专利名称：一种工厂化生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法
技术领域：
本发明涉及一种工厂化生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法，尤其是具有生产流水线的粮食蔬菜生产设施及方法。在流水线上生产粮食蔬菜，实现了工厂化生产，在单位面积的土地上作物收获量得到最大，绿色工厂可利用各种不能耕作的土地实现常年不断地生产粮食蔬菜。
背景技术：
粮食问题不仅是中国的头等大事，也是世界的头等大事。据联合国的有关资料，近年全球缺粮人口在十亿以上，缺粮地区社会动荡，冲突不断，引发更多地区灾难。中国的粮食生产近年来取得连续增长，跃上5000亿公斤的新台阶，保持了粮食基本自给。但人均占有粮食并不多。随着工业化、城市化，基础设施建设的快速发展，我国年均耕地减少1100万亩，还有气候异常、土地退化、水资源不足等影响，粮食增产的难度越来越大。人口增长和工业用粮的增长，对粮食的刚性需求也在逐年增长。一边是需求不断增长，一边是粮食生产的多种资源要素却连年消减与恶化。保证我国实现粮食基本自给的目标面临严重挑战。对此，国家提出到2020年粮食生产能力增长500亿公斤的战略目标。如何实现我国粮食生产的持续增长，全国上下都寄希望于科技创新。农业生产是最古老的传统产业，随着人类社会的科技发展，农业生产也先后经历了水利化、机械化和化学化的几次技术革命，农作物产量也得到了数倍提高，基本满足了人类的生存需求。在自然条件下，目前的农业生产技术已接近于土地的生产极限，在现有土地上增长产量空间有限。我们国家还未从根本上改变靠天吃饭的局面。近十多年来以塑料大棚为代表的设施农业发展很快，随着品种改良和技术进步，特别在蔬菜生产方面取得了显著成效，极大的改善了自然条件的制约，通过提早延后等措施，蔬菜生产的季节性得到有效调控。生产的品种、数量、质量都有很大提高。但塑料大棚结构较小，栽培模式仍然是在土壤中定株小苗，等待逐步长大，直到成熟收获。在这种栽培模式下，生产效率再难以持续提高。粮食作物生长周期较长，市场价格较蔬菜又低，在塑料大棚等设施农业中，还少有粮食作物的生产。
发明内容
为了解决不断增长的粮食需求，改变农业生产对耕地的依赖，摆脱不利的自然因素对生产的严重影响，真正实现工厂化生产农作物的愿望。本发明提供了一种工厂化、流水线生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法。该设施由塑料大棚、塑料大棚内的流动生产线、塑料大棚地下集雨水池系统和沼气池及后续处理加工设施等部分组成。
该绿色工厂设施的塑料大棚可根据当地的地理气候特征和生产规模设计，建成独栋式或联栋式，采用能最佳吸收利用太阳光热效能的结构设计。塑料大棚可实现规模化生产，塑料大棚有通风调温装置和光照强度的调控装置，对塑料大棚内的空气、温度、光照强度进行有效控制。在低温季节，可以给大棚内加温，高温季节可以减弱光照强度，给大棚内降温，打破季节性气候限制，实现周年连续生产。该绿色工厂的塑料大棚内，建有流动生产线。作物在流动生产线上完成从播种发芽到成熟收获的全部生长过程。流动生产线按照作物生长发育的不同阶段分为若干个生产小区，分别为播种发芽区、育秧苗区、流动生产区、成熟收获区、产品净化干燥或整理包装设施、秸杆处理设施等。播种发芽区设有专门的播种设备，根据生产线的需要和时间安排，可以每天随时播下生产所需的秧苗种子。种子播入专用的育秧苗盘，播上种子的育秧苗盘放到苗盘架上发芽，发好芽的育秧苗盘再送到育秧苗区。根据生产所需秧苗的日龄要求，育秧苗区划分为相应的小区。如生产线需要20日龄的秧苗，育秧苗区就划分为20个小区；生产线需要30日龄的秧苗，育秧苗区就划分为30个小区。这样可以每天生产出一个小区的秧苗，每天再放入新发芽的一个小区的秧苗，实现循环不断地连续生产。生产出的合格秧苗送入流动生产线。流动生产线是一水槽结构、具有相当的宽度，如I 100米，长度不限，可根据生产需要而定。水槽可用各种材料建造，如可建造混凝土结构的永久设施，也可利用柔性薄膜材料建造简易设施。水槽中的水是循环利用的，可节约用水。流动生产线也按照作物生长发育的不同阶段，划分为若干个流动生产小区。如将作物从育秧苗区移出后到成熟收获分为六个阶段的话，流水生产线就分为六个流动生产小区。即第一流动生产小区、第二流动生产小区、第三流动生产小区、第四流动生产小区、第五流动生产小区、第六流动生产小区即成熟收获区。每个流动生产小区的面积，按照生产要求投入的秧苗数和每个秧苗生长所需的空间而设计。如每个秧苗在第一流动生产小区需要40*40毫米的生长空间，在第二流动生产小区需要60*60毫米的生长空间，在第三流动生产小区需要80*80毫米的生长空间，在第四流动生产小区需要100*100毫米的生长空间，在第五流动生产小区需要120*120毫米的生长空间，在最后成熟收获小区需要160*160毫米的生长空间。如果生产需要一批培育十万株作物，那么第一流动生产小区应为160平方米，第二流动生产小区应为360平方米，第三流动生产小区应为640平方米，第四流动生产小区应为1000平方米，第五流动生产小区应为1440平方米，成熟收货区应为2560平方米。秧苗进入流动生产线时，将一个秧苗放入一个秧苗固定盘内，秧苗固定盘起三个作用:一是为秧苗漂浮于水面提供浮力，二是支持秧苗能直立于水面而不倒，三是秧苗固定盘的直径也就是给秧苗提供的生长空间的直径，避免发生秧苗出现疏密不均的现象。塑料大棚的地下建有沼气池和集雨水池系统，沼气池因在大棚地下，使池内在低温季节也 能达到微生物活动所需的温度，从而保证沼气池在低温季节也能产气，在低温季节可以利用沼气为大棚加温，沼气主要用于粮食干燥机的能源。沼液可抽送到生产流水线上，作为作物肥料利用。沼渣可送到养殖场做牛羊饲料。大棚地下的集雨水池系统，不仅充分的利用了地下空间，还将大棚及周围的雨水收集起来，经处理后，可作为生产用水。外来生产水源都存入地下水池备用。本发明解决绿色工厂流水线生产粮食蔬菜的技术方案是:选择适合在流水线上生长的作物品种，如水稻、玉米、生菜、菠菜等。根据所选作物的生长发育规律，设计流动生产线的生产流程。首先根据对塑料大棚内温湿度和通风透光等条件的要求制定大棚调控管理程序。根据作物生长对营养元素的需要，制定对生产用水净化指标和营养元素的检测与调控程序。根据作物生长发育规律，设计作物在流水线上的流动程序与调控管理方案。整个生产设施有播种发芽区、育秧苗区、流动生产区、成熟收获区、净化干燥或整理包装设施、秸杆处理设施及建于大棚地下的沼气池和集雨水池系统。播种区设有专用的播种设备和专用的育秧苗盘，苗盘架，可较高效率的完成播种发芽。种子发好芽的育秧苗盘送到育秧苗区来培育秧苗。根据流动生产线对秧苗日龄的要求，将育苗区分为若干个小区，如需要20日龄秧苗，就分20个小区，如需30日龄秧苗就分为30个小区。这样就可以每天产出一个小区的合格秧苗。如此循环不断均衡生产。产出的合格秧苗，一颗秧苗放入一个秧苗固定盘。流动生产线是一个流动的水槽，宽适当，长不限，无渗漏，水循环，水深和流速根据作物根系特点而定。在秧苗固定盘的作用下，秧苗保持直立漂浮于水面。部分根系露出水面之上，部分根系浸于水面之下。以满足根系同时对水分营养吸收和根系呼吸的两种需要。秧苗和固定盘一起，放入流动生产线。流动生产线是绿色工厂的核心，根据作物生长发育规律，流动生产线分为若干个流动生产小区。秧苗在第一流动生产小区内生长若干天，当植株长满该区空间时，将这一批秧苗送入第二流动生产小区，秧苗在此得到新的生长空间。在此生长若干天后，植株长满该区空间时把这一批秧苗再送进第三流动生产小区，给秧苗又提供了新的生长空间。生长若干天后，又流动到下一个流水生产小区。直到植株茎叶长到接近最大时，最后进入成熟收获区，在该区为作物提供了最大的生长空间。作物在此完成最后的生长、开花、结实、成熟阶段。直到收获。一批作物收获后，对该小区清洗、消毒、又流进新的一批作物。这样进入流水生产线的秧苗，从上游到下游，分为若干个阶段。植株一边生长，一边从上游向下游流动。秧苗不断得到新的生长空间，满足了植株生长的需要，使每个流动生产小区都能发挥最大的生产效率。 作物的收获是将作物的整个植株连同完整的根系及所带的秧苗固定盘整体移出成熟收获区，当即进行秧苗固定盘回收，籽实脱粒、净化，将初次净化的粮食送入到干燥设备中进行干燥，使粮食达到干燥要求，对粮食再进行二次净化，使粮食完全达到净度和含水量的标准，就可送入仓库储存或送加工厂。如生产蔬菜，在此完成蔬菜的整理和包装，使蔬菜达到相关的商品标准。在最短的时间内，送向市场销售。生产一吨粮食，同时也要生产一吨秸杆，秸杆也是一种宝贵的资源。脱粒后的秸杆和根系，送到秸杆处理点，在此设有专用的秸杆切碎处理设备，秸杆及其它有机物料，被切碎处理后，当即送入地下沼气池。本发明的有益效果是:1、基本上摆脱了农业生产靠天吃饭的被动局面，打破地域限制、季节限制、气候限制、水土限制，掌握了生产的主动权。2、改变了农业生产对耕地的依赖，可利用各种荒沙地、盐碱地及各种不能耕作的废弃土地,形成新的生产模式。3、单位面积的收获量得到极大提高。以水稻为例:在成熟收获区可以30天收获一次，按绿色工厂全部面积平均计算，单位面积上一年最少可以收获6次以上，每亩粮食产量达到3000公斤以上。4、可利用雨水和城镇生活废水经处理后的水源作为生产水源，有城镇就有水源。有利环保，节约水源，减少农业生产对地下水或江河水源的依赖。5、建立城郊型、工厂化农产品生产新模式，提高城市粮食保障率。6、可以做到按市场需求订单生产、按需生产、四季生产、均衡生产。7、城郊工厂化生产农产品是就近生产、靠近市场、减少储运成本和流动环节，也减少了浪费。
8、绿色工厂在塑料大棚内生产可以避免灾害性天气对生产的不利影响。对农业生产的减灾防灾意义重大。9、塑料大棚内对作物的病、虫、草、鼠、鸟等危害可以采取有效控制，基本可以做到不用或少用农药生产绿色产品。10，作物在流动中生长，改变了过去作物一经定植不能再流动的概念。
下面结合
附图1、流动生产线示意图I第一流动生产小区，2第二流动生产小区，3第三流动生产小区，4第四流动生产小区，5第五流动生产小区，6第六流动生产小区，7成熟收获区，
具体实施方案一种工厂化生产水稻的绿色工厂设施及方法建造一种轻型农用联栋式塑料大棚，大棚内建造一条工厂化生产水稻的流水线，流水线的起端是一处播种发芽区，这里安装一台全自动水稻播种机，备有足够数量的水稻育秧盘和苗盘架，紧接着是一处水稻育秧区，该生产线设计需要40日龄的秧苗，育秧区规划为40个小区，每个小区一批产出20000秧苗，每个小区的面积约为8 10平方米。这个育秧区的生产能力为每日产出秧苗20000株，40个小区循环使用，连续不断地生产。该水稻生产线的核心是流动生产线，每条生产线宽约3米。生产线之间有0.5米宽的人行步道。按水稻生长发育的不同阶段和植株预计生长的大小，每条生产线被分为7个流动生产小区，即:第一流动生产小区，依次到第6流动生产小区，最后一个小区是水稻成熟收获区。每个流动生产小区为每个秧苗设计的生长空间为第一流动生产小区4*4厘米，水深20厘米，第二流动生产小区6*6厘米，水深25厘米，第三流动生产小区8*8厘米，水深30厘米，第四流动生产小区10*10厘米，O水深40厘米，第五流动生产小区12*12厘米，水深50厘米，第六流动生产小区14*14厘米，水深60厘米，成熟收获区16*16厘米，水深60厘米。流动生产线有水循环系统、水消毒设施、水质和营养元素检测系统、调控系统。之后是稻谷脱粒、净化、干燥作业区。收获的水稻在这里进行脱粒、净化和干燥处理，使收获的稻谷净度和含水率达到商品稻谷的标准。最后是秸杆处理区。从秸杆上回收秧苗固定盘后将秸杆及根系切碎处理，送入沼气池。塑料大棚地下建有集雨水池系统和沼气池。集雨水池系统除收集雨水外，城镇生活废水处理场送来的农业用水都要先储存在地下水池。经过检测分析达到生产线用水标准之后才能补充到流水线上。该流水线生产水稻的绿色工厂生产程序是:先从稻种播种开始。每天播种一批种子，播上种子的育秧盘送入到苗盘架上，让稻种发芽。约5天时间，稻种全部发芽后，育秧盘被送到育秧区。40天时，40个育秧小区都放满了育秧盘。秧苗日龄从I日龄到40日龄，第41日，把40日龄秧苗移出育秧区。该育秧小区又放入 新的一批发芽育秧盘，这样育秧区每天产出20000水稻秧苗。每个秧苗放入一个秧苗固定盘内。秧苗连同固定盘一起被放入第一流动生产小区。秧苗在该小区内生长十天，开启分隔栅，秧苗流入第二流动生产小区，秧苗在该小区内生长十天，开启分隔栅，秧苗流入第三流动生产小区。秧苗在该小区内生长十天，开启分割隔栅，秧苗流入第四流动生产小区，秧苗在该小区内生长十天，开启分割隔栅，秧苗流入第五流动生产小区，秧苗在该小区内生长十天，开启分割隔栅，秧苗流入第六流动生产小区，秧苗在该小区内生长十天，开启分隔栅，秧苗流入成熟区，水稻在该小区内完成开花、结实到成熟的最后阶段，约30天，水稻成熟了。水稻连同根系移出流动生产线，再经后熟，脱粒、净化，稻谷送进干燥机烘干，最后入库存储。秸杆回收秧苗固定盘后，经切碎处理，送入沼气池。沼气池产出的沼气主要用于干燥机的能源。在低温季节还可用于大棚加工。流动生产小区按需要设计面积，每条流动生产线成熟区每收获一批水稻后，按6、5、4、3、2、依次打开分隔栅，使上游小区的秧苗流入下游小区，再关上分隔栅，空出的第一流动生产小区再放入一批新秧苗，这样水稻秧苗一边生长，一边由上游向下游游动，不断得到新的生长空间，直到生长成熟，收获。整个绿色工厂输入的是种子、水、肥料等，源源不断的产出的是稻谷、沼渣、沼气，沼气主要供生产自用，沼渣可送养殖场做牛羊饲料，稻谷经加工成大米，源源不断的供应市场。
权利要求
1.一种工厂化生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法，其特征是:该绿色工厂是由塑料大棚、塑料大棚内的生产流水线、塑料大棚地下的集雨水池系统和沼气池及后续处理加工设施等部分组成。
2.根据权利要求1所述的一种工厂化生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法，其特征是:塑料大棚内的生产流水线是由播种发芽区、育秧苗区，流动生产区、成熟收获区组成，后续处理加工设施是由粮食净化与干燥设备或蔬菜整理与包装设备、秸杆切碎处理设备等组成。
3.根据权利要求1所述的一种工厂化生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法，其特征是:塑料大棚地下集雨水池系统可收集雨水,存储由外输入的生产用水,沼气池,将粮食蔬菜生产之后的秸杆等有机物料处理后直接送入地下沼气池，沼气池产生的沼气用于粮食烘干机的能源，在气温过低时可用于塑料大棚的加温，以保证绿色工厂周年生产，沼液可输送到生产线上的流动水中作为肥料，沼渣送到养殖厂做牛羊饲料。
4.根据权利要求2所述的塑料大棚内的生产流水线上的播种发芽区，其特征是:播种发芽区设有专门的播种设备和发芽设备，根据生产的规划设计，每天播下生产线所需的秧苗种，种子播入专用的育秧苗盘 内，播上种子的育苗盘送到发芽架上。
5.根据权利要求2所述的塑料大棚内的生产流水线上的育秧苗区，其特征是:全部出芽的育秧苗盘送入育秧苗区。育秧苗区根据对育秧苗龄的要求，对育秧苗区分为相应的若干个小区，每天送出育成的一个小区的育秧苗盘，每天送入新发芽的一个小区的育秧苗盘，育秧苗区内按小区循环使用。
6.根据权利要求2所述的塑料大棚内的生产流水线上的流动生产区，其特征是:流动生产线下面是一水槽结构，具有适当的宽度，长度根据生产规模而设计，水槽可用各种材料建造，可建造混凝土结构的永久设施，也可利用柔性薄膜材料建造简易设施。
7.根据权利要求2所述的塑料大棚内的生产流水线上的流动生产区，其特征是:流动生产区按秧苗生长的大小与高度，分成若干流动生产小区。培育的秧苗达到出苗标准后，秧苗放入秧苗固定盘中，秧苗与秧苗固定盘一起送入第一流动生产小区，因为水槽内的水是流动的，秧苗漂浮在水面上，秧苗随着水流向下游流动，秧苗培育若干天，使秧苗达到从第一流动生产小区流出的大小与高度。
8.根据权利要求2所述的塑料大棚内的生产流水线上的流动生产区，其特征是:从第一流动生产小区流出的植株，在操作下流入第二流动生产小区，第二流动生产小区内的秧苗经过若干天的生长，达到流出的大小和高度时，通过操作，大苗从第二流动生产小区流动到第三流动生产小区，秧苗在第三流动生产小区内经过若干天生长，达到流出标准时，通过操作秧苗再流入第四流动生产小区，秧苗在第四流动生产小区内经过若干天生长达到流出标准时，通过操作秧苗再送入第五流动生产小区，这样进入流动生产线的秧苗，从上游到下游分为若干个阶段，一边生长，一边从上游向下游流动，秧苗的生长空间逐步放大，以满足植株生长的需要，使每个流动生产小区都发挥最大的生产效率。
9.根据权利要求3所述的塑料大棚内的生产流水线上的成熟收获区，其特征是:植株生长到接近最高高度时，在操作下，植株流动到生产流水线的最后一个流动生产小区即成熟收获区。在这个小区内，植株完成最后的生长阶段，直到成熟收获。
全文摘要
一种工厂化生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法。为了解决不断增长的粮食需求，改变农业生产对耕地的依赖，摆脱不利的自然因素对生产的严重影响，真正实现工厂化生产农作物的愿望。本发明提供了一种工厂化、流水线生产粮食蔬菜的绿色工厂设施及方法。该设施由塑料大棚、塑料大棚内的生产流水线、塑料大棚地下集雨水池系统和沼气池及后续处理加工设施等部分组成。
文档编号A01G9/24GK103181271SQ20111044581
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者李瑛 , 李静 申请人:李瑛 , 李静