家庭智慧菜园无土栽培系列产品研发与应用.pdf

村 乡 科技 XIANGCUN KEJI 124 XIANGCUN KEJI 2020 年 12 月 上 家庭智慧菜园无土栽培系列产品研发与应用 孙 亮 董 慧 张 蔚 王凌飞 许李杰 江苏农林职业技术学院 江苏 句容 212400 摘 要 在 当 今 我 国 提 倡 绿 色 生 活 的 大 背 景 下 家 庭 菜 园 逐 渐 进 入 千 家 万 户 在 家 中 种 植 蔬 菜 既 可 以 美 化 环 境 获 得 优 质 放 心 的 蔬 菜 还 可 以 提 高 小 朋 友 的 动 手 能 力 和 参 与 积 极 性 培 养 儿 童 活 泼 阳 光 的 天 性 促 进 家 长 与 孩 子 之 间 的 交 流 丰 富 城 市 人 民 的 业 余 生 活 但 是 传 统 的 家 庭 菜 园 已 满 足 不 了 人 们 对 蔬 菜 产 品 的 绿 色 安 全 追 求 清 洁 干 净 健 康 易 于 管 理 的 家 庭 智 慧 菜 园 越 来 越 受 人 们 的 青 睐 基 于 此 本 文 就 家 庭 智 慧菜园无土栽培系列产品的研发与应用展开探讨 关键词 家庭智慧菜园 绿色 无土栽培 中图分类号 S22 文献标识码 A 文章编号 1674 7909 2020 34 124 3 随 着 科 学 技 术 的 发 展 农 业 科 技 水 平 不 断 提 高 其 中 小 型 无 土 栽 培 在 当 前 农 业 生 产 特 别 是 家 庭 园 艺 生 产 中 已 成 为 不 可 或 缺 的 技 术 当 前 常 见 的 小 型 无 土 栽 培 系 统 主 要 包 括 箱 式 深 水 培 滴 灌 供 液 式 栽 培 营 养 液 膜 技 术 雾 培 灯 芯 式 无 土 栽 培 和 潮 汐 式 栽 培5 个 基 本 类 型 1 当 前 市 场 上 的 无 土 栽 培 设 备 普 遍 存 在 结 构 复 杂 使 用 不 方 便 等 问 题 有 的 自 动 化 程 度 低 管 理 不 方 便 目 前 水 培 设 备 基 本 都 是 使 用 一 组 或 者 多 个 可 移 动 栽 培 管 槽 但 是 这 种 传 统 的 方 法 多 应 用 在 农 田 中 并 且 装 置 结 构 较 大 不 适 用 于 家 庭 或 者 办 公 环 境 等 室 内 场 所 面 对 这 种 情 况 研 究 人 员 开 发 了 家 庭 智 慧 菜 园 无 土 栽 培 系 列 产 品 并 对 这 些 产 品 进 行 了 试 验 试 验 结 果 表 明 所 开 发 的 装 置 具 有 清 洁 管 理 方 便 造 价 低 廉 蔬 菜 生 长 良 好 等 特 点 适 用 于室内栽培蔬菜和花卉 1 家庭智慧菜园无土栽培系列产品研发意义 1 1 观赏性佳 随 着 种 子 资 源 的 丰 富 色 彩 斑 斓 的 蔬 菜 种 类 不 断 涌 现 大 大 增 加 了 蔬 菜 的 观 赏 性 而 且 家 庭 智 能 菜 园 系 列 产 品 的 种 植 可 以 提 高 那 些 在 城 市 里 长 期 生 活 的 人 对 农 耕 园 艺 的 认 识 丰 富 城 市 人 民 的 业 余 生 活 提 升 家 庭 空 间 观 赏 的 趣 味 性 美 化 生 活 环 境 同 时 具 有 调 节 气 候 空 间 增 加 环 境 湿 度 的 作 用 此 外 通 过 种 植 蔬 菜 可 以 有 效 减 轻 人们的工作压力 愉悦心情等 1 2 食用安全性高 家 庭 智 能 菜 园 采 用 先 进 的 无 土 栽 培 技 术 可 以 减 少 农 药 的 使 用 并 且 可 以 在 种 植 蔬 菜 过 程 中 使 用 有 机 肥 或 基 质 代 替 传 统 化 肥 这 样 既 环 境 保 护 又 不 使 室 内 充 满 肥 料 的 气 味 还 可 避 免 农 药 化 肥 对 蔬 菜 造 成 的 污 染 保 证 人 们 能 吃 到 绿 色 健 康 蔬 菜 同 时 能 克 服 长 期 运 输 蔬 菜 的 缺 陷 保 证 人 们 能 随 时 吃 到 新 鲜 蔬 果 避 免 蔬 果 营 养 成 分 流失 1 3 可操作能力强 家 庭 智 能 菜 园 产 品 通 过 人 工 控 制 蔬 菜 的 生 长 能 满 足 人 们 快 速 生 产 蔬 菜 的 需 要 而 且 蔬 菜 生 长 所 需 的 水 肥 气 热 等 环 境 可 通 过 电 子 端 实 现 智 能 控 制 2 甚 至 外 出 时 可 以 用 手 机 操 控 远 程 控 制 器 进 行 管 理 大 大 降 低 这 些 植 物 培 养 维 护 的 时 间 成 本 一 些 几 乎 可 以 自 动 拆 除 的 新 兴 植 物 种 植 培 养 系 统 不 用 时 可 以 自 动 收 回 占 用 极 小 的种植空间 2 家庭智慧菜园无土栽培系列产品介绍 家 庭 智 慧 菜 园 无 土 栽 培 系 列 产 品 的 研 发 和 应 用 依 托 江 苏 农 林 职 业 技 术 学 院 技 术 人 才 的 支 持 同 时 采 用 美 国 日 本 荷 兰 和 以 色 列 先 进 无 土 培 育 技 术 专 业 研 究 阳 台 屋 顶 栽 培 技 术 通 过 人 工 控 制 蔬 菜 生 长 条 件 采 用 微 型 计 算 机 或 手 机APP 营 养 液 输 送 系 统 控 制 系 统 监 测 系 统 等 完 成 人 工 对 蔬 菜 的 生 长 控 制 在 降 低 成 本 的 同 时 提 供 量 身 定 做 的 服 务 能 满 足 人 们 快 速 生 产 蔬 菜 的 需 要 又能发挥绿化室内 休闲生活等作用 2 1 水培设备 水 培 装 置 多 采 用 并 列 的 一 根 或 多 根 可 移 动 的 栽 培 管 槽 进 行 培 育 是 利 用 生 长 季 节 和 设 施 条 件 大 面 积 生 产 的 栽 培 装 置 水 培 装 置 由 贮 液 池 增 液 泵 栽 培 槽 营 养 液 循 环 管 道 和 调 控 系 统 组 成 其 中 营 养 液 循 环 装 置 包 括 贮 液 箱 进 液 泵 进 液 管 回 流 管 营 养 液 经 增 液 泵 由 进 基金项 目 江苏省大学生创新创业训练计划项目 201913103036T 作者简 介 孙亮 1999 男 专科 研究方向 农业科技 董慧 1981 女 硕士 讲师 研究方向 学生思想政治 教育和就业创业 XIANGCUN KEJI 2020 年 12 月 上 125 液 管 向 栽 培 槽 流 动 营 养 液 在 栽 培 槽 内 的 深 度 为5 8cm 与 根 系 相 接 触 再 沿 着 栽 培 槽 的 回 流 口 通 过 回 流 管 流 回 贮 液 池 进 液 管 一 端 与 进 液 泵 相 连 另 一 端 则 分 为2 路 分 别 与2 个 栽 培 槽 的 进 液 口 相 连 栽 培 槽 出 液 口 与 回 流 管 相 连 调 控 系 统 包 括 时 控 开 关 电 源 进 液 泵 与 时 控 开 关 电源连接 3 例 如 管 道 式 蔬 菜 栽 培 装 置 由 各 种 规 格 的 聚 氯 乙 烯 管 组 成 形 成 一 种 可 供 营 养 液 循 环 的 无 土 栽 培 系 统 聚 氯 乙 烯 管 上 有 种 植 槽 栽 培 植 物 时 将 装 有 植 物 的 定 值 网 框 或 海 绵 块 放 入 定 植 孔 植 物 根 系 浸 入 营 养 液 中 吸 收 营 养 满 足 植 物 的 水 气 肥 需 求 管 道 栽 培 装 置 可 以 做 成 造 型 不 同 的 管 道 适 用 于 各 种 叶 菜 类 蔬 菜 和 部 分 花 卉 等 营 养 液 栽 培 4 采 用 该 设 备 可 以 有 效 避 免 土 传 病 害 的 产 生 而 且 管 理 便 利 环 境 清 洁 可 用 于 生 产 安 全 无 公 害 蔬 菜 管 道 式 无 土 栽 培 装 置 高1 0 1 5 m 宽0 8 1 2 m 厚 度0 3 0 5m 一 套 设 备 的 占 地 面 积 约0 4m 2 管 道 式 装 置 有 特 殊 配 置 的 有 机 营 养 液 能 为 蔬 菜 的 生 长 提 供 所 需 的 营 养 物 质 并 且 有 自 制 的 营 养 液 循 环 通 道 和 控 制 系 统 可 以 对 管 道 内 的 水 位 进 行 不 断 调 整 实 现 氧 气 和 养 分 的 自 动 循 环 同 时 管 道 式 装 置 非 常 美 观 培 育 面 积 可 以 根 据 小 环 境 的 需 求 进 行 调 节 底 部 安 装 万 向 轮 移 动 非 常 便捷 一般管道式装置能栽植蔬菜约60 株 2 2 立柱式蔬菜栽培装置 立 柱 式 蔬 菜 栽 培 可 提 高 土 地 利 用 率3 5 倍 提 高 单 位 面 积 产 量 两 三 倍 是 一 种 资 源 节 约 型 工 厂 化 高 效 型 生 产 模 式 立 柱 式 无 土 栽 培 装 置 采 用 蛭 石 和 有 机 营 养 土 为 基 质 进 行 栽 培 该 装 置 的 特 点 是 占 地 面 积 小 高 度1 8 m 立 柱 直 径 约0 3 m 一 般 有6 9 层 栽 培 处 并 且 可 以 根 据 室 内 空 间 大 小 和 家 庭 环 境 需 求 对 高 度 进 行 调 整 装 置 每 层 可 以 种 植8 株 蔬 菜 一 套 装 置 可 以 种 植 蔬 菜 约48 株 同 时 立 柱 式 装 置 的 下 方 装 配 了 万 向 轮 可 以 根 据 实 际 情 况 进 行 自 由 移 动 同 时 能 通 过 调 整 装 置 的 角 度 保 证 所 有 植 物 都 能 接 受 充 足 的 光 照 使 得 栽 培 蔬 菜 可以健康生长 2 3 悬挂式蔬菜栽培装置 悬 挂 式 蔬 菜 栽 培 是 指 在 阳 台 顶 部 或 檐 口 镶 嵌 套 钩 钩 上 放 置 细 钢 管 管 上 悬 挂 吊 盆 或 直 接 将 吊 盆 挂 在 钩 子 上 在 吊 盆 中 栽 培 蔬 菜 的 方 式 根 据 实 际 需 求 吊 链 可 采 用 钢 丝 麻 绳 尼 龙 绳 或 彩 色 编 织 材 料 悬 挂 式 装 置 使 用 水 培 技 术 给 蔬 菜 提 供 营 养 物 质 利 用 自 制 的 营 养 液 循 环 通 道 和 控 制 系 统 对 水 位 进 行 自 动 调 节 并 且 能 不 间 断 循 环 提 供 有 机 营 养 液 该 装 置 可 以 种 植30 棵 叶 类 蔬 菜 可 以充分利用空间 在房间中作为装饰非常美观 3 家庭智慧菜园系列产品无土栽培技术原理 无 土 栽 培 是 一 种 不 采 用 天 然 土 壤 而 采 用 含 有 植 物 生 长 发 育 必 需 元 素 的 营 养 液 或 基 质 来 提 供 营 养 使 植 物 正 常 完 成 整 个 生 命 周 期 的 栽 培 技 术 家 庭 智 慧 菜 园 系 列 产 品无土栽培的技术原理主要如下 深 液 补 氧 栽 培 是 指 植 株 根 系 生 长 在 较 为 深 厚 且 流 动 的 营 养 液 层 的 一 种 水 培 技 术 种 植 槽 中 盛 放5 10cm 甚 至 更 厚 的 营 养 液 将 作 物 根 系 置 于 其 中 同 时 采 用 水 泵 间 歇 开 启 供 液 使 得 营 养 液 循 环 流 动 以 补 充 营 养 液 中 氧 气并使营养液中养分更加均匀 浅 液 流 栽 培 循 环 供 液 的 液 流 呈 膜 状 仅 以 数 毫 米 厚 的 浅 液 流 流 经 栽 培 槽 底 部 水 培 作 物 的 根 垫 底 部 接 触 浅 液 流 吸 水 吸 肥 上 部 暴 露 在 湿 气 中 吸 氧 较 好 地 解 决 了 根 系 吸 水 与 吸 氧 的 矛 盾 营 养 液 通 过 管 道 循 环 供 给 植 株 根 系营养 在循环过程中保证根系吸氧 雾 培 是 一 种 新 型 无 土 栽 培 技 术 是 将 作 物 的 根 系 悬 挂 生 长 在 封 闭 不 透 光 的 容 器 槽 箱 或 床 内 营 养 液 经 由 特 殊 设 备 形 成 雾 状 间 歇 性 喷 到 作 物 根 系 上 以 提 供 作 物 水 分 和 养 分 需 要 的 栽 培 技 术 雾 培 与 水 培 有 明 显 的 差 异 作 物 根 系 直 接 暴 露 在 充 满 雾 化 营 养 的 空 气 中 在 毫 无 机 械 阻 力 的 情 况 下 生 长 具 有 充 足 的 氧 气 和 自 由 伸 展 的 空 间 可 有 效 解 决 普 通 水 培 中 供 氧 供 肥 的 矛 盾 具 有 养 分供应速率快 养分和水分利用率高等特点 固 体 基 质 栽 培 是 用 固 体 基 质 介 质 固 定 植 物 根 系 根 系 通 过 基 质 吸 收 营 养 液 和 氧 的 一 种 无 土 栽 培 方 式 采 用 滴 灌 法 供 给 营 养 液 固 体 基 质 采 用 有 机 营 养 土 与 黄 土 1 1 混 合 有 效 固 定 植 物 根 系 和 提 供 足 够 的 养 分 水 分 通过管道供给植物根系 保证植物正常生长 4 家庭智慧菜园无土栽培系列产品使用方法 4 1 播种与定植 种 子 净 处 理 完 成 后 采 用 基 质 在 育 苗 畦 中 进 行 催 根 育 苗 幼 苗 长 至 三 叶 一 心 时 使 用 贮 液 箱 进 行 静 液 养 苗 为 根 系 生 产 提 供 良 好 的 条 件 同 时 需 要 根 据 幼 苗 的 生 长 情 况 对 营 养 液 的 高 度 进 行 调 整 有 效 引 导 根 系 伸 长 根系长达8cm 时 将苗定植 在装置栽 培管的定 植孔上 并 利用增液泵定时给栽培管供液 4 2 消毒与清理 蔬 菜 采 收 完 成 后 必 须 对 栽 培 时 利 用 的 管 道 进 行 及 时 拆 除 并 对 蔬 菜 的 残 根 及 管 道 中 沉 淀 物 进 行 清 理 之 后 使 用0 5 漂 白 粉 或2 5 的 硫 酸 铜 氢 钠 溶 液 对 所 有 材 料进行一次清洗 5 家庭智慧菜园无土栽培系列产品的材料 5 1 栽培管 栽 培 管 由 建 筑 材 料 中 的 聚 苯 烯 直 径 为10 5 cm 圆 柱 形 下 水 道 管 材 组 成 并 通 过 专 用 弯 头 将 栽 培 管 连 接 成 环 状 固 定 于 立 体 支 架 上 在 管 道 的 水 平 面 上 方 每 隔 村 乡 科技 XIANGCUN KEJI 126 XIANGCUN KEJI 2020 年 12 月 上 15cm 打 一 个 直 径2 5cm 左 右 的 圆 孔 各 管 之 间 水 平 向 的 管 口 用 专 用 胶 水 粘 接 垂 直 向 的 则 不 粘 以 便 于 拆 除 每 根栽培管长度根据需求确定 一般为150 200cm 5 2 隔阻板 在 每 管 水 平 向 出 液 口 的 连 接 部 分 安 装 一 个 半 圆 的 隔 阻板 用于保持管内稳定的液面 5 3 定植杯 在 定 植 口 上 放 置 定 植 杯 定 值 杯 为FCH 水 培 系 统 定 植 杯 也 可 将 定 植 海 绵 块 或 普 通 海 绵 根 据 苗 和 栽 培 口 大 小剪开使用 5 4 供液系统 用 小 型 水 泵 控 制 供 液 用 直 径20 mm 的 下 水 管 或 者 长 方 形 小 水 箱 盛 装 营 养 液 利 用 自 然 落 差 使 营 养 液 在 管 内 以 S 形 路 线 供 液 在 营 养 循 环 过 程 中 可 以 根 据 苗 的 大 小 及 需 肥 情 况 利 用 型 号 为TW E05 时 控 开 关 控 制 营 养 液日流动次数 5 6 家庭智慧菜园无土栽培系列产品发展前景 6 1 家庭菜园 绿色环境丰富 家 庭 蔬 菜 栽 培 设 备 是 近 几 年 我 国 兴 起 的 一 种 集 观 赏 食 用 和 美 化 于 一 体 的 新 式 绿 色 产 品 早 在20 世 纪30 年 代 日 本 欧 美 等 发 达 国 家 和 地 区 开 始 结 合 观 光 农 业 的 研 究 开 发 了 观 赏 蔬 菜 选 育 了 大 量 适 合 盆 栽 的 蔬 菜 品 种 开 发 了 很 多 与 不 同 室 内 条 件 相 匹 配 的 栽 培 容 器 以 及 无 土 栽 培 基 质 和 营 养 液 配 方 在 我 国 继 前 几 年 城 市 建 立 了 屋 顶 农 场 后 近 年 来 开 始 在 自 己 面 积 较 小 的 平 台 甚 至 窗 户 栏 杆 上 种 植 各 式 水 果 如 草 莓 番 茄 等 这 样 就 可 以 吃 到 自 己 种 植 的 新 鲜 水 果 蔬 菜 既 饱 口 福 又 丰 富 生 活 让家庭菜园在具有实用性的前提下极具观赏性 6 6 2 亲子交流 满足心理需求 家 长 陪 孩 子 管 理 家 庭 菜 园 通 过 种 植 蔬 菜 浇 水 施 肥 等 农 田 管 理 工 作 打 开 孩 子 寻 求 知 识 的 心 扉 培 养 孩 子 观 察 分 析 语 言 表 达 逻 辑 思 考 等 能 力 让 孩 子 健 康 地 学 习 和成长 6 3 智慧农业 高效智能管理 许 多 上 班 族 虽 然 渴 望 在 家 里 种 植 蔬 菜 但 是 缺 乏 基 本 的 蔬 菜 种 植 技 术 加 之 工 作 繁 忙 很 多 时 候 对 家 庭 种 植 的 蔬 菜 疏 于 打 理 出 现 蔬 菜 种 植 一 段 时 间 后 引 病 害 虫 害 严 重 或 者 因 管 理 不 当 而 出 现 大 批 量 死 亡 现 象 通 过 手 机 Ipad PC 端等 智能APP 控制 蔬菜 生长 环境 的无 土智 能 栽培方式更受消费者青睐 7 结语 家 庭 种 植 蔬 菜 可 美 化 环 境 净 化 空 气 颐 养 心 灵 陶 冶 情 操 等 并 能 使 远 离 自 然 的 人 重 新 感 受 到 与 自 然 零 距 离 接 触 的 感 觉 但 在 家 庭 蔬 菜 种 植 过 程 中 存 在 一 些 问 题 如 种 植 人 员 缺 乏 栽 培 知 识 造 成 蔬 菜 产 品 产 量 和 品 质 均 不 高 环 境 和 植 物 的 选 择 均 不 恰 当 导 致 植 物 生 长 情 况 不 佳 甚 至 由 于 操 作 不 正 当 等 原 因 引 起 人 们 的 过 敏 症 故 种 植 前 需 要 周 密 考 虑 及 设 计 同 时 研 究 并 采 用 清 洁 干 净 健 康 易 于 管 理 的 家 庭 智 慧 菜 园 满 足 城 市 居 民 的 实 际需求 参考文献 1 王 晶 莹 论 家 庭 开 心 菜 园 的 建 造 及 种 植 技 术 J 农 业 与 技术 2018 7 181 182 2 毛 罕 平 李 萍 萍 工 厂 化 蔬 菜 生 产 成 套 装 备 及 自 动 控 制 系统的研究 J 农业机械学报 1996 s1 111 114 3 陶 正 平 王 玉 彦 贾 卫 国 等 静 水 式 蔬 菜 无 土 栽 培 装 置 设计与应用研究 J 北方园艺 1996 2 17 18 4 代 安 国 林 珠 班 旦 永 毛 等 管 式 立 体 蔬 菜 无 土 栽 培 装 置的设计与应用 J 西藏科技 2002 6 36 39 5 张 军 丁 元 法 丁 筱 玲 等 温 室 蔬 菜 无 土 栽 培 营 养 液 供 给定时器的研制 J 农机化研究 2002 2 89 90 6 王 远 石 可 食 用 景 观 在 城 市 公 共 设 施 绿 地 中 的 应 用 研 究 D 重庆 西南大学 2016 67 68