一种具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其包括一个背面墙体和连接该背面的两个侧面墙体，该两个侧面墙体具有坡形表面，在两个侧面墙体的坡形表面上架设透光材料层；背面墙体、两个侧面墙体和透光材料层围成生产空间，该生产空间分为至少两层。本实用新型能够同时利用太阳光和LED光源人工光进行多垂直生产空间、立体多层无土栽培的蔬菜生产，可大幅提高单位土地资源利用率，能够实现周年连续生产。
【专利说明】
一种具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统
技术领域
[0001]本实用新型属于设施农业工程技术领域，具体涉及一种太阳光-LED复合光源植物工厂或植物生产系统，能够利用太阳光与LED人工光、两层以上生产空间和智能控制系统进行高效植物工厂化生产。
【背景技术】
[0002]设施植物(蔬菜、花卉等)生产是在日光温室、塑料大棚、连栋温室、植物工厂等设施内进行冬春季反季节蔬菜生产的方式，是满足我国城乡居民“菜篮子”安全和反季节植物产品有效供给不可或缺的技术手段。以设施蔬菜为例，我国设施蔬菜栽培面积已近400万公顷，其中多采用土壤栽培为主要方式，在日光温室、塑料大棚中进行，而连栋温室、植物工厂采用无土栽培方式，但仅占极少比例。当前，温室设施与植物工厂设施均为单层栽培空间，土地资源利用率低，光照与温热资源利用率低，生产效率低，随着耕地资源的减少，提高土地和耕地资源利用效率势在必行。创新设施类型及其结构，提升单位土地面积上的栽培空间层数，是体质增效的重要举措。
[0003]采纳多层立体无土栽培技术是提高设施园艺生产工厂化水平，增加产量和周年生产能力的有效途径。当前，设施土壤处于相对封闭的空间内，受高温湿度和蒸发量、高肥水投入、高复种指数等环境条件和农艺活动的影响，设施土壤的物理、化学和生物学性质演变剧烈，途径复杂多样，常导致土壤次生盐渍化、养分失调、有害元素积累、微生物群落区系恶化等土壤质量问题。当前，因土壤质量恶化导致的设施园艺生产问题十分严重，连作障碍、病虫害频发、水肥资源利用率低、生态环境恶化、农产品品质差等问题已经成了制约设施园艺产业健康发展的“瓶颈”。更为严重的是，因土壤环境不可调控，设施蔬菜土壤栽培产量低、品质差，日益不能满足人们对高品质农产品的要求。
[0004]传统的设施(如塑料大棚、日光温室、连栋温室)无法扩展单位面积上的生产空间。植物工厂虽能采纳多层立体无土栽培技术，但也仅有一层生产空间，难以扩展单位面积上的生产空间的数量，单层生产空间内过高栽培层架(2米以上)将影响环境控制精度，以及定植和采收难度。生产设施的局限从根本上阻碍了我国设施园艺工厂化水平的发展，限制了设施园艺产品的有效供给和产业的可持续发展。因此，研发单位面积上具有多个立体生产空间的设施园艺生产系统，提高单位面积生产效率，具有重要意义。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型针对园艺设施单位面积上生产空间仅一层的现实问题，提供了一种具有垂直多层生产空间(至少两层)的设施园艺系统，能够同时利用太阳光和LED光源人工光进行多垂直生产空间、立体多层无土栽培的蔬菜周年生产，该具有垂直多层生产空间的植物生产系统可大幅提高单位土地资源利用率，通过设施内环境要素的耦合调节，能够实现周年连续生产。
[0006]本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种具有垂直多层生产空间的设施园艺系统，包括一个背面墙体和连接该背面的两个侧面墙体;该两个侧面墙体具有坡形上表面，其上架设有透光材料层;该背面墙体、该两个侧面墙体和该透光材料层围成生产空间，该生产空间分为至少两层。
[0008]进一步地，所述坡形表面是平面或曲面，或者由多个平面和/或曲面连接而成。
[0009]进一步地，所述生产空间中，顶层为太阳光生产空间，其下为太阳光和LED人工光混合生产空间。
[0010]进一步地，所述背面墙体和两个侧面墙体为具有蓄热保温性能的墙体。
[0011]进一步地，所述透光材料层外设有柔性保温层，所述柔性保温层能够卷叠或伸展。
[0012]进一步地，所述背面墙体位于北面，所述透光材料层位于南面，所述两个侧面墙体分别位于东西两面。
[0013]进一步地，所述透光材料层为玻璃或塑料。
[0014]进一步地，所述生产空间的各层通过墙体隔离。
[0015]进一步地，在每一层生产空间内设有多层立体植物栽培架。
[0016]进一步地，上述设施园艺系统还设有气流调节装置、施肥系统、增降温系统。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下:
[0018]I)拓展了单位土地资源上的植物生产空间，使土地利用率提高2倍以上；
[0019]2)增加了太阳光的利用效率，阳光利用率提高2倍以上；
[0020]3)增加了工厂化水平，是一种具有很好效果的植物工厂形式；
[0021]4)减少了生产系统热负荷，降低了环控成本，可以实现周年连续生产。
【附图说明】
[0022]图1是实施例中具有垂直多层生产空间的设施园艺系统结构示意图。
[0023]图2?图4是侧面墙体的三种不同形式的的坡形表面的示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面通过具体实施例和附图，对本实用新型做进一步说明。
[0025]本实施例的垂直多生产空间的植物生产系统如图1所示，其为坐北朝南建设，北侧为具有蓄热保温性能的背面墙体1、东西两面为具有蓄热保温性能的两个侧面墙体2，侧面墙体具有坡形上表面，本实施例为由三段弧形连接而成的表面。在该植物生产系统的正面，即在两个侧面墙体的弧形表面上，架设有透光材料层3，由于其呈坡面(弧面)，故可以保证光照射入。背面墙体1、两个侧面墙体2和透光材料层3围成生产空间，该生产空间分为上下排列的至少两层(图1所示实施例为三层)。不同层的生产空间可通过墙体或隔板4隔离，用于隔离不同层的墙体或隔板之间可设置支撑柱或支撑墙5，如图2所示。
[0026]侧面墙体2的坡形上表面可以为图1所示的由三段弧形连接而成的表面，即其截面如图2所示，也可以是其它形状。比如图3所示的形状，其靠近背面墙体I处有一段水平面;或者是图4所示的简单平面，或者是其它的由多个平面和/或曲面连接形成的坡形等。
[0027]透光材料层3可以为透光性膜或玻璃或塑料板材;其外面还可进一步设置柔性保温层，可卷叠或伸展，在晚间起到保温隔热作用。
[0028]在上述具有垂直多生产空间的植物生产系统中，生产空间可以分为自然光生产区和人工光生产区，如顶层为太阳光生产空间，为自然光生产区，其下多层靠北面部分可以安装LED光源，作为LED人工光生产空间，南半部空间可作为太阳光生产空间。
[0029]在上述具有垂直多层生产空间的植物生产系统中，可以进一步安装气流调节装置、CO2施肥系统、增降温系统等装置(可以采用现有技术实现)，通过综合利用这些装置，可以实现水肥一体化的无土栽培生产。
[0030]在上述具有垂直多层生产空间的植物生产系统中，在每一层生产空间内还可设置多层立体植物栽培架(可以采用现有技术实现)，这样可以进一步提高单位土地资源利用率和生产空间利用率。
[0031]本实用新型的具有垂直多层生产空间的设施园艺系统，能够同时利用太阳光和LED光源人工光进行多垂直生产空间、立体多层无土栽培的蔬菜周年生产，能够大幅提高单位土地资源利用率，通过设施内环境要素的耦合调节，能够实现周年连续生产。
[0032]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围，本实用新型的保护范围应以权利要求书所述为准。
【主权项】
1.一种具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于，包括一个背面墙体和连接该背面的两个侧面墙体;该两个侧面墙体具有坡形上表面，其上架设有透光材料层；该背面墙体、该两个侧面墙体和该透光材料层围成生产空间，该生产空间分为至少两层。2.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述坡形表面是平面或曲面，或者由多个平面和/或曲面连接而成。3.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述生产空间中，顶层为太阳光生产空间，其下为太阳光和LED人工光混合生产空间。4.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述背面墙体和两个侧面墙体为具有蓄热保温性能的墙体。5.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述透光材料层外设有柔性保温层，所述柔性保温层能够卷叠或伸展。6.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述背面墙体位于北面，所述透光材料层位于南面，所述两个侧面墙体分别位于东西两面。7.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述透光材料层为玻璃或塑料。8.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:所述生产空间的各层通过墙体隔离。9.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:在每一层生产空间内设有多层立体植物栽培架。10.如权利要求1所述的具有垂直多层生产空间的设施园艺生产系统，其特征在于:还包括气流调节装置、施肥系统、增降温系统。
【文档编号】A01G31/02GK205694812SQ201620478255
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】刘文科, 杨其长
【申请人】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所