应器和温度传感器获取温度数据，并将其发送至所述控制器，所述的控制器通过调节所述恒温冷热水机、水泵及液位控制器，用以调节所述的栽培槽内营养液温度及水位。在上述方案基础上优选，所述的冷热交换管路设置在所述的池体内侧面，并在所述的冷热交换管路表面设有一防渗膜。在上述方案基础上优选，所述的池体由导热材料所构成，且所述的冷热交换管路设置在所述的池体外侧面。在上述方案基础上优选，所述的营养液池是由冷热交换管路所围设而成，所述的冷热交换管路与一恒温冷热水机相连。在上述方案基础上优选，所述的恒温冷热水机由两个以上的恒温冷热子机并联而成。在上述方案基础上优选，所述栽培槽中设有定植盆，且该定植盆装设用于固定植物根系的基质。本专利技术还提供了一种精确控制植物根系温度的方法，其特征在于：其包括以下步骤，A1.根据目标栽培植物所需的根系温度，调节营养液池内营养液的温度至目标温度，获取一定温度的营养液；A2.将获取的营养液输送至栽培槽内，以改变栽培槽内目标栽培植物根系温度。在上述方案基础上优选，当需要目标栽培植物的根系温度低于室温时，调节营养液池内营养液的温度至低于目标栽培植物所需根系温度的3-5度，可显著节约根系温度达到目标值时间。在上述方案基础上优选，当需要目标栽培植物的根系温度高于室温时，调节营养液池内营养液的温度至高于目标栽培植物所需根系温度的3-5度，可显著节约根系温度达到目标值时间。本申请提出一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，将可进行温度调节的营养液池与用于栽培植物的栽培槽相连通，利用加热或降温的方式改变营养液池内的营养液温度，然后，将营养液导入栽培槽中，利用营养液与植物根系直接接触，以达到调节植物根系温度的目的，以提供一种快速改变根系温度的方法。本专利技术的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其结构简单、制造成本低廉、布置方便且控制精准，方便植物栽培与管理。与传统采用埋设地热线和电棒加热方式相比较，由于营养液直接与根系接触进行热量交换，热量交换效率搞，因此，可大幅度降低植物生产中空气加降温的能耗，同时又保证了植物养分的均匀与稳定供应。且本专利技术采用密闭式的栽培环境，避免了土壤根系加温中土传病虫害高发的影响，根系温度以及营养液浓度可控性强，生产操作方便，有利于植物提产节能生产，应用前景广阔。附图说明图1为本专利技术的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置的结构示意图；图2为本专利技术的栽培槽第一种实施例的结构示意图；图3为本专利技术的栽培槽第二种实施例的结构示意图图4为本专利技术的根系固定网的结构示意图；图5为本专利技术的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置的另一种结构示意图；图6为本专利技术的实验组与对照组的番茄产量对比示意图；；图7为本专利技术的冬茬番茄晴天时基质与营养液温度的分布示意图；图8为本专利技术的冬茬番茄晴天时基质与营养液温度的分布示意图；图9为本专利技术的冬茬加温番茄晴天时基质与营养液温度的分布示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一请参阅图1所示，本专利技术的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其包括栽培槽10和营养液池20，其中，栽培槽10内用于栽培植物，营养液池20用于存储营养液。本专利技术的营养液池20可进行水温调节，以改变营养液池20内的营养液温度，并在营养液池20内设置一水泵21，水泵21输出端通过一供液管22与栽培槽10相连通，为栽培槽10提供植物所需营养液。并在栽培槽10底部装设一用于回收营养液的回液管23，回液管23的输出端连接至营养液池20。使用时，在栽培槽10内栽培植物，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其特征在于，其包括：用于栽培植物的栽培槽、用于存储营养液并可进行水温调节的营养液池，所述的营养液池内置一水泵，所述的水泵通过一供液管与所述的栽培槽相连通，并在所述的栽培槽底部设有一回液管，所述的回液管与所述的营养液池相连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其特征在于，其包括：用于栽培植物的栽培槽、用于存储营养液并可进行水温调节的营养液池，所述的营养液池内置一水泵，所述的水泵通过一供液管与所述的栽培槽相连通，并在所述的栽培槽底部设有一回液管，所述的回液管与所述的营养液池相连通。2.如权利要求1所述的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其特征在于，所述的营养液池包括池体和设置在所述池体上的冷热交换管路，所述的冷热交换管路与一恒温冷热水机相连。3.如权利要求2所述的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其特征在于，所述营养液池内设有一用于获取营养液温度的温度感应器，所述栽培槽内还设有用于控制营养液水位的液位控制器和用于采集根系温度的温度传感器，且该栽培装置还包括一控制器，所述温度感应器和温度传感器获取温度数据，并将其发送至所述控制器，所述控制器通过调节所述恒温冷热水机、水泵及液位控制器，用以调节所述栽培槽内营养液温度及水位。4.如权利要求2所述的一种用于植物根系温度精确控制的栽培装置，其特征在于，所述的冷热交换管路设置在所述的池体内侧面，并在所述的冷热交换管路表面设有一防渗膜。5.如权利要求2所述的一种用于植物根系温度精确控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李邵，齐飞，丁小明，田婧，张跃峰，鲁少尉，
申请(专利权)人：农业部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11